Estudo de caso: Planta Xi'an Jinzhu HFC-134a 2003 - Válvulas de esfera YNTO em ação

A Guangdong Yuantong Industrial Technology (YNTO) foi contratada como fornecedora de válvulas para este projeto, com a tarefa de fornecer válvulas que pudessem suportar as duras condições de serviço. O papel da YNTO envolvia especificar tipos de válvulas e materiais apropriados para várias seções da unidade de produção HFC-134a. Este estudo de caso destaca como as válvulas de esfera resistentes a produtos químicos da YNTO foram aplicadas para resolver os principais problemas da fábrica, seguindo um formato problema-solução-resultado. 

Problema: Ácido HF corrosivo e condições implacáveis

Um dos aspectos mais desafiadores da produção de HFC-134a é o manuseio de fluoreto de hidrogênio (HF). O HF é um reagente necessário na fluoração de matérias-primas orgânicas, mas também é um ácido notoriamente corrosivo e tóxico. Ele ataca prontamente muitos metais (até mesmo aços inoxidáveis) e pode até degradar o vidro e certos plásticos. Na usina de Xi'an Jinzhu, o HF estava presente em vários fluxos – desde linhas de alimentação do reator até efluentes residuais. As válvulas nessas seções seriam expostas ao HF e precisariam operar de forma confiável para que a planta funcionasse continuamente.

Os problemas específicos incluíam:

 ·Corrosão severa dos materiais das válvulas: Os materiais tradicionais das válvulas (como aço inoxidável padrão ou bronze) eram inadequados porque o HF os corroía rapidamente, arriscando vazamentos. A fábrica precisava de válvulas construídas ou protegidas por materiais que o HF não pode atacar facilmente. A experiência anterior na indústria mostrou que as válvulas feitas de Hastelloy ou revestidas com fluoropolímeros são frequentemente necessárias para o serviço de HF. O desafio era encontrar soluções de válvulas econômicas, uma vez que algumas partes da fábrica tinham dezenas de válvulas expostas ao HF.

 ·Risco de vazamento e emissões fugitivas: HF não é apenas corrosivo, mas também perigoso para o pessoal e o meio ambiente. Quaisquer problemas de vedação da válvula (através da gaxeta da haste, vazamento da sede, etc.) podem liberar vapor de HF. Os protocolos de segurança da planta exigiam válvulas com fechamento hermético e vedação robusta sob serviço HF. As gaxetas de válvula padrão podem se degradar em HF. Havia a necessidade de materiais especiais de sede de válvula e vedação (como PTFE, PCTFE ou outros polímeros resistentes a halogênio) para manter as vedações herméticas.

Demandas operacionais: Muitas das válvulas no processo eram automatizadas em malhas de controle ou exigiam operação frequente. Por exemplo, as válvulas de controle de fluxo que regulam a alimentação de HF nos reatores tiveram que acelerar com precisão enquanto resistiam ao ácido. Por outro lado, algumas válvulas eram para isolamento de emergência – elas raramente funcionavam, mas devem funcionar sob demanda. Os diversos requisitos operacionais significavam que as válvulas escolhidas tinham que combinar resistência à corrosão com alto desempenho (por exemplo, manter o torque e a integridade da vedação ao longo do tempo, apesar da exposição ao HF).

Espaço de instalação limitado e retrofits: Como em muitas fábricas de produtos químicos, o espaço era limitado e o layout da tubulação era complexo. O projeto favoreceu válvulas de esfera para muitas aplicações devido ao seu tamanho compacto e operação rápida de um quarto de volta. As válvulas de esfera também fornecem fluxo direto (importante para minimizar a queda de pressão nas linhas de refrigerante) e fechamento confiável. No entanto, as válvulas de esfera convencionais não tinham a resistência à corrosão necessária para esse cenário, portanto, era necessária uma solução para obter uma "válvula de esfera química" que se encaixasse no projeto.

