Limpeza e purga de instalações químicas antes do início das operações

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Este tópico foi editado pela última vez por yinkuilin6868 em 18/02/2016, às 15:41. I. Objetivos e métodos de purga e limpeza: Antes do início das operações de uma unidade química, é necessário realizar a purga e limpeza de todos os tubos e equipamentos relacionados ao processo, após a verificação de que eles estão em boas condições de uso (doravante, denominados “tubulações e equipamentos”). O objetivo disso é remover, por meio do uso de ar, vapor, água e soluções químicas, entre outros meios, os resíduos como areia, óleos, escória de solda e corrosões que ficam presos nas paredes internas desses tubos e equipamentos durante o processo de instalação. Isso evita que esses resíduos causem obstruções nos tubos e equipamentos durante as primeiras operações da unidade； Danos em máquinas, válvulas e instrumentos ； Contaminar os catalisadores e as soluções químicas, afetar a qualidade do produto e evitar acidentes de combustão ou explosão ； É um procedimento de teste importante para garantir o funcionamento adequado do equipamento durante os testes e uma produção segura por um longo período de tempo. Nos equipamentos químicos, existem diversos tipos de tubulações e dispositivos. As condições de uso desses equipamentos, bem como os materiais e a estrutura deles, são diferentes uns dos outros. Por isso, os métodos de limpeza adequados para eles também variam. Mas geralmente inclui os seguintes métodos: lavagem com água, purgação com ar, purgação com vapor, desfosfatação e passivação, limpeza com óleo e desengorduramento, entre outros. As suas principais características e áreas de aplicação são resumidas a seguir. 1. Lavagem com água: A lavagem com água é um método em que a água é utilizada como meio para pressionar e limpar tubulações e equipamentos por meio de bombas. É amplamente utilizado para a remoção de impurezas residuais dentro de tubulações e equipamentos como torres e tanques, utilizados no transporte de meios líquidos. A limpeza dos tubos com água deve ser feita com o maior fluxo possível dentro do tubo, ou com uma velocidade de fluxo de no mínimo 1,5 m/s (isso não inclui equipamentos de limpeza por jato de água de alta ou ultra-alta pressão, nem métodos de remoção de incrustações nas superfícies internas e externas dos tubos). Geralmente, para a limpeza de equipamentos e tubulações químicas, utiliza-se água limpa com turbidez inferior a 10*106 e teor de íons de cloro inferior a 100*106. No entanto, em equipamentos e tubulações feitos de aço inoxidável austenítico, como nos sistemas de produção de ureia, é necessário usar água desionizada para evitar a acumulação de íons de cloro (Cl-), o que poderia causar corrosão por estresse nesses equipamentos e tubulações. A lavagem com água tem como vantagens a facilidade de uso e a ausência de ruído. 2. Limpeza com ar: A limpeza com ar é um método em que o ar é utilizado como meio de transporte. Após ser pressurizado por um compressor (geralmente entre 0,6 e 0,8 MPa), o ar é usado para remover os resíduos e impurezas presentes nos tubos que transportam o gás. Ao utilizar purga com ar, é necessário que haja uma quantidade suficiente de ar, de modo que a velocidade do fluxo do ar de purga seja maior do que a velocidade normal do fluxo do gás em operação. Geralmente, essa velocidade deve ser no mínimo de 20 m/s, para que haja energia (ou momento linear) suficiente para remover os resíduos acumulados nos tubos e equipamentos, garantindo assim um funcionamento adequado do dispositivo e uma produção segura. Durante a purga com ar, o consumo de ar costuma ser alto, e é necessário um certo tempo de purga. Portanto, a purga com ar é geralmente fornecida pelo maior compressor de ar do equipamento ou por um grande compressor de ar comprimível disponível no equipamento (como os compressores de gás de pirólise em instalações de etileno, por exemplo). Para instalações químicas de pequeno e médio porte que não dispõem de ar suficiente para realizar a purga contínua, pode-se utilizar o método de purga por etapas. Nesse método, os tubos do sistema são divididos em várias partes; cada parte é, por sua vez, dividida em vários trechos. Em seguida, realiza-se a purga de cada trecho separadamente, isolando-o do resto do sistema após a purga. Dessa forma, mesmo quando a quantidade de gás disponível é pequena, é possível garantir a qualidade da purgação. Para tubulações de grande diâmetro ou aquelas em que a sujeira não pode ser removida facilmente, também é possível utilizar o método de limpeza por explosão. Os tubos que não devem conter óleo, bem como os tubos de ar para instrumentação, devem ser purgados com ar livre de óleo. Devido à sua origem e ao custo, o nitrogênio geralmente não é utilizado como gás de purga em tubulações e equipamentos comuns. Em vez disso, é usado para a purga com ar, bem como para a proteção e substituição do ar nos tubos e equipamentos, após a secagem adequada do ar no sistema. 