Evaluación de Desaereación Mecánica al 32-V-603

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Empresa: FertiNitro C.E.C Fecha: 28-05-2012

Dirección: Complejo Industrial y Petroquímico Jose Antonio Anzoátegui

Ciudad: Barcelona - 6001

Atención: Reyes Mariano, Alveaca Luzeida

Copias: Dambrosio Natalia, Caballero Ruben

Rep. Nalco: Luis Fernando Gaviria, Ingrid Pineda, Zoraida Castillo.

CC-Nalco: Víctor Guacaran

ASUNTO: Evaluación de Desaereación Mecánica al 32-V-603

GENERALIDADES.

Considerando la criticidad del control de gases disueltos (CO2 y O2) en el sistema pre-

caldera y ante el evento de parada de planta a consecuencia de las fallas en la operación de una

de las bombas de agua de alimentación (32-P-601C el día 25-04-12 a las 10:00 Hrs), se

estableció en consenso con el personal del Departamento de Ingeniería de Procesos, la

necesidad de evaluar el desempeño de la desaereación mecánica del 32-V-603.

FertiNitro cuenta con un desareador común para los generadores de alta presión (HS: 32-B-601

A/B) y muy alta presión (KS: 12/22-V-201) y considerando la naturaleza corrosiva del agua

desmineralizada, se requiere la correcta desareación y control de pH para proteger al sistema

pre-caldera y post-caldera del proceso de corrosión, el cual pudiese aportar depósitos de hierro

al agua de caldera e inducir a la formación de puntos calientes ocasionando el deterioro de la

metalurgia de los componentes de una caldera (Tubos generadores de vapor,

sobrecalentadores y economizadores).

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En la Figura 1 se muestra el diagrama de flujo del sistema de generación y en la tabla 1 los datos

de diseño del 32-V-603.

Figura 1. Diagrama del Sistema de Generación de Vapor de Fertinitro.

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Tabla 1. Datos de Diseño del Desareador.

Nota: Las especificaciones mostradas en la tabla anteriormente fueron extraídos del manual de

operación de la U-32, los cuales deben ser revisados y ajustar a las condiciones operacionales actuales.

Figura 2. Histórico de Variables Químicas de Control del 32-V-603 (01 de Enero 2011 a 30

Mayo2012).

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En la gráfica 2 se anexa la tendencia de los últimos 12 meses de las variables químicas de

control del 32-V-603, observando una estabilidad del sistema antes y después del evento que

se presentó en el sistema de BFW por fallas operacionales de la 32-P-601C.

Tabla 2. Data Estadística del Desaereador 2011-2012.

Eliminox

(ppm)

Oxígeno Disuelto

(ppm)

Hierro (ppb)

pH (adim)

Start Date 1/1/2011 1/1/2011 1/1/2011 1/1/2011

End Date 4/30/2012 4/30/2012 4/30/2012 4/30/2012

Mean 1.136 7 19.895 9.26

Standard Deviation

0.587 0 1.451 0.247

Low Value 0.044 7 0 8.3

High Value 4.69 7 20 9.9

Period Total 441.73 476 3,780.00 3,583.58

Total Points 389 68 190 387

LSL 0.8 0 0 8.5

USL 1.2 7 20 9.5

Points in Spec 181 68 190 346

% of Points In Spec

46.53% 100.00% 100.00% 89.41%

Nota: El bajo porcentaje de puntos dentro de especificación de Eliminox se debe a que continúa

operando de forma manual.

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MÉTODO EMPLEADOS.

Métodos analíticos por espectrofotometría para medición de concentración de Hierro y

residual de ELIMINOX (DR 2800).

Método colorimétrico para oxígeno disuelto (CHEMETS).

Mediciones de las condiciones de temperatura en campo (domo del desaereador y

tanque acumulador).

Medición de presión a través de los manómetros en campo y vía DCS (Presión de

desareador: 32-PI-6008 y Presión del acumulador: 32-PI-6007).

