syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

42
Please fin 8 th Nov. 2 CC. Sr. Mainte Sr. E&I Ma Operation SH Ammon Coordinati Process En From To Thru: d attached P 012. nance Manage nager Manager (Nor nia Operations on Engineering ngineering File : Pr : GM (T&P) LR on the cap er rth) g rocess Engine All Concern INTER ptioned subje eering ed OFFICE MEM ect. Please rev Date : Subject MO view and pro Ab Process : Plant Ammo ovide your va bdul Ghaffar Engineering 5 th Novembe t Shutdown onia Synthes (AMMPLRluable comm g Section er, 2012 due to Fire sis Compres 3412/4) ents by at ssor

Upload: ejaz-ahmed-latki

Post on 16-Jan-2017

243 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

 

Please fin

8th Nov. 2

 

 

                

   

 

 

 

 

 

 CC. 

Sr. MainteSr. E&I MaOperation SH AmmonCoordinatiProcess En

     

From 

To 

Thru: 

d attached P

012. 

                     

 

nance Managenager  Manager (Nornia Operationson Engineeringngineering File 

:  Pr

GM (T&P) 

LR on the cap

                     

   

er  

rth)  g 

rocess Engine

All Concern

INTER 

ptioned subje

                     

eering 

ed 

OFFICE MEM

 

ect. Please rev

                      

 

Date  :

Subject 

MO 

view and pro

                Ab

Process 

:PlantAmmo

ovide your va

bdul Ghaffar 

Engineering

5th Novembe

t Shutdown onia Synthes(AMM‐PLR‐

luable comm

g Section 

er, 2012 

due to Fire sis Compres34‐12/4) 

ents by 

at ssor 

Page 2: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

DOCUM

 

DATE 

TIME 

INCIDENT

DOWNTI

COMPLE

PRODUC

REASON SHUTDO

  

Instrumen21

Equipm

Elec

Desig

MENT CODE 

IME 

ETE (hrs) 

CTION LOSS 

FOR WN 

nt Failure1%

Machine Fa13%

ment Failure3%

ctrical Faults11%

gn shortcomin2%

PM shor3

 P

Am

AMM‐PLR

21st August

 1130 hour

Fire at Amm

AMMONI

611 

34,368 M

Fire  at

breakth

10 days

perform

Post  st

issues, 

compre

PV‐32 s

ailure

gsPlanned

8%

rtcomings3%

PRODUC

Plant Shut

mmonia S

R‐34‐2012/4 

t, 2012  to  15

rs 

monia plant S

IA  UR

635

MT  25,83

t  Ammonia 

hrough from 

s planned ou

m critical TA j

tart  up  delay

power  failu

essor, Fire at

stucking, blow

ProceShortc

23

unknown/oth2%

CTION LOS

tdown du

Synthesis

REV.  IFR 

5th Septembe

Syn Gas comp

REA  N

5.8 

30 MT  31

plant  Syn 

compressor s

utage to carry

obs. 

ys  caused  by 

re,  extraordi

t  cold box Ex

wdown vent s

dural oming3%

human er(Negligen

14%

ers D

SS REPOR

ue to Fire

s Compre

ISSUE DATE O

er 2012 

pressor, C‐104

itric Acid 

624.2 

1,210 MT 

Gas  compr

seals. 

y out extensiv

various  prob

nary  rains,  C

xpander C‐10

stack leakage

rror nce)

Downtim

RT 

e at 

essor  

Oct. 29th, 2012

CAN 

617.8 

34,262 MT

ressor,  C‐104

ve repair wor

blems  i.e.  Ca

C‐104  seal  o

03, HP  steam 

e and various 

me due tProcedur

human er

Instrume

Machine 

Equipmen

Electrical

Design sh

Planned

PM short

unknown

Prepared

All PE’s

Reviewed

SR/AG

Approved

HIB 

2  PAGE  0

NP

582

T  23,280 

4  due  to  g

rk after fire a

atacarb  foam

il  carry  over 

let‐down va

other proble

to Reasoral Shortcomin

rror (Negligen

nt Failure

Failure

nt Failure

 Faults

hortcomings

tcomings

n/others

d By 

d By 

d By 

0 of 41 

 

 MT 

gas 

and 

ing 

to 

alve 

ms  

 

onsng

nce)

Page 3: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

   Incident Description 

On 21st Aug, 2012 at 11:27 hrs, Ammonia plant back‐end tripped due to C‐104 (Synthesis compressor) 

tripping  on  low  seal  oil  level  security  caused  by  turbine  driven  seal  oil  Pump  (P‐122B)  tripping. On 

machine  tripping,  gas  broke  through  compressor  seals which  caused  splashing  of  oil  through  the  oil 

return header and console. Splash of oil on hot surfaces caused the fire which was effectively controlled. 

Emergency Response Team mobilized and  took control of  the  situation. Ammonia & Urea were  shut‐

down; however CAN & NP remained in operation till 22nd Aug, 2012.  

After evaluating  the situation,  it was decided  to  take about 10 days outage of  the complex  to attend 

various other pressing  jobs at all plants. However, while  restarting  the ammonia plant  from 29th Aug, 

various problems were encountered and the production could only be resumed on 15th Sep, 2012. 

The plant startup activities commenced after box up of primary reformer furnace on 28th august 2012, 

However,  while  restarting  the  ammonia  plant  from  29th  Aug,  various  problems  were  encountered 

including  foaming  in  Catacarb  causing  carryover  of  solution  to  methanator,  problem  at  cold  box 

expander, failure of HP steam let‐down valve, leakage in blow‐down headers, hot spots on transfer line 

which were progressively resolved. Production resumed on 15th Sep, 2012.  

SEQUENCE OF EVENTS: Shutdown: 21st August 2012:  

1. 1127 hrs: C‐104 (Synthesis compressor) tripped on low seal oil level security caused by turbine driven seal oil Pump tripping. Gas broke through compressor seals resulted in splashing of oil on hot surfaces which caught fire. 

2. 1212  hrs:  Fire  was  completely  extinguished  after  extensive  efforts  by  Emergency  Response Team (ERT). 

3. 1800 hrs: Scope of Damage was assessed and it was estimated that production can be resumed after ~5 days, if there is not any additional hidden damage. Based on detailed assessment, it was decided to prolong outage to another 5 days (total 10 days outage) to complete other important jobs and TA‐2012 was postponed till March 2013 after consent of CEO. 

 22nd August 2012: 

1. 1650hrs: GTG‐A was stopped to conserve fuel.  23rd August 2012: 

1. 1600hrs: STG was stopped due to low steam requirement.  

Start‐up: 28th August 2012:  

1. 0440hrs:  CGT‐102 was started in crank mode for wet washing of axial compressor.  2. 1730hrs: Catacarb solution circulation was established for passivation of towers. 

29th August 2012:  1. 0800hrs: Primary Reformer  furnace was  fired after  final  inspection and  subsequently process 

steam, process gas and process air introduced in the system on achieving specific temperatures. 2. Performance of  synthesis machine Seal oil pumps  (P‐122A/C) was measured. P‐122A  capacity 

was  found  ~8.0 m3/hr  (discharge  pressure;  147  KG/cm2;  dump  valve,  PV‐309  opening  22%) While P‐122C was found problematic (discharge pressure; 53 Kg/cm2 at 5% opening of PIC‐309). 

30th August 2012:  

Page 4: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

1. 0148 hrs: Gas turbine CGT‐102 was fired. 2. 0313hrs: Process air was introduced into the secondary reformer. 

3. 0520hrs: LTS was taken in service after catalyst bed heating. 

4. 0807hrs: Methanator was lined up. 

5. 1230hrs: Dryers and Cold box were  taken  in  service. De‐riming  and blowing of Cold Box was 

carried out and dust was observed for first 3 blows. 

6. 0936 hrs (Fire at GTG‐B): During wet washing of GTG‐B diesel engine tubing leaked and caught 

fire  due  to  oil  splashing  on  high  temperature  of  exhaust  line.  Fire was  extinguished  in  ~10 

minutes and oil leak was rectified.  

31st August 2012:  1. 0315hrs:   Ammonia  refrigeration  compressor was  started but  tripped 05  times on high  radial 

vibration (VI‐52/53). Machine was normalized on 6th attempt.  After start up, 02 PROTECH speed 

probes & 01 WOODWARD  speed probe became  faulty. PROTECH Over  speed protection was 

bypassed while WOODWARD probe was replaced with spare one. 

2. 1130 hrs: NG booster compressor was C‐101 was started but tripped on dry gas seal vent high flow security. Compressor re‐started at 1432hrs after replacement of DGS filters.  

3. 1730  hrs:  Catacarb  solution  carried  over  with  process  gas  to  downstream  exchangers  and Methanator,  R‐104  due  to  foaming  in  CO2  absorber.  R‐104  was  immediately  isolated, depressurized and drained. Process gas was re‐introduced to Catacarb.  

1st September 2012:  1. 0730  hrs:  C‐104  Lube  Oil  pressure  dropped  due  to  low  oil  console  level.  Machine  was 

depressurized and seal oil bottles were drained. Seal oil was  found  in LPC/HPC & recycle  line. Later  it was revealed that Level  indication of HPC seal oil bottle was faulty resulting  in seal oil overflow into the compressor casing. Consequently 21.5 oil drums were recovered from casing. Level transmitter was provided on TK‐108 for early identification of level depletion in the tank. Furthermore additional PDT indication across Reference gas and seal oil supply was provided on all seal oil bottles. 

2. 1400 hrs: Catacarb solution carry over was observed again due to foaming causing high level of absorber downstream knock out vessel, D‐133. 

3. 2345 hrs: Process gas was re‐introduced to Catacarb section & Methanator was taken back  in service. However,  performance  of  E‐120A/B was  not  satisfactory  indicating  heavy  fouling  on tube side due to catacarb solution carry over.  

4. Stucking behavior of HP steam let down, PV‐032 was observed. 2nd September: 

1. 1510 hrs: Plant was stopped completely due to stucking behavior of PV‐32 (HP steam letdown) valve. Valve was shifted to work shop at 0145hrs (03rd Sep) and some scratches were observed on the cage. Valve was reinstalled after Polishing of Cage and plug. 

2. 1030 hrs: Flushing of E‐120A/B was started with turbine condensate. Exchangers were filled and drained 7 times. K2CO3 concentration in outlet flushed condensate gradually decreased from 49 to <02% and cleaning was considered complete. 

3. 1315 hrs: CT‐105 was stopped and inspection of speed probes was carried out. Total 3 out of 6 speed probes were found damaged (2 for over speed protect & 1 for wood ward). All 6 probes were replaced with new ones. 

4. CT‐105 trip SOV’s‐ 125‐A/B fails safe mode was changed from fail close to fail open by replacing SOVs. 

3rd September: 1. PV‐32 was reinstalled & stroke tested. 

Page 5: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

2. 1230 hrs: Primary reformer furnace (F‐101) was fired and process steam was introduced at 1730 hrs, Feed gas was introduced at 2120 hrs and process air to secondary reformer at 0015 hrs. 

3. Catacarb circulation continued for solution regeneration by process gas. 4. CT105 SOV control action was changed, but SOV were not operating.   Logic was checked and 

problem was rectified. 4th September: 

1. 1055  hrs:    Methanator  heating  was  started  but  delayed  due  to  poor  performance  of  gas exchanger (E‐120A/B).  It was  initially suspected that cleaning of E‐120A/B was  inadequate and exchanger performance was poor due to fouling. However, detailed evaluation of exchangers by Process  engineering  revealed  poor  performance  of  shall  side  due  to  possible  condensate accumulation.  In  field  check  it  was  confirmed  as  drain  of  Shell  side  was  found  blocked. Subsequently,  condensate  was  removed  by  deblocking  drain  and  exchanger  performance normalized. 