3. Limpeza com vapor: A limpeza com vapor é um método de limpeza que utiliza vapor com parâmetros diferentes como meio de limpeza; a fonte de vapor é fornecida por um gerador de vapor. A purga a vapor possui uma alta velocidade de purga, e, portanto, grande energia (ou momento). Além disso, o método de purga por vapor intermitente faz com que os tubos se contraiam e expandam devido às mudanças de temperatura. Isso ajuda a remover as impurezas que se acumulam nas paredes internas dos tubos, permitindo assim obter o melhor resultado na purga. As tubulações de vapor devem ser purgadas com vapor, o que é especialmente necessário nas tubulações de vapor de potência. Durante a limpeza dos tubos de vapor de alimentação, é necessário remover completamente todos os resíduos e sujeiras que se encontram dentro dos tubos. Além disso, também é preciso eliminar a ferrugem presente na superfície do metal. Isso porque, se esses resíduos forem levados pelo fluxo de vapor em alta velocidade, eles podem causar grandes danos às pás das turbinas e aos bocais que giram em alta velocidade. A limpeza com vapor ocorre a altas temperaturas, sob alta pressão e com alta velocidade de fluxo. Quando os tubos são aquecidos, eles se expandem; ao esfriarem, contraem-se. Por isso, nos tubos de vapor são instalados compensadores, desumidificadores, suportes para tubos, suportes suspensórios e guias, todos projetados para lidar com essa expansão e contração dos tubos. Quando os tubos que não são de vapor não podem ser limpos por meio de ar, pode-se utilizar vapor para essa finalidade. No entanto, é necessário considerar se sua estrutura consegue suportar altas temperaturas e as variações de tamanho causadas pelo calor e pelo frio. Devem também ser tomadas as medidas necessárias para garantir a segurança das pessoas e dos equipamentos durante o processo de limpeza. 4. Limpeza com óleo: Nos equipamentos de alta velocidade e sob grande carga, como turbinas a vapor e compressores centrífugos, os sistemas de óleo lubrificante, de vedação e de controle devem ser submetidos à limpeza com óleo somente após a limpeza ou tratamento químico dos próprios equipamentos e tubulações. Como esses sistemas de tubulações para óleo exigem um nível extremamente alto de limpeza, a presença de pequenas impurezas pode causar danos às buchas dos eixos e aos anéis de vedação das máquinas em funcionamento, além de comprometer o funcionamento dos sistemas de controle. Isso pode levar a acidentes graves com as máquinas e equipamentos. O método de limpeza com óleo consiste na circulação do óleo pelo sistema de tubulações. Durante o processo de limpeza, a temperatura do óleo precisa ser elevada e reduzida repetidamente, entre 35 e 75°C, a cada 8 horas, para que as partículas presas nas paredes dos tubos se soltem. Em seguida, essas partículas são levadas pela circulação do óleo até os filtros, onde são removidas. O óleo de limpeza deve ser um óleo de qualidade, adequado para essa máquina. Sistemas de tubulações que foram limpos com sucesso devem contar com medidas de proteção eficazes. Antes do teste de funcionamento da máquina, deve-se substituir o óleo lubrificante por um de qualidade adequada. Os padrões para a qualificação da limpeza do óleo são os seguintes: quando o fabricante ou o projetista não estabelece requisitos específicos para a limpeza do sistema de tubulações de óleo, existem duas maneiras de determinar se a limpeza foi feita de acordo com os padrões exigidos. Um deles é a utilização dos padrões de qualidade nível 4 da empresa americana MOOG. Nesse método, o tamanho das impurezas em forma de partículas presentes em 100 ml de óleo é considerado um critério importante. Utiliza-se uma lupa de 20x para observar essas partículas. Se, em duas amostras consecutivas, os critérios forem atendidos, então pode-se considerar que o sistema de óleo está em boas condições. Outro método é a inspeção por meio de filtros, cujos critérios de qualidade estão definidos na Tabela 1-1-4-2. Tabela 1-1-4-1: Contagem de partículas com microscópio JC10, com ampliação de 20 vezes. Tamanho das partículas: μm > 150; 100–150; 50–100. Umidade: padrão. Número de partículas: 0 ≤ 2; 1 ≤ 22; 50.

