Los procesos en refinerías donde las mediciones de viscosidad y densidad y la gestión juegan un papel central en las operaciones de refinería son los siguientes:
Una descripción general del proceso de refinación | Referencia: American Petroleum Institute (https://www.api.org/)
La disponibilidad y los precios del petróleo crudo cambian constantemente. En estas circunstancias dinámicas, mantener o aumentar la capacidad y, al mismo tiempo, reducir los costos se vuelve cada vez más complejo para las refinerías. A medida que los operadores avanzan hacia una mayor eficiencia y rentabilidad, dependen de recibir datos de medición de procesos precisos y consistentes en todas las aplicaciones.
El petróleo sigue siendo uno de los hidrocarburos más importantes en el mercado mundial. Sigue siendo la principal fuente de combustibles líquidos y para el transporte, y una materia prima crucial para la industria de los polímeros. La viscosidad es una característica importante de los fluidos por muchas razones. Puede ser una propiedad funcional o puede estar relacionada con un atributo exclusivo. Puede estar relacionada con la eficiencia de utilización. Más importante aún, la viscosidad es un indicador de cómo se maneja un fluido: se bombea, se filtra y se agita.
Procesos y productos de refinado | Fuente: Valero Energy (https://www.valero.com/)
Cada producto de petróleo refinado obtenido a partir de petróleo crudo tiene un uso específico:
El petróleo crudo se clasifica como petróleo ligero o pesado según diferentes propiedades físicas, como el peso molecular, la viscosidad, la densidad y la gravedad API. La viscosidad y la densidad juegan un papel muy importante en la producción de petróleo, el transporte a través de oleoductos y los procesos de recuperación de petróleo.
La viscosidad es una de las medidas más críticas que se realizan en una refinería. Todos los clientes compran productos de refinería que se distinguen por sus grados de viscosidad, basados en normas aceptadas internacionalmente como ASTM. La viscosidad es fundamental para determinar la calidad del producto. Además, es fundamental para la protección de la maquinaria de proceso, como bombas y compresores.
Los productos refinados se han definido por su viscosidad. Se han desarrollado métodos y tecnologías a lo largo del tiempo para dar a los operadores más control sobre sus operaciones. Hoy en día, las mejoras en la medición y el control de la viscosidad están dando lugar a aumentos masivos en la rentabilidad de las refinerías. La dificultad y los altos costos de las mediciones de viscosidad y densidad en condiciones de yacimiento son las principales razones de la falta de tales datos a otras temperaturas. Además, la viscosidad y la densidad son pautas importantes para las simulaciones numéricas para determinar la economía y el éxito del proyecto de recuperación mejorada de petróleo (EOR).
En términos generales, los procesos en refinerías donde las mediciones y la gestión de la viscosidad juegan un papel central en las operaciones de refinería son los siguientes:
Operaciones de mezcla precisas
La mezcla es la mezcla de crudos, condensados o betún, todos con diferentes propiedades y valores, en una sola corriente para hacer un nuevo tipo de crudo más adecuado para el transporte y procesamiento de refinería. La operación de mezcla en la refinería tiene muchas consideraciones. Es impulsado por -
La principal preocupación son las proporciones precisas de cada producto mezclado en una receta determinada. Esta precisión de mezcla depende de muchas variables dentro del sistema. El dispositivo de medición principal determina la precisión general del sistema; por lo tanto, la selección del medidor es de gran importancia.
Mezclar dos o más aceites crudos para lograr el equilibrio correcto de calidades del alimento puede introducir problemas desconocidos con incompatibilidades crudas. Esto, a su vez, puede introducir un ensuciamiento acelerado y, por lo tanto, costos de energía adicionales con el calentador encendido por unidad de crudo y un posible apagado anticipado para la limpieza del intercambiador.