2. 1135 hrs: NG booster compressor C‐101 was started. 3. 2300  hrs: Dryers  and expander were  taken  in  service  and  cold box  cooling was  started  after 

resolving E‐120 low efficiency problem. 5th September: 

1. 0019 hrs:  C104 was rolled and loaded early morning. Synthesis gas was introduced to Ammonia Convertor, R‐105 by firing startup heater, F‐102.  

2. Fire Incident at 0915 hrs: Fire was observed at C‐103 oil console due to splashing of oil on hot steam  lines caused by over‐pressurization of oil console due to excessive seal gas  leak through the HP oil drain line into the oil console. Consequently some instrument cables and instruments around C‐103 were damaged which were replaced.  

3. 1245 hrs: C‐104 was re‐started keeping cold box bypass. 4. 1551 hrs: C‐104 was stopped again due to PM‐122A (Seal oil pump) capacity valve stem damage. 

Stand by seal oil pump was already under machinery forcing stoppage of C‐104. 5. 2020hrs: C‐104 re‐started but stopped at 0147 hrs (6th Sep. 2012) to handover PV‐70 (Sealing 

steam vent) and P‐122B replacement.  6th September: 

1. 0030  hrs:  After  various  tests,  it  was  concluded  that  C‐103  seal  gas  line  was  blocked  and  deblockking without  de‐riming  /  heating  of  Cold  box was  not  possible.  Consequently,  it was decided to derime Cold box and its heating was started.  

2. 0226 hrs: Sharp change  in pressure of HP seal oil return  line was observed confirming Seal gas line de‐blockage. 

3. 0605  hrs: C‐103 was  re‐started but  stopped  at 0610 hrs  as oil  splashed  from oil breather of console along with gas. Several attempts to restart the Expander remained unsuccessful due to same problem. It was decided to dismantle C‐103 for detailed inspection. 

4.  De‐riming  of  cold  box was  carried  out,  Perlite was  removed,  expander  box  plates were  cut, piping was dismantled and Expander was removed.  

5. Flooding was again observed in CO2 absorber causing 100% level in D‐133. Immediately actions were taken to avoid solution carry over to methanator. All drains of downstream section were checked and found normal. 

7th September: 1. 1330 hrs: Process gas was cut to Primary Reformer for leakage rectification of BDH headers at D‐

110 inlet line. Leak was rectified by installing sleeve and capping of bleeder neck.  2. 1028hrs: CT105 was stopped. 

8th September 1. 0235 hrs: Front end start up activities commenced after welding job on BDH. 2. 0525 hrs: Gas was re‐introduced to reformer. 

Page 6: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

3. C103 was replaced with spare one and pressurized with N2 through seal gas line. Oil circulation was established & oil flow was verified from drains. 

4. BT201 was handed over to machinery to attend its governor linkage. However, job could not be completed and Turbine was taken back in service without rectification of governor. 

5. Smoke  was  observed  from  CT‐101  out  board  side  which  was  immediately  extinguished  by applying fire extinguisher. 

9th September 1. 0330 hrs: Power failure occurred during heavy rain which continued for ~13 hrs with recordable 

values of 201 mm and high humidity of 96%.  2. Phase to Phase flash was observed on the breaker trolley arms, but timely tripping by protection 

and AVR  system  prevented  the major  damage  to machine.  Immediate  Route  Cause  of  short circuit established was high humidity. 

3. GTG‐B & A tripped one after the other on ‘Generator Lock Out Relay’ security. 

4. EDG was started manually (K‐39 breaker did not open on auto mode) from the field. It operated 

normal for four hours before tripping on ‘Crank Case High Pressure’ causing total black out and 

steam failure due to the tripping of polish water supply pump to deaerator. 

5. Starting motor of EDG was completely discharged during various checks and start‐up attempts. 

Alternate batteries were arranged and EDG was started. 

6. Diesel driven Fire water pump tripped on high engine exhaust temp. due to CW failure. 

7. Instrument air supply was isolated when EDG went offline hence cutting IA supply. 

8. Emergency power supply/ steam production resumed. 

9. DCS  power  supply  was  cut  when  EDG  went  offline.  However  it  was  normalized  after  EDG 

startup. 

10. 1545hrs: GTG‐A was started and power supply  restored. Subsequently steam headers heating 

started on MP steam availability. 

10th September 1. 0930hrs: Catacarb circulation started with lean and semi lean pumps. 2. 1200hrs: F‐101 was fired. 3. 1215hrs: Semi lean charge pump (P‐110C) started but had to stop due to abnormality in motor. 

Motor was then decided to replace with a spare one. 4. 1530hrs: CGT‐102 rolled on crank speed and fired at 1958hrs. 5. 1745hrs: PHT‐110B rolled after rectification of ED logic. 6. 1800hrs: process steam introduced in primary reformer. 7. Catacarb sump drained with a portable pump considering contamination of catacarb solution. 8. 2313hrs: Process gas was introduced to Primary reformer. 

 

11th September: 1. 0300hrs: Process air was lined up to secondary reformer. 2. Expander (C‐103) was taken back in service and cold box cooling was started. Activated carbon 

bed was taken in service.  3. 1400hrs:  LTS was taken into service.  4. 1532hrs: Secondary reformer tripped on faulty indication of bed temperature thermocouple. 5. 1700hrs: R‐104 was taken into service and subsequently C‐105 was started at 2000hrs. 6. 2354hrs: C‐103 seal oil circulation was started but leakage observed from LS outlet flange. C‐103 

was re‐started at 0015hrs (12th Sep) after rectification of leakage.  7. 1445hrs: NG booster compressor C‐101 was started twice at minimum governor speed, but  its 

outboard  side  seal  gas  vent  delta  P  increased. Machine  was  stopped  and  handed  over  for inspection of dry gas seals (DGS). 

Page 7: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

8. GTG‐B  started  after  the  completion  of maintenance  activities  (replacement  of  isolators  and 

diesel engine turbocharger). 

9.  12th September: 

1. Excessive foaming was observed in absorber which could not be controlled even with excessive shock dosing of antifoam.  

2. 1540hrs: Methanator bed temperature ran away to maximum value on first bed TI‐025B due to 

high CO2 slip from absorber.   Methanator trip security,  I‐6 was manually actuated due to high 

temperatures of Methanator. C‐104 was started at 1525 hrs and running at 1200 rpm when  it 

had to be stopped due to I‐16 actuation. 

3. 1850hrs: Catacarb  solution was drained  from  towers  to Catacarb  storage  and  fresh make‐up about 40% of total volume charged into the system. 

13th September: 1. 0020Hrs:  fresh Catacarb solution  feeding started  into the system and subsequently circulation 

was commenced at 0405hrs. 2. Catacarb solution heating continued through Reboilers by process gas venting upstream of CO2 

absorber. 14th September: 

1. Additional  chemicals were  dosed  to  improve  Catacarb  concentration.  F.E  load was  gradually increased to 70 %.  

2. C‐101 bearings were removed  for DGS  inspection. One Dry gas seal was  found damaged  (NDE side) due to moisture ingress. Same was replaced.  

3. 0055hrs: C‐103 was rolled after filling the startup checklist. 4. An indigenous modification by Process engineering (installation of degasifying tank to avoid Oil 

console over‐pressurization and consequent fire due to slightly higher seal gas venting) enabled startup of Expander(C‐103) despite of excessive seal gas venting .   

15th September: 1. 0137hrs: C‐104 was rolled. 2. 07:00hrs: Start‐up furnace, F‐102 was fired and R‐105 temperatures were  increased. Ammonia 

production started at 1540hrs at very  low rate as reaction  in 1st and 2nd bed of the convertor was very low while reaction rate of 3rd bed was normal.  Water ingress was suspected in reactor due to moisture contamination with N2 gas while reactor in positive pressure.  

3. 2230 hrs: Temperatures of 1st & 2nd beds normalized at about 2100hrs  4. 2330 hrs : C‐104 fully loaded  and production rate normalized. 

 

 

Summary of main problems faced during Start‐up: 

DATE  INCIDENT  RCA  DELAY (hr) 

ACTIONS 

21‐31 Aug  Fire at syngas comp Tripping  of  seal  oil  pump  and operating philosophy at that time 

252.5 Number of Actions as per recommendation  of Dresser Rand. 

31st Aug 1st Sep 

Catacarb  Carryover/ High CO2 slippage 

Foaming due to high SS caused by 

High iron due to Tower bed churning 

Amine Degradation 

High SS in solution 

20.5 

Operating  /  lab  / monitoring  regime reviewed  with  tech supplier. All  immediate  actions 

Page 8: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

implemented. Medium term in‐hand. 

1st Sep Overflow  of  seal  oil  to syngas  compressor casing  

Faulty Level Indicator 

LG not visible / used. 

Procedure compliance  

32.25 Except two, all immediate actions implemented. 

2nd Sep  

HP steam  letdown valve stuck at 30% opening 

Mechanical problem/ foreign particle

No stand‐by letdown valve 38 

FE  shutdown  to  attend valve 

3rd Sep Methanator  heating issue 

Condensate  accumulation  in Methanator effluent exchanger. 

21 Troubleshooting/ condensate drainage 

5th  &  6th Sep 

C‐103  (expander)  Oil Console Fire 

High process gas flow through HP /  LP drains/  inadequate  seal  gas vent 

Lack of care during shut‐down 

38.25 

Damaged  cables replaced/  cold  box  de‐riming &  spare  expander installed 

7th  &  8th Sep 

Leakage  from  common Blow down vent valve  / header 

Thinning / Corrosion 

Thickness monitoring not done 

Remaining  action  from  project  not taken up 

21.5 

Process  gas  was  cut  to reformer  &  leakage rectified.  Medium  /  long  term actions in hand. 

9th Sep Power  Failure  during heavy  rains  in  early morning 

Flash  in  isolator  of  GTG‐B  which caused GTG‐A also to trip. 

Low  clearances  between  phases  of VCB trolley 

Heavy  rains  caused  saturated atmosphere 

59.5 

Worked with  Siemens on RCA.  Flash  were  due  to design issues. Hardware  improvements implemented by Siemens. Site  audited  by  Siemens and cleared. 

10th Sep 

Front  end  Startup activities  and  Excessive venting of seal gas from C‐103 HP drain 

Higher seal clearances  69 

Operating  procedures improved. Modification  of Degasification  tank/  vent height with GE. 

12th Sep 

Methanator  high  bed temperature  and Catacarb  Conc. achievement 

High  CO2  slip  from  absorber  during shock‐dosing  of  antifoam  to overcome foaming issue. 

16  40%  solution  replaced with fresh chemicals 

13th  &14th Sep 

Methanator  high  bed temperature  and Catacarb  Conc. achievement 

High  CO2  slip  from  absorber  during shock‐dosing  of  antifoam  to overcome foaming issue. 

16 See  earlier  actions  on Catacarb system. 

15th Sep 

Back  end  startup commenced Delayed  activation  of convertor catalyst 

Possible ingress of moisture/ oil mist  46.5 Plant  operation  / monitoring  regime reviewed. 

15th‐18th Sep 

Plant  Low  load operation 

Catacarb  system  normalization,  C‐101 DGS replacement/ recycle cooler leak rectification. 

9.16   

 

 

 

 

Page 9: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

 

 

Details of Major Events: 

C‐104 Fire: 

This incident has been thoroughly investigated by multiple teams and following reports are attached to 

PLR: 

1. Report by Dresser Rand 

2. Report by joint investigation committee (PFL & Fatima) 

Summary of incident with key recommendations are given below: 

 

Background: 

C‐104 was running with both the seal oil pumps in operation for about last four months as none of the 

pumps were  delivering  the  desired  capacity  individually. Whenever  either  of  the  pump  used  to  fail, 

machine was taken on partial venting to control the situation. On  incident day, P122B (turbine driven) 

stopped delivering  required pressure  causing decrease  in  seal oil  flow  to  compressor  seal oil  system. 

