Standards setzen - Ein Argument für Auswahlkriterien, die die Wahl der Innenbeschichtung von Prozessbehältern vereinfachen

Von Michael Harrison, Global Product Director – Auskleidungen

Prozessbehälter, die auch als Druckbehälter bezeichnet werden, erfüllen in den vorgelagerten Bereichen der Öl- und Gasindustrie eine wichtige Funktion. In diesen Behältern, die hohen Temperaturen und hohem Druck ausgesetzt sind, werden Kohlenwasserstoffgemische verarbeitet, um korrosive Stoffe vor dem Transport aus dem Öl zu entfernen. Eigentümer und Betreiber von Anlagen erwarten, dass Druckbehälter durchgängig in Betrieb bleiben und langfristig funktionieren, um die Produktivität der Kohlenwasserstoffverarbeitung zu gewährleisten.

Innenbeschichtungen werden häufig eingesetzt, um die Korrosion in Prozessbehältern zu mindern und deren Lebensdauer und Wartungszyklen zu verlängern. Ihre langfristige Leistungsfähigkeit ist ebenso wichtig wie die Möglichkeit, Behälter im Falle einer erforderlichen Wartung schnell wieder in Betrieb zu nehmen. Daher entscheiden sich Planer häufig für leicht aufzubringende und schnell härtende Beschichtungstechnologien, um die Stillstandszeiten von Behältern zu verkürzen.

Die kombinierten Anforderungen eines langfristigen Betriebs und einer schnellen Wiederherstellung des Betriebs erfordern eine sorgfältige Auswahl von Innenbeschichtungen, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Erschwerend für Eigentümer, Betreiber und Planer ist jedoch der Mangel an verfügbaren Produktleistungs- und Testdaten sowie das Fehlen eines allgemein akzeptierten Standards, der festlegt, wie Beschichtungshersteller diese Daten melden sollten.

Letztendlich würden alle an der Auswahl von Innenbeschichtungen für Prozessbehälter beteiligten Parteien von einer optimierten Norm profitieren, die direkt vergleichbare Tests und Datenberichte bietet. Das Erreichen dieses Ziels würde wiederum den Hauptakteuren dabei helfen, Beschichtungen zu spezifizieren, die die Lebensdauer der Behälter maximieren und die Betriebsabläufe rationalisieren, so dass sie auch die Kosten senken können.

Der Einfluss von Betriebsbelastungen auf die Auswahl der Auskleidung

Es gibt viele verschiedene Arten von Druckbehältern, und die erforderlichen Innenbeschichtung für jeden Typ unterscheiden sich je nach den individuellen Anforderungen an den Prozess und den Inhalt des Behälters. Bei der Auswahl der richtigen Beschichtung müssen die Planer die genaue Quelle des zu verarbeitenden Rohöls berücksichtigen, da jede Quelle eine andere Temperatur, einen anderen Säuregrad und einen anderen Gasgehalt hat. Darüber hinaus sollte bei einigen Seperatoren das Vorhandensein von abrasiven Medien, wie z. B. Sand, berücksichtigt werden. Die Wahl der Innenbeschichtung hängt auch von den verschiedenen Chemikalien ab, die bei den Extraktions- und Aufbereitungsprozessen verwendet werden, sowie von den unterschiedlichen Temperaturen und dem erforderlichen Druck. Aufgrund des beschleunigten Tempos, in dem die Anlagenwartung durchgeführt werden muss, bestehen die Planer im Allgemeinen auf Auskleidungen, die schnell aufgetragen und ausgehärtet werden können.

Die Betriebsbedingungen in Prozessbehältern sind sehr unterschiedlich. Bei der Auswahl eines geeigneten Beschichtungsmaterials sollten die Planer Folgendes berücksichtigen: die Zusammensetzung von Öl und Wasser im Inneren des Behälters, die Dampfzusammensetzung des Behälterinhalts, die Mindest- und Höchstdrücke, die Betriebstemperatur (unabhängig davon, ob Temperaturgradienten ein Problem darstellen können) sowie die Verwendung von Prozesschemikalien und Reinigungsverfahren, die aggressiver sein können als der Betrieb selbst.

Auch die Innenbeschichtung in Prozessbehältern sind während des Betriebs einer Anlage unterschiedlichen Beanspruchungen ausgesetzt. Auskleidungen in Testabscheidern sind zum Beispiel häufigen Dekompressionen und den Auswirkungen von Säuren aus Bohrlocharbeiten ausgesetzt. Darüber hinaus können Sekundär- und Tertiärseparatoren in der Produktion Heiz- und Temperaturschwankungen zwischen Primär- und Sekundärseparatoren ausgesetzt sein. Beide Beispiele zeigen, wie schwankende Prozessbehälterbedingungen in den Testprotokollen berücksichtigt werden sollten, um sicherzustellen, dass die Auskleidung unter einem Sortiment von Bedingungen funktioniert.

