La gazéification du Dakota augmente la fiabilité de la mesure de niveau par pression différentielle et réduit les coûts de maintenance

Client

Société de gazéification du Dakota, Basin Electric Power​

Application

Mesure de niveau pour les colonnes de distillation de méthanol et les réservoirs de tête de niveau d’étanchéité d’huile de turbine

Problème

L’installation de gazéification du Dakota près de Beulah, dans le Dakota du Nord, est le plus grand producteur de carburant synthétique des États-Unis. Avec le charbon comme principale matière première, l’usine crée une large gamme de sous-produits chimiques, dont la plupart sont utilisés comme engrais, en plus du gaz naturel synthétique. L’usine exporte même du dioxyde de carbone au Canada par pipeline pour l’utiliser dans la récupération assistée du pétrole dans les sables bitumineux. L’évolution des marchés de ses produits de base a maintenu des pressions budgétaires sur l’entreprise, l’amenant à être très consciente des coûts d’exploitation et des domaines dans lesquels des économies peuvent être réalisées.

Compte tenu de son emplacement, l’installation est soumise à d’importantes variations saisonnières de température. Ces variations de température posent notamment des problèmes de maintenance importants lors de l’utilisation de transmetteurs de pression différentielle (DP) pour mesurer le niveau de liquide. Pour compenser les cuves pressurisées, le côté basse pression mesure l’espace libre dans la cuve et envoie la mesure via une ligne d’impulsion remplie de liquide communément appelée colonne humide. Les températures froides peuvent causer des problèmes avec ces lignes d’impulsion. Les fluides spéciaux pour ligne humide constituent une solution partielle, mais ils doivent être changés deux fois par an. Deux applications spécifiques illustrent le problème : la colonne de distillation du méthanol et les réservoirs de tête de niveau de joint pour l’huile pour turbine.

La colonne de distillation du méthanol sépare le méthanol d’un flux de produits mélangés. Fonctionnant à -100 ºF et sous vide poussé, cette application reste donc en dessous de la température ambiante tout au long de l’année. La tour comporte de nombreux niveaux et étages. Il est donc nécessaire de maintenir le niveau de liquide dans une plage spécifique pour assurer une séparation maximale tout en évitant les inondations. L’accumulation d’une trop grande quantité de liquide dans la tour peut provoquer une réaction en chaîne et entraîner un empoisonnement du catalyseur. Le manque de fiabilité de la mesure de pression différentielle a poussé l’usine à installer plusieurs interrupteurs à flotteur comme dispositifs d’arrêt d’urgence.

​L’huile d’étanchéité est une composante du compresseur de la turbine qui pousse le gaz synthétique hors de l’usine et dans le pipeline. L’huile doit être maintenue à un niveau critique pour maintenir une étanchéité efficace sans entraîner d’huile dans le flux gazeux. Si le niveau est trop bas et que le joint est perdu, l’édifice du compresseur peut être inondé de méthane.

Solution

Le système de séparateurs électroniques (ERS)™ Rosemount™ 3051S d’Emerson offre toutes les capacités des transmetteurs de niveau par pression différentielle traditionnels et élimine complètement le besoin de capillaires et de lignes d’impulsion. Le système ERS calcule électroniquement la pression différentielle en utilisant deux capteurs de pression reliés entre eux au moyen d’un câble électrique. Cela permet d’obtenir une réponse plus rapide que les systèmes traditionnels, en particulier dans les environnements à basse température. Il est également possible de mesurer la pression statique dans la cuve et de la signaler comme variable secondaire.

Même si deux transmetteurs sont installés, ils communiquent entre eux et tous les calculs nécessaires sont effectués dans l’unité primaire, de sorte que l’installation combinée apparaît au système d’automatisation comme une seule entrée. Néanmoins, le fait d’avoir deux transmetteurs permet de recueillir des informations supplémentaires sur les diagnostics et les variables secondaires à partir des deux, ce qui élargit encore les connaissances disponibles sur le procédé.

L’installation des kits de système Rosemount 3051S ERS pour ces installations problématiques a permis à Dakota Gasification d’améliorer la fiabilité tout en réduisant les besoins de maintenance et le stock de pièces de rechange. En fin de saison, il n’est plus nécessaire de changer le liquide des colonnes en contact avec le procédé, et les problèmes de maintenance comme les systèmes de traçage de chaleur erratiques et les lignes d’impulsion tordues appartiennent désormais au passé.

L’usine est plus à même de fonctionner dans son mode entièrement automatique sans avoir à contourner les problèmes liés aux instruments problématiques. Les techniciens de maintenance n’ont pas à consacrer autant de temps à cet équipement essentiel, ce qui permet à l’entreprise d’économiser 10 000 $ dès le premier mois sur les configurations d’essai de ces installations. La société prévoit d’utiliser les ensembles de transmetteurs du système Rosemount 3051S ERS pour toutes les applications similaires, multipliant ainsi les économies réalisées dans l’ensemble de l’usine.