Limpeza a Laser na Indústria Petroquímica: Aplicações, Benefícios e Soluções

Os equipamentos petroquímicos operam por longos períodos sob alta temperatura, alta pressão e meios corrosivos, de modo que suas superfícies tendem a acumular contaminantes industriais, como óleo, ferrugem, incrustações e camadas incrustantes de polímeros. Os métodos de limpeza tradicionais geralmente têm dificuldade para conseguir uma limpeza-seletiva da área e podem causar danos secundários ao substrato, dificultando o atendimento aos requisitos de limpeza-cada vez maiores do setor. Ao mesmo tempo, as regulamentações ambientais mais rigorosas representam um sério desafio aos processos convencionais, como a limpeza química. Eficiente, ecológico, seguro e confiáveltecnologia de limpeza a laserestá gradualmente se tornando uma solução eficaz para os problemas de limpeza da indústria petroquímica.

1. Requisitos de limpeza para incrustações de equipamentos

Devido aos seus ambientes operacionais exigentes, os equipamentos petroquímicos são mais propensos a incrustações industriais. Os depósitos nas superfícies dos equipamentos não só reduzem a eficiência da produção e degradam o desempenho dos componentes, mas também podem levar a incidentes de segurança e perdas económicas. Para manter o funcionamento normal dos equipamentos, as plantas petroquímicas devem limpar toda a unidade, ou parte dela, antes do comissionamento e após determinado ciclo operacional.

2. Requisitos de limpeza antes da inspeção de desligamento

Quando equipamentos petroquímicos são desligados para inspeção, as áreas a serem examinadas devem ser testadas. Para zonas afetadas por corrosão ou concentração de tensão onde é provável a ocorrência de defeitos como rachaduras ou perfurações, a tinta superficial e as camadas de incrustação devem ser removidas por limpeza para expor o material de base antes que uma inspeção e avaliação eficazes possam ser realizadas.

Para encurtar ainda mais os ciclos de manutenção, reduzir o tempo de inatividade e diminuir os custos de manutenção, a indústria petroquímica necessita urgentemente de uma tecnologia de limpeza que seja mais conveniente, eficiente, amiga do ambiente e mais segura do que os métodos convencionais de preparação de superfícies antes da inspeção de paragem.

3. Limitações das tecnologias de limpeza existentes

As tecnologias de limpeza atualmente utilizadas para equipamentos petroquímicos em todo o mundo se enquadram em três categorias: limpeza química, limpeza física e limpeza microbiana ecologicamente correta, sendo a limpeza química responsável por cerca de 70% do mercado. À medida que a indústria petroquímica moderna continua a aumentar os seus requisitos em termos de qualidade de limpeza, proteção ambiental e segurança, as tecnologias de limpeza tradicionais apresentam as seguintes deficiências:

• A limpeza seletiva-da área é difícil de ser realizada, e a área e a intensidade da limpeza não podem ser controladas com precisão, o que pode danificar o substrato ou causar danos secundários.
• A limpeza química gera grandes volumes de resíduos líquidos e águas residuais, e o custo de descarte é alto, dificultando o cumprimento de regulamentações ambientais cada vez mais rigorosas.
• Alguns métodos de limpeza são demorados-e trabalhosos-, com longos ciclos de limpeza que prejudicam a eficiência da manutenção do equipamento.

4. Vantagens da limpeza a laser

Comparado com tecnologias de limpeza tradicionais,máquinas industriais de limpeza a laseroferecem as seguintes vantagens distintivas:

• É necessária apenas uma pequena quantidade de solução auxiliar e, em algumas condições de trabalho, nenhuma solução é necessária.
• Uma ampla gama de contaminantes pode ser removida de uma ampla variedade de materiais de substrato.
• Os contaminantes da superfície são removidos de forma eficaz com danos mínimos ao substrato.
• A área de limpeza e a qualidade da limpeza podem ser controladas com precisão.
• Estão disponíveis unidades portáteis, proporcionando excelente mobilidade.
• A automação é fácil de implementar.
• O equipamento tem longa vida útil, consome apenas energia elétrica durante a operação e proporciona baixo custo geral.

1. Mecanismos de limpeza

A limpeza a laser é uma tecnologia de limpeza de superfície ecológica e não{0}destrutiva que remove contaminantes de um substrato por meio da interação entre a luz do laser e a matéria. Quatro tipos de alvos de interação estão envolvidos no processo de limpeza a laser: a camada contaminante, o gás dentro da camada contaminante, o substrato e um filme líquido pré{2}}aplicado.

