PAPER Num. 07567 Controlando la Corrosión en el Domo de la Unidad de Crudo – Reglas Básicas para el Desalado del Crudo (2007) Joerg Gutzeit Process Corrosion Consultants 2562 Sylte Circle Gulf Breeze, FL 32563 USA
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Varias reglas básicas, de los parámetros de operación, y valores de prueba de banco son presentadas para ayudar al personal de operación de la unidad de crudo determine cómo una desaladora de crudo esta operando. La cobertura de tópicos incluyen la separación real de la sal y del BS&W (sedimentos del fondo y agua) los cuales son limitantes en la llegada llegada de los crudos crudos de alimentación, alimentación, los propósitos específicos que se establecen en el desalado son, el tamaño del recipiente de desalado garantice ser suficiente, el monitoreo del comportamiento de la desaladora, prevenir desajustes en la desaladora, y garantizar que las desaladoras tengan mantenimiento propio. Todas las refinerías dependen del desalado propio del crudo y quieren que sus desaladoras operen de una manera más segura, sino por todo el tiempo. Últimamente muchas desaladoras terminan la “etapa del niño” de las operaciones de la unidad de crudo y, por varias razones, continúan sufriendo de los mismo problemas año tras año. Muchos recipientes de desaladora son demasiado pequeños y tienen sistemas eléctricos de modo externo, muchas tienen instrumentación insuficiente que no permiten monitorear continuamente las variables de operación críticas, muchas reciben un mínimo mantenimiento, y la limpieza regular no es un punto crítico en muchas unidades. Los programas irregulares, de las corrientes gastadas son a menudo adicionados para su control, y el tipo de agua de desalado usada usada para la extracción de sales sales no siempre son la mejor opción ya sea desde un punto punto de vista de un proceso o de de corrosión. INTRODUCCIÓN Razones para el Desalado de Crudo La principal causa de corrosión en el domo de la unidad de crudo es el vapor del ácido clorhídrico que se forma por la hidrólisis de ciertas sales de cloruros inorgánicos cuando la carga del aceite crudo de alimentación es calentada antes de la destilación. Para disminuir el contenido de sal, el desalado del crudo se convierte en una importante herramienta para el control de la corrosión en el domo de la unidad. Comparado con otras operaciones de la refinería, el desalado del crudo es simple y radicalmente importante; después de que el agua se mezcla dentro de la carga del crudo de alimentación, las sales inorgánicas son extraídas dentro del agua, el extracto es separado y removido, y la carga del crudo crudo desalado es enviado enviado para precalentar precalentar los intercambiadores y después hacia el calentador del crudo a fuego f uego directo. 1
Además de la disminución de la cantidad de sales de cloruros inorgánicos, el desalado de crudo también disminuye la cantidad de BS&W en el crudo de carga. El desalado reduce la sal formada que provoca la corrosión bajo el depósito en los intercambiadores de precalentamiento; la sal formada en el área interna (zona de dispersión instantánea) de la columna de crudo; la corrosión en la parte superior de la predispersión instantánea, las columnas atmosférica y de vacío; la corrosión en la parte superior del lado de la corriente y los circuitos alrededor de la bomba de la columna de crudo; así como la cantidad de compuestos metálicos suspendidos van a unidades de corrientes posteriores a través través del crudo reducido (residuo atmosférico) y/ó residuo de vacío. El desalado no tiene efecto, sin embargo, en algunos tipos de cloruros orgánicos algunas veces presentes en el crudo, esos son insolubles en agua y, por lo tanto, no extraídos por el desalado. Varios artículos recientes presentaron el diseño general, la construcción, y los requerimientos de operación para nuevas desaladoras, pero proporcionaron poca información sobre qué esperar desde una desaladora existente. 1, 2 Este repaso presenta varias reglas básicas, los parámetros de operación y los valores de pruebas de banco que se pueden usar para evaluar evaluar le efectividad de las desaladoras existentes y que el autor encontró de completa ayuda para auditar las operaciones de desalado sobre varias unidades de crudo durante los 20 años pasados. 3 Datos complementarios desde varios resúmenes excelentes publicados hace un número de años, pero a menudo difíciles de localizar, también son incluidos. 4-8 Los tópicos cubiertos incluyen métodos para controlar los contenidos de sal y el BS&W de crudos de alimentación a la llegada, establecimientos realísticos del desalado, la garantía que existe en los recipientes de desalado que son de tamaño suficiente, el monitoreo del comportamiento de la desaladora, la definición y la prevención de desajustes en la desaladora, y la garantía de que las desaladoras tengan mantenimiento propiamente. PROBLEMAS EXISTENTES EN DESALADORA DESALADORAS S
Todas las refinerías dependen del desalado de crudo para el control de la corrosión superior y quieren que sus desaladoras operen de una manera más confiable, sino todas al mismo tiempo. Finalmente, muchas desaladoras a menudo terminan el proverbial etapa de niño de las operaciones operaciones de la unidad de crudo y por varias razones continúan continúan por sufrir los mismos problemas año tras año: Después de varias reconstrucciones y mejoramientos de la unidad de crudo, muchos recipientes de desaladora son de tamaño insuficiente y tienen sistemas eléctricos externos. Muchos recipientes de desaladora tienen instrumentación insuficiente para permitir el monitoreo en línea y/ó el control automático de al menos de un número de variables de operación críticas. El mantenimiento regular y la limpieza de los recipientes de desalado no son considerados como puntos críticos sobre muchas unidades y son a menudo intermitentes. No es inusual encontrar recipiente de desaladora que no esté siendo
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lavadas por el lodo en un programa regular ó que no hayan sido completamente limpiadas por un número de años. Los recuperados no tratados y varias corrientes de retorno son adicionados a la llegada del crudo de alimentación sobre un programa irregular y posiblemente son para contribuir en el mejoramiento del d el desalado. Varias corrientes gastadas se adicionan a la llegada del aceite de alimentación para que el control debido a ellas puedan ser más grandes y fácilmente controlarlas por otros medios. El tipo del agua de desalado usada para la extracción de sales no siempre es la mejor selección desde ambos puntos de vista del proceso y de la corrosión. Visto de otra manera, muchas desaladoras literalmente se usan para palear los residuos de las refinerías. Parte del problema es que muchos operadores, los ingenieros de operación, y el equipo de especialistas simplemente no conocen que los éxitos reales y los procedimientos de operación se reúnen en sus desaladoras. Como resultado, resultado, ellos ellos generalmente generalmente tienen al proveedor del aditivo aditivo que que no solamente proporcionan los químicos de desalado, sino también el monitoreo de la mayoría de otros aspectos de la operación de desalado. Mientras que los operadores de la unidad y el laboratorio de la refinería llevan a cabo pruebas analíticas de rutina y ajustan las operaciones de desalado sobre una base de cambios diarios como se necesiten, la mayoría de los cambios a menudo se basan en pruebas prioritarias y en recomendaciones provistas por el proveedor de los aditivos de proceso. Mientras esto hace que una cierta cantidad de juicios tenga un proveedor y sea el responsable por completo del programa de control de la corrosión sobre la unidad incluyendo el desalado del crudo, existen también problemas potenciales a ser considerados: El personal del proveedor sobre todo en las unidades de crudo más grandes a menudo no esta disponible, y ciertamente no en el tiempo necesario. Tamaños medios y pequeños de unidades de crudo – especialmente aquellas ausentes de las mejores localizaciones de la refinería- son visitadas por el personal del proveedor solamente una vez ó dos veces por semana, y algunas veces hasta menos. Hasta las visitas diarias (actualmente significan 5 días a la semana) son normalmente insuficientes para identificar y prevenir los descontroles de desalado y los problemas resultan de una manera temprana. Esto significa generalmente suficiente instrumentación se necesita adicionar para la existencia del desalado que permita el monitoreo en línea y el control automático de al menos un número de variables críticas de la desaladora por los operadores desde el cuarto de control.
