Refinamento de petróleo

Um trocador de calor remove o vapor das partes superiores do fracionador, resfria-o a um líquido e o bombeia para um acumulador (tambor de refluxo). As bombas de refluxo retiram o líquido da parte inferior do acumulador e bombeiam parte dele de volta (refluxo), onde é reintroduzido em um ponto inferior da coluna. Este processo de refluxo melhora a separação na coluna, garantindo um fluxo de líquido descendente suficiente para atender ao aumento do vapor. Desafio Monitoramento e controle de nível precisos e confiáveis ??são necessários para que o acumulador de refluxo sirva como um ponto de distribuição para o refluxo e o destilado, e evite que o refluxo excessivo retorne à torre.

Os vastos sistemas de tubulação nas refinarias de hoje transportam fluxos de gás / vapor de hidrocarboneto, correntes de gás líquido / líquido leve, correntes líquidas mais pesadas, água e vapor em toda a refinaria. Medição de vazão certificada, confiável e precisa é essencial para a operação segura e eficiente de uma refinaria. Desafio Os alarmes de fluxo e os controles de fluxo contínuo monitoram os fluxos de produtos, sinalizam condições de ausência de fluxo causadas pelo entupimento ou fechamento da válvula e fornecem uma defesa contra a cavitação da bomba. Bombas operando em condições de fluxo reduzido ou sem fluxo podem superaquecer e romper a vedação da bomba e causar um perigoso desvio na pressão e temperatura do processo.

Na chegada ao terminal da refinaria, o petróleo bruto é bombeado para tanques de armazenamento acima do solo com capacidade de milhares a milhões de galões. O petróleo cru é armazenado em tanques de teto flutuante ou fixo construídos em campo com os padrões API. A medição do nível do tanque por radar sem contato ganhou participação sobre o tipo de flutuador mecânico e servo-calibres devido à sua precisão, baixa manutenção, sem partes móveis e configuração rápida. Desafio O nível do tanque é mantido pela atuação da válvula. Ao acionar um corte de emergência, os controles de nível impedem o transbordamento e desligam as bombas quando o nível cai abaixo do nível baixo. Controles certificados de segurança podem ser necessários devido ao baixo ponto de fulgor do petróleo bruto.

A Unidade de Cracking Catalítico Fluido (FCCU) tritura cargas pesadas e de baixo valor em hidrocarbonetos de peso molecular leve e de alto valor, que são misturados a produtos acabados. Um cracker pode produzir uma ampla variedade de padrões de rendimento operando nos modos Gasolina, Destilado ou GLP. Desafio Os craqueadores catalíticos utilizam um reator e um regenerador de catalisador com risers de conexão onde as reações ocorrem. Os controladores de nível são frequentemente posicionados no primeiro estágio do regenerador e no topo do reator. As medições de nível envolvem níveis de sólidos fluidizados em altas temperaturas. Técnicas de medição convencionais podem estar sujeitas a entupimento.

Após a dessalinização, o petróleo bruto entra na coluna de destilação, onde a destilação fracionada separa os hidrocarbonetos em fluxos separados, cortes ou frações. Para uma operação ideal da coluna de destilação, os controles de nível devem lidar com ocorrências de formação de espuma, bolhas e temperaturas moderadas a altas. Desafio Os visores e sistemas de imersão montados em câmaras externas têm tradicionalmente fornecido medição do nível de destilação. Hoje, o radar adaptado nessas câmeras existentes está ganhando popularidade devido ao cronograma de manutenção menos exigente do radar e à facilidade de modernização. Temperaturas altas do produto exigem sensores de nível tolerantes à temperatura.

Todo óleo bruto não refinado armazenado em tanques tem uma porcentagem de água arrastada dentro dele, e enquanto armazenado em tanques, a separação ocorre naturalmente com a coleta de água no fundo do tanque abaixo do óleo. Os dois fluídos são muito distintos, exceto por uma camada de interface “água preta” ou “pano”, que é uma emulsão de óleo e água misturados. Para desidratar o tanque, a água é retirada do fundo do tanque e é então enviada para o tratamento de água. Desafio Os controles de nível projetados para detecção de interface perceberão o início da interface óleo / água durante os procedimentos de desidratação e fornecerão feedback a um sistema de controle que interromperá a extração de água quando apropriado.