Levantamiento de la data operacional a través del PHD. Entre los cuales se pueden

señalar:

- 31FI7106.pv Flujo de entrada de agua desmineralizada.

- 32lic6002. pv Controlador de nivel del desareador.

- 32pic6002.pv Controlador de presión del desareador.

- 32fi6002.pv Flujo de vapor LS hacia el desareador.

- 32ai6002.pv Analizador de oxigeno disuelto.

- 32pic6002.op Porcentaje de apertura de válvula de control de inyección de LS.

EQUIPOS UTILIZADOS.

Extensión eléctrica de 15 a 20 mts de longitud.

500 ml Agua Desmineralizada

Kit de CHEMETS.

Espectrofotómetro DR 2800

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PROCEDIMIENTO EXPERIMETAL.

ACTIVIDADES PREVIAS

1. Fueron tomadas las mediciones iniciales de presión (31pi6008/6007) y temperaturas en

campo del domo de desareación y el tanque de almacenamiento.

2. Se registraron los residuales de oxígeno disuelto iniciales.

3. Se aseguró que se encontraba bloqueada la inyección de vapor LS al tanque de

almacenamiento, ya que se requería evaluar el diferencial de temperatura entre el

domo de desareación y el tanque de almacenamiento.

Nota: En operación normal esta válvula debe estar cerrada, porque este vapor se inyecta

durante el arranque de planta.

4. Se suspendió totalmente la dosificación de Eliminox en el tanque de almacenamiento

del 32-V-603, debido a que en el punto alternativo aguas abajo del analizador de

oxígeno disuelto 32-AI-6002 (A la succión de las bombas de BFW 32-P-001 A/B/C y 32-P-

602 A/B) se detectó residual de Eliminox, que interfería en la evaluación de desempeño

del desareador.

Nota: Una vez finalizada la evaluación al desareador, se normalizaron las condiciones

operacionales (Inyección de Eliminox en el tanque acumulador).

PRUEBAS DE CAMPO.

Treinta minutos luego de los ajustes previos, junto con el Ing. de Procesos de SSII en

representación de la Gerencia Técnica y el Ing. de Producción de SSII por parte de la Gerencia

de Operaciones, se dio inicio a las siguientes actividades que conforman el protocolo de

evaluación desareación mecánica:

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Monitoreo de la Presión del Domo de Desareación: Esta actividad se realizó

con la finalidad de descartar la presencia de fluctuaciones en la misma, tal como se

muestra en la siguiente gráfica:

Figura 3. Variables operacionales del 32-V-603 del 01-16-2012 al 05-30-2012.

OBSERVACIONES:

En la figura anterior corresponde a la tendencia de parámetros de control de operación del

32-V-603 (Del 01-16 al 05-30-12), en donde se destaca que a pesar a la perturbación suscitada a

partir de las falla de la 32-P-601C, las condiciones operacionales se mantienen estables de

acuerdo al comportamiento histórico del equipo.

Medición de Temperatura del Domo de Desareación: Con el levantamiento de

esta data se debe de comprobar que dicha temperatura no debe de exceda ±1 o 2 °F

(0.6 o 1.1 °C) de la temperatura teórica de saturación para la presión de operación del

desareador (32-PI-6008).

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OBSERVACIONES

Basándose en las siguientes tablas termodinámicas:

Figura 4.Tabla A-5 (Agua Saturada) Extraído del Libro de Termodinámica Cengel-Boles

2da Edición.

A continuación se muestran los valores de temperatura y presión operacional en comparación

con los valores teóricos, los cuales están basados en las tablas termodinámicas de agua

saturada presentada anteriormente:

Tabla 3. Presión y Temperatura Teórica vs del Sistema del Sistema.