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CONTROLANDO LA LLEGADA DEL CRUDO DE ALIMENTACIÓN. Probando Preliminarmente en el Campo. El crudo de alimentación alimentación como se produce produce en el campo generalmente esta acompañado por gases de hidrocarburos, de ácido sulfhídrico, dióxido de carbono, y agua. Los separadores se usan para desgasificar el crudo producido y remover el total del agua libre. Para encontrar el contenido de agua especificada por las compañías de los oleoductos, los separadores son generalmente seguidos por deshidratadores eléctricos que remueven mucho del agua libre remanente y una porción del agua emulsificada. El crudo desgasificado se envía al deshidratador eléctrico que puede contener de 330 %vol. y, en algunos casos tanto como 75 %vol. de agua libre. El BS&W no es generalmente medido en este punto. Sin embargo, una vez que el gran total de agua libre ha sido removido, el crudo ligero sale del deshidratador que se puede esperar que contenga de 0.05-0.2 %vol BS&W, el crudo medio de 0.1-0.4 %vol, y el crudo pesado de 0.3-3 %vol. Mientras que esos valores son suficientemente bajos para encontrar las especificaciones de embarque de la mayoría de las compañías de oleoductos, ellos son raramente alcanzados. El contenido de sal del crudo producido depende principalmente del contenido de sal del agua de formación. Para encontrar el contenido de sal específicado por los compradores de crudo, los deshidratadores son generalmente seguidos por desaladoras antes que el crudo pueda ser embarcado a una refinería. El contenido de sal del crudo deshidratado depende del contenido de BS&W, pero generalmente no es medido en este punto. El BS&W consiste de salmuera en las emulsiones de aceite, arena, sal, lodo de perforación, sedimento, partículas de parafina, asfaltenos, productos de corrosión, agua dura de incrustación, y otras partículas desde la producción en corrientes anteriores, que se agregan en el trayecto, y en las operaciones de tratamiento. El contenido de sal del crudo desalado en el campo también depende de su contenidos de BS&W. Pero se piensa que el contenido de BS&W del deshidratado del crudo desalado de campo son a menudo cercanamente iguales, el contenido de sal del crudo desalado en el campo es considerablemente más bajo que del crudo deshidratado. La razón para esto es el hecho que el crudo deshidratado ya contiene una cantidad no especificada de salmuera emulsificada y cristales de sal atrapados que son solamente extraídos por el siguiente siguiente desalado de campo. campo. Contenido de BS&W del Crudo de Alimentación en la Llegada. De acuerdo con la Regla No. 1 el contenido de BS&W del crudo de alimentación entrando a la refinería no debería exceder del 1.0 %vol. El contenido de BS&W en el crudo
de alimentación a la llegada es la disputa de los parámetros más importantes que afectan la eficiencia de desalado en la refinería y la probabilidad y frecuencia de descontroles de la desaladora. Cualquier incremento repentino en el contenido del BS&W produce serio descontrol en la desaladora, al menos que la operación de la desaladora pueda ser inmediatamente ajustada (la cual es raro el caso). Una prueba ultrasónica (microondas) se puede usar para monitorear continuamente el BS&W y proporcionar una señal de salida de 4-20 mA que puede estar disponible en el cuarto de control. 9 4
Contenido de Sal a la Llegada del Crudo de Alimentación. De acuerdo a la Regla No. 2, el contenido normal de sal del crudo de alimentación entrando a la refinería no debería exceder de 30 ptb (100 mg/L), mientras las excursiones periódicas en el contenido de sal no deberían exceder de 80 ptb (250mg/L).
Semejante al contenido de BS&W, el contenido de sal en el crudo de alimentación a la llegada es un parámetro importante que afecta la eficiencia de desalado en la refinería y la probabilidad y frecuencia de descontroles de la desaladora. Los valores superiores son significativamente más altos que los límites de 5-20 ptb (15-60 mg/L) especificados por muchas refinerías en el pasado. Pero la mayoría ignora los ligeros y los cortos tiempos de vida de los crudos actuales. Ellos reflejan el hecho que en estos días muchos tipos de crudo son aceptados por las refinerías hasta sin embargo con deshidratación insuficiente, el desalado de campo, ó el manejo impropio durante los descontroles de la producción, el tratamiento, la transportación, ó las operaciones temporalmente recibidas. Como en el caso del BS&W, los incrementos repentinos en el contenido de sal produce serios descontroles en el desalado, al menos la operación de desalado debe ser inmediatamente ajustada. Contenido de Sólidos Filtrables del Crudo de Alimentación en la LLegada . De acuerdo a la Regla No. 3, el contenido de sólidos filtrables del crudo de alimentación a la llegada pudiera no exceder de 60 mg/L (60ppm) para ayudar a minimizar el ensuciamiento en los tanques receptores, en las líneas de distribución y en el precalentamiento de los intercambiadores.
Los sólidos filtrables del crudo de alimentación a la llegada pueden variar desde 1µm (4 x 10 -5 plg.) a 20µm (8x10-4 plg.) en tamaño e incluye todos los tipos de materia mineral normalmente presentes en la mayoría de los crudos. El contenido de los sólidos filtrables generalmente es determinado con la prueba estándar de filtración usando el filtro de la membrana de 0.45 µm. PRINCIPIOS DEL DESALADO DE CRUDO. El Éxito Completo del Desalado de Crudo De acuerdo a la Regla 4, el éxito completo del desalado del crudo es disminuir el contenido de sal del crudo de alimentación a la llegada de 1-3 ptb (3-9 mg/L) y el contenido de BS&W a menos que 0.3% vol.
El desalado de crudo esta basado sobre las premisas de que el agua es más pesada que el crudo, el agua es inmiscible con el crudo, y las emulsiones agua-en-crudo se pueden separar en la presencia de un campo eléctrico y el adecuado desalado químico. Específicamente, el desalado del crudo consiste de un número de distintas etapas consecutivas, como sigue: Precalentamiento de la carga del crudo de alimentación en una serie de “intercambiadores con precalentamiento en frío ” operando normalmente abajo de 150ºC (300ºF) en corrientes anteriores a la desaladora. Adicionando agua a la desaladora en corrientes anteriores a una válvula especial mezcladora para formar una emulsión agua-en-aceite
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Inyectando un químico a la desaladora (generalmente un desemulsionante) para ayudar las operaciones subsecuentes. Extrayendo los cristales de sal y la salmuera desde el crudo dentro de las gotas de agua de la emulsión de aceite. Aplicando un campo eléctrico para coalescer esas gotas de agua. Sedimentando por gravedad gravedad las gotas de agua coalescidas para formar la fase de salmuera (capa) en la parte más m ás baja del recipiente de desaladora. Enviando la salmuera a tanque de separación dedicado a la salmuera para más tarde tratar la remoción del aceite crudo atrapado (bajo arrastre) principalmente para la disposición final. Enviando el crudo desalado a una serie de “intercambiadores de calor con calor de precalentamiento” operando normalmente arriba de 150ºC (300ºF) en corrientes
posteriores a la desaladora para el calentamiento más tarde principalmente en el calentador de crudo a fuego directo. Desalando el Crudo de Alimentación en la Refinería Los crudos de alimentación a la llegada que no fueron satisfactoriamente tratados, deshidratados, ó desalados en el campo tendrán que ser tratados más tarde en la refinería. Tales tratamientos generalmente consisten de la separación por gravedad adicional en tanques, seguida por el desalado. En particular al desalado, los crudos son generalmente divididos en tres principales categorías: Crudos ligeros con gravedades ºAPI más grandes que 30 (gravedades específicas menores que 0.875). Crudos intermedios con gravedades ºAPI entre 20 y 30 (gravedades específicas entre 0.875 y 0.935). Crudos pesados con gravedades ºAPI entre 10 y 20 (gravedades específicas entre 0.935 y 1.000). De acuerdo con la ley de Stokes, la velocidad de separación de las gotas de salmuera coalescidas en la desaladora es directamente proporcional a la diferencia de la gravedad específica entre la salmuera y la emulsión de aceite, e inversamente proporcional a la viscosidad de la emulsión. Esto significa que los crudos ligeros son relativamente fáciles de desalar comparados a los crudos intermedios y pesados. El problema más grande con los crudos ligeros es, por supuesto, el hecho que ellos son difíciles de encontrar en estos días. Los proveedores de crudo disponibles no solamente lo han convertido escaso y más costoso, sino también más pesado, ácido y más sucio. Mientras que existan esos otros crudos problemas incluyendo los “crudos de oportunidad”,10 muchos problemas de desaladora, y consecuentemente problemas de corrosión sobre los cabezales, son causados de hecho por crudos intermedios tal como ellos son llamados. Sin embargo, los peores problemas de desalado son causados por crudos pesados. Los crudos pesados son cercanamente tan pesados como el agua que por definición tienen una gravedad ºAPI de 10 (gravedad específica de 1.000). Como resultado de que algunos crudos pesados son cercanamente imposibles de separar desde el agua al
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separarlos radical y directamente por gravedad. Para hacer cosas peores, la mayor parte de los crudos pesados también contienen de 30-50 %vol. de residuo y varias impurezas que pueden estabilizar las emulsiones y contribuir más tarde a problemas de desalado por el incremento del del arrastre del aceite en la salmuera. salmuera. Ciertas medidas medidas se pueden pueden tomar, para minimizar los problemas de desalado de refinerías ref inerías con crudos intermedios y pesados:
La diferencia entre la gravedad específica de la salmuera y la emulsión de aceite se puede incrementar por el mezclado de crudos pesados con crudos ligeros, destilado del petróleo ligero, ó hasta cortes de nafta. La viscosidad del crudo se puede disminuir con el mezclado del crudo apropiado, elevando la temperatura del desalado, ó incrementando la relación de agua de desalado (pero note una lista de cuidados más tarde abajo). El aceite recuperado se puede eliminar desde la alimentación de la desaladora adicionandolo en una relación controlada en corrientes posteriores a la desaladora.
