ARRANQUE DE PLANTAS

Profesor: Jaime Hernandez

Ponente: Ral Jos Pez

Asignatura Tpicos Especiales II Formacin de Ingenieros de Procesos

Caracas, Febrero de 2011

Universidad Central de Venezuela

Facultad de Ingeniera

Escuela de Ingeniera Qumica

Departamento de Diseo y Control de Procesos

Visin general de proyecto

Actividades de pre-arranque y arranque

Pre-comisionado

Comisionado

Arranque

Otras consideraciones (seguridad, adiestramiento, etc.)

Desarrollo de un caso prctico

Descripcin de una unidad de vaco

Actividades

Contenido

VISIN GENERAL DE PROYECTOS

Un proyecto para una planta de procesamiento

necesita mucho trabajo en equipo de diferentes disciplinas

Tipos de proyectos en plantas de procesos

Grass Roots:

Planta totalmente nueva en un sitio donde no existe infraestructura previa

Revamp:

Construccion para eliminar limitaciones (de-bottleneck) de un proceso, mejorar la tecnologia de unidad o convertirla en un proceso diferente

Parada mayor (Turnaround):

Trabajo de construccion en el mantenimiento o modificacion en una parada programada. Ete tipo de trabajo se realiza en un espacio de tiempo limitado.

Tipos de revamp

Retrofit: Upgrade portions of an existing unit.

Rebuild: Replace portions of existing worn out equipment.

Add-on: Add to the plants existing capability.

Upgrade: This is the same as retrofit.

Modernization: This is the same as retrofit.

Etapas de un Proyecto

Visualizacin y

Conceptualizacin

Definicin

Ingeniera,

Procura y

ConstruccinComisionado

y

Arranque

Operacin

APROBACIN

HDT

De

Naftas

Edificios Tanques

AzufreAlmacenaje

de Coque

Coquificacin

Retardadada

Desalacin

Destilacin Atmosfrica

Y Vaco

Tratamiento

De

Agua

Agua de

enfriamiento

Agua de Calderas

Generacin de Vapor

Planta de Gas

Gas

Combustible

Muelles

Estaciones

Elctricas

Subestaciones

Manejo de Slidos

Costo de Servicios y rea Exterior 27% 300 MM $

Costo Total de Plantas 1100 MM $

Costo de Unidades de Procesos 73% 800 MM $

Un proyecto grass root demanda una alta

inversin (ejemplo un mejorador de crudo)

Continuacion

Costo Total 2250 MM $

Subtotal

Subtotal

Costo de Servicios y rea Exterior 300 MM $

Costo Total de Plantas 1100 MM $

Costo de Unidades de Procesos 800 MM $

1700 MM $

Materiales, Repuestos, Costo Importacin 170 MM $

Equipos de Construccin, Izamiento, etc. 50 MM $

Servicios de Ingeniera y Gerencia 380 MM $

Escalacin y

Contingencia

Arranque, Licencias, Catalizadores, etc. 250 MM $

300 MM $

Why Is Startup Planning Important?

Generates income sooner because commercial operations can go on-line earlier

Reduces time that interest expense will be accrued on non-producing facility

Minimizes paying for excess non-operational delays of plant operation personnel who are already on payroll

Reduces startup team expenses

WTI: 40 $/bbl WTI: 60 $/bblWTI: 20 $/bbl

10.97 % 22.11 % 31.02 %

0.90 0.950.70

16.35 % 23.14 %

- 10%+ 25%

17.71 %24.43 %

- 10%+ 25%

20.95 % 22.58 %

90%79%

21.16 % 23.70 %

83%

TIR (%)

Un arranque desfasado o deficiente reduce

significativamente las ganancias esperadas

Mejorador de 200 MBD de Crudo de la Faja de 8 API

7% 12% 17% 22% 27% 32%

Rendimiento de

Productos

OPEX

CAPEX

Factor de Servicio

Precio

ACTIVIDADES DE PRE-ARRANQUE Y

ARRANQUE DE PLANTAS

Sistemas

System:

Any assemblage of structural, mechanical, electrical, and instrumentation components providing a function or service.

Many levels of separate systems and subsystemswithin a process or manufacturing facility

Sistema 1: Despojadora de nafta

Sub-sistema

Seccion de fondo de la columna

Sub-Sistema 1 Instrumentacin y control del rehervidor

Vlvula falla cerrada para prevenir entrada de

vapor al cabezal de condensado en caso de

falla de aire de instrumentos

Controlador de accin

reversa.

