evaluación del desempeño operacional del sistema...

Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Química

Evaluación del desempeño operacional del sistema productor de vacío

(eyectores \condensadores) de la Unidad de Destilación al Vacío del

Mejorador de Crudos ubicado en PETROZUATA. Jose. Estado

Anzoategui.

Dubraska Rodríguez Tutor Industrial: Julio Ramírez

Tutor Académico: Miguel Pérez Caracas, Septiembre 2002

Derecho de autor

Cedo a la Universidad Metropolitana el derecho de reproducir y difundir el

presente trabajo, con las únicas limitaciones que establece la legislación

vigente en materia de derecho de autor.

En la ciudad de Caracas, a los 16 días del mes de Septiembre del año 2002.

_______________________ Dubraska Rodríguez

Aprobación

Considero que el Trabajo Final titulado



Mejorador de Crudos ubicado en PETROZUATA. Jose. Estado Anzoategui.

elaborado por la ciudadana

Dubraska Rodríguez

para optar el título de

Ingeniero Químico

reúne los requisitos exigidos por la escuela de la Universidad Metropolitana,

y tiene méritos suficientes como para ser sometido a la presentación y

evaluación exhaustiva por parte del jurado examinador que designe.

En la ciudad de Caracas, a los 16 días del mes de Septiembre del año 2002

________________ _________ ________________________

Julio Ramírez Miguel Pérez

Acta de veredicto

Nosotros, los abajo firmantes constituidos como jurado examinador y

reunidos en Caracas, el día 16/09/2002, con el propósito de evaluar el

Trabajo Final titulado



Mejorador de Crudos ubicado en PETROZUATA. Jose. Estado Anzoategui.

presentado por la ciudadana

Dubraska Rodríguez

para optar al título de

Ingeniería Química

emitimos el siguiente veredicto:

Reprobado______ Aprobado______ Notable______ Sobresaliente_____

Observaciones__________________________________________________

______________________________________________________________

________________ ________________ __________________ Julio Ramírez Miguel Pérez María Carolina Duarte

Indice de contenido

Lista de tablas y figuras iv

Resumen

Introducción 1

Capítulo I. Alta Presión en el Tope de La torre de Vacío.

I.1Planteamiento del problema 5

I.2Objetivos Generales y específicos 15

Capítulo II. Marco Teórico

II.1Eyectores

II.1.1 Concepto 18

II.1.2 Características principales de los eyectores 19

II.1.3 Componentes de un eyector 21

II.1.4 Principios de Operación 24

II.1.5 Ventajas y desventajas de un eyector 26

II.2 Condensadores

II.2.1 Características principales 28

II.2.2 Principios de operación 29

II.2.3 Componentes principales de un condensador de

vacío

29

II.3 Sistema productor de vacío: Eyectores y condensadores

II.3.1 Tipo de Torre 31

II.3.2 Eyectores / condensadores 32

II.3.3 Condiciones del proceso 33

II.4 Contexto histórico y antecedentes 35

Capítulo III. Marco metodológico

III.1 Características Metodológicas 36

III.2 Variables y operacionalización 45

III.3 Población y muestra 49

III.4 Técnicas e instrumentos 51

III.5 Procedimientos 54

Índice de contenido iii

III.6 Limitaciones 97

Capítulo IV. Resultados y Análisis 108

Conclusiones y recomendaciones 129

Referencias bibliográficas 135

Apéndice A. Avance #1. De las acciones realizadas para Mayo 2002

incorporando la hoja de cálculo de la relación de

compresión de los eyectores del sistema de vacío a

condiciones actuales

136

Apéndice B Gráfica de seguimiento de la prueba de planta del nivel

de fondo de la torre de vacío 01C102

142

Apéndice C Informe Alta producción de Slop 144

Apéndice D Cálculo de la sobrecarga de la segunda y tercera etapa

de eyectores.

153

Apéndice E Cálculo del coeficiente de transferencia de calor en los

condensadores de vacío

156

Apéndice F Hojas de especificación de las trampas /separadores de

vapor e instrumentos de medida de temperatura y

presión.

160

Apéndice G Diagrama de ubicación de las trampas/ separadores y de

los instrumentos de temperatura y presión

164

Apéndice H Diagrama de detalle de la instalación de la

trampa/separador y muñecos para manómetros y

termómetros

166

Anexos 168

Tablas

1. Descripción (valores) de carga a vacío y presión de tope de la torre de

Vacío, 11

2. Resumen de los casos de los problemas presentados en otros sistemas

de vacío, 35

3. Destilación simulada del residuo largo D-86 ASTM, 47

4. Presión de succión y de descarga de las tres etapas del sistema

productor de vacío(valores de diseño), 48

5. Temperaturas y flujo de diseño de los condensadores de vacío, 48

6. Datos de presión y carga de crudo desde Septiembre 2001 hasta el 22 de

Abril 2002 por períodos, 54

7. Capacidad de los equipos del sistema productor de vacío, 56

8. Resumen de los problemas básicos en un sistema productor de vacío, 58

9. Resumen del balance de masa descrito en el diagrama 01A101 de

Graham Manufacturing Co,59

10. Resumen de datos de la hojas de especificaciones de los condensadores

de vacío, 59

11. Carga de diseño y presión de tope de diseño de la torre de vacío, 60

12. Valores promedio por mes (Septiembre 2001- Julio 2002) de carga de la

columna de destilación al vacío, 61

13. Base teórica para la evaluación de los eyectores, 62

14. Base teórica para la evaluación de los condensadores del sistema

productor de vacío, 62

Lista de tablas y figuras iv

15. Data de temperatura recopilada en los condensadores de la Unidad de

vacío el 03/05/02, 65

16. Comparación de los valores de diseño y actual (Mayo 2002) de la carga

de gases a los eyectores del sistema productor de vacío, 70

17. Comparación de los valores de diseño y actual(Mayo 2002) de la carga a

los condensadores del sistema productor de vacío, 71

18. Comparación de los valor de diseño y actual (agosto 2002) de los gases

condensables e incondensables que entran en el sistema productor de

vacío, 71

19. Data de temperatura de entrada y de salida de los gases de

hidrocarburos, en los condensadores de vacío(23/05/02) y comparación

con los valores de diseño, 72

20. Data de presión de entrada y de salida de los gases de hidrocarburos, en

los condensadores de vacío(23/05/02) y comparación con los valores de

diseño, 74

21. Data de la temperatura de entrada y de salida del agua de enfriamiento,

en los condensadores de vacío(23/05/02) y comparación con los valores

de diseño, 75

22. Flujos de agua de enfriamiento medidos con el Controlotron (medidor

sónico portátil) y comparación con los valores de diseño, 76

23. Calor transferido en los condensadores de vacío, comparación entre el

valor actual (23/05/02) y el valor de diseño, 77

Lista de tablas y figuras v

24. Asociación de la base teórica con la data obtenida en el sistema

productor de vacío del Mejorador , 79

25. Acciones a tomar como resultado del primer sondeo de presión y

temperatura (Mayo 2002), 81

26. Avance #2, delimitación de las causas potenciales y acciones a tomar

para el descarte de las fallas no existente en el sistema productor de

vacío, 83

27. Causas descartadas, fallas que no están afectando al sistema productor

de vacío del Mejorador de crudo Petrozuata, 84

28. Avance #3, Causas que aún son aplicables en el sistema productor de

vacío ubicado en Petrozuata, 85

29. Avance #4, resumen de todas las acciones y las causas estudiadas en la

evaluación del sistema productor de vacío de Petrozuata, 86

30. Acciones por tomar(Agosto 2002) para delimitar las causas probables de

la alta presión de tope de la torre de vacío, 87

31. Pruebas de planta realizadas para descartar las causas probables de la

alta presión en el tope de la torre 01C102, 91

32. Resumen de la comunicaciones realizadas con los fabricantes del sistema

productor de vacío, Graham, 94

33. Recomendaciones del Asesor de Distillation Group, 95

34. Condiciones del vapor a los eyectores el día 3/05/02, 98

35. Condiciones de diseño del vapor motriz, 98

Lista de tablas y figuras vi

36. Observaciones de la visita al campo (3/05/02) con las especificaciones

de la tubería para los medidores por instalar, 99

37. Diferencias del sistema simulado y el sistema productor de vacío actual

de la empresa, 105

38. Data operacional de los condensadores de vacío(9/07/02), 108

39. Diferencias ente las condiciones de la torre de vacío a las diferentes

fechas de la toma de data, 109

40. Comparación de las presiones de diseño y actual (Julio 2002) en los

eyectores del sistema productor de vacío, 109

41. Valores de la relación de compresión actual (Julio 2002), 110

42. Comparación de la carga líquida actual con respecto al diseño, 111

43. Sobrecarga en la segunda y tercera etapa de eyectores vista según la

curvas de desempeño correspondientes, 117

44. Comparación de los valores de diseño y actual(23/07/02) del delta de

presión en los condensadores de vacío, 120

45. Sondeo de temperaturas en los condensadores de vacío, 121

46. Comparación entre la altura real de la pierna barométrica y la altura de

liquido en ellas al operarse a 0.2Barg en el tambor de tope 01V105, 126.

Figuras

1. Gráfico #1 Presión de tope y carga de vacío en el tiempo, 6

2. Gráfico #2 Plano del sistema productor de vacío del Mejorador, 7

3. Modelo de un eyector real, 8

Lista de tablas y figuras vii

4. Modelo de un condensador de vacío y comparación con un

intercambiador de tubo y coraza sin cambio de fase, 9

5. Curva de desempeño de un eyector(general), 20

6. Cinco partes esenciales de un eyector, 22

7. Componentes y sección transversal de un eyector, 24

8. Perfil de presión y velocidad dentro del eyector, 26

9. Componentes principales en un condensador de vacío, 30

10. Sistema de eyector /condensador en una primera etapa de eyectores, 32

11. Numero de etapas según la presión requerida en el tope de la columna de

destilación al vacío, 33

12. Diagrama simplificado de la Unidad de destilación de Crudo y Vacío, 49

13. Tipo de manómetros disponibles en la empresa, 52

14. Tipos de termómetros disponibles en la empresa, 52

15. Medidor de flujo sónico Controlotron, 53

16. Grafica #3, presión de la torre de vacío desde Septiembre 2001 hasta

Junio 2002, 54

17. Ejemplos de los muñecos de temperatura y presión (Ingeniería básica)

realizados para los condensadores de vacío, 66

18. Diagrama del balance de masa realizado para el sistema productor de

vacío a nivel de los eyectores, 69

19. Diagrama del balance de masa realizado para el sistema productor de

vacío a nivel de los condensadores, 71

Lista de tablas y figuras viii

20. Data recomendada por los fabricantes(Graham) ubicada en el diagrama

de un sistema de vacío, 97

21. Grafico #4, Curva de rompimiento de un eyector, 112

22. Gráfico #5, presión de tope y flujo de Slop con respecto al tiempo, 113

23. Gráfico #6, relación de presión de tope de la torre atmosférica con la

producción de Slop, 115

24. Grafico #7, Agua condensada y vapor a los eyectores en el transcurso del

tiempo (Enero – Junio 2002), 127

Resumen Evaluación del desempeño operacional del sistema productor de Vacío (eyectores /

condensadores) de la Unidad de Destilación al Vacío del Mejorador de Crudo ubicado en

PETROZUATA. Jose. Estado Anzoategui.

Autor: Dubraska Rodríguez

Tutor Industrial: Julio Ramírez

Tutor Académico: Miguel Pérez Caracas, Septiembre 2002

Optimizar el desempeño operacional del sistema productor de vacío: eyectores y

condensadores, ubicado en la Unidad de destilación (N° 11) del Mejorador PETROZUATA,

requirió la realización de diversas etapas, inicialmente la investigación teórica operacional

del sistema, la ubicación de la Unidad en el espacio con visitas al campo, la definición de las

variables operacionales, para relacionarlas con la teoría, y con los conocimientos adquiridos

del sistema productor de vacío. Se requirió una investigación comparativa, analítica y

explicativa, en donde se tomó como data de referencia, los datos de diseño de las hojas de

especificaciones, que fue la base de los cálculos, las simulaciones( Vacworks y Aspen Plus,

BJAC) y de la delimitación de las causas probables que afectan a la Unidad de vacío,

haciendo que la alta presión en el tope de la torre 01C102 aumente. Durante la evaluación al

sistema productor de vacío, se realizaron intercambios de conocimientos con los ingenieros

de más experiencia en la Unidad de destilación, con los fabricantes del sistema(Graham Co.)

y con asesores del área, que permitieron obtener visiones diferentes y poner en marcha

acciones para delimitar las causas de la alta presión en el tope, estas se presentaron a la

gerencia mediante avances e informes técnicos. La metodología de descarte usada, con

pruebas de planta y análisis de laboratorio, permitió definir que la causa principal de la alta

presión en el tope de la torre, es el exceso de los gases de hidrocarburos condensables, que

no pueden ser manejados por la primera etapa de condensadores, estos gases son

arrastrados a la segunda etapa donde se crea una contrapresión que provoca, que los

eyectores de la primera etapa sobrepasen la máxima presión de descarga (MPD),

presionando el tope de la torre de vacío. Para mejorar la operación de la planta se puso en

práctica en la Unidad una prueba de disminución de producción de Slop (gases

condensados) que esta siendo evaluada, para mantener las condiciones recomendadas

como permanentes en la planta. Al igual, se diseñaron facilidades en la instrumentación que

permitirá la evaluación continúa del sistema y se realizó la ingeniería básica de la trampas y

separadores en la línea vapor para asegurar la calidad ( vapor sin humedad), ambas

mejoras a instalarse en el sistema productor de vacío, en la parada próxima (Octubre 2003).

Introducción

PETROZUATA Upgrader, ubicado en el Estado Anzoategui, tiene como

finalidad el desarrollo, producción, transporte y mejoramiento del crudo extra

- pesado de la faja petrolífera del Orinoco, y la comercialización del crudo

sintético y otros subproductos (Coker, Azufre, Gas licuado de petróleo). La

empresa tiene aproximadamente 3 años en operación, incluyendo el período

de arranque, donde se lograron las condiciones estables del complejo.

El crudo extra - pesado procesado en el mejorador, esta caracterizado por

tener una gravedad °API de 9.3, por tanto su tratamiento difiere del crudo

liviano que tiene una gravedad de 26.5°API aproximadamente y es aquel

procesado en una refinería común.

El crudo de la faja tiene un tratamiento previo y particular, tanto para su

producción como en el proceso de mejorarlo.

Su tratamiento consiste: inicialmente en la faja, se mezcla con un diluente,

Nafta, para obtener un producto con 17° API, que puede ser transportado

por la tuberías hasta la estación principal, el crudo diluido se almacena y

luego continúa hacia el complejo. Este al llegar a Jose se almacena en los

campos ubicados en el norte de Anzoategui y de allí fluye a través del tren de

precalentamiento , hasta la unidad desaladora del crudo. Luego el crudo al

cual se le han eliminado las sales, agua y sólidos suspendidos pasan a la

columna de destilación atmosférica, para recuperar la nafta, que fue usada

como diluente. El fondo de la columna se divide en dos corrientes, la de

Introducción 2

menor volumen (residuo largo), que será almacenada como componente

para el crudo mejorado. La corriente de mayor volumen, residuo largo, es

calentado en un horno de fuego directo para pasar a alimentar la columna de

destilación al vacío, aquí se separan gasóleos del residuo corto que alimenta

a la unidad de coquificación retardada.

Después del período de arranque, durante cuatro meses desde Febrero 2001

hasta aproximadamente Mayo 2001, la operación(carga, presión de tope,

etc.) en la Unidad de destilación al vacío fue constante, posterior a este

periodo, se aumentó la carga a la planta de vacío, por el incremento de la

carga de crudo y por ende aumentó la producción de residuo largo, esto trajo

consigo un aumento no esperado en la presión de tope de la columna de

vacío, observándose que dicha variable llegó a valores, de un 100% y

actualmente a 400%, por encima del valor inicial o de diseño

(Diseño:14mmHgA vs Agosto 2002:60mmHgA)

La presión que mantiene la torre de destilación al vacío, identificada por

01C102, esta directamente relacionada con los eyectores y condensadores

de tope de la columna de destilación. Estos equipos son el sistema productor

de vacío, por la tanto su correcto funcionamiento es el responsable directo de

mantener una presión de vacío, especificada en diseño, dentro de la torre

01C102.

La investigación tiene como objetivo general :

Optimizar el desempeño operacional del Sistema productor de vacío

(Eyectores / Condensadores) en la Unidad de Destilación al Vacío del

Introducción 3

Complejo Mejorador de Crudo en Petrozuata, al estar la Unidad de vacío

operando a máxima capacidad.

Para lograr este objetivo fue necesario realizar diversas actividades que se

engloban, en la Evaluación del sistema productor de vacío, de la unidad de

destilación.

La evaluación del sistema de vació se llevó a cabo usando como

metodología el descarte de fallas o causas potenciales que afectan al

sistema productor de vacío. Se inicia realizando la investigación de los

equipos: Eyectores y Condensadores, sus principios de operación y

funcionamiento, para relacionar el sistema conformado por los eyectores y

condensadores con el problema en estudio (la alta presión en el tope de la

torre, cuando la unidad trabaja a máxima carga) mediante una investigación

del tipo explicativa y analítica.

Se definen las variables de estudio, tanto las relacionadas con la torre de

vacío, como aquellas propiedades que forman parte del sistema productor de

vacío y que impacta en la operabilidad del sistema. El tener claro las

variables de estudio permitió, mediante la bibliografía, la elaboración de un

plan de trabajo, la base teórica para la evaluación de los equipos del sistema

productor de vacío, que delimitó la data necesaria que había que recopilar en

campo o mediante el sistema en línea y a tiempo real “Aspen Process

Explorer”. La recolección de los datos actuales de los meses, de Abril 2002

hasta Agosto 2002, de las variables (presión ,temperatura, flujos , carga,

entre otros) y de la data teórica (referencia) de la Unidad de destilación al

Introducción 4

vacío permitió iniciar el análisis de la causas más probables que afectan al

sistema de vacío y el planteamiento de pruebas de planta, análisis de

laboratorio, simulaciones de los equipos y destilaciones simuladas que

descartaron las causas que no afectan al sistema de vacío del Mejorador.

Al delimitar los problemas existentes en la Unidad de vacío, que están

incrementando la presión de tope de la torre 01C102, se plantearan acciones

correctivas para mejorar la operación actual de la planta, mediante un

informe técnico a la gerencia de procesos y operaciones, que ataque el

problema y minimice el impacto en el sistema productor de vacío.

La alta presión en el tope de la torre de vacío influye directamente en la

producción de LVGO, HVGO y residuo corto que son los productos de valor

en esta Unidad. Los rendimientos de gasóleos actualmente están afectados,

a pesar de que se encuentran en valores de diseño. Este impacto de la alta

presión de la torre se observa en el rendimiento del residuo corto que esta

(47% actual vs. 30% diseño) por encima de su valor lo que nos indica que si

se optimiza el proceso , se reduce la presión de tope de la torre de vacío, se

incrementarán los rendimientos de gasóleos a razón de la disminución del

residuo corto, que actualmente tiene livianos que no están ascendiendo al

tope.

I.1 Planteamiento del problema.

La Unidad de destilación (Unidad 11) ubicada en el complejo mejorador

Petrozuata, esta diseñada para recuperar el diluente a partir del crudo Zuata

y proporcionar un producto residual apto para alimentar a la Unidad de

coquificación retardada. Los gasóleos y demás productos que se obtienen

son empleados en la elaboración de los crudos sintéticos.

En la unidad de destilación, están ubicadas las columnas de destilación

atmosférica y al vacío. En la columna de destilación atmosférica se obtiene la

nafta usada como diluente en el área de producción y destilado del crudo y

en la columna de destilación al vacío se separan los productos que en

condiciones atmosféricas no son posibles de obtener.

El producto de fondo de la destilación atmosférica, pasa por un horno a fuego

directo, con la finalidad de aumentar la temperatura @ 373°C y alimentar

seguidamente a la torre de vacío, en donde se obtienen: LVGO(gasóleo

liviano de vacío), HVGO (gasóleo pesado de vacío), gases de tope, residuo

de vacío o residuo corto y aceite de desecho, por lo tanto, el rendimiento de

la columna de vacío, se basa en la alta producción de gasóleos, que es

óptima cuando se opera a presión baja (14mmHgA), baja producción de

aceite y de producto de fondo(residuo corto).

De acuerdo a los requerimientos del complejo, durante más de un año,

(desde Abril 2001), se ha ido aumentando progresivamente, la carga de

crudo a la unidad, sobrepasando actualmente (Agosto 2002) la capacidad de

diseño de la torre de destilación al vacío.

Capítulo I. Evaluación del desempeño del sistema productor de vacío. 6

La presión de tope de la columna de destilación al vacío, se vio directamente

influenciada por el aumento de carga a la unidad, ya que de la misma forma

que fue aumentando la carga a vacío fue incrementando la presión de tope

en la torre de vacío, ambas llevan una tendencia ha aumentar desde

Septiembre 2001 (ver Figura #1. Gráfico #1 Presión de tope y carga a la torre

de vacío), ocasionando cambios operacionales en el perfil de la

torre(01C102), para mantener la productividad, es decir, mantener los

porcentajes de rendimiento de productos valiosos, que debería aportar la

unidad.

0102030405060708090

100

09/0

1/01

09/1

6/01

10/0

1/01

10/1

6/01

10/3

1/01

11/1

5/01

11/3

0/01

12/1

5/01

12/3

0/01

01/1

4/02

01/2

9/02

02/1

3/02

02/2

8/02

03/1

5/02

03/3

0/02

04/1

4/02

04/2

9/02

05/1

4/02

05/2

9/02

06/1

3/02

06/2

8/02

07/1

3/02

07/2

8/02

Tiempo( Mes/ día/ año)

Pres

ión

de to

pe d

e la

torr

e 01

C10

2 (m

mH

gA)

020004000600080001000012000140001600018000

Car

ga a

vac

ío(T

/D)

Presión de tope de la torre 01C102 Carga a Vacío(T/D)

Figura #1. Gráfico #1 Presión de tope y carga a la torre de vacío

Se observó una relación inmediata, entre la carga a vacío y la presión de

tope de la columna de destilación al vacío.

Esta observación llevo al planteamiento de diversas interrogantes, tales

como: ¿Qué se encarga de mantener la condición de baja presión en la

columna de destilación al vacío 01C102?¿Cómo opera el sistema productor

de vacío?


