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MDEA elimina problemas de corrosiónMDEA elimina problemas de corrosiónen plantas endulzadorasen plantas endulzadoras
AVPGXVI Conferencia Internacional de Gas
Mayo 25 - 27, 2004
Randy Kuroda & Ulises CruzGAS/SPEC Technology Group
2
AgendaAgenda
La Refinería Tesoro HawaiiHistoria de la planta de aminasCambios operacionales y químicosOperación actualResumen
3
Refinería Tesoro KapoleiRefinería Tesoro Kapolei
20 millas al oeste deHonolulu1972 as PIRCapacidad: 95,000 BPD
Productos: Gasolina, Diesel, Jet Fuel,Nafta ligera, Asfalto, PropanoOperaciones: Destilación, Hidrocracker,Destilación al vacío, ReformaciónCatalítica, Visbreaker
4
Sistemas de aminas en KapoleiSistemas de aminas en Kapolei
Sistema principal de aminasRetirar H2S del de gas combustible y LPG,recuperar azufre en una unidad ClausUnidad de Gas de Cola.Recircular el H2S hacia la unidad Claus
Planta de HidrógenoRetirar el CO2 de la corriente de Hidrógeno.El CO2 es usado en tanques de almacenamiento
5Sistema de Endulzamiento de laSistema de Endulzamiento de lacorriente de H2corriente de H2
SWEET GAS
PRODUCT H2 to METHANATOR
LEAN SOLVENT
CARBONFILTER
SYN GAS
RICH SOLVENT
LEAN SOLVENT
CO2
OUTLETSEPARATOR ACCUMULATOR
LEAN/RICHEXCHANGER
INLETSEPARATOR
AB
SOR
BER
SYN GAS
SYNGASREBOILER
CONDENSER
LEAN AMINECOOLER
SYN GASfrom LTS
STEAMREBOILER
STR
IPPE
R
REFLUX
LEVEL CONTROLVALVE
6Sistema de Endulzamiento de laSistema de Endulzamiento de lacorriente de H2corriente de H2
SWEET GAS
PRODUCT H2 to METHANATOR
LEAN SOLVENT
CARBONFILTER
RICH SOLVENT
LEAN SOLVENT
CO2
OUTLETSEPARATOR ACCUMULATOR
LEAN/RICHEXCHANGER
INLETSEPARATOR
AB
SOR
BER
CONDENSER
LEAN AMINECOOLER
STEAMREBOILER
STR
IPPE
R
REFLUX
LEVEL CONTROLVALVE
SYNGASREBOILER
SYN GAS
SYN GAS SYN GASfrom LTS
71. Historia de la planta de aminas,1. Historia de la planta de aminas,en la unidad de H2en la unidad de H2
1982: 30 Wt% MEA inhibida18 MMPCSD Hidrógeno (Requerimientos)
700 GPM flujo de amina (Requerimientos)
Inhibidor de corrosión base Vanadio
Recuperador de amina “reclaimer”Seguridad / Operación cuestionablesAltas perdidas de aminaEmpleo de vapor
82. Historia de la planta de aminas,2. Historia de la planta de aminas,en la unidad de H2en la unidad de H2
1991: GAS/SPEC CS-PlusReducción de corrosión / incrustamiento
1997 - 1999: Proyecto para resolverCorrosión / Incrustamiento
1987: Solvente formulado base MDEAEliminación del uso de inhibidor de corrosiónEliminar el uso del recuperador “reclaimer”
9Problemas deProblemas deCorrosión/IncrustamientoCorrosión/Incrustamiento
SWEET GAS
PRODUCT H2 to METHANATOR
LEAN SOLVENT
CARBONFILTER
SYN GAS
RICH SOLVENT
LEAN SOLVENT
CO2
OUTLETSEPARATOR ACCUMULATOR
LEAN/RICHEXCHANGER
INLETSEPARATOR
AB
SOR
BER
SYN GAS
SYNGASREBOILER
CONDENSER
LEAN AMINECOOLER
SYN GASfrom LTS
STEAMREBOILER
STR
IPPE
R
REFLUX
LEVEL CONTROLVALVE
10
Intercambiador Amina / AminaIntercambiador Amina / Amina
Amina Pobre (coraza) “corrosión”
11Problemas deProblemas deCorrosión/IncrustamientoCorrosión/Incrustamiento
SYN GASfrom LTS
SWEET GAS
PRODUCT H2 to METHANATOR
LEAN SOLVENT
CARBONFILTER
SYN GAS
LEAN SOLVENT
CO2
OUTLETSEPARATOR ACCUMULATOR
LEAN/RICHEXCHANGER
INLETSEPARATOR
AB
SOR
BER
SYN GAS
SYNGASREBOILER
CONDENSER
LEAN AMINECOOLER
STEAMREBOILER
STR
IPPE
R
REFLUX
LEVEL CONTROLVALVE
RICH SOLVENT
12
Intercambiador Amina / AminaIntercambiador Amina / Amina
Amina Rica (tubos) “incrustación carbonato de hierro”
13Problemas deProblemas deCorrosión/IncrustamientoCorrosión/Incrustamiento
SWEET GAS
PRODUCT H2 to METHANATOR
LEAN SOLVENT
CARBONFILTER
SYN GAS
RICH SOLVENT
LEAN SOLVENT
CO2
OUTLETSEPARATOR ACCUMULATOR
LEAN/RICHEXCHANGER
INLETSEPARATOR
AB
SOR
BER
SYN GAS
SYNGASREBOILER
CONDENSER
LEAN AMINECOOLER
SYN GASfrom LTS
STEAMREBOILER
REFLUX
LEVEL CONTROLVALVE
STR
IPPE
R
14
Torre RegeneradoraTorre Regeneradora
Incrustación en eldomo, platos de
lavado y empaque.