Alta temperatura en

plato 7, el controlador

cierra la vlvula de

nivel para disminuir el

rea de transferencia

Selector de baja

Low selector override

Mnimo nivel

Stages in Construction Phase- Typical Industrial Plant

20 30 40 50 60 70 80 90

Startup

Electrical & Controls

Insulation

Piping

Ducts

Struc. Steel

Major Equipment

Concrete

Site Preparation

100100

SEQUENCING STAGE

PRODUCTION STAGE

SYSTEM STAGE Latest system

definitionStartup planning

should be complete

Percent Complete

Area vs. Systems Control

PROJECT

PIPING ELECTRIC INSTRUM. EQUIPMENTBulkLevel

TagItem

Area

System

Basic Process Plant

AREA 2

Tower Vessel

AREA 1

Compressor

AREA 3 AREA 4

V -11

A-22 A-23 A-11 B-11

A-31

B-31

B-42

C-41 B-41

B-43

A-21T-21

Schedule to Complete

Process Units I, II, & III

55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

Time(Days)

AREA 1A-11

B-11

AREA 2A-21

A-23

AREA 3A-31

B-31AREA 4

B-41

B-42

I

B-43

A-22

Mechanical Completion

II III

The End Product

Gas OutGas In

Lube Oil System

LO-H1

Compressor MotorPower

FOUNDATION

Compresor en funcionamiento

Todas las disciplinas trabajando para el mismo objetivo

Etapas de arranque

Precommissioning

Commissioning

Raw Material Introduction

Operation Testing

Performance Verification/Acceptance Tests

Commercial Operation

Terminology and Timing

Relating to Each System

Mechanical Completion

Startup Need Date

Pi ping

Civil / Structural

Construction

Equipment

Installation

Electrical

Instrumentation

& Controls

PrecommissioningOperation

Raw Materials Introduction

Commissioning

Performance Verification

Operation Testing

Commercial Operation

Terminology & Timing Relating to

Each System

Mechanical Completion--A milestone representing the completion of all precommissioning activities.

Commissioning--A milestone representing successful operation of the systems with test mediums.

Raw Material Introduction--The introduction of fuels, feedstocks and/or other liquids, gases, or solids normally required for full operation of the plant.

Terminology & Timing (contd)

Operation Testing--A test running of the plant under partial load conditions.

Performance Verification--A test running of the plant under full operating conditions to verify actual performance characteristics. Successful completion of this constitutes completion of startup.

Commercial Operation--The placing of the plant into full commercial operation.

Proceso de Arranque de Planta Actividad e Hitos

Completacin Mecnica

(Mechanical Completion)

Commissioning &

Start up

Last Process Unit Started up

Entrega de Sistemas (System Turnover) &

Precomisionado (Precommissioning)

6-8 Months

6-8 Months

6-8 Months

Proven Technology

New Tech High Pilot Test

1-3 Months

2-6 Months

4-12 Months

Initial Operations to

Stable Operation

On Spec Product &

Commercial Operation

1-3 Months

2-6 Months

4-12 Months

Commercial Test

Operational Certificate

5-12 Months

7-24 Months

4-6 Months

New Tech Low Pilot Test

Fuente : Pahtfinder, July 2001

Hito

Actividad

Precommissioning

Hydrotesting--pressure testing with water

Pneumatic Testing--pressure testing with gas

Rotating--giving motors a rotational check (bumping)

Meggaring--making an electrical circuit continuity check

High Potential (HiPot) Checking--checking for electrical grounds

Stroking--checking operability of control valves and validating their control room indicators

Testing of system components for continuity and ability to withstand operating pressures prior to introduction of feedstocks or other final products in the lines.

Precommissioning (contd)

Loop Checking--verifying that instruments are correctly installed

Run/Burn-in--a bench test of pump motors under load for a short period to check bearings.

Chemical Cleaning--the use of chemicals to remove mill scale and other impurities from piping systems

Steam Blowing--use of steam under pressure to blow debris from lines

Circulation Testing--checking for proper operation of lubricating oil systems

Acceptance Certificate

Punch List

System Description and Marked-up drawings

Status Index

Check Lists

Test Sheets

As Built Drawings

Vendors Reports

Pre-Commissioning Dossiers

Proceso en un proyecto cuando se inicia la

preparacin de las instalaciones para que se

pueda introducir carga.

Estos procesos pueden estar incluidos en el alcance

de trabajo del contrato de Ingeniera, Procura y

Construccin (IPC).

Comisionado (Commissionig)

Actividades tpicas

Secado de refractarios de hornos

Prueba de sistema de alivio Operational testing flare system

Prueba de alarmas (Test alarm),

Sistemas de disparo, etc. (Test trips, interlocks).

Anlisis de proteccin de equipos. Equipment protection

analyses

Prueba de funcionamiento de equipos lista.

