ANLISIS DE LOS FENMENOS DE CORROSIN ASISTIDA POR FLUJO (FAC) PARA TUBERAS QUE TRANSPORTAN RESIDUO DE VACO.

PRESENTA: M.C. JAIME BRAVO MNDEZ

INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

DIRECTOR DE TESIS: DRA. MANUELA DAZ CRUZEsta plantilla se puede usar como archivo de inicio para presentar materiales educativos en un entorno de grupo.

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Grficos y tablasEn breve: si es posible, use colores y estilos uniformes y que no distraigan.Etiquete todos los grficos y tablas.

1INDICEIntroduccin al tema de Investigacin

Objetivo general

Objetivos especficos

Justificacin

Estado del Arte

Metodologa de trabajo

Cronograma de trabajoOfrezca una breve descripcin general de la presentacin. Describa el enfoque principal de la presentacin y por qu es importante.Introduzca cada uno de los principales temas.Si desea proporcionar al pblico una gua, puede repetir esta diapositiva de informacin general a lo largo de toda la presentacin, resaltando el tema particular que va a discutir a continuacin.2INTRODUCCIN El petrleo:

Compuesto qumico que en trminos generales est formado por una mezcla de hidrocarburos.

La palabra petrleo proviene del latn petra = piedra y oleum = aceite, es decir aceite de piedra.

Se denomina hidrocarburos a aquellos compuestos qumicos formados principalmente por tomos de carbono e hidrgeno.

El petrleo contiene aproximadamente:

76 % Carbono10 % Hidrgeno14 % Trazas nitrgeno, azufre, oxgeno, algunos metales como el sodio, nquel, vanadio, entre otros.

sta es otra opcin para una diapositiva Informacin general que usa transiciones.

3Clasificacin de acuerdo al grado API:

En Mxico la disponibilidad relativa actual es de 17 tipos de crudo pesado tipo Maya, comercializando tres de ellos nicamente:Internacionalmente el crudo son esta valuado conforme:Sper ligero: Cuando su densidad se sita en valores por arriba de 39 APILigero: Entre 30 a 39.9 APIMediano: Entre 22 a 29.9 APIPesado: Entre 10 a 21.9 APIExtra pesado: Por debajo de 10 API

ParmetroOLMECAISTMOMAYA API383322Azufre, % en peso0.981.433.6ParmetroWTIWTSBRENTDUBAI API38-403638.531.2Azufre, % en peso0.31.60.42.014

Destilacin primaria Topping" 56Proceso de refinacin:Gas de refineraDesaladoDestilacin a vaco

Destilacin AtmosfricaDesasfaltadoGLPGOVRATDAOPetrleo CrudoQuerosenoGases licuados de petrleoGasleo /Gasleo domsticoResiduo AtmosfricoGasleo pesado de vacoAceite desasfaltadoGasolinasAsfaltoResiduo de vaco ( RV)Gasleo ligerode vacoPlanta de Coquizacin RetardadaAgregue diapositivas a cada seccin del tema segn sea necesario, incluidas diapositivas con tablas, grficos e imgenes. Consulte la siguiente seccin para ver una muestra diseos de vdeo, imagen, grfico y tabla de muestra. 6Residuo de vaco (RV):Son residuales pesados provenientes de la destilacin Primaria o "Topping, que resulta de haber pasado previo por una columna de destilacin que opera a presin atmosfrica y una segunda columna de destilacin que opera a condiciones de vaco, conociendo a este fluido como residuo de vaco (RV).

En su composicin contiene:Azufre (4 al 9%), Nitrgeno, Slurry, olefnicos, metales, sales, sedimentos y asfltenos que provocan la corrosin electroqumica en los materiales para tuberas que lo transportan.

Las condiciones normales de operacin de estas tuberas esta por encima de los 250C de temperatura y a una de presin 20 kg/cm2

78Residuo de vaco (RV):Coquizacin

Destilacin a vacoRVRATDestilados medios y pesadosGas de refinera (fuel gas)Nafta hacia pretratamiento isomerizacin y/o reformadoGasleoCoqueGLPHidrotratamiento

HidrotratamientoAgregue diapositivas a cada seccin del tema segn sea necesario, incluidas diapositivas con tablas, grficos e imgenes. Consulte la siguiente seccin para ver una muestra diseos de vdeo, imagen, grfico y tabla de muestra. 8ESQUEMA T TRANSPORTE DEL RV

OBJETIVO GENERALEstudiar y analizar el flujo de los fluidos en una tubera que transporta el residuo de vaco mediante la construccin de un modelo fsico y simulacin matemtica.

