Beneficios medioambientales y económicos de mejorar las operaciones de las unidades de aminas

Unidad de aminas en refinerías

El sistema de alcanolamina en una refinería, mejor conocido como "unidad de aminas", se utiliza para eliminar sulfuro de hidrógeno (H₂S), dióxido de carbono (CO₂) y mercaptanos (denominados colectivamente gases ácidos) de las corrientes de hidrocarburos líquidos y gases de proceso. Las unidades de aminas son esenciales en la operación de la refinería para mantener la calidad del producto y el cumplimiento ambiental.

Su importancia aumenta a medida que las cargas de las refinerías se vuelven más ácidas y se reducen los límites de azufre en los productos de refinería. Una unidad de aminas mal operada puede provocar altas pérdidas de amina, baja confiabilidad de la unidad, contaminación de la solución de amina, productos fuera de especificación, problemas operativos y mayores costes operativos para la refinería.

Además, para la captura de CO₂ postcombustión de los gases de combustión, el sistema de captura de CO₂ basado en aminas es la mejor tecnología disponible comercialmente en la actualidad. Actualmente, se está realizando un esfuerzo mundial de I+D para mejorar esta tecnología, principalmente para reducir su alto consumo energético y centrarse en la reducción de los productos de degradación.

Desafíos

A pesar de su importancia, las operaciones unitarias de aminas a menudo no se comprenden bien ni se gestionan de forma óptima. Esto se debe a varios factores, entre ellos:

• Las unidades de amina permiten que una refinería obtenga ganancias, pero no producen directamente un producto rentable.
• Las distintas partes de una unidad de amina generalmente están distribuidas en diferentes unidades operativas: el disolvente de amina pobre generalmente se bombea a torres de absorción en las unidades de proceso que contienen los fluidos de producción, luego la amina rica se bombea de regreso a la torre de extracción para la eliminación de gas ácido, por lo que el control de todo el circuito no es sencillo.
• Muchas unidades de aminas de refinería funcionan mucho más allá de su capacidad de diseño original.
• Los sistemas de amina suelen ser lo suficientemente robustos para mantener la calidad del producto de la refinería, incluso cuando operan lejos del diseño original o de las mejores prácticas operativas.
  

Beneficios

Por el contrario, existen muchos beneficios que se pueden obtener al mejorar las operaciones de la unidad de aminas, tales como:

• Calidad de producto más consistente, lo que resulta en una frecuencia reducida de actividades "impulsadas por eventos" para combinar o retirar productos episódicos fuera de especificación.
  Costes de energía más bajos.
• Costes reducidos de filtros, carbón activado y aminas de reemplazo.
• Mayor confiabilidad que reduce los costes de reemplazo/reparación de equipos
• Se mejoró el funcionamiento de la planta de azufre al proporcionar una calidad de alimentación más consistente a esta unidad.
  
  
  

Figura 1 Proceso de electrodiálisis de Veolia Unidad de recuperación de aminas dedicada de Veolia

Las unidades de aminas tienden a acumular sales de aminas térmicamente estables (SAST), lo que causa problemas como corrosión, incrustaciones, pérdida de eficiencia, formación de espuma, inestabilidad operativa y pérdida excesiva de disolvente de aminas. Las mejores prácticas indican que la concentración máxima permitida de SAST es del 2,0 % en peso en la solución de aminas. Un aspecto clave para el funcionamiento óptimo de una unidad de aminas es un buen programa de gestión de aminas. Esto implica supervisar el estado de la solución de aminas y gestionar la calidad de la alimentación, las condiciones de operación y el propio disolvente de aminas para evitar problemas asociados con aminas altamente contaminadas o degradadas.

Figure 2 HSAS and formic acid trends

Caso estudio

Una refinería europea presentaba una alta concentración de HSAS (>5,0 % en peso como metildietanolamina, MDEA) y un contenido de formiato superior a 15.000 ppm, lo que causaba problemas de corrosión, incrustaciones y una pérdida excesiva de disolvente de aminas. Veolia realizó la recuperación del disolvente de aminas mediante una unidad de electrodiálisis (ED) móvil diseñada a medida.

La tecnología ED de Veolia ofrece varias ventajas: con funcionamiento estable y sin necesidad de limpieza, una unidad móvil de ED puede permanecer en funcionamiento durante varios días o semanas, generando una solución salina neutra. Además, durante este período, no se introduce agua en la corriente de aminas, salvo durante una secuencia de lavado previa a la limpieza in situ (CIP).

Se hizo pasar una corriente de aminas pobre a través de la unidad de recuperación, devolviéndola a la unidad de aminas. El efluente generado en el proceso de recuperación (salmuera formada por sales estables neutralizadas) se envió directamente a la planta de aguas residuales de la refinería sin causar ningún impacto negativo. La unidad móvil de doble ED está completamente automatizada mediante un sistema de controlador lógico programable (PLC) e interfaz hombre-máquina (HMI). Los caudales, temperaturas, conductividades y presiones se controlan y miden automáticamente durante la operación. El sistema es monitoreado y controlado por un solo operador por turno, sin dedicación exclusiva, dado el grado de automatización.

Al final de la operación, se recuperaron 850 m³ de solución de aminas. Se logró una reducción del 90 % en el contenido de formiato, hasta 1500 ppm, por debajo de nuestro límite de control de 2000 ppm. El HSAS se redujo al 0,5 % en peso. Las pérdidas de aminas durante el proceso de regeneración fueron inferiores al 1 % en peso, con respecto al volumen total del sistema.

El coste de recuperación para la refinería fue inferior al 30% del coste de reemplazo de la solución de aminas, sin considerar los costes de eliminación de las aminas contaminadas. El ahorro total para la refinería superó los 400 000 euros. La unidad móvil de recuperación tiene una amplia aplicabilidad y puede utilizarse con éxito para diferentes tipos de disolventes de aminas, como MDEA, monoetanolamina (MEA), dietanolamina (DEA), diisopropanolamina (DIPA), disolventes formulados y otros.

Veolia también ofrece a sus clientes una unidad de recuperación de aminas dedicada. Esta unidad de ED puede funcionar con alimentación y purga continuas (a menor capacidad) para mantener el HSAS a un nivel bajo y continuo, operada por Veolia.

Conclusion

Si bien las unidades de aminas no contribuyen directamente a la producción de los productos de una refinería, son una unidad operativa esencial para mantener las especificaciones del producto y manejar de manera segura los gases ácidos en la operación de la refinería y en las plantas de captura de carbono.

La atención a los parámetros operativos, el estado y el rendimiento del sistema de aminas puede minimizar los costes operativos y mejorar la confiabilidad y las operaciones de la refinería. Las soluciones integrales de aminas de Veolia proporcionarán una gama completa de tecnología para aumentar la confiabilidad de las unidades de aminas, reducir el impacto energético, los costes operativos y el impacto ambiental.

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