MDEA elimina problemas de corrosión en plantas … · Corrosion Rate 1st MDEA-Based CS-Plus...

MDEA elimina problemas de corrosiónMDEA elimina problemas de corrosiónen plantas endulzadorasen plantas endulzadoras

AVPGXVI Conferencia Internacional de Gas

Mayo 25 - 27, 2004

Randy Kuroda & Ulises CruzGAS/SPEC Technology Group

2

AgendaAgenda

La Refinería Tesoro HawaiiHistoria de la planta de aminasCambios operacionales y químicosOperación actualResumen

3

Refinería Tesoro KapoleiRefinería Tesoro Kapolei

20 millas al oeste deHonolulu1972 as PIRCapacidad: 95,000 BPD

Productos: Gasolina, Diesel, Jet Fuel,Nafta ligera, Asfalto, PropanoOperaciones: Destilación, Hidrocracker,Destilación al vacío, ReformaciónCatalítica, Visbreaker

4

Sistemas de aminas en KapoleiSistemas de aminas en Kapolei

Sistema principal de aminasRetirar H2S del de gas combustible y LPG,recuperar azufre en una unidad ClausUnidad de Gas de Cola.Recircular el H2S hacia la unidad Claus

Planta de HidrógenoRetirar el CO2 de la corriente de Hidrógeno.El CO2 es usado en tanques de almacenamiento

5Sistema de Endulzamiento de laSistema de Endulzamiento de lacorriente de H2corriente de H2

SWEET GAS

PRODUCT H2 to METHANATOR

LEAN SOLVENT

CARBONFILTER

SYN GAS

RICH SOLVENT

LEAN SOLVENT

CO2

OUTLETSEPARATOR ACCUMULATOR

LEAN/RICHEXCHANGER

INLETSEPARATOR

AB

SOR

BER

SYN GAS

SYNGASREBOILER

CONDENSER

LEAN AMINECOOLER

SYN GASfrom LTS

STEAMREBOILER

STR

IPPE

R

REFLUX

LEVEL CONTROLVALVE

6Sistema de Endulzamiento de laSistema de Endulzamiento de lacorriente de H2corriente de H2

SWEET GAS

PRODUCT H2 to METHANATOR

LEAN SOLVENT

CARBONFILTER

RICH SOLVENT

LEAN SOLVENT

CO2

OUTLETSEPARATOR ACCUMULATOR

LEAN/RICHEXCHANGER

INLETSEPARATOR

AB

SOR

BER

CONDENSER

LEAN AMINECOOLER

STEAMREBOILER

STR

IPPE

R

REFLUX

LEVEL CONTROLVALVE

SYNGASREBOILER

SYN GAS

SYN GAS SYN GASfrom LTS

71. Historia de la planta de aminas,1. Historia de la planta de aminas,en la unidad de H2en la unidad de H2

1982: 30 Wt% MEA inhibida18 MMPCSD Hidrógeno (Requerimientos)

700 GPM flujo de amina (Requerimientos)

Inhibidor de corrosión base Vanadio

Recuperador de amina “reclaimer”Seguridad / Operación cuestionablesAltas perdidas de aminaEmpleo de vapor

82. Historia de la planta de aminas,2. Historia de la planta de aminas,en la unidad de H2en la unidad de H2

1991: GAS/SPEC CS-PlusReducción de corrosión / incrustamiento

1997 - 1999: Proyecto para resolverCorrosión / Incrustamiento

1987: Solvente formulado base MDEAEliminación del uso de inhibidor de corrosiónEliminar el uso del recuperador “reclaimer”

9Problemas deProblemas deCorrosión/IncrustamientoCorrosión/Incrustamiento

SWEET GAS

PRODUCT H2 to METHANATOR

LEAN SOLVENT

CARBONFILTER

SYN GAS

RICH SOLVENT

LEAN SOLVENT

CO2

OUTLETSEPARATOR ACCUMULATOR

LEAN/RICHEXCHANGER

INLETSEPARATOR

AB

SOR

BER

SYN GAS

SYNGASREBOILER

CONDENSER

LEAN AMINECOOLER

SYN GASfrom LTS

STEAMREBOILER

STR

IPPE

R

REFLUX

LEVEL CONTROLVALVE

10

Intercambiador Amina / AminaIntercambiador Amina / Amina

Amina Pobre (coraza) “corrosión”