Indiscriminadamente el mezclado de crudo, sin embargo, puede tener efectos del lado negativo por la creación de las emulsiones que son difíciles de separar. Más tarde, el mezclado de crudos que contenien ácido nafténico pueden desestabilizar asfaltenos en los crudos pesados que entonces encapsulan cristales de sal y eso hace más difícil la extracción. Los mismos compuestos que interfieren interfieren con la separación separación por gravedad también también pueden causar problemas de conductividad eléctrica en desaladoras. En la mayoría de los crudos, el esfuerzo del campo eléctrico es proporcional a la conductividad. Sin embargo, en algunos crudos de alta conductividad, el esfuerzo del campo eléctrico cambia exponencialmente con la conductividad. Esto causa la caída de voltaje a través de los electrodos de la desaladora para disminuir precipitadamente. Para evitar la sobrecarga del sistema eléctrico, algunas desaladoras tienen electrodos ajustables que permiten cambiar la caída de voltaje a través de los electrodos: cuando los crudos problema están corriendo, el espaciamiento del electrodo se puede incrementar a donde quiera desde 25 mm (1 plg) a 100 mm (4 plg) para incrementar la caída del voltaje. ESPECIFICACIONES DE COMPORTAMIENTO PARA LAS DESALADORAS DE REFINERÍA. Determinando el Tamaño del Recipiente de la Desaladora. De acuerdo a la Regla No. 5, el área proyectada-horizontalmente sobre los cabezales (HPAH) de un recipiente de desaladora pueden medir al menos 1 m 2 (11 pie 2 ) por 130 tpd (1000 bbd) producida cuando los crudos ligeros a medianos están siendo desalados. Los recipientes más grandes son generalmente requeridos para el desalado de crudo pesado. 11
Para el desalado propiamente, un recipiente para desaladora de simple etapa debe ser lo suficientemente grande para manejar la producción esperada. Alternativamente, varios recipientes para desalado pueden haber sido configurados en series (desaladores de multietapa), en paralelo (desaladores en multi-trenes), ó ambos. 7
El tamaño del recipiente de la desaladora no depende solamente de la producción del crudo, sino también de la temperatura de la desaladora y de acuerdo con la Ley Le y de Stokessobre crudos viscosos y la diferencia con la gravedad específica entre la salmuera y la emulsión de aceite. Por lo tanto, el tamaño de una desaladora existente debe ser revisado y la capacidad adicional se puede haber previsto por la adición de un segundo recipiente, si uno cualquiera de esos parámetros ha cambiado significativamente significativamente a través través de los los años. Las desaladoras fueron originalmente diseñadas y construidas para encontrar ciertas especificaciones de comportamiento, dependiendo de la fuente, de la composición, la gravedad grados ºAPI, el contenido de sal, y el contenido de BS%W de las mezclas de crudo esperadas para ser cargadas a la unidad. Propiamente dimensionada, operada, ajustada, y mantenida, las desaladoras fácilmente encuentran esas especificaciones y a menudo se comportan un poco mejor que lo especificado. Los valores mostrados en la Tabla 1 considera que los crudos de alimentación enviados a la desaladora de la refinería son separados por gravedad propiamente en tanques y, por lo tanto, tienen contenidos de BS&W y de sal aceptables. Rápidamente se presenta que los crudos ligeros son mucho más fáciles y completamente desalados que los crudos pesados, y se puede esperar el comportamiento de la desaladora que se deteriore con la disminución de la gravedad ºAPI (aumentando la gravedad específica) de la mezcla del crudo de alimentación. Esto significa que la eficiencia de desalado, la eficiencia de remoción de agua, la eficiencia de remoción de sólidos y el contenido de BS&W del crudo desalado pudiera ser revisado diariamente para garantizar que el comportamiento de la desaladora sea satisfactoriamente mantenida. Después de muchos años de experiencia de operación, ciertos parámetros de operación de la desaladora fueron determinados para tener un mayor impacto sobre la corrosión en los domos de la unidad de crudo. Generalmente, esos son los primeros artículos revisados por el proveedor representativo de los aditivos del proceso después de quedar de acuerdo con el jefe de operación de la unidad. Ellos normalmente incluyen, pero no son limitados a: La temperatura de la desaladora. La presión de la desaladora. El ajuste de la válvula mezcladora. El contenido de sal del crudo desalado. El contenido de BS&W del crudo desalado. La apariencia del efluente de salmuera. El contenido de cloruros del condensado del domo. BS&W en el crudo desalado también puede ser reportado por separado como sedimentos del fondo (BS) y agua. En el caso, BS es la diferencia entre los resultados de dos análisis separados: un análisis estándar de BS&W por centrifugación y un análisis estándar de agua por destilación. El resultado de cada uno debería ser menor que 0.15 %vol.
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Temperatura de la Desaladora. De acuerdo a la Regla No. 6 la temperatura óptima de la desaladora es de 95-120ºC (20-250ºF) para crudos ligeros, 110-125ºC (230-260ºF) para crudos intermedios y 120- 150ºC (250-300ºF) para crudos pesados.
