Solución de problemas de inundaciones
prematuras de torres
El análisis exhaustivo de los datos de campo y la hidráulica de la bandeja junto con el
escaneo gamma fueron factores clave en la resolución de problemas de inundación
prematura en un debutanizador.
LOWELL PLESS Tracerco
ANDRÉ PERSCHMANN, DAVID BRUDER and THOMAS WALTER Linde AG
L
a inundación se define como una
condición operativa donde el fluido
se acumula en una columna.
Es la causa más común de limitación de la
capacidad de una columna de separación.1 La
acumulación de líquido en una columna puede
iniciarse a partir de una variedad de
mecanismos, por ejemplo, la inundación por
chorro, la obstrucción del tubo descendente y la
inundación de respaldo. Las inundaciones
generalmente se revelan por un aumento
repentino en la presión diferencial de la
columna. Se han informado en la literatura
varios motivos de mal funcionamiento de la
columna. Muchas de las averías de las
columnas relacionadas con las inundaciones se
deben a incrustaciones.2
Este es un caso de estudio de la
resolución de problemas con éxito de la
inundación
prematura
de
un
desbutanizador en una unidad de craqueo a
vapor. La columna ha estado funcionando
bien durante décadas y, por lo general, no
tuvo problemas serios durante el típico
ciclo de cinco años. Sin embargo, durante
un ciclo reciente, la columna había estado
en funcionamiento durante solo dos años y
medio desde su último cierre cuando se
detectaron inundaciones.
El propietario de la planta midió un rápido
aumento en la caída de presión en octubre
de 2017. Poco después, la pureza del
producto de fondo se deterioró, seguido por
el deterioro de la pureza del producto de
cabeza y la operación de la columna se volvió
inestable. La velocidad de alimentación al
debutanizador tuvo que reducirse para
lograr una operación en estado estacionario
nuevamente. Debido a esto, la columna
finalmente se convirtió en un cuello de
botella, limitando la producción de etileno a
aproximadamente el 80% de la capacidad de
la planta. Por lo tanto, era necesario
identificar urgentemente la causa raíz de las
inundaciones prematuras y desarrollar una
solución para superar el cuello de botella en
la capacidad.
Como muestra la Figura 1, el
desbutanizador está equipado con 20
bandejas de válvulas
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q3 tracerco.indd 1
Overhead
Condenser
Tray 48
C4+ from
depropaniser
Tray 32
PD / TOP
Tray 31
Reflux drum
Tray 21
C4 product
C4+ from
pre-separation
Reflux pump
Tray 20
Tray 19
Tray 2
PD /BTM
Tray 1
Reboiler
Sealbox with downpipes
C5+ product to gasoline train
Figure 1 Simplified process scheme of the debutaniser (courtesy of Linde AG)
estándar de dos pasos en la sección
inferior debajo de la entrada de
alimentación inferior, 11 bandejas de
válvulas estándar de una pasada en la
sección central debajo de la entrada de
alimentación superior y 17 válvulas
estándar de una pasada bandejas en la
sección superior. Cada sección tiene
bajantes rectos en un espacio de
bandeja de 600 mm (~ 24 in).
Una fracción C4 + de una columna
de separación previa aguas arriba se
alimenta a la entrada de alimentación
inferior del desbutanizador y una
fracción C4 + de un despropanizador
aguas arriba se introduce en la entrada
de
alimentación
superior
del
debutanizador. Las alimentaciones se
separan en un producto de cabeza C4 y
un producto de cola C5 +.
La columna funciona normalmente a una
presión de cabeza de 4,75 bara (68,9 psia) y
una temperatura del fondo de 105 ° C (221
° F). El desbutanizador está equipado con
dos medidas de presión diferencial (ΔP):
una medida ΔP que cubre las bandejas
superiores, bandejas 21-48, y la otra que
cubre las bandejas inferiores, bandejas 1-19.
El inhibidor de polimerización se alimenta
a los fraccionadores aguas arriba para evitar
la contaminación del polímero en el
desbutanizador.