La Columna de vacío, fue diseñada para poder separar los productos que

mediante una destilación atmosférica no son posibles de obtener, ya que

requieren de elevadas temperaturas. Mediante la destilación al vacío se evita

el proceso de craqueo térmico y por ende el obtener productos no deseados.

De acuerdo a las especificaciones(°API, % de agua, contenido de sal, entre

otros), que requería la empresa en los productos: LVGO y HVGO y residuo

corto, se diseño un sistema productor de vacío, basado en Eyectores y

Condensadores, que debía mantener una presión de vacío de 14mmHgA en

la torre de vacío 01C102 .

Los eyectores y condensadores que forman el sistema productor de vacío,

están ubicados en el tope de la columna de vacío, conformado por (10)diez

eyectores y (5) cinco condensadores (ver figura #2. Diagrama del sistema

productor de vacío de Petrozuata).

Figura #2. Diagrama del sistema productor de vacío de Petrozuata.

01C102

Vapor motriz

01J101A 01J101B 01J101C

01E120A 01E120B 01E120C

TERCERA ETAPA01J101G/H/I/J

01J101F

01E121

01J101E01J101D

01E122

01V105

GASES DE TOPE

Tercera etapa

Segunda etapa

Primera etapa


Los eyectores se emplean para extraer los gases de tope de la columna de

destilación al vacío. La carga al sistema de eyectores consiste en gases no

condensables generados por craqueo en el horno a fuego directo y aire,

hidrocarburos condensables y vapor de agua.

Para un mejor entendimiento del proceso de Destilación al Vacío se explica a

continuación los fundamentos teóricos de la operación de estos sistemas,

sus componentes principales y las variables de operación.

Los eyectores son bombas fluidodinámicas que utilizan la energía de un

fluido primario para mantener un caudal de otro fluido secundario mediante

un salto de presión, es decir, que emplean la energía de un chorro de vapor

para comprimir un gas a baja presión (100 a 300mmHgA), hasta la presión

atmosférica.

Un eyector no es más que una combinación de una tobera con un difusor,

acoplado convenientemente en un mismo equipo y está formado, en general,

por cinco partes .(ver figura #3 Modelo de un eyector)

Figura #3. Modelo real de un eyector


Los condensadores en un sistema de vacío tienen como principal propósito

reducir la cantidad de carga que el siguiente eyector debe manejar. Esto

mejora grandemente la eficiencia del sistema integral.

Los condensadores son construidos como intercambiadores de tubo y

coraza, pero su diseño interno difiere, debido a la presencia de dos fases y a

la operación a baja presión(ver figura #4 Condensadores de vacío y

diferencia con un intercambiador normal).

Figura #4.Modelo de un condensador de vacío y comparación con un intercambiador de tubo

y coraza sin cambio de fase

Los diez (10) eyectores y los cinco(5) condensadores del sistema de vacío

ubicados en el tope de la torre 01C102, ver gráfico #2, están dispuestos en

tres etapas:


- Primera etapa: constituida por tres eyectores(01J101A/B/C) de mayor

capacidad que los eyectores presentes en la segunda y tercera etapa.

Cada uno de ellos esta conectado directamente a la torre de destilación al

vacío, de donde succionan los gases y descargan en tres (3)

intercondensadores, 01E120A/B/C respectivamente. La salida de los

gases incondensables de los condensadores llegan a un cabezal común

que es la carga para la segunda etapa.

- Segunda etapa: formada por tres eyectores:01J101D/E/F, difiere de la

etapa anterior, ya que la descarga de los eyectores llega a sólo un

condensador 01E121.

- Tercera etapa: posee cuatro eyectores, uno de ellos diseñado como

repuesto, es decir, según diseño deben operar, si la planta se encuentra

en buen funcionamiento, sólo tres eyectores sin ningún tipo de

complicación. Esta etapa consta de un condensador posterior (01E122).

- Todos los condensadores de vacío están conectados mediante piernas

barométricas al tambor de tope (01V105) de la torre de vacío, en donde

se separa, la fase de hidrocarburo, el slop o aceite de desecho, de la

fase acuosa.

La selección del número de etapas se realiza de acuerdo a la presión de

vacío que se requiera, en este caso 14mmHgA.

El buen funcionamiento del sistema productor de vacío: Eyectores y

Condensadores, será el responsable de operar el proceso con los menores

costos operacionales y obtener productos dentro de las especificaciones.


Actualmente la columna de destilación al vacío no opera según las

especificaciones de diseño, existiendo las siguientes limitaciones:

- Sobrecarga de crudo, teniendo como consecuencia aumento de la carga

a la unidad de Vacío sobre el valor de diseño(ver tabla #2)

Diseño(T/D) Actual, agosto 2002 (T/D)

Carga de Crudo 26400 27000

Carga a vacío 14938 15500

Tabla #2 Comparación entre el diseño y el actual de la carga de crudo y de vacío.

- Incremento continuo de la presión de tope de la columna de destilación al

vacío, por encima de su valor de diseño (Agosto 2002: 50mmHgA Vs

Diseño:14mmHgA)

- Cambios en el perfil de la torre: temperaturas, reflujos de gasóleos,

niveles de líquido, entre otros.

- El eyector extra, ubicado en la tercera etapa del sistema de vacío se

encuentra en servicio desde el mes de Abril 2002.

Igualmente es necesario acotar la inundación de la torre de vacío 01C102 y

los equipos adjuntos: sistema productor de vacío (eyectores/condensadores)

y tambor de tope 01V105, con residual proveniente de la torre de destilación

atmosférica 01C101, el día 13/01/01, después de este hecho no se

inspeccionaron las líneas del sistema. Además se realizo una parada de

planta, posterior a la inundación, la semana del 13-19 de abril de 2002 , en la

cual el personal inspecciono el eyector 01J101A, de la primera etapa,

dejando escapar por las líneas una empacadura de 36”.


Los hechos anteriores señalan la presencia de fallas en el sistema productor

de vacío, que se observa en el aumento de la presión de tope de la columna

de vacío 01C102 y que esta influenciado por el incremento de carga a la

unidad.

La operación inestable que actualmente tiene la unidad de destilación al

vacío a llevado al estudio de las causas probables que afectan a este

sistema, en donde: Inicialmente se realizará la fundamentacion teórica, tanto

operacional como mecánica, del funcionamiento del sistema de vacío, para

luego mediante visitas periódicas a planta y programas de monitoreo en

tiempo real, lograr la recopilación de data representativa de la variación de

la presión en el tope de la torre de vacío y en los equipos del sistema

productor de vacío.

La data de los equipos (eyectores y condensadores) será tanto la real

operacional tomada en planta, como la de diseño; que será verificada

mediante simulaciones.

El periodo de estudio partirá desde el arranque de la planta, hace más de un

año (Enero2001) hasta fechas actuales (Agosto 2002).

La información obtenida se analizará para observar el comportamiento de la

presión y temperatura en los equipos: eyectores y condensadores, al realizar

la variación de la carga en la alimentación de la columna de destilación de

vacío y para señalar la influencia de estas variables en el desempeño del

sistema de vacío.


La data indicará los valores donde la presión de tope sobrepasa la estipulada

en el diseño de la torre (14mmHgA) y las condiciones a la que opera

actualmente el sistema de vacío. De acuerdo al resultado se procederá al

análisis y a la búsqueda de las limitaciones en los equipos existentes:

eyectores y condensadores de la tres etapas. Con la data y la investigación

bibliográfica se conocerá a fondo el sistema de vacío y permitirá mediante

una metodología de descarte, y la realización de pruebas de planta, delimitar

los problemas o fallas, es decir, ubicar la causas más probables que afectan

al sistema productor de vacío

Todos los aspectos anteriores, nos señalan la existencia de un problema en

la unidad de vacío, permitiéndonos el planteamiento de las siguientes

interrogantes:

1. Qué factores están influyendo en la variación de la presión del

sistema productor de vacío (Eyectores\ Condensadores) de la

Unidad de Destilación al Vacío del Complejo de Mejoramiento de

Crudo, ubicada en PETROZUATA. Estado Anzoategui. ?

2. Cuál es la falla existente en los equipos del sistema productor de

vacío (Eyectores\ Condensadores) que se presenta al variar la carga

de la alimentación, provocando un aumento considerable de la

presión en el tope de la columna de destilación al vacío de la

Unidad?

Al estar ubicada esta falla y una vez realizadas las investigaciones previas

con los fabricantes, se procederá a recomendar mejoras en los


procedimientos operacionales y facilidades del sistema, esperando que una

vez puestas en práctica disminuya el rango o la diferencia de presión

existente entre la operacional y la de diseño, es decir que el sistema de vacío

pueda trabajar con el máximo de carga en la alimentación de la columna,

evitando que la presión sobrepase los 14mmHgA (diseño), manteniendo los

rendimientos en los gasóleos (liviano y pesado) y una producción mínima de

residuo de vacío.

La revisión del diseño para la realización de propuestas de mejoras se

empleará como último recurso si los procedimientos operacionales

desarrollados no logran el objetivo de una mejor operación en la unidad de

vacío.

Las propuestas de mejoras se llevaran a cabo una vez que se elaboren las

especificaciones de los cambios, el estimado de los costos de inversión , las

ganancias y la evaluación económica del proyecto para tramitar la solicitud

de ejecución del mismo.

I.2 Objetivos.

I.2.1 Objetivo General

Optimizar el desempeño operacional del Sistema productor de vacío

(Eyectores / Condensadores) en la Unidad de Destilación al Vacío del

Complejo Mejorador de Crudo en Petrozuata, al estar funcionando a

máxima capacidad.

I.2.2 Objetivos específicos

• Tomar Data histórica operacional a varias cargas

• Organizar y calcular data real por equipos

• Generar data con simulación

• Revisar e Inspeccionar los equipos, eyectores y condensadores

presentes en el campo

• Investigar sobre el modo operacional actual del sistema productor de

vacío

• Revisar los procedimientos de operación de los equipos

• Revisar el procedimiento y la rutina de Retrolavado

• Mejoras en los procedimientos operacionales de sistema productor de

vacío

• Evaluar la operación de los eyectores del Sistema de Vacío contra diseño

mediante curvas de funcionamiento.

• Conseguir las limitaciones de los equipos existentes en planta

Capítulo I. Evaluación del desempeño del sistema productor de vacío.

16

• Elaborar especificaciones de cambios y mejoras en Diseño

• Evaluar económicamente el proyecto de mejora de la instrumentación en

el sistema productor de vacío.

• Elaborar la propuesta del proyecto de mejoras

II. Marco Teórico.

El proceso de Destilación al Vacío consiste en separar los productos que

mediante Destilación Atmosférica no es posible realizar, ya que tiene como

consecuencia un craqueo térmico.

El proceso se basa principalmente en calentar la carga de residuo

atmosférico para posteriormente separarla en una columna de destilación

que opera a baja presión (01C102). A esta presión la vaporización se lleva

acabo a menor temperatura con lo que se evita los problemas de craqueo

térmico, además que se consume menor energía para lograr la destilación.

Para alcanzar una baja presión en el proceso de destilación de crudo

generalmente se utiliza un sistema de vacío a base de eyectores. El buen

funcionamiento de este sistema será el responsable de operar el proceso con

los menores costos operacionales y obtener productos dentro

especificación.(1)

Los fundamentos de la operación de este sistema: eyectores y

condensadores, sus componentes principales y las variables de operación,

serán explicados teóricamente, lo cual redundará en un mejor entendimiento

del proceso de Destilación al Vacío.

El propósito de las siguientes definiciones es ofrecer una revisión completa

de los fundamentos de los eyectores y condensadores su sistema de

operación y el análisis de problemas.

Capítulo II. Marco Teórico 18

II.1 EYECTORES

Un completo entendimiento de las características del desempeño de un

sistema de eyectores reduce el tiempo del análisis de un problema que

puede estar asociado al desempeño de la unidad de destilación al vacío.

II.1.1. Concepto

Los eyectores se emplean muy comúnmente para extraer gases de los

espacios donde se hace vacío, por ejemplo, en los condensadores, en los

sistemas de evaporación, en torres de destilación al vacío y en los sistemas

de refrigeración, donde los gases extraídos son generalmente

incondensables, tales como el aire. Aunque también se usan en el mezclado

de corrientes como por ejemplo en los procesos de sulfitación en ingenios

azucareros.

Los eyectores son bombas fluidodinámicas que utilizan la energía de un

fluido primario para mantener un caudal de otro fluido secundario mediante

un salto de presión, es decir, que emplean la energía de un chorro de vapor

para comprimir un gas a baja presión (100mmHgA a 300mmHgA), hasta la

presión atmosférica.

Los eyectores o bombas de chorros, son máquinas cuyo trabajo se basa en

la transmisión de energía por impacto de un chorro (fluido) a gran velocidad,

contra otro fluido en movimiento o en reposo, para proporcionar una mezcla

de fluido a una velocidad moderadamente elevada, que luego disminuye

hasta obtener una presión final mayor que la presión inicial del fluido de

menor velocidad.


II.1.2 Características principales

1. Carecen de partes móviles como válvulas, pistones, rotores, etc.

2. No precisan mantenimiento.

3. Trabajan con todo tipo de fluidos.

4. Fiabilidad en el funcionamiento.

5. Permiten instalarlos en cualquier posición.

6. La carga a los sistemas de eyectores consiste de: gases no

condensables generados por craqueo en el calentador a fuego directo

y aire, hidrocarburos condensables y vapor de agua utilizado para

descoquizado y agotamiento.

7. Los fabricantes de eyectores resumen los datos críticos en la “curva

de desempeño o comportamiento”. (ver Anexo 1. Curvas de

desempeño para cada uno de los eyectores del sistema de vacío en

Petrozuata).

Las curvas de desempeño o de comportamiento de un eyector,

representa en el eje “Y” la presión de succión en mmHgA y en el de

las “X” la carga equivalente a vapor de agua en lb/hr, esta carga se

usa para expresar la corriente de proceso la cual puede estar

compuesta por diversos componentes como aire, vapor de agua e

hidrocarburos.(ver figura # 5 Curva de desempeño de un eyector).


Figura #5. Curva de desempeño de un eyector (general).(3)

La curva de comportamiento puede ser usada de dos maneras

distintas, primero si la presión de succión del eyector es conocida, se

determina la carga equivalente del vapor de agua que maneja y

segundo, si la carga del eyector es conocida se puede determinar la

presión de succión. La importancia del conocimiento de la curva de

comportamiento de un eyector, radica en que esta permite comparar

las medidas de diseño con las de campo; si estas difieren de la curva

de comportamiento es probable que existan problemas con el proceso,

servicio o en el eyector.

8. Relación de compresión: la relación entre la presión de descarga de

un eyector y la presión de succión se denomina relación de

compresión. Para un eyector individual es función de la temperatura

del agua de enfriamiento, las condiciones del vapor motriz utilizado y

el perfil de condensación de los hidrocarburos manejados. La primera

etapa de eyectores, conectados directamente a la descarga de la


columna, tendrán una relación de compresión definida por la

temperatura del agua de enfriamiento del intercondensador, ya que se

balancea con la presión de descarga del eyector, que debe ser lo

suficientemente alta para que se lleve a cabo la condensación.

9. Vapor motriz: La presión del vapor motriz es especificada por los

fabricantes para mantener una operación estable en el eyector, si la

presión de vapor motriz se encuentra menor que la de diseño, pasará

menos vapor por la tobera y el eyector no tendrá suficiente energía

para comprimir el fluido desde su presión de succión hasta su presión

de descarga; el mismo problema ocurre cuando se proporciona vapor

motriz con temperatura mayor que la de diseño (aumento del volumen

específico).

10. Máxima presión de descarga: es la máxima presión de salida que un

eyector puede alcanzar con la cantidad de vapor motriz definido en el

diseño. Si la presión de descarga de un eyector sobrepasa a la

máxima permitida la operación del eyector se volverá instable,

incrementándose la presión de succión.

II.1.3 Componentes del eyector:

Es importante conocer la nomenclatura interna de las partes del eyector,

antes de empezar a discutir como trabaja el equipo.

Un eyector no es más que una combinación de tobera con un difusor,

acoplado convenientemente en un mismo equipo y está formado, en general,

por cinco partes(figura #6 Cinco partes esenciales de un eyector):


- Conexión del vapor(Steam Chest): es la conexión a través de la

cual se introduce el vapor motriz (primario) a alta presión

- Cámara de succión(chamber suction): provee una cámara plena,

con una apropiada conexión para la entrada de la succión, el

difusor y la boquilla del vapor. Esta parte es algunas veces

eliminada y se incorpora en la conexión del difusor y la boquilla de

vapor.

- Difusor(diffuser):

Entrada(inlet): Esto proporciona una sección introductoria

correctamente formada y una adecuada sección convergente

del difusor para manejar la alta velocidad del fluido. En esta

sección, entran y se mezclan completamente, el vapor motriz y

el vapor de la carga (secundario) y la presión es convertida en

velocidad supersónica.

Salida(outlet): Esto proporciona una adecuada sección

divergente del difusor para la conversión completa de velocidad

en presión. La salida del difusor reduce la velocidad del fluido a

niveles razonables hasta convertir prácticamente toda la

energía cinética (cambio de velocidad) en energía potencial

(cambios de presión).

- Boquilla del vapor motriz(nozzle motive): este es el corazón del

eyector conecta directamente el vapor motriz al eyector.


- Compartimento de la succión (troat section): sección de transición

entre la convergencia supersónica y la divergencia sónica del

difusor. (2)

Figura #6. Cinco partes esenciales del eyector (3).


Figura #7. Componentes del eyector y sección transversal.(4)

II.1.4 Principio de operación

El principio básico de un eyector es convertir la energía de la alta presión del

vapor motriz en velocidad. Esto ocurre por expansión adiabática desde la

presión del vapor motriz hasta la presión de operación de la carga

succionada. Esta expansión se lleva a cabo a través del difusor en sus

secciones: convergente y divergente, la figura #8 muestra el perfil de presión

y velocidad dentro del eyector.


El resultado de la expansión es una velocidad supersónica, típicamente entre

3-4mach(3000-4000pies/seg). Normalmente el vapor motriz se expande a

una presión más baja que la presión de succión de la carga. Esto crea una

zona de baja presión para jalar la carga succionada dentro del eyector. El

vapor motriz a alta velocidad se entrampa y se mezcla con la carga de gas

succionado. La velocidad de la mezcla resultante es supersónica (6).

Posteriormente la mezcla entra a un venturi. Donde la alta velocidad se

convierte en presión, conforme a la reducción del área de la sección

transversal. En la sección de la garganta se establece una onda de choque

normal, aquí se presenta un incremento dramático de presión y una pérdida

de velocidad a través de la onda de choque. El flujo a través de la onda de

choque va desde supersónico en la parte delantera, sónico en la onda de

choque y subsónico después de esta onda.

En la sección divergente o en la salida del difusor la velocidad es reducida

adicionalmente y convertida en presión.


Figura #8. Perfil de presión y velocidad dentro del eyector (5)

II.1.5 Ventajas y Desventajas de los Eyectores

1) Ventajas

• Son de diseño simple con gran flexibilidad y ocupan poco espacio

• Fáciles de construir y de manejar.

• Su costo de mantenimiento es bajo (no necesita lubricación, ni se

desgasta), no tienen partes móviles como válvulas, pistones,

rotores, etc. y las sustituciones de piezas o partes son poco


frecuentes (los más comunes son toberas de acero inoxidable y

cámara y difusor de hierro fundido, los materiales cambian según

su uso).

• Es de bajo costo en servicio, ya que no necesita soporte y puede

ser sujetado conectándolos a las tuberías.

2) Desventajas

• Su costo operacional es relativamente alto debido al consumo de

fluido motor, generalmente vapor. En este caso utiliza vapor

tomado directamente de los generadores (media presión), el que

después de expandirse, mezclarse y comprimirse es totalmente

condensado y descargado al pozo barométrico, con pérdidas de

todo su calor latente.

• Sobre la base anual, el costo de operación es generalmente mayor

que el costo inicial del equipo, de aquí que su rendimiento

económico sea bajo.

• Tienen una baja eficacia mecánica y falta de flexibilidad para las

variaciones de las condiciones de operación.

II.2 CONDENSADORES.

Los condensadores juegan un papel crítico en el soporte del proceso de

operación de un sistema de vacío, es necesaria la combinación

eyectores/condensadores para mantener el sistema de vacío estable.


II.2.1 Características Principales

Las características dominantes de los condensadores de vacío con la

condensación por el lado de la coraza son (ver figura #9 ):

- Es diseñado con la carga limite aguas abajo del eyector.

- Conexión de la entrada del vapor(vapor inlet)

- La distribución del espacio del vapor sobre el haz de tubos.

- La zona de condensación principal.

- El enfriamiento de los no condensables y la zona final de condensación.

- Conexión de salida de los gases no condensables(vapor outlet)

- Conexión de salida de los condensables (condensate outlet)

- Agua de enfriamiento, entrada (inlet) y salida (outlet).

- Ensuciamiento: los condensadores de un sistema de vacío están sujetos

a ensuciamiento como cualquier intercambiador de calor de la refinería, el

cual puede ocurrir por el lado de los tubos, coraza o ambos. El

ensuciamiento esta relacionado con la transferencia de calor y en alto

grado puede ser la causa del mal funcionamiento del sistema de vacío. El

agua de la torre de enfriamiento se usa frecuentemente como fluido de

enfriamiento en los condensadores de vacío, normalmente por el lado de

los tubos. Los depósitos de ensuciamiento sobre la tubería interna causa

una resistencia a la transferencia de calor. Los gases del domo de la torre

circulan normalmente por el lado de la coraza, se puede formar una capa

de hidrocarburo sobre la superficie externa de los tubos, esta capa es una


resistencia a la transferencia de calor y en un período determinado, este

ensuciamiento excederá lo considerado en diseño.

II.2.2 Principio de operación

El principal propósito de un condensador en un sistema de eyectores es

reducir la cantidad de carga que el siguiente eyector debe manejar. Esto

mejora la eficiencia del sistema completo. Aunque estos condensadores son

construidos como intercambiadores de tubo y coraza, su diseño interno

difiere, debido a la presencia de dos fases y la operación a baja presión.

La mayor porción de los condensables contenidos en la entrada de vapor

cambian de fase (de vapor a líquido), el líquido cae por gravedad y rueda

hacia el fondo del condensador y baja por la pierna de drenaje(condensate

outlet). El resto de los condensables y los no condensables son removidos

del condensador por la salida del vapor(vapor outlet).