Efforts were made from field to start P122B by adjusting manual dump valve. Although the pump was 

started after several attempts but sharp decrease in levels in seal oil bottles of LPC & HPC was observed. 

Machine was partially unloaded, which was the practice until then, to control the situation but the level 

continued to drop. This led to the tripping of machine. 

Analysis: 

The seal oil system is designed to be almost fool proof. Oil pressure is kept above the process gas system 

by  the  height  of  the  seal  oil  overhead  tank,  which  is  above  the  compressor  and  is  supplied  with 

reference pressure, which  is suction pressure.  If a seal  fails then oil goes  into the compressor but gas 

does not come out. The only way for gas to come out is if the oil in the overhead tank and the line from 

the tank to the compressor is completely drained of oil or the seal gas reference line does not respond 

quickly to changes in process pressure. As per DR, following possible chronology of events leading to the 

incident: 

The LPC overhead seal oil tank  level control valve was opened manually to over 80% to raise the level. 

The train was tripped due to low level, 18%, in the LPC overhead seal oil tanks.  The seal capacity control valve actuator was in manual control.  The seal oil pump pressure safety valves were passing.  The HPC suction pressure suddenly rose from suction pressure of about 120 Kg/cm2 to the settle 

out pressure of about 160 Kg/cm2.  The seal oil pump pressure remained at about 120 Kg/cm2.  The level in the HPC overhead seal oil tank fell to zero.  The gas in the HP casing then escaped into the bearing housing which pressurized the lube oil drain 

system.  Oil then came out of the drain and bearing vents and dropped on the hot steam lines and the fire 

started.  The fire was made worse by the fact that the oil was probably contaminated by process gas.  The seal oil pump was stopped but oil still came out of the vents as the HP compressor takes a long 

time to depressurize. Conclusion: 

Page 10: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

As per DR, the cause of  the  fire was the  fact that the seal oil pump pressure did not  increase to the settle out pressure thus cutting off the flow from the pump to the HPC seals. The overhead seal oil tank then quickly ran down, as there was no oil from the pump. The reasons for the pump not making pressure are not clear‐cut. There are three possible causes or a combination of two or all of the three: ‐ 1. The seal capacity control valve actuator was in manual control. Had the control been in automatic 

then  it  is possible that the pump capacity would have  increased and the HP seals would have not been starved of oil. 

2. The seal oil pump pressure safety valves were passing causing loss of capacity in the seal oil system. 3. The LPC overhead seal oil tank level control valve was opened manually to over 80%. Thus diverting 

oil from the HP seals. DR  reviewed  the  actions  carried  out  by  the  instrument  and  mechanical  maintenance  teams  and 

confirmed that all their actions were correct and no further work was needed before C104 is restarted. 

Recommendations:  

Sr#  DESCRIPTION/ OBERVATIONS  ACTION Target DATE 

1.  

Third  standby  seal  oil  pump  installed.  Piping  installed.  Pump commissioning and testing being planned in available opportunity. New seal oil pumps to be ordered, adequately overdesigned to cater for  increase  in compressor seals clearance & piping. Recycle control valve to dump extra oil at lower clearance levels.  

(Machinery) Feb.2013 DR  reply awaited 

2.  

a) Improve  reliability  of  other  hardware  including  PSVs,  Capacity Valves etc. Increase PM frequency till next ATA. 

b) A  flow  glass  should  be  fitted  in  the  dump  line  to monitor  the effectiveness of the pressure safety valve. MOC to be initiated. 

c) Regular  monitoring  of  dump  valves  should  be  carried  out  and logged.  Any  variation  in  the  dump  valve  opening  under  same operating  conditions  will  indicate  PSV  passing  or  pump performance deterioration which should be immediately rectified. 

Machinery / Inst. 

(Operations /Process) 

 (Operations) 

 

Done  TA‐2013  Immediate. 

3.  

System  of  Reliability  enhancement  being  developed  by  nominating multidiscipline  teams  covering  minimum  of  following  aspects: Reliability  incident  Reporting,  Operational  Experience  Enrichment Reporting,  Abnormal  operation  management,  Reliability  Based Maintenance, Adopt Safety critical system at site. 

DO   

4.  PHA  of  seal  oil  system  should  be  conducted  to  evaluate  all  risks associated with present system and mitigation measures required to overcome these risks. 

Process/Ops/Mach/E&I 

 15th Nov. 

5.  Develop, train and  implement tag drills to block compressor through SOP’s. Procedure has been developed and discussed within team. Tag drills to be conducted. 

(Operations). 15th Nov.2012 

Page 11: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

6.  

a. A secondary level indication should be fitted to the overhead seal oil tanks.  

b. LG  is  in  service.  PDTs  installed, which  should  be  corrected  for secondary level indication. 

c. LG and LTs readings should be  logged / compared on two hourly basis  and  LT  should  be  calibrated  on  immediate  basis  if  any mismatch is observed between GLG and LT reading. 

Process / Inst  

Operation 

10th  Nov. 2012 Immediate 

7.  

a. The seal oil level controllers and dump valve, PCV309 should always remain in automatic control.  

b. The use of the ‘auto‐tune’ facility in the DCS should be investigated to overcome the instability problems in the level control system. 

c. In  the  event  of  machine  trip  the  seal  oil  controllers  should  be switched automatically to “AUTO” or “CASCADE” mode.

Ops/proc./ inst.  

Inst.   

Ops/proc./ inst   

30th Nov. 

8.  The seal oil  level should be maintained at 82% with a control  range from 70% to 94% as per the D‐R manual.  Levels being maintained at ~70% to avoid any possibility of bottles overflow. 

(Operations / E&I) 

Done 

9.  

a. Study  to  improve  trip  oil  security  (2oo3  logic)  by  providing additional low level switches.  

b. Bench‐mark seal oil system with FFC and Engro plants. 

Ops /Process / Inst. Process 

TA‐2013  15th Nov. 

10.  

The  compressor  train  should  be  completely  vented  in  the  event  of total  seal  oil  pump  failure,  or  if  any  of  the  seal  oil  overhead  tank levels falls below 24%.  (Quick  depressurization  shall  be  possible  after  installation  of automatic SD valves, being studied with the Revamp option)  

(Process /Operations) 

  30th Nov. 

 TBF 

11.  Alternately,  Conversion  of  existing  pneumatic  MOVs  to Motorized/Hydraulic SD valves to be studied. MOC to be raised. 

(Operation / Process/E&I) 

TA 

12.   Install fire detection and deluge system around the compressors.   (Project)  End 2013 

13.   A  comprehensive  procedure  to  be  developed  and  implemented  to cover abnormal situation management and handling guidelines. 

Ops. Manager 

30th Dec. 

14.   Review all critical procedures of plant in Sub SOC forum.  Operation  30th Nov. 

    

Page 12: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

Catacarb foaming problem:  

Catacarb  foaming problem has been  investigated  in detail by Mr. Chao of Eickmeyer during one week 

site visit to Fatima Site. Report of Mr. Chao  is also attached with PLR for details Summary of problem 

and key recommendations are given below:   

On  31st  Aug,  Severe  foaming was  encountered  in  Catacarb  system  during  the  startup  of  the  plant. 

Foaming was noted on 1st Sep. 2012 by  sudden overflow of CO2 absorber downstream KO drum and 

decrease in Methanator Catalyst bed temperatures due to Catacarb carryover with gas. Severe foaming 

restricted F.E load to ~40%. Matter was investigated in consultation with EICKMEYER & HTAS.  

Mr.  Chao  of  Eickmeyer  advised  that  foaming  was  caused  by  Fe  in  the  system  and  recommended 

switching over  to  Silicon based  antifoam  (72‐S)  from Glycol based  antifoam  (WBU).  Furthermore, he 

recommended maximizing filtration through mechanical filters and activated Carbon. Activated carbon 

charge was replaced with new one and it was taken in service on 11th September. Furthermore, in‐house 

modifications were  carried  out  in mechanical  filtration  system  to  improve  its  effectiveness.  Cleaning 

frequency  of  mechanical  filter  considerably  increased  after  these  improvements  i.e.  filter  started 

choking  in 15‐30 minutes  intervals  (initially 12‐14 hrs) with blackish  fluffy deposits. Analysis of  these 

deposits indicated presence of Fe and degradation products (12% Fe, 56% LOI at 900C). 

In view of high cleaning frequency of mechanical filter, an additional mechanical Filter was also installed 

on 05th October to reduce downtime and maximize filtration of solution.   

However,  despite  all  these  extensive  efforts,  there  was  minor  improvement  in  solution  foaming 

tendency and Catacarb carry over was experienced twice on 31st august at ~ 60 % load. 

Consequently,  it was  decided  on  12th  Sep.  2012  to  replace  about  40%  Catacarb  solution  to  improve 

solution chemistry. Considerable  improvement was observed  in  the system after  this step and system 

was stabilized at ~90% load with extensive anti‐foam addition regime. 

In  view  of  Catacarb  solutions  carry  over  to  feed/  effluent  exchanger,  E‐121  and Methanator,  HTAS 

recommended  cleaning  of  E‐121  with  hot  condensate  and  skimming  of  Methanator  in  available 

opportunity. Based on HTAS advice, online cleaning of methanator feed/ effluent exchanger was carried 

out. Performance of Methanator catalyst was found normal w.r.t DT and conversion. However there  is 

slight increase in its DP (increased from 0.1 to 0.23 kg/cm2).  Its skimming being planned for TA‐2013.  

 

Problem analysis: 

 

Corrosion  due  to  churning  of  Semi‐lean  solution  bed:  Following  extract  from  Eickmeyer  report  is 

considered to be the root cause of the problem: 

“During  shutdown  and  initial  startup, high  iron  and  suspended  solids have  confirmed occurrence of local  corrosion  for  a  short  period  of  time.  Review  of  operating  procedures  and  solution  chemistry before shutdown does not show any abnormality.   After discussion with operation, E&A deems  local corrosion may  be  resulted  from  bed  churning  in  semi‐lean  regenerator  during  regeneration  due  to excessive liquid level. Solution levels usually rise after shutdown from drainage of holdups in the beds, especially  for  semi‐lean  regenerator.  According  to  operators,  the  solution  was  very  dilute  before startup,  from  above  27%wt.  before  shutdown  to  21‐23%wt.  during  startup.    Since  no  solution was returned to the storage, dilute solution means excessive liquid in the semi‐lean regenerator could very well submerged the reboiler vapor return nozzles. Because liquid is non‐compressible, pressure surges and  oscillation  from  steam  generation  will  cause  water  hammering  on  packed  beds  and  packing. Through violent scratching and abrasion against carbon steel vessel walls and among carbon steel rings, passivation films can be breached and minor corrosion starts. Lab results clearly indicated high iron and 

Page 13: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

suspended  solids.  However,  the  analytical  method  for  available  inhibitor  was  interfered  by  dark solution color and did not detect any difference.”  

In addition to above, following factors also contributed in deterioration of Catacarb chemistry: 

1. Build‐up of Amine degradation products  in the system as Activated Carbon was never taken  in service  since  commissioning.  Solution  color  index  had  gradually  increased  to  ~22000  Hazen Units as against normal value of ~4000.  

2. Design limitations of anti‐foam dosing and filtration system etc. 

EICKMEYER Recommendations: 

ITEM  OBERVATIONS / RECOMMENDATIONS ACTION 

BY 

 Target DATE 

1.  Put carbon filter into continuous service with an upstream mechanical filter  of  5‐10  microns  retention  for  suspended  solids  and  a downstream filter of 1‐2 microns retention for carbon fines.  

Maintenance  Done  

2.  Replace activated carbons at least once every 6 months depending on performance of Activated Carbon. 

Operations Being done 

3.  

Analyze catalyst total amines according to E&A’s titration method. Report total amines in normality (suggested range 0.4 N to 0.6 N.) Add 4550 liters or 22 drums of CATACARB 400 to raise total amines by 0.1 N, if needed. 