15Problemas deProblemas deCorrosión/IncrustamientoCorrosión/Incrustamiento
SWEET GAS
PRODUCT H2 to METHANATOR
LEAN SOLVENT
CARBONFILTER
SYN GAS
RICH SOLVENT
LEAN SOLVENT
CO2
OUTLETSEPARATOR ACCUMULATOR
LEAN/RICHEXCHANGER
INLETSEPARATOR
AB
SOR
BER
SYN GAS
SYNGASREBOILER
CONDENSER
LEAN AMINECOOLER
SYN GASfrom LTS
STEAMREBOILER
STR
IPPE
R
REFLUX
LEVEL CONTROLVALVE
BoosterPump
16
Acciones para atender la corrosiónAcciones para atender la corrosiónMetalúrgicas
Empleo de acero 316L en el intercambiadoramina/amina2/3 de la superficie total de acero al carbón
Química de la soluciónFiltración con carbón activado
Retirar productos de degradaciónSolo 5% del flujo se filtraba, (10-25%Recomendado)
Altas perdidas de aminabaja eficiencia de regeneración porincrustamientoSolo dilución de los productos de degradación.
17
Química de la solución - Fe solubleQuímica de la solución - Fe soluble
0
100
200
300
400
500
600Ja
n-91
Jan-
92
Jan-
93
Jan-
94
Jan-
95
Jan-
96
Jan-
97
Fe [p
pmw
] Avg = 164
18
Resultados de los cambios - FeResultados de los cambios - Fe
0
100
200
300
400
500
600Ja
n-91
Jan-
92
Jan-
93
Jan-
94
Jan-
95
Jan-
96
Jan-
97
Jan-
98
Jan-
99
Fe [p
pmw
]
316L Cross Exchanger
Bundle InstalledAvg = 164
Avg = 46
19
Monitoreo de la corrosión - CuponesMonitoreo de la corrosión - Cupones
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
4/14
/97
6/10
/97
7/10
/97
8/1/
97
9/2/
97
10/8
/97
11/1
4/97
1/6/
98
2/4/
98
3/3/
98
4/1/
98
Cor
rosi
on R
ate
[mpy
]
LeanRich Altas velocidades
de corrosión
20Resultados de los cambios -Resultados de los cambios -intercambiador amina / aminaintercambiador amina / amina
No Corrosión en Tubos 316LSSCorrosion por pitting en la cara
21
Proyecto - cambio de solventeProyecto - cambio de solvente
Estabilidad en el aditivoBaja degradaciónBaja corrosiónBajas perdidas de amina
GAS/SPEC CS-2020 desarrollo para remociónde CO2
22
Pruebas de corrosionPruebas de corrosion
0
10
20
30
40
50
60
Cor
rosi
on R
ate
1st MDEA-Based CS-Plus CS-2020Solvent
Laboratory Autoclave Testing
58 mpy
5 mpy1 mpy
23
Cambio de producto a CS-2020Cambio de producto a CS-2020Pros para el cambio de la solución
Reducción en la corrosión.No inversión en compra de equipo omodificaciones.No cambios en metalurgia o recubrimientosIncremento de producciónAtención del incrustamiento (regenerador)Reducción de perdidas de amina
Contras para el cambio de la soluciónCosto de disponer de la solución anterior
La planta se convirtió en Agosto de 1999
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Resultados - cambio de solventeResultados - cambio de solvente
Lecturas de corrosión en cero
Hierro en solución < 10 ppmw
No existe incrustación
Mayor capacidad de producciónCS-Plus = 16.7 MMSCFD/DayCS-2020 = 19.5 MMSCFD/Day
25
Resultados - probetas de corrosiónResultados - probetas de corrosión
0
50
100
150
200
250
300
Jan-