II.2.3. Componentes principales de un condensador de vacío

1. Tubos

2. Placa tubular(Tubesheet)

3. Coraza

4. Platos de soporte

5. Deflector (baffles)

6. Cubierta (channel)

Los tipos de condensadores de vacío generalmente usados son

intercambiadores del tipo de tubo y coraza.


Estos se observan similares a intercambiadores convencionales de tubo y

coraza, sin embargo su geometría interna es notablemente diferente, en la

figura #9 se muestran los componentes de este tipo de condensadores.

Figura # 9. Componentes principales en condensadores de vacío (4)

Los condensadores son diseñados en tres configuraciones básicas usando la

nomenclatura estándar establecida por TEMA (7)

Placa tubular fija(proceso de condensación por el lado de la coraza)

designados como: AXI; BXM;AEL.

- Haz de tubos desprendibles (proceso de condensación por el lado de la

coraza): AXS;AXU;AES.

- Placa tubular fija (proceso de condensación por el lado de los tubos):

AEL o BEM.

El diseño y la óptima operación de un condensador de un sistema de vacío

esta determinado por la disposición de los tubos y el flujo a través de los


deflectores, esta geometría afecta directamente la eficiencia de la

condensación y la minimización de la caída de presión.

De acuerdo con todo lo reflejado en la teoría para que el sistema de vacío

opere en óptimas condiciones, el sistema de eyectores/condensadores

deben operar conjuntamente para lograr un desempeño adecuado, ya que la

carga de los condensadores es diez veces la carga de los eyectores.

Consecuentemente cualquier perdida de desempeño en los condensadores

afecta dramáticamente el eyector aguas abajo del intercondensador. Esto

hace que el desempeño de un eyector sea dependiente de los

condensadores aguas arribas.

II.3 SISTEMA PRODUCTOR DE VACÍO: EYECTORES Y

CONDENSADORES

El sistema de productor de vacío, depende del desempeño de cada equipo

que lo integra, como se observo en los principios de operación esta definido

por el tipo de torre y las especificaciones del producto que se quiere obtener

en la columna de destilación al vacío.

II.3.1. Tipo de torre

De acuerdo al modo operacional las torres están clasificadas como:

- Húmedas: opera a aproximadamente 50-65mmHgA en el tope de la torre.

Es posible el uso de un precondensador ya que reduce sustancialmente

la carga de hidrocarburos y el vapor de agua presente en la carga hacia

los eyectores.


- Semi- húmedas: operan típicamente en un rango de 15-25mmHgA en el

tope de la torre. El arreglo usado son tres etapas de eyector/condensador

- Secas: operan entre 5-15mmHgA, utiliza tres etapas de eyectores en

serie.

II.3.2 Eyectores/condensadores

El propósito de un eyector es succionar los vapores del tope de la torre, tanto

los condensables como los incondensables, para comprimirlos a una presión

más alta. Las etapas de eyectores en serie lograr una presión equivalente o

mayor a la atmosférica.

El propósito de los condensadores, es que al colocarse entre las etapas de

los eyectores, debe condensar la mayor cantidad de gases condensables y

vapor de agua como sea posible, permitiendo un ahorro de energía en el

consumo de vapor y permite reducir al mínimo la carga que va aguas abajo

del intercondensador.(ver figura # 10. Sistema eyector /condensador en una

primera etapa)

Figura #10. Sistema eyector/condensador en una primera etapa (7)


Para operar eficientemente un eyector es necesario definir el radio de

compresión, esta relación de compresión es función como nombramos

anteriormente de la presión de succión y de descarga del eyector. La relación

de compresión del sistema esta relacionada con la cantidad de etapas que

este involucra; para logra mayor capacidad es necesario que el arreglo sea

en paralelo y para mayores radios de compresión deben ser colocados en

serie.

La figura #11 nos indica el número de etapas que debe tener el sistema de

acuerdo a la presión que se quiere obtener en la columna de destilación.

Figura #11. Números de etapas según la presión requerida en el tope de la columna de

destilación al vacío (3).

II.3.3 Condiciones del proceso:

- Carga de condensables: entradas de aire al sistema, hidrocarburos muy

livianos y gases por craqueo proveniente de la zona del horno


- Carga de incondensables: consiste en vapor de agua, hidrocarburos que

no condensa a las condiciones existentes en los intercondensadores.

De acuerdo a todo lo expuesto anteriormente(base teórica) se puede definir

el sistema existente en el mejorador Petrozuata, C.A.

- La torre de vacío esta diseñada para operar a 14mmHgA, por lo tanto se

puede considerar una torre seca.

- El sistema de eyectores asociado a dicha presión es de tres etapas, cada

una de ellas caracterizada por tener mas de dos eyectores en serie.

- Todas las etapas están dispuestas en el sistema en paralelo, para

aumentar la capacidad de manejo de carga.


II.4. CONTEXTO HISTÓRICO Y ANTECEDENTES

Las herramientas actuales nos permiten tener al alcance información sobre

investigaciones realizadas y que son pertinentes al tema que aquí se aborda:

Evaluación del sistema productor de vacío.

La investigación realizada, con el uso de Internet y los artículos de los

fabricantes GRAHAM, entre otros, permitió el tener un conocimiento previó

de los posibles casos o problemas que afectan al sistema productor de vacío:

Eyectores/condensadores.

Artículo Casos estudiados

1. Entender los problemas reales

del sistema de vacío(3)

a) Ensuciamiento en los intercondensadores.

b) Producción de gas craqueado.

c) Taponamiento de las boquillas de los eyectores

d) Alta carga de condensables

2.Entender los fundamentos del

sistema de vacío(1)

Corte o “break” de la operación del sistema.

3. Lecciones del campo(8) a) Intercondensador inapropiado.

b) Intercondensador sucio.

4. Análisis de problemas en los

eyectores(4).

a) Ensuciamiento del condensador

b) Excesiva carga de condensables

c) Excesiva carga de incondensables

d) Baja presión del vapor motriz

5. Entender el sistema de eyectores

es necesario para el análisis de

problemas(9).

a) Condiciones del agua de enfriamiento

b) Corrosión y erosión en los eyectores

Tabla #2 Resumen de los casos presentados en otros sistemas de vacío.

El resumen nos indica los casos mas frecuentes, ensuciamiento de los

intercondensadores, como el más común, de los problemas que pueden

ocurrir en un sistema de vacío, de igual forma nos orienta para iniciar la


revisión de los equipos, teniendo en cuenta que la base teórica nos señala el

como funciona y esta estructurado el sistema de vacío.

La información anterior nos complementa la teoría, ya que nos da un indicio

de lo que puede estar pasando en la unidad de vacío de Petrozuata, C.A o

simplemente señala el camino para comenzar la toma de data en los

diferentes equipos que integran la unidad.

III.1. Características Metodológicas.

Este capítulo refiere a las técnicas y herramientas usadas para el logro del

objetivo general, mediante la realización de los objetivos específicos, tomando en

cuenta las limitaciones que se presentaron en el desarrollo de la investigación.

III.1.1. Tipo de investigación.

El sistema productor de vacío: Eyectores y Condensadores, responsable

directo de mantener la baja presión del tope de la torre de destilación al

vacío, es la base de la investigación, ya que inicialmente para saber lo que

afecta directamente al sistema y luego controlar la variable de estudio:

Presión de tope, fue necesario adquirir amplios conocimientos acerca del

funcionamiento, las bases de diseño y la operación actual, para realizar

comparaciones y delimitar la falla.

Las investigación realizada se puede clasificar de la siguiente manera:

1. Investigación descriptiva: como se mencionó anteriormente, fue

necesario adquirir conocimientos previos, para lograr el entendimiento

completo del sistema de vacío y su influencia en la presión de tope de

la columna 01C102. Por lo tanto se realizó una identificación de la

características del sistema productor y su influencia sobre el

comportamiento de la presión tope. Igualmente se buscó toda la

información de los equipos que integran la unidad entre los cuales

tenemos:

• Los equipos aguas arribas de la columna de vacío, en donde se

observaron las limitaciones existentes en la torre de destilación

Capítulo III. Marco metodológico 38

atmosférica, ya que el residuo largo, es la carga a la columna de

vacío

• La operación de la columna de vacío: se obtuvieron los datos de

diseño (se realizaron comparaciones de datos de diseño ya que

existían diversas fuentes), las condiciones :temperaturas, reflujos

(pumparound), los productos y se estudio la relación de la unidad

de vacío con la Unidad de Procesos aguas abajo (Unidad de Coker)

• El sistema productor: los equipos que los integran (eyectores y

condensadores), los servicios relacionados: vapor y agua de

enfriamiento, entre otros.

• Equipos anexos: tambor de tope, donde se almacena el

condensado de los intercondensadores y las bombas de anillos

líquidos, que trabaja con los gases incondensables. De ambos

equipos se buscaron sus características principales, para observar

sus limitantes con respecto al sistema productor de vacío.

2. Investigación analítica: La relación entre las variables (presión de tope

y carga de la torre de vacío) y los equipos: eyectores/condensadores,

se logro definir mediante el análisis del sistema productor de vacío.

El análisis se basó inicialmente en la teoría (principios de operación) y

en los antecedentes; es decir, en la experiencia de problemas que

afectaron a otras empresas, permitiendo ver las consecuencias en el

sistema productor de vacío, cuando la operación de las variables


cambiaba, entre ellas: agua de enfriamiento, flujo de gases

(condensables e incondensables), calidad del vapor, funcionamiento y

operabilidad de los eyectores y condensadores.

Igualmente se observaron los cambios que se realizaron en la Unidad

de Vacío desde su arranque(2001), hasta las fechas actuales

(Septiembre 2002), permitiendo ver la incidencia que ha tenido el

aumento de la carga sobre los valores de diseño.

El análisis de los posibles problemas, se realizó mediante

argumentación teórica, cálculos y aquellas que se podían validar

mediante la toma de data en campo, como son las altas presiones en

los equipos relacionados al sistema (los eyectores y condensadores en

donde existía disponibilidad de instrumentos)

La investigación analítica permitió la ubicación de las posibles

limitantes que afectan al sistema, haciendo uso de herramientas y

soporte técnico: Ingenieros de procesos, fabricantes y consultores

especializados en el área.

3. Al realizar el análisis de todas las causas probables, la toma de data, el

comportamiento de la planta y la base teórica, se limitaron los

problemas existentes. Mediante la realización de pruebas de planta

comenzaron las mejoras en la unidad de vacío y el descarte de las

causas potenciales, lo que nos permitió el planteamiento de hipótesis

para buscar la causa raíz o las causas que más afectan al sistema de

vacío.


Las pruebas de planta y la toma de data, al igual que el uso de

simuladores, permitieron evaluar el funcionamiento y la operación

actual de la columna de destilación de vacío, al manipular el perfil de la

torre y las variables y equipos relacionados al sistema productor de

vacío. Las pruebas eran sujetas a revisiones y eran realizadas con

precaución, ya que el objetivo en la planta es el de no afectar la

producción de los gasóleos y mantener la operación estable en la

unidad de destilación al vacío.

III.1.2 Diseño de Investigación

A. Contexto: la investigación fue inicialmente teórica, de donde se

obtuvo la descripción de los equipos que operan en la unidad

(diseño). Los datos de operación de la planta fueron obtenidos

de programas en línea que reportan las condiciones en la que

esta operando la planta, de igual forma se obtuvo data

operacional por medio de visitas a la unidad, es decir la

información expuesta, es tanto documental como de campo.

• Diseño documental: basado en documentos obtenidos de

diversas fuentes:

1. Internet de donde se obtuvo la mayor parte de la

información: artículos relacionados al tema, experiencias

previas en sistemas de vacío y consultores.

2. Control de documentos: departamento que se encarga de

mantener la información provista por los fabricantes en la


etapa de diseño, de donde fueron facilitados los

manuales de la unidad de destilación, tanto mecánicos

como los operacionales.

• Diseño de campo: la información de la operación de la

planta, desde su arranque, se mantiene en línea mediante un

software “Aspen Process Explorer”, en donde se observan

las variaciones de todas las unidades del Mejorador de

Crudo, en fecha actual. Se obtuvo información de la consola

(DCS), lugar donde llegan todas la señales de los

instrumentos de transmisión existentes en campo y se

modifican las variables controladas, aquellas medidas que

solo se obtenían en instrumentos locales, fueron observadas

en campo, con visitas periódicas. La data representativa fue

tomada, una vez que se lograron la facilidades; es decir,

disposiciones de manómetros y termómetros y las

condiciones que exigía el instrumento de medición de flujo y

velocidad en tuberías, la data se tomó en cada uno de los

equipos del sistema productor de vacío.

B. Tiempo: La alta presión en el tope de la torre 01C102, es un

problema que ha afectado a la unidad de destilación al vacío

desde septiembre 2001, para observar los cambios y delimitar

los antecedentes o acciones que se tomaron en la unidad de

destilación fue necesario que el estudio se realizará desde el


año 2001, desde el arranque del mejorador hasta la

actualidad(septiembre 2002), fecha en que se esta realizando la

evaluación y se están realizando mejoras, para lograr la

disminución de la presión de tope y por ende optimizar la

operación y la producción.

C. Manipulación de las variables: para lograr la mejora operacional

de la torre de destilación al vacío, disminuir la presión de tope

con la que opera la columna 01C102, se realizaron pruebas de

planta donde se manipularon las variables directamente

involucradas con el sistema productor de vacío (presión y

temperatura del vapor motriz, entre otras) y dichos movimientos,

de acuerdo a la influencia en el sistema, permanecían o no.

Para darle respuesta al problema, la alta presión en el tope de la torre de vacío y

su variación al cambiar la carga, se planteó un esquema de trabajo, en donde

vemos reflejado, el contexto , el tiempo y el diseño experimental, que igualmente

se reforzó usando como herramienta el diagrama de causa y efecto.

III.1.3 Metodología.

1. Investigación de los equipos del sistema productor de vacío

2. Identificación del sistema ubicado en el mejorador, aplicabilidad con

los conocimientos adquiridos.

3. Delimitar, con las investigaciones, las posibles fallas que afectan a un

sistema productor de vacío.


4. Definir la data de diseño que será la base de la comparación con la

data operacional obtenida en campo.

5. Observar la variación de la presión al tomar data a diferentes cargas a

la Unidad de Vacío.

6. Puntualizar la data requerida para el inicio del análisis de posibles

problemas.

7. Visitas a la unidad de vacío para observar disponibilidad, para la toma

de data.

8. Toma de data en los equipos del sistema productor de vacío.

9. Simulación con la data de diseño con el software proporcionado por los

fabricantes: “Vacworks”

10. Simulación de condensadorescon software disponible en la empresa:

“Aspen Plus y Aspen BJAC”

11. Simular el sistema de vacío con la data obtenida en campo y realizar la

comparación con la de diseño.

12. Análisis de la data para delimitar la posibles causas a las aplicables en

el sistema ubicado en Petrozuata.

13. Pruebas de planta, análisis de laboratorio para el descarte de las

causas más probables.

14. Comunicación continua con los fabricantes y consultores para obtener

asistencia técnica especializada.

15. Ubicar las causas que afectan al sistema, para su tratamiento según

las limitaciones de operación existente en la unidad.


16. Optimización del sistema productor de vacío con la elaboración de

cambios que requiera:

• Mejorar la calidad del vapor, ubicación de separadores y trampas

en la entrada a los eyectores de las tres etapas.

• Aumento de la capacidad del sistema: Eyector/condensador.

III.2 Variables y operacionalización.

III.2.1. Variables. Identificación de las variables de estudio.

La Unidad de destilación presenta, desde Septiembre 2001, alta presión en el

tope de la torre de destilación al vacío, hecho que influye, en la producción y

operación de los eyectores y condensadores de vacío. La evaluación realizada

se basó en el sistema productor de vacío y su influencia en la presión de tope,

cuando la carga a la Unidad es la máxima.

Las variables a estudiar las dividiremos, en las características relacionadas

directamente a la torre de vacío y aquellas propiedades asociadas al sistema de

vacío:

1. En la torre de vacío 01C102:

1.1. Presión de tope

1.2. Carga a la unidad de vacío: Residuo Largo

2. En el sistema Productor de Vacío:

2.1. Eyectores:

2.1.1. Calidad del Vapor Motriz

2.1.2. Gases de tope

2.1.3. Operación

2.2. Condensadores:

2.2.1. Agua de enfriamiento

2.2.2. Carga proveniente a los condensadores de vacío.

II.2.2 Operacionalización. Definición de las variables de estudio.

1. En la torre de vacío 01C102:

Capítulo III. Marco Metodológico 46

1.1 Presión de Tope de la torre: La presión de vacío se utiliza para describir

cualquier presión por debajo de una atmósfera estándar, es decir, 14.7 PSIA.

La unidad internacionalmente aceptada para la medida de la presión de vacío

es el torr, después del Torricelli. Un torr es equivalente a un milímetro de

mercurio absoluto; una atmósfera estándar apoyará una columna de mercurio

con 760 milímetros de alto contra vacío perfecto (absoluto).

1.2 La carga a la torre de vacío: la alimentación a la columna de destilación al

vacío(01C102) es el residuo de la columna de destilación atmosférica

(01C101), aguas arriba de la 01C102.

La carga a la unidad de destilación atmosférica /vacío consiste en un crudo

diluido 17 °API que posee las siguientes propiedades:

Gravedad API: 17,0 °

Gravedad Específica @ 15 °C: 0,9529

Contenido de Azufre, % peso: 2,8

Número de Acidez est. mg KOH/g: 32,5

Viscosidad, cp

@37 °C: 133

@60 °C: 48

Las especificaciones para la alimentación de la unidad de vacío(residuo largo)

son:

Gravedad API 5,7 °

Gravedad Específica @ 15 °C 1,032

Contenido de Azufre, % peso 3,8


Número de Acidez est. mg KOH 1,4

Viscosidad, cp @ 204.4 °C 9,8

@ 371.1 ºC 1,3

Porcentaje Destilado % Líquido en Volumen

TBP (°C)

ASTM D-86 no corregido (ºC)

Punto Inicial (Promedio del primer 2%) 5

10 30 50 70 90

211 341 394 487 566 732 860

226 326 367 450 522 662 776

Tabla #3 Destilación simulada del Residuo largo

2. En el sistema productor de vacío:

2.1 Eyectores:

2.1.1 Calidad del vapor: esta definida por la temperatura y la presión del vapor

motriz que entra a los eyectores como fluido primario, teniendo las

siguientes condiciones de diseño

Temperatura de diseño: @182°C

Presión de diseño: @ 9Barg

2.1.2 Gases de tope de la torre 01C102: es la carga a los eyectores, el fluido

secundario. Esta compuesto por hidrocarburos condensables y no

condensables.

2.1.3 Operación: la operación del sistema productor de vacío esta definida por la

presión de succión y la presión de descarga de cada uno de los eyectores

que integran el sistema, es decir, la correcta operación del eyector


depende de la relación de compresión que pueda mantener (presión de

succión y presión de descarga)

Número de etapa del eyector 1 2 3

Presión de succión(mmHgA) 14 96.9 297.8

Presión de descarga (mmHgA) 102 313.5 925

Tabla #.4 Presión de succión y de descarga de las tres etapas del sistema productor de

vacío(valores de diseño)

2.2 Condensadores:

2.2.1 Agua de enfriamiento: variable integrada por el flujo y la temperatura tanto

de entrada como de salida del intercondensador de vacío. El agua de

enfriamiento define la cantidad de flujo condensado en cada equipo.

Numero de etapa en la que esta ubicado el intercondensador 1 2 3

Temperatura de entrada (°C) 34 34 34

Temperatura de salida (°C) 41.9 46.4 42.6

Flujo máximo de diseño(m^3/h) 665 579 419

Tabla #5. Temperaturas y flujo de diseño, de los condensadores de vacío

2.2.2 Carga a los condensadores de vacío: el flujo de descarga de los eyectores

que entra al condensador, esta constituido por la mezcla del vapor de

agua (vapor motriz) y de hidrocarburos (gases de tope), estas variables

constituyen la base para el diseño del condensador, de la carga depende

la capacidad del condensador.

III.3. Población y Muestra.

III.3.1 Unidad de estudio

La Presión en el tope de la torre de vacío, la carga a la columna y las

características asociadas al sistema productor de vacío son las principales

variables de estudio.

La columna de destilación al vacío 01C102, se encuentra aguas abajo de la torre

de destilación atmosférica 01C101

Ellas están ubicadas en la Unidad de destilación Atmosférica /vacío, Unidad 11

del complejo mejorador Petrozuata, Jose, estado Anzoategui.

Figura # 12 Diagrama simplificado de la unidad de destilación de crudo y vacío(Manual de

Operación de la Unidad 11)


III.3.2 Población

El estudio de la presión de tope de la torre de vacío se basará en la toma de data

a varias cargas para observar la influencia de la alimentación sobre dicha

variable, al igual que se estudiará el comportamiento o funcionamiento del

sistema productor de vacío a cargas altas o por debajo del flujo de diseño, por lo

tanto la población referencial serán los datos de diseño obtenidos del manual de

operación de la planta.

La población serán todos aquellos datos disponibles y representativos, tanto de

presión como de carga en todo el período de tiempo de la

evaluación.(Abril/Septiembre 2002).

III.3.3 Muestra

Las muestras estarán definidas por la carga, si esta se encuentra por encima o

por debajo del valor de diseño(10):

Carga a la Unidad de destilación al vacío: 16000 T/D

Por lo tanto los subconjuntos serán seleccionados según la base de diseño:

• A alta carga en la unidad de vacío( mayor > 16000T/D)

• A bajas cargas en la unidad de vacío (menor < 16000T/D)

El muestreo será no probabilístico, intencional, basado en el criterio anterior:

carga a vacío.

III.4 Técnicas e instrumentos de recolección de datos.

La data operacional a tomar esta integrada por:

1. Presión de tope de la torre

2. Carga a vacío.

3. Presión de descarga y de succión en cada eyector.

4. Presión de entrada y salida de los gases en los condensadores.

5. Temperatura de entrada y salida del agua de enfriamiento en cada

condensador.

6. Temperatura de entrada y salida de los gases de cada condensador.

7. Flujo de agua de enfriamiento en cada condensador de vacío.

8. Flujo de gases incondensables, en cada etapa del sistema y el flujo total.

9. Flujo de condensables, en cada pierna barométrica de los intercondensadores

de vacío.

10. Calidad del vapor motriz: temperatura y presión del vapor de agua que es

inyectado a los eyectores.

Para obtener cada una de estos datos se aplicaron diversas técnicas y diferentes

instrumentos los cuales se explican en las siguientes secciones.