Analizando el fenmeno de la corrosin asistido por flujo (FAC) y electro qumico para la prediccin de la velocidad de corrosin interna.10OBJETIVOS ESPECFICOS sta es otra opcin para una diapositiva Informacin general.

sta es otra opcin para una diapositiva Informacin general.

JUSTIFICACINSe espera que durante los prximos 20 aos la disponibilidad del petrleo crudo en Mxico sea del tipo Maya en sus diversas concentraciones de azufre.

Debido a la escasez del petrleo Olmeca e Istmo se espera que Pemex procese en los prximos 5 aos gasolinas a partir del residuo de vaci lo que antes se destinaba a la generacin del combustleo y asfaltos.

De acuerdo a la SENER, Pemex aumentar la produccin de destilados a partir de los residuales pesados de la Refinera de Tula Hgo. para producir combustibles con calidad ecolgica.Procesando 76 MBD de residuo de vaco, hacia una planta de coquizacin de alta conversin para aumentar la produccin de gasolina, 48 MBD y 122 MBD Diesel.

Desde el punto de vista cientfico y tecnolgico al estudiar la prediccin de la velocidad la corrosin por FAC y electroqumica en el transporte del RV se contribuye como herramienta de apoyo para la seleccin de materiales de acuerdo a la caracterizacin del producto.

Con esto se aumenta la seguridad al personal operativo e instalaciones as como la vida til de las tuberas y equipos para el proceso de refinacin en Mxico.

Ofrezca una breve descripcin general de la presentacin. Describa el enfoque principal de la presentacin y por qu es importante.Introduzca cada uno de los principales temas.Si desea proporcionar al pblico una gua, puede repetir esta diapositiva de informacin general a lo largo de toda la presentacin, resaltando el tema particular que va a discutir a continuacin.13ESTADO DEL ARTETITULOAUTORCONTRIBUCINAn Overview Of Naphthenic Acid Corrosion In A Vaccum Distillation Plant

Paulo P. Alvisi, Vanessa F.C.

2010Naphthenic acid corrosion where the flow regime affects the fluid corrosivity occurred in a vacuum distillation plant after it had been processed, The inspection after five years, reduced crude oil with a total acid number of 1.2 mg KOH/g and a total sulfur of 0.8 wt%. corrosion tested in 5 parts of the vacuum column.

Region 1 is the IMPT random packing.Region 2 is the tray and bubble caps.Region 3 is the column wall flash zone.Region 4 is the support grid, and region 5 is the transfer line.Electrochemical corrosion behavior of carbon steel under dynamic highpressure H2S/CO2 environmentJ.B. Sardisco., W.B. Wright and E.C. The electrochemical corrosion behavior of carbon steel under dynamic high pressure of H2S/CO2 environment was studied by in situ electrochemical measurements and weight loss measurements.

Computational fluid dynamics (CFD) was also performed to simulate the flow velocity and shear stress on specimen surface. The results show that both the anodic and cathodic processes are activation controlled. The impedance spectra are characterized by double capacitive semicircles. The in situ electrochemical measurements are in accordance with the CFD simulation of flow velocity and shear stress on the specimen surface.Screening method for piping wall loss by flow accelerated corrosionG.A. Zhang

2012

Flow accelerated corrosion (FAC) phenomenon has persisted its impact on plant reliability and personnel safety. In order to help expand piping inspection coverage,we have developed a screening approach to monitor the wall thinning by direct current potential drop (DCPD) technique. Based on the WiRM results, susceptible locations can be identified for further inspection by ultrasound technique (UT).

Finite element analysis results and a closed-form resistance model are developed for the comparison with measured wall thinning by the developed DCPD technique. Verification experiments were conducted using UT as the reference. The result shows that model predictions and the experimental results agreewell to confirm that both WiRM and NaRM based on ES-DCPD can be applicable to FAC management efforts.Ofrezca una breve descripcin general de la presentacin. Describa el enfoque principal de la presentacin y por qu es importante.Introduzca cada uno de los principales temas.Si desea proporcionar al pblico una gua, puede repetir esta diapositiva de informacin general a lo largo de toda la presentacin, resaltando el tema particular que va a discutir a continuacin.14Different kinds of corrosion morphologies connected to NACRegion 1 random packing. (specified with higher Mobearing SS 316 with >2 wt% Mo).

Region 2 is the tray and bubble caps. (AISI 316 SS with >2 wt% Mo.)

Region 3 is the column wall flash zone. The material of the column wall is the AISI 410 SS (3 mm in thickness).

Region 4 is the support grid, NAC occurred at 355 C. The material is the AISI 304 SS

Region 5 the transfer line. This is a damage produced by NAC (at 380 C) where the flow regime strongly affects the fluid corrosivity. is 5Cr0.5Mo (wt%) alloy steel. The thickness of pipes is 12 mm.

