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Los procesos industriales requieren mediciones de variables continuamente, siendo la temperatura, presión y flujo las variables más medidas. La medición de flujo permite controlar una composición específica de un producto, producción, calidad, y dosificación de compuestos añadidos. Existe un problema de medición del flujo del gas de proceso dentro del sistema de conversión de acetileno de la planta Olefinas I, donde los equipos de placa orificio se encuentran fuera de servicio. Se aplicó la metodología de Hernández, Fernández y Batista, los cuales dividen la investigación en fases estrechamente relacionadas con los objetivos. La investigación se determinó como descriptiva de campo. Al realizar las evaluaciones del sistema de conversión de acetileno, se observó su dependencia de las variables de temperatura de entrada, presiones, dosificación de dimetil disulfuro (DMDS) y flujo de gas de proceso. La actividad catalítica es sensible al tiempo de residencia del gas en el reactor, por lo que velocidades mayores de gas (mayor flujo) disminuyen esta variable. Se constató en campo la ausencia de medidores de flujo de gas de proceso en el sistema, debido al taponamiento de los mismos por acumulación de restos sólidos en sus partes. Se recomienda el uso de medidores ultrasónicos no invasivos para optimizar el sistema de medición y realizar evaluaciones más certeras para la dosificación de dimetil disulfuro (DMDS) y control de temperatura, variables de control del proceso, manteniendo la concentración de acetileno a niveles de proceso y evitar pérdidas de etileno por reacción no selectiva o muy activa.TRANSCRIPT
Evaluación del Sistema de Medición de Flujo de Gas de Proceso hacia los
Reactores de Hidrogenación de Acetileno de la Planta Olefinas I del Complejo
Petroquímico Ana María Campos
Evaluation of System for Measuring Gas Flow Reactor Process to Acetylene
Hydrogenation of Olefins Petrochemical Plant Complex I Ana Maria Campos
Sistema de Medición de Flujo hacia los Reactores de Hidrogenación de
Acetileno de la Planta Olefinas I
Flow Measuring System to the Reactors Acetylene Hydrogenation of Olefins
Plant I
Autor(es): Graterol Peña Lisben del Valle y Ortiz Alexander
Programa de Formación de Grado de Ingeniería en Gas de la Universidad Bolivariana de Venezuela del Zulia, Sector la Rinconada via la Retirada, Campus Universitario antigua URU. Maracaibo, estado Zulia. Teléfonos: (0262) 2100027 /
2100028/ 2100029. Pág. Web: htt// surubv.ubv.edu.ve/
EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE MEDICIÓN DE FLUJO DE GAS DE PROCESO HACIA LOS REACTORES DE HIDROGENACIÓN DE ACETILENO DE LA
PLANTA OLEFINAS I DEL COMPLEJO PETROQUÍMICO ANA MARÍA CAMPOS
_______________________________
Autor(es): Graterol Peña, Lisben del ValleCédula de Identidad: 12.038.533
TSU en Gas.Correo: [email protected]
Dirección: Sector Nuevo Hornito Conjunto Residencial Virgen de Fátima Apartamento 2-25, parroquia Altagracia, municipio Miranda, estado Zulia Teléfono:
0416-1606167
________________________
Autor(es): Ortiz, AlexanderCédula de Identidad: 11.139.329
TSU en Gas.Correo: [email protected]
Dirección: Sector Nuevo Hornito Conjunto Residencial Virgen de Fátima Apartamento 2-25, parroquia Altagracia, municipio Miranda, estado Zulia Teléfono:
0416-7677243
___________________ _______________________
Tutor Académico Tutor Industrial
Ing. Jesús León Ing. Jean Alvarado
Graterol Peña, Lisben del Valle y Ortiz, Alexander. EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE MEDICIÓN DE FLUJO DE GAS DE PROCESO HACIA LOS REACTORES DE HIDROGENACIÓN DE ACETILENO DE LA PLANTA OLEFINAS I DEL COMPLEJO PETROQUÍMICO ANA MARÍA CAMPOS. (2013). Trabajo Especial de Grado. Universidad Bolivariana de Venezuela, Programa de Formación de Grado en Gas. Maracaibo. Venezuela. 87p. Tutor Académico: Ing. Jesús León. Tutor Industrial: Ing. Jean Alvarado
RESUMEN