La mayoría de las veces, puede ser muy difícil diferenciar entre una fuga y desviaciones aceptables del modelo debido a condiciones cambiantes en la tubería, errores de medición y cambios con temperaturas y presiones. Se requiere instrumentación confiable para detectar cualquier cambio en el flujo del proceso y permitir al operador reaccionar de manera efectiva a dicho cambio. Existen varios beneficios al usar instrumentación para monitorear las propiedades de la mezcla en tiempo real y elegir adecuadamente las intervenciones correctivas cuando sea necesario:
Las refinerías utilizan mediciones de viscosidad en línea para mejorar la consistencia de la producción. El viscosímetro está ubicado en una línea de derivación de una línea principal y se usa para mantener la adición de diluyente para lograr la especificación ideal del cliente la primera vez. Las refinerías que utilizan un sistema de mezcla impulsado por analizadores tienen la capacidad de determinar propiedades importantes de cada crudo. Esto permite realizar ajustes de mezcla que pueden afectar la calidad y las cantidades deseadas del producto. La programación también se mejora al tener visibilidad de las características del crudo entrante y un análisis adicional en el sitio antes de cargarlo a la unidad de crudo.
Movimiento de petróleo de refinería: garantizar la calidad y cantidad adecuadas durante las transferencias
La transferencia de custodia se refiere a las transacciones que implican el transporte de sustancia física de un operador a otro. El control de calidad durante tales operaciones es útil para asegurar a las partes involucradas en la transacción.
La producción de petróleo crudo debe cumplir con especificaciones específicas de densidad, viscosidad y corte de agua para la transferencia de custodia definidas por las empresas de oleoductos. No cumplir con estas condiciones antes del envío puede generar costos de reprocesamiento significativos y tiempo de inactividad de la operación. Los ingenieros buscan una solución completa que permita una medición precisa del cumplimiento. Deben garantizar que la calidad del petróleo crudo cumpla o supere todas las condiciones de proceso requeridas antes de que un envío salga de la instalación o del punto de transferencia de custodia.
La medición en tierra es una de las actividades de la terminal en las que resulta útil el cumplimiento de la calidad con las mediciones de viscosidad y densidad. Cuando el petróleo crudo llega a tierra, se mide. Esto afecta a los impuestos o a los pagos por transferencia de custodia. Se utilizan sistemas comparables entre el comprador y el vendedor y se comparan los datos. Las transferencias entre la plataforma, el oleoducto y el almacenamiento y distribución en tierra son oportunidades de medición, ya que cada comprador quiere estar seguro de lo que se ha suministrado. Las mediciones de densidad son útiles para estas estimaciones y cálculos.
La consideración principal para los sistemas de medición es el tipo de medidor para la aplicación, siendo el factor principal para seleccionar un medidor la viscosidad y la vulnerabilidad del aire. Se deben considerar otras influencias como tuberías, vibraciones, instalación eléctrica, acondicionamiento de flujo, compatibilidad química, sistema hidráulico y experiencia pasada. Una lista completa de opciones de equipo incluye el medidor, el filtro, la válvula de control y un sistema de eliminación de aire, que requiere una consideración significativa ya que debe evitar que entre aire en el sistema de medición.
Mejora de las operaciones de la refinería: balances de masa de unidades de proceso y control de pérdidas
Los balances de masa de la unidad de proceso pueden ser un desafío debido a errores de medición. Sin una medición precisa, no se pueden identificar las pérdidas reales y los modelos de optimización se vuelven poco fiables. Muchos refinadores confían en las mediciones de densidad volumétrica y de laboratorio para sus balanzas, aunque ambas mediciones se ven afectadas por las condiciones cambiantes del proceso. El densímetro en línea mejora significativamente los balances midiendo la densidad en línea, que puede reemplazar las mediciones de densidad de laboratorio para brindar un cálculo más preciso.
Comprender la química de la mezcla de petróleo crudo para optimizar
Además de la infraestructura adecuada para la mezcla en la terminal, es fundamental comprender la química de la mezcla de petróleo crudo. Hay aproximadamente más de 150 crudos comercializados internacionalmente y estos crudos varían en características, calidad y propiedades. Las operaciones de mezcla de petróleo crudo, betún y condensado dependen de sus propiedades físicas y químicas para cumplir con las especificaciones del refinador.