Los requerimientos de temperatura de la desaladora para varios crudos depende principalmente de la gravedad ºAPI, pero otros factores tales como la viscosidad del crudo ó el contenido de asfaltenos también afectan a los requerimientos de temperatura. La temperatura limitante es de 150ºC (300ºF) que generalmente es la máxima tolerada por las boquillas de entrada del electrodo sobre períodos prolongados de tiempo. La principal ventaja del uso más alto que el normal de temperatura de la desaladora es la disminución de la viscosidad del crudo. Esto ayuda a compensar la pequeña diferencia relativa a la gravedad específica entre los crudos pesados y agua, y ayuda a incrementar la relación de separación de agua. Sin embargo, con el incremento de la temperatura de desaladora aumenta: El contenido de agua disuelta en el crudo desalado, porque aumenta la solubilidad del agua con la temperatura. El contenido de sal del crudo desalado, porque se evaporan las gotas atrapadas en una relación más alta, ya que es más concentrada, y los cristales de sal salen en el fondo. La conductividad del crudo y el consumo de la energía eléctrica puede causar la desconexión de los transformadores. El contenido de aceite de la salmuera. La principal ventaja del uso más bajo de la temperatura de la desaladora es la disminución de la corrosión en el recipiente de la desaladora y la mejor vida de servicio de los componentes eléctricos de la desaladora, tales como las boquillas de entrada. Sin embargo, la disminución de las temperaturas de la desaladora incrementa: La viscosidad de crudo que disminuye la relación de la coalescencia de las gotas. El contenido de agua atrapada y/ó salmuera del crudo desalado (especialmente el crudo pesado), por el incremento de la viscosidad del crudo. El contenido de sal del crudo desalado por el incremento de la cantidad de las gotas de salmuera que salen del crudo desalado. Ya que la temperatura de la desaladora depende de la cantidad del calor intercambiado en el precalentamiento frío de los intercambiadores de las corrientes anteriores de la desaladora, es importante configurar el tren de precalentamiento del crudo para ser capaz de proveer suficiente calor hasta cuando ocurra el ensuciamiento significativo del tubo. Estar errado en el lado de la seguridad y garantizar el buen comportamiento de la desaladora, las desaladoras están a menudo operadas a temperaturas más altas que las necesarias.
Presión de la Desaladora. De acuerdo con la Regla No. 7, la óptima presión de la desaladora generalmente es 140-175 kPa (20-25 psi) sobre la presión de vapor de la mezcla del crudo en temperaturas de desaladora normal. 9
Una presión insuficiente de la desaladora permite que las fracciones más ligeras de la mezcla del crudo hiervan en el recipiente de la desaladora que interfiere en la separación por gravedad y, de aquí, con buen desalado. El Ajuste de la Válvula Mezcladora. De acuerdo con la Regla No. 8, la caída de presión óptima de la válvula mezcladora en la mayoría de las desaladoras es de 70-210 kPa (10-30 psi) para crudos ligeros, 50-155 kPa (7-22 psi) para crudos intermedios, y 20-105 kPa (3-15 psi) para crudos pesados.
La válvula mezcladora de la desaladora esta localizada en la corriente inmediatamente anterior a la desaladora. La válvula mezcladora produce la alta acción de esfuerzo cortante entre el crudo de alimentación y el agua de la desaladora que forma las gotas de agua muy pequeñas necesarias para desalar. La caída de presión de la válvula mezcladora debe ser ajustada para obtener el mejor mezclado posible sin crear emulsión que no pueda ser separada en la desaladora. Para establecer los óptimos ajustes de la válvula mezcladora para los diferentes tipos de crudos, el procedimiento usual es cambiar el ajuste de la válvula mezcladora incrementándolo en intervalos de 30 minutos y entonces graficar la caída de presión de la válvula mezcladora (ΔP) contra contenido de sal y de BS&W del crudo de la desaladora. Para el óptimo desalado, la ΔP de la válvula mezcladora es ajustada burdamente a 14 kPa
(2 psi) abajo del punto donde exactamente se eleva el contenido de BS&W. Como se muestra en las figuras 1 y 2 una baja ΔP de la válvula mezcladora causa
un mezclado inferior y disminuye el contenido de sal del crudo de la desaladora debido a la extracción insuficiente de sal. Una alta ΔP de la válvula mezcladora causa sobre mezclado e incrementa ambos contenidos de sal y BS&W del crudo desalado debido a la pobre separación de la gota. La válvula de mezclado nunca debe ser usada para balancear el flujo del crudo dentro de los trenes paralelos de desaladoras. Con algunas desaladoras, otra válvula ó elemento estático de mezclado es colocado en corrientes anteriores a la válvula mezcladora para mejorar el mezclado inicial del crudo y del agua. Si una segunda válvula es usada, debería ser diseñada para proveer el mejor mezclado que la acción de esfuerzo cortante. La variable de velocidad, en línea, los mezcladores dinámicos se pueden colocar entre la válvula mezcladora y el recipiente de desalado para mejorar el mezclado, pero son costosos para instalar y operar. Contenido de Sal del Crudo Desalado . De acuerdo con la Regla No. 9 el contenido normal de sal del crudo desalado debería ser menor que 3.5 mg/L, mientras que el contenido máximo de sal debería ser menor que 10 mg/L (3ptb).
El contenido de sal del crudo de alimentación determina el contenido de sal del crudo desalado. Dadas las especificaciones de remoción de sal enlistadas en la Tabla 1 y considerando que la desaladora esta dimensionada y trabajando propiamente, el contenido de sal del crudo desalado es burdamente proporcional al contenido de sal del crudo de alimentación. De hecho la corrosión en los domos y el ensuciamiento están relacionados con: 10
Los contenidos de sal más altos que 3.5 mg/L (1ptb) en el crudo desalado a menudo son considerados excesivos. Con excepción de los crudos ligeros que contienen menos que 70 mg/l (20 ptb) de sal son cargados, en desaladoras de dos etapas necesarias para alcanzar los niveles de sal aceptables en el crudo desalado. Como una alternativa para el desalado de dos etapas, la sosa cáustica se puede adicionar para el desalado del crudo en corrientes posteriores de una desaladora de simple etapa.12 La adición del cáustico es burdamente equivalente a un desalado de dos etapas.
En muchos casos, un contenido de sal de 5 a 10 porciento del que tiene en la llegada del crudo de alimentación se puede esperar con el desalado de simple etapa de crudos ligeros. Similarmente, un contenido de sal de 10 a15 porciento del que tiene el crudo de alimentación se puede esperar con el desalado de simple etapa de crudos intermedios y pesados. Con desaladoras desaladoras de dos etapas, etapas, ó con desaladoras desaladoras de simple etapa seguidas por la adición de la sosa cáustica, un contenido de sal de 3.5-7 mg/L (1-2 ptb) ó menos puede ser esperado con todos aún con los crudos más pesados. Contenido de BS&W del Crudo Desalado. De acuerdo a la Regla No.10, el contenido de BS&W del crudo desalado debería no exceder 0.3 %vol. Este valor corresponde al menos 70 porciento de remoción del BS&W desde el crudo de alimentación.
Contenido de Cloruros del Condensado del Domo. De acuerdo con la Regla No. 11, el contenido de cloruros del agua condensada en el domo desde la columna de crudo debería consistentemente permanecer debajo de 20 mg/L (20 ppm) para minimizar la corrosión y el ensuciamiento.
Ya que el principal propósito del desalado de crudo es reducir el contenido del ácido clorhídrico de los vapores del domo de la columna, el contenido de cloruro del agua condensada en el domo es un indicador excelente del comportamiento de la desaladora. Sin embargo hasta un estudio clásico de desalado de laboratorio 13 no encontró la relación consistente entre el contenido de sal de varios crudos de alimentación y la cantidad de ácido clorhídrico involucrado, los niveles de ácido clorhídrico fueron encontrados ser burdamente proporcionales al contenido de sal en los contenidos de sal más bajos de 1-3 ptb (3.5-10mg/L) vistos en varios crudos desalados. Normalmente el contenido de cloruro del agua del domo de la columna de crudo típico se puede esperar ser de 15-20 mg/L (15-20 ppm) cuando el contenido de sal del crudo desalado es 1 ptb (3.5 mg/L). El contenido de cloruro se puede esperar alcanzar de 80-100 mg/L (80-100 ppm) cuando el contenido de sal del crudo desalado aumenta cinco veces a 5 ptb (18 mg/L). La experiencia ha mostrado que en cualquier tiempo el contenido de cloruro excede a 20 mg/L (20 ppm), una corrosión y ensuciamiento significativo de los sistemas de los sobrecabezales puede ocurrir. Los problemas de la desaladora de una clase ú otra son 11
responsables por tales excursiones del cloruro, al menos que los cloruros orgánicos estén entrando con el crudo de alimentación. 14 MONITOREO DEL COMPORTAMIENTO DE LA DESALADORA. DES ALADORA.