III.4.1 Técnicas para la recolección de datos

• La observación, será la técnica más usada para la obtención de datos tales

como presión y temperatura, en especial para los puntos (3-6), es decir

aquellas variables que tienen que ser observadas directamente en campo con

medidores locales, como son la temperatura y la presión.

Capítulo III. Marco metodológico. 52

III.4.2 Instrumentos de recolección

• Para las variables que son medidas en campo, tales como: las presiones y

las temperaturas del agua de enfriamiento y de los gases de

hidrocarburos, el instrumento de recolección a usar es el lápiz y el papel.

• Aquellas variables como la calidad del vapor, el flujo, entre otras; que son

reportadas en la herramienta que se encuentran disponible en

Petrozuata(“Aspen Process Explorer”), para el control en línea, en tiempo

real de todos los indicadores y transmisores del sistema, se recolectarán

los datos directamente en la computadora.

III.4.3 Instrumentos de registros

Lo instrumentos básicos de registros serán los siguientes:

• Manómetros de presión de vacío, es decir medidores de presión negativa

de escala de (-760 a 0) mmHgA o de (0 –1)barg

Figura #13.Tipo de manómetros disponible en la empresa

• Termómetros . Figura #14.Tipos de termómetros disponibles en la empresa


• Medidores de flujo:

o Elementos primarios, tales como placas de orificio.

o Medidor de flujo sónico de tubería (“Controlotron System

1010WDP”). Para el uso de este medidor se elaboraron las

instrucciones, en base al funcionamiento y las experiencias previas

con este instrumento. Las instrucciones se encuentran anexas (ver

Anexo 3 Instrucciones del medidor de flujo portátil)

Figura #15. Medidor de flujo “Controlotron system 1010WDP”


III.5 Procedimientos metodológicos

1. Planteamiento del problema:

La presión de tope de la torre de vacío desde Septiembre 2001, ha

presentado un aumento continúo. Igualmente desde esta fecha la carga de

crudo al mejorador ha aumentado por encima de los valores de diseño, lo

que produce un aumento en la carga a la Unidad de vacío, en la misma

proporción.

Periodo de tiempo 22/04 – 20/06/01 31/12/01 9/4/02 22/4/02

Carga de crudo (TN/D) 19035.13 24682.30 25449.62 26054.96

Presión(mmHgA) 13.21 23.87 42.05 55.61

Tabla #6. Datos de presión y carga de crudo desde Septiembre 2001 hasta 22 de Abril

por períodos.

La interrogante se plantea al observar la presión de tope con tendencia de

aumento, sobrepasando los valores de diseño desde Septiembre 2001.(Ver

Figura #16. Gráfica #3)

0102030405060708090

100

9/1/

01

9/15

/01

9/29

/01

10/1

3/01

10/2

7/01

11/1

0/01

11/2

4/01

12/8

/01

12/2

2/01

1/5/

02

1/19

/02

2/2/

02

2/16

/02

3/2/

02

3/16

/02

3/30

/02

4/13

/02

4/27

/02

5/11

/02

5/25

/02

6/8/

02

6/22

/02

7/6/

02

7/20

/02

Tiempo (Mes/Día/Año)

Pre

sión

de

tope

de

la to

rre

01C

102(

mm

HgA

)

Presión de tope de la torre 01C102

Figura #16. Gráfica #3. Presión de tope de la torre de vacío desde septiembre de 2001

hasta julio 2002


Las variable principal de estudio, es la alta presión que mantiene el tope de

la torre de vacío, a ella asociamos la carga y el sistema productor de vacío:

eyectores y condensadores de tope de la columna de destilación al vacío,

que integran los equipos responsables de mantener baja la presión en el

tope de la torre 01C102. Por lo tanto serán igualmente, variables de estudio

todas aquellas características como presión y temperatura que manejen

dichos equipos (eyectores/ condensadores) del sistema productor de vacío.

El problema se enfoca en buscar la relación entre la alta presión de tope de

la torre de vacío y la falla existente o lo que esta afectando al sistema

productor de vacío con las cargas elevadas a la Unidad de destilación.

2. Investigación de los equipos del sistema productor de vacío.

El sistema productor de vacío conformado por los eyectores y

condensadores, de los cuales no se tenían conocimientos previos, por lo

tanto se requirió de mucha investigación para lograr los conocimientos

necesarios y poder comprender su funcionamiento y operación y así

delimitar las posibles fallas que estos podrían presentar. La información fue

obtenida con el uso de las siguientes herramientas:

• Internet: información técnica y experiencias anteriores en sistemas

de vacío.

• Artículos facilitados por los fabricantes en la etapa de diseño

• Manual de operación de la Unidad de destilación al Vacío.


3. Identificación del sistema ubicado en el Mejorador de crudo, aplicabilidad

con los conocimientos adquiridos.

El sistema productor de vacío ubicado en el mejorador de crudo Petrozuata,

consta de tres etapas en serie, que varían en capacidad de las siguiente

forma:

N° de etapa 1 2 3

Flujo de diseño que maneja el eyector(Kg/h) 3897 2314 1168

Flujo de diseño que manejan los

intercondensadores de vacío(Kg/h)

34119 16086 9132

Tabla #7. Capacidad de los equipos del sistema productor de vacío

Los eyectores en cada etapa están ubicados en paralelo lo que aumenta la

capacidad, y por lo tanto el tamaño individual del equipo se ve disminuido.

Las etapas varían en capacidad, hecho que es evidente en la dimensión y

en los flujos de diseño que pueden manejar los eyectores y condensadores,

que disminuyen en capacidad a medida que pasamos de la primera a la

tercera etapa, esto es debido a la presencia de los intercondensadores, que

disminuyen la carga de gases que pasa a la siguiente etapa, por ello vemos

que la primera etapa posee tres intercondensadores: 01E120A/B/C,

mientras que la segunda y la tercera etapa posen solo un intercondensador

común, para los tres eyectores en el caso de la segunda etapa el 01E121 y

para los cuatro eyectores en la tercera etapa el 01E122.

En el sistema de la unidad de vacío existente en el Mejorador de crudo

Petrozuata, debemos incluir el tambor de tope 01V105, donde drenan los

gases condensados de hidrocarburos y el agua, de cada condensador,


mediante piernas barométricas, que contribuyen al vacío dentro de los

intercondensadores del sistema productor de vacío.

4. Delimitar, con las investigaciones, las posibles fallas que afectan a un

sistema productor de vacío.

Existen dos tipos básicos de mal funcionamiento en un sistema de

productor de vacío: eyectores y condensadores:

- Por influencias externas en los equipos

- Por problemas en el funcionamiento de eyectores y condensadores

La siguiente tabla (# 8) es un resumen de los pasos a seguir, para

determinar los flujos correctos (gases de hidrocarburos y vapor de agua), la

presión de vapor, la temperatura del agua de enfriamiento y si la presión de

descarga de las etapas de eyectores no excedió la presión de diseño,

teniendo como último paso determinar los problemas operacionales que

pueden estar afectando al sistema de vacío. Esta tabla fue una de las

principales guías para iniciar el análisis de problemas en el sistema

productor de vacío


Localización de la fuente

Problemas

Externos

- Determinar cualquier cambio realizado en el proceso de

servicio.

- Determinar cambios de presión, temperatura del vapor o del

agua de enfriamiento con respecto a las especificaciones de

diseño.

- Determinar cambios recientes en el proceso los cuales pueden

alterar la rata de vapor .

- Problemas desarrollados gradualmente. Perdidas graduales

son ocasionadas frecuentemente por cambios o deterioros en

el sistema de vacío.

- Revisar historias recientes de mantenimiento del sistema y

hacer notas de cualquier modificación.

- Revisión de problemas presentados previamente en dicho

sistema.

Problemas internos. - Verificación de las presiones en las etapas de los eyectores.*

Tabla #8. Resumen de los problemas básicos en un sistema productor de vacío.(11)

5. Definir la data de diseño que será la base de la comparación con la data

operacional obtenida en campo.

Existían diversas fuentes de data de diseño, las cuales eran:

• Manual de operación

• Diagrama de flujo de procesos facilitado por los fabricantes Tabla #9

(Graham Manufacturing. Co.)


01E120A/B/C 01E121 01E122

Flujo (Kg/h) 34119 16.086 9.132

Presión (mmHgA) 102 313,5 925

Temperatura ( °C) 126,6 104,9 117,6

Flujo de condensado (Kg/h) 9.059 12.582 6089,5

Presión (mmHgA) 96,9 297,8 900

Temperatura ( °C) 48,1 64,8 88,5

Tabla #9. Resumen del balance de mas hecho para el diagrama 01A101 de Graham

Manufacturing Co.

• Hojas de especificaciones de los condensadores del sistema productor

de vacío (tabla #10).

Condensadores 01E120 A/B/C 01 E121 01E122

Temperatura de

Diseño ( °C)

266.0 266.0 266.0

Presión de Entrada

(bar)

102.0 313.5 925.0

Temperatura de

operación( °C)

126.6 75 68

Proceso Entra Sale Entra Sale Entra Sale

Vapor (Kg/h) 1550.7 825.2 2970.8 1145,8 1273.1 888.1

Liquido (Kg/h) ------- 9059 --------- 1367.7 -------- 8118.2

Vapor de agua (Kg/h) 9085.2 751.2 11847 404.7 7952.5 219.3

No Condensables

(Kg/h)

737,3 2654,4 2949,4

Vapores

condensables (Kg/h)

725,4 1825,0 385,0

Vapor de agua (Kg/h) 8334,0 11442,7 7733,1

Total de carga (Kg/h) 34134 16327 9132

Tabla #10 Resumen de datos de las Hojas de especificaciones de los condensadores

de vacío


Mediante comparación, se verificaron los datos de diseño a utilizar como

base o como data referencial, ya que los flujos en el diagrama de los

fabricantes y en las hojas de especificaciones son iguales, al observar los

datos presentados en las tablas # 9 y # 10 y realizar los balances de masa

en los condensadores de vacío.

6. Observar la variación de la presión al tomar data a diferentes cargas de

Vacío.

La evaluación al sistema productor de vacío se delimitó desde Abril 2002,

hasta Septiembre 2002, pero el análisis de las variables se realizó desde el

Septiembre 2001 hasta Julio 2002, ya que era necesario ver el

comportamiento de la planta de destilación al vacío cuando los valores de

carga se encontraban por debajo de los valores de diseño. Igualmente los

valores de presión de tope que presentaba la torre de vacío 01C102, para el

período de Septiembre–Noviembre2001 eran bajos y cercanos al valor de

diseño.

Como referencia a los valores de carga y de presión de tope de la torre de

vacío que se presentan en la tabla (#12), tenemos los siguientes valores:

Carga a la unidad de vacío Presión de tope de la torre 01C102

Diseño 14938T/D 14mmHgA

Tabla #11. Carga de diseño y Presión de tope de diseño de la torre de vacío 01C102


Mes/ Año Carga a la unidad de vacío Presión de tope de la torre

01C102

Septiembre 2001 14978.21 22.90

Octubre 2001 15133.77 24.35

Noviembre 2001 14905.97 21.87

Diciembre 2001 14626.19 25.69

Enero 2002 14092.85 24.39

Febrero 2002 14241.89 34.25

Marzo 2002 15803.02 38.30

Abril 2002 146.41 9834.58

Mayo 2002 14744.24 46.17

Junio 2002 14799.51 48.71

Julio 2002 15334.89 50.26

Tabla #12. Valores promedios por mes (Septiembre 2001- Julio 2002) de presión de

tope y carga a la columna de destilación al vacío.(Aspen Process Explorer)

7. Puntualizar la data requerida, para el inicio del análisis de posibles

problemas.

En la investigación teórica realizada, se adquirió el conocimiento necesario

para conocer los puntos en donde el sistema productor de vacío puede

presentar fallas, por lo tanto, se realizó con los diversos artículos y las

experiencias anteriores, una tabla, en donde se presentan los datos

necesarios para comenzar el análisis de fallas y la evaluación del sistema

de vacío tomando en cuenta la guía de pasos básicos presentada en la

tabla #8 y las posibles acciones para mejorar las causas potenciales


Problema Efectos Acción correctiva

1.Presión del vapor motriz

mas baja que la de diseño

Bajo desempeño del

eyector

Incrementar la presión de vapor

2. Presión del vapor motriz

mas alta que la de diseño

Reduce la capacidad

del eyector

Reducir la presión del vapor motriz

3. Temperatura del vapor

mas alta que la de

diseño(50°F o mas)

Bajo desempeño del

eyector

Incrementar la presión de vapor

4. Presión de descarga mas

alta que la de diseño

Bajo desempeño del

eyector

Revisar posibles problemas tales

como :

- En el condensador

- Bajo vapor en el eyector

- Restricciones en la descarga

5. Baja temperatura en la

descarga del eyector

Reduce la capacidad

del eyector o

Bajo desempeño del

eyector

- Recubrimiento en las líneas de

vapor

- Agregar separadores en las

líneas del vapor motriz

6. Presión de succión mas

alta que la de diseño

Problemas

mecánicos en el

eyector

Inspeccionar las dimensiones

internas del eyector y sustituirlas si

es necesario.

Tabla #13. Base para la evaluación de los eyectores

Problema Efectos Acción correctiva

DP en los líneas mas alta

que la de diseño

Bajo desempeño del

condensador

- Limpiar las tuberías

DT en las líneas mas alta

que las de diseño

Bajo desempeño del

condensador:

- Flujo de agua de

enfriamiento bajo

- Alta suciedad

- Incrementar la rata de flujo

- Incrementar la rata de agua de

enfriamiento o sustituir el

condensador

Vapores fuera del rango

de temperatura

Bajo desempeño del

condensador

Bajar el flujo o la temperatura del

agua de enfriamiento

Tabla #14. Base para la evaluación de los condensadores del sistema productor de vacío


Las datos requeridos para iniciar la evaluación en el sistema productor de

vacío eran los siguientes:

a) Presión:

- Succión y Descarga de los eyectores de cada etapa del sistema.

- En el vapor motriz.

- En la entrada y salida de cada intercondensador de vacío.

b) Temperatura:

- De los gases de hidrocarburos, entrada y salida del condensador.

- Del agua de enfriamiento.

- Del vapor motriz.

c) Flujos:

- De agua de enfriamiento.

- Gases condensables e incondensables.

8. Visitas a la Unidad de vacío para observar disponibilidad, para la toma de

data.

La visita inicial a la torre de destilación 01C102, consistió en ver la ubicación

de los equipos que integran el sistema productor de vacío y asociar la teoría

con lo que realmente existe en el Mejorador de crudo, Petrozuata.

Se realizó el primer sondeo de presiones y temperaturas de los equipos del

sistema productor de vacío: eyectores y condensadores, que se comparó

con la data necesaria para realizar la evaluación. La data tomada no estaba

completa, ya que los medidores con los que contaba la Unidad de vacío,


eran solo de temperatura, por lo tanto no fue posible avanzar en el análisis.

de problemas con esta data.

Durante la visita se recopilaron observaciones importantes para la mejora

de la operación del sistema productor de vacío

- Se observaron fallas notables en el funcionamiento de los termómetros.

- El termómetro dispuesto en la entrada del condensador de la segunda

etapa:01E121, no daba una lectura fija de la temperatura era necesaria

una calibración o reparación del mismo.

- La toma de temperatura ubicada en el condensador de la tercera etapa:

01E122 a la entrada del vapor, oscilaba, resaltando que el brazo del

termómetro es bastante largo lo que puede afectar la medida real de la

temperatura, si este no llega completamente al termoposo.

- No existe termómetro que permitan la toma de data en la entrada del

agua de enfriamiento pero se encontró disponible un termómetro en la

salida del agua.

- No se realizó la toma de data de presión en campo, pero se observaron

en la entrada del vapor a los condensador facilidades para su instalación

- La unidad estaba trabajando (3/5/02), con las válvulas del agua de

enfriamiento 100% abiertas, a pesar que la válvula del vapor de

procesos se encuentra solo 60% abierta.


La data recopilada el día 3/5/02 fue la siguiente:

Temperatura de Vapores Actual

(°C)

Temperatura Agua de

enfriamiento Actual (°C)

Condensador

Entrada Salida Entrada Salida

Primera sección

01E120A 90 40 --------- 33

01E120B 130 40 --------- 33

01E120C 65 45 ---------- 40

Segunda sección

01E121 68 45 --------- 40

Tercera sección

01 E122 105 30 --------- 35

Tabla #15. Data de temperatura recopilada en los condensadores de la Unidad de vacío

el 3/05/02.

9. Diseño de facilidades: muñecos para manómetros y termómetros.

Elaboración de la ingeniería básica.

Para el diseño y la ingeniería básica de los muñecos para los medidores de

presión y temperatura, se realizó la investigación de los normas utilizadas

en la empresa para la instalación de manómetros y termómetros.

La norma para el diseño de los muñecos para manómetros y termómetros

usada en Petrozuata, fue extraída del “Engineering practices design and

specifications” denominada “Instrument piping design and instrument

installation”.

El diseño de los muñecos manométricos y de temperatura se basó en el

lugar donde se iba a ubicar y el tipo de fluido que manejaba la tubería

involucrada. Si la tubería manejaba gases requería de un venteo, si por el


contrario era un líquido, la instalación debía contener un drenaje.

Igualmente se definió el diámetro de la tubería, el tamaño de la reducción a

instalar y la escala de los termómetros y manómetros dependiendo, de si

se iban a medir en la entrada o salida de gases, agua de enfriamiento o

pierna de drenaje.

Entrada de gases

Salida de condensado

1 ½″

1 ″

1 ½″ a 1″

½″

Manómetro

01 E 120A

1″

1″

1 a ½″

2″ a 1″

2″

1″

Figura #17. Ejemplo de los muñecos de temperatura y presión (Ingeniería básica) realizados para

los condensadores de vacío.

10. Simulación con el software proporcionado por los fabricante: “Vacworks”

Una vez seleccionada la data que se utilizaría como referencia, la data de

diseño de las hojas de especificaciones (data sheet), se procedió al uso

del software dado por los fabricantes: Vacworks, para simular el sistema

productor de vacío, del Mejorador Petrozuata. Mediante la simulación,

inicialmente con la data de diseño, se quería lograr representar el sistema


productor de vacío existente en la empresa, que cumpliera con las

condiciones de diseño, es decir los productos que se obtienen

directamente de este sistema de vacío, tales como los gases

incondensables que son manejados por la bomba de anillos líquidos y el

aceite de desecho (Slop) que es extraído del tambor de tope(01V05) de la

torre 01C102.

Las diferencias obtenidas fueron muy evidentes entre las cuales tenemos:

- Dimensión de los eyectores y condensadores

- Numero de eyectores y condensadores, al variar el tamaño en los

equipos del sistema productor de vacío, las etapas solo contaba de un

eyector y un condensador, por etapa, que en realidad eran tres.

- Los flujos de entrada fueron dados en la data que requería el

simulador, pero la cantidad manejada entre etapas no era conocida y

era una de las razones por la cual se simulaba el sistema productor de

vacío, ya que era necesario conocer si había posibilidades en la

actualidad (Abril 2002) de estar sobrepasando la carga de gases que

podía manejar cada etapa.

No fue posible realizar la simulación con la data de diseño, por esta razón

no aplicaba realizar la simulación con data real, con el software

“Vacworks” ya que los resultados a obtener poseían errores.

11. Impacto de la sobrecarga de la Unidad.

Debido al aumento de la carga crudo, sobre el valor de diseño, desde el

mes de Septiembre 2001, se produjo un incremento del residuo largo o del


flujo de alimentación a la Unidad de vacío. Este aumento impacto

positivamente en los flujos de producción, por lo tanto ,los gases que

ascienden al tope de la torre de vacío 01C102, aumentaron.

Para observar la influencia del aumento de carga a la Unidad de vacío en

la producción de gases de hidrocarburos y por lo tanto en la carga a los

eyectores y condensadores, se realizó un análisis de la cantidad de gases

de hidrocarburos: condensables e incondensables que maneja el sistema

productor de vacío

a) Comparación entre la carga actual (Mayo 2002) y diseño que manejan

los eyectores de la primera etapa del sistema productor de vacío:

Mediante el uso del programa Aspen Process Explorer, se realizó un

seguimiento por veinticuatro horas, con intervalos de 1(una) hora, de la

carga actual que entra al sistema productor de vacío, específicamente a

la primera etapa de eyectores 01J101 A/B/C.

La carga de alimentación a los eyectores, son los gases de tope de la

torre 01C102, debido a la falta de medidores en la salida de los gases de

hidrocarburos a los eyectores de la primera etapa, se realizó un balance

de masa usando la data disponible en el sistema en línea a tiempo real,

Aspen process explorer.


Gases de tope de la torre 01C102

Líquido condensado Vapor de velocidad

Sistema productor de vacío

Gases incondensables

Figura #18. Diagrama del balance de masa realizado para el sistema productor de

vacío a nivel de eyectores.

Se debe tomar en cuenta que a la Unidad de vacío se le inyecta vapor

de media presión, en los pasos del horno 01F102, ubicado aguas arriba

de la torre de vacío, esa carga es llamada vapor de velocidad y asciende

al tope, por lo tanto forma parte de la carga que entra al sistema de

eyectores/ condensadores.

Los gases de tope son iguales a los gases provenientes del tambor

01V115, que es la cantidad de incondensables manejado por el sistema

de anillos líquidos, más el aceite de desecho (líquido condensado) del

tambor de tope de la torre de vacío el 01V105.

Se realizó el cá

representativa de

máximos y mínim

Gases +

Incondensables Líquido

Condensado Gases de tope de la torre

01C102 Vapor de velocidad =

+

lculo del flujo actual (Mayo 2002) tomando data

cada corriente involucrada, tomando en cuenta

os.


Teniendo que:

Carga de gases de hidrocarburos de diseño (kg/h) 11690

Carga de gases de hidrocarburo actual. Marzo 2002 (kg/h) 5984

Tabla # 16 Comparación de los valores de diseño y actual (Marzo 2002) de la carga de

gases a los eyectores del sistema productor de vacío

A nivel de eyectores de la primera etapa, el sistema de vacío no se

encuentra sobre cargado.

b) Comparación entre la carga actual (Mayo 2002) y diseño que manejan

los condensadores de la primera etapa del sistema productor de vacío:

Mediante el uso del programa Aspen Process Explorer, se realizó un

seguimiento por veinticuatro horas, con intervalos de 1(una) hora, de la

carga actual que entra al sistema productor de vacío, específicamente a

la primera etapa de eyectores 01E120 A/B/C.