Los procesos industriales requieren mediciones de variables continuamente, siendo la temperatura, presión y flujo las variables más medidas. La medición de flujo permite controlar una composición específica de un producto, producción, calidad, y dosificación de compuestos añadidos. Existe un problema de medición del flujo del gas de proceso dentro del sistema de conversión de acetileno de la planta Olefinas I, donde los equipos de placa orificio se encuentran fuera de servicio. Se aplicó la metodología de Hernández, Fernández y Batista, los cuales dividen la investigación en fases estrechamente relacionadas con los objetivos. La investigación se determinó como descriptiva de campo. Al realizar las evaluaciones del sistema de conversión de acetileno, se observó su dependencia de las variables de temperatura de entrada, presiones, dosificación de dimetil disulfuro (DMDS) y flujo de gas de proceso. La actividad catalítica es sensible al tiempo de residencia del gas en el reactor, por lo que velocidades mayores de gas (mayor flujo) disminuyen esta variable. Se constató en campo la ausencia de medidores de flujo de gas de proceso en el sistema, debido al taponamiento de los mismos por acumulación de restos sólidos en sus partes. Se recomienda el uso de medidores ultrasónicos no invasivos para optimizar el sistema de medición y realizar evaluaciones más certeras para la dosificación de dimetil disulfuro (DMDS) y control de temperatura, variables de control del proceso, manteniendo la concentración de acetileno a niveles de proceso y evitar pérdidas de etileno por reacción no selectiva o muy activa.
Palabras claves: medición de flujo, hidrogenación de acetileno, velocidad espacial, medidor ultrasónico.
Correos Electrónicos: [email protected] / [email protected]
Graterol Peña, Lisben of the Valley and Ortiz, Alexander. EVALUATION OF THE
GAS FLOW MEASUREMENT PROCESS TO THE REACTOR ACETYLENE
HYDROGENATION PLANT PETROCHEMICAL COMPLEX I OLEFINS ANA
MARIA CAMPOS. (2013). Special Working Grade. Bolivarian University of
Venezuela, Degree Training Program in Gas. Maracaibo. Venezuela. 87p.
Academic Tutor: Mr. Jesús León. Industrial Tutor: Mr. Jean Alvarado
ABSTRACT
Industries processes requires continuously variables measuring, been the most measured the pressure, temperature and flow. The flow measuring allows to controlling a specific product composition, production, quality and dosing the adding compounds. There is a process gas flow measuring issue at the Olefin I plant, exactly at the acetylene conversion system, where the orifices plates are off line. The Hernandez, Fernandez y Batista`s methodology has been applied dividing the investigation in steps, bounded with investigation´s objectives. It has been determined as a describing and field investigation. Evaluating the acetylene conversion system, his process variable dependency has been achieved with the inlet temperature, pressure, Dimetil de sulfur (DMDS) injection rate and gas flow. The catalytic activity is sensitive to the gas residence time inside the reactor, causing that higher gas speed rate (flow rate instead) decrease the activity. It has been corroborated the absence of active flow meter in the gas pipe, due to solid (polymeric) deposition on the instrument inlet. The recommendation is to use non invasive ultrasonic flow meter in order to optimize the measuring system and improve the evaluation accurate and the control system (temperature and DMDS injection). All this is to keep the outlet acetylene concentration inside design and avoid ethylene losses by no selective or too active reaction.
Keywords: flow meter, acetylene hydrogenation, space velocity, ultrasonic flow meter.
E-mails: [email protected] / [email protected]
INTRODUCCIÓN
La industria petroquímica moderna demanda precisión en todos y cada uno de los
procesos involucrados, sobre todo en aquellos casos que corresponden a
mediciones ya sean de materias primas y/o suministros, de manera que se cumplan
con las exigencias de alta calidad que han caracterizado a lo largo del tiempo y
espacio los servicios y productos ofertados por la industria petroquímica venezolana
a sus clientes, así mismo debido a las exigencias de los procesos de producción
industrial es necesario realizar mediciones exactas que garanticen la excelencia de
los métodos y/o técnicas utilizadas, el cumplimiento de los objetivos propuestos,
pero sobre todo la satisfacción plena de sus consumidores.