Lista de pendientes( Punch list) completada (All punch list

completed)

Documentacin tcnica lista y accesible. All documents

updated, filed & accessible (P&IDs, etc)

Comisionado (Commissionig)

Actividades tpicas

Carga de catalizadores (Load catalyst & chemical)

Los puntos de Auditorias de seguridad y operacional

completadas. (Pre-startup safety review completed)

Servicios y facilidades de almacenaje en operacin.

(Utilities and Off-site are ready and operable)

Interconexin con otras unidades lista y operable

Documentacin de aceptacin completada

Comisionado (Commissionig)

Handover Certificate

Punch List

Functional Test Sheets

ITR Status Indices (Inspection Test Reports)

Vendors Reports

Leak Test and Inerting Reports

As-Built Drawings

List of Modifications

Commissioning Handover Dossier

Proceso en el proyecto, donde se comienza a introducir carga a

las unidades en forma progresiva hasta que todas las

unidades tengan carga.

El hito ms importante es cuando la ultima unidad de proceso

ha sido arrancada ( Last Process Unit Started-up)

Actividades en la etapa de Arranque

Plan de Arranque (Develop startup secuence plan).

Entonamiento de Lazos Final (Final tune control loops)

Plan de Emergencia (Emergency control & response plan in

place).

Plan Ambiental (Enviromental plan ready)

Plan de Rampa de Aumento de Carga (Capacity ramp-up plan)

Arranque (Start up)

Estabilizacin y Operacin Normal( Inicial Operation to Stable

Operation)

Proceso de ajuste da las instalaciones hasta alcanzar una operacin

estable. Este proceso va en funcin de alcanzar la capacidad de diseo

de las unidades.

Tambin se determina si hay limitaciones por equipos y/o de proceso

para hacer el reclamo al contratista del IPC o al dueo de la licencia

segn sea el caso.

El hito ms importante se alcanza cuando se logran los productos en

especificacin y se alcanza la operacin comercial para lo cual fue

diseada la instalacin. ( On Spec Product & Commercial Operation)

Estabilizacin y Operacin Normal

Mtodos de

Identificacin de

ProblemasCondiciones

Normales de

Operacin

Manejo de

Materiales

Peligrosos

Practicas de

Trabajo Seguro

Tcnicas de

Reparacin

Especificaciones

De los Equipos

Sistema de

Parada de

Emergencia

Parmetros

Crticos

de Operacin

Alarmas

Estrategias

De Control

Flujos de

Proceso

Uso Apropiado

de las

Herramientas

PropsitoLocacin e

Identidad

CONOCIMIENTOS

Preparacin

para las

OperacionesPuesta en

Marcha de

Equipos

Reparaciones

Menores

Planes de

Mantenimiento

Preparacin para

Mantenimiento

Aislamiento y

Desenergizacion

de Equipos

Paradas de

Emergencia

Paradas

de Planta

Monitoreo

Modos Alternos

de Operacin

Optimizacin

Y Control

Condiciones

Normales

Arranque

de Equipos

Arranque

de la Planta

DESTREZAS

DESARROLLO DE UN CASO

PRCTICO

DESPOJADORA DE NAFTA

Sistema 1: Despojadora de nafta

Sub-sistema

Seccion de fondo de la columna

2Destilacin Atmosfrica

Torre Atmosfrica

Equipos, Sistemas e Internos en

Columnas de Destilacin

Internos en Columnas de Destilacion

Internos en Columnas de Destilacion

Platos con bajante

convencional

Platos de Seccin Calmada

Platos con bajante

de seccin calmada

Calming Section

Tray

Platos de Seccin Calmada

Empaque estructurado

Empaque estructurado

Internos de Columnas

Distribuidor de liquido Soporte de Lecho Soporte de Plato

Plato Chimenea y

Recolector de LquidoBoquilla de entrada

P-3920 TIPICA

REGRESAR

TS-02

REGRESAR

Actividades de PreArranque

Limpieza qumica de todas las lneas de reflujo desde los filtros,

hasta las boquillas de entrada a la columna

Inspeccin de la columna

Inspeccin de los sistemas de rociado para detectar defectos

mecnicos

Prueba de las boquillas rociadoras del relleno estructurado para

verificar su operacin adecuada

Prueba de hermeticidad de los Platos

Lavado y soplado de lneas

Prueba de hermerticidad de la columna (Presin)

Inspeccin externa de la columna en ambas pruebas

Arranque

Inspeccin de la Columna

Limpieza de toda la instalacin

Inspeccin de platos (ubicacin, limpieza, drenajes, soldadura, etc.)

Inspeccin de boquillas (ubicacin, limpieza, enroscado, etc.)