Herausforderungen, die die Spezifikation der Auskleidung erschweren
Eigentümer und Betreiber von Anlagen stehen bei der Festlegung von Auskleidungen für Prozessbehälter vor einem Dilemma. Sie sind sich oft nicht sicher, welche Auskleidungsmaterialien unter den unzähligen verfügbaren Optionen den besten Schutz für eine bestimmte Anwendung und Situation bieten. Während des Auswahlverfahrens müssen Eigentümer von Prozessbehälter unbedingt mehrere Faktoren berücksichtigen, die mit der einzigartigen Betriebsumgebung und den Anforderungen vor Ort zusammenhängen.

Insbesondere sollten Eigentümer von Behälter ihre Innenbeschichtung auf der Grundlage der wahrscheinlichen Betriebsbedingungen auswählen, die von der chemischen Belastung, den Betriebstemperaturen (einschließlich möglicher Temperaturgradienten) und dem Druck abhängen. Die Auswahl der Innenbeschichtung kann auch von bestimmten Anforderungen vor Ort abhängen, bei denen eine schnelle Anwendung und Aushärtung wichtiger sind als eine langfristige, gleichbleibende Leistung.

Um den richtigen Beschichtungsstoff zu bestimmen, benötigt der Auftraggeber auch die Konstruktion des Druckbehälters. Einige Behälter haben beispielsweise nur einen begrenzten Zugang und können im Inneren Rohre und Prallplatten aufweisen, was ihre Auskleidung erschwert. In solchen Fällen sollten Produkte gewählt werden, die sich leichter auftragen lassen – wie z. B. Beschichtungen mit hohem Feststoffgehalt und Kantenschutz.

Erforderliche Vergleichsdaten

Für Eigentümer und Betreiber von Prozessbehälter wird die Auswahl einer geeigneten Auskleidung dadurch erschwert, dass es keine standardisierten Vergleichsdaten für vorgeschlagene Auskleidungslösungen gibt. In vielen Situationen sind Eigentümer und Betreiber gezwungen, eine Auswahl anhand von Daten zu treffen, die oft verwirrend, widersprüchlich oder unvollständig sind. In bestimmten Fällen kann die gewählte Innenbeschichtung für die erforderliche Leistung unzureichend sein, oder sie ist wesentlich haltbarer als erforderlich, was unnötige Kosten verursacht.

Die Beschichtungsindustrie sollte Eigentümern und Betreibern helfen, die verfügbaren Auskleidungsmaterialien genauer zu vergleichen, damit sie die optimale Lösung für eine bestimmte Anwendung und Situation finden können. Auf diese Weise können Eigentümer und Betreiber die mit der Innenbeschichtung von Behältern verbundenen Kosten optimieren. Natürlich wird es immer wieder Situationen geben, in denen ein projektspezifischer Test erforderlich sein kann.

Eine attraktive Lösung ist die Standardisierung von Test- und Berichtsdaten, so dass Eigentümer und Betreiber echte Vergleiche zwischen den verschiedenen Auskleidungsoptionen anstellen können, die für alle gleich sind. Sie werden dann besser in der Lage sein, eine fundierte endgültige Entscheidung auf der Grundlage relevanter, vergleichbarer Daten zu treffen. Solche standardisierten Testergebnisse würden es den Endnutzern ermöglichen, die besten Auskleidungen für bestimmte Anwendungen zu ermitteln.

Der Wert eines standardisierten Ansatzes

Es gibt zwei primäre Tauchstandards, die von den Herstellern von Auskleidungen verwendet werden, um die korrosiven Bedingungen zu simulieren, die im Inneren von Druckbehältern auftreten. Eine davon ist ein Autoklaventest, bei dem die Innenbeschichtung unter festgelegten Temperaturen und Drücken ausgewählten Chemikalien ausgesetzt wird, gemäß NACE TM0185. Der zweite Test ist ein Druckatlaszellentest, der die Eintauchbedingungen in einem Prozessbehälter mit einer von außen freiliegenden Wand simuliert, um die chemische Beständigkeit und Durchlässigkeit der Beschichtungen gemäß NACE TM0174 zu bewerten.