La Planta Olefinas I fue diseñada por M. W. Kellogg con una capacidad de 150
MTMA de etileno grado polímero y hasta 96 MTMA de propileno grado polímero en
el año 1976. En el año 1991- 1992, se ejecutó un proyecto de expansión para llevar
la capacidad hasta 250 MTMA de etileno grado polímero y 130 MTMA de propileno
grado polímero. Para ello se usa propano o mezcla de etano – propano como
alimentación. La materia prima provienen vías tuberías de la planta de LGN
ubicadas en el Complejo Ana María Campos.
El principal objetivo de la planta Olefinas I es surtir de materia prima (Etileno y
Propileno) al resto de las plantas ubicadas en el Complejo Petroquímico, es por ello
que resulta imprescindible que todos y cada uno de los procesos y sistemas
implantados en ella funcionen correctamente, como única garantía para el
cumplimiento de los objetivos planteados, así como minimizar la utilización de
recursos no programados y el incumplimiento de los tiempos establecidos.
La presente investigación tiene como objetivo evaluar las condiciones presentes en
el sistema de medición de flujo hacia los reactores de acetileno de la Planta de
Olefinas I, con la finalidad de determinar las causas que originan imprecisión en las
mediciones de flujo y el impacto que tiene este hecho con la operatividad de los
referidos reactores con el propósito de diseñar las estrategias que permitan
optimizar el respectivo sistema
Desarrollo de la Evaluación del Sistema de Medición de Flujo hacia los
reactores de Acetileno
La medición del caudal (flujo) de fluidos constituye uno de los aspectos más
importantes del control de procesos industriales, se refiere a la capacidad de medir
la velocidad, el flujo volumétrico o másico de cualquier líquido o gas. De hecho,
probablemente sea la variable del proceso que se mida con mayor frecuencia.
En todo proceso industrial, por muy sencillo que sea, es siempre necesario el uso de
instrumentos de medición y control que permitan entre otras cosas mantener los
parámetros de calidad de los productos generados por el proceso, supervisar la
operación del proceso, recopilar información referente a los volúmenes de
producción y cantidad de materia prima consumida, determinar condiciones
inseguras de operación, entre otros.
Dentro del proceso productivo de la Planta de Olefinas I se encuentra el sistema de
conversión de acetileno entre la cuarta y quinta etapa del compresor de gas de
proceso, el cual consta de reactores adiabáticos, donde se requieren de sistemas de
control de procesos para mantener el producto bajo estándares de calidad; en esta
se aplican mediciones de temperatura, control por inyección de aditivos y flujo.
Durante el proceso de producción, el gas viaja al sistema de precalentamiento de
alimentación de los convertidores pasando por unos intercambiadores y
posteriormente a un horno calentador, donde la temperatura de alimentación alcanza
valores aproximados de 200 °C a 220 °C, para mantener la máxima conversión de
acetileno y minimizar las pérdidas de etileno. Así mismo, el sistema de control de la
temperatura de entrada lo constituyen válvulas de control de flujo de gas de proceso
caliente que ha atravesado los intercambiadores, mezclando esta con otra corriente
“fría” que no atraviesa los intercambiadores señalados
Figura 1.Sistema de Hidrogenación de Acetileno Planta Olefinas I. Fuente Alvarado J.2011
La planta olefinas I representa una de las plantas de mayor importancia dentro del
Complejo Petroquímico Ana María Campos, debido a que proporciona materia prima
para el desarrollo de otros procesos dentro del complejo. Históricamente, el gas de
proceso se ha caracterizado por ser un fluido que posee residuos sólidos que
tienden a obstruir la toma de los medidores de flujo que se basan en el diferencial de
presión como sistema de medición. Esto se debe a las condiciones de operación de
elevada temperatura a la entrada de los reactores que generan la formación de
estos polímeros. Esto trae como consecuencia una medición de flujo poco confiable,
limitando así la evaluación de estos reactores los cuales se encargan de mantener
en especificación (menor de 2 ppm) el acetileno en el gas de proceso y cumplir así
con el programa de calidad diseñado para la planta.
