24/10/2016. Seguridad de Procesos. Deformación de Stand Pipe de catalizador gastado SPL. PAMPA ENERGÍA Refinería Bahía Blanca

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Trinidad Cuenca Sosa
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1 Seguridad de Procesos Deformación de Stand Pipe de catalizador gastado SPL PAMPA ENERGÍA Refinería Bahía Blanca 1

Presentación Unidad de Cracking Catalítico - Refinería Bahía Blanca Secuencia de hechos Año 2003 cambio de SPL Año 2005 - Primer evento

2 Presentación Unidad de Cracking Catalítico - Refinería Bahía Blanca Secuencia de hechos Año 2003 cambio de SPL Año Primer evento Conclusión Año 2008 Segundo Evento Conclusión Año Tercer evento Conclusión Año 2010 Conclusiones Unidad de Cracking Catalítico - RBB 2

3 Descripción general UFCC - Bahía Blanca - Capacidad 1400 m3/día (9500 barriles/día) - Inventario Catalizador 35 Toneladas - Regenerador Combustión completa Ciclones de 2 etapas Distribuidor aire tipo grilla 6 aireaciones SPL - Reactor Riser Externo 6 boquillas carga Atomax Ciclón salida Riser Ciclón superior - Stripper Conos y anillos 2 anillos de vapor (stripping y fluidización) Esquema general del Convertidor A Fraccionadora Separador kellogg ORTHOFLOW Stripper Regenerador Riser Stand Pipe Largo Nivel de catalizador Nivel de catalizador PV-1 (LCV) PV-2 (TCV) 3

4 Condiciones operativas UFCC TRX ( C) TCC ( C) TFDN ( C) - comb. total TFDIL ( C) 715 P Reactor (kg/cm 2) P Regenerador (kg/cm 2) Circulación (ton/min) C/O CCR Operación típica Carga fresca (m 3 /d) < 1.8 %w Conversión 70 % Rendimiento Nafta 65 % Secuencia de hechos 2003 Cambio de SPL completo 2005 Primer evento de deformación del SPL Conclusión CNEA 2008 Segundo evento de alargamiento SPL Conclusión PETROBRAS 2009 Tercer evento de alargamiento Conclusión KBR 2010 Cambio completo del SPL 4

$Año 2003 Cambio completo del Stand Pipe de catalizador gastado Deformación del refractario interno Formación de globos y desprendimiento de material Diseño 16$ meses de operación se produce el mal funcionamiento de la PV-1, con falla en el engranaje.

meses de operación se produce el mal funcionamiento de la PV-1, con falla en el engranaje.

5 Año 2003 Cambio completo del Stand Pipe de catalizador gastado Deformación del refractario interno Formación de globos y desprendimiento de material Diseño 16 metros 10 tramos 500 mm Diámetro externo Material AISI 304H Malla hexagonal metálica Refractario antierosivo en la pared interna AA 22 Año 2005 Luego de 18 meses de operación se produce el mal funcionamiento de la PV-1, con falla en el engranaje. No hay control de nivel del Reactor Se repara el funcionamiento de la PV-1 y se Pone en Marcha Paro de la unidad Falla en la apertura de la PV-1 Paro de la unidad con apertura Estiramiento de SPL en 4 Corte y acondicionamiento 5

Año 2005 Estiramiento SPL Condiciones operativas Ensayos y estudios No hubo condiciones operativas de borde que pudiesen provocar una deformación por Temperatura o Tensión.

6 Año 2005 Estiramiento SPL Condiciones operativas Ensayos y estudios No hubo condiciones operativas de borde que pudiesen provocar una deformación por Temperatura o Tensión. No evidencia de estiramiento gradual Estudio CNEA - Ensayos al material Químicos C, Si, Mn, P, S, Cr, Ni, Mo Propiedades Mecánicas Análisis Metalográfico Creep (fluencia lenta) Material correcto AISI 304H Tensión, deformación y Carga vs Desplazamiento en buen estado Tracción Refractario Material en competencia sin Tope de PV-1 A T mayores a 820 C tension de Fluencia Caño < Refractario Causa probable no evidenciada ok Vida útil sin riesgo A T >900 C por más de 20 días podría deformar 1% No se dio dicha condición Año 2005 Conclusión CNEA No se puede definir ninguna causa como específica de la deformación. Tracción Refractario Material en competencia, generando esfuerzos contrarios, sin tener la fuerza de tope de PV-1, válvula tapón de catalizador gastado, en condiciones de temperaturas elevadas. 6

Luego de 30 días de operación se detectan la presencia de un Punto Caliente en la pared del regenerador, procediendo al paro inmediato de la

7 Año 2008 Luego de realizar la interrupción de la unidad para intervenir los aeroenfriadores de cabeza de la torre Fraccionadora Principal, se evidencian, durante la puesta en marcha, problemas de cierre de la válvula PV-1 de catalizador gastado. Luego de 30 días de operación se detectan la presencia de un Punto Caliente en la pared del regenerador, procediendo al paro inmediato de la unidad. Año Evidencias encontradas Fisura en soldadura SPL en dirección al punto caliente Caída de refractario en la pared del Regenerador Estiramiento Stand Pipe Largo en 3 7