Lab  Done  

4.  Analyze  available  inhibitor  according  to  E&A’s  newly  revised  redox titration method. 

Lab  Done  

5.  

Watch total and available inhibitor vanadium levels 

Keep total  vanadium above 4000 ppmw 

Maintain available vanadium around 70‐80% of total 

Add air if available dips below 60% 

Reduce air if available exceeds 90% 

Operations  Done  

6.  

Perform shake test on semi‐lean sample to get foam time a. Keep normal antifoam  injection  if  foam  time  is below 5  seconds 

(well de‐foamed) b. Increase antifoam  injection  if foam time falls within 5‐10 seconds 

(moderately frothy) c. Inject  extra  antifoam  if  foam  time  is  above  10  seconds    and 

consider replacement of activated carbons (very frothy) 

Operations Being done 

7.  Monitor iron and keep it below the suggested 100 ppm against possible corrosion. 

Operations Being done  

Page 14: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

a. Watch  closely  and  take  no  action  if  total  vanadium,  available vanadium, and suspended solids are normal and steady (iron may rise slightly above 100 ppm from high capacity without corrosion) 

b. Increase air injection if available vanadium drops c. Add inhibitor if total vanadium is below 4000 ppm 

8.  

Monitor suspended solids and keep it below the recommended 100 ppm against possible corrosion. 

a. Take no action  if total vanadium, available vanadium, and  iron are normal and steady (no general corrosion.) 

b. Increase mechanical filtration to remove solids. c. Adjust vanadium levels immediately if iron rises with corresponding 

drops in total and/or available vanadium (active corrosion) d. Prepare 72‐S to combat possible iron oxides from active corrosion. 

Operations Being done 

9.  

Watch  regenerator  bottom  level  against  damages  from  water hammering 

a. Introduce heat to reboiler only after visual inspection of side glasses to ensure that liquid level is below vapor return lines and nozzles  

b. Drain solution back to storage if liquid level gets too high c. Avoid  circulation  without  reboiler  in  operation  for  an 

extended  period of  time  since pump  seal water dilutes  the solution and raises liquid levels. 

Operations Being done 

10.  Regenerate solution after shutdown by keeping reboiler in operation for 2‐4 hours so that bicarbonate conversion drops below 20%. 

Operations Being done 

11.  Passivate  the  system with  solution before  startup with air  injection and hot circulation for 8‐16 hours before gas introduction. 

Operations Being done 

12.  Clean  the  open  sump  from  time  to  time  and  provide  a  SS  liner  to avoid in‐leaks of contaminants as also recommended by Eickmeyer. 

Maintenance/Operations 

TA‐13 

13.  Adjust  solution  chemistry  and  operating  parameters  according  to operating manual. 

Operations Being done 

14.  

Performance  of Methanator  catalyst was  found  normal w.r.t  DT  and 

conversion. However  there  is  slight  increase  in  its DP  (increased  from 

0.1 to 0.23 kg/cm2).  Its skimming to be planned for TA‐2013. 

Process  TA‐13 

 

   

Page 15: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

Methanator Temperature Run‐away: 

On 12th Sep during  startup of Synthesis machine,  suddenly high CO2  containing gas broke  through  to 

methanator due to severe foaming issue. Methanator was immediately tripped (I‐6) by swift response of 

Panel operator. However, temperature  in the 1st  level of catalyst bed reached out of scale  (max value 

recorded was  516  C).  Reactor was  immediately  depressurized  (within  1~ minutes)  and  cooled with 

process gas after normalizing CO2 slip. 

It was feared that temperature may have risen even higher than thermocouple maximum limit. However 

detailed  analysis  and  temperature profile of other  temperatures  ruled out  this possibility.  Same was 

confirmed by HTAS in their analysis.  

Since  the  vessel  was  brought  to  safe  conditions  (high  temperature  /  low  pressure)  by  quickly 

depressurizing,  it  was  thought  that  the  stresses  on  the  vessel  may  have  remained  within  limits. 

Complete data was sent to HTAS for their analysis and advice .HTAS recommended conducting Hardness 

test mapping  and micro  structure  inspection  of  the  vessel  by  replica method  in  the  next  available 

opportunity. 

Hardness  testing  and  replica  test  of  vessel  was  carried  out  by  third  party  and  results  were  found 

satisfactory. (Reference report attached) 

Sr#  DESCRIPTION/ OBERVATIONS ACTION 

BY 

 

Target DATE

1.

All  safety  incidents  (including  process  safety  incidents)  should  be classified according  to HSE procedure  (HSE‐QMS‐PRO‐SAF201) and detailed  investigation  report  to  be  submitted  according  to  the subject procedure. HSE  to  follow up  for  closure of  recommendations  and present  as leading indicators in their Executive committee meetings. 

DMs   

HSE 

Immediate   

2.

SOP of methanator start up  to be revised  to ensure normalization of  Catacarb  before  gas  introduction  into methanator  i.e.  CO/CO2 slip  should  be  normal  and  stable  /  Catacarb  system  foaming  is normal and stable etc. 

Ops 15th 

Nov.2012 

3. Methanator  trip    on  high  level  of  upstream  KO  drum  to  be considered as per latest design practices 

Ops/Process  30th Nov. 

4.

Response  of  CO2  analyzer  was  very  slow  and  unreliable  since commissioning  and  therefore  sharp  rise  in  CO2  slip  could  not  be picked up by panel operator. Subsequent to this incident, response of analyzer was improved and now working effectively.  

Health of all  critical analyzers and  instruments  should be ensured for reliable plant operation. A detailed survey to be carried out  to identify all faulty instruments which are necessary for routine plant monitoring and same should be rectified on priority.  

Info    

Ops/Inst. 

     30th Nov.2012 

 

Page 16: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

Cold Box Expander (C‐103): 

On 5th Sep when cool down of cold box was about to be started, expander was rolled but tripped due to 

fire on  its oil console. Fire was extinguished by applying Nitrogen blanketing and cutting the source of 

ignition i.e. synthesis gas. Subsequent attempts to restart the expander revealed suspected problems in 

its labyrinth seal.  

During  inspection of the expander  its  labyrinth seal and bearings were found damaged. Expander was 

replaced with spare one available at site. However on restart, excessive seal gas flow through the seals 

was  encountered.  To  overcome  this  problem  and  avoid  any  further  safety  incident,  an  indigenous 

modification was carried out and degasifying tank was installed to avoid Oil console over‐pressurization 

and consequent fire due to higher seal gas venting. 

During subsequent analysis of the problem, it was revealed that expander seals got damaged due to oil 

freezing during Catacarb  carryover  incident. During  this  incident, methanator  inlet valve, HV‐025 was 

closed by panel operator which resulted in expander operating with its oil circuit while the gas side was 

depressurized. 

The matter was  taken up with GE  in detail and  startup  /shutdown procedure and expander  logic has 

been modified to  improve the reliability and prevent recurrence of such  incidents  in future. The failed 

expander seals and bearings were replaced under the supervision of GE VSM and  is available as spare 

presently. 

Sr#  DESCRIPTION/ OBERVATIONS  ACTION  Target DATE 

1.

Start up, shut down and normal operating procedures of Expander, 

C‐103 have been thoroughly revised in consultation with GE.  

All operational staff to be trained for revised SOPs. 

Info 

Ops 

30th 

Nov.2012 

2.

Trip  logic of C‐103 has been modified and  trip of C‐103 has been 

incorporated  on  complete  closure  of  HV‐025  to  avoid  expander 

damage due to inadvertent closure of HV‐025. 

info   

 

Dry gas Seal Failure of C‐101: 

On 31st august, NG booster compressor, C‐101 was rolled at 1130hrs which tripped on high seal gas flow 

at 1240hrs. Seal gas filters replaced and compressor again put on roll at 1432hrs. C‐101 was remained 

on and off due to various problems in plant startup. 

 On 11th September, when C‐101 rolled to MGS at 1445hrs, problem of high seal gas flow through the 

seals recurred. After analyzing the data of high differential pressure across seal at PDIT‐400/401, it was 

decided to check the health of seals and machine was handed over to machinery team. 

On 14th September,  inspection revealed the damage of seal on compressor NDE side which happened 

due to moisture ingress with the seal gas caused due to leaking recycle cooler E‐101. The damaged seal 

was replaced with new one under the supervision of Flowserve VSM. Special Operational procedure was 

developed and implemented to start machine with leaking Recycle cooler. 

Page 17: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

Sr#  DESCRIPTION/ OBERVATIONS  ACTION  Target DATE

1.

Detailed  review of process parameters  indicated  that before  seal 

gas failure, flow to DGS had decreased to zero but same could not 

be  identified  by  the  panel  operator  as  it was  already  under  low 

alarm mode.   

Set values of all process Alarms should be critically  reviewed and 

alarm values of all parameters which are  running  in alarm mode 

during normal operation should be changed. 

Operation / 

Process 15th Nov. 

2. DGS OEM, Flowserve has recommended  installation of pre‐filter  in 

view of black sludge found in DGS filters. Same to be installed. 

Machinery / 

Process 

15th 

Nov.2012 

3.

Detailed study to be carried out to identify potential impact of any 

leak  from  exchanger  during  start  up  or  normal  plant  operation. 

Special procedures to be developed to cover impact of leak through 

any exchanger. 

Operation/ 

Process 30th Dec. 

 

Miscellaneous General recommendations:           

1.  Mechanical  governors  of  critical  pumps  at  Ammonia  plant should  be  replaced  with  hydraulic  governor  to  improve reliability. 

Machinery  2013 

2.  A  comprehensive  heat  exchangers  replacement  plan  to  be developed and implemented based on history of KEMIRA plant. 

Inspection  / Equipment/process 

30th Nov 

3.  

Performance of Pre‐reformer significantly decreased after plant outage. HTAS has analyzed  the pre‐reformer data and advised that  Pre‐reformer  charge  has  completed  its  useful  life  and completely  deactivated.  Furthermore,  HTAS  recommended  to take Pre‐reformer  in service only after availability of recycle H2 gas. To be covered in revised Operating instructions. 

Operations  immediate 

4.  

During  inspection  of  F‐101,  convection  section  eastside  wall refractory was  found damaged.  It  is suspected  that high  flow / velocity  of  combustion  gases  flow  through  convection  section caused by modified 3rd duct resulted in refractory damage. Damper  of  this modified  duct  should  be  kept  closed  to  avoid recurrence.  

Operations  immediate 

5.  On  2nd  September,  HP  steam  letdown  valve  PV‐032  stucking problem  caused  the  complete  shut‐down  of  ammonia  plant 

Process  2013 

Page 18: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

including steam network. Installation of additional let‐down valve parallel to PV‐032 to be studied to avoid complete outage of plant due to single valve. 

6.  

Numbers of  failures have been observed on probes of C‐105  / CT‐105. Moisture in C‐105 lube oil was initially high (~2%) and it was  considered  to  be  root  cause  of  probes  failure.  However, moisture has reduced to ~400 ppm but probe failure frequency is still high. Root  cause  of  probes  failure  to  be  established  in  consultation with  Bentley  Navada  /  GE  and  reliable  probes  should  be installed. 

     Instrument 

TA‐2013 

7.  DR has suggested some changes  in Start up procedure of C‐105 and same should be followed in future. Operating procedure to be revised as per DR start up procedure. 

Operations  DONE  

8.  

In TA‐2012, skimming of HTS converter was planned to do which could not be carried out due  to  limitations  in vessel entry and hence HSE concern. Gas  inlet  piping  should  be  modified  with  removable  inlet distributor,(like Desulphurisers inlet piping) for safe  vessel entry and catalyst loading activity.. 

Process  TA‐2013 

9.  

Seal  gas  backup  system  of  C‐103  has  not  been  commissioned since plant commissioning. A sudden change  in plant  front end pressure also affect  the  seal gas  flow and possible entrance of seal oil into the expander casing. Back  up  seal  gas  system  of  C‐103  should  be  considered  on priority. 