Debido a la criticidad operativa de los reactores de conversión de acetileno, estos
requieren de evaluaciones periódicas. Actualmente no se disponen de valores
representativos o reales del flujo de gas de proceso a la entrada de los reactores,
por lo cual se hace necesario una evaluación exhaustiva del sistema de medición,
con la finalidad de tomar decisiones certeras en cuanto a la dosificación de dimetil
disulfuro (DMDS), compuesto que mantiene el níquel como sulfuro de níquel y actúa
como catalizador selectivo, logrando así reducir las pérdidas de etileno y tener un
mejor control sobre los reactores para una operación adecuada.
La identificación y corrección de las causas que originan la imprecisión en las tomas
de flujo en los reactores de acetileno, reduciría enormemente las posibilidades de
ocasionar paradas no programadas de planta, que traen como consecuencia una
gran pérdida de producción, estimada en 750 TM/DIA de etileno y 350 TM/DIA de
propileno equivalentes a unos 2.358.000 US$/DIA, a precio de los mercados de
referencia mundiales.
Hay varios parámetros de las condiciones de operación que afectan el
comportamiento del catalizador Ni-S:
Presión parcial de H2: es el componente de la corriente que activa el
catalizador y su efecto es relacionado fuertemente con su presión parcial.
Sube la actividad cuando sube la presión parcial de hidrogeno y el catalizador
es menos selectivo (una perdida más alta de acetileno). La presión parcial de
hidrogeno puede cambiar a causa de variaciones en la operación de los
hornos de craqueo (como cambio en la composición de la alimentación).
Azufre: el manejo de H2S implica riesgos operativos, por lo que generalmente
se utiliza DMDS, el cual se convierte en H2S a las temperaturas de operación,
con la acotación de que este no presta un control efectivo del catalizador al
inyectarse directamente. La inyección de azufre es importante para mantener
el níquel como sulfuro de níquel, ya que actúa como catalizador selectivo.
Si no hay suficiente azufre en la alimentación, o si es un tipo de azufre que no
pasiva el níquel a la temperatura de entrada, el hidrogeno puede quitar azufre del
catalizador en la sección superior del lecho ocasionando que el catalizador no sea
selectivo en las porciones superiores del lecho aumentando las pérdidas de etileno.
Tiempo de contacto: un tiempo de contacto más largo da la posibilidad de
más interacciones de las moléculas del gas con los sitios activos del
catalizador y aparenta mayor actividad. Tiempos de contacto más cortos da
mayor selectividad. El tiempo de contacto está determinado por la velocidad
espacial, la temperatura y la presión. Con la misma alimentación una presión
mas alta aumenta el tiempo de contacto y una más baja la disminuye; una
velocidad espacial más alta da menos tiempo de contacto (si las otras
condiciones son estables).
Teóricamente, se puede ajustar con la presión o el flujo, pero puede que estas
limitaciones físicas de la planta, conjuntamente con un cambio de presión total,
afecten la presión parcial del hidrogeno quien tiene su efecto en la actividad. Los
cambios en el flujo pueden ajustar el tiempo de contacto pero afecta también la
producción.
Agua: el vapor inhibe la actividad del catalizador, pero se puede compensar
con temperatura para mantener la remoción completa de acetileno. Cerca de
220 ºC el efecto del vapor es despreciable.
Contenido de CO: el sulfuro de niquel no es tan sensible como el catalizador
de paladio a cambios en el contenido del monóxido de carbono en la
alimentación. El CO inhibe la actividad del catalizador Ni-S, ya que ocupa
sitios activos, tal como lo hace con el catalizador de paladio. Esta situación
requiere un aumento del uso de DMDS.
La velocidad espacial es una variable que depende del flujo del gas de proceso a
condiciones de operación, es la velocidad de difusión del gas dentro del volumen del
reactor. Esta se calcula mediante la ecuación de los gases ideales:
V 1 x P1T 1
=V 2 x P2T2
(3)
Dónde:
V 1 = flujo volumétrico de gas de proceso (m3/ h)
P1 = presión de proceso (N/m2)
T 1 = temperatura de proceso (°K)
V 2 = flujo volumétrico de gas de proceso normalizado (m3/ h)
P2= presión atmosférica (N/m2)
T 2 = temperatura estándar (°K)
Siendo la ecuación del cálculo de la velocidad espacial:
SV=V gpVℜ
(4)
Dónde:
V gp = V 2= flujo volumétrico de gas de proceso normalizado (m3/ h)
V ℜ = volumen del reactor (m3)
SV = velocidad espacial (h-1)
Sistema y Operacionalizacion de Variables
La variable de estudio de esta investigación está relacionada con la visualización y
compresión del tema abordado por tanto esta variable quedará establecida como la
Medición de Flujo, en las cuales se establecen las pertinencias que exhiben en su
dimensionamiento, indicadores, sub-indicadores y sus técnicas, que se muestra en
la tabla 1.