Análisis de raíz de la causa
Primero, el propietario de la planta
analizó los datos operativos para
comprender mejor los fenómenos de
inundación. En octubre de 2017 se notó
un aumento repentino de la presión
diferencial en las bandejas 1-19
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13/06/2020 16:17
400
160
300
120
250
100
200
80
150
60
100
40
Pressure drop, in H2O
140
12
:0
0
p
2: m
00
p
4: m
00
p
6: m
00
p
8: m
00
10 pm
:0
0
p
12 m
:0
0
am
2:
00
am
4:
00
am
6:
00
am
8:
00
10 am
:0
0
12 am
:0
0
p
2: m
00
p
4: m
00
pm
Pressure drop, mbar
Load reduced by operator
350
Time, h
Differential pressure across bottom section (Trays 1–19)
Differential pressure across middle and upper sections (Trays 21–48)
Figura 2 Presión diferencial medida del 4 al 6 de octubre de 2017 (cortesía de Linde AG)
en la sección inferior (consulte la Figura
2). Poco después de que la caída de
presión del fondo se estabilizara, la caída
de presión en las secciones media y
superior, bandejas 21-48, comenzó a
aumentar significativamente. Como
muestra la Figura 2, la caída de presión en
la sección inferior pasó de 180 mbar a 350
mbar (72 en H2O a 141 en H2O), seguida
de la caída de presión en las secciones
media y superior que aumentó de 160
mbar a 370 mbar (64 en H2O a 149 en
H2O). Después de que se redujo la
velocidad de alimentación a la columna,
la acumulación de líquido en las bandejas
pareció detenerse inmediatamente y luego
retroceder. La caída de presión en las
secciones media y superior disminuyó
hasta que se alcanzó nuevamente el valor
inicial. Poco después, se observó una
reducción en la caída de presión en la
sección inferior. La operación en estado
estacionario y una caída de presión
normal se lograron después de que todo el
líquido acumulado se retirara de las
bandejas.
La investigación de los datos de caída
de presión fue la primera indicación de
que la causa raíz de la inundación
prematura se encontraba en la sección
inferior de la columna, debido a que la
acumulación de líquido y, por lo tanto,
una mayor caída de presión siempre tiene
lugar por encima de la restricción de flujo
de líquido. El debutanizador es bien
conocido por su contaminación por
polimerización de butadieno.
Por lo tanto, esta observación fue
una fuerte indicación de que las
incrustaciones de polímeros en la
sección inferior
Trays 21–48
0˚
90˚
270˚
180˚
Detector
Source
Trays 1–20
Active area
Downcomer
0˚
90˚
270˚
180˚
Figura 3 Orientaciones de la línea de
exploración: línea base de agosto de 2017 y
exploración de inundaciones de diciembre
de 2017 - línea de exploración azul;
Diciembre de 2017 escaneos del área activa
este y del tubo descendente en condiciones
normales: líneas de escaneo negras,
naranjas y verdes
podrían haber causado el bloqueo del área
activa de la bandeja y / o el taponamiento de
las bajantes. Sin embargo, se estudiaron
varios aspectos del diseño de la bandeja
antes de que toda la investigación se centrara
en las inundaciones causadas por el
ensuciamiento.
En segundo lugar, se realizó una
clasificación hidráulica de las bandejas
utilizando datos de la planta de una
operación anterior de alta carga de la
columna. Los resultados demostraron que
las bandejas de válvulas tienen capacidad
suficiente para acomodar los caudales
normales cuando no se produce el
taponamiento. La caída de presión global
calculada, incluida la altura estática y la caída
de presión de la boquilla aérea, coincidió con
la caída de presión medida de 290 mbar (116
en H2O) para la operación de alta carga y,
por lo tanto, demostró la validez de la
simulación. Se pudo concluir que el diseño
de la bandeja de válvulas no limitaba la
capacidad de la columna. Sin embargo,
todavía existía la posibilidad de que las
bandejas se colapsaron, lo que solo se pudo
verificar mediante escaneo gamma.
El escaneo gamma es una técnica de
investigación no intrusiva para diagnosticar
el mal funcionamiento del equipo de proceso
mientras está en funcionamiento. Durante la
medición, una fuente radiactiva emisora
de rayos gamma, junto con un detector de
radiación, se bajan sincrónicamente a los
lados opuestos de la columna. El haz de
radiación atraviesa el equipo de proceso y el
detector de radiación mide su intensidad en
términos de tasa de recuento. La interacción
del haz de rayos gamma con la estructura de
la columna, las partes internas y el fluido del
proceso causa la atenuación del rayo gamma,
que se correlaciona con la densidad
promedio del material.