Tabela 1-1-4-2: Verificação do número de partículas de sujeira remanescentes por meio de filtros. Velocidade de rotação do equipamento (r/min); especificações do filtro (graus). Padrões de qualidade: ≥ 6000, filtro com 200 graus; no máximo 3 partículas de sujeira por cm². < 6000, filtro com 100 graus; no máximo 3 partículas de sujeira por cm².

5. Desengorduramento: O desengorduramento de equipamentos e tubulações é uma etapa de limpeza necessária para aqueles materiais que, durante a produção, transporte, armazenamento ou uso, podem entrar em contato com pequenas quantidades de gorduras ou outros compostos orgânicos, o que pode causar incêndios ou explosões. É também uma forma de limpeza importante para evitar que a presença de gorduras afete a qualidade do produto. Para garantir a segurança durante os testes e a produção, esses equipamentos, tubulações (incluindo conexões, válvulas, instrumentos e materiais de vedação), bem como as ferramentas e instrumentos utilizados na instalação, devem passar por um rigoroso processo de desengorduramento antes de serem utilizados. A desengorduramento se baseia no princípio de que as gorduras são solúveis em certos solventes químicos. Portanto, o processo de desengorduramento é, na verdade, um tipo de limpeza química. Para a desengorduramento de tubulações e equipamentos, é necessário primeiro escolher o agente desengordurante adequado. Para isso, pode-se consultar a Tabela 1-1-4-3 para a seleção do agente desengordurante. Nome do agente desengordurante, área de aplicação e observações: Dicloroetano industrial – utilizado para desengordurar peças metálicas. É tóxico, inflamável e explosivo. Tetraclorocarbono industrial – utilizado para desengordurar partículas de ouro preto, cobre e materiais não metálicos. É tóxico. Tricloroetileno industrial – utilizado para desengordurar peças metálicas; deve conter estabilizantes. É tóxico. Álcool industrial com concentração ≥95,6% – utilizado em equipamentos e peças cujas exigências de desengorduramento não são altas. É inflamável e explosivo. Ácido concentrado com concentração ≥98% – utilizado para desengordurar tubulações resistentes a ácidos e anéis de porcelana. Além disso, pode-se usar propano, benzeno e soluções alcalinas como agentes desengordurantes. O desengordurante mais utilizado é o carbono tetraclorídrico, devido à sua alta eficiência na remoção de gorduras, além de ter baixa toxicidade e menor corrosividade em relação aos metais, o que lhe confere uma ampla aplicabilidade. O desengordurante deve ser capaz de dissolver os óleos rapidamente. O teor de óleo presente no desengordurante utilizado deve estar de acordo com as normas de qualidade; quando necessário, é preciso realizar testes para verificar isso. As regras relativas ao uso do desengordurante estão indicadas na Tabela 1-1-4-3. O desengordurante tem um limite na capacidade de dissolver gorduras; após ser utilizado, ele fica contaminado. Por isso, geralmente pode ser usado apenas uma vez. Quando for necessário usá-lo novamente, é preciso destilá-lo para reutilizá-lo, e seu teor de óleo deve ser verificado para garantir que esteja dentro dos padrões antes de poder ser usado para desengordurar. Teor de óleo em ml/l – Regras de uso: Acima de 500, não deve ser utilizado. De 50 a 500: desengorduramento preliminar