Idealmente, muchas características del crudo y variables de operación de la desaladora enlistadas en la Tabla 2 deberían ser monitoreadas sobre una base regular. Algunas variables, tales como la relación de producción del crudo, la relación de agua de desalado, y varias temperaturas de la corriente, son generalmente disponibles como lecturas externas al cuarto de control de todas las unidades de crudo. Otras variables son, ó pueden ser, rápidamente revisadas por los operadores sobre una base diaria, ó como sea necesario. CONTROLANDO EL AGUA DE DESALADO. DES ALADO.
El agua de desalado con un bajo contenido de sal y una mínima cantidad de impurezas, maximiza la extracción de sal, minimiza la corrosión y el ensuciamiento del recipiente de la desaladora, y evita problemas eléctricos en las rejas ó gradillas de electrodos de la desaladora. Dependiendo de la localización geográfica, la accesibilidad, y los costos de tratamiento, otros tipos de agua diferente son usados para el desalado. Hasta el agua de mar es usada para el desalado cuando ningún otro tipo de agua esta disponible en cantidades suficientemente grandes. Los siguientes tipos de agua pudieran ser considerados, si existiera absolutamente ninguna otra opción: Agua de río (porque problemas probables debido a su elevado contenido de oxígeno, biomateria, y contenido de rocas fragmentadas) Agua con alguna salinidad (porque problemas similares además de tener alto contenido de sal). Agua de mar (debido a un contenido más alto de sal). Los siguientes tipos de agua pudieran ser usados bajo ninguna circunstancia por las siguientes razones anotadas: Torre de enfriamiento con corrientes de aire hacia abajo (que generalmente causan problemas debido a su alto contenido de oxígeno, sólidos, calcio, magnesio y contenidos de silicio.). Agua de condensado de los domos desde unidades de cortes ligeros finales e hidrotratadoras (que generalmente causan problemas debido al alto contenido de amoniaco y el contenido de ácido sulfhídrico).
Puntos de Adición para el Agua de Desaladora. De acuerdo a la Regla 13. el agua de desalado para desaladoras de simple etapa generalmente es adicionada en corrientes anteriores de los cabezales de las bombas de carga del crudo de desalado. Con crudos muy pesados, el agua de desalado generalmente es adicionada inmediatamente corriente anterior a la válvula mezcladora para una
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desaladora de simple etapa para prevenir excesivo esfuerzo cortante que puede ocurrir en las bombas de carga de crudo. El agua de desalado desalado para desaladoras desaladoras de dos etapas etapas generalmente es adicionada en corrientes anteriores a la válvula mezcladora para la desaladora de segunda etapa. El efluente de la salmuera salmuera desde la desaladora de segunda etapa es entonces adicionada inmediatamente corriente anterior a la válvula mezcladora para la desaladora de primera etapa.
En algunas unidades, los operadores experimentan con diferentes puntos de adición para determinar el comportamiento óptimo de la desaladora. Mientras que el agua de desalado para las desaladoras de simple etapa normalmente es adicionada en la corriente anterior de las bombas de crudo de carga, las bombas pueden crear una emulsión con algunos crudos que dificulten el rompimiento r ompimiento en el recipiente de desaladora. Este problema puede ser grandemente evitado por la adición al agua de desalado en la corriente posterior a la bomba e inmediatamente en corriente anterior del precalentamiento en frío de los intercambiadores. Este punto de adición ofrece el beneficio adicional para proveer algún grado de agua de lavado de esos intercambiadores y ayuda a mantenerlos limpios. El uso alternativo ó simultáneo de varios puntos de adición de agua puede proporcionar la óptima flexibilidad de la variable de mezclas de crudo cuando es desalado. Cantidad de Agua de Desaladora De acuerdo a la Regla No. 14, la cantidad óptima de la relación de agua de desalado es 4-6 %vol. para crudos ligeros, 5-7 %vol. para crudos intermedios, y 6-8 %vol. para crudos pesados, basado en la relación del crudo de alimentación.
Como se muestra en la Figura 3, la óptima cantidad de agua de desaladora tiene un comportamiento sobre la estabilidad de la emulsión que forma. En general, menos de 4 %vol. de agua de desaladora proporciona dilución insuficiente e incrementa el contenido de sal de las gotas de salmuera que forma. Más de 8 %vol. de agua de desaladora promueve la formación de emulsiones compactas e incrementa el arrastre de agua con el crudo desalado. pH del Agua de Desalado. De acuerdo a la Regla No.15 el pH óptimo del agua de desalado es de 6-8. Sin embargo, con crudos de ácidos nafténicos, el pH va de 5.5-6 se pudieran usar para evitar la formación de jabones de naftenatos.
Como se muestra en las Figuras 4 y 5, el pH del agua de desaladora controla la cantidad de ácido (principalmente sulfhídrico y varios fenoles) y constituyentes básicos (principalmente amoniaco) que dividen dentro de las fases del crudo y de la salmuera, respectivamente. Cuando los pozos de producción son acidificados aumenta la recuperación del crudo, subsecuentemente cargas de crudo probablemente contienen altos residuales de ácido mineral fuerte (principalmente ácido clorhídrico y ácido sulfúrico), excepto los pozos que fueron suficientemente purgados. Los altos residuales de esos ácidos en crudos: 13
Disminuyen el pH del agua de desaladora e incrementan la corrosión del recipiente de desaladora. Incrementan el ácido ácido sulfhídrico y el arrastre de fenol y disminuyen el arrastre del amoniaco con el crudo desalado. Disminuyen el ácido sulfhídrico y el fenol arrastrado e incrementado el amoniaco arrastrado con el efluente de salmuera.
Si necesariamente, el pH del agua de desaladora se puede elevar por la adición de la solución del cáustico diluido a la llegada del agua de la desaladora. La adición del cáustico al crudo desalado en corriente posterior de la l a desaladora para el control del pH en el domo. Cuando el agua condensada del domo ó agua ácida agotada es usada como agua de desalado, el amoniaco disuelto y los compuestos orgánicos neutralizantes pueden entrar a la desaladora. Los altos niveles de estos compuestos en el agua de desaladora:
Incrementan el pH del agua de desalado y disminuyen di sminuyen la corrosión del recipiente. Disminuyen el ácido sulfhídrico y el arrastre del fenol e incrementan el arrastre de amoniaco con el crudo desalado. Incrementan el ácido sulfhídrico y el arrastre del fenol e incrementan el arrastre del amoniaco con el efluente de la salmuera. Interfieren con el propio desalado de algunos crudos de ácidos nafténicos, debido a los jabones de naftenatos estables que puede formar y producir emulsiones que son difíciles de romper.
Si necesariamente, el pH del agua de desalado se puede disminuir por la adición de ácido clorhídrico diluido con el agua de desalado en corrientes anteriores a la desaladora. El ácido sulfhídrico diluido es algunas veces preferido para este propósito, pero pudiera ser evitado para prevenir la formación de duras incrustaciones de sulfato. USO DE QUÍMICOS EN EL DESALADO El Propósito de Químicos en el Desalado. Los productos químicos en el desalado mejoran completamente la eficiencia de desalado, reducen el agua y el arrastre de sólidos con el crudo desalado, y reducen el arrastre del aceite con el efluente de la salmuera. La mayor parte de los productos químicos para desalado son desemulsionantes que ayudan a romper las emulsiones compactas formadas por la válvula mezcladora y producen fases relativamente limpias de crudo desalado y del efluente de la salmuera. Los desemulsionantes funcionan en la interface emulsión/salmuera por la desestabilización desestabilización de la interface alrededor de cada una de las gotas de agua tal que los gotas de agua adyacente puede rápidamente coalescer. Al mismo tiempo, los desemulsionantes disminuyen el espesor de la capa estable de la interface emulsión/salmuera (pasta ó carpeta) y reduce el consumo de energía de la desaladora. Muchos desemulsionantes comerciales para el crudo de desalado son formulaciones no cerradas, patentadas. 14
Los desemulsionantes son generalmente comprados desde los mismos provedores de aditivos de proceso que proporcionan los antiensuciantes, los inhibidores de corrosión que forman película de amina, los neutralizantes orgánicos líquidos, y productos similares para el control de la corrosión en los domos y los problemas de ensuciamiento en las unidades de crudo ó de cualquier parte de la refinería. Si necesariamente, los desemulsionantes se pueden formular habitualmente por: Las altas relaciones de remoción de agua desde los crudos, pero al costo de pobres sólidos humectados y probablemente bajo el arrastre de aceite con la descarga de la salmuera. La alta relación de la remoción de aceite desde la salmuera, pero al costo de arrastre de agua en el crudo desalado. Las altas relaciones de sólidos humectados pero al costo de salmuera de calidad y al arrastre de agua en el crudo desalado.