Tracerco ya había realizado un análisis de
referencia en nombre del propietario de la
planta en condiciones normales de
funcionamiento en agosto de 2017, tres
meses antes de que se produjeran
inundaciones prematuras por primera vez.
Se escanearon todas las bandejas, pero solo
se escanearon las áreas activas occidentales
de las bandejas de dos pasadas en la sección
inferior. La orientación de la línea de
exploración se muestra en la Figura 3.
Los resultados de la exploración de la línea
de base se muestran en la Figura 4. Las 48
bandejas contenían niveles adecuados de
líquido aireado, por lo que se confirmó el
buen estado mecánico de las bandejas. Las
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bandejas de una pasada en la sección
superior se cargaron uniformemente, con
niveles de espuma de bandeja que
oscilaban entre el 31 y el 48% del espacio
entre bandejas. En la sección inferior, las
bandejas 3 a 20 y la bandeja 1 mantenían
niveles de espuma uniformes que
oscilaban entre el 33 y el 41% del espacio
entre bandejas. Pero Linde AG notó otra
observación: se detectó una mayor altura
de espuma en la Bandeja 2 en
comparación con las otras bandejas
circundantes, particularmente la Bandeja
1. La Bandeja 2 parecía contener un nivel
de espuma de aproximadamente el 66%
del espacio entre bandejas. Una altura de
espuma alta o baja aislada detectada en
una sola bandeja es con frecuencia el
resultado de una anomalía de medición
causada por obstrucciones en la línea de
exploración, más típicamente una
interferencia externa como un anillo de
soporte, soporte de tubería, almohadilla de
soldadura para una boca de acceso, o
boquilla. Sin embargo, los escáneres no
notaron la posible interferencia externa
cerca de la Bandeja 2. De hecho, Linde AG
observó la misma altura de espuma más
alta en la Bandeja 2 en un escaneo anterior
de resolución de problemas. En esta
investigación anterior, la causa fue el
bloqueo físico del espacio libre de bajantes
de la bandeja 2 debido a la incrustación
que causó que el líquido se acumulara en
el área activa de la bandeja.
Se detectó una altura de espuma normal
en la bandeja 1 debido al sellado específico
del tubo descendente central. Se adjuntó
una caja de sellado al centro de bajada de
la bandeja 1 en lugar de una bandeja de
sellado de uso común (ver Figura 1). Las
bajantes atornilladas a la bandeja de
sellado y sumergidas por debajo del nivel
del líquido enrutaron el fluido del proceso
hacia el sumidero de la columna. A
diferencia de una bandeja de sellado, una
caja de sellado no tiene espacio libre
debajo del tubo de bajada. La acumulación
de material incrustante en las salidas del
tubo descendente de la bandeja 1 no fue
posible ya que todo el material sólido se
eliminó por lavado a través de los tubos
descendentes. Por lo tanto, la inundación
de respaldo descendente comenzaría desde
la bandeja 2 o solo desde las bandejas
anteriores.
Se
realizaron
más
exploraciones gamma en diciembre de
2017 en condiciones de inundación para
probar la hipótesis propuesta. Los
resultados del escaneo para esta operación
se muestran en la Figura 5.