Instrument  / Operation 

TA‐2013 

 Major Jobs carried out during Mini TA‐2012 and Plant startup: 

Main HP steam Generator (E‐110) Leakage rectification & tube plugging. 03 leaking tubes were plugged.   The performance of exchanger  is satisfactory and no  leak was observed after plant startup. Phosphate concentration  in process gas at E‐110 outlet has reduced from ~60 ppb to <10 ppb after leak repair. However, slight increasing trend in Phosphate concentration is being observed (latest analysis 19 ppb on 31st Oct.) which is under close monitoring. 

Inspection of Primary Reformer (F‐101) refractory and repair was carried out.  

Two tubes of Synthesis Coolers (E‐136B) were found leaking and same were plugged. 

Chemical  cleaning  of  E‐136 was  performed  by  CR‐Asia  and  a  heavy  layer  of  scale  removed during this activity. 

E‐101 tube side flow passes was reduced from 08 to 04 due to plugging of tubes and limitation for flow pattern. 

Leakage rectification of Cold Box Expander (C‐103) & JT‐valve (HV‐054) Boxes was carried out. 

Inspection of air compressor 1st  stage KO Drum  (D‐141) & Synthesis Driers  (D‐112 A/B) was carried out. 

Activated  Carbon  Drum  (D‐132)  Inspection,  Cleaning  and  loading  of  fresh  activated  carbon charge cwas carried out.  

Rectification of HP steam let Down Valve (PV‐032) stucking problem. 

PV‐010 damper blades trimming for smooth manual operation & repair of damaged refractory . 

Cleaning of 21 exchangers by Hydro‐jetting / brushing were done. 

Complete Overhauling of C‐104 LP casing was carried out. 

Bearing inspection and Seals replacement of MP and HP casings of C‐104 was done. 

Page 19: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

Bearing Inspection, Governor Actuator overhauling of CT‐104. 

Combustion inspection of CGT‐102 was carried out. 

Gas Turbine GTG‐A & B Combustion inspection, liner replacement, cross fire tube and retainer replacement. 

C‐101 dry gas seal were replaced on 14th September. 

C‐103 Cold Box Expander replaced with refurbished spare expander. 

P‐122 A, B, seal oil pump overhauling and replacement, PT‐122 overhauling.     

Page 20: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

Power Failure: 

On 9th Sep, 01 at ~0330 hrs, Power Failure was encountered during heavy rains.  

Phase to Phase flash was observed on the breaker trolley arms, but timely tripping by protection and AVR  system  prevented  the major  damage  to machine.  Immediate  Route  Cause  of  short circuit established was high humidity. 

Issue was  taken up with SIEMENS and after  investigation SIEMENS accepted  that Pole  to Pole distance  of  the  circuit  breakers  (between  live  parts)  is  lower  than  standard  value  for  site environmental conditions, which is the root cause of the short circuit. 

Actual Pole to Pole distance measured by SIEMENS team was 91 mm which is on the minimum side of IEC recommendation which requires clearance of 90‐115mm. 

Root Cause Analysis report is awaited from SIEMENS, however SIEMENS have recommended to add the separator sheets (Masonite Sheets) between the VCB poles to improve the insulation. 

 RCA:   Flash in isolator of GTG‐B which caused GTG‐A also to trip. 

Low clearances between phases of VCB trolley 

Heavy rains caused saturated atmosphere 

 

ITEM  OBERVATIONS/RECOMMENDATIONS ACTION 

BY Target DATE 

1.

Reliability Task  force should be developed  to  identify potential 

reliability risks contributing to tripping of GTGS or downstream 

power system leading to total power failure 

Op. Mngr  10th Nov. 

2.

A  detailed  replay  coordination  study  has  been  conducted  by 

Siemens  to  improve  design  deficiencies  of  Fatima  power 

system. Recommendations implantation Status to be shared. 

E&I  30TH Nov.  

3.

Detail RCA  report  to be obtained  from Siemens, Germany and 

all  recommendations  should  be  implemented  to  avoid 

recurrence of these problems.  

Based  on  preliminary  report  of  Siemens,  additional  insulation  

has been provided in the panels  

E&I 

 

 

info 

March 

2013 

4.

Number of  attempts  to  start GTG‐A  remained  unsuccessful.  it 

was  started  on  the  sixth  attempt  (~  12  hours  after  Power 

Failure) due to following main problems: 

a. Oil leakage occurred twice from the Turbocharger of starting 

diesel engine. Finally Turbocharger of GTG‐B was installed 

b. Loss of flame occurred twice 

c. Fault encountered with the SRV (Speed Ratio Control Valve) 

 

 

 

 

 

 

Operation/E&I 

TA‐2013 

Page 21: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

Start‐up  of  GTGs  on  first  attempt  has  always  remained 

problematic. Reliability of both gas turbines to be  improved by 

resolving all known issues which have caused start up delays so 

that GTGs should always start on first attempt. 

5.

During  unavailability  of  GTG‐B  due  to  flash  in  isolator  panel, 

GTG‐A  could  not  be  restarted  due  to  problem  in  its  diesel 

engine’s  turbo charger.   Spare  turbo charger was not available 

and  consequently,  turbo  charger of GTG‐B had  to be  installed 

on GTG‐A for start‐up. 

Critical spares should always be maintained in inventory as per 

OEM recommendations.  

 

 

 

 

Machinery/ 

Motor pool 

 

6.

EDG was started manually as K‐39 breaker did not open on auto 

mode  from  the  field.  Subsequently,  K‐39  logic  was  tested  in 

detail  and  some  bugs  in  logic  were  removed  and  logic  was 

tested on DCS and found ok. 

EDG  synchronized  load  test  run  with  main  bus  bar  to  be 

conducted  on  weekly  basis  to  ensure  reliability  of  whole 

system  and  its  proposer  functioning  in  case  of  emergency 

requirement. 

 

EDG operated normal  for  four hours before  tripping on  ‘Crank 

Case High  Pressure’  causing  total  black  out  and  steam  failure 

due to the tripping of polish water supply pump to deaerator. 

Inspection of Crank case vent was carried out and  it was found 

blocked due  to water  ingress during  rains.  Subsequently,  vent 

was modified to avoid recurrence. 

EDG compartment to be sealed for all sort of water leakages 

Info 

 

 

 

Operation / E&I 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Maintenance 

30th Nov. 

7.

Due  to  unavailability  of  EDG,  following major  problems were 

encountered: 

a. DCS HIS power supply was cut to conserve UPS batteries. 

b. Instrument air failure  

c. Polish water  pump  failure  and  consequent  steam  system 

failure. 

d. CCR‐I  &  CCR‐II  AC’s  went  offline  and  doors  had  to  be 

opened  for  cross  ventilation.  Consequently,  humidity  of 

control  room  increased  considerably  which  could  have 

potentially damaged sensitive DCS cards/ modules.  

A complete Reliability study of EDG to be carried out to ensure 

its availability in case of emergency. 

Electrical/ 

Instrument 

 

 

 

30th Dec.  

Page 22: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

Power  failure  scenario  during  EDG  unavailability  should  be 

thoroughly studied. 

8.

Fire  water  diesel  engine  pump  started  on  auto  after  power 

failure however it tripped due to high coolant temperature and 

remained  unavailable  for  ~1  hr  during  power  failure which  is 

great safety concern. As per design, there are two provisions for 

its  coolant  supply  i.e.  Clarified Water  supply  and  FW  from  its 

own for stand‐alone operation.  

The  Clarified water  supply went  offline  on  power  failure  and 

flow of FW from its own discharge was not aligned. 

 

Fire water diesel  engine pump  should  always  remain  in  stand 

alone mode to ensure its availability during power failure. SOPs 

to be revised accordingly. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OU Operations 

immediate

9.

All holes/ openings in breakers, marshaling and control cabinets 

should  be  completely  sealed  and  special  arrangements  (i.e. 

fumigation/mice  killing  tablets  etc)  to  be made  for  killing  of 

reptiles.   

Electrical/ 

Instrument  30th Nov. 

10.

GTG start‐up was delayed due to unavailability of power for  its 

auxiliaries after EDG unavailability for ~4 hours.  

GTGs black start provision to be considered.  

Electrical/ 

Instrument March‐13 

11.

HRSG‐A  burner  C  signal  amplifier  (installed  in  BMS  cabinet  in 

CCR‐1) was blown due to short circuiting. Cable from burner to 

field JB was found short circuited.  

 

All electrical  circuits  to be  sealed  for water/ moisture  ingress.  

Necessary  coatings  to  be  used  with  the  help  of  OEM 

recommendation to protect them in case of heavy rains. 

Instrument/ 

Electrical 30th Nov. 

        

Page 23: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

Extraordinary Rains:  On 9th Sep. 2012, an intensive rainfall of ~300 mm in 24 hrs was recorded which was record figure for last 100 years of this area. The storm / rain water drainage system of Fatima Site is designed for max. rainfall of 40mm/day and recent rains proved that the basis for our site design needs thorough review in view of changing environmental conditions and there are some additional internal and external factors which need to be considered in  this study e.g. canal breach, Topology  of site and surroundings etc. Site infrastructure needs to be upgraded accordingly. Power failure during rains made the situation worst and connectivity between township and plant site was heavily affected due to accumulation of ~xx feet water on roads.   

ITEM  OBERVATIONS/RECOMMENDATIONS ACTION 

BY 

Target 

DATE 

1. Hardware of Rain water handling system to be completed as per K‐plant design.  

PHT/Civil June‐2013 

2. ROW and approval of rain water disposal to canal should be sorted out on priority. 

RM  Jan.13 

3. A low budget pond to be constructed near EP‐4 for emergency disposal of rain water. 

Civil  June‐13 

4.

Additional study to be carried out thru consultant to handle extra ordinary  rains,  possible  effect  of  canal  breech  and  mitigation measures and township rain water disposal system. APL drainage system should also be covered in the study to ensure continuous supply of Raw water in case of heavy rains. 

MM March‐2013 

5.

Motors were found dipped in rain water (OU backwash pit pump 

motors).   

Permanent  draining  arrangement  by  installing  a  submersible 

pump to be studied.   

Individual plant 

operations/ 

Maintenance 

30th Dec. 

6.

Rain water accumulated in CCR‐1 cable cellar.  

Permanent  draining  arrangement  by  installing  a  submersible 

pump to be adopted.   

Instrument/ 

Maintenance 30th Dec. 

Page 24: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

7.

Rain water seeped  through CCR‐1 control  room  roof and  it was 

found dripping near Urea DCS board printers. Dripping was also 

found on CCR‐1 first floor in front of room no.4.  

Expansion  joints  to  be  completely  filled  with  appropriate 

sealants to completely seal the roof.   

Civil  30th Dec. 

8. Alternator of STG got damaged during the heavy rains. Shed on 

STG to be constructed on priority. Maintenance  30th Dec. 

9.

Diesel generator at APL was exposed to heavy rains and serviced 

with great difficulties with the help of OEM. Proper shed to be 

constructed on priority. 

Maintenance March 

2013 

10.

Permanent  de‐watering  pumps  to  be  considered  at  suitable 

locations  of  each  plant  and  periodic  maintenance  of  these 

pumps to be ensured by area owners. 

Operation  June‐13 

11. Adequate  no.  of  De‐watering  pumps  should  be  available  in 

Workshop tool room to handle the emergency situations. MM  June‐13 

12.

A  special  taskforce  to  be  formulated  to  review  the  problems 

faced during recent rains and avoid recurrence in next monsoon 

season.  

Op.Manager  30th Dec 

13.

Based,  on  recommendations  of  task  force,  Special  Emergency 

handling  procedure  to  be  developed  for  rain  handling  and  a 

team  to  be  nominated  with  clearly  defined  roles  & 

responsibilities in case of rain. 

Op.Manager  30th Dec 

Township 

14.

