LARTC 2024
Solución 2ACT: Manteniendo altas eficiencias de recuperación en la SRU
Marco van Son WORLEY COMPRIMO
A nivel mundial, hay más de 2500 unidades de recuperación de azufre (SRUs) situadas en refinerías e instalaciones de procesami- ento de gas natural. Debido a la naturaleza estequiométrica de la conversión de H₂S a azufre elemental en cada SRU, el control rápido y preciso del aire de combustión al quemador principal es clave para mantener altas eficiencias de recuperación de azufre (SRE, por sus siglas en inglés) y bajas emi- siones. Esto es particularmente desafiante cuando cambian las composiciones de los gases ácidos que alimentan a la SRU, ya que pueden provocar un aumento de las emisiones de SO₂ y un impacto negativo en el rendimiento de la refinería/planta de gas. Los sistemas de control de quemadores, como el Sistema de Control de Quemador Avanzado (ABC, por sus siglas en inglés) de Worley Comprimo, controlan simultánea- mente las válvulas de aire principal y aire de ajuste, aprovechando las caracterís- ticas específicas de cada válvula. Esto proporciona una respuesta rápida y pre- cisa de la cantidad de aire total necesario ante cualquier cambio en el flujo de alimen- tación de gas ácido, junto con suficiente capacidad de control de la calidad del gas de cola. Mientras que el controlador de flujo de aire total manipula la pequeña (por lo tanto rápida) y precisa válvula de aire de ajuste en respuesta a cualquier cambio en la demanda de aire, la válvula de aire prin- cipal se ajusta continuamente para gar- antizar que la válvula de aire de ajuste permanezca dentro de su rango de oper- ación. Poco después de que se proporciona esa respuesta, la válvula de aire de ajuste regresa a su posición óptima para esperar nuevos cambios en la demanda de aire. Aunque el sistema de control ABC es una mejora importante con respecto al control convencional de las SRU, todavía carece de la capacidad de reaccionar a cambios rápidos en la composición del gas de ali- mentación. La parte anticipativa tanto del ABC como de un sistema convencional de control de aire de combustión toma en con- sideración el flujo de gas ácido, pero no su composición. Ambos diseños se basan únicamente en la retroalimentación del analizador de gas de cola, que suele estar situado después de dos o tres etapas Claus. Como resultado, hay un retraso significativo entre un cam- bio en la alimentación en la parte delantera del sistema y su posterior impacto en el gas de cola. La solución 2ACT TM aborda este problema mejorando el sistema de control ABC con la adición de un analizador UV/ IR, AMETEK IPS-4, aguas arriba de la SRU ( Figura 1 ). Este analizador monitorea todos los componentes de la alimentación de gas ácido (H₂S, CO₂, H₂O, hidrocarburos, NH₃) mediante un muestreo continuo del gas ácido. Este desarrollo utiliza relaciones dinámi-
La solución 2ACT mejora el sistema de control ABC con la adición de un analizador UV/IR, AMETEK IPS-4, aguas arriba de la SRU
AMETEK Analizador IPS-4 UV/IR
H S H O CO NH HCs
AT
Gas ácido
Sonda HAG
FT
X
H S SO
AT
Controlador de aire total
Controlador de posición de aire de ajuste
XC
FC
calc
Aire de ajuste
Aire principal
FT
Aire/oxigeno
de cola en un rango estrecho alrededor del punto de ajuste de operación óptimo del gas de cola. Las distintas instalaciones en refinerías y plantas de gas a nivel mundial ilustran lo siguiente: • Reducción de emisiones de SO₂ y pre- vención de violaciones regulatorias • Protección del catalizador TGTU, sis- tema de enfriamiento brusco y sistema de aminas • Prevención de paradas no planifi- cadas o reducción de la capacidad de procesamiento • Operación más cercana a la capacidad nominal de SRU • Reducción de la quema de gas en la antorcha (flare) • Menos intervención requerida por parte del operador • Puesta en marcha de la SRU de forma más segura, fácil y rápida.
Figura 1 El analizador AMETEK monitorea todos los componentes de la alimentación de gas ácido tomando muestras de forma continua
cas de aire-a-gas ácido y mejora la com- pensación del flujo de gas de alimentación existente agregando ajuste por peso molecular para proporcionar de forma pre- cisa el suministro de aire requerido en el quemador principal de la SRU. Como resul- tado, la cantidad de aire de combustión requerida en el quemador principal de la SRU es calculada de manera continua en cuestión de segundos y se ajusta a través del sistema ABC, en respuesta directa a todos los posibles cambios en el gas de ali- mentación, tales como flujo, temperatura, presión y composición. Esto da como resul- tado un control más preciso de la relación aire-a-gas ácido y una mayor robustez del control de la SRU. Caso de estudio La solución 2ACT se implementó en el 2013 en el Reino Unido para dos SRU
paralelas idénticas de una refinería en Gales. El diseño de ambas está basado en la tecnología EUROCLAUS ® , con dos reac- tores Claus y un reactor de hidrogenación, seguido de un reactor común de oxidación selectiva. Cuando se introdujo la solución 2ACT se cumplieron las expectativas, observándose un control muy preciso y estable del H₂S del gas de cola en el punto de ajuste +/-0,05% en volumen. El sistema ha estado en funcionamiento durante más de diez años, con un excelente tiempo en línea y un rendimiento satisfactorio tanto para gas ácido de aminas (AAG, por sus siglas en inglés) como para gas ácido de aguas agrias (SWAG, por sus siglas en inglés) ( Figura 2 ). A pesar de todo tipo de fluctuaciones en la composición y el flujo de alimentación de AAG y SWAG, la solución 2ACT logra mantener la concentración de H₂S del gas
Contacto: marco.vanson@worley.com
Concentraciones de alimentación de SWAG en la SRU 1 (Refinería en Gales)
Concentraciones de alimentación de AAG en la SRU 1 (Refinería en Gales)
H S en AAG %v/v (izquierda)
CO e n AAG %v/v (izquierda)
H O e n AAG %v/v (derecha)
THC e n AAG %v/v (derecha)
H S e n SWAG %v/v (izquierda)
H O e n SWAG %v/v (izquierda)
NH e n SWAG %v/v (izquierda)
CO en SWAG %v/v (derecha)
THC en SWAG %v/v (derecha)
2.5
65.0
45.0
12.0 10.0 14.0
60.0
2.0
40.0
55.0
1.5
35.0
50.0
0 2.0 4.0 6.0 8.0
1.0
30.0
45.0
0.5
25.0
40.0
20.0
35.0
0
20-Jul, 14:00:00:00
21-Jul, 14:00:00:00
20-Jul, 14:00:00:00
21-Jul, 14:00:00:00
Flujos de AAG, SWAG y O 2 , y concentración de H S en l el gas de cola en la SRU 1 (Refinería en Gales)
1.160
1000 1200 1400 1600
Gas de cola H S %v/v (izquierda) Flujo total de AAG SRU 1 SM3/HR (derecha) Flujo SWAG SRU 1 SM3/HR (derecha) Flujo de O 2 SRU 1 SM3/HR (derecha)
0.870
0.580
0 200 400 600 800
0.290
0.000
20-Jul, 14:00:00:00
21-Jul, 14:00:00:00
Figura 2 Composición y flujos de los gases de alimentación y concentración de H₂S en el gas de cola de la SRU 1 (Refinería en Gales)
21
Powered by FlippingBook