La raffineria aumenta la redditività spingendo i limiti di produzione e controllando al contempo per rilevare danni a tubazioni e attrezzature
Risultati
- Aumento dei profitti della struttura aumentando la produzione senza spese di capitale
- Verificata la fattibilità delle condizioni delle apparecchiature per evitare arresti non necessari
- Quantificato l'usura di tubazioni e attrezzature per determinare limiti di produzione più elevati
Immagine 1. Cinque trasmettitori wireless di corrosione ed erosione Rosemount, montati in punti strategici attorno al collettore, hanno contribuito a determinare che la parete del tubo collettore in acciaio al carbonio si stava assottigliando in corrispondenza di un velocità di 2 mm (0.08 in.) (annuale).
Cliente
Raffineria europea gestita da un importante produttore integrato di petrolio e gas.
Applicazione
Tubazioni e apparecchiature di raffineria soggette a una maggiore usura o, peggio, a guasti catastrofici.
Problema
Le raffinerie che desiderano aumentare la redditività possono cercare di ridurre i costi di produzione o aumentare i livelli di produzione, a condizione che vi sia una domanda di mercato sufficiente. Spingere per un aumento della produzione può richiedere progetti di investimento per rimuovere i colli di bottiglia, ma determinare quanto la produzione può essere aumentata di solito inizia con aumenti graduali fino a quando non emergono colli di bottiglia. Il management aziendale ha sfidato questa raffineria ad aumentare la produzione del 30% senza avviare grandi miglioramenti di capitale.
Di fronte a una sfida di questo tipo, un approccio consiste semplicemente nel far funzionare le pompe più velocemente, aprire le valvole e superare i limiti normali nel tentativo di aumentare la produzione. Naturalmente, gli effetti variano notevolmente a seconda della natura della pianta, ma ecco alcuni effetti tipici:
- Le fasi di riscaldamento devono essere più calde per trasferire il calore più rapidamente
- I flussi di fluido attraverso tubi e valvole aumentano con l'aumentare delle velocità
- Il tempo di permanenza nei reattori è ridotto
- L'efficienza di separazione dei processi di distillazione con frazionamento è ridotta
Uno dei colli di bottiglia che è emerso presto è stato nell'unità di idrocracking della raffineria, che funzionava già a un alto tasso di conversione. Una parte dell'efficacia del processo andrebbe persa forzando una maggiore quantità di petrolio non convertito con il flusso di propano e estremità luminose nello stabilizzatore di idrocracking. Questo flusso veniva raffreddato in una serie di scambiatori di calore e quindi suddiviso in tre flussi: propano, olio non convertito e acqua acida.
L'unità ha funzionato per circa quattro anni al nuovo ritmo di produzione e sembrava funzionare bene. All'insaputa degli operatori, l'aumento del flusso di propano stava erodendo un complesso sistema collettore progettato per raccogliere il propano dagli scambiatori di calore. Un giorno gli operatori hanno scoperto un pennacchio di propano liquido ad alto contenuto di H2S che fuoriusciva da una perdita appena formata nel collettore, creando seri problemi di sicurezza e ambientali, per non parlare della perdita di prodotto.
Fortunatamente, il problema è stato scoperto prima che il propano trovasse una fonte di accensione. L'unità è stata arrestata brevemente in modo da poter installare un morsetto per montaggio esterno prima di riprendere il funzionamento. Questo ha risolto il problema immediato, ma gli ingegneri temevano che si sarebbero verificate altre perdite.
Soluzione
Il team di progettazione valutativa della raffineria ha installato cinque trasmettitori wireless di corrosione ed erosione Rosemount™ (Figura 1), montati in punti strategici attorno al collettore. Dopo alcune analisi, hanno determinato che la parete del tubo collettore in acciaio al carbonio si stava assottigliando a una velocità di 2 mm (0.08 in.) all'anno a causa dell'erosione causata dall'aumento del flusso combinato con alti livelli di H2S derivanti da un maggiore trascinamento di acqua acida.
Il costo totale del progetto di installazione del trasmettitore è stato di circa 25.000 €, tuttavia, dato il valore di produzione dell'unità di circa un milione di € al giorno, è stato considerato come una spesa minore.
Questi trasmettitori sono montati in modo permanente, effettuano letture continue dello spessore del metallo e inviano i dati a un sistema di monitoraggio e storicizzazione tramite una rete WirelessHART®. Le letture dei singoli trasmettitori possono essere analizzate nel tempo, consentendo di monitorare la perdita di metallo nel tempo stesso.
Sebbene il danno alla testata fosse grave, gli ingegneri hanno determinato che rimaneva un'integrità sufficiente per consentire alla testata di continuare a funzionare in sicurezza fino a quando non fosse stato possibile fabbricare una nuova testata in acciaio inossidabile e installarla durante un turnaround programmato. La nuova testata sarebbe stata più costosa del suo predecessore in acciaio al carbonio, ma gli ingegneri prevedevano una durata molto più lunga e, poiché poteva essere prodotta in un lasso di tempo ragionevole, furono evitate le spese di sovrapprezzo.
Il valore reale delle installazioni dei trasmettitori e i dati che era nell'evitare il potenziale disastro di un grave guasto della testata e di un catastrofico rilascio di idrocarburi. Ha inoltre evitato i costi per una progettazione e fabbricazione accelerate di un nuovo collettore e ha eliminato interruzioni della produzione dovute a fermi macchina imprevisti. Se gli ingegneri non fossero stati in grado di determinare le reali condizioni della testata, sarebbe stato necessario un arresto per motivi di sicurezza.