Em resumo, a planta Xi'an Jinzhu HFC-134a exigia válvulas que pudessem sobreviver a HF e outros produtos químicos corrosivos, garantir desempenho de vazamento zero para segurança e atender aos requisitos de controle operacional. O termo "válvulas de esfera químicas" neste contexto refere-se a válvulas de esfera projetadas especificamente para serviços químicos - geralmente implicando materiais ou revestimentos especiais para lidar com fluidos agressivos. Poucos fornecedores domésticos no início dos anos 2000 na China tinham um histórico com essas válvulas, e é por isso que a experiência da YNTO foi procurada.

Solução: Válvulas de esfera químicas resistentes à corrosão da YNTO

A YNTO abordou o problema em várias frentes – seleção de materiais, projeto de válvulas e personalização de acessórios de válvulas – para criar uma solução sob medida para a planta HFC-134a. O núcleo da solução foi a implantação das válvulas de esfera resistentes a produtos químicos da YNTO em todos os locais críticos de serviço de HF, complementadas por válvulas compatíveis para outras tarefas corrosivas ou perigosas na planta.  Os principais recursos da solução incluem:

 ·Construção em liga de alto níquel: Para as linhas mais severas contendo HF, a YNTO forneceu válvulas de esfera feitas de Hastelloy C276 (uma liga de níquel-molibdênio-cromo) para seus corpos e acabamentos. O Hastelloy C276 é conhecido por sua excelente resistência à química do HF e do flúor. O uso de Hastelloy sólido (ou às vezes um aço inoxidável duplex com acabamento interno de Hastelloy) garantiu que os componentes metálicos da válvula não fossem corroídos pelo ácido. Essas válvulas eram de design flangeado, válvulas de esfera de passagem total para simplificar a manutenção e permitir a remoção de hastes se algum sólido se acumulasse. Eles foram equipados com sedes de PTFE ENC (encapsuladas) – o PTFE, que é inerte ao HF, fornecia uma vedação hermética, enquanto o anel de metal da sede atrás dele fornecia resistência mecânica.

 ·Válvulas de esfera revestidas com PTFE / FEP: Em partes do processo em que as pressões eram moderadas, a YNTO implantou válvulas de esfera revestidas com fluoropolímero. Essas válvulas tinham um corpo de aço carbono para maior resistência, mas apresentavam um revestimento espesso de PFA em todas as superfícies internas e uma esfera encapsulada em PFA. Essencialmente, o HF entraria em contato apenas com o revestimento de fluoropolímero, não com o metal. As válvulas revestidas são uma excelente escolha para serviços ácidos e oferecem uma solução mais econômica do que a liga exótica para algumas partes da planta. A YNTO forneceu válvulas de esfera revestidas DN50-DN200 para várias linhas de transferência de ácido e isolamento do tanque de armazenamento, onde a pressão e a temperatura de operação permitiam. Cada válvula foi testada na fábrica para garantir que o revestimento estivesse livre de defeitos. O uso de válvulas de esfera revestidas com PFA deu à fábrica a confiança de que, mesmo que uma pequena quantidade de ácido estivesse em uma linha, ela não corroeria a válvula durante os períodos ociosos.

 ·Válvulas termoplásticas para sistemas auxiliares: O processo HFC-134a também envolve fluxos de serviços públicos, como resfriamento a água ou neutralização de resíduos, onde os ácidos podem ser diluídos. A YNTO forneceu válvulas de esfera de plástico UPVC e PVDF em alguns desses sistemas auxiliares, por exemplo, na unidade de depuração HF e skids de neutralização de ácido residual.  As válvulas de esfera pneumáticas UPVC (incluindo alguns projetos de três vias) foram escolhidas por sua alta resistência à corrosão a HF e fluoretos de baixa concentração. Essas válvulas de plástico eram mais leves e fáceis de instalar em tubulações de pequeno diâmetro. Eles foram acionados pelos atuadores pneumáticos da YNTO com componentes internos revestidos de PTFE para evitar qualquer dano corrosivo no atuador em caso de fumaça leve. Embora de plástico, essas válvulas eram robustas: o projeto da válvula de esfera de plástico pneumático apresenta um caminho de fluxo em forma de L ou T para desviar o serviço e é construído para ser de fácil manutenção (como mostrado por seu atuador compacto e facilmente removível e poucas peças de metal).

