Diapositiva 1 - Mesa Redonda de Plantas de Ácido Sulfúrico

FUGAS Y CONSECUENCIAS EN EQUIPOS PRINCIPALES
EN PLANTA DE ÁCIDO SULFÚRICO
Punta Arenas,19 de Noviembre, 2014
Noracid
NORACID fue constituida por los grupos Ultramar y Belfi con
el fin de implementar la Planta de Ácido Sulfúrico –
Mejillones, primera en Chile a gran escala que opera por
combustión de azufre. Impulsada por un conjunto de
compañías mineras, actualmente abastece a la II Región, tanto
de ácido sulfúrico para la gran minería del cobre, como de
energía eléctrica a través del Sistema Interconectado del
Norte Grande (SING).
Ubicación
El Proyecto
Outotec desarrollo la ingeniería, suministro de
equipos, supervisión para la construcción,
montaje y puesta en marcha de la planta de
ácido.
Belfi fue responsable del montaje de equipos
de la planta, así como también de la ingeniería
suministro e instalación de equipos
de los servicios auxiliares.
Presentación
•
Noracid es una Planta que produce
Ácido Sulfúrico a partir de la
combustión de Azufre.
•
Producción: 720.000 Ton/ Año
•
La recuperación de calor, en la
etapa de combustión del azufre y
en la etapa de conversión de SO2 a
SO3, permite producir 100 T/h de
vapor, el que se usa para generar
25.4 MW de energía eléctrica
mediante un turbogenerador.
– Consumo de la planta (Aprox. 6
MW)
– El excedente, es entregado al
sistema interconectado de Norte
Grande .
Producción de Acido Sulfúrico - Sistema de
Recuperación de Calor y Generación de Energía Eléctrica
Planta de Mejillones
Caldera
Agua Tratada
de Planta
Azufre Líquido
Condensados
Gas a Convertidor
Estanque de Fusión
De Azufre
Estanque de
Alimentación
de Agua
Quemador de Azufre
Condensado
Aire
Gas Salida 1era. Capa
de Convertidor, 615 oC
Vapor a Turbina, 500 oC y 60 bar
Gas Entrada 2da. Capa
de Convertidor, 430 oC
Supercalentador 2
G
26 MW
Gas Salida 2dra. Capa
de Convertidor, 520 oC
Vapor de Caldera, 281oCy 64 bar
Turbogenerador
Gas Entrada 3dra. Capa
de Convertidor, 430 oC
Economizador 2
Supercalentador 1
4tra.
Gas Salida
Capa
de Convertidor, 435 oC
Agua Tratada
Gas Entrada Torre de
Absorción Final, 150 oC
Economizador 1
Vapor de Baja a Estanque
de Fusión de Azufre, 165º C, 6 bar
Proceso Productivo Ácido Sulfúrico
Antecedentes
 Inicio puesta en marcha, 23 Junio 2011.
 Aumento gradual de carga hasta alcanzar el 100 % de capacidad.
 La tarde del 23 de Julio 2011 la planta comenzó a presentar desbalance en
algunas variables operacionales.




Disminución temperatura del gas a la entrada del convertidor.
Desbalance en la concentración de acido sulfúrico.
Gran cantidad de generación de neblina acida dentro de la TAI.
Gran cantidad de condensado en los toma de muestras de gases, principalmente en el
toma de muestra de la entrada y salida de la TAI.
 Con el objetivo de evaluar la procedencia de condensado en el flujo de gas
se decide detener y depurar la planta.
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Antecedentes
 Durante el proceso de depurado de la planta con combustión de diesel se
detecto presencia de agua inmediatamente aguas abajo de la caldera
 Todo apuntaba a una rotura en la caldera principal !!!
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Datos del Equipo
Proveedor
ALSTOM
Fabricación
CHINA
Capacidad
100 Ton/ h
Temperatura de Trabajo
285 °C
Presión de trabajo
69 bar (a)
Presión Max. de Trabajo
75 bar (g)
Presión de Prueba
112.5 bar (g)
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Resultado Inspección
 Fuga de agua en la unión con la placa espejo y tubo.
 Producto de la erosión provocada por al agua a presión, daño en la zona
aledaña ( 3 tubos)
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Impacto Sobre la Planta de Ácido
Las consecuencias de una fuga de vapor en la planta de ácido impactan
tanto a corto como a largo plazo, ya que implican:
 Detención de planta para realizar la reparación de la falla
 Costo de reparación y mantenimiento
 Corrosión internas de equipos
 Pérdida de producción de ácido sulfúrico y energía eléctrica
 Reducción en la vida útil del equipo
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Daño a Equipos
Convertidor:
 En general, el catalizador mostraba un color más azulado, esto demuestra
impacto producto de la humedad que ingreso al convertidor.