O sal no fluxo bruto apresenta sérios problemas de corrosão e descamação e deve ser removido. O sal é dissolvido dentro da salmoura remanescente do óleo cru. A dessalinização remove o sal e a água livre residual. Embora a refinaria seja o local mais econômico para a dessalinização, os requisitos do oleoduto geralmente exigem a dessalinização de campo. Desafio A instrumentação de nível é parte integrante de sistemas de dessalinização de um e dois estágios, de múltiplos misturadores de placa de orifício e do tanque de decantação de um dessalinizador químico. O controle de nível de interface impede que a água livre atinja os eletrodos do dessalinizador e evita danos caros. O nível de interface deve ser mantido constante, caso contrário, as mudanças no campo elétrico perturbarão a coalescência elétrica.

Cloretos inorgânicos, sólidos suspensos e metais traço encontrados em bruto não tratado devem ser removidos por dessalinização química ou eletrostática. Isso reduz o risco de corrosão ácida, entupimento, incrustação e envenenamento por catalisadores em unidades a jusante. A medição da interface óleo / água no dessalinizador é crucial para separar o petróleo limpo dos contaminantes. Desafio O revestimento e o desenvolvimento de probes podem criar erros de medição de interface. Instrumentos suscetíveis a interferência da rede eletrostática podem exigir filtros especiais. Os transmissores de nível dedicados à interface, equipados com sondas de desconexão rápida, proporcionam desempenho ideal, reduzindo o tempo de limpeza e manutenção.

O método catalítico de conversão de compostos em outros compostos usa um catalisador químico para aumentar a taxa de uma reação. O catalisador quimicamente inalterado ap a reaco ter ocorrido e pode ser recuperado da mistura reaccional. Trinta dos cinquenta produtos químicos de topo são criados diretamente por catálise. Desafio No reator-regenerador de leito fluidizado (FBRR), um fluido é passado através do catalisador em velocidades suficientemente altas para suspender o sólido e fazer com que ele se comporte como se fosse um fluido. A medição no vaso do reator deve lidar com condições severas do processo. Produto acabado e, em algumas configurações, catalisador gasto, está em controle de nível.

Variações no craqueamento de gastos incluem Craqueamento de Componentes Seletivos (SCC) para produção de polipropileno, um projeto de dois vasos e reator externo para processamento de resíduos pesados, e um processo UOP para converter gasóleos e matérias-primas residuais. Todos os crackers empregam um decapante de vapor para remover hidrocarbonetos arrastados no catalisador gasto. Desafio O controle de nível do descascador permite tempo de permanência suficiente para retirar o vapor de hidrocarbonetos para recuperação. Também mantém pressão suficiente para manter o ar no regenerador de fluxo reverso no sistema de reação, causando assim um risco. Um tambor de vapor de recuperação de calor também precisaria de monitoramento.

A fração pesada remanescente após a destilação de crudes é chamada de residos de petróleo. Uma variedade de processos de extração por solvente produz óleo desasfaltado (DAO) a partir desses resids. Estes óleos servem como feedstocks a jusante para craqueadores catalíticos e hydrocrackers. Dependendo da configuração do sistema, o monitoramento do nível das fases de separador, pré-flash, stripper e óleo quente pode incluir tambores, separadores e strippers de surto e flash. Desafio O controle de nível é crítico porque o controle de nível de interface do separador alimenta o flash drum, cujo nível alimenta o decapante, etc. Os extremos de aplicação incluem altas temperaturas, altas pressões e a presença de vapor.

Matéria-prima mais pesada, difícil de processar por cat rachaduras ou reforma, pode ser convertida por hidrocraqueamento. Combinando craqueamento catalítico e hidrogenação para quebrar a matéria-prima na presença de hidrogênio, o hidrocraqueamento produz fluxos de mistura de gasolina e destilados. Cerca de uma dúzia de diferentes esquemas de processo de hidrocraqueamento estão em uso atual. Desafio Os controles de nível para o decapante do catalisador, o líquido do separador e o líquido do fotorreceptor devem lidar com condições severas do processo para manter a operação ideal do hidrocraqueador. Essas condições incluem temperaturas e pressões elevadas, a presença de vapor e hidrogênio de alta pressão e corrosivos agressivos.