Relación de Adición de Desemulsificante. De acuerdo a la Regla No. 16, la relación de adición óptima del desemulsionante con la mayoría de los crudos es de 6-12 mg/L (0.25-0.5 gal/1000 bbl) basado en la formulación comercial típica. Con crudos pesados 12-24 mg/L (0.5-1.0 gal/1000 bbl) son usadas, porque los crudos pesados son más difíciles de desalar.
Las relaciones de tratamiento abajo de 3 mg/L (0.125 gal/1000 bbl) son generalmente inefectivas, mientras que relaciones de tratamiento arriba de 24 mg/L (1.0 gal/1000 bbl) pueden provocar problemas de emulsificación y tender al gasto económico. Los desemulsionantes comerciales típicos a menudo son mezclas de varios tipos de compuestos químicos. Los productos principales normalmente contienen de 20-25 %vol de ingredientes activos en un vehículo solvente, pero algunos productos también están concentrados hasta con 80 %vol. de ingredientes activos para reducir los costos de embarcado y de manejo. Un producto secundario se puede adicionar para algunas aplicaciones. Los productos solubles en aceite ó de base aceite son inyectados directamente dentro de la carga del crudo, mientras que los que son productos solubles en agua ó de base agua son inyectados dentro de la llegada del agua de desalado. En el caso de que ya sea, una simple tubería con conexión nipple con válvulas de retención con interrupción y de bolas se pueden usar: ninguna inyección con boquillas de cañón ó de dispersión son necesarias. Con crudos pesados, los desemulsionantes especiales también se han adicionado en los tanques que retienen el crudo aproximadamente de 2-3 horas antes de que el crudo sea enviado a la desaladora. Muchos desemulsionantes son aplicados específicamente: en desaladoras de pruebas de banco de productos competitivos que pueden ser requeridos para encontrar un producto que produzca el mejor resultado. Por lo tanto, la mayor parte de los proveedores de desemulsionantes usan pequeñas desaladoras de prueba de banco, portátiles, para evaluar varias formulaciones de desemulsionantes y dosificaciones en el laboratorio de la refinería. Además, la evaluación de campo a escala total generalmente se requiere para 15
confirmar los resultados de laboratorio obtenidos para una mezcla de crudo dado y una combinación de desalado. AJUSTANDO LA CAPA DE LA INTERFACE EMULSIÓN/SALMUERA. Espesor de la Banda de Emulsión De acuerdo con la Regla No. 17, el espesor óptimo de la banda de espesor de la emulsión (pasta ó carpeta) es de 150 mm (6 plg.) ó menos.
La medida de la banda de la emulsión moderadamente más amplia es de 150-300 mm (612 plg.) y son causadas por emulsiones semi-estables. Para corregir esta condición, la relación del desemulsionante debería ser aumentada y/ó sustituido con un desemulsionante diferente. La medida de la banda amplia de emulsión es de 300-600 mm (1-2 pies) y son causadas por las emulsiones altamente estables, el alto contenido de sólidos de los crudos de alimentación, crudos pesados, ó relación de desemulsionante insuficiente. Para corregir esta condición, la relación de desemulsionante debería ser más tarde incrementada y con la sustitución de un desemulsionante diferente. Un polímero ó agente humectante puede haber sido adicionado. En el peor de los escenarios, una banda amplia de emulsión puede haber sido extraída vía “el tubo colector de la pasta” presente en algunas desaladoras.
Alternativamente, la emulsión puede haber sido descargada por gravedad. Las bandas amplias de emulsión interfieren con el ajuste alto de la interface y pueden interrumpir la operación por cortocircuito de los electrodos. Para mejores resultados, las pruebas usuales de capacitancia pudieran ser reemplazadas con pruebas ultrasónicas (microondas) que pueden monitorear continuamente y controlar la altura de la interface. 15 Altura de la Capa de Interface. De acuerdo con la Regla No. 18, la altura óptima de la interface es 0.75 m (2.5 pies) a 1.5 m (5 pies) medida desde el fondo de un diámetro del recipiente de desaladora de 3.5 m (12 pies) a 4.2 m (14 pies). Así se considera que la salmuera clara esta abajo del nivel de los 0.75 m (2.5 pies).
La altura de la interface depende del tipo de desaladora, de su diseño, y del contenido de BS&W del crudo de alimentación a la llegada. La altura de la interface determina: El tiempo de residencia del aceite (la separación adecuada de agua requiere al menos 20 min. del tiempo tiem po de residencia en la mayoría de los crudos). El tiempo de residencia del agua (la separación separación adecuada del del aceite requiere requiere al menos 200 min de tiempo de residencia en la mayoría de los crudos). El voltaje a través tr avés de los crudos.
Baja altura de interferencia.
La disminución del tiempo de residencia de la salmuera e incremento del aceite arrastrado en el efluente de la salmuera. 16
La creación de problemas de separación en el separador API debido a las cantidades excesivas excesivas de cortes finales de aceite aceite en los tanques de desnatado. desnatado. El incremento del contenido de sólidos del efluente de la salmuera debido a la remoción del lodo desde el fondo del recipiente de la desaladora.
Elevada altura de la interface:
La disminución del tiempo de residencia del aceite e incrementa el arrastre de sal y de agua con el crudo desalado. El aumento de la corriente eléctrica de la desaladora porque la parte eléctrica de la gradilla esta en corto circuito. La causa de arco eléctrico y re-dispersión de agua.
Arrastre de Aceite. De acuerdo con la Regla No. 19, el máximo contenido de aceite en el efluente de la salmuera (bajo arrastre de aceite) pudiera ser burdamente 100 mg/L (100ppm) con crudos ligeros, 500 mg/L (500 ppm) con crudos intermedios y 1000 mg/L (1000 ppm) con crudos pesados.
Excesivos contenidos de aceite sobrecarga al tanque de separación de salmuera aumenta la cantidad de aceite en cortes finales así como los desnatados de tanques de salmuera en el separador API de la refinería. Las causas usuales son:
Problemas ó crudos pesados. Excesivas dosificaciones de desemulsionante. desemulsionante. Tipos erróneos de desemulsionantes usados. Excesivas temperaturas de desalado (que incrementan el contenido de aceite de salmuera).
Para reducir el aceite bajo arrastre:
Los crudos pesados deberían ser mezclados con crudos ligeros, gasóleo, ó nafta. Las dosificaciones de los desemulsionantes deberían ser disminuidas y/ó sustituidas por diferentes desemulsionantes hasta limpiar los efluentes de salmuera. La temperatura de la desaladora debería ser disminuida. EVITANDO DESAJUSTES DE LA DESALADORA.