Para el escaneo de diciembre de 2017, se
repitió la orientación de la línea de escaneo
100
34000 mm
33000 mm
32000 mm
31000 mm
30000 mm
29000 mm
28000 mm
27000 mm
26000 mm
25000 mm
24000 mm
23000 mm
22000 mm
21000 mm
20000 mm
19000 mm
18000 mm
Tray 48
Tray 47
Platform
Tray
46
Tray 45
Tray 44
Tray 43
Tray 42
Tray 41
Tray 40
Tray 39
Tray 38
Tray 37
Tray 36
Tray 35
Tray 34
Tray 33
Tray 32
Tray 31
Tray 30
Tray 29
Tray 28
Tray 27
Tray 26
Tray 25
Tray 24
Tray 23
Tray 22
Tray 21
1000
190 ± 25
31 ± 4%
34 ± 4%
31 ± 4%
40 ± 4%
31 ± 4%
31 ± 4%
48 ± 4%
31 ± 4%
31 ± 4%
31 ± 4%
31 ± 4%
31 ± 4%
31 ± 4%
40 ± 4%
48 ± 4%
Feed Pipe
40 ± 4%
48 ± 4%
31 ± 4%
40 ± 4%
40 ± 4%
40 ± 4%
31 ± 4%
40 ± 4%
31 ± 4%
48 ± 4%
31 ± 4%
17000 mm
16000 mm
15000 mm
14000 mm
13000 mm
12000 mm
11000 mm
10000 mm
9000 mm
8000 mm
7000 mm
6000 mm
5000 mm
4000 mm
Feed Pipe
Tray 20 Platform
Tray 19
Tray 18
Tray 17
Tray 16
Tray 15
Tray 14
Tray 13
Tray 12
Tray 11
Tray 10
Tray 9
Tray 8
Tray 7
Tray 6
Tray 5
Tray 4
Tray 3
Tray 2
Tray 1
33 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
41 ± 4%
50 ± 4%
41 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
66 ± 4%
33 ± 4%
3000 mm
2000 mm
1000 mm
Vapour inlet
0 mm
Baseline active area
Clear vapour bar
Figura 4 Escaneo de referencia de agosto de 2017 de las áreas activas de la bandeja en
condiciones normales de funcionamiento
utilizada para el escaneo de la línea de base
de toda la columna (línea de escaneo azul en
la Figura 3) en condiciones de inundación.
Los resultados del escaneo se muestran en la
Figura 5. La curva de datos de escaneo azul
representa los resultados del escaneo de
línea de base mientras que la curva de datos
de escaneo roja representa los resultados del
escaneo de inundación. La línea de
exploración roja reveló que la columna se
estaba inundando, a partir de la bandeja 2.
La bandeja 1 todavía mostraba una altura de
espuma normal. Esto demostró de manera
concluyente que la inundación se originó en
la bandeja 2.
Se redujeron las tasas de alimentación
para aliviar las inundaciones. Se realizó otro
escaneo gamma, pero del área activa este de
las bandejas de dos pases, en condiciones
normales de operación para confirmar
finalmente la integridad mecánica de todas
las bandejas.
Estos resultados del escaneo se muestran
con la curva de datos negra en la Figura 6.
El área activa del lado este de las
Bandejas 1-20 mostró que las bandejas
contenían niveles de espuma adecuados,
por lo que el daño de la bandeja no
estaba causando que la columna se
inundara. Como se observó en el escaneo
de línea de base de agosto de 2017 en el
área activa occidental de la bandeja 2,
también se detectó un aumento en la
altura de la espuma en el área activa este
de la bandeja 2, aproximadamente el 80%
del espacio de la bandeja.
Además, se realizaron exploraciones en
condiciones normales de funcionamiento
a través de los tubos de bajada exteriores
en la sección inferior. Estas líneas de
exploración se muestran en la Figura 3
como líneas de exploración verde y
naranja. Representado en la Figura 6 por
las curvas de datos verde y naranja, los
escaneos del tubo descendente mostraron
que los tubos descendentes laterales de la
bandeja 2 estaban llenos de líquido, una
prueba más de que la inundación se
originó en la bandeja 2.