 ·Vedação e embalagem personalizadas: Para todas as válvulas fornecidas, a YNTO prestou atenção especial às vedações da haste e às juntas do corpo. Eles utilizaram gaxeta de PTFE sem grafite nas válvulas de esfera de liga para evitar grafite (que não é adequado para oxidantes fortes como o flúor).  Algumas válvulas tinham arruelas de pressão carregadas ao vivo na glândula para manter a tensão da embalagem, pois o PTFE poderia se arrastar com o tempo. As juntas do corpo eram feitas de PTFE modificado que podia lidar com o HF sem fluxo frio. Além disso, quando necessário, a YNTO adicionou portas de sangria de segurança e capotas de extensão nas válvulas para manter a área de gaxeta mais longe do fluido do processo (esta é uma abordagem comum em serviços de ácido severo - uma capota de extensão pode diluir e resfriar quaisquer vapores, protegendo a gaxeta).

 ·Integração de Automação e Controle de Válvulas: O projeto exigia que muitas válvulas fossem vinculadas ao DCS (Sistema de Controle Distribuído) da planta. A YNTO forneceu atuadores pneumáticos (tanto do tipo de dupla ação quanto de retorno por mola) para as válvulas de esfera, juntamente com filtros de ar, posicionadores e caixas de interruptores de limite adequados para áreas perigosas. Os atuadores escolhidos eram de alumínio anodizado com um revestimento externo epóxi espesso – suficiente para o ambiente externo – e todos os internos eram compatíveis com traços de HF (fixadores de aço inoxidável, O-rings de viton, etc.). Para válvulas de controle (como o controle de alimentação HF), a YNTO forneceu um posicionador de alta resolução para garantir que a válvula pudesse acelerar com precisão. Esses posicionadores inteligentes também tinham feedback para alertar se o torque da válvula aumentasse (o que poderia indicar incrustação ou corrosão precoce, atuando assim como uma ferramenta de manutenção preditiva). Ao integrar essas válvulas ao sistema de controle, os operadores da planta podem operar remotamente válvulas de isolamento críticas e monitorar continuamente as posições das válvulas, o que é essencial em uma operação perigosa para uma resposta rápida.

Exemplo de link interno: Muitos dos princípios usados neste projeto são agora uma prática padrão nas ofertas de produtos da YNTO. Por exemplo, a mesma série de válvulas de esfera pneumáticas de três vias de plástico usadas no sistema de depuração HF está disponível para outros clientes que precisam de desvio de fluxo à prova de corrosão.  Da mesma forma, as válvulas de liga com design de parede fina (semelhantes às válvulas de esfera pneumáticas de aço inoxidável da YNTO) demonstram como uma válvula leve, mas de alta resistência, pode ser construída para serviços químicos.

Resultado: Operação confiável e sucesso da planta a longo prazo

Graças à solução implementada, a planta Xi'an Jinzhu HFC-134a alcançou vários resultados positivos:

 ·Confiabilidade: As válvulas de esfera químicas YNTO operam desde a inicialização de 2003 com um excelente histórico de confiabilidade. Nos primeiros três anos de operação, a planta não sofreu um único vazamento ou falha de válvula relacionada ao HF nas áreas onde as válvulas YNTO foram instaladas. Esta é uma conquista notável, dada a natureza agressiva do HF. As inspeções regulares não mostraram afinamento ou corrosão significativa nas válvulas Hastelloy, e os revestimentos de PTFE nas válvulas revestidas permaneceram intactos e livres de bolhas. O tempo médio entre manutenções (MTBM) para essas válvulas excedeu em muito o de algumas válvulas anteriores que o cliente havia usado em serviços menos agressivos.

 ·Segurança: A planta manteve um histórico de segurança estelar em relação à contenção de HF. Os operadores relataram que as verificações rotineiras da glândula valvular e o monitoramento da área nunca detectaram fumaça de HF ao redor das válvulas YNTE. A vedação hermética fornecida pelas sedes e gaxetas de PTFE evitou emissões fugitivas. Esse nível de contenção foi crucial para proteger os trabalhadores; também manteve a planta em conformidade com os regulamentos ambientais (HF é um poluente regulamentado). Em 2005, quando a fábrica dobrou a capacidade (adicionando outra linha de 5.000 t/ano), o desempenho comprovado das válvulas da YNTO tornou mais fácil para a fábrica escolher a YNTO como fornecedora de válvulas para a expansão também. Com efeito, o projeto inicial tornou-se um caso de referência que validou a tecnologia de válvula química da YNTO para o serviço de HF. 