In diesen Standards werden lediglich die Verfahren für die Durchführung der Tests beschrieben und es werden weder bestimmte Expositionsbedingungen noch Kriterien für das Bestehen/Nichtbestehen festgelegt. Daher kann ein Hersteller einen Test für eine bestimmte Anzahl von Stunden durchführen, während ein anderer Hersteller denselben Test doppelt so lange durchführen kann. Wenn jeder Test, der für das jeweilige Produkt eines Herstellers durchgeführt wird, zu einem erfolgreichen Ergebnis führt, erscheint der Test mit der längeren Exposition als robuster. Es besteht jedoch die Möglichkeit, dass das Material, das vor dem Test mit der kürzeren Exposition getestet wurde, genauso gut oder sogar besser abschneidet als das Material, das vor dem Test mit der längeren Exposition getestet wurde. Da es keine Kriterien für das Bestehen oder Nichtbestehen gibt, können die berichteten Ergebnisse zudem subjektiv sein.

Einige nationale Ölgesellschaften verwenden sowohl den Autoklav- als auch den Druckatlaszellentest, um Innenbeschichtungen zu qualifizieren. Die Testbedingungen variieren jedoch erheblich und sind möglicherweise nicht ganz repräsentativ für die tatsächlichen Bedingungen im Prozessbehälter. Daher ist es oft schwierig, solche Testergebnisse von einem Satz von Bedingungen auf einen breiteren Satz von Bedingungen zu übertragen.

Folglich ist ein international standardisierter Ansatz erforderlich, der einige Mindestparameter festlegt, die Eigentümern und Betreibern bei der Auswahl der Auskleidung helfen. Dieser Standard würde Kriterien vorgeben, die von den Beschichtungsherstellern vor dem Test und bei der Meldung von Daten anzuwenden wären. Die Verfügbarkeit standardisierter Berichte würde es Eigentümern und Betreibern wiederum erleichtern, Auskleidungen zu prüfen und auszuwählen.

Nächste Schritte

Ingenieure von Öl- und Gasunternehmen haben bereits Korrosionsschutzprotokolle, die bestimmen, wie sie Prozessbehälter entwerfen und konstruieren. Es wäre von Vorteil, ein ähnliches Auswahlverfahren für Innenbeschichtungen einzuführen. Eine solche Initiative würde Tests erforderlich machen, die die Leistungsfähigkeit der Auskleidungen nachweisen, möglicherweise unterteilt in Kategorien auf der Grundlage von Temperatur und/oder Druck. Die Protokolle können die Prüfung von Innenbeschichtungen umfassen, die einer Vielzahl von Chemikalien sowie Gasen, Kohlenwasserstoffen und wässrigen Phasen unter verschiedenen Temperaturen und Drücken für eine Standarddauer ausgesetzt sind. Dann könnte die Auskleidung vor und nach der Exposition getestet werden, um ihre Leistungsfähigkeit zu demonstrieren.

Abriebfestigkeitstests sollten auch für bestimmte Arten von Prozessbehältern in Betracht gezogen werden, z. B. für Test- und Primärabscheider. Bei anderen Behältertypen ist ein solcher Test wahrscheinlich nicht erforderlich. Darüber hinaus wäre eine Bewertung der Exposition gegenüber Dampfreinigungsverfahren erforderlich, da Dampf häufig zur Reinigung von Behältern zwischen den Prozesschargen verwendet wird.

Abschließend sollte vor dem Test geprüft werden, ob der Behälter bei höheren Temperaturen Prozesschemikalien ausgesetzt ist, wie z. B. Aminwäschern, die zur Entfernung von Schwefelwasserstoff (H₂S) und Kohlendioxid (CO₂) eingesetzt werden.

Der Weg in die Zukunft mit den wichtigsten Interessenvertretern der Branche

Es wird immer ein Bedarf an maßgeschneiderten Tests bestehen, die es Eigentümern und Betreibern in der Kohlenwasserstoff verarbeitenden Industrie ermöglichen, jede Art von Auskleidung an die einzigartigen Anforderungen der Umgebung ihres Prozessbehälters anzupassen. Mit den Daten einer optimierten Norm hätten Eigentümer und Zulieferer von Prozessbehältern jedoch eine viel bessere Vorstellung davon, unabhängig davon, ob eine bestimmte Auskleidung für ihre Bedürfnisse geeignet ist. Solche Daten können auch ein besseres Risikomanagement während des Auswahlverfahrens ermöglichen.

Die Art und der Inhalt eines solchen standardisierten Ansatzes erfordert einen Konsens zwischen allen Beteiligten der Branche. Sherwin-Williams glaubt, dass die Kohlenwasserstoff verarbeitende Industrie bereit ist, diesen nächsten Schritt zu gehen. Das Unternehmen freut sich darauf, die Verantwortung mit allen Beteiligten zu teilen, um mehr Transparenz in die Tests und die Berichterstattung über die Daten zu bringen, damit der Auswahlprozess für die Auskleidung für die wichtigsten Industrieunternehmen optimiert werden kann.