General fundamentals of materials selection in HF alkylation unit and corrosion in alkylate storage tank

Abstract

Tässä työssä käsiteltiin Neste Oil Oyj:n Porvoon tuotantolaitoksen HF-alkylointiyksikön ja alkylaatin varastosäiliön R-1 materiaalivalintaa ja korroosiota. Alkylointiyksikön materiaalivalinnasta tehtiin kirjallisuustutkimus. Alkylaatin varastosäiliössä R-1 havaitun korroosion mekanismeja tutkittiin sekä teoreettisesti että kokeellisin menetelmin.

Kirjallisuusosassa käsitellään alkylointiyksikössä käytettyjä materiaaleja. Materiaalivalinnan perusteiden selvittämiseksi syvennytään materiaaliominaisuuksista, kuten seostuksesta johtuviin korroosioilmiöihin alkylointiyksikön olosuhteissa. Lisäksi selvitetään yksikön operoinnin ja korroosion välistä yhteyttä. Varastosäiliössä R-1 esiintyvän korroosion teoreettisen taustan selvittämiseksi tehtiin kirjallisuustutkimus korroosiomekanismeista fluoridiympäristössä. Lisäksi tarkasteltiin säiliön käyttöhistoriaa ja operointia. Kokeellisessa osassa käytetyt tutkimusmenetelmät kuvattiin myös lyhyesti.

Kokeellisessa osassa esitetään tehty tutkimussuunnitelma, jonka pohjalta kokeet suoritettiin. Alkylaattituotteen mukana varastosäiliöön kulkeutuvien fluoridiyhdisteiden esiintymismuodot (orgaaninen ja epäorgaaninen) ja määrät analysoitiin. Sähkökemiallisilla korroosiokokeilla tutkittiin fluoridien vaikutusta hiiliteräksen ja alumiinin korroosioon. Lisäksi upotuskokeilla tutkittiin hiiliteräksen käyttäytymistä prosessista ja säiliöstä otetuissa näytteissä, alkylaatissa ja patjavedessä. Alumiinin katalysoivaa vaikutusta orgaanisten fluoridien hajoamiseen säiliöolosuhteissa selvitettiin erillisillä laboratoriokokeilla.

Kirjallisuustutkimusten ja kokeellisen tutkimuksen tulosten perusteella alumiini ei sovellu käytettäväksi materiaaliksi olosuhteissa, joissa se voi joutua kontaktiin fluorivetyhappojäämien kanssa. Säiliön hiiliteräksisen vaipan korroosion yhteys happamaan fluoridifaasiin on ilmeinen. Tulosten perusteella säiliöön pitkän ajan kuluessa kertyvät HF- jäämät syövyttävät hiiliterästä. Orgaanisten fluoridiyhdisteiden yhteyttä korroosioon ei voitu osoittaa kirjallisen eikä kokeellisen osan perusteella.