99
Apr
-99
Jul-9
9
Oct
-99
Jan-
00
Apr
-00
Jul-0
0
Oct
-00
Jan-
01
Apr
-01
Jul-0
1
Cor
rosi
on R
ate
[mpy
]
Conversionto CS-2020
26
Resultados - Fe SolubleResultados - Fe Soluble
0
100
200
300
400
500
600Ja
n-91
May
-92
Sep
-93
Feb-
95
Jun-
96
Nov
-97
Mar
-99
Aug
-00
Dec
-01
May
-03
Sep
-04
Fe [p
pmw
]
CS-2020
Avg = 164
Avg = 46
Avg = 21
Avg = 13
27
Resultados - Empaque, RegeneradorResultados - Empaque, Regenerador
Antes
28
Resultados - Empaque, RegeneradorResultados - Empaque, Regenerador
Despues
29
0.0000.0050.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0400.0450.0500.0550.0600.0650.0700.075
Jan-
91
Jan-
92
Jan-
93
Jan-
94
Jan-
95
Jan-
96
Jan-
97
Jan-
98
Jan-
99
CO
2 Le
an L
oadi
ng [m
ol/m
ol]
Target < 0.015
Cargas pobres de CO2 - AntesCargas pobres de CO2 - Antes
Históricamente difícilde alcanzar el objetivo
30
Results - CO2 LoadingResults - CO2 Loading
0.0000.0050.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0400.0450.0500.0550.0600.0650.0700.075
Jan-
91
May
-92
Sep
-93
Feb-
95
Jun-
96
Nov
-97
Mar
-99
Aug
-00
Dec
-01
May
-03
Sep
-04
CO
2 Le
an L
oadi
ng [m
ol/m
ol]
Target < 0.015 /
Change toCS-2020
31
Resultados - Perdidas de AminaResultados - Perdidas de AminaTheoretical Additive Vaporization Losses
at 120 F Absorber Temp
1
10
100
10 100 1000Absorber Pressure, psia
Lbs
per M
Msc
f Gas
Pro
cess
ed
PiperazineCS-Plus AdditiveCS-2020 Additive
32
Resultados - Perdidas de aminaResultados - Perdidas de amina
0123456789
101112131415
Mak
e-U
p [L
bs/M
MSC
F]
CS-Plus CS-2020
Total Solvent and Additive Make-Up
AdditiveSolvent
10 lbs/MM
4 lbs/MM
2.9 lbs/MM
0.3 lbs/MM
33
Resumen de productos empleadosResumen de productos empleadosLa corrosión es una preocupación grande enservicios de CO2 (sin H2S)Metalurgia recomendada
Acero Inoxidable en áreas claveFiltracion es critica
Remover los productos de degradación10-25% corriente
Importante mantener setpoints amina pobrecargas de amina pobre < 0.015 m/m
Altas perdidas de amina
34
Resumen de la operación, CS-2020Resumen de la operación, CS-2020
MEA(Diseño)
2a GeneraciónSolvente
GAS/SPEC CS-2020
Gas de EntradaMMSCFD 15.0 16.7 19.5PSIA 202 202 202°F 110 117 121Mole % CO2 22.0 23 23
Condiciones delSolventeConcentración deAmina
30 50 50
GPM 500 519 511°F 110 109 112Pobre, mol/mol CO2 0.150 0.021 0.013
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Resumen de la operación, CS-2020Resumen de la operación, CS-2020
Cambio de producto a GAS/SPEC CS-2020
Aditivo muy estableCorrosión / incrustación fue eliminadano mas paros de planta no planeadosdisminución en mantenimiento e inversion
Disminución en perdidas de aminaAditivo = 8% del consumo anteriorTotal producto = 23% del producto anterior
Bob McKaig & Jon TaketaTesoro Kapolei Refinery
Tesoro Corp.
Ulises Cruz & Randy KurodaGAS/SPEC Technology Group
INEOS LLC
GraciasGracias
37
PreguntasPreguntas