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100
34000 mm
Tray 48
Tray 47
Platform
Tray
46
Tray 45
Tray 44
Tray 43
Tray 42
Tray 41
Tray 40
Tray 39
Tray 38
Tray 37
Tray 36
Tray 35
Tray 34
Tray 33
Tray 32
Tray 31
Tray 30
Tray 29
Tray 28
Tray 27
Tray 26
Tray 25
Tray 24
Tray 23
Tray 22
Tray 21
33000 mm
32000 mm
31000 mm
30000 mm
29000 mm
28000 mm
27000 mm
26000 mm
25000 mm
24000 mm
23000 mm
22000 mm
21000 mm
20000 mm
19000 mm
18000 mm
1000
Feed Pipe
190 ± 25
150 ± 25
31 ± 4%
34 ± 4%
31 ± 4%
40 ± 4%
31 ± 4%
31 ± 4%
48 ± 4%
31 ± 4%
31 ± 4%
31 ± 4%
31 ± 4%
31 ± 4%
31 ± 4%
40 ± 4%
48 ± 4%
30 ± 4%
32 ± 4%
28 ± 4%
43 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
50 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
72 ± 4%
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
40 ± 4%
48 ± 4%
31 ± 4%
40 ± 4%
40 ± 4%
40 ± 4%
31 ± 4%
40 ± 4%
31 ± 4%
48 ± 4%
31 ± 4%
17000 mm
16000 mm
Flooding
Feed Pipe
Tray 20 Platform
Tray 19
Tray 18
Tray 17
Tray 16
Tray 15
Tray 14
Tray 13
Tray 12
Tray 11
Tray 10
Tray 9
Tray 8
Tray 7
Tray 6
Tray 5
Tray 4
Tray 3
Tray 2
Tray 1
15000 mm
14000 mm
13000 mm
12000 mm
11000 mm
10000 mm
9000 mm
8000 mm
7000 mm
6000 mm
5000 mm
4000 mm
33 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
41 ± 4%
50 ± 4%
41 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
66 ± 4%
33 ± 4%
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
Flooding
30 ± 4%
3000 mm
2000 mm
Vapour inlet
1000 mm
0 mm
Baseline active area
Clear vapour bar
Dec 2017 Active area scan - Flooding
Figura 5 Escaneo de diciembre de 2017 de las áreas activas de la bandeja bajo condiciones
de operación de inundación. La curva azul es la exploración de la línea de base; La curva
roja muestra que la inundación comenzó en la bandeja 2 y se propagó por la columna
hasta la bandeja 38.
Los tubos descendentes de la bandeja 4
también parecían tener altos niveles de
líquido , el lado este fuera de la esquina
parece líquido lleno; el lado oeste fuera
de bajante parece contener un nivel de
líquido del 80%. Las otras bajantes
externas en la sección inferior parecían
mantener niveles de líquido en un
50-58% de su capacidad.
Las observaciones descritas a partir
de estos escaneos proporcionaron una
fuerte evidencia de taponamiento de
las bandejas y conductos descendentes
causados por la contaminación por
polimerización. Sin embargo, limpiar
las bandejas y los tubos de bajada no
era una opción viable, ya que esto
habría requerido un costoso apagado
de toda la unidad de craqueo a vapor.
Por lo tanto, la carga en la sección
inferior necesitaba ser reducida.
102 PTQ Q3 2020
q3 tracerco.indd 4
Linde AG y los propietarios de la planta
decidieron investigar una derivación de
líquido alrededor del área problemática.
Las observaciones
descritas a partir de
estos escaneos
proporcionaron
pruebas sólidas del
taponamiento de las
bandejas y tubos de
bajada.
La densidad relativa de la espuma, la
altura del líquido en la plataforma de la
bandeja, la caída de presión debida al
flujo de líquido debajo del tubo de
bajada y la caída de presión total de la
bandeja contribuyen al respaldo de líquido
en el tubo de bajada. Se calcularon 326
mm (13 pulgadas o aproximadamente
53%) para el líquido aireado. Esta fue la
carga de líquido descendente observada de
las bandejas 6-20, presumiblemente no
afectada por el ensuciamiento. Los
escaneos gamma mostraron que los
bajantes de las bandejas 2 a 4 estaban cerca
o ya llenos bajo estas condiciones de carga.
En otras palabras, la reserva de líquido
aireado en los conductos descendentes se
acercaba al espacio entre bandejas de 600
mm (~ 24 pulgadas). Esto significó que
una mayor caída de presión en la bandeja
contribuyó solo parcialmente a la reserva
general de líquido en los bajantes. Por lo
tanto, el respaldo de líquido restante se
debió principalmente al taponamiento del
espacio libre debajo del tubo de bajada.
Reducir la carga de líquido reduciría el
respaldo del tubo descendente. Esta fue la
razón fundamental para la instalación de
una línea de derivación de líquidos. Linde
AG llevó a cabo una simulación de
proceso para demostrar que aún se podían
lograr las especificaciones deseadas del
producto de fondo y techo, mientras se
pasaba una parte del líquido al sumidero.
Resolviendo el problema de las
inundaciones
La columna debe poder trabajar en las
condiciones de carga de la planta deseadas
después de la instalación de la derivación.
Por lo tanto, se simularon dos casos
operativos reales diferentes de la columna.