Por otra parte la confiabilidad que es referida al grado de exactitud de la medición
que operacionalmente, es el procedimiento cuyo objetivo principal es controlar a
través de mediciones constantes la cantidad de fluido o caudal, el cual un factor de
suma importancia en la industria petrolera y petroquímica, ya que representa el
balance de los procesos, se mide tanto lo que entra como lo que sale en el proceso,
el desperdicio y la merma del mismo, con la finalidad de obtener información exacta
de los procesos involucrados.
En esta oportunidad se empleó como técnica de recolección de datos la
Observación Directa, la Entrevista no Estructurada y la Revisión Bibliográfica y
Documental que permitieron obtener los datos e información de una forma directa y
precisa, logrando alcanzar de una forma factible el objetivo de estudio
Variables Dimensión Indicadores Subindicadores Técnicas instrumentos
MediciónDe
Flujo
Condiciones actuales del sistema de conversión de acetileno.
Variables de proceso del sistema de conversión de acetileno.
Temperatura de entrada y Diferencial (Δt)
Presión. Inyección de
dimetil disulfuro(DMDS)
Flujo de gas de proceso
Observación Directa.
Entrevista no Estructurada
Revisión Bibliográfica ó Documental
Data de proceso mediante PI process bookHoja de Registro
Condiciones actuales del sistema de medición de flujo
Parámetros operacionales de los medidores de flujo tipo orificio.
Estatus de los equipos de medición de flujo.
Data operacional de medición de flujo.
Verificación en campo de estatus de equipos. Verificación de medidores de flujo del sistema
Planos de P&D Cámara Fotográfica
Dependencia flujo-velocidad espacial - actividad catalítica
Flujo de gas de proceso
Velocidad espacial. Tiempo de
contacto Actividad catalítica. Diferencial de
temperatura(Δt).
Comparación técnica de variables correlacionadas.
Investigación documental y técnica
Aplicación de Formula
Mejorar el sistema de medición de flujo de gas de proceso
Determinar las estrategias que permitan mejorar la medición del flujo en los reactores de acetileno.
Características operacionales requeridas para la implementación de un sistema de medición de flujo.
Desarrollo de la propuesta para la mejora del sistema de medición de flujo en los reactores de acetileno.
Investigación documental y técnica.
Internet
Tabla 1. Operacionalizacion de la variable
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Resultados y Discusión:
Dentro de las condiciones actuales de diseño y operación de la unidad de
hidrogenación de acetileno se pudo observar que:
La dosificación de DMDS, presión parcial de hidrógeno y análisis químico en
tiempo real son parámetros que no están siendo monitoreados durante el proceso
productivo. La inyección de DMDS es factor clave para el control eficiente de la
selectividad del catalizador, así como los cambios de presión parcial de hidrogeno
(por cambios en la presión o composición del gas de proceso) son determinantes
para la actividad.
En cuanto al flujo de gas de proceso, no existen medidores para los
convertidores 101-DA/DB, mientras que el 101-DC cuenta con una placa orificio
deficiente, esto debido a taponamiento de las tomas de presión del instrumento por
acumulación de polímeros y/o sólidos (coque). La medición de caudales se realiza
aguas arriba en la tubería común, y se divide su magnitud entre los dos
convertidores activos (lo cual no es una determinación eficaz del mismo). La
operación sin medición de flujo de entrada a los equipos es una falla operativa
importante al no tener un valor guía para la evaluación de estos equipos.
Esquema de la localización espacial de las termocuplas dentro de los reactores 101-D’s. Fuente: Alvarado, 2011
El diferencial de temperatura del convertidor en función al tiempo de servicio se
presenta en la figura 15. Al inicio de la corrida, el convertidor presentó diferenciales
de temperatura en el orden de los 55°C, presentando un descenso progresivo hasta
alcanza valores cercanos a los 30°C. Se observa fuertes variaciones durante todo el
ciclo de operación en el diferencial de temperatura del convertidor, indicando el
efecto de alguna variable sobre su desempeño. Al inicio de su corrida, se observan
disminuciones en el diferencial de temperatura del convertidor descendiendo hasta
30°C. Durante todo el periodo de estudio, se presentaron con frecuencia estas
disminuciones repentinas en el ΔT de este reactor.
