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Deformación de Stand Pipe

de catalizador gastado – SPL

Seguridad de Procesos

PAMPA ENERGÍARefinería Bahía Blanca

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Presentación

Unidad de Cracking Catalítico - Refinería Bahía Blanca

Secuencia de hechos

Año 2003 – cambio de SPL

Año 2005 - Primer evento – Conclusión

Año 2008 – Segundo Evento – Conclusión

Año 2009 - Tercer evento – Conclusión

Año 2010

Conclusiones

Unidad de Cracking Catalítico - RBB

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Descripción general UFCC - Bahía Blanca

- Capacidad 1400 m3/día (9500 barriles/día)

- Inventario Catalizador 35 Toneladas

- Regenerador Combustión completaCiclones de 2 etapasDistribuidor aire tipo grilla 6 aireaciones SPL

- Reactor Riser Externo6 boquillas carga AtomaxCiclón salida RiserCiclón superior

- Stripper Conos y anillos2 anillos de vapor (stripping y fluidización)

Esquema general del Convertidor

A Fraccionadora

Separador

Regenerador

PV-1 (LCV)

Riser

Stand Pipe Largo

Nivel de catalizador

PV-2 (TCV)

Stripper

kELLOGG

ORTHOFLOW

Nivel de catalizador

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Condiciones operativas UFCC

CCR

5.5C/O

4Circulación (ton/min)

P Regenerador (kg/cm2)

P Reactor (kg/cm2)

715TFDIL (°C)

700TFDN (°C) - comb. total

290TCC (°C)

510TRX (°C)

Carga fresca (m3/d)

Operación típica

1400

1.5

< 1.8 %w

2.1

Conversión 70 %

Rendimiento Nafta 65 %

Secuencia de hechos

2003 Cambio de SPL completo

2005 Primer evento de deformación del SPL – Conclusión CNEA

2008 Segundo evento de alargamiento SPL – Conclusión PETROBRAS

2009 Tercer evento de alargamiento – Conclusión KBR

2010 Cambio completo del SPL

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Año 2003Cambio completo del Stand Pipe de catalizador gastado

Deformación del refractario interno

Formación de globos y

desprendimiento de material

Diseño

16 metros

10 tramos

500 mm Diámetro externo

Material AISI 304H

Malla hexagonal metálica

Refractario antierosivo en la pared interna AA 22

Año 2005

Luego de 18 meses de operación se produce el mal funcionamiento

de la PV-1, con falla en el engranaje.

No hay control de nivel del Reactor

Paro de la unidadSe repara el funcionamiento de la PV-1 y se Pone en Marcha

Falla en la apertura de la PV-1 Paro de la unidad con apertura

Estiramiento de SPL en 4”

Corte y

acondicionamiento

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Año 2005Estiramiento SPL

Condiciones operativas Ensayos y estudios

No hubo condiciones operativas de borde que pudiesen provocar una

deformación por Temperatura o Tensión.

Estudio CNEA -Ensayos al material

Químicos

C, Si, Mn, P, S, Cr, Ni, Mo

PropiedadesMecánicas

Análisis Metalográfico

Creep (fluencia lenta)

Material correcto

AISI 304H

Tensión, deformación y

Carga vs Desplazamiento en

buen estado

okVida útil

sin riesgo

A T >900 °C por más de

20 días podría deformar 1%

Tracción Refractario –Material en

competencia sin Tope de PV-1

No se dio dicha

condición

Causa probable no evidenciada

No evidencia de estiramiento

gradual

A T mayores a 820°C tension de Fluencia Caño < Refractario

Año 2005 – Conclusión CNEA

No se puede definir ninguna causa como específica de la deformación.

Tracción Refractario – Material en competencia, generando esfuerzos

contrarios, sin tener la fuerza de tope de PV-1, válvula tapón de catalizador

gastado, en condiciones de temperaturas elevadas.

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Año 2008

Luego de realizar la interrupción de la unidad para intervenir los

aeroenfriadores de cabeza de la torre Fraccionadora Principal, se evidencian,

durante la puesta en marcha, problemas de cierre de la válvula PV-1 de

catalizador gastado.

Luego de 30 días de operación se detectan la presencia de un Punto Caliente

en la pared del regenerador, procediendo al paro inmediato de la unidad.