O hidrotratamento catalítico trata líquidos de hidrocarbonetos na presença de hidrogênio. Esse processo remove 90% do enxofre, nitrogênio, oxigênio e metais das matérias-primas. O hidrotratamento também pode fornecer hidrodessromatização (HDAr), hidrocraqueamento com diesel pesado (HDHDC), desparafinação e aprimoramentos de desempenho da gasolina de pirólise e do diesel. Desafio O hidrotratamento exigirá indicação de nível de separadores de líquido / gás e tanques de lavagem de água. Dispositivos de nível adequados para altas temperaturas e pressões são essenciais na remoção de contaminantes que podem ter efeitos prejudiciais no equipamento, nos catalisadores e na qualidade do produto acabado.

A isomerização em uma variedade de configurações de processo altera o arranjo de átomos para converter o butano normal em isobutano e o pentano e o hexano normais em componentes de gasolina de alto-octano. A isomerização é semelhante à reforma catalítica, na medida em que as moléculas de hidrocarbonetos são rearranjadas, embora a isomerização converta apenas parafinas normais em isoparafinas. Desafio Perto do final do processo, o efluente do reator é resfriado e separado no isômero do produto líquido e uma corrente de hidrogênio-gás de reciclagem. O isomerato é lavado com cáustica e lavado com ácido, decapado com ácido e estabilizado antes de ser armazenado. Os fundos estabilizadores e os tanques de lavagem exigem monitoramento de nível.

Coking é o meio final de converter os produtos mais pesados de destilação atmosférica e de vácuo. A alimentação é aquecida e trincada em gases leves, misturas de gasolina, destilados e gasóleo. As aplicações de nível para coqueificação retardada e contínua (contato ou fluido) incluem o fracionador, o removedor de óleo leve de gás, os cilindros de vapor, condensado, de purga e sedimentação, e os tambores de eliminação de gases. Desafio As condições do processo que a instrumentação de nível deve enfrentar incluem altas temperaturas, altas pressões, formação de espuma e vapor. Um medidor de nível de interface em tambores que são suscetíveis à formação de espuma ajudará a evitar espuma e aumentar a saída do tambor de coque.

A mistura de gasolina acabada requer monitoramento de nível dos estoques de mistura, mistura em linha, armazenamento de aditivos, sistemas de diluição e sistemas de injeção. Os materiais de mistura são de gasolina, alquilado, reformado, benzeno, tolueno e xileno. Os aditivos incluem propulsores de octano, desativadores de metal, agentes anti-oxidantes e batidas, inibidores de goma e ferrugem e detergentes. Desafio O nível é normalmente medido apenas para controle de estoque e, em alguns casos, transferência de custódia. A precisão da indicação de nível que é necessária varia. Se o nível for usado apenas para controle de estoque interno, uma medida menos precisa pode ser usada. Se o nível for usado para transferência de custódia, são necessárias medições altamente precisas.

Reboilers, ou vaporizadores, são trocadores de calor que fornecem calor para o fundo de uma torre de destilação. Eles fervem o líquido inferior para gerar vapores que são devolvidos à torre para conduzir o processo de separação de destilação. O reboiler pode vaporizar parcialmente ou completamente o fluxo que recebe do fundo da torre. Desafio Excesso de líquidos de reboiler (fundos ou purga) transbordam um defletor onde o nível é controlado por meio de um controlador de nível. Se o nível do reinicializador ficar muito baixo, isso afetará a taxa máxima de fluxo do produto inferior que pode ser retirado. Nível incorreto de reboiler também pode degradar o controle de composição para configurações de controle de balanço de material.

Um trocador de calor posicionado próximo ao fundo da coluna de destilação reaquece e vaporiza o líquido e reintroduz o vapor em várias bandejas mais altas. Isso melhora a separação, introduzindo mais calor na coluna. Para um funcionamento eficaz do processo de reinicialização, é necessário monitorar o nível do reinicializador. Desafio Em alguns reboilers a vapor, o nível deve ser controlado de forma que apenas uma porcentagem dos tubos seja coberta. Isso permite que um esquema de controle regule a transferência de calor no reprocessador, controlando a porcentagem dos tubos do rebocador cobertos pelo líquido. Este é um loop de controle crítico, pois a transferência de calor para o líquido é uma função forte da porcentagem de tubos cobertos.