Figura 15. Diferencial de temperatura del convertidor 101-DC. Fuente: Graterol y Ortiz (2013)
La figura 16 presenta el comportamiento de la temperatura de entrada con respecto
al tiempo correspondiente al convertidor 101-DC, encontrándose por debajo del valor
de diseño (220°C), pero cercano al rango recomendado por el licenciante (Süd
Chemie) para optimizar el desempeño de estos reactores (200°C-210°C).
Figura 16. Temperatura de entrada al convertidor 101-DC. Fuente: Graterol y Ortiz (2013)
Como fue planteado anteriormente, el sistema de medición de flujo tipo placa orificio
de los convertidores de acetileno se encuentran fuera de servicio (desinstalados),
siendo excepción el medidor del 101-DC, el cual opera ineficientemente, por
taponamiento, observándose este hecho al emitir señales nulas durante operaciones
de producción. Acorde al diseño estos deberían estar instalados en las entradas de
los equipos, pero por decisiones operacionales fueron retiradas. La medición del
flujo de gas de proceso hacia los convertidores de acetileno se estima por balance
de masa de la corriente de gas de proceso aguas arriba (al estar dos convertidores
en servicio normalmente se determina que el flujo de cada equipo es la mitad del
total que se envía a la sección); en la figura 19 se presentan los datos de la misma.
Figura 19. Flujo de gas de proceso al convertidor 101-DC. Fuente: Graterol y Ortiz
(2013)
La figura 20 presenta el comportamiento de la velocidad espacial (SV) del
convertidor 101-DC en conjunto con el diferencial de temperatura en función al
tiempo de operación. Se observa que al disminuir la velocidad espacial, incrementa
el diferencial de temperatura por aumento del tiempo de residencia, aumentando la
actividad.
La velocidad espacial determina el tiempo de residencia del gas de proceso
dentro del reactor en contacto con el catalizador; una sobre exposición al mismo
puede generar elevada actividad (lo que se observa en diferenciales de temperatura
significativos) lo que se contrarresta con la pasivacion del catalizador mediante
dosificación de DMDS, volviéndolo más selectivo. Sin embargo, tiempos de
residencia muy elevados puede ocasionar que el etileno reaccione generando
pérdidas de producto. Esta relación del flujo de gas de proceso y el desempeño del
catalizador requiere que este parámetro sea monitoreado durante la operación
normal de la planta.
Comparar tecnologías
Las variables de proceso determinan un sistema de medición de flujo. Muchas
tecnologías han desarrollado amplios rangos operativos, diversos tamaños de los
instrumentos para las tuberías en campo, así como una exactitud positiva (menos
del 2% de error). Los aspectos económicos como adquisición, instalación y
mantenimiento del equipo son también evaluados en función de la criticidad de la
corriente a medir; sin embargo, es la naturaleza del fluido la que presenta la primera
decisión técnica.
En la tabla 9, se plantea una comparativa entre diversos medidores de flujos
utilizados industrialmente. En la misma se presentan factores mecánicos y
operacionales que determinan la selección de un instrumento de medición. La
corriente típica de gas de proceso se caracteriza por altas temperaturas, presiones
moderadas y formación de polímeros y coque. Esta situación determina que los
instrumentos que invaden la corriente de proceso (se encuentren dentro de la
tubería) no son recomendables por la posibilidad de adhesión de estos compuestos
sólidos en sus superficies, volviéndolos inexactos.