Año 2008 - Evidencias encontradas

Fisura en soldadura SPL en dirección al

punto caliente

Caída de refractario en la pared del

Regenerador

Estiramiento Stand Pipe Largo en 3”

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Paro de Emergencia de FCC

Estiramiento del SPL Fisura soldadura del SPL

Falla en el control del Nivel del reactor

(sin cierre válvula tapón)

Punto caliente Regenerador

Año 2008 - Análisis realizado

Estiramiento del Stand Pipe Largo

Temperaturas altas

Regenerador

Material Inadecuado

Vibración Aumento de Tensión en SPL

Exceso de carga Axial

No hay

evidenciaPeso del SPL no

mayor al del Proyecto

Error operacional

Indicación Errónea de

termocuplas

Quema Inadecuada

(Post quemado)

Todos los comprobantes y

estudios demuestran material adecuado

Año 2008 - Análisis realizado

1 hora/año @ 982 C

o 10 períodos/año de 1 hora @ 843 C

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Aumento de tensión en SPL

Año 2008 - Análisis realizado

Deficiencia constructiva del

refractario

Calibración de carrera de PV1

Flexión del SPL por desalineación

Los cordones de

soldaduras de la malla de

los HEX-MESH son el

eslabón débil y deberían

cortarse

Procedimiento de calibración

adecuada a la orientación

del fabricante

Se observó en la inspección visual un

desalineamiento entre PV1 y SPL

pudiendo causar tensiones no

previstas en el proyecto.

Cuanto mayor es la temperatura

menor es el esfuerzo que se necesita

para producir la elongación

Alienación PV – Stand Pipe

Se observó en la inspección visual un desalineamiento entre PV1 y SPL

pudiendo causar tensiones no previstas en el proyecto, como

consecuencia probable de la fisura en el SPL

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Año 2009

Se evidencia en un paro de la unidad un nuevo alargamiento del

Stand Pipe de catalizador gastado, en 4” y un desplazamiento del

mismo hacia el SE.

Se realizaron los ajustes necesarios en el mismo y se envió muestra a

KBR para realizar análisis de la deformación encontrada.

Año 2009 - Análisis de causa

Formación de cokeGases olefínicos no

Strippeados

Entre la pared y el

Refractario

Entre la pared y Hexmetal

Entre el hexmetal y el

Refractario

Oligomerización de olefinas catalizadas por el metal en

zona de Mayor T°

Stress muy grande

No puede crecer radialmente por el refractario

Alargamiento vertical

Stripping deficiente

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Stripping deficiente

Bajo caudal de vapor Distribución deficiente de vapor

Anillo inferior del Stripper Espacio entre bafles

Se trabajó sobre el caudal de vapor, en función de

los valores recomendados y las necesidades del

balance de calor.Se cambió la

configuración del anillo, diseñado con menor

cantidad de agujeros, pero de mayor diámetro.

Se ajustaron a los valores recomendados

Se definió la incorporación de Refractario antitérmico en la pared exterior del SPL

Año 2009 - Análisis de causa

Aumento de H2/coke en Flue Gas

Año 2009 - Corte de SPL

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Año 2010 – Incorporaciones en Paro programado

Nuevo Stand Pipe con incorporación de Refractario externo

Año 2010 - Nuevo SPL – Refractario externo

Nuevo Stand Pipe con incorporación de

Refractario externo

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Incorporación de refuerzos en los patines de

alineación

Conclusiones

El alargamiento del Stand Pipe Largo ha sido un punto crítico en la

operación de la UFCC Ref. Bahía Blanca.

Las principales conclusiones definidas no pudieron ser totalmente

comprobadas, pero dieron lineamientos precisos para proteger de

eventos similares.

Se presentan entonces las principales conclusiones alcanzadas.

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Conclusiones

Control de caudal óptimo de vapor de Stripping, relación H2/coke en

Flue gas

Control riguroso de temperaturas, especialmente en procesos de

parada y puesta en marcha de la unidad.

Necesidad de optimizar el diseño original del SPL, adicionando el

refractario antitérmico en la sección exterior.

Dar seguimiento riguroso a la fabricación de todo elemento a cambiar

o modificar.

Controlar alineación y cierre efectivos en los procesos previos a la

puesta en marcha de la unidad.

Facundo Arévalo Gerente de Ingeniería de Procesosfacundo.arevalo@pampaenergia.com