+5 (V5+) : Color Amarillo
+4 (V4+): Color verdoso
+3( V3+ ) : Color azul oscuro o negro
 Se enviaron muestras a los laboratorios de BASF Alemania, donde se
realizaron las pruebas de actividad y dureza, arrojando niveles aceptables
para la operación.
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Daño a Equipos
Intercambiador de Calor Gas- Gas:
 Corrosión en los tubos
 Gran cantidad de sulfato ferroso en el interior de los tubos
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Daño a Equipos
Ducto entre ICGG & TAI
 Corrosión los ductos
 Corrosión focalizada en las juntas de expansión
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Daño a Equipos
Torre de Absorción Intermedia :
 Corrosión externa en el distribuidor de ácido sulfúrico de la TAI
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Actividades de Reparación
Intercambiador de Calor Gas- Gas




Limpieza del intercambiador gas – gas.
Retiro de las juntas de expansión dañadas.
Reparación de las juntas de expansión.
Montaje de las juntas de expansión reparadas.
Torre de absorción Intermedia
 Desmontaje de la distribuidor de ácido
 Reparación del piping del sistema de irrigación.
 Limpieza de la cámara superior de los filtros de vela para remover
restos de borra adheridos a la pared y al piso.
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Actividades de Reparación
Caldera Principal




Limpieza placa espejo.
Limpieza de los tubos dañados.
Esmerilado zona de placa dañada.
Ensayo no destructivo (tintas penetrantes). Se detectaron 24 poros
superficiales .
 Relleno con soldadura a la zona dañada
 Mecanizado de la placa zona dañada.
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Actividades de Reparación
Caldera Principal
 Posterior a la reparación se realizo prueba hidrostática, resultando
insatisfactoria.
 Se detectaron dos fugas de agua.
Fuga de agua
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Actividades de Reparación
Caldera Principal
 En pruebas aleatorias se detectaron 4 poros de mayor tamaño y
profundidad por lo cual se decido remover el total de soldaduras
existentes.
Procedimiento
 Mecanizado para remover la soldadura
de todos los tubos ,Total: 1299 x 2
 Soldadura nueva entre tubo y placa espejo
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Proceso de Reparación Caldera
2
1
3
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Fuga en enfriadores de acido
 Una vez ejecutados los trabajos de reparación de la caldera.
 Se inicia la producción de Acido Sulfúrico.
 Después de 24 horas de operación, se detectó un bajo pH en
el agua de refrigeración.
 Aumento de temperaturas en al agua de enfriamiento.
 Aumento de presión en el circuito cerrado de enfriamiento.
 Primeras sospechas apuntaban a una fuga en uno de los
enfriadores de ácido y por tanto se detuvo la planta.
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Circuito de Agua de Enfriamiento
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Liberación de Hidrogeno
 Poco después de detener la planta se produjeron una
sucesión de explosiones, la primera ocurrió en la Torre de
Secado y luego varias en la Torre de Absorción Intermedia.
 La investigación del incidente indicó que al momento de
detener la planta, el circuito de agua presión más alta que el
circuito de ácido.
 Provocando que el flujo de agua se dirigiese hacia el lado del
ácido causando dilución y generación de calor incrementando
así significativamente la temperatura, lo que aceleró la
corrosión del material de los tubos y la liberación de
hidrógeno.
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Estado TAI
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IC Gas Gas –Lado SO2
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Enfriadores de Acido
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Lecciones Aprendidas







HAZOP
P Lado Agua < P Lado Acido.
Drenajes de tamaño adecuados.
Instrumentación redundante.
Control de la variables criticas ( pH, Agua Dilución, P, T)
Aislar los enfriadores de acido (lado agua).
En caso de un sistema cerrado nunca detenga las bombas de
ácido, antes de drenar el lado agua.
 Mantener en funcionamiento el soplador una vez detenida la
planta .
 Elección correcta de los materiales para los enfriadores de
acido
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Las consecuencias a corto y a largo plazo de una fuga
vapor / acido, va a depender del tiempo en que se detecte la
fuga y se detenga la planta.
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¿ Preguntas?
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