Rain water was accumulated towards D‐type, E‐type, specially G‐

type housing &  shopping area. Drain  trenches are not available 

due to which mosque shopping area was flooded.  

A  complete  study  to  be  carried  out  to  provide  adequate  rain 

water handling system in the colony.    

Resident Manager March‐

2013 

15.

Transformers placed  in township were dipped  in rain water and 

power supply was then stopped in G‐type residence.  

 

RM March‐

2013 

Page 25: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

Transformers base height  to be  increased keeping  in view  the 

worst rain scenario in order to avoid water contact  

  

Miscellaneous General recommendations:           

10.  Mechanical  governors  of  critical  pumps  at  Ammonia  plant should  be  replaced  with  hydraulic  governor  to  improve reliability. 

Machinery  2013 

11.  A  comprehensive  heat  exchangers  replacement  plan  to  be developed  and  implemented  based  on  history  of  KEMIRA plant. 

Inspection  / Equipment 

30th Nov. 

12.  

Performance  of  Pre‐reformer  significantly  decreased  after plant outage. HTAS has analyzed  the pre‐reformer data and advised  that  Pre‐reformer  charge  has  completed  its  useful life  and  completely  deactivated.  Furthermore,  HTAS recommended  to    take  Pre‐reformer  in  service  only  after availability  of  recycle  H2  gas.  To  be  covered  in  revised Operating instructions. 

Operations  immediate

13.  

During  inspection of F‐101, convection section eastside wall refractory was found damaged. It is suspected that high flow /  velocity  of  combustion  gases  flow  through  convection section  caused  by modified  3rd  duct  resulted  in  refractory damage. Damper of this modified duct should be kept closed to avoid recurrence.  

Operations  immediate

14.  

On 2nd September, HP steam  letdown valve PV‐032 stucking problem  caused  the  complete  down  of  ammonia  plant including steam network. Installation of additional let‐down valve parallel to PV‐032 to be  studied  to avoid complete outage of plant due  to  single valve. 

Operation /Process 

30th Dec. 

15.  

Numbers of failures have been observed on probes of C‐105 / CT‐105. Moisture  in C‐105  lube oil was  initially high  (~2%) and  it was  considered  to  be  root  cause  of  probes  failure. However,  moisture  has  reduced  to  ~400  ppm  but  probe failure frequency is still high. Root cause of probes failure to be established in consultation with  Bentley  Navada  /  GE  and  reliable  probes  should  be installed. 

     Instrument 

March‐2013 

16.  DR has suggested some changes  in Start up procedure of C‐105  and  same  should  be  followed  in  future.  Operating procedure to be revised as per DR start up procedure. 

Operations  30th Nov. 

17.  

In  TA‐2012,  skimming of HTS  converter was planned  to do which  could not be  carried out due  to  limitations  in  vessel entry and hence HSE concern. Gas  inlet  piping  should  be  modified  with  removable  inlet distributor,(like Desulphurisers  inlet piping)  for  safe    vessel entry and catalyst loading activity.. 

Process  TA‐2013 

Page 26: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

18.  

Seal gas backup system of C‐103 has not been commissioned since  plant  commissioning. A  sudden  change  in  plant  front end  pressure  also  affect  the  seal  gas  flow  and  possible entrance of seal oil into the expander casing. Back up  seal  gas  system of C‐103  should be  considered on priority. 

Instrument  / Operation 

TA‐2013. 

  Major Jobs carried out during Mini TA‐2012 and Plant startup: 

Main HP steam Generator (E‐110) Leakage rectification & tube plugging. 03 leaking tubes were plugged.   The performance of exchanger  is satisfactory and no  leak was observed after plant startup. Phosphate concentration  in process gas at E‐110 outlet has reduced from ~60 ppb to <10 ppb after leak repair. However, slight increasing trend in Phosphate concentration is being observed (latest analysis 19 ppb on 31st Oct.) which is under close monitoring. 

Inspection of Primary Reformer (F‐101) refractory and repair was carried out.  

Two tubes of Synthesis Coolers (E‐136B) were found leaking and same were plugged. 

Chemical  cleaning  of  E‐136 was  performed  by  CR‐Asia  and  a  heavy  layer  of  scale  removed during this activity. 

E‐101 tube side flow passes was reduced from 08 to 04 due to plugging of tubes and limitation for flow pattern. 

Leakage rectification of Cold Box Expander (C‐103) & JT‐valve (HV‐054) Boxes was carried out. 

Inspection of air compressor 1st  stage KO Drum  (D‐141) & Synthesis Driers  (D‐112 A/B) was carried out. 

Activated  Carbon  Drum  (D‐132)  Inspection,  Cleaning  and  loading  of  fresh  activated  carbon charge was carried out.  

Rectification of HP steam let Down Valve (PV‐032) stucking problem. 

PV‐010 damper blades trimming for smooth manual operation & repair of damaged refractory . 

Cleaning of 21 exchangers by Hydro‐jetting / brushing were done. 

Complete Overhauling of C‐104 LP casing was carried out. 

Bearing inspection and Seals replacement of MP and HP casings of C‐104 was done. 

Bearing Inspection, Governor Actuator overhauling of CT‐104. 

Combustion inspection of CGT‐102 was carried out. 

Gas Turbine GTG‐A & B Combustion inspection, liner replacement, cross fire tube and retainer replacement. 

C‐101 dry gas seal was replaced. 

C‐103 Cold Box Expander replaced with refurbished spare expander. 

P‐122 A, B, seal oil pump overhauling and replacement, PT‐122 overhauling.   

   

Page 27: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

 

HRSG Top

HRSG  insp

starvation

Previously

instructio

in TA‐ 20

found dis

taken up w

 

HRSG Ste

Inspection

HRSG’s ru

having liq

separator

provided.

establishe

HRSG‐A S

 

 

 

 

p Duct burner

pection  in TA

n at top duct 

y, matter wa

n whereas m

12 showed th

engaged.  It w

with vendor a

am Drums: 

n of steam dr

uling out pres

uid level has 

rs were also fo

 Boilers were

ed. Data has a

Steam Drum 

Highr disengagem

A‐2012 revea

burner resul

s taken up w

mixing plates w

hat removal 

was also obs

and is unders

rums in TA‐20

ence of magn

much weake

ound yellowis

e passivated a

also been sha

   

PROCESS EN

hlights  of ment:  

led disengage

ted in high te

with vendor  in

were reinstat

of profile pla

erved  that bo

study with ven

012 showed p

netite layer. It

r magnetite l

sh. Matter wa

again as per p

ared with HTA

NGINEERING S

Offsite an

ement of  top

emperature a

n TA‐2011 an

ted again aft

ate resulted n

olted bottom

ndor. 

presence of a 

t was also be

ayer than up

as taken up w

procedure afte

AS and respon

 

SECTION

nd Utilities

p duct burne

and ultimatel

nd profile plat

er their repa

no advantage

m plates also 

yellowish lay

en observed 

per portion o

with OEM but

er box‐up and

nse is awaited

HRSG‐B S

r  in both HR

ly disengaged

te was remo

air. However, 

e and burner 

found bent. 

yer in steam d

that portion 

of steam drum

t no suitable s

d magnetite l

d. 

Steam Drum 

SGs. Flue gas

d all mixing p

ved as per ve

burner  inspe

plates were 

Matter was 

drum of both 

of steam dru

m. Cyclone 

solution was 

layer was 

 

 

s  flow 

plates. 

endor 

ection 

again 

again 

 

Page 28: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

 

NG Filters

Inspection

was  there

working a

filters we

because t

replacem

 

CW Excha

Inspection

observatio

All ma229, 1‐

Majori Massiv No  sig

observ Tubes  It  is ob

pluggealso ob

s: 

n of NG filters

e  in  filter‐A. 

and condensa

re rectified b

these were no

ent and rectif

angers inspec

n  of  various

ons: 

jor  carbon  st‐E‐136,1‐E‐10ty of exchangve debris (fill gn  of  passivaved. of various exbserved that ed. All carbonbserved in pa

s at NG statio

During  deta

ate  level accu

by instrument

ot replaced s

fication of au

ction: 

s  heat  exch

teel exchang02,1‐E‐108 angers have tubpieces) was ation  layer w

changers hadtubes of vari steel exchanst.  

PROCESS EN

on was carried

ail  analysis,  it

umulated  in  f

t. Furthermor

ince long. Op

to drainers.

angers  was 

er at Ammond 1‐E‐122C  hbe leakage. Pitalso found at twas  observed 

d to be pluggeious carbon sngers (even n

NGINEERING S

d out in TA‐2

t  was  observ

filter vessel a

re, filter elem

peration and 

carried  out

nia plant whihave corrosiotting is also otube sheet wrather  brow

ed resulting insteel exchangew exchange

SECTION

012 and it wa

ved  that  aut

and chocked 

ments of filter

maintenance

t  in  TA‐2012

ich  include: 1on/depositionobserved at fewhich clogged wnish  powde

n heat duty ligers and almers) are at sta

as observed t

to  drainers  o

the  filters. A

r‐A were foun

e to develop P

2  and  follow

1‐E‐240, 1‐E‐n.  ew points witthe tubes inlrs  along wit

mitation.  ost 15 to 20ake and frequ

that heavy ch

of  filters  wer

Auto drainers 

nd heavily clo

PM plan for t

wing  were 

‐101, 1‐E‐228

thin exchangelet.  h  rust  chips 

% tubes has uent leakages

 

hoking 

re  not 

of all 

ogged 

timely 

major 

8, 1‐E‐

er.  

were 

to be  were 

Page 29: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

 

 

 

Matter w

provided.

 

K‐39 logic

 

During po

had to be

Consideri

command

At the tim

condition

steps; 

1

2

3

4

56

 

Summary

Dummy te

1. A

2. A

at

3. In

th

4. A

o

was  taken up 

 It is required

c Testing: 

ower failure in

 started man

ng above hist

ds of GTGs A&

me of test GTG

s to EDG, just

. Shifting of 

. Opening o

Cabinet. 

. Verificatio

. Closing of 

. K39 closing

. Verificatio

y of Dummy T

est was carrie

t first all load

 false signal O

t main substa

n 3rd attempt

hen it was fou

fter working 

n DCS. 

with Buckma

d to raise the 

ncidents occu

ually, and als

tory it was de

&B and STG tr

G A was on lo

t GTG‐A trip s

all emergenc

f Knife to give

n of EDG star

knife to give 

g from DCS. n of synchron

Test: 

ed out as follo

d available on

OF GTG‐A trip

ation. But in f

t EDG started

und that EDG 

on it by instru

PROCESS EN

an  after  insp

level with Bu

urred at Fatim

o K39 openin

ecided to verif

ripping and el

ad while GTG

signal was req

cy bus load to

e false signal 

rt and breake

signal of GTG

nization of ED

ows;  

 emergency b

pping was pro

irst two attem

 on auto, and

synchronized

ument team 

NGINEERING S

 

pection, howe

uckman mana

ma, always ED

ng command 

fy the loops a

liminate the f

G‐B and STG w

quired. Dumm

o main busba

of GTGs Tripp

er closing. 

Gs startup. 

DG with main 

bus bar were 

ovided by ope

mpts EDG fail

d its breaker c

d without giv

problem was

SECTION

ever, no  app

agement to re

DG failed to st

had to be giv

and test all th

flaws. 

were unavaila

my test was to

r‐A. 

ping from ma

busbar‐A. 

shifted to bu

ening the knif

ed to start. 

closed but wh

ing synchron

 rectified by p

propriate  reco

esolve all issu

tart on auto m

ven manually 

he loops by gi

able. To provi

o be carried o

ain substation

us bar‐A.  

fe in DCS Mar

hen knife of G

ization comm

providing k‐3

ommendation

es immediate

mode and alw

from DCS. 

ving dummy 

de blackout 

out in followi

n Marshaling 

rshalling Cabi

GTG‐A was clo

mand.  