Soportes del relleno estructurado (No obstruccin de flujos, etc.)

Colocacin del relleno

Estado de los distribuidores de reflujo

Ubicacin de termopozos y otros instrumentos

Inspeccin de los sistemas de rociado para detectar defectos mecnicos

Otros segn listado

Prueba de Hermeticidad de Platos

Prueba que no existan fugas con agua libre de cloruros para

verificar la hermeticidad de los retiros totales, donde exista

soldadura, juntas de expansin y boquillas.

Criterio para fugas: Prdida de nivel en un plato no debe exceder

de 5 cm en el trmino de 30 minutos (10 cm/h)

En caso de platos de la zona de lavado debe verificarse con ms

cuidado

Ver efecto fotogrfico de una deficiencia en la prueba de

hermeticidad

Flujo en Sentido de los Vapores

Bandeja Ligeramente Cargada de Fluido

Goteo de Plato

Goteo de Plato

Limpieza Qumica de lnea de Reflujo

Para evitar corrosin y material que al arrastrarse tape las boquillas

rociadoras de reflujo. Por lo general se hace la limpieza desde el filtro de

reflujo hasta la boquilla de entrada.

Limpieza con HCL 10 %, pasivado con solucin de cido ctrico al 1 % y

lavado con agua de calderas (libre de cloruros)

Filtro

Relleno

Boquillas Rociadoras

Limpieza Qumica

Prueba de operacin de BoquillasObjetivo es verificar el desempeo operacional:

Se realiza con agua libre de cloruro Debe verificarse el ngulo de rociado y la cobertura, Fugas en las bridas de conexin de los ramales de distribucin Comportamiento de las boquillas a flujos equivalentes a 50 % y 150 % del flujo de

diseo.

Adems se debe verificar el flujo y cada de presin para utilizarlo como referenciapara detectar taponamiento de las boquillas en operacin normal

(la cada de presin aumentando a flujo constante es sntoma de taponamiento)

Filtro

Relleno

Boquillas Rociadoras

Prueba de Boquillas

Mide presin y flujo

Lavado de Lneas

Limpieza y Lavado

Proceso que forma parte de las actividades de arranque para instalaciones

nuevas o en algunos casos despus de una parada general de

mantenimiento y consiste en limpiar con agua las tuberas, de restos de

soldadura, herrumbre, arena, trapos y / u otros objetos en general, que

pudiesen quedar en la lnea durante la etapa de construccin.

Soplado con Aire

Es un proceso de limpieza alterno al uso de agua. Se utiliza en lneas

donde existe limitacin por el peso de la tubera si se llena con lquido, se

aplica en lneas de succin de compresores, en sistemas de aire de

instrumentos y aire industrial, etc. Tambin se utiliza en lneas que han

sido sometidas a limpieza y lavado con agua, para extraer el agua y secar

el equipo.

Arranque de Bombas

1. Notificar a la sala de informacin la entrada al rea.

2. Abrir puerta de la cerca perimetral

3. Si el tanque no tiene indicador de nivel, medir su contenido para ver si se puede

bombear.

4. Verificar que las vlvulas de succin y descarga de la bomba estn abiertas.

5. Verificar que la vlvula del by-pass, en la descarga de la bomba, est cerrada.

6. Verificar que la vlvula que permite el flujo del crudo hacia el interruptor de

presin est abierta.

7. Revisar visualmente el estado de las correas del motor.

8. En la caja de arrancadores, poner el selector en posicin de AUTOMTICO.

9. Verificar en el manmetro la presin de bombeo.

10. Si la presin no sube, purgar el aire del sistema abriendo la vlvula del by-pass.

Cerrarla una vez haya subido la presin de bombeo.

11. Para parar la bomba colocar el interruptor selector, en la caja de arrancadores,

en posicin OFF.

12. Notificar a la sala de CONTROL la culminacin de la tarea.

ACTIVIDADES

1. Estime la cantidad de nitrgeno para eliminar oxigeno de los equipos. Cuantas

purga y que criterio utiliza para saber si esta libre de oxigeno

2. En que forma va a comprar el nitrgeno y porque

3. El sitio donde hace el arranque es un desierto y no hay agua. Calcule la cantidad

de agua requerida para lavar la torre

4. Explique los elementos, sensores, elementos finales de control y senales que

debe comisionar en el circuito de fondo de la columna de despojamiento

5. Explique que haria usted como ingniero de proceso para asegurar que otras

disciplinas (mecanica, electrica, civil, instrumento, control) estan efectuando su

labor de pre y comisionado

6. Como comisiona las valvulas de seguridad

7. Como comisiona una bomba

8. Dimensiones de la columna 50 m x 4 m diametro