La viscosidad y la densidad son propiedades físicas importantes del petróleo crudo. Sin embargo, hay una escasez de modelos prácticos para el cálculo de estas propiedades para el petróleo pesado a temperaturas elevadas. Los medidores de viscosidad y densidad pueden permitir a los ingenieros obtener modelos exactos que pueden predecir con éxito estas dos importantes propiedades de los fluidos y optimizar los procesos de mezcla para diferentes fluidos en un amplio rango de temperaturas.
La caracterización en línea de las calidades del petróleo crudo proporciona una herramienta eficaz para utilizar el petróleo crudo para recibir el mayor margen de refinación al menor costo. Esto obliga a las refinerías y estaciones de mezcla a cambiar frecuentemente la calidad del crudo, de acuerdo con los equipos de refinería y los precios del mercado global de los diferentes crudos.
Para las mediciones de viscosidad en refinerías, la medición fuera de línea con el método ASTM-D445 es el enfoque tradicional. Aparte de las tareas manuales y el mantenimiento intensivo que implica, el uso de tubos capilares en el laboratorio presenta algunas desventajas importantes. Solo brindan una instantánea de un instante muy específico en el tiempo; el momento en que se extrajo la muestra. Los comportamientos de los fluidos de producción en tiempo real no se caracterizan con precisión mediante mediciones de laboratorio. Cuando las mediciones solo se realizan cada 8 a 12 horas, siempre existe la posibilidad de que se pase por alto algo. Volver al rendimiento según las especificaciones en los procesos de refinería puede llevar fácilmente 10 horas o más. Las refinerías pueden gastar entre $100,000 500,000 y $XNUMX XNUMX por cada evento.
Inconvenientes con instrumentos separados para densidad y viscosidad
Los operadores suelen utilizar instrumentos separados para medir la densidad y la viscosidad. Existen problemas importantes al utilizar dos instrumentos diferentes:
En las aplicaciones de refinería, donde producir material fuera de especificación puede costar cientos de miles de dólares por día, las refinerías dependen cada vez más de mediciones continuas en línea en tiempo real para ampliar las pruebas de laboratorio tradicionales fuera de línea y garantizar la calidad del producto. Las tecnologías que se utilizan comúnmente para las mediciones de viscosidad en línea son la medición capilar, la medición vibratoria y la medición por pistón oscilante. Todas requieren el acondicionamiento del fluido que se está probando para que sea tan consistente como las muestras de laboratorio en términos de temperatura, flujo y partículas. El retorno de la inversión para el control de la viscosidad en línea se mide en días para asfaltos y aceites lubricantes. RheonicsEl principio del resonador torsional es la tecnología preferida de los viscosímetros en línea debido a sus ventajas inherentes de precisión y confiabilidad sobre los enfoques de la competencia. Para las operaciones de refinería que tienen dificultades para mantenerse al día con la demanda, esta diferencia es crítica.
El control y monitoreo automatizado de la viscosidad en línea es crucial para Control de viscosidad durante la mezcla y garantizar que las características críticas cumplan totalmente con los requisitos en múltiples lotes, sin tener que depender de métodos de medición fuera de línea y técnicas de toma de muestras. Rheonics ofrece las siguientes soluciones para el control y optimización de procesos en la formulación, procesamiento, escalamiento y pruebas.