La carga de alimentación de los condensadores, son los gases de tope

de la torre 01C102, y el flujo de vapor de agua, es decir la mezcla que se

produce aguas arriba de los eyectores, debido a la falta de medidores de

los vapores a los condensadores de la primera etapa, se realizó un

balance de masa usando la data disponible en el sistema en línea a

tiempo real, Aspen process explorer.


Figura #19. Diagrama del balance de masa realizado para el sistema productor de

vacío a nivel de condensadores.

Para los condensadores, su alimentación, es la mezcla de los gases del

tope de la torre de vacío y el vapor de agua, es decir los vapores de

descarga de los eyectores ubicados aguas arriba del correspondiente

intercondensador de vacío.

Gases incondensables

Líquido condensadoGases de hidrocarburos

Condensador del sistema productor de

vacío Vapor de velocidad

Vapor Motriz

Carga de diseño a los condensadores de la Unidad de vacío (kg/h) 48888

Carga actual. Marzo 2000ª los condensadores de la Unidad de vacío (kg/h) 46206

Tabla # 17 Comparación de los valores de diseño y actual (Marzo 2002) de la carga a

los condensadores del sistema productor de vacío.

Como carga total al sistema productor de vacío, al observar los datos

anteriores de las tablas # 16 y # 17, se evidencia que no presenta

sobrecarga, pero es necesario acotar que los datos entre las etapas no

se conocen y que las variables que afectan directamente a los eyectores

y condensadores son las cargas de condensables e incondensables

individualmente.

Diseño Actual(Agosto2002)

Carga de gases condensables(T/D) 108 150

Carga de gases incondensables(T/D) 14 11

Tabla #18.Comparación entre los valores de diseño y actual(agosto2002) de los gases

condensables e incondensables que entran al sistema productor de vacío.


Al observar los valores de condensables e incondensables que actualmente

(Agosto 2002) maneja la Unidad de vacío, estos se encuentran por encima

de los valores de diseño, indicándonos que a pesar que la carga total no

esta por encima del valor de diseño, la carga de condensables es mayor en

un 50% aproximadamente.

12. Toma de data en los equipos del sistema productor de vacío.

a) Sondeo de presión y temperatura de los condensadores del sistema

productor de vacío por el lado de los gases del proceso (coraza):

La data de presión y temperatura en los condensadores de vacío, tomada

con las modificaciones realizadas (muñecos para manómetros y

termómetros) se tomo el 23 de Mayo 2002 obteniéndose los siguientes

resultados:

CONDENSADOR Temperatura de Vapores Actual

(°C)

Temperatura de Vapores de

diseño(°C)


01E120A 90 42 127 40

01E120B 115 40 127 40

01E120C ND 45 127 40

01 E121 ND 48 105 40

01 E122 105 30 118 50

Tabla #19. Data de temperatura de entrada y salida de gases de hidrocarburos, en los

condensadores de vacío(23/05/02) y comparación con los valores de

diseño.

Al comparar los valores de diseño con los valores reales tomados en

planta (Mayo2002), vemos que los tres valores disponibles de


temperatura, en la entrada de gases en los condensadores

01E120A,01E120B (primera etapa) y 01E122(tercera etapa), todos se

encuentran con valores de temperatura por debajo a la temperatura de

diseño, en más de 10°C.

Los condensadores de la primera etapa:01E120A/B/C, son iguales en

capacidad y cada uno de ellos esta ubicado aguas abajo de un eyector

de la primera etapa 01J101A/B/C respectivamente, estos eyectores están

conectados directamente a la torre de vacío, por lo tanto los gases que

entran a cada eyector son iguales en cuanto a flujo y deberían mantener

la misma temperatura, pero la data actual (23/05/02) nos indica que la

temperatura en la entrada de los gases, en los condensadores de la

primera etapa es diferente para cada uno de ellos. Igualmente, es de

notar que la temperatura de entrada del condensador 01E120A esta por

debajo del valor de diseño, pero la temperatura de salida de gases se

encuentra más alta que el valor de diseño en dos grados, indicándonos

que a pesar que los gases están entrando al condensador mas fríos, no

se esta intercambiando todo el calor necesario para que lleguen a una

temperatura de 40°C, al contrario del condensador de la tercera etapa

01E122 que esta entrando con una temperatura similar a la de diseño,

diferenciándose en 13°C por debajo, y los gases de hidrocarburos salen

con una temperatura mucho más baja que el valor de diseño (30°C actual

Vs. 50°C diseño), el calor que se intercambia en el condensador de la

tercera etapa, se observa muy parecido al de diseño, ya que la diferencia


de temperatura (delta entre el diseño y el actual) es de 13°C a la entrada

y 20 °C a la salida.

Presión Vapores Presión Vapores Actual (mmHgA) Diseño (mmHgA)

CONDENSADOR

Entrada Pierna Entrada Pierna

01E120A 130 130 102 97

01E120B 115 123 102 97

01E120C 160 138 102 97

01 E121 198 250 314 298

01 E122 925 903 925 900

Tabla #20. Data de presión en la entrada y salida de gases de hidrocarburos en los

condensadores de vacío(23/05/02) y comparación con los valores de diseño.

Las facilidades para la toma de presión en la corriente de salida de los

condensadores fue colocada en el drenaje del condensador, en la pierna

barométrica, por no existir disponibilidad para colocar el manómetro en la

salida de gases directamente. Los valores de estas presiones (salida de

gases y drenaje de líquido) en un condensador deben ser iguales, ya que

dentro del condensador existe un equilibrio de fases, por lo tanto

internamente el condensador esta a una misma presión y temperatura.

EL sondeo de presiones realizado el 23/05/02, nos indica que todos los

condensadores de la primera etapa 01E120A/B/C, tienen una alta presión

en la entrada de los gases, a diferencia que la segunda etapa que

presenta presiones, tanto de entrada como de salida de gases, por

debajo de los valores de presión de diseño.

b) Data de temperatura en los intercondensadores de vacío por el lado del

agua de enfriamiento (tubos)


CONDENSADOR Temperatura de Agua de

Enfriamiento Actual (°C)

Temperatura de Agua de

enfriamiento de diseño(°C)


01E120A 28.3 36 34 42

01E120B 28.3 36 34 42

01E120C 28.3 38 34 42

01 E121 28.3 38 34 46

01 E122 28.3 35 34 43

Tabla #21. Data de temperatura en la entrada y salida del agua de enfriamiento en los

condensadores de vacío(23/05/02) y comparación con los valores de diseño.

Las diferencias de temperatura por el lado de los gases del proceso no

se ven compensadas por el lado del agua de enfriamiento, ya que la data

nos indica que el agua esta entrando con una temperatura más baja que

la de diseño.

c) Flujos de agua de enfriamiento:

Para saber el calor intercambiado en los condensadores, era necesario

disponer de todos los datos de temperatura y de flujo, para realizar el

cálculo.

Por el lado de los gases no era posible obtener los datos en todos los

condensadores del sistema productor de vacío, ya que algunas

temperaturas no estaban disponibles, ya que se obtenían medidas de

temperaturas erróneas, debido a que en los condensadores 01E120C y

01E121 el termoposo era muy corto, inconveniente que no era posible

solventar sin tener que parar la planta, y la razón mas importante era que

el medidor sónico de flujo (portátil) disponible no aplicaba para gases.


Se realizó la medida del flujo de agua de enfriamiento en la tuberías, ya

sea de entrada y/o salida de los condensadores de vacío de la Unidad

11, obteniéndose los siguientes resultados:

Flujo de Agua de Enfriamiento Flujo de Agua de

Enfriamiento

Actual Diseño

CONDENSADOR

(M3/HR) (M3/HR)

01E120A 728 665

01E120B 762 665

01E120C 676 665

01 E121 638 579

01 E122 806 419

Tabla #22. Flujos de agua de enfriamiento medidos con el Controlotron (medidor sónico

portátil) y la comparación con los valores de diseño.

Todos los flujos de agua de enfriamiento en los condensadores de la

Unidad de vacío se encuentran en un 10% aproximadamente por encima

de los valores del flujo de diseño, en particular el condensador de la

tercera etapa que esta manejando un flujo de agua, de casi el doble del

valor de diseño, lo sobrepasa en más de un 90%.

d) Cálculo del calor transferido en lo condensadores del sistema productor

de vacío por el lado tubos:

Una vez medidos los flujos de agua de enfriamiento en todos los

condensadores del sistema productor de vacío se procedió al cálculo del

calor, por el lado de los tubos de los intercondensadores de vacío,

mediante la formula de transferencia de calor (Anexo 3 Hoja de cálculo

del calor en los condensadores de vacío) :


Q = M * Cp* ∆T

Calor Transferido Calor Transferido

Kcal/Hr x 10^6 Kcal/Hr x 10^6

CONDENSADOR Actual Diseño

01E120A 5.8 5.2

01E120B 5.9 5.2

01E120C 5.2 5.2

01 E121 6.2 7.2

01 E122 5.4 4.8

Tabla #23. Calor transferido en los condensadores de vacío, comparación entre el

valor actual(23/5/02) y el valor de diseño.

El intercambio de calor actual (Mayo 2002) en los condensadores del

sistema productor de vacío es mayor que los valores de diseño, a

excepción del condensador de la segunda etapa que es menor al valor

de diseño.

13. Análisis de la data para delimitar la posibles causas a las aplicables en el

sistema ubicado en Petrozuata.

Al tener la data de temperatura, presión y calor (lado tubos de los

condensadores), disponible fue posible comenzar con la evaluación y

delimitar las causas más probables que están afectando a la presión de

tope de la torre de vacío.

Se inició el análisis teniendo como base la tabla realizada con las

investigaciones teóricas(ver tabla #24.Asociación de las base teórica con

la data obtenida en el sistema productor de vacío del Mejorador)

Artículo Titulo del reporte Información resaltante Relación con el sistema de vacío de Petrozuata

1.Mayor presión de vapor motriz impacta en menor carga de gas en el eyector

Se opera con una presión levemente mayor a la de diseño

2.Primer intercondensador es el mas critico, pues cualquier reducción impacta en los eyectores de 1era. y 2da. etapa

Existe una alta presión en la entrada del primer intercondensador. Se opera a una presión mayor a la de diseño (130/115/160 Vs. 102 mmHgA)

3.El eyector antes del condensador no esta diseñado para una presión mas alta. Esta discontinuidad en la presión causa que el 1er. Eyector reducirá su operación. Cuando esto ocurre, el sistema va a operar inestablemente y la presión de la torre puede rápidamente incrementarse por encima de los valores de diseño.

Existe una alta presión en la entrada del primer intercondensador. Se opera a una presión mayor a la de diseño (130/115/160 Vs. 102 mmHgA)

4.La caída de presión a través del condensador de vacío debe ser menor que 5% de su presión de operación

No hay facilidades para medir presión de salida de gases de los condensadores

1

Análisis de problemas en un sistema de eyectores

5.Si las piernas barométricas presentan taponamiento, el condensador podría estar operando inundado. Un condensador inundado tiene un pobre desempeño y una operación inestable en el eyector asociado.

Se hizo prueba de temperatura y presión asociada a la operación de las piernas barométricas dando resultado positivos

1.Desempeño del despojamiento o punto de corte del residual en la torre de destilación atmosférica

Se esta operando con un punto inicial del residuo largo (180 oC) por debajo del diseño (226 oC)

2.Arrastre del reflujo de LVGO hacia el sistema de eyectores

Fue eliminado el demister de tope de la torre al vacío

2

Entender los fundamentos del sistema de vacío

3.Reducción de la carga de gas causa incremento en la presión de los condensadores, provocando una disminución en los condensadores siguientes.

Se observa en la data tomada, que existe en la primera etapa de eyectores alta presión(130 Vs 102 mmHgA de diseño), influyendo en la segunda etapa presentándose disminución en la presión (198 Vs. 314mmHgA de diseño)

4.Cuando la presión de la primera etapa de eyectores aumenta es debido a un posible aumento de carga del gas del proceso.

Es necesario determinar cual de los componentes de la carga de gas esta causando la alta presión de operación en la descarga de los eyectores

1.Una etapa de eyectores esta diseñada con una presión de descarga máxima (MDP). El eyector no puede exceder este MDP o este irá a una operación inestable. Al llegar a este punto, la carga de gas en la succión ajusta la presión de entrada al eyector

La máxima presión de operación viene dada por la presión de diseño. Las presiones de descarga en la primera etapa de eyectores se encuentran sobre los valores de diseño

2.Si se encuentra mas alta la presión del tope de la columna que la presión de diseño, junto con el mal funcionamiento de los eyectores pueden actuar otros factores.

Daños internos en la columna atmosférica.

3

Entender los problemas reales en el desempeño de los eyectores en un sistema de vacío

3.Entradas de aire o cargas de no condensables excedidas a la de diseño

Las entradas de aire ocasionan “Breaking Operation” en el sistema

4 Análisis deproblemas en un sistema de eyectores

El incremento de los incondensables puede afectar de dos maneras diferentes al sistema de vacío: - Si los gases condensables no están condensando

de la manera que fue diseñada - Incremento de un recubrimiento de aceite sobre los

tubos.

Posible ensuciamiento en los condensadores.

5 Rango de uso de los eyectores

El efecto de elevadas temperaturas en el agua es critico en los sistemas de eyectores de bajas presiones.

Las temperaturas en el agua de enfriamiento se encuentran por debajo de los valores de diseño

Tabla #23.Asociación de las base teórica con la data obtenida en el sistema productor de vacío del Mejorador


El análisis de la data permitió la relación con Ingenieros de procesos e

iniciar las comunicaciones con los fabricantes, para discutir los resultados

obtenidos del sondeo de presión y temperatura, delimitar las causas

realizando acciones que permitan descartar las fallas que no están

afectando al sistema productor de vacío.

De este primer avance se realizaron las siguientes acciones:

Item Causa probable Acción a tomar Responsables

1 Falsa señal de presión en el tope de la torre 01C102

Revisar la presión en el tope de la torre de vacío con medidor local instalado

Operaciones (Tesista)/ Instrumentación

2 Entradas de aire 1) Tomar muestra de gases en el tambor de tope de la torre 01C102

2) Revisar entradas de aire en las bridas grandes asociadas a eyectores y condensadores

1)Operaciones Laboratorio 2) Operaciones/ Mantenimiento

3 Taponamiento en las piernas de sello

1) Medir temperatura en las piernas de sello y líneas de salida de gases, posterior a la revisión de los termómetros

2) Realizar prueba de incremento de presión en el tambor de tope de la torre 01V105 en 0.5psig

Instrumentación /Operaciones (Tesista)

4 Ensuciamiento de la carcaza de los condensadores de vacío

Chequear temperatura y presiones de entrada y salida de la carcaza una vez chequeado los termómetros y manómetros

Instrumentación / Mantenimiento mecánico/ Operaciones (tesista)

5 Alto nivel de agua e hidrocarburos en el

tambor de tope de la torre de vacío

Limpiar y destapar cristales de nivel del tambor de tope 01V105

Mantenimiento mecánico

Tabla #25. Acciones a tomar como resultado del primer sondeo de presión y temperatura

(Mayo 2002)

Durante toda la evaluación se realizaron informes de avance, donde se

reflejaban las acciones tomadas y por realizar, a continuación se presentan las

tablas de resumen de dichos informes


Las tablas presentadas a continuación # 26, # 27, # 28 y # 29, delimitan las

causas probables de la alta presión en el tope de la torre de vacío, mediante

las posibles fallas en el sistema productor de vacío. Igualmente presentan la

acción tomada para descartar o asegurar que realmente esta variable esta

afectando el vacío de la Unidad. Se presenta un resumen de la data de la

prueba o el análisis de laboratorio, el resultado y los comentarios para

acciones o revisiones a futuro.

Los cuatro (4) avances realizados se discutieron antes de las realizaciones de

las pruebas o acciones con los Ingenieros del área con mayor experiencia, y

de estas reuniones se presentaba un minuta con la tabla anexa.

Item Causa potencial Evidencia física Acciones Impacto en el sistema

1

Mayor carga Líquida que la de diseño

1) Flujo de aceite de desecho actual(Junio 2002) 168 T/D VS. diseño 108 T/D, por medición en el DCS (el medidor fue chequeado por instrumentación)

2) No se ha podido medir diferencial de presión en los intercondensadores de vacío (hace falta válvula para manómetro)

1) Bajar arrastre de destilado en la torre atmosférica aguas arribas de la torre de vacío.

2) Buscar las causas de las variaciones de la producción de slop

1) La mayor cantidad de líquido genera una alta caída de presión en el intercondensador por el lado de la carcaza

2) Se ha notado variaciones de producción de aceite de desecho , observándose valores menores que el diseño

3) La mayor cantidad de hidrocarburos puede ocasionar ensuciamiento externo en los tubos de los intercondensadores (por productos parafínicos). Este ensuciamiento conduce a una caída de presión mayor y puede ocasionar una operación inestable en los eyectores aguas arriba del respectivo intercondensador

4) La mayor cantidad de condensables que maneja la primera etapa, puede producir mayor carga al eyector de la segunda etapa, que este no podrá manejar, generando una contrapresión en los eyectores y condensadores de la primera etapa

2 Obstrucción de las

piernas barométricas

Existe una temperatura en el líquido de la pierna de drenaje menor(en 6°C) a la temperatura de los gases de salida en los intercondensadores de la primera etapa 01E120A/B/C

Tomar medida de presión en la salida de gases

1) Se tendría un condensador operando inundado y produciendo alta caída de presión en el equipo

2) Se crea una contrapresión en el sistema de eyectores, llevándolos a una operación inestable

3 Piernasbarométricas muy cortas

Por cálculo real la altura del líquido no llega a los condensadores de vacío (12.31 Mts de altura de líquido VS. 13.4 Mts altura de las tuberías)

Bajar la presión del tambor de tope de la torre de vacío a una presión de 0.05 Barg

1) Bajo las condiciones actuales (Junio 2002) (0.12 BARG en el 01V105) de presión no se evidencia problemas, al observar los cálculos realizados en la altura del líquido de las piernas barométricas en los condensadores de vacío

2) Para las condiciones de presión de diseño si estaría limitado el sistema de drenaje del condensador (0.2 Barg.).

3) La mínima altura de diseño debe ser 45 pies y

se instalo solo de 41 pies, tomando la medida desde la brida del condensador hasta la brida del tambor de tope

4 Vapor motriz

húmedo Existe control de la húmeda lejos de los eyectores, a nivel del piso

1) Drenar el vapor con frecuencia

2) Diseñar sistemas de trampas de condensado para líneas de vapor a eyectores

- Humedad en el vapor ya que el único drenaje existente no se encuentra cerca de los eyectores y no tiene uso rutinario. Se realizó una inspección de este drenaje ubicado al nivel de los condensadores de vacío y se encontró tapado

- La humedad crea erosión en la boquilla de los eyectores

5 Mayor flujo de agua de enfriamiento que el flujo de diseño

Hay mayor flujo (762 Vs. 665 m3/Hr.) pero no se ha evidenciado la inundación de los intercondensadores de vacío

Se restringió la válvula de admisión de agua a cada condensador de vacío y no se observó efecto

positivo en la presión de tope de la torre de vacío 01C102

6 Ensuciamiento de la carcaza en los condensadores de la primera etapa 01E120A/B/C

Los cálculos de los coeficientes de transferencia de calor reportan alto nivel de ensuciamiento en los intercondensadores de la primera etapa

Se realizan simulaciones rigurosas con “ASPEN PLUS” a fin de confirmar si hay o no ensuciamiento de los intercondensadores de la primera etapa 01E120A/B/C

7 Partes internas en los eyectores del sistema de vacío erosionadas

No hay evidencia, requiere inspección interna

Solo se puede revisar en parada de planta

8 Fuga de agua en los condensadores de vacío

Hay una mayor producción de agua que es condensada en comparación con el vapor de agua que entra al sistema productor de vacío

Generaría una mayor caída de presión en el lado casco de los condensadores e inundación del equipo de vacío

Tabla #26. Avance #2. Delimitación de las causas potenciales y acciones a tomar para el descarte de las fallas no existentes en

el sistema productor de vacío Item Causa potencial Evidencia física Observaciones

1 Vapor motriz con mayor o menor presión que la de diseño

Se opera actualmente(Junio 2002) con el valor de diseño (9.0 BARG.)

2 Alta o baja temperatura del Vapor motriz

Se opera actualmente Junio 2002 con el valor de diseño (182 oC)

Se chequeó transmisor de temperatura

3 Mayor carga de incondensables a la de diseño

Se tiene un flujo menor al de diseño (10 T/D Junio 2002 VS. 71 T/D diseño)

Hay evidencias (cromatografía del gas del tambor de tope 01V105)de entradas de aire en las zonas caliente de la torre

4 Ensuciamiento lado tubos del condensador

Los condensadores de la primera etapa del sistema de vacío fueron limpiados (lado tubos), EN ABRIL 2002

Tabla #27. Causas descartadas. Fallas que nos están afectando al sistema productor de vacío del mejorador de crudo Petrozuata

ITEM Razones causales defalla

Aplicabilidad en situación operacional actual de Petrozuata

Acción para confirmar causa de la alta presión y razón para descartar causas no aplicables sistema del Mejorador de crudo

Es descartable

esta opción ?