La desviación que se presenta con respecto a las mejores practicas de desareación, pueden

deberse principalmente a las siguientes causas:

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1. Errores de apreciación dado a los rangos de lectura que presentan las termocuplas del

desareador y el acumulador, por lo que se recomienda la posibilidad de reemplazar

estos instrumentos para minimizar el porcentaje de desviación.

2. El diferencial entre la temperatura de operación y la temperatura teórica de saturación,

con respecto a las mejores practicas de desaereación (De 0.6°C a 1.1 °C) se encuentra

desviado un 29% por encima del rango, lo cual puede ser atribuido a un exceso de

inyección de vapor LS.

En función a la anterior observación se requeriría realizar una gerencia de cambio de la

32-PV-6002, por una válvula de control que permita operar con un flujo de vapor LS menor

al actual y a un porcentaje de apertura de alrededor de 50%, que permita operar el

dasaereador a una presión aproximada de 0.7485Kg/cm2 (En función a que la temperatura

promedio del agua de reposición del desaereador es de 115.3985°c).

Nota: Este valor de presión de operación debe ser avalado por el departamento de

Ingeniería de Procesos.

Determinación del Diferencial de Temperatura entre el Tanque de

Almacenamiento (32ti6003) y el Domo de Desareación (32ti6004): Este

diferencial de temperatura puede ser de 1 a 4°F (0.6 – 2.2 °C) entre ambos puntos,

siendo menor en el tanque de almacenamiento.

OBSERVACIONES:

En lo que respecta a este punto se logró determinar en campo un diferencial de temperatura de

1°C entre el domo de desareación y el tanque de almacenamiento (119°C y 118°C), estando

dentro de los valores recomendados en las mejores practicas.

Sin embargo, entre las mejoras que se pueden emplear al sistema podemos destacar:

1. A corto plazo: Sustituir las actuales termocuplas del desareador (32-TI-6004) y el tanque

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de almacenamiento (32-TI-6003), por unas que permitan una mayor apreciación de la

temperatura en estos puntos, dado que actualmente se cuenta con una rango

sobredimensionado para las condiciones de operación del sistema (Rangos de hasta

250°C).

2. A largo plazo: Sustituir las actuales termocuplas, por indicadores de temperatura en

línea, los cuales pueda aportar un mayor seguimiento de estas principales variables

operacionales a través del DCS.

Verificación de la Pluma de Venteo: Un insuficiente venteo puede indicar una

pobre desareación, ya que puede señalar el retorno de condensados, los cuales que

incrementan así presión parcial del sistema.

OBSERVACIONES:

Obsérvese con detenimiento las siguientes imágenes:

Figura 5. Línea de Venteo del 32-V-603

Se pudo percibir la existencia de un espaciamiento no uniforme entre cada una de la plumillas y

en lo que respecta al venteo del desareador se puede resaltar que en las líneas de la orientadas

al Este presentan un arrastre de liquido menor a las líneas del lado Oeste del equipo, lo que

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puede deberse a una falla de una de las bandejas del equipo (No apreciable), exceso de

inyección de vapor LS o a la apertura de las válvulas de venteo de forma desigual.

Considerando las limitantes que no permiten asegurar la correcta distribución de las bandejas

del desaereador, se recomienda en la próxima parada de planta programada, realizar la

inspección interna del equipo y revisar el estado mecánico de las válvulas de venteo, con la

finalidad de lograr identificar la principal causa de esta desviación.

Monitoreo de Oxígeno Disuelto: Se empleó el análisis por triplicado cada 20 min a

través de los kit de medición de oxígeno disuelto (CHEMETS) y se comparaba con el

analizador de oxigeno (32-AI-6002).