11Problemas deProblemas deCorrosión/IncrustamientoCorrosión/Incrustamiento

SYN GASfrom LTS

SWEET GAS

PRODUCT H2 to METHANATOR

LEAN SOLVENT

CARBONFILTER

SYN GAS

LEAN SOLVENT

CO2

OUTLETSEPARATOR ACCUMULATOR

LEAN/RICHEXCHANGER

INLETSEPARATOR

AB

SOR

BER

SYN GAS

SYNGASREBOILER

CONDENSER

LEAN AMINECOOLER

STEAMREBOILER

STR

IPPE

R

REFLUX

LEVEL CONTROLVALVE

RICH SOLVENT

12

Intercambiador Amina / AminaIntercambiador Amina / Amina

Amina Rica (tubos) “incrustación carbonato de hierro”

13Problemas deProblemas deCorrosión/IncrustamientoCorrosión/Incrustamiento

SWEET GAS

PRODUCT H2 to METHANATOR

LEAN SOLVENT

CARBONFILTER

SYN GAS

RICH SOLVENT

LEAN SOLVENT

CO2

OUTLETSEPARATOR ACCUMULATOR

LEAN/RICHEXCHANGER

INLETSEPARATOR

AB

SOR

BER

SYN GAS

SYNGASREBOILER

CONDENSER

LEAN AMINECOOLER

SYN GASfrom LTS

STEAMREBOILER

REFLUX

LEVEL CONTROLVALVE

STR

IPPE

R

14

Torre RegeneradoraTorre Regeneradora

Incrustación en eldomo, platos de

lavado y empaque.

15Problemas deProblemas deCorrosión/IncrustamientoCorrosión/Incrustamiento

SWEET GAS

PRODUCT H2 to METHANATOR

LEAN SOLVENT

CARBONFILTER

SYN GAS

RICH SOLVENT

LEAN SOLVENT

CO2

OUTLETSEPARATOR ACCUMULATOR

LEAN/RICHEXCHANGER

INLETSEPARATOR

AB

SOR

BER

SYN GAS

SYNGASREBOILER

CONDENSER

LEAN AMINECOOLER

SYN GASfrom LTS

STEAMREBOILER

STR

IPPE

R

REFLUX

LEVEL CONTROLVALVE

BoosterPump

16

Acciones para atender la corrosiónAcciones para atender la corrosiónMetalúrgicas

Empleo de acero 316L en el intercambiadoramina/amina2/3 de la superficie total de acero al carbón

Química de la soluciónFiltración con carbón activado

Retirar productos de degradaciónSolo 5% del flujo se filtraba, (10-25%Recomendado)

Altas perdidas de aminabaja eficiencia de regeneración porincrustamientoSolo dilución de los productos de degradación.

17

Química de la solución - Fe solubleQuímica de la solución - Fe soluble

0

100

200

300

400

500

600Ja

n-91

Jan-

92

Jan-

93

Jan-

94

Jan-

95

Jan-

96

Jan-

97

Fe [p

pmw

] Avg = 164

18

Resultados de los cambios - FeResultados de los cambios - Fe

0

100

200

300

400

500

600Ja

n-91

Jan-

92

Jan-

93

Jan-

94

Jan-

95

Jan-

96

Jan-

97

Jan-

98

Jan-

99

Fe [p

pmw

]

316L Cross Exchanger

Bundle InstalledAvg = 164

Avg = 46

19

Monitoreo de la corrosión - CuponesMonitoreo de la corrosión - Cupones

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

4/14

/97

6/10

/97

7/10

/97

8/1/

97

9/2/

97

10/8

/97

11/1

4/97

1/6/

98

2/4/

98

3/3/

98

4/1/

98

Cor

rosi

on R

ate

[mpy

]

LeanRich Altas velocidades

de corrosión

20Resultados de los cambios -Resultados de los cambios -intercambiador amina / aminaintercambiador amina / amina

No Corrosión en Tubos 316LSSCorrosion por pitting en la cara

21

Proyecto - cambio de solventeProyecto - cambio de solvente

Estabilidad en el aditivoBaja degradaciónBaja corrosiónBajas perdidas de amina

GAS/SPEC CS-2020 desarrollo para remociónde CO2

22

Pruebas de corrosionPruebas de corrosion

0

10

20

30

40

50

60

Cor

rosi

on R

ate

1st MDEA-Based CS-Plus CS-2020Solvent

Laboratory Autoclave Testing

58 mpy

5 mpy1 mpy

23

Cambio de producto a CS-2020Cambio de producto a CS-2020Pros para el cambio de la solución

Reducción en la corrosión.No inversión en compra de equipo omodificaciones.No cambios en metalurgia o recubrimientosIncremento de producciónAtención del incrustamiento (regenerador)Reducción de perdidas de amina