El caso uno representó la operación de
carga más alta reciente de la columna. El
caso dos simuló las condiciones normales
de funcionamiento de la columna en el
momento de los escaneos gamma de
bajante, justo debajo del punto de
inundación. Como es típico para una
columna de destilación, la simulación del
proceso mostró que las cargas más altas de
gas y líquido ocurren en la sección
inferior, especialmente en las Bandejas 1 a
5. La carga de líquido que no pudo ser
procesada por la columna debido a la
obstrucción del espacio debajo se
determinó que la bajada era de 20,9 m3/h
(92 gal / m). Fue necesario superar el
cuello de botella de la columna evitando al
menos esta cantidad de líquido alrededor
de las bandejas afectadas.
La Figura 6 muestra que, en
condiciones
normales
de
funcionamiento, las bajantes exteriores
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13/06/2020 16:17
100
1000
Feed Pipe
15000 mm
Tray 20 Platform
33%
Tray 19
14000 mm
Tray 18
33%
Tray 17
13000 mm
Tray 16
50%
12000 mm
Tray 15
Tray 14
11000 mm
50%
Tray 13
Tray 12
10000 mm
58%
Tray 11
9000 mm
Tray 10
58%
Tray 9
8000 mm
Tray 8
28 ± 4%
33 ± 4%
35 ± 4%
33 ± 4%
28 ± 4%
33 ± 4%
35 ± 4%
33 ± 4%
35 ± 4%
33 ± 4%
30 ± 4%
33 ± 4%
28 ± 4%
33 ± 4%
32 ± 4%
33 ± 4%
30 ± 4%
33 ± 4%
32 ± 4%
33 ± 4%
27 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
41 ± 4%
58 ± 4%
41 ± 4%
Tray 7
7000 mm
Tray 6
58%
6000 mm
Tray 5
Tray 4
5000 mm
Ful
Tray 3
50 ± 4% 50%
33 ± 4%
41 ± 4%
27 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
33 ± 4%
42 ± 4%
33 ± 4%
80 ± 4%
66 ± 4%
26 ± 4%
33 ± 4%
56%
81%
Tray 2
4000 mm
Ful
Tray 1
Ful
3000 mm
2000 mm
Vapour inlet
1000 mm
0 mm
Baseline active area
Dec 2017 East active area
Dec 2017 West side downcomer
Dec 2017 East side downcomer
Clear vapour bar
Figura 6 Escaneos de diciembre de 2017 de las áreas activas del este de la bandeja de dos
pasadas (curva de datos negra), bajantes exteriores del lado este (curva de datos verde) y
bajantes exteriores del lado oeste (curva de datos naranja) en condiciones normales de
funcionamiento. Datos originales de escaneo de línea base del área activa occidental de
dos pasadas mostrados por una curva azul discontinua
de las Bandejas 2 a 4 estaban llenas de líquido
o muy cerca. Las bajantes laterales de la
Bandeja 6 y las bandejas anteriores estaban
operando al 50-58% de respaldo de bajante.
Esto significa que era necesario reducir la
carga de líquido en las bandejas 1 a 5. Un
golpe caliente en el centro de bajantes no era
factible debido a la poca accesibilidad y al
ancho estrecho de bajantes. Por lo tanto, se
instalaron dos líneas de derivación, una en
cada tubo descendente lateral de la bandeja 8.
Una simulación de proceso adicional
demostró que la especificación deseada del
producto de fondo y techo aún se puede
lograr en una operación de alta carga cuando
se deriva 20,9 m3 / h (92 gal / m) de líquido.
La simulación del proceso solo predijo un
cambio menor de la función del recalentador
y del condensador de menos del 1%, debido a
que el desbutanizador tiene un margen
relativamente grande en el número de
bandejas y etapas teóricas. Las bandejas
existentes podrían adaptarse al reflujo y a la
velocidad
del
hervidor
ligeramente
aumentados.
Las líneas de derivación tuvieron que
instalarse en el fondo de las bajantes laterales
para asegurar la desgasificación de la mezcla
de dos fases. Sin embargo, debido a la
turbulencia en las bajantes, era probable que
no hubiera líquido "claro" en la parte inferior
de las bajantes laterales. Por lo tanto, el
tamaño de las líneas de derivación se realizó
para adaptarse a la autoventilación. Se
consideró un margen de seguridad adicional
durante el diseño de las líneas de derivación
en caso de que fuera necesario extraer más
líquido del calculado de la columna. Las
líneas de derivación debían conectarse por
debajo del nivel de líquido de los sumideros
de la columna para evitar la derivación de
vapor. Era necesario proporcionar una
válvula manual en cada línea para controlar la
cantidad de líquido extraído de la columna.