2. Limpeza a seco versus limpeza úmida

Os modos de limpeza correspondentes aos três primeiros alvos são chamados coletivamente de “lavagem a seco”, que é o mais utilizado em aplicações industriais. Para contaminantes comuns, como tinta e borracha, a seleção adequada da fonte do laser e dos parâmetros do processo é suficiente para uma remoção eficaz.

O quarto modo é chamado de “limpeza úmida”, no qual uma película líquida é usada para auxiliar na remoção de contaminantes teimosos. Embora este método gere uma pequena quantidade de líquido residual, o volume é muito menor e menos perigoso do que a limpeza química. Para depósitos inflamáveis, corrosivos ou tóxicos na indústria petroquímica, recomenda-se a limpeza úmida para evitar que contaminantes queimem ou se espalhem durante a limpeza a laser.

A limpeza a laser pode ser aplicada a uma ampla gama de equipamentos petroquímicos, incluindo trocadores de calor, tanques, reatores, torres, vasos de armazenamento, tubulações, compressores e centrífugas. As duas aplicações mais comuns - trocadores de calor a placas e tambores de vapor de caldeira - são discutidas abaixo em comparação com métodos de limpeza tradicionais para ilustrar a superioridade e aplicabilidade da limpeza a laser.

1. Limpeza do trocador de calor de placas

Um trocador de calor de placas é composto de placas onduladas de transferência de calor empilhadas alternadamente e pressionadas juntas em uma estrutura. Métodos de limpeza tradicionais, como limpeza com água-de alta pressão, geram resíduos líquidos e águas residuais que entram em conflito com requisitos ambientais cada vez mais rigorosos, e secar as placas limpas é demorado-e exige muita mão-de-obra-. Quando umpulsado máquina de limpeza a laseré usado, mesmo camadas espessas de incrustação são completamente removidas e as placas podem ser remontadas imediatamente após a limpeza - simples e conveniente.

Fig. 1 (a) Trocador de calor de placas em serviço; (b) placas trocadoras de calor limpas com água em alta-pressão; (c) placas trocadoras de calor limpas a laser.

2. Limpeza do tambor a vapor da caldeira

O tambor de vapor é o vaso de pressão que suporta a pressão de operação da caldeira e é o componente mais importante, mais pesado e mais caro de uma caldeira - o mesmo componente que deve ser mantido emusinas termelétricas, onde a limpeza a laser já provou o seu valor. Os métodos de limpeza tradicionais são demorados-e trabalhosos-, e a intensidade e a área da limpeza são difíceis de controlar com precisão; o processo de limpeza pode até ampliar os defeitos existentes. A limpeza a laser remove seletivamente óleo, ferrugem, incrustações e outros contaminantes sem danificar o substrato. Além disso, o equipamento pode ser portátil para que os trabalhadores possam carregá-lo em trabalhos em altura, reduzindo o tempo de desmontagem do equipamento e economizando custos de mão de obra - um benefício descrito detalhadamente em nosso guia paralimpeza a laser para equipamentos não{0}}desmontáveis.

Na aplicação real em campo, a equipe técnica da King's Laser usou umMáquina de limpeza a laser pulsada portátil de 200 Wpara limpar a área da costura de solda. Após quatro passagens de limpeza, um metal base branco brilhante e traços de solda claros eram visíveis, e nem o metal base nem a área circundante foram danificados.

Fig. 2 (a) Tambor de vapor da caldeira desmontado; (b) trabalhadores que realizam manutenção de limpeza no tambor de vapor; (c) efeito de limpeza na área da costura de solda usando uma máquina de limpeza a laser pulsada portátil de 200 W.

A limpeza a laser ainda enfrenta os seguintes desafios em aplicações petroquímicas:

1. Podem existir gases ou líquidos residuais inflamáveis ​​ou explosivos em instalações petroquímicas. Estabelecer procedimentos de processo apropriados, padrões e um sistema de avaliação de segurança é um desafio fundamental para a aplicação.
2. A eficiência e a qualidade da limpeza a laser são afetadas por vários fatores, incluindo densidade de energia do laser, velocidade de digitalização, passo de digitalização, precisão de foco e feedback de monitoramento. Explorar esses fatores e seus efeitos - especialmente a otimização de processos sob requisitos ultra-de micro{3}}danos - é outro desafio.

Com as suas vantagens de elevada eficiência, precisão e respeito pelo ambiente, a limpeza a laser é um meio ideal para a indústria petroquímica melhorar a qualidade e eficiência, conservar energia e reduzir emissões, e mudar dos métodos de limpeza tradicionais para novas abordagens de limpeza. Além disso, depois que o equipamento petroquímico é limpo-a laser, a tecnologia laser ainda pode ser selecionada para qualquer processamento subsequente, possibilitando uma solução de processamento completa-baseada em laser.