1 Daños internos en los eyectores de la primera etapa 01J101A/B/C

Si Cerrar el vapor a los eyectores de la primera etapa 01J101A/B/C(uno a la vez), ya que puede haber flujo inverso de vapor hacia la torre 01C102

No

2 Obstrucción en los eyectores de la primera etapa o líneas asociadas

Si Cerrar el vapor a los eyectores de la primera etapa 01J101A/B/C(uno a la vez)

No

3 Daños internos en los eyectores de la segunda y tercera tapa del sistema productor de vacío

Si Cerrar el vapor a los eyectores de la segunda y tercera etapa 01J101 D/E/F y 01J101G/H/I/J (uno a la vez)

No

4 Alta caída de presión en Si Realizar nueva medida de presión en la salida de los gases al No

los condensadores de vacío 01E120A/B/C lado coraza

tener facilidades a consecuencia de la mayor carga de hidrocarburos condensables

5 Vapor motriz Húmedo No Las temperaturas medidas en la entrada a los eyectores están por encima de la temperatura de saturación. Drenar simultáneamente todas las trampas disponibles, para evitar humedad en el vapor, ya que la medida no es exacta

No

6 Ensuciamiento en los condensadores de la primera etapa 01E120A/B/C lado carcaza

No Existe un calor transferido mayor que el de diseño en los condensadores de la primera etapa Se trabaja con la simulación en Aspen plus para delimitar grado de ensuciamiento

No

7 Inundación en los condensadores de vacío 01E120A/B/C

No Existe un calor transferido mayor que el de diseño en los condensadores de la primera etapa 01E120A/B/C Instalar mangueras transparentes en los condensadores de vacío para observar el nivel de líquido dentro del condensador (si hay líquido presente)

No

8 Alta temperatura del vapor motriz

No Temperatura del vapor motriz en el valor de diseño (182 °C) Si

9 Baja temperatura del vapor motriz

No Temperatura del vapor motriz en el valor de diseño (182 °C) Si

10 Alta presión del vapor motriz

No Presión del vapor motriz con el valor de diseño(9.0 Barg) Si

11 Baja presión del vapor motriz

No Presión del vapor motriz en el valor de diseño (9.0 Barg) Si

12 Ensuciamiento de los condensadores de vacío 01E120A/B/C lado tubos

No Los condensadores de la primera etapa fueron limpiados en Abril 2002

Si

13 Fuga interna de agua de enfriamiento en los condensadores de la primera etapa 01E120A/B/C

No Los resultados del análisis del agua de enfriamiento que llega al tambor 01V105 dieron que no había pase de agua en los condensadores de vacío No hay presencia de químicos que son utilizados únicamente en el agua de enfriamiento

Si

14 Falsa señal en el instrumento de presión de tope

No Coincide señal del transmisor de presión con el indicador local de presión en el tope de la torre 01C102 Con una lectura de 47 mmHgA para el 23/06/02

Si

15 Piernas barométricasmuy cortas

No Se opera con una presión en el tambor de tope 01V105 (0.05 Barg) evitando la posibilidad de que nivel de líquido ascienda hasta los intercondensadores Con una presión de diseño 0.2 Barg el líquido de las piernas llegaría a los condensadores de vacío

Si

16 Alto nivel de agua e hidrocarburos en el tambor de tope de la torre 01C102

No Los niveles se mantienen en valores normales de operación ya que fueron chequeados los transmisores de nivel y los cristales locales fueron acondicionados

Si

Tabla # 28 Avance # 3. Causas que aún son aplicables en el sistema productor de vacío ubicado en Petrozuata

Item Causa evaluada Acciones realizadas Fecha de ejecución

Impacto en la situación actual

1) Evaluar la destilación del residuo largo 31/05/02 2) Chequear medidor de flujo de aceite de

desecho(Slop) con instrumentación 18/06/02

1 Mayor cargalíquida que la de diseño

3) Reducir el nivel de fondo de la torre 01C102 18/06/02

Puede existir una sobrecarga en el flujo total a manejar en la segunda etapa de eyectores y puede crear una contrapresión que lleve a los eyectores de la primera etapa a operar a una presión de descarga mayor a la de diseño (llevándolos a un “breaking operation”

1) Medición de temperatura entre las piernas barométricas y la salida de los gases de los condensadores de vacío, para obtener un perfil de temperatura dentro de los intercondensadores

14/06/02

2) Medición de temperatura en las líneas, hacia la torre de vacío 01C102 Y los eyectores de la primera etapa

14/06/02

3) Prueba de restricción de flujo de vapor a cada uno de los eyectores de la primera etapa

27/06/02

2

Obstrucciones delos eyectores y /o sistemas asociados o eyectores erosionados

4) Prueba de restricción de flujo de vapor a cada uno de los eyectores de la segunda etapa

28/06/02

5) Prueba de restricción de flujo de vapor a cada

uno de los eyectores de la tercera etapa

03 - 04/07/02 La situación operacional actual elimina la posibilidad de disponer de un eyector de repuesto de la tercera etapa

6) Nueva toma de presiones en la entrada de gases y la salida de líquido con un solo manómetro de presión en los condensadores 01E120A/B/C, 01E121 Y 01E122. Para verificar la inundación

09//7/02

1) Medición del flujo de agua de enfriamiento 2) Survey de temperaturas en los condensadores de

vacío

23/05/02

3) Calculo del calor transferido en los condensadores

30/05/02

3 Ensuciamiento delos

condensadores 01E120A/B/C lado carcaza

4) Survey de presión en el sistema productor de vacío

30/05/02 Y 09/07/02

1) Bajar presión al valor de diseño (9.4 Barg a 9.0 Barg)

14/06/02 La situación de humedad e el vapor pudo haber generado erosión en la boquilla de los eyectores, reduciendo su desempeño

2) Se destapó el drenaje del cabezal de vapor a eyectores

14/06/02

4 Calidad del vapor motriz

3) Se incremento la temperatura del vapor motriz (desde 182 °C hasta 198 °C)

27/06/02

1) Tomar muestra en cada una de las piernas para conocer las características físicas del condensado

11/06/02 Ninguno

2) Cálculo de altura de líquido en las piernas 12/06/02

5

Piernasbarométricas muy

cortas 3) Se bajo la presión en el tambor (desde 0.14 Barg

a 0.05 Barg) 18/06/02

6 Fuga interna deagua de

enfriamiento

1) Tomar muestras de agua en el drenaje de las piernas barométricas

19, 20 Y 21/06/02

Podría existir un cierto nivel de fuga interna de agua de enfriamiento que cerraría el balance entre el agua y el vapor.

7 Entrada de gases combustibles

1) Chequeado el pase en la válvula de control PV11080

14/06/02 Ninguno

1) Fueron diseñadas las facilidades para la medición local de presión en los condensadores del sistema de vacío

15/05/02 Los instrumentos faltantes no permiten realizar un adecuado análisis de causas de los problemas presente en el sistema productor de vacío

2) Instalados instrumentos de presión y temperatura nuevos y calibrados a la entrada y salida de los condensadores

22/05/02

8

Falsa señal enlos instrumentos

3) Fue corroborada la medición de presión en el tope de la torre de vacío comparando los transmisores Vs los indicadores locales de presión

14/06/02

1) Destapados los cristales de nivel en el tambor de tope de la 01C102

27/06/02 Ninguno9 Alto nivel en el Hotwell 01V105

2) Verificada coincidencia de transmisores de nivel con cristales de nivel a condición normal de operación

28/06/02

1) Chequeado el medidor de flujo de incondensables (FI11064)

18/06/02 Ninguno10

Sobrecarga deincondensables

2) Chequeada composición de los gases incondensables en la entrada del sistema de anillos líquidos

28/05/02

1) Limpieza del haz de tubos (Lado tubos) de los condensadores 01E120A/B/C Y 01E121/01E122

15/04/02 Ninguno

2) Medición de flujos de agua de enfriamiento y sondeo de temperatura en todos los condensadores de vacío

23/05/02

11

Ensuciamiento delos condensadores (lado tubos)

3) Cálculo del calor transferido en todos los intercondensadores

30/05/02

12 Arrastre degasóleos a la torre 01C102

1) Ajuste de reflujos LVGO / HVGO para reducir la temperatura de tope (56 °C actual Vs. 71 °C diseño)

03/09/01 La reducción de la temperatura de tope ha permitido controlar en valores manejables la producción de Slop

Tabla #29. Avance #4. Resumen de todas las accione y las causas estudiadas en la evaluación del sistema productor de vacío del

Petrozuata

Tabla # 30. A de vacío cciones por tomar (Agosto 2002) para delimitar las causas más probables de la alta presión en el tope de la torre

Item Causas a ser evaluadas Acciones pendientes por realizar

1 Mayor carga líquida que la de diseño • Establecer las condiciones operacionales para reducir la producción de condensables al valor de diseño y evaluar impacto

• Solicitar al fabricante las opciones para operar satisfactoriamente con la actual producción de condensables (nuevo eyector y/o condensador)

• Evaluar el nivel de sobrecarga en cada etapa de eyectores 2 Obstrucciones de los eyectores y /o

sistemas asociados o eyectores erosionados

• Planificar para la próxima parada la inspección de eyectores y condensadores

3 Ensuciamiento de los condensadores 01E120A/B/C lado carcaza

• Inspección de todos los condensadores de vacío por el lado casco en la próxima parada de planta

4 Calidad del vapor motriz • Diseñar facilidades para mejorar drenaje del condensado en la línea de vapor motriz de los eyectores

• Limitar temperatura del vapor a máx. 10 °C por encima de la temperatura de saturación (190 °C a 9 Barg)

5 Piernas barométricas muy cortas • Establecer una nueva presión de operación en el tambor de tope 01V105 que asegure el drenaje adecuado a los condensadores (se propone 0.1 Barg)

6 Fuga interna de agua de enfriamiento • Repetir el análisis de las aguas que llegan al tambor de tope de la torre de vacío 01C102 desde las piernas barométricas.

7 Entrada de gases combustibles Ninguna 8 Falsa señal en los instrumentos • Diseñar las facilidades para la instalación de los nuevos instrumentos en

la próxima parada 9 Alto nivel en el hotwell 01V105 Ninguna

10 Sobrecarga de incondensables • Hallar y corregir las entradas de aire 11 Ensuciamiento de los condensadores (lado

tubos) Ninguna

12 Arrastre de gasóleos a la torre 01C102 • Inspeccionar rellenos de la torre de vacío en la próxima parada


14. Pruebas de planta, análisis de laboratorio para el descarte de la causas

más probables.

El proceso de eliminación de las causas probables, que afectaban al

sistema productor de vacío y por consecuencia a la presión de tope de la

torre de vacío 01C102, consistió en la realización de pruebas, ya sea

aquellas que se tenían que realizar directamente en planta, modificando

alguna variable o las que consistían en análisis de laboratorio.

Ítem Causa probable de la alta presión en el tope de la

torre 01C102

Pruebas planteadas Objetivos planteados

1 Mayor producción de líquidos condensables

1. Bajar el nivel de fondo de la torre 01C102 de 35% a 15% (por medidor de nivel LI11920). Hacerlo en dos etapas (de 35% a 20% y luego a 15%)

2. Aumentar la temperatura en la salida del horno de crudo para evitar arrastre de destilado a la torre de vacío.

3. Realizar pruebas de planta en las condiciones de la torre de vacío, reflujos LVGO y HVGO

1. Reducir craqueo térmico en la torre 01C102

2. Minimizar la producción de Slop, disminuir la presión en el tope de a torre de vacío y mantener lo rendimientos de los productos de la torre de vacío

2 Piernas barométricas muy cortas

Bajar la presión del tambor de tope 01V105 desde 0.14 Barg A 0.05 Barg en dos (2) etapas. inicialmente a 0.1 Barg y luego a 0.05 Barg dependiendo del cambio en vibraciones en los compresores de anillos líquidos

Bajar el nivel de líquido en la piernas barométricas y evitar la inundación en los condensadores de vacío

3 Fuga de agua de enfriamiento interna en los intercondensadores de vacío

1. Tomar muestra de agua para el análisis de dureza 2. Chequear medidores de vapor motriz y agua en el tambor de

tope (FI11063 Y FI11066)

Evaluar el pase de agua de enfriamiento hacia la carcaza de los intercondensadores de vacío

4 Obstrucción en líneas asociadas a los eyectores y los intercondensadores del sistema productor de vacío

Cerrar lentamente el vapor motriz a todos los eyectores del sistema productor de vacío

1. Evaluar el grado de flujo inverso de vapor motriz en los eyectores de la Unidad de vacío hacia la torre 01C102

2. Evaluar el flujo de vapor que pasa por cada eyector del sistema, para ver el grado de erosión u obstrucción

5 Inundación en los intercondensadores del sistema productor de vacío

1. Medir altura de líquido en los intercondensadores de la Unidad de vacío mediante la instalación de manguera transparente de la entrada de gases hasta la salida del condensado

2. Reducir el flujo de agua de enfriamiento al valor de diseño en los intercondensadores de vacío

3. Realizar un perfil de temperatura en los intercondensadores de vacío, mediante el uso de un pirómetro.

1. Evaluar la presencia de líquido en los condensadores de vacío a realizar después de la restricción del flujo de agua de enfriamiento

2. Evaluar el coeficiente de transferencia de calo con flujo de agua de diseño

6 Ensuciamiento de la carcaza de los intercondensadores de a Unidad de vacío

Realizar medida de presión en la salida de gases o a consecuencia en la salida del liquido condensado

Evaluar la caída de presión en los intercondensadores lado carcaza

7 Calidad del vapor Llevar la temperatura y la presión del vapor motriz a la entrada de los eyectores a condiciones de diseño

Evitar humedad en el vapor motriz que pueda erosionar a los eyectores

Tabla #31. Pruebas de planta realizadas para descartar las causa probables de la alta presión ene le tope de la torre


15. Simulación con software disponible en la empresa: “Aspen Plus y Aspen

BJAC”.

La simulación con el software Aspen Plus y Bjac, consistía en una

simulación rigurosa para determinar el grado de ensuciamiento que

presentaban los condensadores de vacío, en especial los de la primera

etapa, ya que de acuerdo a los datos de presión presentaban la mayor

caída de presión.

16. Comunicación continua con los fabricantes y consultores para obtener

asistencia técnica especializada.

Las comunicaciones con los fabricantes: Graham Manufacturing, se

iniciaron al obtener la primera data de campo, cada comunicación se

realizaba en inglés donde se describía la data , las acciones realizadas y

por hacer, para tener otra visión proveniente del personal de mayor

experiencia en sistemas de vacío. Igualmente se presentaban las dudas

con respecto a lo que podían representar los análisis que frecuentemente

se le hacían a todas las variables involucradas en la evaluación a la

unidad de vacío.

La comunicación era directa con personas reconocidas en análisis de

problemas en los sistemas productores de vacío, entre otras ramas de una

refinería.

Mediante la búsqueda de información en Internet, se obtuvo colaboración

de un consultor de “Destillation Group”, el cual nos enfocaba y

presentaba ideas interesantes para tratar los problemas que se podían


presentar en el sistema productor de vacío y que no estaban presentes en

ningún artículo impreso.

De todas as comunicaciones realizadas se realizó un resumen, de las

ideas que aportaron mayor beneficio a la investigación en el sistema

productor de vacío de la Unidad 11 del Mejorador Petrozuata.

Item Recomendaciones Fabricantes: Graham Manufacturing Fecha

1 1) El problema se encuentra en los intercondensadores de la primera etapa 01E120A/B/C 2) La segunda y tercera etapa aparentemente operan bien 3) Se requiere medir presión de gases a la salida de los condensadores de vacío y temperatura del condensado 4) Se evidencia una carga adicional del hidrocarburos de un 55% mayor al de diseño

29/05/02

2 1) Mayor presión de descarga de los eyectores es la causa aparente del problema 2) La causa raíz puede será la mayor carga de condensables que esta repercutiendo en inundación de los

condensadores del sistema 3) Corregir la entrada de aire no resolverá el problemas actual

29/05/02

3 1) Confirma una operación inestable por sobrepasar el MDP 2) Podría existir una inundación por fuga de agua en los tubos internos de los intercondensadores 3) La presión de 9.4 Barg en el vapor motriz no se ve como un problema 4) Esta de acuerdo con un posible ensuciamiento de los condensadores de vacío con hidrocarburos(cera) y las

piernas barométricas podrían ser la causa del problema 5) Requiere medir presión de salida de gases y temperatura de condensado para saber si hay ensuciamiento en

los condensadores de vacío 6) Según el sondeo de temperatura se espera una temperatura mayor en el condensador (50 °C Vs. 35 °C)

03/06/02

4 1) Al conocer la presión de salida de los gases y al temperatura del condensado se podría saber la causa raíz del problema

2) Si la presión de salida de los gases es mucho más baja que la presión de entrada, los condensadores están sucios o inundados y no sería un problema de los eyectores

3) Según la data el problema es sobrecarga ,ensuciamiento o inundación 4) Podría dar el soporte técnico si es necesario modificar el sistema actual 5) Propone hallar el nivel en las piernas barométricas usando mangueras transparente o con medición de

temperatura

05/06/02

5 1) Un condensador sucio presenta las mismas características que un condensador inundado 2) Medir temperatura a la salida del condensado es recomendable para saber si el intercondensador esta sucio o

inundado

07/06/02

6 1) Reconoce que el condensado debería estar más frío a las condiciones de presión de operación 2) Mayor temperatura de diseño en el vapor motriz puede causar problemas en los eyectores pero no es el efecto que se

esta observando. 3) Cuando los eyectores no operan apropiadamente ellos van a presentar un flujo inverso hacia la torre 4) Esta de acuerdo con la prueba de reducir presión en el tambor de tope 01V105 para saber si el líquido llega a los

condensadores 5) La prueba de reducir agua en los condensadores solo provocaría aumentar la presión en el tope de la torre 6) El calentamiento en los intercondensadores aumentaría la presión en el sistema de vacío

17/06/02

Tabla # 32 Resumen de las comunicaciones continuas con los fabricantes del sistema productor de vacío Graham.

Item Recomendaciones Distillation Group Fecha

1 1) Recomienda para el calculo de WTD en los condensadores de vacío la metodología del Handbook of Heat

2) El reconocimiento de la inundación en un condensador es por un perfil de temperatura 3) Hay un alto arrastre de hidrocarburos hacia el tope. 4) Una consecuencia del alto arrastre de hidrocarburos es la producción de parafinas en los

intercondensadores. Propone una prueba de calentamiento a los condensadores de vacío. 5) Plantea como relevante la mayor presión en el eyector 01J101C VS. 01J101A/B que puede ser causado

por ensuciamiento en el condensador 01E120C, por bloqueo en las líneas de vapor, bloqueo de las piernas barométricas o daños en el eyector de la segunda etapa

6) Piensa que puede haber un flujo inverso de vapor en el 01J101C que sobrecarga a los otros dos eyectores de la primera etapa y propone medir la temperatura en esta líneas para corroborar esta suposición

11/06/02

Tabla #33. Recomendaciones de Distillation Group


17. Ubicar las causas que afectan al sistema, para su tratamiento según las

limitaciones de operación existentes en la Unidad.

18. Optimización del sistema productor con la elaboración de cambios que

requiera:

• Mejorar la calidad del vapor, ubicación de separadores y trampas en la

entrada de los eyectores de las tres etapas.

• Aumento de la capacidad del sistema: Eyector/ condensador.

III.6 Limitaciones.

1. Recolección de data

a. Inicialmente se realizo una visita a la unidad de destilación al vacío,

específicamente al sistema productor de vacío: eyectores y

condensadores de tope de la torre 01C102. Esta visita consistió en la

primera toma de data, para el análisis inicial de causas, o la vista

preliminar de los problemas que afectaban directamente a la presión

de tope de la torre de vacío.

La data debía incluir según lo recomendado por la bibliografía y las

investigaciones realizadas los siguientes puntos (ver diagrama #19)

Figura #19 Data recomendada por los fabricantes(GRAHAM), ubicada en el

diagrama de un sistema de vacío.(9)


• Presiones de succión y de descarga de cada eyector de

la unidad de vacío

• Presión de entrada y de salida de los gases en los


• Temperaturas de entrada y salida del agua de

enfriamiento

La primera toma de data en campo, se realizo la el día:3 de mayo

2001, teniendo la siguiente información

I) Observaciones en el vapor motriz:

1) La condiciones del vapor a los eyectores fueron las

siguientes:

En campo(unidad de vacío)

En DCS(sala de control)

Temperatura(°C) 130 185 Presión(Barg) 9.2 9.3

Tabla #34. Condiciones del vapor a los eyectores el día 3/05/02

Como se observa hay una indicación de temperatura del vapor,

muy por debajo del valor reportado en el DCS.

2) Acción: Chequear cual de las dos indicaciones es la correcta y

reparar la indicación falsa

3) Referencias: Las condiciones de diseño del vapor a los

eyectores son las siguientes:

Temperatura 82°C Presión 9.0mmHgA

Tabla #35 Condiciones de diseño del vapor Motriz


II) Instrumentación faltante/por reparar:

1) Se observaron falta de indicadores de presión local en el

sistema de eyectores y condensadores y varios termómetros

en mal funcionamiento:

Item Ubicación Observación 1 Entrada de gases

01E120A - Sin manómetro, con facilidades para

instalación, válvula 1 ½”φ - Termoposo muy corto

2 Salida de condensado 01E120A

Facilidades para colocar manómetro, válvula con tapa ciega de 2”φ

3 Entrada de gases 01E120B

- Sin manómetro, con facilidades para instalación, válvula 1 ½”φ

- Termómetro dañado 4 Salida de condensado

01E120B Facilidades para colocar manómetro, válvula con tapa ciega de 2”φ

5 Entrada de gases 01E120C

- Sin manómetro, con facilidades para instalación, válvula 1 ½”φ

- Termoposo muy corto 6 Salida de condensado

01E120C Facilidades para colocar manómetro, válvula con tapa ciega de 2”φ

7 Entrada de gases 01E121

- Sin manómetro con facilidades en la línea de venteo de NH3, válvula de ½”φ

8 Salida de condensado 01E121

Facilidades para colocar manómetro, válvula con tapa ciega de 2”φ

9 Entrada de gases 01E122

- Sin manómetro con facilidades en el venteo de NH3, válvula de ½”φ

- Termoposo muy corto 10 Salida de condensado

01E122 Facilidades para colocar manómetro, válvula con tapa ciega de 2”φ

Tabla #36. Observaciones de la visita al campo 3/5/02,con las

especificaciones de las tubería para los medidores faltantes

2) Acción: Instalar los nuevos indicadores de presión y reparar

los indicadores de temperatura local

III) Cristales de nivel con fallas:

1) Los cristales de nivel del tambor de tope de la torre de

destilación al vacío (01V105), se encuentran con problemas

de taponamiento. Además el nivel de agua en el tambor ha


mantenido valores erráticos (mayores a 100%)

2) Acciones: destapar cristales con inyección de vapor y

controlar nivel de agua del 01V105 establemente

IV) Data operacional tomada en la visita:

La data tomada en campo para la primera visita(3/5/02) se basó

solo en las temperaturas de entrada de gases, entrada y salida

del agua de enfriamiento y la temperatura del líquido

condensado.

Se requería la instalación de los instrumentos faltantes para poder

evaluar los equipos del sistema productor de vacío.

Con la data tomada, no era posible concluir con respecto al problema

que afectaba la torre de vacío 01C102, por lo que se pudo inferir que

era necesario el diseño y la instalación de medidores de presión y

temperatura para poder obtener una data representativa.

b) Diseño de las facilidades para la instalación de manómetros y

termómetros. Fue necesaria una nueva vista al campo, para observar

las facilidades que existían para las conexiones, tamaño de la tubería,

diámetros, la presencia de válvulas y el tamaño(ver tabla #7).

En los intercondensadores de la primera etapa: 01E102A /B /C

existían las facilidades, la presencia de válvulas de 1 ½” de

diámetro(φ), para colocar manómetros en la entrada de gases.