La ingeniería de detalle, incluida una
evaluación de riesgos y la instalación de las
líneas de derivación mediante hot tapping,
estuvo a cargo del propietario de la planta.
El hot tapping es una técnica para
hacer una conexión a un recipiente a
presión
mientras
permanece
en
servicio. Se realizó un escaneo gamma
adicional alrededor de la Bandeja 8
en preparación para el hot tap, para
determinar la orientación exacta de
las barras de empernado del tubo
descendente y la elevación precisa del
anillo de soporte.
Figura 7 Área activa de la bandeja 1 que muestra el polímero tapando las unidades de
válvula
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En total, se instalaron cuatro hot taps en la carcasa de
presión, dos en las bajantes laterales de la bandeja 8 y dos por
debajo del nivel normal de líquido en el sumidero de la
columna.
Las líneas de derivación se pusieron en funcionamiento a
mediados de 2018. La tasa de operación de la unidad de
craqueo a vapor podría incrementarse a 97% de capacidad de
producción de etileno. Se produjeron productos de techo y
fondo según las especificaciones mientras el bypass estaba en
funcionamiento. El debu-tanizador se abrió en un cambio
posterior y se encontró una suciedad severa de polimerización
en las áreas activas de la bandeja inferior y en sus conductos
descendentes (ver Figura 7).
WHAT CAN ENSURE MY
PLANT‘S LONG-TERM
EFFICIENCY?
Conclusión
En resumen, el análisis exhaustivo de los datos de campo y el
sistema hidráulico de la bandeja junto con el escaneo gamma
fueron factores clave para una resolución de problemas
rentable y en tiempo. La estrecha colaboración entre el
propietario de la planta, los expertos en escaneado de
Tracerco y el personal de la empresa de ingeniería hizo que la
solución de problemas que se analiza aquí fuera un éxito.
References
1 Perry R H, Green D W, Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, New
York, McGraw-Hill, 2008.
2 Kister H Z, What caused tower malfunctions in the last 50 years,
Trans. Inst. Chem. Eng., 2003, Vol. 81, 5-26.
3 Pless L, Simon Xu, Distillation tower flooding – more complex than
you think, Chemical Engineering, Jun 2002.
4 Lockett M J, Distillation Tray Fundamentals, Cambridge University
Press, Cambridge, 1986.
Lowell Pless was the Business Development Manager – Distillation
Applications with Tracerco, located in Pasadena, Texas, and is now a
consultant for the company. He has been applying radioisotope
techniques in process troubleshooting for over 30 years, originally
with Tru-Tec Services (acquired by Tracerco in 2006) and started
the tower scanning service for Tru-Tec in Western Europe and the
Middle East. He holds a BS degree in chemical engineering from the
University of Texas at Austin, is a registered Professional Engineer in
the State of Texas, participates on the Design and Practices
committee for Fractionation Research (FRI), and is a member of the
American Institute of Chemical Engineers.
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André Perschmann is an equipment process design expert with Linde
Engineering for eight years. He designs all types of columns and
separators for petrochemical, natural gas, hydrogen, and synthesis gas
plants. He is also involved in root cause analysis, troubleshooting, and
revamp activities. He holds a diploma degree in bioprocess engineering
from the Technical University of Braunschweig, Germany.
David Bruder is a process and operation expert for petrochemical
plants with Linde Engineering, planning, simulating, and optimising all
relevant processes within the Linde petrochemical portfolio with a
focus on steam cracker separation technology. He is involved in
brownfield/revamp projects such as capacity increase, optimisation,
life cycle, energy, or troubleshooting existing plants, and in the analysis
of process and operation performance/optimisation of running plants.
Thomas Walter heads the Equipment Process Design &
Computational Mechanics department of Linde Engineering where his
group is responsible for the process design of static equipment for
petrochemical, natural gas, air separation, and hydrogen/synthesis gas
plants. He holds a master’s degree in process engineering from the
Technical University, Dresden, Germany.
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