Incremento de la capacidad de enfriamiento del reflujo superior de la torre de vacio a fin de maximizar la carga de procesamiento de la unidad de destilación al vacío [udv] de la Refinería La Pampilla S.A.

Abstract

El presente trabajo, tuvo por finalidad, realizar un estudio para lograr el Incremento de la Capacidad de Enfriamiento del Reflujo Superior de la Torre de Vacío a fin de maximizar la carga de procesamiento de la Unidad de Destilación al Vacío ( UDV ) de la Refinería “La Pampilla“ S.A (RELAPA S.A). Para explicar el contexto en el cual se desarrolló este estudio es necesario detallar los eventos históricos ocurridos en “La Pampilla“ y que trajeron como consecuencia el desarrollo de este trabajo de tesis.

La Refinería tiene actualmente dos unidades de destilación primaria ( UDP ). Los productos que se obtienen de una UDP, en forma descendente desde el tope de la fraccionadora son : gasolina, nafta, kerosene, diesel, gasóleo atmosférico (AGO) y crudo reducido. La UDP I que tiene actualmente una capacidad de procesamiento de 32MBPD entró en operación en 1967. En 1977 entra en operación la segunda unidad de destilación de crudo ( UDP 11 ), en esta planta no se obtenía el corte de nafta ( hasta setiembre de 1995 ) lo que originaba que la gasolina obtenida en esta unidad era mucho más pesada que la gasolina obtenida en UDP 1, tal como se muestra en el gráfico No.1. Esta gasolina pesada traía consigo dos inconvenientes para su utilización en la preparación de gasolina de 84 y 95 octanos: un bajo octanaje y una baja susceptibilidad al plomo tetraetilo (TEL). Esto origino la necesidad de reprocesar la gasolina pesada en UDP 1, con el objetivo principal de separar la fracción pesada junto con la de nafta, el cual era incorporado al “ Pool “ de destilados medios ( kerosene, turbo y diesel ). A partir de abril de 1990, se comenzó a reprocesar gasolina pesada en la fraccionadora de destilación primaria I vía el circuito de reflujo de nafta. Los intercambiadores que formaban parte de este circuito, los 11-E 2 A/B y los 11-E 52 A/B quedaron liberados y recibieron un servicio alterno. El primero de ellos fue empleado para enfriar el total de la corriente de gasóleo liviano de vacío (LVGO) mientras que los otros fueron empleados para enfriar la corriente del diesel producción, ver gráfico No.2. Esta situación se mantuvo hasta el 26 de Setiembre de 1995, fecha en que entró en operación el nuevo proyecto de “Obtención de Nafta Pesada en UDP 11“, con lo cual se dejó de reprocesar gasolina pesada de UDP II en UDP l. La puesta en marcha de este proyecto origino que los intercambiadores 11-E 2 A/B que venían utilizándose como enfriadores de la corriente de LVGO volvieran a su uso original ( reflujo de nafta vs. crudo ) produciendo un déficit de extracción de calor en el sistema de reflujo de tope de UDV y limitando por ende la carga a la unidad de destilación al vacío y la producción de LVGO, que se deriva esencialmente al diesel 2. En el cuadro No.1 se muestra el marco operativo a partir de setiembre de 1995 en la Unidad de Vacío, el cual se presentó de la siguiente manera : • Los únicos equipos usados para enfriar la corriente de reflujo de LVGO fueron los 11-E 24 que vienen a ser enfriadores atmosféricos y que eran complementarios a los 11-E 25 A/B/C. Estos últimos fueron los enfriadores originales empleados para enfriar el reflujo de LVGO vs agua de enfriamiento y que fueron destinados a otro servicio, debido a que la carga procesada en UDV en años anteriores, no requería de mayor enfriamiento en dicho sistema. • La gravedad API promedio del crudo procesado en UDP 1, comenzó a incrementarse, originando productos de fondo más liviano (carga a UDV), que demandaban mayor capacidad de enfriamiento en el reflujo de tope de UDV. • La carga de procesamiento a UDV se redujo de 17 MBPD hasta un valor entre 13 y 14 MBPD, la que se mantuvo hasta 1997, originando una reducción en el rendimiento de producción de LVGO en aproximadamente 2.5%. • Debido a las restricciones existentes para maximizar la carga a 17 MBPD cuando la operación lo requería, se dejó de percibir aproximadamente US$ 50000 / mes, a consecuencia de la reducción en un 2.5% del rendimiento de LVGO. Esta estimación se hizo teniendo en cuenta un diferencial de precio entre el LVGO y HVGO de US$ 4 / Barril. Este estudio fue desarrollado con el objetivo de incrementar la capacidad de enfriamiento del reflujo superior de la torre de vacío para luego maximizar la carga de procesamiento a UDV. Este reflujo está formado por la corriente de reflujo de LVGO. Para alcanzar nuestro objetivo se efectuó un BALANCE DE ENERGIA en el circuito del LVGO el que nos permitió calcular el requerimiento total de calor a intercambiarse, a partir del cual se determinó el área de transferencia de calor necesario para un buen enfriamiento de la corriente de reflujo de LVGO, este flujo regula automáticamente el control de la temperatura de tope de la torre de vacío y debe ser la necesaria para evitar pérdidas de producto por el tope (hidrocarburos). Un deficiente enfriamiento de la corriente de reflujo de LVGO originara que la temperatura de tope se incremente debido a que algunos vapores ligeros condensables ascienden congestionando el tope de la unidad los que pueden ser jalados por el sistema de vacío, causando perdida de este en la Columna. Este cálculo energético arrojo como resultado la necesidad de incrementar el área de transferencia para el enfriamiento de la corriente de reflujo de gasóleo ligero, ya que los enfriadores atmosféricos 11-E 24 no eran suficientes para la extracción de calor de esta corriente de proceso. Este aumento en el área de transferencia se determinó que podría lograrse instalando dos nuevos intercambiadores de calor en serie 1-4, dentro del Circuito N°2 de precalentamiento del crudo (antes de la desaladora 11D - 80). En abril de 1997 entraron en operación estos dos nuevos intercambiadores denominados como 11-E 71 A/B, los que permitieron incrementar la carga de procesamiento a la unidad de vacío de 13.5 MBPD hasta una carga promedio de 17 MBPD, lográndose una mayor producción de LVGO en aproximadamente 2.5% a costa del gasóleo pesado (HVGO). Este incremento de LVGO se derivó esencialmente a la producción de diesel 2, ver cuadro No.2. El Beneficio que obtendrá la refinería “ La Pampilla “ S.A al ejecutarse este proyecto será de 1915 MUS$ (VAN al 15%) en un período de 10 años (números de años considerados en el análisis de flujo de caja de este proyecto). El gráfico No.3 muestra el desarrollo de este trabajo el cual es el resultado de un ciclo cerrado, que fue desde la identificación del problema en UDV, la evaluación y selección de la alternativa correcta que ayudó a resolver el déficit de enfriamiento de la corriente de LVGO, el diseño detallado de los nuevos intercambiadores, instalación de estos dentro del tren de precalentamiento del crudo, evaluación de proveedores para suministrar estos nuevos equipos, la puesta en operación y evaluación de estos posteriormente. La distribución del período de tiempo empleado para lograr el objetivo de este trabajo se muestra en el cuadro No.3.