Magnético Diferencial de presión
Turbina
Área variable
Ultrasónico
Coriolis Vortex
Objetos de medición
Líquidos conductores
Líquidos y gases
Líquidos
Líquidos y gases
Líquidos y gases
Líquidos y gases
Líquidos y gases
Partes móviles E E N N E E EObstrucción dentro
de la tuberíaE N N N E E N
Perdida de presión E N N N E B NEfecto de flujo
desigualE N E E N B N
Exactitud E B E B B B G
Rango 01:20 01:10 01:20
01:10 01:20 01:10 01:50
Efecto de solidos E N N N B N NEfecto de la
adhesión E N N N B N N
E =excelente B = bueno N = no recomendableTabla 9: comparación entre medidores de flujo. Fuente: Graterol y Ortiz (2013)
La medición de flujo por ultrasonido (por tiempo de transito) cumple con los
parámetros para medir flujo de gas de proceso, por lo que es una opción viable para
optimizar las mediciones de flujo en el sistema de conversión de acetileno. Este
sistema representa un alto costo de adquisición, mas su mantenimiento y operación
son de bajo costo. Por ser un sistema crítico para la planta y su control de calidad
del producto, es altamente recomendado realizar la actualización del sistema
empleando estos instrumentos. El rango de estos equipos va desde 0.001 kg/min
hasta 25000 kg/min, con presiones hasta 12000 psi y diámetros de tubería de ½
pulgadas hasta 12 pulgadas.
CONCLUSIONES
Los reactores de hidrogenación de acetileno operan satisfactoriamente, con
ciclos de 2-3 meses de operación, debido a degradación de su capacidad
activa y selectiva por deposición de polímeros y aceites en su superficie.
La temperatura de entrada del flujo de gas de proceso es una variable
operacional que controla la actividad catalítica, debido a que determina la
adición de energía al sistema de reacción, y mejora las condiciones de
degradación de DMDS a sulfuro de hidrogeno.
La inyección de DMDS controla la selectividad del catalizador, mediante su
degradación y posterior reacción con el niquel, formando el compuesto
catalítico que selecciona las reacciones deseadas.
Las reacciones poliméricas promovidas por la temperatura en el gas de
proceso generarían taponamiento en los equipos de medición de flujo que
operen dentro de la tubería, al adherirse a su superficie.
Los sistemas de medición actuales (placa de orificio) de los reactores de
hidrogenación de acetileno se encuentran fuera de servicio.
La dosificación de DMDS no es cuantificada. Se realiza procedimiento manual
el cual no representa un control de procesos práctico.
Los analizadores de flujo de gas de proceso de salida de convertidores de
acetileno hacia lavado caustico se encuentran fuera de servicio.
El tiempo de contacto depende directamente de la velocidad espacial, está a
su vez de las características del flujo. Por lo que al existir una dependencia de
la actividad con el tiempo de contacto, depende también del flujo de gas de
proceso indirectamente.
La actividad de un catalizador disminuye con el tiempo, se refleja en la
disminución del diferencial de temperatura, ya sea por contaminación o
degradación del catalizador.
El medidor de ultrasonido cumple con las especificaciones de proceso. El
costo es mayor, pero la criticidad del proceso lo requiere.
El cálculo del, en función de aumentar o disminuir el tiempo de residencia, y
de verificar la dosificación de DMDS correcta.
Los medidores por presión diferencial no son recomendables para corrientes
con arrastre y/o formación de polímeros, pues estos compuestos solidos
taponan o deforman el área que genera la caída de presión medible.
flujo de gas de proceso (por ende la velocidad espacial) permite conocer la actividad
del catalizador
RECOMENDACIONES
Continuar con el monitoreo de los ciclos operacionales, el estado del
catalizador, y realizar los procesos de regeneración como estipula el manual
operativo de la planta.
Mantener la temperatura de entrada del gas de proceso en diseño (200 – 220
°C) para controlar la actividad.
Instalar medidores de DMDS, a fin de conocer el flujo gastado, y simplificar
evaluaciones.
Realizar mantenimiento y reconexión inmediata de las placas orificios
instalados y/o desactivados en campo, hasta adquirir nuevos medidores no
invasivos.
Se recomienda realizar un estudio de factibilidad económica para la
implementación del medidor de flujo ultrasónico basado en tiempo de transito
que es la opción más viable para la medición de la corriente en cuestión.
Realizar una reducción de la línea de entrada de Gas de proceso de 16
pulgadas a 12 pulgadas, donde se haría la instalación del medidor de flujo
Ultrasónico.
Rehabilitar el sistema de análisis químico en línea en la entrada y salida del
sistema de hidrogenación de acetileno a fin de tener un mejor monitoreo y
control sobre el proceso.