Contras para el cambio de la soluciónCosto de disponer de la solución anterior

La planta se convirtió en Agosto de 1999

24

Resultados - cambio de solventeResultados - cambio de solvente

Lecturas de corrosión en cero

Hierro en solución < 10 ppmw

No existe incrustación

Mayor capacidad de producciónCS-Plus = 16.7 MMSCFD/DayCS-2020 = 19.5 MMSCFD/Day

25

Resultados - probetas de corrosiónResultados - probetas de corrosión

0

50

100

150

200

250

300

Jan-

99

Apr

-99

Jul-9

9

Oct

-99

Jan-

00

Apr

-00

Jul-0

0

Oct

-00

Jan-

01

Apr

-01

Jul-0

1

Cor

rosi

on R

ate

[mpy

]

Conversionto CS-2020

26

Resultados - Fe SolubleResultados - Fe Soluble

0

100

200

300

400

500

600Ja

n-91

May

-92

Sep

-93

Feb-

95

Jun-

96

Nov

-97

Mar

-99

Aug

-00

Dec

-01

May

-03

Sep

-04

Fe [p

pmw

]

CS-2020

Avg = 164

Avg = 46

Avg = 21

Avg = 13

27

Resultados - Empaque, RegeneradorResultados - Empaque, Regenerador

Antes

28

Resultados - Empaque, RegeneradorResultados - Empaque, Regenerador

Despues

29

0.0000.0050.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0400.0450.0500.0550.0600.0650.0700.075

Jan-

91

Jan-

92

Jan-

93

Jan-

94

Jan-

95

Jan-

96

Jan-

97

Jan-

98

Jan-

99

CO

2 Le

an L

oadi

ng [m

ol/m

ol]

Target < 0.015

Cargas pobres de CO2 - AntesCargas pobres de CO2 - Antes

Históricamente difícilde alcanzar el objetivo

30

Results - CO2 LoadingResults - CO2 Loading

0.0000.0050.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0400.0450.0500.0550.0600.0650.0700.075

Jan-

91

May

-92

Sep

-93

Feb-

95

Jun-

96

Nov

-97

Mar

-99

Aug

-00

Dec

-01

May

-03

Sep

-04

CO

2 Le

an L

oadi

ng [m

ol/m

ol]

Target < 0.015 /

Change toCS-2020

31

Resultados - Perdidas de AminaResultados - Perdidas de AminaTheoretical Additive Vaporization Losses

at 120 F Absorber Temp

1

10

100

10 100 1000Absorber Pressure, psia

Lbs

per M

Msc

f Gas

Pro

cess

ed

PiperazineCS-Plus AdditiveCS-2020 Additive

32

Resultados - Perdidas de aminaResultados - Perdidas de amina

0123456789

101112131415

Mak

e-U

p [L

bs/M

MSC

F]

CS-Plus CS-2020

Total Solvent and Additive Make-Up

AdditiveSolvent

10 lbs/MM

4 lbs/MM

2.9 lbs/MM

0.3 lbs/MM

33

Resumen de productos empleadosResumen de productos empleadosLa corrosión es una preocupación grande enservicios de CO2 (sin H2S)Metalurgia recomendada

Acero Inoxidable en áreas claveFiltracion es critica

Remover los productos de degradación10-25% corriente

Importante mantener setpoints amina pobrecargas de amina pobre < 0.015 m/m

Altas perdidas de amina

34

Resumen de la operación, CS-2020Resumen de la operación, CS-2020

MEA(Diseño)

2a GeneraciónSolvente

GAS/SPEC CS-2020

Gas de EntradaMMSCFD 15.0 16.7 19.5PSIA 202 202 202°F 110 117 121Mole % CO2 22.0 23 23

Condiciones delSolventeConcentración deAmina

30 50 50

GPM 500 519 511°F 110 109 112Pobre, mol/mol CO2 0.150 0.021 0.013

35

Resumen de la operación, CS-2020Resumen de la operación, CS-2020

Cambio de producto a GAS/SPEC CS-2020

Aditivo muy estableCorrosión / incrustación fue eliminadano mas paros de planta no planeadosdisminución en mantenimiento e inversion

Disminución en perdidas de aminaAditivo = 8% del consumo anteriorTotal producto = 23% del producto anterior

Bob McKaig & Jon TaketaTesoro Kapolei Refinery

Tesoro Corp.

Ulises Cruz & Randy KurodaGAS/SPEC Technology Group

INEOS LLC

GraciasGracias

37

PreguntasPreguntas