8 Año Análisis realizado Paro de Emergencia de FCC Falla en el control del Nivel del reactor (sin cierre válvula tapón) Punto caliente Regenerador Estiramiento del SPL Fisura soldadura del SPL Año Análisis realizado Estiramiento del Stand Pipe Largo Temperaturas altas Regenerador Aumento de Tensión en SPL Vibración Exceso de carga Axial Material Inadecuado C o 10 períodos/año de C No hay evidencia Peso del SPL no mayor al del Proyecto Todos los comprobantes y estudios demuestran material adecuado Error operacional Indicación Errónea de termocuplas Quema Inadecuada (Post quemado) 8

$Año 2008 - Análisis realizado Aumento de tensión en SPL Deficiencia constructiva del refractario Calibración de carrera de PV1 Flexión del SPL por desalineación Los cordones de soldaduras de la malla$

9 Año Análisis realizado Aumento de tensión en SPL Deficiencia constructiva del refractario Calibración de carrera de PV1 Flexión del SPL por desalineación Los cordones de soldaduras de la malla de los HEX-MESH son el eslabón débil y deberían cortarse Procedimiento de calibración adecuada a la orientación del fabricante Se observó en la inspección visual un desalineamiento entre PV1 y SPL pudiendo causar tensiones no previstas en el proyecto. Cuanto mayor es la temperatura menor es el esfuerzo que se necesita para producir la elongación Alienación PV Stand Pipe Se observó en la inspección visual un desalineamiento entre PV1 y SPL pudiendo causar tensiones no previstas en el proyecto, como consecuencia probable de la fisura en el SPL 9

Año 2009 Se evidencia en un paro de la unidad un nuevo alargamiento del Stand Pipe de catalizador gastado, en 4 y un desplazamiento del mismo hacia el SE.

10 Año 2009 Se evidencia en un paro de la unidad un nuevo alargamiento del Stand Pipe de catalizador gastado, en 4 y un desplazamiento del mismo hacia el SE. Se realizaron los ajustes necesarios en el mismo y se envió muestra a KBR para realizar análisis de la deformación encontrada. Año Análisis de causa Gases olefínicos no Strippeados Oligomerización de olefinas catalizadas por el metal en zona de Mayor T Formación de coke Entre la pared y el Refractario Entre la pared y Hexmetal Entre el hexmetal y el Refractario Stripping deficiente Stress muy grande No puede crecer radialmente por el refractario Alargamiento vertical 10

Año 2009 - Análisis de causa Stripping deficiente Aumento de H 2 /coke en Flue Gas Bajo caudal de vapor Distribución deficiente de vapor Se trabajó sobre el caudal de vapor, en función de los valores

11 Año Análisis de causa Stripping deficiente Aumento de H 2 /coke en Flue Gas Bajo caudal de vapor Distribución deficiente de vapor Se trabajó sobre el caudal de vapor, en función de los valores recomendados y las necesidades del balance de calor. Anillo inferior del Stripper Se cambió la configuración del anillo, diseñado con menor cantidad de agujeros, pero de mayor diámetro. Espacio entre bafles Se ajustaron a los valores recomendados Se definió la incorporación de Refractario antitérmico en la pared exterior del SPL Año Corte de SPL 11

$incorporación de Refractario$ $Refractario externo Nuevo Stand$

12 Año 2010 Incorporaciones en Paro programado Nuevo Stand Pipe con incorporación de Refractario externo Año Nuevo SPL Refractario externo Nuevo Stand Pipe con incorporación de Refractario externo 12

Incorporación de refuerzos en los patines de alineación Conclusiones El alargamiento del Stand Pipe Largo ha sido un punto crítico en la operación de la UFCC Ref. Bahía Blanca.

13 Incorporación de refuerzos en los patines de alineación Conclusiones El alargamiento del Stand Pipe Largo ha sido un punto crítico en la operación de la UFCC Ref. Bahía Blanca. Las principales conclusiones definidas no pudieron ser totalmente comprobadas, pero dieron lineamientos precisos para proteger de eventos similares. Se presentan entonces las principales conclusiones alcanzadas. 13

Conclusiones Control de caudal óptimo de vapor de Stripping, relación H 2 /coke en Flue gas

$Necesidad de optimizar el diseño original del SPL, adicionando el refractario antitérmico en la$ sección exterior.

14 Conclusiones Control de caudal óptimo de vapor de Stripping, relación H 2 /coke en Flue gas Control riguroso de temperaturas, especialmente en procesos de parada y puesta en marcha de la unidad. Necesidad de optimizar el diseño original del SPL, adicionando el refractario antitérmico en la sección exterior. Dar seguimiento riguroso a la fabricación de todo elemento a cambiar o modificar. Controlar alineación y cierre efectivos en los procesos previos a la puesta en marcha de la unidad. Facundo Arévalo Gerente de Ingeniería de Procesos facundo.arevalo@pampaenergia.com 14

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