Raffinerie erhöht Rentabilität durch Ausstoßen der Produktionsgrenzen bei gleichzeitiger Kontrolle von Rohrleitungs- und Anlagenschäden

Europäische Raffinerie wird von einem integrierten großen Öl- und Gasproduzenten betrieben.

Anwendung

Raffinerierohre und -geräte, die anfällig für erhöhten Verschleiß oder schlimmer noch zu katastrophalen Ausfällen waren.

Herausforderung

Raffinerien, die ihre Rentabilität steigern möchten, können versuchen, die Produktionskosten zu senken oder das Produktionsniveau zu erhöhen, vorausgesetzt, die Marktnachfrage ist ausreichend. Das Vorantreiben einer Produktionssteigerung kann Kapitalprojekte erfordern, um Engpässe zu beseitigen, aber die Bestimmung, wie stark die Produktion gesteigert werden kann, beginnt in der Regel mit einer schrittweisen Erhöhung, bis Engpässe auftreten. Die Unternehmensleitung forderte diese Raffinerie auf, die Produktion um 30 Prozent zu steigern, ohne größere Kapitalverbesserungen einzuführen.

Angesichts einer solchen Herausforderung besteht ein Ansatz darin, die Pumpen einfach schneller laufen zu lassen, die Ventile weiter zu öffnen und die normalen Grenzen zu überschreiten, um die Produktion zu steigern. Natürlich variiert die Wirkung stark je nach Art der Pflanze, aber hier sind ein paar typische Effekte:

• Heizstufen müssen heißer laufen, um Wärme schneller zu übertragen
• Der Flüssigkeitsfluss durch Rohre und Ventile nimmt mit höheren Strömungsgeschwindigkeiten zu
• Verweildauer in Reaktoren wird verkürzt
• Die Trenneffizienz von Fraktionierungsdestillationsprozessen wird verringert

Einer der Engpässe, der sich bald abzeichnete, war die Hydrocracker-Anlage der Raffinerie, die bereits mit einer hohen Umwandlungsrate lief. Eine gewisse Wirksamkeit des Prozesses würde verloren gehen, wenn eine höhere Menge nicht umgewandelten Öls mit dem Propan- und Light-End-Strahl in den Hydrocracker-Stabilisator gedrückt würde. Dieser Strom wurde in einer Reihe von Wärmetauschern abgekühlt und dann in drei Ströme aufgeteilt: Propan, nicht umgewandeltes Öl und Sauerwasser.

Die Anlage lief etwa vier Jahre lang mit der neuen Produktionsrate und schien gut zu funktionieren. Den Betreibern war nicht bewusst, dass der erhöhte Propanfluss ein komplexes Sammlersystem zur Sammlung von Propan aus den Wärmetauschern zerstörte. Eines Tages entdeckten Betreiber eine flüssige Propanwolke mit hohem H2S-Gehalt, die aus einem neu entstandenen Leck im Sammler schoss und ernsthafte Sicherheits- und Umweltprobleme verursachte, ganz zu schweigen von Produktverlusten.

Glücklicherweise wurde das Problem entdeckt, bevor das Propan eine Zündquelle fand. Das Gerät wurde kurz abgeschaltet, um eine außen montierte Klemme zu installieren, bevor der Betrieb wieder aufgenommen werden konnte. Dies löste das unmittelbare Problem, aber die Ingenieure befürchteten, dass wahrscheinlich weitere Lecks auftreten würden.

Lösung

Das Evaluierungsteam der Raffinerie installierte fünf Rosemount™ Wireless Korrosions- und Erosionsmessumformer (Abbildung 1), die an strategischen Punkten rund um den Sammler montiert wurden. Nach einigen Analysen stellten sie fest, dass die Wand des Kohlenstoffstahl-Kopfrohrs mit einer Rate von 2 mm (0,08 in.) dünner wurde pro Jahr aufgrund der Erosion durch den erhöhten Durchfluss in Kombination mit hohen H2S-Werten, die aus einer höheren Sauerwasserverschleppung resultieren.

Die Gesamtkosten für die Installation des Messumformers beliefen sich auf ca. 25.000 €, wurden jedoch angesichts des Produktionswertes der Einheit von etwa einer Million € pro Tag diese Kosten als geringfügig angesehen.

Diese Messumformer sind fest montiert, messen kontinuierlich die Metalldicke und senden die Daten über ein WirelessHART-Netzwerk® an ein Überwachungs- und Historisierungssystem. Die Messwerte einzelner Messumformer können im Laufe der Zeit analysiert werden, so dass es möglich ist, Metallverluste in Echtzeit zu überwachen.

Obwohl der Sammler stark beschädigt wurde, stellten die Ingenieure fest, dass die Integrität des Sammlers noch hoch genug war, um den sicheren Betrieb des Sammlers zu gewährleisten, bis ein neuer Sammler aus Edelstahl hergestellt und während einer geplanten Abschaltung installiert werden konnte. Der neue Header wäre teurer als sein Vorgänger aus Kohlenstoffstahl, aber die Ingenieure erwarteten eine viel längere Lebensdauer, und da er in angemessener Zeit hergestellt werden konnte, wurden Eilprämien vermieden.

Der wahre Wert der Messumformer-Installationen und der Daten, die sie   bestand darin, die potenzielle Katastrophe eines größeren Header-Ausfalls und einer katastrophalen Freisetzung von Kohlenwasserstoffen zu vermeiden. Dies verhinderte auch Kosten für die beschleunigte Entwicklung und Herstellung eines neuen Kopfes und eliminierte Produktionsunterbrechungen aufgrund ungerechtfertigter Abschaltungen. Wären die Ingenieure nicht in der Lage gewesen, den wahren Zustand des Sammlers zu ermitteln, wäre eine Abschaltung aus Sicherheitsgründen erforderlich gewesen.

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