En el intercondensador de la segunda etapa(01E121) y en el de la

tercera etapa (01E122), fue necesario observar todas las instalaciones

anexas al sistema del condensador para poder colocar el manómetro

en la entrada de gases. Se realizó el diseño para colocarlo en la línea

de venteo de NH3, (venteo usado para el control del Ph en el

intercondensador), ya que la pérdida o la caída de presión era mínima

en dicho punto.

Con las especificaciones obtenidas en la visita al campo, sobre la

ubicación y el diámetro de las tuberías se realizó la ingeniería básica,

es decir, se realizó el diseño de los muñecos para manómetros y

termómetros. Para este diseño fue necesario realizar la búsqueda de

las normas por las cuales se rige la empresa para el diseño de dichos

muñecos.(“Engineering practices /VEHOP) (ver Anexo 5. Muñecos de

temperatura y presión requeridos)

Se realizó el requerimiento a la ingeniería de detalle, con la ingeniería

básica hecha anteriormente, para la construcción de los muñecos de

temperatura y presión.(Anexo 6. Ingeniería de detalle)

c) Chequeo de los medidores de temperatura y presión existente en

campo y en el DCS(sala de control) ya que se observó que existían

diferencias en las lecturas en los diversos medidores.

d) Cumplir con los requerimientos de la empresa para poder realizar los

cambios en la planta, específicamente en el sistema productor de

vacío, es decir, llenar los formatos de aprobación al cambio (CAF)


para justificar los medidores de presión y temperatura en los

condensadores de vacío.

e) Una vez instalados los instrumentos, se procedió a la toma de data de

presión y temperatura. Los manómetros colocados tenían escalas de

(- 1 a 1) Barg, medidores de presión relativa, por lo tanto existían

errores en las medidas, ya que la presión requerida era absoluta. Esto

se comprobó al realizar nuevamente la toma de data, con solo un

manómetro de presión absoluta (-760 a 0) mmHg de Vacío. Los

beneficios obtenidos son: se eliminó el error producido por las

presiones manométricas, tomadas inicialmente, y al ser tomadas todas

las presiones con un solo manómetro de presión absoluta ,se evita el

error de lectura en los diferentes instrumentos, por las diversas

escalas de presión.

f) La toma de data incluía medir el flujo de las corrientes: de gases tanto

la entrada como la salida y el agua de enfriamiento, en los cinco (5)

condensadores del sistema de vacío. Para medir estos flujos fue

usado un medidor de sónico externo, de pared que tenía las siguientes

limitaciones:

• Raspado de las tuberías, la pared en donde se coloca el sensor del

instrumento debe estar sin pintura y lijada, la superficie debe estar

limpia, ya que el instrumento mide la velocidad con la que se

mueve el fluido dentro de la tubería, por lo tanto es necesario

acondicionar la tubería para obtener una medición exacta del flujo


que pasa por ella y así no afectar, por errores de medición el

cálculo de calor transferido.

El acondicionamiento de la tubería era un trabajo en planta, para la

cual se tramito un permiso para que mantenimiento lo realizará, el

tiempo de duración del raspado de las tuberías fue de

aproximadamente (2) semanas.

• El instrumento presentó fallas, al medir el flujo este oscilaba, en

rangos amplios de 10 Kg/s, entre el valor mínimo y el máximo, por

lo tanto la medición no fue directa. El instrumento es más exacto

cuando se realiza la medición del flujo a través de la velocidad, es

decir mantenía un valor estable cuando la medida requerida era

velocidad y no flujo. El cálculo del flujo se realizó con la velocidad

obtenida.(Anexo 4 Hoja de cálculo de calor en la unidad de vacío

de flujos y reportes de velocidades)

• Las mediciones en los flujo de vapor no se realizaron, ya que el

medidor sónico portátil, permite medir solo fluidos, líquidos. Los

vapores que se requerían medir( no condensables inter-etapa y

total) están constituidos por hidrocarburos de los cuales se

desconoce su composición actual. A los gases que pasan de una

etapa de eyector/condensador, a la siguiente no fue posible

obtener ninguna medida empírica, ya que estas líneas no cuentan

con medidores de flujo interno y el medidor portátil (controlotron)


no aplica para gases o líquidos de los cuales se desconozcan sus

propiedades físicas como es el caso del condensado.

2. Simuladores:

a) Para realizar las simulaciones y los cálculos, se realizó un análisis de

la data de diseño disponible, ya que existían diversas fuentes:

• Las hojas de especificaciones de los eyectores y condensadores

• El diagrama de flujo de procesos 01A101 facilitado por los

fabricantes(Graham manufactring) durante el diseño

• Manual de procesos disponible en control de documentos

Los datos de flujo variaban al comparar las diversas fuentes.(Anexo 8.

Documento de comparación de datas de diseño)

La comparación se basó en realizar balances de masa en el diagrama

y en las hojas de especificaciones, ya que en las data sheet, los flujos

eran más detallados, se especificaban la cantidades de condensables

e incondensables, diferenciando los gases de hidrocarburos y el vapor

de agua (motriz).(ver Anexo 9 Diagrama del fabricante, Graham, y

hojas de especificación de los equipos)

La fuente comprobada como real y la que se tomo como base para

realizar las simulaciones y los cálculos posteriores fue la obtenida en

la hoja de datos de los equipos(Data Sheet), ya que las corrientes

totales, la de gases de hidrocarburo, el condensado y el vapor de

agua eran iguales.


b) El programa de simulación “Vacworks” usado inicialmente, fue el

recomendado por los fabricantes(GRAHAM MANUFACTURING.C.O)

para simular los sistemas de vacío

El programa no requería especificaciones del diseño del sistema, solo

era necesario colocar el flujo de gases a manejar, y el diseñaba el

sistema productor de vacío, de acuerdo a la capacidad, por lo tanto no

era posible colocar la cantidad de eyectores o intercondensadores en

cada etapa, e incluso no era posible especificar la cantidad de etapas

que realmente posee el sistema dispuesto en Petrozuata.

La simulación se realizó con los flujos necesarios (gases

condensables e incondensables totales de diseño que entran a los

eyectores y condensadores) para que corriera el sistema. El sistema

productor de vacío simulado según el “Vacworks” no se adecuaba al

sistema actual de la empresa, ya que recomendaba eyectores y

condensadores del doble de capacidad y dispuestos en tres etapas,

que solo contenían un eyector y un condensador por etapa, es decir

las diferencias eran la siguientes:

Simulador “Vacworks” Sistema Actual N° de eyectores 3 10 N° de condensadores 3 5 Tamaño de las líneas entradas del vapor condensador (pulg)

46 14

Tabla # 37 Diferencias entre el sistema simulado y el actual de la empresa

Si el sistema no simulaba correctamente las condiciones de diseño no

era recomendable el uso del mismo para las condiciones actuales.


Al observarse que las corridas del simulador no eran las adecuadas se

contacto al fabricante, Graham, inicialmente se obtuvo respuesta del

Sr. Jim Lines, se verificó que el paquete de simulación “Vacworks” no

era el adecuado para tratar el sistema de productor de vacío dispuesto

en Petrozuata, C.A.(Anexo 10 corridas del simulador Vacworks)

1. Para simular el sistema productor de vacío: eyectores/condensadores,

no se cuenta con una herramienta adecuada, que cumpla con los

requerimientos del sistema del Mejorador, por lo tanto se optó por

realizar la simulación solo del equipo que presentaba mayor

posibilidad de problemas, cambios en las condiciones de operación,

por lo tanto se realizó la simulación de los condensadores de vacío.

El software usado para simular los condensadores de vacío fue el

Aspen Plus/BJAC, herramienta facilitada por la empresa para

simulaciones rigurosas.(Anexo 11 corridas del simulador Aspen Plus).

Este simulador requiere especificaciones y diversas características,

tanto mecánicas, estructurales y de diseño del condensador, al igual

que destilaciones y composiciones de las corrientes asociadas (gases

de hidrocarburos, líquido condensado y vapor de agua).

Para completar la información necesaria para simular el

intercambiador de calor, fue necesario realizar pruebas de laboratorio,

específicamente, viscosidad, °API y destilación ASTM D-86, para así

conocer las propiedades y la composición del fluido asociado a los

intercondensadores de vacío.


3. Pruebas de planta:

Las pruebas de planta, el movimiento de variables, como temperatura o

presión, requerían el análisis y la aprobación, del área de procesos y

operación, ya que de ellas dependía el comportamiento estable de la

planta.

IV. Resultados y análisis.

En el sistema productor de vacío existen diversas variables que pueden

afectar su funcionamiento, como vimos por descarte de las causas probables

que afectan la Unidad de vacío, se realizaron pruebas de planta y análisis de

data y de laboratorio.

1. Se realizaron varias tomas de data, inicialmente solo de temperatura por

falta de instrumentos en el sistema de vacío, luego la data inicial tomada

en Mayo 2002, por medio de la cual se realizaron las primeras

conclusiones. Por la falta de medidores en la salida de los gases en todos

los condensadores de vacío, se recomendó su instalación la cual nos

permitiría, conocer la presión de entrada a los eyectores de la segunda y

tercera etapa del sistema de vacío.

Debido a la falta de facilidades se tomo la medida en la pierna de drenaje

ó la salida de condensado en cada intercondensador de vacío, esta

medida se realizó con un sólo manómetro de presión absoluta, dando

mayor precisión y menos error en las medidas. Se obtuvieron los

siguientes resultados:

Condensador 01E120C 01E120B 01E120A 01E121 01E122 Presión pierna líq. (mmHgA) 104 108 105 220 798 Presión entrada de gases (mmHgA)

104 110 110 230 843

Temp. salida gases(°C) 45 42 42 48 30 Temp. salida agua de enfriamiento(°C)

40 36 36 40 35

Temp entrada de gases(°C) ND 130 115 ND 125 Tabla # 38 Data operacional de los condensadores de vacío (9/07/02)

Capítulo IV. Resultados y análisis 109

Al observar la data recolectada el 9/07/02 y al compararlas con la data

tomada en Mayo, hay diferencias notables que son productos de las

siguientes causas: (ver tablas # 19 y 20 temperaturas y presión de los

condensadores de vacío del 23/05/02)

• Inicialmente las condiciones de la planta variaban constantemente, en

particular la presión de tope de la torre 01C102, que estuvo en

constante aumento, al igual que la carga a la Unidad de vacío.

Marzo 2002 Julio 2002

Presión de tope(mmHgA) 48 52

Carga(T/D) 15200 15500

Tabla # 39 Diferencia entre las condiciones de la torre de vacío a diferente fechas de

toma de data

• Las mediciones se realizaron con un solo medidor de presión absoluta.

A pesar que las medidas de presión, bajaron con respecto a la valores

recopilados en Mayo, igualmente continúan estando sobre los valores de

diseño:

Primera etapa 01J101A/B/C

Segunda Etapa 01J101D/E/F

Tercera Etapa 01J101G/H/I/J

Diseño Actual Diseño Actual Diseño Actual Presión de succión (mmHgA)

14 52 313.5 180 925 798

Presión de descarga (mmHgA)

102 110 298 230 900 843

Tabla #40. Comparación de las presiones de diseño y actual (Julio 2002) en los eyectores

del sistema productor de vacío.

Al observar los valores de la primera etapa, vemos que se encuentran por

encima de la presión máxima de descarga (MDP), indicándonos que

estos eyectores se encuentran operando en situación inestable.


Igualmente al realizar el cálculo del factor de compresión, nos indica que

los eyectores de la primera etapa, están limitados en cuanto a diseño, ya

que el factor de compresión es menor que (2) dos. (13)

01E120 01E121 01E122 A B C Relación de compresión

1.89 2.0 2.0 2.19 3.63

Tabla #41 Valores de la relación de compresión actual (Julio 2002)

2. Análisis y resultados de la evaluación de las causas de la alta presión en

el tope de la torre de vacío:

a) Sobrecarga de alimentación a la Unidad de Vacío

El aumento de carga sobre diseño nos indica que todos los equipos de la

Unidad están trabajando sobre su capacidad máxima, incidiendo

directamente en la presión de tope de la torre de vacío ya que sobrecarga

igualmente a la Unidad de destilación al vacío

b) Mayor producción de líquido:

La mayor cantidad de líquido en el sistema productor de vacío lo

observamos al comparar la data actual (Agosto 2002) con la data de

diseño(tabla #42)


Tabla # 42. Comparación de la carga de liquido actual con respecto a diseño

Diseño Actual(Agosto2002)

Carga de gases condensables(T/D) 108 180

La alta producción de líquido, es decir de hidrocarburos o carga de

condensables, es una de las causas de la alta presión en el tope de la

torre 01C102, que influye en el sistema de diversas formas:

- Los condensadores de la primera etapa del sistema productor de

vacío, a pesar de que están sobre diseñados en un 5%, están

sobrecargados en más de un 50%, que es la cantidad extra de

condensables que esta entrando al sistema de vacío , estos

intercondensadores: 01E120 A/B/C no pueden manejar toda esta

carga extra permitiendo un arrastre de vapores condensables a la

siguiente etapa de eyectores.

- Existe una sobrecarga en el flujo total a manejar en la segunda

etapa de eyectores, lo que crea una contrapresión que lleva a los

eyectores de la primera etapa a operar a una presión de descarga

mayor a la de diseño, llevándolos a un “breaking operation” u

operación inestable. (Ver figura #20. Grafico #4)


Figura #20, Gráfico #4 Curva del rompimiento del eyector (8)

- Genera una alta caída de presión en el intercondensador por el

lado de la carcaza

- Ocasiona ensuciamiento externo en los tubos de los

intercondensadores (por productos parafínicos).

La alta producción de Slop es continua y tiene el mismo

comportamiento ascendente de la presión de tope de las torre.(Ver

Figura #21) por tanto su influencia en la presión de tope de la torre de

01C102 es directa, ya que influye directamente en el sistema

productor de vacío.


0

10

20

30

40

50

60

70

1-Jan

-02

9-Jan

-02

17-Ja

n-02

25-Ja

n-02

2-Feb

-02

10-F

eb-02

18-F

eb-02

26-F

eb-02

6-Mar-

02

14-M

ar-02

22-M

ar-02

30-M

ar-02

7-Apr-

02

15-A

pr-02

23-A

pr-02

1-May

-02

9-May

-02

17-M

ay-02

25-M

ay-02

2-Jun

-02

10-Ju

n-02

18-Ju

n-02

26-Ju

n-02

fecha

0

50

100

150

200

250

Presión tope vacio flujo de Slop

Fecha(Día-mes-año)

Pre

sión

de

tope

de

la to

rre

01C

102(

mm

HgA

)

Flujo de Slop (T/D

)

Figura #21. Gráfico #5-Presión de tope y flujo de Slop con respecto al tiempo

La mayor cantidad de condensables en el sistema productor de vacío, es

una de las causas potenciales de la alta presión en el tope de la torre, por

ello se plantearon diversas acciones, pruebas de planta y análisis de

laboratorio para disminuir la producción de Slop en el tope de la torre

,0tales como:

• Chequear el medidor de flujo de aceite de desecho (Slop) con

instrumentación, para descartar la posibilidad de problemas en

la señal o calibración del instrumento, por lo tanto las medidas

que actualmente tenemos de 180T/D de Slop o liquido

condensable son reales y verificadas.


• Disminuir el nivel de fondo de la torre de vacío de 35% a 15%

(este nivel se encuentra sobre el 100% del nivel normal) para

disminuir el craqueo térmico, la prueba fue realizada teniendo

diversas precauciones, ya que existían antecedentes de

problemas en la bomba anexa al sistema de fondo de la torre

01C102 con el NPSH y vibraciones. El craqueo térmico se

evidencia inmediatamente, el resultado de esta prueba no fue

muy notorio, ya que no hubo una disminución evidente en el

flujo de Slop. Ver apéndice B, Grafica de seguimiento de la

prueba de la disminución del nivel de fondo en la torre 01C102.

• Bajar arrastre de destilado en la torre atmosférica aguas arriba

de la torre de vacío: esta acción consistía en bajar la presión de

tope de la torre atmosférica que actualmente trabaja con una

presión más alta que la de diseño y por lo tanto impacta

negativamente en las Unidades aguas abajo, debido a las

condiciones de operación no fue posible el realizar esta prueba

de planta. En la figura #22 se puede observar la influencia de la

presión de la torre atmosférica en la producción de Slop y por lo

tanto en la presión de tope de la torre de vacío


Evaluación eyectores.

0

0.5

1

1.5

2

1-Jan

-02

9-Jan

-02

17-Ja

Figura #22 Gráfica #6 Relación de la presión de tope de la torre atmosférica con la

producción de Slop

• Establecer las condiciones operacionales para reducir la

producción de condensables al valor de diseño y evaluar

impacto en la presión de tope de la torre de vacío: La prueba de

planta que ataca directamente a la producción de Slop, se

planteó actualmente (Septiembre 2002) y consiste en buscar

las condiciones optimas de operación de la torre de vacío,

implica el cambio o variaciones en las condiciones actuales de

operación de la torre 01C102 ,por lo tanto, para su aprobación

se requirió la realización de un informe que implicó pasar por

diferentes etapas:

n-02

25-Ja

n-02

2-Feb

-02

10-F

eb-02

18-F

eb-02

26-F

eb-02

6-Mar-

02

14-M

ar-02

22-M

ar-02

30-M

ar-02

7-Apr-

02

15-A

pr-02

23-A

pr-02

1-May

-02

9-May

-02

17-M

ay-02

25-M

ay-02

2-Jun

-02

10-Ju

n-02

18-Ju

n-02

26-Ju

n-02

fecha

0

50

100

150

200

250

Presión tope atmosferica flujo de Slop

Fecha(Día-mes-año)

Pre

sión

de

tope

de

la to

rre 0

1C10

1

Flujo de Slop (T/D

)


i. Elaboración del informe que implicó antecedentes, el

resultado de la evaluación del sistema productor de

vacío, análisis de las condiciones adecuadas, según la

operación actual.

ii. Revisión por los Ingenieros del área encargados del

seguimiento de los procesos del Upgrader.

iii. Opiniones de mejoras en los cambios que se proponen.

iv. Aprobación del gerente del área de procesos y

Operaciones.

v. Informe Alta producción de Slop. ver Apéndice C

• Solicitar al fabricante las opciones para operar

satisfactoriamente con la actual producción de condensables

(nuevo eyector o condensador):

En las comunicaciones con los fabricantes (Graham) se

requirió, de acuerdo a las condiciones de producción de Slop,

las modificaciones que requería la planta para que el sistema

de vacío lograra un mejor desempeño, la opiniones dadas

fueron:

- Aumentar la capacidad de la primera etapa de

condensadores de vacío 01E120A/B/C, para que

logren condensar el extra de hidrocarburos

condensables que se produce en la Unidad 11.


- Aumentar la capacidad de los eyectores de la

segunda etapa 01J101D/E/F.

- Modificar la tobera de los eyectores del sistema

productor de vacío, para permitir el manejo de mayor

cantidad de gases de la etapa aguas arriba.

• Evaluar el nivel de sobrecarga en cada etapa de eyectores para

verificar que la causa principal de la inestabilidad del sistema

productor de vacío es la alta producción de Slop:

La mayor cantidad de líquido se evidencia en la carga a las

siguientes etapas de eyectores/ condensadores, por lo tanto se

realizó el cálculo de la carga a cada etapa, para comprobar la

teoría anterior, se hizo uso de las curvas de comportamiento de

cada eyector del sistema productor de vacío (Ver apéndice D

Cálculo de la sobrecarga a las etapas de eyectores).

01J101D/E/F 01J101G/H/I/J Carga extra de Hidrocarburos 119.4T/D 47.2T/D Tabla #43. Sobrecarga en la segunda y tercera etapa de eyectores visto

según las curvas de comportamiento

c) Obstrucción de los eyectores y /o sistemas asociados o eyectores

erosionados:

Se realizó una prueba de planta que consistió en cerrar el flujo de

vapor a cada eyector del sistema de vacío, lo que permitiría ver la


cantidad de flujo que pasaba por cada eyector del sistema, al tener las

condiciones de inicio y final de la prueba.

Las hipótesis planteadas eran las siguientes:

• Si el flujo que pasaba por el eyector era mayor que el de diseño, el

eyector podía presentar erosión

• Si el flujo de vapor motriz que pasaba por el eyector era menor al

de diseño, el eyector podía presentar alguna obstrucción o en las

partes internas del eyector o en las líneas asociadas al mismo.

• Esta prueba permitiría ver que etapa tenía mayor influencia en la

presión de vapor, es decir, cual de las etapas del sistema de vacío

era la que operaba mejor, si mantenía el factor de compresión

según diseño.

La prueba permitió, bajo las condiciones que presentaba la planta

para Julio 2002, las siguientes observaciones (ver Anexo 13.

Graficas de cambios en la presión de tope 01C102 y en el flujo de

vapor, al cerrar el vapor motriz a los eyectores de vacío):

- No era posible cerrar algún eyector de la tercera etapa, a pesar

de que se encuentran operando los cuatro eyectores, es decir

los tres obligatorios 01J101G/H/I mas el eyector opcional

01J101J.

- Fue posible cerrar cada eyector por separado de la primera

etapa del sistema 01J101A/B/C, sin causar mayor perturbación


en la planta, en especial en la presión de tope de la torre de

vacío que aumentaba, pero los cambios eran muy bajos de 5

mmHgA aproximadamente.

- Los eyectores de la segunda etapa no se cerraron

completamente ya que la presión en el tope de la torre 01C102

aumentaba rápidamente en 10 mmHgA sobre el valor inicial.

El cierre de vapor a los eyectores del sistema de vacío no permitió

concluir con respecto a la posibilidades de obstrucción y/o erosión en

las partes internas la eyector, ya que solo en la primera etapa se tomo

la medida del flujo que pasa por un eyector perteneciente a la misma,

este fue igual al de diseño.

Actualmente (Agosto 2002) esta propuesto realizar la inspección a las

partes internas de los eyectores de la unidad de vacío, para la parada

de planta próxima. (Octubre 2003)

Para realizar la inspección del eyector, se requiere sacar de servicio

tanto la unidad como el sistema productor de vacío, por ello entre las

actividades de la evaluación, se realizó la revisión de las normas para

realizar dichas actividades( Ver Anexo14 Normas para realizar una

parada de planta o de un eyector y arranque del sistema)

d) Ensuciamiento e Inundación de los condensadores de la primera

etapa: 01E120A/B / C, lado carcaza:

La inundación y el ensuciamiento en los condensadores se evidencian

en los siguientes aspectos:


- En la caída de presión en los condensadores: la toma de data

realizada en Julio2002, permitió hacer el cálculo de la caída de

presión a través de los condensadores de vacío reportados en la

tabla # 44. Comparación de los valores de diseño y actual

(23/07/02) del delta de presión en los condensadores de vacío, lo

que permitió ver que el que presentaba mayor caída de presión es

el condensador de la tercera etapa, y que solo un condensador de

la primera etapa tiene cierto grado de ensuciamiento y/ o

inundación.

