Fouling models and their applications in crude oil pre-heat trains and cooling water networks

Abstract

El proceso de ensuciamiento es compleja. Diferentes mecanismos pueden interactuar dentro de un proceso para generar los depósitos que están costando las refinerías y otras industrias de procesamiento millones de dólares en costos de energía, costos de capital, gastos de limpieza y estrategia de mitigación, entre otros. Estos mecanismos pueden incluir ensuciamiento por partículas, el ensuciamiento por cristalización y el ensuciamiento por reacción química. Por lo tanto se investiga el ensuciamiento en el tren de precalentamiento de petróleo crudo y la red de agua de enfriamiento. Diferentes modelos de ensuciamiento caracterizan el ensuciamiento en intercambiadores de calor. Desde finales de la década de 1950 cuando Kern y Seaton propusieron un modelo de ensuciamiento por partículas, otros modelos de ensuciamiento han surgido de esta analogía en los últimos años. La analogía y la idea de una “probabilidad de adhesión” fueron aplicadas en el desarrollo de un modelo de ensuciamiento llamado el modelo de “Asphaltene Precipitation” (modelo AP) ensuciamiento por reacción química. Se utilizó el modelo con éxito para analizar y predecir el ensuciamiento en los intercambiadores de calor de tubo y coraza y las unidades Compabloc. Los resultados sugieren que el mismo modelo puede ser utilizado para análisis independientemente de las altas diferencias en esfuerzo cortante. El tren de precalentamiento de petróleo crudo sirve como una red de recuperación de calor para el petróleo crudo en su camino hacia la columna de destilación. Una simulación termohidráulico basada en un análisis de trayectoria sirvió como una herramienta muy valiosa para el análisis del tren de precalentamiento. Esto se traduce en importantes acciones de recuperación de calor que pueden ayudar a reducir la demanda de energía externa. A la luz del modelo desarrollado también se presentan algunas de las estrategias de mitigación para su uso en el control de ensuciamiento. Los avances en la tecnología de intercambiador de calor para aplicaciones en trenes de precalentamiento son de gran valor en esta época cuando ensuciamiento ha sido aceptada como un problema inevitable en el procesamiento de petróleo crudo. La unidad Compabloc se presenta con un enfoque en su comportamiento térmico. El algoritmo desarrollado puede ser aplicable en todos los campos donde se utiliza la unidad Compabloc. La operación de la unidad de Compabloc a alta valores de esfuerzo cortante es una gran herramienta cuando ensuciamiento tiene que ser controlada. Un modelo anterior desarrollado para el análisis de ensuciamiento por cristalización de sales de carbonato y sulfato se utilizan en el análisis de un proceso de readecuación de una red de agua de enfriamiento en donde un nuevo intercambiador de calor necesita ser instalado. La integración del modelo en un análisis termo-hidráulico demostró ser muy útil en elegir la posición de la nueva intercambiador de calor de tal manera que la menor interrupción es sentida por los otros intercambiadores de calor en la red en términos de ensuciamiento, perfiles de temperatura y velocidades de flujo. Se hace nota en la necesidad de incorporar el análisis de ensuciamiento en el proceso de diseño.