Rheonics ofrece una solución integrada llave en mano para la gestión de la calidad compuesta por:
El sensor SRV está ubicado en línea por lo que mide continuamente la viscosidad (y la densidad en el caso de SRD). Las alertas se pueden configurar para notificar al operador sobre las acciones necesarias o todo el proceso de gestión se puede automatizar completamente con RPTC (Rheonics Controlador de seguimiento predictivo). El uso de un SRV en la línea de proceso de mezcla mejora la productividad y los márgenes de beneficio y logra el cumplimiento normativo. Rheonics Los sensores tienen un factor de forma compacto para una sencilla instalación OEM y de actualización. No requieren mantenimiento ni reconfiguraciones. Los sensores ofrecen resultados precisos y repetibles sin importar cómo o dónde se monten, sin necesidad de cámaras especiales, sellos de goma o protección mecánica. Al no utilizar consumibles y no requerir recalibración, SRV y SRD son extremadamente fáciles de operar, lo que resulta en costos de funcionamiento de por vida extremadamente bajos.
Una vez que se establece el entorno del proceso, generalmente se requiere poco esfuerzo para mantener la coherencia de la integridad de los sistemas; los operadores pueden confiar en el estricto control con Rheonics Solución de gestión de calidad de refinería.
Las refinerías pueden aprovechar al máximo los avances en la tecnología de automatización Rheonics
Rheonics Los sistemas de automatización incluyen funciones que van más allá de los sistemas tradicionales, como algoritmos avanzados de control de procesos integrados, monitoreo estadístico, monitoreo de dispositivos inteligentes y monitoreo del estado de los activos. Estos sistemas incorporan los datos del estado de los procesos y los activos tanto a las operaciones como al mantenimiento, lo que permite nuevas y eficientes formas de integrar los procesos de trabajo y mejorar la puntualidad y precisión de las decisiones.
Rheonics' SRV y SRD tienen un factor de forma muy pequeño para una instalación sencilla de OEM y de actualización. Permiten una fácil integración en cualquier flujo de proceso. Son fáciles de limpiar y no requieren mantenimiento ni reconfiguraciones. Ocupan un tamaño reducido que permite la instalación en línea en cualquier línea de proceso, evitando cualquier requisito de espacio o adaptador adicional.
Rheonics SRV y SRD utilizan un resonador coaxial patentado único, en el que dos extremos de los sensores se giran en direcciones opuestas, cancelando los pares de reacción en su montaje y, por lo tanto, haciéndolos completamente insensibles a las condiciones de montaje y los caudales. El elemento sensor se asienta directamente en el fluido, sin requisitos especiales de carcasa o jaula protectora.
Rheonics' RheoPulso El software es potente, intuitivo y cómodo de usar. El fluido del proceso en tiempo real se puede monitorear en el IPC integrado o en una computadora externa. Varios sensores distribuidos por la planta se gestionan desde un único panel. Ningún efecto de la pulsación de presión del bombeo sobre el funcionamiento del sensor o la precisión de la medición. Sin efecto de vibración.
Instale directamente el sensor en su flujo de proceso para realizar mediciones de viscosidad (y densidad) en tiempo real. No se requiere una línea de derivación: el sensor puede sumergirse en línea; El caudal y las vibraciones no afectan la estabilidad y precisión de la medición.
En el improbable caso de que un sensor esté dañado, reemplace los sensores sin reemplazar ni reprogramar los componentes electrónicos. Reemplazos directos tanto para sensores como para componentes electrónicos sin actualizaciones de firmware ni cambios de calibración. Fácil montaje. Disponible con conexiones de proceso estándar y personalizadas como NPT, Tri-Clamp, DIN 11851, Brida, Varinline y otras conexiones sanitarias e higiénicas. Sin cámaras especiales. Se retira fácilmente para limpieza o inspección. SRV también está disponible con DIN11851 y tri-clamp Conexión para fácil montaje y desmontaje. Las sondas SRV están selladas herméticamente para limpieza in situ (CIP) y admiten lavado a alta presión con conectores IP69K M12.
Rheonics Los instrumentos tienen sondas de acero inoxidable y, opcionalmente, proporcionan revestimientos protectores para situaciones especiales.
Fuente de alimentación de 24 V CC con consumo de corriente inferior a 0.1 A durante el funcionamiento normal.