∆ Presión en los condensadores Diseño(mmHgA) Actual (Julio 2002

mmHgA)

01E120A 5 0

01E120B 5 2

01E120C 5 5

01E121 15.7 10

01E122 25 45

Tabla #44 Comparación de los valores de diseño y actual (23/07/02) del delta

de presión en los condensadores de vacío,

- En el perfil de temperatura a través del condensador: se realizó un

sondeo de temperaturas con un pirómetro o termómetro de pared,

que solo nos permitió ver la temperatura a la cual se realizaba el

cambio de fase o condensación(ver tabla # 45 Sondeo de

temperaturas en los condensadores de vacío) , es por ello que la

temperatura disminuye o varía notablemente al llegar a la mitad del

condensador


Condensador 01E120A 01E120B 01E120C 01E121 01E122 Temp. Entrada del vapor (°C)

100 122 ND 64 120

Temp. Entrada del vapor medida ext.(°C)

90 90 93.3 66.5 120

Temp. Externa mitad. (°C) 58 54.5 55.7 59.5 84 Temp. Salida gases. (°C) 41 38 43 48 28 Temp. Salida gases externa. (°C)

41.1 38 38.5 38 38

Temp. Salida de liquido. (°C)

37 33.2 36.1 38.4 54.0

40 39.5 43.5 51 41.6 Temp. ¼ parte inferior del condensador (°C) 39.7 39.5 37 42.5 39.2

82.2 84.5 88.0 64.8 84.7 Temp. ¼ parte superior del condensador (°C) 79 73.5 73.5 60.5 82.3 Presión de entrada de gases(barg)

-0.76 ND -0.8 -0.71 0.2

Presión de salida liq. Condensado(barg)

-0.8 -0.8 -0.85 -0.7 0.15

Tabla # 45 Sondeo de temperaturas en los condensadores de vacío

- En el calor transferido: El cálculo de calor se realizó en el lado del

agua de enfriamiento , indicándonos que el flujo de calor es igual o

mayor a los valores de diseño. (Ver Tabla #23 Calor transferido en

los condensadores). Justamente el calor es mayor en el

condensador de la tercera etapa el cual posee mayor caída de

presión, hecho que se le puede atribuir al flujo de agua de

enfriamiento mayor que el de diseño.

Las tres variables anteriores no permitieron concluir con respecto al

ensuciamiento o la inundación por lo tanto se realizaron otra acciones

tales como:

• Ensuciamiento:


Se realizó el cálculo del coeficiente de transferencia de calor, lo

que permitió concluir mediante el criterio siguiente, el grado de

ensuciamiento de los condensadores de vacío(ver Apéndice E

Cálculo del coeficiente de transferencia de calor en los

condensadores de vacío) indicándonos que los condensadores de

vacío están sucios , hecho que no se pudo corroborar con la

simulación en Aspen Plus y BJAC

CRITERIOS DE ENSUCIAMIENTO: LIMPIO: Ud / Ua < 1.2 SUCIO: 1.2 <Ud/ Ua < 1.5 MUY SUCIO: Ud/Ua >= 1.5 (14)

• Inundación:

Se realizó la instalación de mangueras transparentes, que

conectaban la salida de líquido con la entrada de gases, esto nos

permitió ver que dentro de los condensadores de vacío no

presentaban nivel de líquido, pero debe acotarse que existe fuga

de agua que es mínima y por lo tanto no apreciable.

e) Calidad del vapor:

Se realizaron diversas acciones, que permitió fijar en las

condiciones permanentes de la planta la presión y temperatura del

vapor motriz que llega a los eyectores:

• Bajar y mantener la presión en valor de diseño (9.4 Barg A 9.0

Barg)


• Se incremento la temperatura (Desde 182 °C Hasta 198 °C). Se

observó que aún con el incremento realizado en la temperatura

del vapor, y estando actualmente (Julio 2002) 18°C por encima

de la temperatura de saturación, la calidad del vapor en el

cabezal cercano a la entrada de los eyectores, muestra

evidencia de humedad por falta de trampas en la línea cercana

a los eyectores

En la entrada a los eyectores no se tiene medida de

temperatura. Se realizaron las tomas de temperatura en la piel

de la tubería en cada entrada a los eyectores, se observó que

existía una diferencia entre la medida a nivel del atemperador

(donde se controla la temperatura del vapor) y en las tuberías,

por lo tanto se recomendó mantener 10 °C por encima de la

temperatura de saturación para equilibrar las perdidas de

temperatura a través de la tubería. Es necesario resaltar que la

temperatura del vapor al sobrepasar en más de diez grados, la

temperatura de saturación, hace que el vapor aumente su

volumen especifico, ocupando mayor espacio y llega a sustituir

los gases del proceso, por ello se resalta que el cambio se

realizó para solo 10°C por encima de la temperatura de

saturación.


• Se destapó el único drenaje existente del vapor motriz , ubicado

a nivel de los condensadores de vacío el cual se esta

drenando constantemente.

La pluma del vapor es un evidencia de la calidad del vapor, ya

que si esta se observa clara el vapor es seco, pero si se

observa blanca hay presencia de agua.

Es por ello que se requirió la limpieza y el continuo drenaje de

esta trampa ya que nos permitió ver que el vapor a nivel del

cabezal de los eyectores esta húmedo.

• La situación de humedad en el vapor pudo haber generado

erosión en las boquillas de los eyectores, reduciendo su

desempeño, situación que no se puede descartar sin realizar la

inspección a los eyectores.

El efecto que ocasiona el vapor húmedo en los eyectores es un

daño mecánico e irreversible, por lo tanto se requieren cambios

que permitan garantizar un vapor seco a nivel de entrada a los

eyectores.

• Se realizó el diseño de las facilidades para mejorar el drenaje

en la línea de vapor motriz, la ingeniería básica de las trampas

y separadores adecuados para cada etapa de eyectores,

inicialmente el proyecto consistía en colocar una separador con

la trampa anexa solo en la entrada a los eyectores de la


primera etapa que son los más grandes y cumplía con los

requerimientos de las normas(Engineering Standards) al

colocarse en un tramo de tubería no mayor a 100 mts y el

siguiente en el cabezal a la entrada de la segunda etapa.

• Se realizaron las especificaciones de la trampas de la primera

etapa, ya que el diámetro requerido era de 6”. (ver Apéndice F

Hojas de especificación de las trampas y separadores)

Para el cabezal no se encontró facilidades ya que el diámetro

es de 14”, por lo tanto las trampas de vapor se instalaran de la

misma forma que en la primera etapa, ubicadas en la tubería de

entrada a los eyectores(ver Apéndice G. Diagrama de ubicación

de las trampas y separadores y diagrama de detalles de la

instalación).

f) Piernas barométricas muy cortas:

• Debido a la posibilidad de tener los condensadores de vacío

inundados se realizó el cálculo que deberían tener las piernas

barométricas para evitar que el líquido llegara a los

condensadores mediante la siguiente fórmula:

Altura del líquido = Presión del tambor de condensado*2.34 Gravedad especifica del líquido

La altura del líquido es dependiente de la presión del tambor y

la gravedad especifica del fluido, por tanto fue necesario el


análisis de las propiedades físicas del condensado en cada

pierna de los cinco(5) intercondensadores, por lo tanto se

requirió la toma de muestra en las piernas barométricas de los

condensadores de vacío para obtener ya sea la gravedad

especifica o °API.(ver Anexo 15 Resultados de laboratorio de

las propiedades físicas del condensado)

• El cálculo de la altura del líquido en las piernas barométricas

nos permitió ver lo limitado que se encontraba el sistema al

operarse con una presión de diseño(0.2 Barg) en el tambor

01V105 (Ver tabla # 46 comparación entre la altura real de la

pierna barométrica y la altura del líquido al operarse a 0.2 Barg

en el tambor de tope) ya que la altura del líquido era mayor a la

altura de la pierna de drenaje.

Se bajo la presión en el tambor de tope de la torre de vacío

desde 0.14Barg a 0.05Barg para evitar la inundación de los

condenadores 01E120A/B/C, 01E121 Y 01E122.

Altura real de la pierna barométricas 13.98m

Altura de líquido en condiciones de

diseño (@ 0.2 Barg)

14.35

Altura de líquido a condiciones

planteadas @ 0,14Barg actual

13.41

Tabla #46 Comparación entre la altura real de la pierna barométrica y la

altura del líquido al operarse a 0.2 Barg en el tambor de tope)


La presión del tambor de tope 01V105 se mantiene a 0.1Barg,

según las recomendaciones realizadas mediante cálculo de la

altura del líquido.

g) Fuga interna del agua de enfriamiento:

Existe un desbalance entre el flujo de agua que entra como vapor

motriz a los eyectores y el flujo de agua que se condensa en el

tambor 01V105, que se evidencia en la siguiente gráfica (#7).

Figura #23.Gráfica #7 Agua condensada y vapor a los eyectores

Se tomaron muestras en la piernas de drenaje(ver Anexo 16

Resultados de las muestras de agua) al tambor 01V105 y del agua

de enfriamiento, para comparar las propiedades de cada una, ya

que en el agua de enfriamiento es inyectado un químico que no

debería tener el vapor motriz, al igual que la dureza y la

0200400600800

1000120014001600

1-Ja

n-02

10-J

an-0

2

19-J

an-0

2

28-J

an-0

2

6-Fe

b-02

15-F

eb-0

2

24-F

eb-0

2

5-M

ar-0

2

14-M

ar-0

2

23-M

ar-0

2

1-A

pr-0

2

10-A

pr-0

2

19-A

pr-0

2

28-A

pr-0

2

7-M

ay-0

2

16-M

ay-0

2

25-M

ay-0

2

3-Ju

n-02

12-J

un-0

2FECHA

AG

UA D

EL

01V1

05 (T

/D)

02004006008001000120014001600

VAPO

R A

EYE

CTO

RES

(T/D

)

AGUA DEL 01V105 VAPOR A EYECTORES

(Día-mes-año)


conductividad varía en cada agua(enfriamiento y condensado en el

sistema de vacío).

Los resultados de los análisis indicaron que existe un nivel de fuga

mínimo, ya que la presencia de agua de enfriamiento en el líquido

que llega al tambor es muy bajo, las propiedades del agua que

condensa se asemeja más al vapor que llega a los condensadores.

La diferencia existente es de 100 T/D entre la producción de agua

condensada en el tambor 01V105 y el vapor total inyectado a los

condensadores, por lo tanto existe un nivel de fuga interna de agua

de enfriamiento en los condensadores de vacío que cerraría el

balance entre el agua y el vapor.

Esta fuga esta indicada en la caída de presión del condensador de

la tercera etapa que esta en un 55% por encima al valor de diseño,

igualmente la conductividad en el 01E122 y el Ph están bastante

bajos coincidiendo con los valores del agua de enfriamiento, pero

no coincide con el valor del HPS-1(químico) que no esta presente.

Conclusiones

1. La presión de vacío depende del funcionamiento del sistema productor de

vacío, al existir una falla en los equipos integrantes: Eyectores y

condensadores, la presión se ve altamente influenciada.

2. El funcionamiento del sistema productor de vacío depende de diversas

variables que son necesarias tenerlas claras para cualquier evaluación

que requiera el sistema, las cuales son:

a. Carga al sistema eyectores / condensadores: condensables e

incondensables. Un extra en la carga de diseño de cualquier

etapa de eyectores o de condensadores, repercute en las

etapas siguientes del sistema, produciendo un aumento de

presión, es decir una contrapresión aguas arriba de la etapa

sobre cargada.

b. Calidad del vapor: tanto la temperatura como la presión del

vapor motriz, al tener una desviación del más del 10% por

debajo de los valores de diseño, aumentan las posibilidades de

vapor húmedo en las líneas del vapor motriz, es decir formación

de condensado, que crea un daño mecánico irreversible en las

partes interna del eyector, en particular en la boquilla del vapor

y en el cuello de la tobera.

c. Agua de enfriamiento: la temperatura y el flujo del agua de

enfriamiento en los condensadores de vacío, son los que

garantizan la condensación optima o el flujo de calor adecuado

Capítulo V. Conclusiones y recomendaciones. . 130

en las dos corrientes permitirán el cambio de fase en el

intercondensador de vacío a las condiciones de operación

establecidas en diseño.

3. La disposición de las etapas del sistema productor de vacío de

Petrozuata, no es típica y por lo tanto es más susceptible a fallas en la

Unidad, debido a que la segunda y la tercera etapa de eyectores

descargan en un cabezal común, por lo tanto cualquier falla en los

intercondensadores (ensuciamiento, inundación ,etc) afectarán

negativamente no solo a un eyector si no que influirá en el funcionamiento

de la etapa completa, tanto la ubicada aguas arriba, como la situada

aguas abajo del condensador de vacío

4. El sistema productor de vacío del Mejorador Petrozuata, no se encuentra

funcionando al 100%, es por ello que la presión de tope de la torre

presenta valores altos con respecto al diseño, las fallas ubicadas en el

sistema son las siguientes:

a. Sobrecarga de Residuo largo a la Unidad de destilación al

vacío. La sobrecarga incide directamente en el sistema

productor de vacío, a pesar de que los equipos no están

sobrecargados, como carga total a los eyectores/

condensadores, pero tienen una carga de extra de livianos que

no condensan (Slop) en los condensadores de la primera

etapa.


b. Mayor carga de líquido condensado: esto impacta inicialmente

a los condensadores de la primera etapa 01E120A/B/C, estos

condensadores están diseñados para trabajar con una carga

extra de 20%, pero aún así están limitados para la carga de

gases que manejan en las condiciones actuales, de más de un

50% sobre el valor de diseño. Los condensadores de la primera

etapa al no poder manejar la carga de gases de hidrocarburos

livianos, a pesar de estar favorecidos sobre el diseño, tanto en

capacidad como en flujo de agua de enfriamiento, están

limitados, ya que no logran condensar el exceso de gases que

actualmente maneja el sistema de vacío.

La limitaciones de los condensadores 01E120A/B/C, impactan

en los eyectores de la segunda etapa que se ven

sobrecargados en un 10%, (según la curva de desempeño),

estos eyectores: 01J101D/E/F, al manejar el flujo de gases

crean una contrapresión, que inicialmente inciden en los

condensadores de la primera etapa, aumentando su presión y

estos a su vez impactan en la presión de descarga de los

eyectores de la primera etapa.

c. Alta presión de descarga de los eyectores de la primera

etapa, los eyectores de la primera etapa están trabajando

con una presión mayor a MDP (máxima presión de

descarga) resultado de la contrapresión que ejercen los


condensadores aguas abajo (01E120A/B/C). Los eyectores

01J101A/B/C, al estar trabajando con una presión de

descarga mayor a la de diseño, crean una operación

inestable en el sistema, porque incrementan de manera

desproporcional la presión de succión, es decir la presión de

tope de la torre de vacío.

d. Ensuciamiento: el grado de ensuciamiento es un factor que

colabora con el aumento de presión en los condensadores de

vacío a pesar de que el porcentaje de ensuciamiento en los

condensadores de vacío no esta definido, esto es debido a que

la alta producción de Slop o aceite de desecho , crea una capa

parafínica que disminuye la transferencia de calor, por lo tanto a

futuro se verán más afectados los condensadores de vacío, ya

que la caída de presión aumentará sobre los valores actuales,

debido al mayor grado de ensuciamiento que estará presente

en las partes internas.

e. Calidad del vapor: debido al tiempo de duración que tuvo la

temperatura del vapor y la presión fuera de especificación de

diseño, y las perdidas observadas en la temperatura a través de

las líneas, existe una alta probabilidad de que los eyectores

internamente hayan sido erosionados, hecho que no es posible

comprobar hasta la inspección de los eyectores, en un parada

de planta.


Recomendaciones

1. Instalación de manómetros y termómetros , para tener disponible las

facilidades para realizar la evaluación del sistema productor de vacío o un

seguimiento de esta variables y evitar de esta forma perturbaciones en la

Unidad de destilación la vacío(ver Data Sheet y Diagramas de las

especificaciones en el Apéndice F y G).

2. Instalación de trampas de vapor y separadores para asegurar vapor seco

a la entrada de los eyectores y evitar daños mecánicos a futuro en los

eyectores.

3. Realizar inspección de todo el sistema productor de vacío: eyectores y

condensadores, para evaluar los siguientes aspectos:

a. El grado de erosión en las boquillas de vapor y cuello de la

tobera, las partes internas en cada eyector

b. El grado de ensuciamiento presente en los condensadores de

vacío

c. La presencia de alguna obstrucción en las piernas barométricas

y/o en las líneas asociadas al sistema.

4. Realización de la prueba de planta que garantice los siguientes aspectos:

a. Definir las condiciones operacionales de la torre 01C102 que

conduzcan a una optima operación, con los más altos

rendimientos de productos (LVGO /HVGO), mínima producción

de slop y facilite una mayor carga a las Unidades de Proceso


relacionadas: Unidad de destilación atmosférica/ Unidad de

Coker.

b. Establecer las bases de operación para plantear o no una

ampliación en el sistema productor de vacío de la torre de

destilación al vacío 01C102

5. Realizar el lavado en los condensadores de vacío por el lado casco, para

evitar la perdida de transferencia de calor y como consecuencia mal

operación de los condensadores de vacío.

6. Mantener las condiciones del vapor establecidas durante la prueba de

planta realizada en Julio 2002, con las siguientes características:

a. La temperatura del vapor no debe ser mayor a 10°C por encima

de la temperatura de saturación a 9 Barg.

b. La presión no debe sobrepasar en más de un 10% el valor de

diseño (menor @ 9.9 Barg).

Referencias bibliográficas 135

Referencia Bibliográficas

• Graham Manufacturing Co. (2000) . Understand Vacuum system

fundamentals

• Graham Manufacturing Co. (2000) Ejectors Have a wide range Uses

• Graham Manufacturing Co. (2000). Understand real-world problem of vacuum

ejector performance

• Graham Manufacturing Co. (2000)Ejector systems troubleshooting

• Sistema de vacío en la industria de refinación de petróleo

• Graham Manufacturing Co. (2000) Troubleshooting crude vacuum overhead

ejector systems

• Graham Manufacturing Co. (2000) Optimizing process vacuum condenser

• Lessons from the field

• Graham Manufacturing Co. (2000) Understand ejector system is necessary for

troubleshooting problems

• Manual de operación. Unidad 11 . Unidad de Destilación Atmosferica y de

Vacío.

• Julío Ramirez ([email protected]) (2002, Junio) Criterio para definir el

ensuciamiento de los intercambiadores de tubo y coraza. Correo electronico

enviado a: Drodríguez@petrozuata .com

Apéndice 136

Apéndice A

Avance #1. De las acciones realizadas para Mayo 2002 incorporando la hoja de cálculo de la relación de compresión de los eyectores del sistema de vacío a condiciones actuales

Apéndice 137

Apéndice 138

Apéndice 139

Apéndice 140

Apéndice 141

Apéndice 142

Apéndice B

Grafica de seguimiento de la prueba de planta del nivel de fondo de la torre de vacío 01C102

Apéndice 143

Apéndice 144

Apéndice C

Informe Alta producción de Slop

Apéndice 145

Apéndice 146

Apéndice 147

Apéndice 148

Apéndice 149

Apéndice 150

Apéndice 151

Apéndice 152

Apéndice 153

Apéndice D

Cálculo de la sobrecarga de la segunda y tercera etapa de eyectores.

Apéndice 154

Apéndice 155

Apéndice 156

Apéndice E

Cálculo del coeficiente de transferencia de calor en los condensadores de vacío

Apéndice 157

Apéndice 158

Apéndice 159

Apéndice 160

Apéndice F

Hojas de especificación de las trampas /separadores de vapor e instrumentos de medida de temperatura y presión

Apéndice 161

Apéndice 162

Apéndice 163

Apéndice 164

Apéndice G

Diagrama de ubicación de las trampas/ separadores y de los instrumentos de temperatura y presión

Apéndice 165

Apéndice 166

Apéndice H

Diagrama de detalles de la instalación de la trampa/separador y muñecos para manómetros y termómetros

Apéndice 167

Anexos

Anexo 1

Curva de desempeño para cada eyector de la Unidad de vacío

Anexos

Anexo 2

Datos de diseño de los flujos del manual de operación de la Unidad 11

Anexos

Anexo 3

Instrucciones del medidor de flujo sónico portátil

Anexos

Anexo 4

Hoja de Cálculo del calor en la Unidad de vacío (Mayo 2002)

Anexos

Anexo 5

Muñecos de temperatura y presión requeridos para la toma de data en el sistema productor de vacío (Mayo 2002)

Anexos

Anexo 6

Ingeniería de detalle de los manómetros y termómetros de los instrumentos requeridos para la toma de data en la Unidad de

vacío(Mayo 2002)

Anexos

Anexo 7

Cálculo de la altura en la piernas barométricas (Mayo 2002)

Anexos

Anexo 8

Documento de comparación de datos de diseño del sistema productor de vacío

Anexos

Anexo 9

Diagrama del fabricante (Graham) y hojas de especificaciones de los equipos del sistema productor de vacío

Anexos

Anexo 10

Corridas del simulador “Vacworks”

Anexos

Anexo 11

Corridas del simulador “Aspen Plus, BJAC”

Anexos

Anexo 12

Resultados obtenidos de las destilaciones simuladas de las muestras tomadas al condensado en las piernas de drenaje

de los condensadores de vacío (D-86 ASTM)

Anexos

Anexo 13

Gráficos de cambio en la presión de tope de la torre 01C102 y en el flujo de vapor al realizar la prueba de cierre de vapor

motriz a los eyectores del sistema de vacío

Anexos

Anexo 14

Normas para realizar una parada de planta, sacar y poner en servicio un eyector, en la Unidad de vacío

Anexos

Anexo 15

Resultado de laboratorio; Análisis de las propiedades físicas del condensado en las piernas de drenaje de los


Anexos

Anexo 16

Resultados de la muestra de agua de enfriamiento en las piernas de drenaje de los condensadores de vacío.

evaluación del desempeño operacional del sistema...

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