Paulo P. AlvisiThe most vulnerable unit of (NAC) in a crude oil refinery is the vacuum distillation plant.Although naphthenic acids with several molar masses may be present in crude oil.This fact occurs in heavy vacuum gas oil (HVGO), which is the fraction that normally acquiresthe highest total acid number (TAN).Theory: mechanism and interfering variables Fe +2R[CH2]n COOH = Fe(R[CH2]n COO)2 +H2

where R denotes the naphthenic linked to carboxyl, and the corrosion products, the complex Fe(R[CH2]nCOO)2, is soluble in oil.

It must be observed that the acid tends to dissociate as R[CH2]nCOO and H+ even in an organic liquid environmentTheir critical points as furnace tubes and elbows, transfer line, walls, and trays of vacuum column must be built with Mo-bearing stainless steel such as AISI 316 and AISI 317 SS.In a refinery, a given hydrocarbon fraction always contains in some level sulfur compounds with different chemical affinities to Fe.

For example, the sulfur sulfide (H2S) can produce superficial films (FeS):

Fe + H2S = FeS + H2However, the film will not be formed by the interaction with compounds like thiophene (C4H4S).A dangerous situation may occur if the sulfur compound were able to produce water as it occurs in: R2S = O + H2 -----R2S + H2O The hydrogen is produced by the corrosion reaction and the sulfur compounds produced are sulfoxides (R2S = O). 15Kyung Ha RyuaCFD simulationThe CFD simulation was performed using a commercial software package of Solidworks 2009. Firstly, model was constructed according to the experimental setup, the dimensions of the outer and inner cylinders. The fluid was assumed to be incompressible and a je turbulence model was used to numerically solve all simulation:

Where j is the turbulent kinetic energy, E is its rate of dissipation, p is the density of fluid, u is the velocity of fluid, Mt is the turbulent or eddy viscosity, Gk is the turbulent Prandtl number for the turbulent kinetic energy, Ge is the turbulent Prandtl number for the dissipation rate, Gk is the turbulent kinetic energy generated due to the mean velocity gradients, C1e is the first experimental model constant for the dissipation rate, C2e is the second experimental model constant for the dissipation rate. During the simulation process, flow type was set as turbulent flow. The turbulent kinetic energy, k, was set as 1 J/kg and the turbulent dissipation rate, E, was 1W/ kg for simulation. The corrosion rate of carbon steel under dynamic high pressure of H2S/CO2 environment increases obviously with the increase of partial pressure of H2S/CO2 and fluid flow velocity. At high partial pressure ratio of CO2/H2S, the corrosion process is dominated by CO2 corrosion. With the increase of partial pressure ratio of H2S/ CO2, the corrosion process switches to H2S corrosion control.CFD simulation shows that the flow velocity on specimen surface is 3.4 m/s and the shear stress is 48 Pa when the gap is 2 mm and the rotating rate of rotator is 1500 rpm.

The designed experimental setup facilitates the realization of in situ electrochemical measurement under dynamic high pressure of H2S/CO2 environment.

Both the anodic and cathodic processes of carbon steel under high pressure of H2S/CO2 environment are controlled by charge transfer reaction step. The increase of rotating rate of rotator increases the flow velocity and shear stress on the specimen surface, which enhances themass transfer process and hinders the formation of protective corrosion product film and then increases the corrosion rate. Thein situ electrochemical measurements are in accordance with the CFD simulation of the flow velocity and shear stress on the specimen surface.16Kyung Ha RyuaWe suggested Equipotential Switched-DCPD to support existing FAC management effort based on UT by rapidly screening FAC-active area. If the DCPD change shows sign of degradation, we can apply successive reduction of probe spacing to specify defect locations forUT inspection. For on-line monitoring of specific areas, we have developed a Narrow Range Monitoring method. Both analytical and experimental demonstrations have been presented to show excellent agreement and signal quality.We are currently conducting a validation test in the simulated secondary water at 150 C using SNU FAC Accelerated SimulationLoop (SFASL) environment.Experimental verification of NaRM

To identify the feasibility of the NaRM method, we performed the preliminary testing for a carbon steel elbow specimen with a 2.5-in. diameter. First we prepared grid lines and measured local thickness by UT and estimated wall loss by NaRM with a probe spacing of 20cm (2 + 0.75D).Then the outer wall of extrados was gradually thinned bymechanical grinding.

17Metodologa de trabajoUse un encabezado de seccin para cada uno de los temas, de manera que la transicin resulte clara para el pblico.

1819Sistema de (RV)Solid Works (Diseo Tub, anlisis de flujo, anlisis de Esfuerzos Tub.)

