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Sep 21, 2023

Especificando grave

1º de maio de 2021 | Por Don Bowers, Conval e Jennifer Jones, Armadura

1º de maio de 2021 | Por Don Bowers, Conval e Jennifer Jones, Armor Valve Ltd.

Para suportar as duras condições e potenciais riscos de segurança encontrados em aplicações agrícolas de ureia e outros processos de serviço severo, deve-se dar atenção especial à construção, desempenho e instalação da válvula

As válvulas de serviço severo (SSVs) são especialmente projetadas e fabricadas para aplicações críticas nas quais as possíveis consequências da falha da válvula incluem riscos sérios e caros à vida, operação da planta e propriedade. Os SSVs são normalmente expostos a pressões e temperaturas relativamente altas, bem como a meios corrosivos ou letais.

FIGURA 1. A fabricação de ureia exige que todos os equipamentos, incluindo válvulas, sejam capazes de lidar com condições severas e exposição a meios agressivos

Uma aplicação significativa da indústria química para SSVs é a produção de ureia (Figura 1). Globalmente, mais de 90% da ureia produzida é usada como uma forma econômica de fertilizante nitrogenado para a agricultura (Figura 2). Com a população mundial estimada em oito bilhões de pessoas e crescendo, a demanda global por alimentos e, portanto, fertilizantes, é forte e resistente aos ciclos econômicos. De acordo com a Expert Market Research (EMR), o mercado global de uréia em 2020 foi de 187,8 milhões de toneladas métricas. Até 2026, esse número deve crescer 12,61%, para 211,5 milhões de toneladas.

FIGURA 2. Fertilizantes granulados de ureia são amplamente utilizados em todo o mundo e sua demanda deve crescer consideravelmente nos próximos cinco anos

Outra aplicação da uréia é a redução da poluição do ar causada por motores a diesel, que operam em altas temperaturas e produzem altas concentrações de óxido nítrico. Os tanques de ureia agora são equipamentos padrão em muitos novos caminhões, ônibus e carros a diesel.

A uréia é produzida pela reação de amônia e dióxido de carbono tipicamente em alta pressão (140 bar; 2.031 psi) e temperatura (183°C; 362°F). Existem diferentes processos que foram desenvolvidos para sintetizar uréia. Um deles envolve um reator de ureia, decapante, condensador de carbamato de alta pressão e lavador de gás de alta pressão (Figura 3). No reator, CO2 e NH3 são parcialmente convertidos em uréia e água. O decapante separa o CO2 residual do NH3, que é posteriormente processado através do condensador de carbamato de alta pressão. O purificador separa gases inertes residuais, como oxigênio e nitrogênio. Observe que o carbamato de amônio, um produto intermediário, é altamente corrosivo.

FIGURA 3. Os processos típicos de síntese de ureia envolvem a reação de amônia e dióxido de carbono, seguido por uma etapa de remoção, condensador de carbamato e depuração

Ao especificar válvulas de serviço severo para serviço de ureia, o aspecto mais importante a ser entendido é a singularidade da metalurgia necessária. Esses processos geralmente funcionam melhor quando o teor de oxigênio é mantido no mínimo, mas muitas ligas requerem a presença de oxigênio para formar e manter superfícies resistentes à corrosão. Ao longo dos anos, houve uma evolução das ligas que foram selecionadas pela indústria da ureia por sua capacidade de funcionar nesses processos com níveis cada vez mais baixos de oxigênio. No início, as ligas de aço inoxidável austenítico, como 316L-Urea Grade (316L-UG ou UNS S31603), 316L LN (UNS S31653 ou EN 1.4429) e 25-22-2 (UNS S31050), foram usadas com vários graus de sucesso. No entanto, como níveis ainda mais baixos de oxigênio de processo se tornaram mais vitais, os aços inoxidáveis ​​Duplex (DSS) e Super Duplex (SDSS) foram introduzidos, o que permitia a presença de oxigênio quase zero, ao mesmo tempo em que proporcionava maior resistência. Dependendo da idade da instalação, das condições do processo e do licenciante do processo específico, a seleção da liga pode variar. É fundamental que os fabricantes de válvulas que fornecem válvulas de serviço de ureia cumpram rigorosamente os rigorosos padrões de liga exigidos. Para evitar problemas, é melhor que os usuários finais identifiquem e documentem claramente os requisitos de materiais, aquisição e inspeção.