9 close perm

 

n was 

ely. 

ways it 

ng 

net 

osed 

issive 

Page 30: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

5. Again test was repeated and EDG auto startup verified, but at this time EDG tripped and 

“differential voltage alarm”, appeared which was then thoroughly checked by electrical team by 

meggering of generator etc. 

6. It was also found that the EDG NGR is opened and is not closing so was checked and get closed. 

7. After above checks and PM activities dummy test again repeated and all the steps found normal and EDG auto mode startup on blackout conditions verified twice and found successful.   

K39 close permissive: 

Initially when EDG is in stopped mode and other generators are on load the K‐39 close 

permissive is enabled on DCS.  

When EDG is running and all other generators (GTG‐A/B and STG) are stopped / tripped, 

then k‐39 close permissive on DCS will be disabled by DCS Operator.  

It will be enabled after putting some load on main bus bars after starting any of the 

other generators. 

 

Root Caused Analysis: 

Earlier K39 opening command was being written from two different sources; 

o Manual command from DCS for K39 opening 

o Auto command for from DCS for K39 opening 

Manual command was always giving Zero value to DCS and EDG failed to start even after 

generation of auto command from DCS.  

Now K39 opening command will be generated on either of the following commands; 

o On auto command from DCS on GTG A&B and STG tripping. 

o Manual command from DCS display screen face plate by DCS Operator. 

   

Page 31: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

Urea Plant: Key highlights: On  21st  August  2012,  Urea  plant  was  running  at  60%  load.  At  2229hrs,  Plant  put  on  hold  at 11:31:48.562hrs due  to  fire on C/CT‐104 at ammonia. P‐102A  and P‐301A  stopped  from AC panel  at 11:31:47.558hrs  and  11:43:09.310hrs  respectively.  K‐102  taken  on  venting  at  11:32:01:168hrs  but stopped from AC panel at 1208hrs as suction pressure was continuously decreasing. NP CO2 compressor was also stopped due to same reason.PCT section also stopped at 1225 hrs. All shutdown actions were taken according to procedures. SEQUENCE OF EVENTS: Chronology of tripping sequence: 

TAG  SECURITY DESCRIPTION  TIME 

2HS1204‐2P102A‐ESD  SW (AC) 

HP ammonia pump P‐102 was  stopped  from AC by pushing ESD Hand switch. 

11:31:47.558hrs 

  P‐102 stopped  11:31:48.258hrs 

2XY1031 alarm Ammonia  feed at ammonia pump P‐102  suction stopped through closing of 2‐XV‐1031 

11:31:48.562hrs 

2XY1061 alarm Ammonia  feed  to  scrubber  stopped  through closing of 2‐XV‐1061 

11:31:48.562hrs 

 2HS1025B‐2XV1043  

 CO2 compressor final discharge isolation valve  to stripper  was  closed  from  AC  by  pushing  Hand switch 

 11:32:00:935hrs 

2XY‐1043B  CO2 to E‐201 slowly closed.  11:32:01:168hrs 

2HS3204‐2P301A‐ESD  SW (AC) 

HP carbamate pump P‐301 was stopped from AC by pushing ESD Hand switch. 

11:43:09.310hrs 

2HS‐1103 K‐102ESD SW  2K‐102 CO2 compressor was shut down from AC  12:08:47hrs 

2XS‐11011‐2K‐101 STOP  2‐K101 process air blower stopped.  12:08:47hrs 

Chronology of startup sequence  :16th September   

     

2‐FI‐1099   Carbamate feed introduced  15:10:21hrs 

2‐SI‐1006  Compressor turbine was rolled.  16:03:48hrs 

2‐FI‐1038  Ammonia feed introduced  19:05:02hrs 

2‐FI‐1024   CO2 feed introduced to stripper  19:10:06hrs 

  Prilling resumed at   23:20hrs. 

  Prilling diverted   2350hrs 

  Prilling started again continuously  01:10hrs 

 DETAILS OF ACTIVITES CONDUCTED AT UREA PLANT DURING MINI TA: Mini TA was announced on 21st August 2012 so following activities carried out at urea plant. 

Page 32: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

1. Operational activities 

a) Reactor, stripper and scrubber completely were drained, depressurized and flushed. 

b) Steam circuit was depressurized and drained. 

c) LP/PCT and vacuum sections were drained, flushed and purged.  

d) Ammonia circuit was depressurized and purged. 

2. Maintenance Activities  

a) Calibration of PSVs R202 A/B, PSV‐AM 4002/4009, PSV‐SC‐4097, PSV‐C‐801 and PSV‐C‐803 

done. 

b) Back washing of exchangers done  i.e. E‐702, E‐703, E‐704, E‐801, E‐901, E‐151, E‐152, E‐

153, E‐154, E‐206 and E‐314A/B. 

c) Suction strainers of all pumps cleaned especially P‐102A/B. 

d) Ammonia suction filters SP‐253A/B cleaned. 

e) Internal  Inspection of  steam drums V‐905 and V‐909 done. Only  internal  repair  in V‐909 

done. 

f) Internal inspection of 2nd stage separator S‐402 done, its repair work of previous TA found 

Ok, also vessel was cleaned from inside. 

g) Internal visual inspection of S‐101 and S‐151 was done and declared Ok. 

h) Steam leakages at various points rectifies as per list. 

i) PV‐1203 d/s I/V replaced as its d/s flange had cut. 

j) R‐202 sample point safurex valve replaced as it had passing. 

k) Almost all jobs related to maintenance in job list completed. 

3. Instrument Activities  

a) LV‐1201 dismantled and sent to workshop due to passing problems but passing increased.  

b) LT‐1024A/BC at compressor third stage separator S‐153 and LT‐1013A at compressor first 

stage separator were calibrated by applying MOS during plant running. 

c) FT‐1099 installed at Carbamate pump P‐301A/B discharge 

d) PM of all instruments done. 

4. Machinery : 

a. K‐101 blower replaced with new one due to oil leakage. 

b. P‐301A/B, P‐364A/B, P‐361 and P‐362 couplings inspection job done. 

c. Lube oil of various pumps replaced. 

5. Electrical : 

a) Meggering of all urea plant motors carried out before start up. 

Page 33: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

6. Other Activities 

a. V‐102 (ammonia receiving vessel) top fire water nozzles de‐blocked. 

b. Prilling tower walls and floor washing done in first shutdown.  

c. Back washing of lube oil coolers of compressor, ammonia pumps and Carbamate pumps done. 

d. Scraper B‐604 gear box replaced by machinery. 

e. K‐101 blower replaced by machinery. 

f. P‐303A/B discharge valves replaced due to passing problems. 

PLANT STARTUP SEQUENCE  CO2 machine  rolled  at  1600hrs,  carbamate  feed  given  to  scrubber  at  1500hrs,  NH3  feed  given  to scrubber at 1900hrs, while CO2 feed to stripper at 1910 hrs. Prilling resumed at 2320 hrs. Prilling  Feed  remained  divert most  of  the  time  between  2350  to  0110hrs  times  due  to  PH&S  belts tripping.  OBSERVATIONS RECORDED DURING STARTUP 

Scrubber was continued to fill with water through HP flush water pump P‐902 into scrubber for almost 4hrs  resulting  in extra accumulation of water  in  reactor  through overflow of  scrubber and water was filled in reactor for long time above calculated quantity. It resulted in high  level of reactors approximately 89% during start up. In cold start up, calculated quantity of water should be added for reactor and scrubber filling.                    (Urea Operation) 

In previous shutdown Urea Solution in reactor remained for almost 120hrs. Whereas maximum allowable  residence  time  for  solution  in  reactor  is  close  to 72hrs  .This need  to be  confirmed from the vendor or maximum allowable limit of 72 hours should be followed. (Urea Operation) 

Turbine condensate pump P‐151A tripped twice due to some unknown cause and could not be started for few minutes even on putting it on manual mode.  

Heavy  leakages  observed  from  ammonia  filters  top  flanges  one  by  one.  Both were  rectified before startup. 

   

Page 34: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

NITRIC ACID PLANT 

DATE  21‐08‐2012 

TIME  1418 Hours 

INCIDENT  Low Ammonia Inventory 

DOWNTIME DETAILS 

COMPLETE  624.2hrs 

PRODUCTION LOSS  31,210 MeT 

REASON  FOR SHUTDOWN 

Low Ammonia Inventory 

BASIC CAUSE  Tripping of C‐104 at Ammonia Plant. 

 INCIDENT DETAILS: 

On 21st August at 1127 hrs Ammonia Plant tripped on low seal oil level security and resulted in tripping 

of C‐104. NA  Plant was planned  to  stop on  21st August  at  1418 hrs due  to  low  ammonia  inventory. 

Complex  outage  for  10  days  was  announced  after  evaluating  the  situation.  TA  continued  till  16th 

September. 

Following major jobs were performed during TA. 

Cleaning of exchangers. 

Replacement of Pt/Rh/Pd Catalyst. 

Inspection and Lamont Boiler shell and Baskets 

 

Plant startup activities resumed as per following sequence 

Compressor train rolled at 0630 hrs on 16th September,2012 

Plant ready  for  ignition at 0930hrs but delayed  for 5 hrs due  to problem  in Ammonia  transfer 

pumps 

Ignition carried out at 1425 hrs on 16th September,2012 

   

Page 35: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

NP PLANT 

DATE  23‐08‐2012 

TIME  0125 Hours 

INCIDENT  Low Ammonia Inventory 

DOWNTIME DETAILS 

COMPLETE  582 hrs 

PRODUCTION LOSS  23,280 MeT 

REASON  FOR SHUTDOWN 

Low Ammonia Inventory 

BASIC CAUSE  Tripping of C‐104 at Ammonia Plant. 

 DOWNTIME BREAKUP: 

DEPARTMENT  Upstream Plant  Startup  NP Operation 

DOWN TIME (hrs)  553 hrs     5 hrs    24 hrs 

PRODUCTION  LOSS (MT) 

22,120 MeT     200    960 

REASON Low  ammonia Inventory 

Startup Activities Off  spec  Slurry (RDVFs  didn’t take load)  

   INCIDENT DETAILS : Plant back‐end tripped at 11:27hrs on 21st Aug, 2012 due to C‐104 (Synthesis compressor) tripping on low seal oil level security on seal oil Pump tripping. On machine tripping, gas broke through compressor seals which  caused  splashing  of  oil  through  the  oil  return  header  and  console.  Splash  of  oil  on  hot surfaces caused the fire which was effectively controlled. Ammonia & Urea were shut‐down; however CAN & NP remained in operation till 23rd Aug, 2012. After evaluating the situation  it was decided to take about 10 days outage of the complex to attend various other  pressing  jobs  at  all  plants.  TA  of  the  plant which was  to  begin  from  24th  Sep,  2012  has  been rescheduled to March, 2013. Following is the sequence of Shut Down activities of NP Plant: 

1. Dissolving stopped on 21st Aug, 2012 at 0930 hrs. 

Page 36: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

2. Drum Filters both trains taken out of service on 21st Aug, 2012 at 1343 hrs. 3. Feed stopped to Neutralizer train A on 22nd Aug, 2012 at 2145 hrs. 4. Feed stopped to Neutralizer train B on 23rd Aug, 2012 at 0137 hrs. 5. Feed cut to Evaporator 6‐40‐2106 on 23rd Aug, 2012 and to Evaporator 6‐40‐2126 on 23rd Aug, 

2012 at 0302 hrs. 6. Finally Prilling was stopped on 23rd Aug, 2012 at 0303 hrs  

Shut Down Jobs at NP Plant Followings are the major shut down jobs which were performed at NP Plant during Mini Turn Around, 1. Routine Operational Activities 

Cleaning/flushing of Digestors seal pots and vent headers 

RT filter grids dismantling for cleaning of trays and grids 

Dismantling of cloth wash box , cloth wash tank 6‐40‐2039 and piping for cleaning 

Following tanks manhole were dismantled for internal cleaning. 1. 6‐40‐2091 

2. 6‐40‐2092 

3. 6‐40‐2094 

4. 6‐17‐2004 

5. 617‐2006 

6. 6‐17‐2025 

Dismantling  of  overflow  and  Vent  Headers  of  Both  Neutralizer  trains  for  cleaning  and inspection 

Acid Washing of NP Evaporators 6‐40‐2106/26, Falling Film Evaporators, 6‐17‐2105/06 and AC Tower, 6‐17‐2201 

Replacement of AC tower damaged packing with new PP Rosset rings and SS Paul rings   2. Instrument Jobs (Control Valves Inspection & Cleaning) 

 Following Control Valves were dismantled, cleaned and inspected during Shut Down: 

1. 6‐FV‐0059 

2. 6‐LV‐0053 

3. 6‐LV‐0055 

4. 6‐FV‐0100 

5. 6‐FV‐0030 

6. 6‐LV‐0033 

7. 6‐FV‐0015 

8. 6‐FV‐0016 

9. 6‐FV‐0019 

10. 6‐FV‐0020 

11. 6‐FV‐0055 

 

Calibration of both Rock weigh belt feeders was done. 

