Reduzca drásticamente los costos de filtración y mejore la confiabilidad
Diciembre de 2019
¿Qué es la contaminación por Black Powder?
La contaminación por partículas de Black Powder (polvo negro) en hidrocarburos gaseosos y líquidos tiene impactos financieros y operativos significativos en oleoductos, instalaciones y en la calidad del producto. Está presente en todos los sistemas de hidrocarburos, está compuesta por partículas ferrosas y no ferrosas, por lo general con un componente principal de sulfuro de hierro y/o óxido de hierro. No se comprende ampliamente y a menudo se la denomina «tierra negra», «lodo» o «material orgánico». Su presencia suele aceptarse como un costo inherente al negocio, lo que aumenta innecesariamente los gastos operativos debido al mantenimiento de equipos, el tiempo de inactividad y el reemplazo, además de los costos excesivos de filtración. Provoca menores ingresos debido a la producción perdida y a los productos fuera de especificación. Abordarla de manera proactiva, por ejemplo mediante la separación magnética, puede convertir un problema sistémico de mantenimiento en una historia positiva de confiabilidad.
Comparación entre la confiabilidad del proceso y los equipos frente a los costos de filtración
Un ejemplo puede ayudar a ilustrar el problema. Muchas plantas de procesamiento de gas natural y refinerías de petróleo crudo emplean sistemas de endulzamiento con aminas para eliminar el H2S y el CO2 de las corrientes de gas natural en esas instalaciones. Las partículas de sulfuro de hierro, un componente del Black Powder, son un tipo típico de contaminación en estos sistemas de aminas. Se forman fácilmente en presencia de hierro, H2S y H2O. Para combatir su presencia en los sistemas de aminas se utiliza la filtración del gas de entrada, junto con la filtración del lado de la amina rica y la amina pobre. Sin embargo, las partículas de sulfuro de hierro suelen tener un tamaño inferior a 10 micrones, lo cual puede resultar muy costoso de filtrar adecuadamente mediante elementos filtrantes convencionales de medios de profundidad.
Como resultado, algunos operadores sacrifican la confiabilidad del sistema de aminas en favor de filtros convencionales con una clasificación de micrones mayor a la necesaria. Esto mantendría bajos los costos de filtración, pero causaría problemas continuos de mantenimiento en equipos de proceso como intercambiadores de calor, columnas regeneradoras, rehervidores (reboilers) y lechos de carbón. Estos costos a menudo pueden considerarse, en la práctica, como un costo inherente al negocio. Otros operadores ajustan sus filtros a clasificaciones más bajas, como 5 micrones, para combatir estos problemas de confiabilidad del sistema. Sin embargo, sus costos de reemplazo de filtros son más altos y a menudo quedan integrados en el estado de resultados (P&L) de la empresa sin que se consideren oportunidades de mejora. Además, el Black Powder en el rango inferior a 5 micrones continúa circulando por los sistemas, lo que da lugar a gastos de mantenimiento innecesarios.
Principales problemas de contaminación
Los operadores a nivel de instalación ven Black Powder con frecuencia en su trabajo diario, sin importar el tipo de instalación de petróleo y gas en la que trabajen ni en qué parte del mundo lo hagan. Algunas apariciones notables de este tipo de contaminación por partículas son:
Upstream (producción)
- En petróleo y gas natural producidos. Llena los separadores, se deposita en oleoductos, en baterías de crudo y en el almacenamiento en tanques.
- Provoca erosión y un mantenimiento excesivo de los equipos rotativos, aumenta los costos de filtros y productos químicos, y debe limpiarse de los recipientes, las baterías y los tanques.
Gasoductos de gas natural
- En todas las corrientes de gas natural. Se acumula en los sistemas de gasoductos de recolección, transmisión y distribución, en particular en codos y tubos ascendentes (risers); ingresa a los compresores y a las plantas de gas.
- Provoca erosión de los gasoductos, genera mantenimiento de compresores y gasoductos, aumenta los costos de filtración e interrumpe los procesos de la planta.
Instalaciones de LGN
- En la mezcla de LGN, los productos de pureza y el condensado. Se acumula en los sistemas de oleoductos, ingresa a las fraccionadoras, los oleoductos aguas abajo y las terminales de carga.