A reforma catalítica atualiza as naftas de baixa octanagem em componentes de mistura de gasolina de alta octanagem chamados de reformates. Usando calor e pressão com catalisadores de platina para rearranjar moléculas de hidrocarboneto, este processo converte frações de gasolina de baixa octanagem em matérias primas petroquímicas e estoques de octanas mais altas, adequados para a mistura de gasolina acabada. Desafio Uma corrente de gás rico em hidrogênio é removida do separador para reciclagem. O produto líquido monitorado para nível na parte inferior do separador é enviado para um estabilizador. Quando ocorrer a incrustação do estabilizador devido à formação de cloreto de amônio e sais de ferro, um sistema de lavagem de água monitorado também deve ser incluído.

Os recipientes de armazenamento e lavagem na unidade de alquilação incluem os de ácido e água frescos e esgotados, um pote de decantação de analisador de ácido e vários tanques de lavagem. As lavagens cáusticas neutralizam o ácido livre transportado da zona de reacção e neutralizam os sulfatos de alquilo no efluente líquido. As lavagens com água decompõem os ésteres remanescentes e removem cáusticos e sal que podem ter sido transportados da lavagem cáustica. Desafio O controle de nível de interface em lavagens cáusticas e de água evita a corrosão e incrustação do desisobutanizador e de outras unidades a jusante. Níveis que se elevam acima de pontos de ajuste altos podem causar o transporte de cáustico ou água, enquanto níveis muito baixos podem causar o transporte de hidrocarbonetos.

Conjuntos de geradores e motores a diesel fornecem energia de emergência para operar sistemas de usinas nucleares críticos no caso de perda de energia de serviço da estação. O tanque principal de armazenamento de diesel fornece uma capacidade de combustível de um a sete dias de operação com gerador de carga total. O tanque de armazenamento principal é conectado a um tanque de dia interno com menos de 1.000 galões. Desafio Os tanques de armazenamento principais normalmente exigem um indicador de nível de combustível com um transmissor de indicação remota. Os sensores que acionam as bombas elétricas conectadas ao tanque principal monitoram continuamente o nível diário de combustível do tanque. Os alarmes de alto nível do tanque diurno podem bloquear as bombas de alimentação até que o sistema seja reinicializado. Níveis baixos e níveis críticos baixos acionam alarmes e o sistema exibirá as condições de baixo nível.

A alquilação é um processo de combinação que cria estoque de mistura alquilado, premium e de alta octanagem. Um grande tanque de decantação de ácido dentro da unidade permite a separação da emulsão de ácido / hidrocarboneto criada no reator. Os visores tradicionalmente medem o nível dos colonos, mas estes são suscetíveis a entupimentos e exigem lavagem diligente em intervalos regulares. Desafio É necessário o controle do nível de interface do decantador. A contaminação cruzada do produto / ácido causa problemas gerais de eficiência e pode resultar em condições perigosas. A indicação imprecisa do nível de decantação é uma causa frequente de contaminação por ácido físico no efluente do reator. A liberação de ácido pode causar riscos extremos para o processo e para o pessoal.

Selecionar uma tecnologia de separação dentre as 20 principais variedades depende da natureza do produto químico, do número de fases e da capacidade, velocidade e eficiência necessárias. Destilação – separação de substâncias com base nas diferenças de volatilidades – é o método de separação e purificação mais utilizado. Hoje, aproximadamente 40.000 torres de destilação estão operando em plantas químicas dos EUA. Desafio A medição de nível na parte inferior de uma torre de destilação controla a taxa de produtos “bottoms”. O controle de nível deficiente poderia permitir que o líquido se apoiasse nas bandejas de decapagem, causando danos e rendimentos reduzidos. Um nível muito baixo pode causar cavitação na bomba. Em torres de extração relacionadas, o controle de nível de interface fornece a separação ideal das substâncias associadas.