 

3. Modifications Followings are the modification jobs performed during Shut Down 

Tie‐in of filtrate line from tank 6‐40‐2089 to 6‐40‐2020 

Tie‐in of Demin Water line for cloth washing spray nozzles of RT Filter 

Page 37: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

Tie‐in of new Crystal suspension pump 6‐40‐1105 A 

WA Transfer line from the discharge pumps of 6‐40‐2018 tank to 6‐40‐2020 tank. 

DM water connection is provided for Vacuum pumps 6‐40‐1112/88/92 

Clarified water connection is provided for 6‐40‐2069/70 Tanks. 

Bleed of acidic scrubber 6‐40‐2213 is connected to basic scrubber 6‐40‐2212 

Vessel entry of CN reactor and spargers cutting job 

4. Equipment Maintenance Jobs 

Replacement of AC tower damaged packing with new PP Rosset rings and SS Paul rings  

Shaft  bush  replacement  and  casing  patch welding  to mend  leakages  of  following  screw 

conveyors 

a) 6‐40‐1259 

b) 6‐40‐1260 

c) 6‐40‐1261 

Vessel entry of CN Melt tank 6‐40‐2022 

Ammonia spargers for Neutralizer train B were made free to rotate. 

Diaphragms replacement of PF plate packs # 4,5,18 & 20 

Collection tray welding job and connect its drain line to 6‐17‐2025 

Repair work of its outlet chute for trouble free cake discharge 

Pf hydro cyclone 6‐17‐2311 body leakage repair 

Enlisted Heat Exchangers were cleaned and inspected, 

6‐40‐2101A/B 

6‐40‐2119 

6‐40‐2122 

6‐40‐2124A/B 

6‐17‐2102A/B 

6‐17‐2103A/B 

6‐17‐2124A/B 

 

5. Machinery Maintenance Jobs  

Shaft bush replacement and casing patch welding to mend leakages of 6‐40‐1259/60/61 

Complete filter cloth and underlying nylon cloth of RDVFs were replaced. 

Inspection of  control head of 6‐40‐2305  to  check drum, drum main drive  shaft and valve 

bridge plate. 

Agitator drive gearbox and shaft 6‐40‐2305 were removed from the drum filter and shifted 

to workshop for repair work 

Control head of 6‐40‐2311 was removed for inspection. O ring in the control head was also 

found damaged. Damaged control head bush, and O‐ring were replaced. 

All  preventive maintenance  checks were  done  on  6‐40‐2311,  Bearings were  packed with 

fresh grease. M02 gearbox oil was replaced. 

All  preventive maintenance  checks were  done  on  6‐40‐2326.  Teflon  pieces  fitted  in  it  to 

control air blow port size and washing port size had been removed. Brass bush in the control 

head was damaged. Shaft sleeve under the control head was also damaged. Complete shaft 

Page 38: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

sleeve was removed from the shaft by cutting it. A new sleeve was machined locally and was 

installed on the shaft. Damaged control head PTFE valve bridge plate, O‐ring and PTFE plate 

were replaced. 

Driving  and Non‐Driving  end  bearings  of  6‐40‐1256 were  slightly  damaged. DE  shaft was 

shifted to workshop and repaired by buildup and machining 

DE side bearing 6‐40‐1257 was found damaged. Cage of bearings was broken. Bearing areas 

of both the shafts were damaged. These shafts were repaired by welding and machining in 

the workshop. 

Preventive maintenance of both Prilling bucket assemblies 

Replacement of 6‐40‐1210 Belt Conveyor 

Inspection of supporting/tensioning rods 

Gland packing of all neutralizer agitators was leaking. All the gland packings were replaced. 

Gland pusher of 6‐40‐1376 was damaged. A new gland pusher was machined  locally  in the 

workshop and was installed on the agitator. 

Pressure Filter guide roller inspection and greasing 

Maintenance of tensioning roller motor of PF 

Screen patch work to mend holes of PF 

Cleaning 6‐17‐1201 and replacement of its faulty rollers 

 

6. NP Plant Start‐Up Sequence 

Following is the sequence of Shut Down activities of NP Plant: 1. Dissolving started on 17th Sep, 2012 at 2321 hrs. 2. Drum Filter train A taken in service on 18th Sep, 2012 at 1204 hrs. 3. Drum Filter train A taken in service on 17th Sep, 2012 at 1700 hrs. 4. Feed was given to Neutralizer train A on 18th Sep, 2012 at 0236 hrs. 5. Feed was given to Neutralizer train B on 18th Sep, 2012 at 0812 hrs. 6. Feed cut to Evaporator 6‐40‐2106 on 18th Sep, 2012 at 0942 hrs and to Evaporator 6‐40‐2126 on 

17th Sep, 2012 at 0345 hrs. 7. Finally Prilling was started on 18th Sep, 2012 at 0303 hrs  

  

7. INCIDENTS DURING SHUT DOWN  

1. AC Tower Packing Damage during Acid Washing Activity 

On  22nd  August  at  1230hrs  acid  washing  activity  was  started.  At  1300hrs  AC  tower  bed 

temperatures  started  to  increase  and  reached  to103  OC  at  1320  hrs.  Yellow  fumes  were 

witnessed  from  the AC Tower  top which was due  to burning of Polypropylene Packing Rings. 

Temperature of AC tower normalized at 1630hrs. 

2. Roof Bulging of 6‐40‐2056 

In night shift of 25 Aug, 2012 at 2352 hrs. On/off valve XV‐0083 at the drain line of Crystallizer 6‐

40‐2228  malfunctioned  and  solution  drained  to  Crystal  suspension  tank  6‐40‐2056.  Crystal 

suspension  tank  6‐40‐2056 was  already  filled  up  to  65%  and  the  drained  solution  from  the 

Crystallizer 6‐4‐2228 didn’t over flow due to partial chocking of line. Overfilling pressurized the 

tank 6‐40‐2056 and resulted in its roof bulging and agitator seal damage. 

 IFR Reports for above two incidents have been issued separately.  

Page 39: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

   

Page 40: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

CAN PLANT 

 DATE  23‐08‐2012 

TIME  0125 Hours 

INCIDENT  Low Ammonia Inventory 

DOWNTIME DETAILS 

COMPLETE  617:50 hrs 

PRODUCTION LOSS  34261.8 MeT 

REASON  FOR SHUTDOWN 

Low Ammonia Inventory 

BASIC CAUSE  Tripping of C‐104 at Ammonia Plant. 

 DOWNTIME BREAKUP:  

 INCIDENT DETAILS: 

On 21st August at 1127 hrs Ammonia Plant tripped on low seal oil level security and resulted in tripping 

of C‐104. CAN Plant was planned  to  stop on 23rd August at 0125 hrs due  to  low ammonia  inventory. 

Complex  outage  for  10  days  was  announced  after  evaluating  the  situation.  TA  continued  till  17th 

September. 

Following major jobs were performed during TA. 

Cleaning of exchangers. 

Dryer gear box replacement and alignment. 

Hot Product Elevator chain reinforcement. 

Scrubber demister pad washing. 

DEPARTMENT  Upstream Plant  CAN Instrument  CAN Maintenance 

DOWN TIME (hrs.)  614:35  00:20  03:00 

PRODUCTION LOSS (MT)  34059 36.57  166.23 

REASON Low  Ammonia Inventory 

P‐3403  safety  pull cord switch issue 

P‐3403  &  P‐3404 misalignment 

Page 41: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

Roller replacement of MTM. 

Installation of Lime weigh feeder. 

Recycle product belt replacement. 

Plant startup activities resumed as per following sequence 

1. At 06:30hrs by loop filling of CAN plant granulation circuit. 

2. AN plant was started at 0830hrs and  it got trip  twice; 1st at  low nitric acid  flow, 2nd on  flash 

vessel (D‐107) high pressure. 

3. AN Plant was started at 0855hrs by keeping open PC‐503A/B 100% on process steam header.  

4. Process Steam header pressure was normalized at 1000hrs. 

5. Filled material rotation and heating started at 1300hrs after making required level in AN buffer 

tank (D‐2401). 

6. Loop heating was stopped at 1345hrs due to hot product belt (P‐3403) misalignment. Belt was 

normalized at 1520hrs and CAN plant evaporation unit was taken in service. 

7. Plant was started at 1635hrs after achieving the desired concentration of Ammonium nitrate.  

8. Plant was  stopped  at 1715hrs due  to  trippage of  final product  elevator  (P‐3409)  against  low 

speed switch actuation.  

9. Plant restarted at 1913hrs after alignment of final product elevator (P‐3409). 

10. Plant load remained limited to 70% till 2210hrs due to low Ammonium Nitrate inventory. 

INCIDENTS DURING TA: 

INCIDENT#1: On 25th August while pressurizing the Nitric acid line on B pipe rack with plant air for drainage, hose pipe got disconnected from utility point resulting in nitric acid spillage in the CAN‐3 building. ROOT CAUSE ANALYSIS: 

Root cause for the spillage was improper hose pipe connection. OBSERVATIONS & RECOMMENDATIONS: 

1. All drain valves and Nitric acid B.L valve at CAN‐3 was close and plant operator opened the plant air supply at CAN‐3 which resulted in the back pressure of circuit and ultimately the detachment of the hose pipe.  Proper SOP to be developed for draining of nitric acid line.                 (Operations)  

2. Plant air hose pipe for the purging was connected using metallic wire.  Proper coupling needs to be purchase to connect hose pipes to bear pressure. (Operations)  

3. Some portion of nitric acid line at B pipe rack make dead region, which cannot be drained .  Drains to be provided for proper draining of the dead areas to safe location.    (Process/Maintenance) 

  INCIDENT#2 On 1st September Control Valve (LV‐0053) from AN Transfer line was removed to transfer AN from CAN to NP. Heavy steam emission was observed  from  the open end of Ammonium nitrate  transfer  line at pipe rack near ANC area. Steam was containing ammonium nitrate and acid solution.  

Page 42: syn.gas compressor fir&foaming in catacarb system

  

  PROCESS ENGINEERING SECTION   

On  investigation  it was found that area operator had opened 10 bar flushing steam  in AN  line without any information. Flushing steam was cut after 20 mins. Line was blinded later. ROOT CAUSE ANALYSIS: 

Root cause for the emission was miss communication and miss‐operation. OBSERVATIONS & RECOMMENDATIONS: 

1. Valve was removed to transfer AN from CAN to NP plant, which resulted in the open end on one side.  Permanent arrangement needs to be developed to transfer AN from CAN to NP.                 (Process)  

2. Nitric acid was found in the AN line as acid cleaning activity was performed at NP side and the acid had penetrated in the circuit.  

Arrangement to be developed to avoid acid entrance in the AN line while performing acid washing the at NP plant.