Los desajustes de la desaladora son exactamente aquellos como: cuando la operación de la desaladora relativamente uniforme es repentinamente interrumpida en varios intervalos lo cual hace variar las duración y los resultados en los picos de sal y BS&W. El monitoreo inadecuado inadecuado probablemente es la mayor razón para los desajustes sobre muchas unidades de crudo. Sin monitoreo en línea, los desajustes de la desaladora son difíciles de identificar y corregir de una manera a tiempo. Además, la falla de datos 17
históricos suficientes hace difícil identificar las causas de la corrosión y problemas de ensuciamento en línea que se descubren más tarde. Controlando el Contenido de BS&W. De acuerdo con la Regla No. 20 la causa principal de la mayoría de los desajustes de la desaladora es el crudo de alimentación a la llegada con excesivos contenidos de BS&W, por ejemplo., el crudo que no ha sido propiamante sedimentado en el tanque principalmente al arribo a la refinería. Las especificaciones de la refinería para crudos ligeros e intermedios generalmente conocidos con el contenido de BS&W de 1.0 %vol., ó menos. En contraste, las especificaciones de crudos pesados pueden conocerse por contenidos de BS&W de hasta 3.0 %vol.
La materia particulada (la porción de sedimento de BS&W) eventualmente se sedimenta y forma capas de lodo en los tanques de crudo. La mayoría de los desajustes de desaladora ocurren cuando esta capa de lodo esta distribuida intermitentemente durante la actividad normal del tanque y removida por el tubo de succión del tanque de crudo. Los desajustes de la desaladora son costosos económicamente debido a:
El incremento del ensuciamiento y a la corrosión corrosión bajo el depósito depósito en corrientes anteriores al precalentamiento de los intercambiadores. Excesivo daño de corrosión en los domos de las columnas. Fallas en los tubos en línea de los cabezales de los intercambiadores y en los condensadores. Fugas en los cabezales de las tuberías de una manera repetida.
Esos modos de daños generalmente están relacionados relacionados con los excesivos excesivos niveles de sal en el crudo desalado. En los 1980s, una refinería estimó que cada una de las libras adicionales de sal van a la columna de crudo con un costo de US $15. Para garantizar que todo el crudo recibido va a la desaladora teniendo contenidos de BS&W debajo de 1.0 %vol., algunas refinerías han preparado escritos, detallados, del procedimiento de sedimentación en tanques. Esos generalmente se conocen en cada uno de los tanques receptores de crudo por ser muestreados y analizados repetidamente en el contenido de BS&W principalmente del crudo mezclado. Si el contenido de BS&W esta abajo de 1.0 %vol., el crudo es señalado y aceptado por el jefe de operación en la unidad de crudo y el tanque es intercalado al crudo de carga. Si el BS&W esta arriba de 1.0 %vol., el crudo es declinado como una de las medidas alternativas severas tomadas para evitar los desajustes de la desaladora:
Crudos estables declinados van al tanque receptor para más tarde separar por gravedad. Crudos declinados son turnados y mezclados con crudos que tengan bajo contenido de BS&W para alcanzar una carga de crudo aceptable.
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Cambios repentinos (picos) en el contenido de BS&W son minimizados por la continua agitación en tanque hasta alcanzar el sedimento y el agua más ó menos uniformemente suspendidos. La interrupción del tanque es ampliada por varias horas para minimizar los cambios repentinos en el contenido de BS&W.
Obviamente, no todas esas medidas son aplicables ó prácticas en todos los casos. Por ejemplo una deficiencia de la capacidad del tanque puede hacer más tarde separar crudo y mezclarlo imprácticamente. Adición Indiscriminada de Aceite Recuperado. De acuerdo con la Regla No. 21, el aceite recuperado primero debería ser recolectado en el tanque de separación dedicado al aceite recuperado y entonces adicionado a la carga de crudo en corriente posteriores en lugar de corrientes corriente s anteriores de la desaladora para evitar desajustes en la desaladora. Con crudos pesados y un aceite recuperado sucio, el punto de inyección del crudo recuperado también puede haber sido localizado en corrientes anteriores al precalentamiento caliente de los intercambiadores para reducir el ensuciamiento del arreglo de tubos en esos intercambiadores.
Con excepción del crudo recuperado que tiene suficientemente bajo contenido de BS&W, la adición adición indiscriminada de aceite recuperado recuperado a la corriente anterior anterior al crudo de carga de la desaladora es una de las causas principales de desarreglos de desaladora. El aceite recuperado no debería ser adicionado a los tanques de crudo con poco o ningún control sobre la selección del tanque y/ó relación de adición, como es a menudo hecho en refinerías. Cuando el aceite recuperado se adiciona en corrientes anteriores a la desaladora, el cálculo de la demanda de agua de desalado debería tener en cuenta todas las aguas que entran con el aceite recuperado, incluyendo el agua disuelta y atrapada, y también permitir posibles bolsas periódicas de agua. MANTENIMIENTO DE LA DESALADORA Lavando el Lodo. De acuerdo con la Regla No. 22, los recipientes de desaladora deberían ser lavados del lodo en intervalos regulares de duración de la l a operación normal de la desaladora.
Dependiendo de la amplitud y de la severidad de la formación del lodo, los intervalos regulares significan que cuando se realicen desde una vez/cambio a una vez/mes, aunque generalmente se lleva cabo una vez/día. Hasta cuando se inicia con un recipiente de desaladora “limpio”, el lavando el lodo sobre la corriente se debería llevar a cabo regularmente durante la operación normal para evitar al menos retardar la formación de una capa de lodo sobre el fondo de los recipientes. El lodo de la desaladora contiene la misma arena, sal, lodo de perforación, partículas de parafinas, asfaltenos, productos de corrosión, partículas de incrustación duras en agua, y sedimentos de varios tipos que entran a la desaladora con el crudo de alimentación, ó con el agua de desalado ó con ambos. Regularmente en el lavado de lodos se:
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Mantiene el lugar del recipiente de la desaladora limpio por la agitación y la remoción del lodo sedimentado desde el fondo del recipiente de desaladora. Aumenta el volumen disponible del recipiente por la capa de salmuera y aumenta el tiempo de residencia neto de agua. Aumenta el tiempo en la limpieza programada de la desaladora. Disminuye el arrastre del aceite y del contenido de los sólidos del efluente de la salmuera. Disminuye los costos de los productos químicos en corrientes posteriores a los recipientes de desalado.
Varios métodos se usan para el lavado de lodo sobre la corriente de los recipientes de desalado:
La aplicación de repetidos “disparos” de vapor continuos desde 15-30 s cada uno, usando uno ó más vapores especiales y directos (largas ó continuas inyecciones de vapor causan agitación excesiva, interfiere con la coalescencia de las gotas y la sedimentación, y gastos de vapor) Los flujos repetidos de agua de desalado, usando boquillas especiales dirigidas hacia abajo en varios tubos largos de distribución (como inyección de vapor, flujos largos ó continuos de agua causan excesiva excesiva agitación e interfiere interfiere con la coalescencia y la sedimentación de las gotas). El uso de varios tipos de aparatos de raspado mecánico que previenen periódicamente la pérdida y remoción de cualquier formación de lodo (muchos aparatos eventualmente eventualmente sufren de corrosión corrosión y problemas mecánicos y, como como regla, no son demasiado seguros).