Se anexa continuación los resultados del monitoreo llevado a cabo durante la evaluación del

equipo empleando la metodología antes expuesta:

Tabla 4. Data Experimental 24-05-12. OBSERVACIONES:

1. De acuerdo a los resultados de la evaluación practicada y a que las mejores practicas

establecen que a un residual de 20 ppb de O2, es el rango de control post-desareación

mecánica, puede hacerse énfasis en que se cuenta con la capacidad de desareación

mecánica requerida, para asegurar que con la aplicación del secuestrante de oxigeno

Eliminox, residuales de O2 disuelto permisibles (<7 ppb) para sistema de generación de

vapor como los que cuenta FertiNitro. Todo esto a pesar de observarse desviaciones en

lo que respecta a arrastres de líquido en el venteo del equipo

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2. Se debe de programar en conjunto con el personal de instrumentación, la intervención

del 32-AI-6002, ya que se pudo notar un deterioro en el cable que va desde el electrodo

al controlador del equipo. Considerando que aún no se cuenta con un sistema de

automatización de inyección de secuestrante de oxígeno, este equipo es la principal

herramienta de seguimiento de este parámetro de control.

3. Realizar anualmente la evaluación de desareación mecánica del 32-V-603, con la

finalidad de identificar posibles desviaciones y llevar un histórico del desempeño del

equipo.

Monitoreo de Hierro Soluble: Se realizó seguimiento de esta variable a través del

análisis a la salida del toma muestra del analizador de oxigeno disuelto (32ai6002) cada

30 min, como medida de control. En donde a las 16:00 Hrs se dio por finalizada la

prueba una vez se detectó una concentración de 20 ppb de Hierro soluble.

Tal como establecía el protocolo de prueba, fue normalizado la inyección de secuestrante de

oxígeno y de igual forma se captaron muestras de las calderas auxiliares y de alta presión, para

descartar posible incremento en la concentración de hierro en el agua de caldera, lo cual

pudiesen originar la presencia de puntos calientes, que comprometan la integridad de los

componentes de las mismas.

A continuación se muestran los resultados de las muestras de agua de caldera:

Tabla 4. Muestras Especiales de Agua de Calderas 24-05-12 17:00 Hrs

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

1. Actualmente el 32-V-603 se encuentra operando adecuadamente, ya que cuenta con la

capacidad de desareación mecánica requerida (Residual de O2 16 ppb actualmente),

para asegurar que con la aplicación del secuestrante de oxigeno Eliminox, residuales de

O2 disuelto permisibles (<7 ppb); todo esto a pesar de observarse desviaciones en lo que

respecta a arrastres de líquido en el venteo del equipo

2. Se recomienda realizar la inspección del 32-V-603 en la próxima parada de planta

programada, en donde es necesario revisar el estado mecánico del equipo, con la

finalidad de lograr detectar posibles desviaciones.

3. Dadas las restricciones de operación de la 32-PV-6002, se recomienda sustituirla por una

válvula de control que permita operar con un flujo de vapor LS menor al actual y

porcentaje de apertura de alrededor de 50%, que permita operar el dasaereador a un

presión aproximada de 0.7485Kg/cm2. Nota: Este valor de presión de operación debe

ser avalado por el departamento de Ingeniería de Procesos.

4. Es recomendable sustituir las actuales termocuplas del desareador (32-TI-6004) y el

tanque de almacenamiento (32-TI-6003), por unas que permitan una mayor apreciación

de la temperatura en estos puntos. De igual forma es prudente realizar la gerencia de

cambio para instalar en estos puntos indicadores de temperatura en línea, los cuales

pueda aportar un mayor seguimiento de estas principales variables operacionales a

través del DCS.

5. Solicitar al departamento de instrumentación la intervención del 32-AI-6002, ya que se

detectó un deterioro en el cable que va desde el electrodo de medición al controlador

del equipo.

6. Realizar anualmente la evaluación de desareación mecánica del 32-V-603, con la

finalidad de indentificar posibles desviaciones y llevar un histórico del desempeño del

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equipo.

Cordial Saludos

Víctor Guacarán

Representante Técnico de Servicios

División WPS

Nalco Venezuela S.C.A

Cel: 0426-516.63.38

Correo: vguacaran@nalco.com