Ansys - Fluent (Simulacin de flujo).DiseoExperimentacinValidacin del modelo con datos experimentalesObtencin de la ec. De velocidad de corrosin

Preparacin de probetas para tres aceros comercialesTcnicas de caracterizacin:+ MEB (scanning electron microscopy)+ Energy dispersive spectrometer+ (UT) Ultrasound technique+ DRXRecopilacin informacin y caracterizacin (RV)Anlisis de resultadosRedaccin de Artculo y Tesis.Modelacin fsicaSimulacin matemticaAgregue diapositivas a cada seccin del tema segn sea necesario, incluidas diapositivas con tablas, grficos e imgenes. Consulte la siguiente seccin para ver una muestra diseos de vdeo, imagen, grfico y tabla de muestra. 19Tiempo (6 semestres)Cronograma de TrabajoModelacin fsicaResultadosSimulacin matemticaInvestigacinMicrosoft Excelencia en ingenieraInformacin confidencial de Microsoft20AVANCE EXPERIMENTALPROPIEDADES FISICO QUMICAS (RV)

Las propiedades de RV enunciados varan de acuerdo a cada refinera en Mxico, dichos datos fueron estimados en el ao 2012 por PEMEX REFINACIN en las instalaciones de Refinera Miguel Hidalgo, y fueron proporcinados para fines de investigacin para el presente trabajo.Ofrezca una breve descripcin general de la presentacin. Describa el enfoque principal de la presentacin y por qu es importante.Introduzca cada uno de los principales temas.Si desea proporcionar al pblico una gua, puede repetir esta diapositiva de informacin general a lo largo de toda la presentacin, resaltando el tema particular que va a discutir a continuacin.21AVANCE EXPERIMENTALBANCO DE PRUEBA

Consiste en dos depsitos, el primero inyecta el qumico a utilizar a un segundo depsito o directamente al circuito de tubera, el fluido una vez mezclado con los dems componentes es enviado a travs de una bomba centrfuga. El el fluido se encuentra en circuito cerrado provocando erosin - corrosin en la pieza de trabajo.Ofrezca una breve descripcin general de la presentacin. Describa el enfoque principal de la presentacin y por qu es importante.Introduzca cada uno de los principales temas.Si desea proporcionar al pblico una gua, puede repetir esta diapositiva de informacin general a lo largo de toda la presentacin, resaltando el tema particular que va a discutir a continuacin.22AVANCE EXPERIMENTALBANCO DE PRUEBA FSICO:

Ofrezca una breve descripcin general de la presentacin. Describa el enfoque principal de la presentacin y por qu es importante.Introduzca cada uno de los principales temas.Si desea proporcionar al pblico una gua, puede repetir esta diapositiva de informacin general a lo largo de toda la presentacin, resaltando el tema particular que va a discutir a continuacin.23AVANCE EXPERIMENTALBANCO DE PRUEBA:

Ofrezca una breve descripcin general de la presentacin. Describa el enfoque principal de la presentacin y por qu es importante.Introduzca cada uno de los principales temas.Si desea proporcionar al pblico una gua, puede repetir esta diapositiva de informacin general a lo largo de toda la presentacin, resaltando el tema particular que va a discutir a continuacin.24Pieza de prueba:

PROPUESTA DE PIEZA DE TRABAJOSe pretende realizar pruebas de laboratorio en dos tipos de materiales para determinar su comportamiento en simulacin fsica y matemtica analizando la corrosin por FAC y en su caso electroqumica.Ofrezca una breve descripcin general de la presentacin. Describa el enfoque principal de la presentacin y por qu es importante.Introduzca cada uno de los principales temas.Si desea proporcionar al pblico una gua, puede repetir esta diapositiva de informacin general a lo largo de toda la presentacin, resaltando el tema particular que va a discutir a continuacin.25AVANCE EXPERIMENTALCARACTERSTICAS METALOGRFICAS DE LOS MATERIALES PROPUESTOS

Ofrezca una breve descripcin general de la presentacin. Describa el enfoque principal de la presentacin y por qu es importante.Introduzca cada uno de los principales temas.Si desea proporcionar al pblico una gua, puede repetir esta diapositiva de informacin general a lo largo de toda la presentacin, resaltando el tema particular que va a discutir a continuacin.26Actividad \Semestre 123

4

56Revisin bibliogrfica Diseo e instalacin del equipo experimentalCaracterizacin de productos de corrosin del RV.Validacin del modelo con datos experimentalesUso de tcnicas experimentales, MEB, DRXObtencin de la ec. para la vel. de corrosin RVAnlisis de resultadosRedaccin de tesis CRONOGRAMA DE TRABAJO

GRACIAS

Preguntas