 ·Desempenho: O uso de válvulas de controle de fluxo de alta qualidade contribuiu para o controle estável do processo. Por exemplo, a válvula de controle de alimentação HF (uma válvula de esfera Hastelloy C com um posicionador inteligente) permitiu que a planta mantivesse as concentrações de HF do reator dentro de uma faixa apertada, otimizando a eficiência da reação. O controle aprimorado reduziu a formação de subprodutos e ajudou a planta a atingir a pureza de produção desejada na primeira passagem. Isso teve um benefício econômico: menos reprocessamento de material fora das especificações e menor consumo de matéria-prima. Os gerentes da fábrica observaram que investir em válvulas confiáveis evitou os "pequenos gotejamentos" que podem se transformar em grandes perdas em processos químicos contínuos. Cada válvula que não vazou ou exigiu desligamento para reparo se traduziu em mais tempo de atividade e produtividade para a instalação.

 ·Manutenção e Suporte: O envolvimento da YNTO não terminou no comissionamento. Eles forneceram treinamento para a equipe de manutenção da fábrica sobre como fazer a manutenção das válvulas com segurança (por exemplo, como reembalar uma haste nas válvulas Hastelloy, se necessário, e como inspecionar o revestimento em uma válvula revestida). Ao longo dos anos, algumas manutenções preventivas foram realizadas: algumas vedações macias foram trocadas durante uma parada programada após 5 anos, como precaução. A disponibilidade de peças de reposição da YNTO e a resposta rápida do serviço (eles tinham um representante local na China) garantiram que qualquer manutenção pudesse ser feita rapidamente, sem longos períodos de inatividade esperando por peças. A intercambialidade de certos componentes (como kits de atuadores) também facilitou a manutenção - a YNTO usava montagem padronizada de atuadores, portanto, trocar um atuador era um trabalho plug-and-play.

No geral, o caso demonstra como a seleção adequada da válvula é fundamental para superar os desafios de corrosão na fabricação de produtos químicos. Ao utilizar as válvulas de esfera químicas especializadas da YNTO, a planta Xi'an Jinzhu HFC-134a não apenas resolveu seus problemas imediatos de corrosão, mas também se preparou para uma operação sustentável a longo prazo. O projeto tornou-se uma vitrine para a YNTO na indústria química da China, provando que a tecnologia de válvulas domésticas pode atender aos padrões de classe mundial para aplicações difíceis.

Conclusão

O estudo de caso da Xi'an Jinzhu Modern Chemical destaca a importância da parceria com fornecedores de válvulas experientes para aplicações críticas de corrosão. Ao escolher as válvulas de esfera químicas da YNTO, a planta se beneficiou de materiais e design adaptados às necessidades do processo - permitindo a produção segura e contínua de refrigerante HFC-134a. Problemas que poderiam ter levado a interrupções frequentes ou incidentes de segurança foram evitados por meio de previsão de engenharia e equipamentos de qualidade. Para engenheiros industriais e equipes de compras, essa história de sucesso reforça uma lição importante: em serviços corrosivos, o verdadeiro valor de uma válvula não está apenas em seu preço de compra, mas em seu desempenho ao longo do tempo. Investir nas válvulas certas – como as soluções da YNTO – oferece dividendos em confiabilidade, segurança e eficiência do processo.

Para obter mais informações sobre as válvulas de serviço químico da YNTO, os leitores podem consultar as páginas do produto vinculadas acima ou entrar em contato com a YNTO para obter estudos de caso e referências detalhadas. A planta HFC-134a é apenas um exemplo – soluções semelhantes de válvulas YNTO estão alimentando o manuseio de fluidos corrosivos em indústrias que vão desde petroquímicas até farmacêuticas.