Desafio
Uma refinaria dos EUA que processava uma dieta bruta variável estava enfrentando perdas de transferência de calor de pré-aquecimento, resultando em limitações na produção de petróleo. Apesar dessa limitação, eles instigaram um plano para seguir uma estratégia mais agressiva de compra e mistura de petróleo.
A dieta de petróleo bruto era composta principalmente de Alaska North Slope e Bakken, mas também continha várias proporções de petróleo bruto Cold Lake, Alberta Western Blend, Llyod Kerobert e Bow South. A refinaria previu o benefício econômico de sua estratégia alternativa de compra de petróleo, mas permaneceu preocupada com a aceleração potencial da incrustação de pré-aquecimento do petróleo, da perda de transferência de calor e problemas adicionais de processamento. Esses riscos ameaçavam os ganhos previstos.
A Veolia foi procurada para ajudar a desenvolver uma solução para gerenciar os impactos negativos dos regimes de compras planejados atuais e futuros. O objetivo era preservar ou melhorar a transferência de calor e evitar interrupções, limpezas repetitivas e geração excessiva de lodo.
Solução
A tecnologia CrudePLUS* da Veolia, em conjunto com programas de tratamento químico, pode permitir que a refinaria avalie e anule o impacto da incrustação e da instabilidade do petróleo bruto.
O CrudePLUS permite que as refinarias avaliem melhor o impacto do processamento e os custos associados a cada compra de petróleo bruto quase em tempo real. Os ajustes nos programas de tratamento químico podem ser controlados e otimizados com base nesses dados de forma antecipada.
Testes realizados em óleos brutos e misturas da refinaria sugeriram que a melhor abordagem seria adicionar um anti-incrustante (AF) ao trem de pré-aquecimento da unidade de petróleo bruto e um tratamento de estabilizador de petróleo bruto (CS) na fazenda de tanques de petróleo bruto para tratar petróleo bruto problemático e misturar receitas. Para determinar a eficácia dos programas de tratamento, um modelo de coeficiente de transferência de calor usando algoritmos avançados de modelagem matemática da Veolia foi construído em torno de um conjunto crítico de feixes de fundos de petróleo/vácuo dessalinizados. O modelo incorpora todas as variáveis preditoras críticas de transferência de calor, e os dados operacionais foram recuperados do historiador a cada quatro horas nos últimos 460 dias para estabelecer uma linha de base (veja a Figura 1).
Durante o período de referência, a redução acumulada da produtividade devido à erosão da capacidade de transferência de calor foi avaliada em US$ 11.6 milhões/ano. Em cada período operacional subsequente em que o AF e o AF+CS foram introduzidas, o modelo usou conjuntos de dados de validação para garantir a significância estatística com base no coeficiente de transferência de calor à medida que as condições eram alteradas. A normalização dos dados foi realizada para maior clareza sobre o impacto da incrustação. (Figura 2).
O procedimento implementado para gerenciar o tratamento das misturas alternativas de petróleo cru foi o seguinte:
- Uso de otimização restrita do CrudePLUS para minimizar RIX e FPX como a primeira ação de mitigação para otimizar misturas de petróleo bruto.
- Uso da análise preditiva CrudePLUS antes de processar uma mistura de petróleo cru para garantir um tratamento químico eficaz.
- Programação de misturas brutas de acordo com os resultados RIX e FPX de cada mistura.
- Gerenciamento de injeção e dosagem do estabilizador cru de acordo com as recomendações do CrudePLUS para minimizar episódios de instabilidade e melhorar sinergicamente o desempenho do programa anti-incrustação.
- Gerenciamento de injeção e dosagem anti-incrustação para mitigar problemas de incrustação de pré-aquecimento de petróleo cru quente, conforme recomendado pela equipe de serviço da Veolia.
Resultado
A Figura 3 descreve os benefícios das ações de mitigação da Veolia para reduzir a taxa de incrustação. O gráfico compara as tendências normalizadas para não tratados, tratados com FA e FA+CS. O gráfico revela o efeito sinérgico do EC sobre o AF, como demonstrado pela redução incremental significativa de 34% na incrustação acima da redução de incrustação somente de AF de 62%. No geral, a perda de transferência de calor foi reduzida em 96% com o programa AF+CS.
Devido à redução de incrustação no sistema, a frequência de limpeza dos feixes foi reduzida de 6 limpezas de feixes entre as paradas para zero limpezas necessárias durante o ciclo de operação mais recente.
A Figura 4 mostra o valor anualizado das melhorias realizadas ao iniciar as recomendações da Veolia sobre esse sistema. O impacto geral do programa CrudePLUS é medido pela economia por meio da redução dos custos de incrustação de pré-aquecimento de petróleo bruto e da redução da geração de lodo de petróleo. O benefício líquido total após o tratamento, incluindo o custo de ações de mitigação com química direcionada, é estimado em US$ 5,7MM/ano ou US$ 0,51/BBL de carga.
*Marca registrada da Veolia. Pode estar registrada em um ou mais países.