Modelización y optimización de la unidad Aminas I de la Refinería BP Castellón

Abstract

[ES] La refinería BP Castellón cuenta con varias unidades de endulzamiento de fuel gas y gas de tratamiento ácido, entre estas unidades se encuentra la unidad Aminas I. El endulzamiento es la eliminación de componentes que hacen que un gas sea ácido. La unidad está compuesta por: torres absorbedoras, bombas, intercambiadores de calor y una columna de regeneración. El fluido absorbente (monoetanolamina, MEA) se suministra desde un tanque mediante la ayuda de dos bombas. En las columnas absorbedoras se pone en contacto el fuel gas a endulzar con MEA, con la finalidad de que el ácido sulfhídrico del gas sea absorbido por la MEA. Un tanque de separación elimina los hidrocarburos que pueden ser arrastrados en las columnas absorbedoras. Tres intercambiadores de calor (entre ellos un calderín) se encargan de calentar y enfriar las corrientes de entrada y salida de la columna regeneradora. Esta columna regeneradora se encarga de regenerar la MEA para que pueda ser reutilizada en las torres de absorción. Las torres absorbedoras operan dentro de unos límites de carga ácida que, en caso de ser rebasados, pueden dar lugar a la corrosión de estos equipos. La carga ácida es un parámetro que se define como la relación molar ente el dióxido de carbono, ácido sulfhídrico y MEA. Este parámetro aumenta con la concentración de ácido sulfhídrico ¿estripado¿ del fuel gas y disminuye con la concentración de MEA suministrada a la torre de absorción. El crudo que se procesa en refinería varía de composición dependiendo de su procedencia, por lo que se han dado ocasiones en la que la concentración de ácido sulfhídrico ha dado lugar a cargas ácidas superiores a los límites recomendados de operación. El objetivo del presente Trabajo Final de Master es optimizar la unidad de Aminas I de la Refinería BP Castellón para cumplir con los límites de carga ácida el 95% de días del año. Para conseguir este objetivo, se ha realizado una previsión a partir del histórico y se ha determinado el caudal necesario para optimizar la unidad. Una vez determinado el caudal, se comprobó que los equipos con los que cuenta la unidad son aptos para operar en las nuevas condiciones. La unidad de Aminas I se ha modelado con el software de simulación comercial de procesos químicos BRE Promax y las comprobaciones hidráulicas se han realizado mediante el programa AFT Fathom.

[EN] The BP Castellón refinery has several units for sweetening fuel gas and treating acid gas, including the Amines I unit. Sweetening is the removal of components that make a gas acidic. The unit consists of absorber towers, pumps, heat exchangers, and a regeneration column. The absorbing fluid (monoethanolamine, MEA) is supplied from a tank with the help of two pumps. In the absorber columns, natural gas to be sweetened is brought into contact with MEA, with the purpose of absorbing the hydrogen sulfide acid from the gas into the MEA. A separation tank removes hydrocarbons that may be carried over in the absorption towers. Three heat exchangers (including a reboiler) are responsible for heating and cooling the inlet and outlet streams of the regeneration column. This regeneration column is in charge of regenerating the MEA so that it can be reused in the absorption towers. The absorber towers operate within certain limits of acid gas loading, which, if exceeded, can lead to corrosion of these equipment. Acid gas loading is a parameter defined as the molar ratio between carbon dioxide, hydrogen sulfide, and MEA. This parameter increases with the concentration of hydrogen sulfide stripped from the fuel gas and decreases with the concentration of MEA supplied to the absorption tower. The crude oil processed in the refinery varies in composition depending on its source, so there have been instances where the concentration of hydrogen sulfide has resulted in acid loadings exceeding recommended operating limits. The aim of this Master's Final Project is to optimize the Amine I unit of the BP Castellón Refinery to meet acid gas loading limits 95% of the days in the year. To achieve this objective, a forecast has been made based on historical data, and the required flow rate to optimize the unit has been determined. Once the flow rate was determined, it was verified that the equipment in the unit is suitable to operate under the new conditions. The Amines I unit has been modeled using the commercial chemical process simulation software BRE Promax, and hydraulic checks have been carried out using the AFT Fathom program.

[CAT] La refineria BP Castelló compta amb diverses unitats d'endolçament de fuel gas i gas de tractament ácid, entre aquestes unitats es troba la unitat Aminas I. L'endolçament és l'eliminació de components que fan que un gas siga àcid. La unitat està composta per: torres absorbidores, bombes, intercanviadors de calor i una columna regeneradora. El fluid absorbidor (monoetanolamina, MEA) s'aprovisiona des d'un tanc mitjançant l'ajuda de dues bombes. En les columnes absorbidores es posa en contacte el gas natural a endolçar amb MEA, amb la finalitat que l'àcid sulfhídric del gas siga absorbit per la MEA. Un tanc de separació elimina els hidrocarburs que poden ser arrossegats en les torres d'absorció. Tres intercanviadors de calor (entre ells un calderí) s'encarreguen de calentar i refredar les corrents d'entrada i sortida de la columna regeneradora. Aquesta columna regeneradora es dedica a regenerar la MEA perquè puga ser reutilitzada a les torres d'absorció. Les torres absorbidores operen dins d'uns límits de càrrega àcida que, en cas de ser superats, poden donar lloc a la corrosió d'aquests equips. La càrrega àcida és un paràmetre que es defineix com la relació molar entre el diòxid de carboni, àcid sulfhídric i MEA. Aquest paràmetre augmenta amb la concentració d'àcid sulfhídric d’”estripat” del fuel gas i disminueix amb la concentració de MEA subministrada a la torre d'absorció. El cru que es processa en la refineria varia de composició depenent de la seua procedència, per la qual cosa s'han donat ocasions en què la concentració d'àcid sulfhídric ha donat lloc a càrregues àcides superiors als límits recomanats d'operació. L'objectiu del present Treball Final de Màster és optimitzar la unitat d'Amines I de la Refineria BP Castelló per a complir amb els límits de càrrega àcida el 95% de dies de l'any. Per aconseguir aquest objectiu, s'ha realitzat una previsió a partir de l'històric i s'ha determinat el cabal necessari per a optimitzar la unitat. Una vegada determinat el cabal, es va comprovar que els equips amb els quals compta la unitat són aptes per a operar en les noves condicions. La unitat d'Amines I s'ha modelat amb el programari de simulació comercial de processos químics BRE Promax i les comprovacions hidràuliques s'han realitzat mitjançant el programa AFT Fathom.