La electrónica ultrarrápida y robusta, combinada con modelos computacionales completos, hace que Rheonics dispositivos uno de los más rápidos, versátiles y precisos de la industria. SRV y SRD brindan mediciones precisas de viscosidad (y densidad para SRD) en tiempo real cada segundo y no se ven afectados por las variaciones del caudal.
Rheonics'Los instrumentos están diseñados para realizar mediciones en las condiciones más difíciles.
SRV está disponible con la gama operativa más amplia del mercado para viscosímetros de proceso en línea:
Rheonics' SRD es un producto único que reemplaza tres instrumentos diferentes para mediciones de viscosidad, densidad y temperatura. Elimina la dificultad de ubicar tres instrumentos diferentes y ofrece mediciones extremadamente precisas y repetibles en las condiciones más duras.
Integre un SRV en la línea de proceso y asegure la consistencia a lo largo de los años. SRV monitorea y controla constantemente la viscosidad (y la densidad en el caso de SRD) y activa válvulas de forma adaptativa para dosificar los componentes de la mezcla. Optimice el proceso con una SRV y experimente menos paradas, menor consumo de energía, menores incumplimientos y ahorros en los costos de materiales. ¡Y al final de todo, contribuye a un mejor resultado final y un mejor medio ambiente!
La electrónica sofisticada y patentada es el cerebro de estos sensores. SRV y SRD están disponibles con conexiones de proceso estándar de la industria como ¾” NPT, DIN 11851, brida y Tri-clamp permitiendo a los operadores reemplazar un sensor de temperatura existente en su línea de proceso con SRV/SRD, brindando información de fluido de proceso altamente valiosa y procesable, como la viscosidad, además de una medición precisa de la temperatura utilizando un Pt1000 incorporado (DIN EN 60751 Clase AA, A, B disponible) .
Disponible tanto en una carcasa de transmisor como en un montaje en riel DIN de factor de forma pequeño, la electrónica del sensor permite una fácil integración en las líneas de proceso y dentro de los gabinetes de equipos de las máquinas.
Múltiples métodos de comunicación analógica y digital implementados en la electrónica del sensor hacen que la conexión a PLC industriales y sistemas de control sea sencilla y sencilla.
Opciones de comunicación analógica y digital
Opciones de comunicación digital opcionales
Rheonics ofrece sensores intrínsecamente seguros certificados por ATEX e IECEx para uso en entornos peligrosos. Estos sensores cumplen con los requisitos esenciales de salud y seguridad relacionados con el diseño y construcción de equipos y sistemas de protección destinados a su uso en atmósferas potencialmente explosivas.
Las certificaciones intrínsecamente seguras y a prueba de explosiones detenidas por Rheonics También permite la personalización de un sensor existente, lo que permite a nuestros clientes evitar el tiempo y los costos asociados con la identificación y prueba de una alternativa. Se pueden proporcionar sensores personalizados para aplicaciones que requieren desde una unidad hasta miles de unidades; con plazos de entrega de semanas versus meses.
Instale directamente el sensor en su flujo de proceso para realizar mediciones de viscosidad y densidad en tiempo real. No se requiere línea de derivación: el sensor se puede sumergir en línea; el caudal y las vibraciones no afectan la estabilidad y precisión de la medición. Optimice el rendimiento de la mezcla proporcionando pruebas repetidas, consecutivas y consistentes en el fluido.
Ubicaciones de control de calidad en línea
Instrumentos / Sensores
SRV Viscosímetro O un SRD para densidad adicional
Rheonics Diseña, fabrica y comercializa sistemas innovadores de detección y monitorización de fluidos. Fabricados con precisión en Suiza. RheonicsLos viscosímetros y densímetros en línea tienen la sensibilidad que exige la aplicación y la confiabilidad necesaria para sobrevivir en un entorno operativo hostil. Resultados estables, incluso en condiciones de flujo adversas. No hay efecto de caída de presión o caudal. Es igualmente adecuado para mediciones de control de calidad en el laboratorio. No es necesario cambiar ningún componente o parámetro para medir en todo el rango.
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