Remoção de água do diesel e eliminação de incidentes com produtos fora das especificações

Desafios

Uma grande empresa canadense de petróleo opera uma refinaria de 138.000 bbl/dia perto de Edmonton, na província de Alberta. A refinaria produz diesel com teor ultrabaixo de enxofre (ULSD), usando vapor leve ou pesado no processo. As vazões de vapor são proporcionais a 21.875 bbl/dia e 36.590 bbl/dia de diesel. O hidrotratamento é uma tecnologia licenciada pela UOP. Ele emprega extração de vapor para fracionar o produto hidrotratado.

A extração de vapor é uma opção mais econômica para o fracionamento (em comparação a reboilers). Entretanto, ela cria uma emulsão estável, devido à formação de gotas extremamente finas quando o vapor se condensa em destilado. A emulsão estável resultante é difícil de quebrar com dispositivos Knock-Out ou tecnologias de coalescedor líquido/líquido tradicionais.

As separações da emulsão estável não são bem entendidas pelo setor de refino, licenciadores de processo e empresas de engenharia.

A empresa de engenharia adquiriu um coalescedor líquido/líquido horizonal com mesh pad de um grande fabricante de separadores para o projeto ULSD. Esse coalescedor não foi capaz de quebrar a emulsão, levando a uma vida útil do secador muito curta. As amostras da entrada e da saída ao redor do coalescedor mesh pad tinham a mesma aparência.

A unidade ULSD da refinaria sofreu uma paralisação inesperada, pois estava operando sem capacidade de armazenamento para o destilado contaminado que exigia reprocessamento. (Foram necessários diversos dias de decantação para reduzir as concentrações de água livre de 600 ppm para 250 a 300 ppm, indicando que uma emulsão muito estável foi produzida.)

Uma solução de curto prazo para se manter em operação, o leito de sal foi substituído por uma peneira molecular que possui recursos de adsorção de água mais altos do que o sal. A refinaria não tinha recursos para regenerar o meio da peneira molecular, então ela foi substituída quando gasta. Essa foi uma medida emergencial muito cara.

Após falhas em remediar os coalescedores de mesh pad no verão de 2006, a Pall Corporation foi convidada a demonstrar sua tecnologia de coalescedor AquaSep^® no cliente.

O teste no local foi realizado para estabelecer parâmetros de dimensionamento e a eficiência da separação da água. A concentração de água total na unidade de teste nos dois fluxos foi de aproximadamente 600 ppmv, com temperaturas operacionais de 30 a 33 ˚C (86 a 91 ˚F). Após a unidade de teste piloto, a concentração de água livre no diesel leve variou entre 5 e 12 ppmv. No destilado pesado, a variação foi de 3,5 a 10,5 ppmv de água livre, medida pelo método Gammon Aqua-Glo1. A empresa de petróleo canadense precisava produzir diesel de acordo com as especificações e precisava disso imediatamente.

Solução

A Pall, líder do setor em tecnologia de produtos químicos e polímeros estava mais do que pronta para assumir o desafio. Os técnicos da Pall avaliaram os desafios da refinaria e decidiram que o coalescedor AquaSep® seria a melhor opção para a tarefa. O coalescedor de diesel AquaSep da Pall separaria de modo eficiente a água do vapor de hidrocarboneto sem desarmar o coalescedor. Além disso, o custo total da separação do líquido é baixo… especialmente quando comparado a outros métodos menos eficientes.

Depois de um teste bem-sucedido no local e envio da proposta, a refinaria fez um pedido de pré-filtros verticais e dos coalescedores AquaSep L/L para os dois fluxos. O pedido foi feito em agosto de 2006, com entrega rápida do equipamento exigido até 31 de outubro, antes da chegada do inverno. (Durante os meses de inverno, o destilado pesado é iso-desparafinado para reduzir o ponto de nuvem. A unidade IDW exige um fluxo de alimentação sem água.) O seguinte equipamento foi despachado:

Diesel leve:

Pré-filtro: 7HFH62408F3-280-CS com elementos HFU660GF020H

Coalescedor: 37AQH3608F3-280-CS com elementos LCS4B1AH e separador LSS2F2H

Diesel pesado:

Pré-filtro: Duplex 12HFH63008F3-280-CS com elementos HFU660GF020H

Coalescedor: 59AQH4808F3-280-CS com elementos LCS4B1AH e separador LSS2F2H

O pré-filtro de destilado pesado e os filtros coalescedores de diesel entraram em operação em 20 de dezembro de 2006. Os níveis de água totais a jusante eram de 140 ppm (pelo método de filtração Karl Fischer) e o efluente era “claro e brilhante” (dentro dos objetivos exigidos). O reservatório do coalescedor era drenado a cada 30 minutos. A refinaria estava operando a stripper de forma mais agressiva do que o previsto. A extração extrema maximizou a produção de destilado leve devido às demandas do mercado.

Isso aumentou a viscosidade além das especificações do projeto de 6,1 cps a 8,5 cps no destilado pesado. O coalescedor continuou a operar conforme projetado, mesmo com viscosidade maior.

Resultados

A refinaria ficou feliz com o desempenho da instalação do coalescedor de filtro de diesel. Eles disseram que “o coalescedor da Pall funcionou conforme o prometido.” A incapacidade de produzir diesel de acordo com as especificações era vista como o maior problema enfrentado por essa empresa de petróleo no momento.

No futuro, a refinaria pretende operar com peneira molecular na linha para remover água dissolvida do ULSD. As peneiras moleculares serão regeneradas com o destilado quente e pesado diretamente do fracionador. O destilado com água será então reciclado de volta para o coalescedor AquaSep para separação da água livre. A maior vida útil do coalescedor e a eficiência superior de separação de líquidos são definidas para ajudar a minimizar o tempo de inatividade e ajudar a refinaria a economizar nos próximos anos.