Refinería aumenta la rentabilidad al empujar los límites de producción mientras controla los daños en tuberías y equipos

Refinería europea operada por un importante productor integrado de petróleo y gas.

Aplicación

Tuberías y equipos de refinerías propensos a un mayor desgaste o, peor aún, a fallas catastróficas.

Desafío

Las refinerías que desean aumentar la rentabilidad pueden intentar reducir los costes de producción o aumentar la capacidad de producción, siempre que exista suficiente demanda en el mercado. Impulsar una mayor producción puede requerir proyectos de inversión para eliminar los cuellos de botella, pero determinar cuánta producción se puede impulsar suele comenzar con aumentos graduales hasta que se presenten cuellos de botella. La gerencia corporativa retó a esta refinería a aumentar la producción en un 30 por ciento sin implementar ninguna mejora de capital significativa.

Ante tal desafío, un enfoque consiste simplemente en hacer funcionar las bombas más rápido, abrir las válvulas más ampliamente y superar los límites normales en un esfuerzo por aumentar la producción. Naturalmente, los efectos varían mucho según la naturaleza de la planta, pero aquí hay algunos efectos típicos:

• Las etapas de calentamiento deben calentarse más para transferir el calor con mayor rapidez.
• Los caudales de fluido por las tuberías y válvulas aumentan con velocidades más altas.
• Se reduce el tiempo de residencia en los reactores.
• Disminuye la eficiencia de separación de los procesos de fraccionamiento y destilación.

Uno de los cuellos de botella que surgieron pronto fue en la unidad de hidrocraqueo de la refinería, que ya operaba a una alta velocidad de conversión. Cierta efectividad del proceso se perdería al forzar la salida de una mayor cantidad de petróleo no convertido con la corriente de propano y de extremos livianos hacia el estabilizador del hidrocraqueador. Esta corriente se enfrió en una serie de intercambiadores de calor y luego se dividió en tres corrientes: propano, aceite no convertido y agua agria.

La unidad funcionó durante unos cuatro años a la nueva tasa de producción y parecía funcionar bien. Sin que los operadores lo supieran, el aumento del flujo de propano estaba erosionando un complejo sistema de colectores diseñado para captar propano proveniente de los intercambiadores de calor. Un día, los operadores descubrieron una columna de propano líquido con alto contenido de H2S que salía disparada de una fuga recién formada en el colector, lo que generó serios problemas de seguridad y ambientales, sin mencionar la pérdida de producto.

Afortunadamente, el problema se descubrió antes de que el propano encontrara una fuente de ignición. La unidad se apagó brevemente para instalar una abrazadera de montaje externa antes de reanudar el funcionamiento. Esto resolvió el problema inmediato, pero los ingenieros temían que se pudieran producir más fugas.

Solución

El equipo de ingeniería de evaluación de la refinería instaló cinco transmisores inalámbricos de corrosión y erosión Rosemount™ (Imagen 1), ubicados en puntos estratégicos a lo largo del colector. Después de algunos análisis, determinaron que la pared del tubo colector de acero al carbono se estaba adelgazando a una tasa de 2 mm (0,08 pulgadas) por año debido a la erosión causada por el aumento del caudal combinado con los altos niveles de H2S resultantes de un mayor arrastre de agua ácida.

El coste total del proyecto de instalación del transmisor fue de aproximadamente 25 000 €; sin embargo, dado el valor de producción de la unidad de aproximadamente un millón de € por día, se consideró un gasto menor.

Estos transmisores están montados permanentemente; realizan lecturas continuas del espesor del metal y envían los datos a un sistema de monitorización e historial a través de una red WirelessHART®. Las lecturas de los transmisores individuales pueden analizarse a lo largo del tiempo, lo que permite monitorizar la pérdida de metal a medida que se produce.

Aunque el daño al colector era grave, los ingenieros determinaron que quedaba suficiente integridad para permitir que el colector siguiera funcionando de manera segura hasta que pudiera fabricarse un nuevo colector de acero inoxidable e instalarlo durante una parada programada. El nuevo colector sería más caro que su predecesor de acero al carbono, pero los ingenieros anticiparon una vida útil mucho más larga y, dado que podría fabricarse en un plazo razonable, se evitaron los cargos por primas urgentes.

El valor real de las instalaciones del transmisor y los datos &nb; residía en evitar el posible desastre de una falla importante del colector y una liberación catastrófica de hidrocarburos. También evitó costes al acelerar el diseño y la fabricación de un nuevo colector y al eliminar las interrupciones en la producción causadas por una parada injustificada. Si los ingenieros no hubieran podido determinar la verdadera condición del colector, se habría requerido una parada por motivos de seguridad.

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