- Provoca la reparación y el reemplazo de bombas, afecta la calibración de los medidores, obstruye válvulas y filtros, interrumpe las operaciones de carga y provoca el rechazo de productos fuera de especificación.
Refinerías
- En la carga de crudo (feedstock). Ingresa debido a las especificaciones de BS&W (sedimentos básicos y agua), al método de transporte (es decir, barcazas sucias) y a los productos químicos introducidos que hacen que permanezca en solución.
- Interrumpe las operaciones de las desaladoras, se deposita en torres y bandejas, agarrota las bombas, obstruye excesivamente los filtros, llena los oleoductos de la instalación, interrumpe los procesos de aminas y degrada la calidad de los productos intermedios y terminados.
Oleoductos de productos por lotes (batch)
- Ingresa a los oleoductos a partir de corrientes contaminadas de productos refinados y condensado, y se acumula por erosión.
- Se deposita en tanques y almacenamiento, provoca el retiro anticipado de bombas y el reemplazo excesivo de filtros, y degrada la calidad y el rendimiento del combustible.
El Black Powder está presente en este tipo de aplicaciones e instalaciones en todo el mundo. Regiones de América del Norte como la Cuenca Pérmica (Permian), la formación Bakken y zonas de la Cuenca Sedimentaria del Oeste de Canadá son especialmente notables por su presencia. De manera más amplia, los operadores de Medio Oriente a menudo lidian con miles de libras de Black Powder en los sistemas de gasoductos de gas natural durante las actividades de paso de diablos (pigging), aunque también está ampliamente presente en el petróleo crudo y el agua producida. Los operadores de instalaciones en Europa del Este y el Sudeste Asiático también lo enfrentan de forma extensa.
7 maneras en que la separación magnética cambia las reglas del juego
La separación magnética ofrece una solución simple pero elegante para gestionar tanto el Black Powder como el dilema entre mantenimiento y confiabilidad. Los separadores magnéticos ofrecen una eliminación de alta eficiencia de la contaminación por Black Powder de todos los sistemas de hidrocarburos, sin necesidad de un reemplazo extenso de elementos filtrantes.
Los sistemas de separación magnética:
Utilizan imanes permanentes de campo radial de alta intensidad que no requieren electricidad.
Eliminan la contaminación ferrosa con una eficiencia superior al 95 % sin importar el tamaño, desde menos de 0,1 micrones hasta más de 500 micrones. Eliminan la contaminación no ferrosa gracias a los principios de la carga electrostática y la adhesión de partículas.
Solo requieren la limpieza de los elementos magnéticos internos, tras lo cual el sistema se pone nuevamente en servicio, lo que elimina la gestión y eliminación de miles de elementos filtrantes de un solo uso en cada período de mantenimiento.
Pueden ubicarse aguas arriba de los sistemas de filtración convencionales ya instalados para reducir o eliminar el reemplazo de filtros convencionales;
Reducen sustancialmente la huella ambiental asociada a la eliminación y disposición del Black Powder;
Retienen cientos de libras de contaminación antes de que se requiera su limpieza. Esto minimiza la interacción de los empleados, reduce los «puntos de contacto» (es decir, mejora el desempeño en materia de HS&E, salud, seguridad y medio ambiente) y disminuye los costos; y
No se desgastan; los sistemas separadores magnéticos son una solución permanente y de largo plazo.
Cómo encontrar las oportunidades más accesibles
Los operadores pueden realizar evaluaciones del impacto de la contaminación a nivel de sitio, regional o incluso a nivel de toda la empresa para comprender los impactos financieros, de seguridad y ambientales de la contaminación por Black Powder, y estimar el retorno de la inversión (ROI) de abordarla. Una auditoría de este tipo proporciona los datos clave necesarios para clasificar las inversiones en soluciones de filtración avanzada, como la separación magnética, junto con otras opciones de inversión corporativa.
El período de recuperación de la inversión en separación magnética suele ser inferior a 6 meses, y a menudo inferior a 1, gracias a la reducción de los costos de filtros desechables, la disminución de las reparaciones y el mantenimiento de equipos, y la mejora del tiempo de actividad. Las ventajas de costo y operativas de estos sistemas son significativas, y mejorarán la confiabilidad operativa e impulsarán la sostenibilidad dentro de las organizaciones que los utilizan.