El método para usarlos depende principalmente principalmente de conexiones de tubería tubería disponibles y de equipo auxiliar. Con desaladoras de dos etapas, el lavado de lodo debería ser optimizado para cada una de las desaladoras y cada uno de los recipientes los cuales deberían ser lavado de lodo en turno. Diferentes procedimientos de lavado de lodo son a menudo usados sobre la primera y segunda etapa de desaladoras de dos etapas. Mientras la primera etapa acumula la mayor parte del lodo, ambas etapas deberían ser monitoreadas regularmente por la excesiva formación de lodo. Si los electrodos inician con la formación de arco durante el lavado de lodo en el agua de desalado, el nivel de interface se puede disminuir temporalmente. Esto puede hacerse en etapas para evitar el incremento del arrastre del aceite. Limpiando el Recipiente de la Desaladora. De acuerdo con la Regla No. 23, de 3 a 5 años de operación ininterrumpida de la desaladora puede ser normalmente esperada con lavado regular de lodo, antes de que el recipiente requiera una una limpieza completa. completa. Una vez que el recipiente recipiente de la desaladora desaladora se haya ensuciado severamente, el lavado de lodo sobre la corriente no se alargará lo suficiente ya que el recipiente tendrá que ser sacado de servicio y limpiado. 20
Si la posible limpieza del recipiente de desalado se pude realizar fuera del cambio de turno programado (TAR) por el mismo contratista de limpieza que limpia otros recipientes en la unidad de crudo. La limpieza del recipiente r ecipiente de desaladora durante un TAR también presenta una excelente oportunidad para reparar ó perfeccionar los componentes eléctricos de la desaladora. Desviando una desaladora de simple etapa para la limpieza durante operaciones normales nunca se puede atender, hasta que solo si se hace por un período corto de tiempo. Cuando una desaladora de simple etapa es desviada para limpieza, el crudo de alimentación con alto contenido de sal y de BS&W es cargado cargado al calentador, causa una pérdida inmediata del control del pH en el domo y da como resultado el incremento de la corrosión y el ensuciamiento. Sin embargo, con desaladoras de dos etapas, cada uno de los recipientes se pueden pueden desviar y limpiar en el turno durante la operación operación normal. Si el desvío de una desaladora de simple etapa no se puede evitar, solo el crudo que ha sido bien separado en tanques puede ser corrido para reducir los contenidos de sal y de BS&W tanto como sea posible durante el tiempo que se necesita limpiar la desaladora. El contratista de limpieza debe estar rápidamente con un camión de vacío y con recursos suficientes para limpiar el recipiente de la desaladora en el más corto tiempo posible.16 Para mantener el pH en el domo desde la caída demasiado rápida, el cáustico (hasta a 3 ptb) se debe ser adicionar al crudo (si no adicionarlo todo también). La relación de neutralizante en el domo se debe aumentar para mantener al agua de condensado con un pH en el intervalo de 5.5-6.5, si es posible. La relación del inhibidor de corrosión normal en el domo debe ser doblada ó triplicada durante el tiempo en que la desaladora es desviada. RESUMEN
Veinte y tres reglas básicas o valores de marcas de banco son enlistadas que puede ayudar a los operadores de la unidad de crudo, a los ingenieros de operación, y a especialistas del equipo para determinar cómo se debe operar el desalado de crudo. Al mismo tiempo, varios parámetros de operación son discutidos para permitir la separación realística del comportamiento con éxito, generalmente junto con el proveedor de aditivos de proceso se deben responsabilizar para los programas de control de la corrosión en la unidad. El propósito del desalado de crudo es reducir la corrosión en el domo de la unidad de crudo por medio de la reducción de la cantidad de ácido clorhídrico originado en el precalentador caliente de los intercambiadores y en el calentador a fuego directo del crudo. Para el desalado de crudo, el agua se adiciona al crudo de carga de alimentación para extraer salmuera y los cristales de sal desde el crudo. Ya que el agua es más pesada e inmiscible con el crudo, la emulsión resultante de salmuera/aceite se puede separar con la ayuda de un campo eléctrico y con productos químicos desemulsionantes. Debido a la presencia de contaminantes, no todos los tipos de agua son adecuados para el desalado. Las desaladoras se diseñan para encontrar ciertas especificaciones de comportamiento, dependiendo principalmente de la fuente, de la composición, de la gravedad ºAPI, viscosidad, contenido de sal, y contenido de BS&W de los crudos normalmente cargados a 21
una unidad. Como regla, una operación propiamente ajustada, y dando buen mantenimiento se encuentran esas especificaciones, excepto de que hayan ocurrido la la mayoría de los cambios de la calidad del crudo de alimentación y de la l a producción. Los desajustes de la desaladora producen picos inesperados de sal en el crudo desalado. La causa original de la mayor parte de desajustes de desaladora es el crudo de alimentación con altos contenidos de BS&W y de sal que no son reconocidos a tiempo. Otra causa de desajuste de desaladora es la adición indiscriminada de crudo recuperado en corriente anterior a la desaladora. Además existen otros problemas de crudos incluyendo los crudos de oportunidad, la mayoría de los problemas de desalado y consecuentemente consecuentemente los problemas de corrosión en los cabezales que son causados por crudos intermedios ó pesados de un tipo ó de otro. Los crudos pesados en particular presentan problemas especiales de desalado, debido a su baja gravedad ºAPI (alta gravedad específica) y la alta viscosidad interiere con la separación por gravedad de sus altos contenidos de compuestos que estabilizan la emulsión y que retardan la coalescencia de las gotas de agua, y sus tendencias para formar fuertes capas de interface emulsión/salmuera para hacerla difícil de separar del crudo desalado desde la salmuera contra la presencia de desemulsionantes. des emulsionantes. TABLA 1 ESPECIFICACIONES DE COMPORTAMIENTO TÍPICO PARA DESALADORAS SIMPLES Y DE DOBLE ETAPA Crudo Ligero Crudo Intermedio Crudo Pesado 1º Etapa 2º Etapa 1º Etapa 2º Etapa 1º Etapa 2ºEtapa Sal 90-95 98-99 85-90 97-98 85-90 95-98 Removida % Agua >95 >95 >90 >90 >85 >85 Removida % Sólidos 60-90 60-90 50-80 50-80 50-80 50-80 Removidos % BS&W es <0.3 <0.3 <0.3 <0.3 <0.3 <0.3 Desalado %
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TABLA 2 CARACTERÍSTICAS DEL CRUDO MONITOREADO Y VARIABLES DE DESALADORA Propiedades del Crudo de Alimentación Gravedad ºAPI Contenido de sal Contenido de BS&W Contenido de agua libre Contenido de cloruro orgánico Parámetro de Desaladora Producción de crudo Relación agua de desalado Porciento de agua de desalado en crudo pH de agua de desalado Temperatura Presión
Revisar diariamente Revisar diariamente Monitoreo continuo Revisar diariamente Tener dudas solo del crudo
Agua en fase aceite Nivel de interface Espesor Interface Aceite en salmuera (en arrastre) Relación desemulsionante/dosificación desemulsionante/dosificación Parámetros eléctricos
Monitoreo continuo Monitoreo continuo Revisar diariamente Monitoreo continuo Monitoreo continuo Monitoreo continuo Revisar diariamente Revisar diariamente Revisar diariamente Revisar diariamente Monitoreo continuo Revisar diariamente Revisar diariamente
Propiedades de Crudo Desalado Contenido de sal Contenido de BS&W Contenido de agua libre
Revisar diariamente Revisar diariamente Revisar diariamente
ΔP de válvula mezcladora mezcladora
FIGURA 1 – Efecto de la Caída de Presión en la Válvula Mezcladora sobre el Contenido de Sal del Crudo Desalado. 23
FIGURA 2 – Efecto De la Caída de Presión de la Válvula Mezcladora sobre el Contenido BS & W del Crudo Desalado
FIGURA 3 – Efecto De la Relación de Agua de Desalado sobre el Contenido de Sal del Crudo Desalado
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FIGURA 4 – Efecto del pH sobre el H 2S, NH3, y Contenido de Fenol del Crudo Desalado (2)
(2) Base en 100 mg/L (ppm) de cada cada uno de los componentes componentes en el agua de desalado desalado
25
(3)
FIGURA 5 – Efecto del pH sobre el H 2S, NH3 y Contenido de Fenol y Salmuera (3)
(3) Base en 100 mg/L (ppm) de cada uno de los componentes en el agua de desalado REFERENCES 1. D.W. Choi, “How to Buy and Operate Desalters”, Hydroc. Proc., March 2005: p.75. 2. K.K. Mandal, “Improve Desalter Control”, Hydroc. Proc., April 2005: p.77. 3. J. Gutzeit, Crude Unit Corrosion Guide –A Complete How-To Manual (Gulf Breeze, FL:
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