Challenge
Une raffinerie américaine traitant un régime de brut variable subissait des pertes par transfert de chaleur par préchauffage à chaud, ce qui limitait le débit de brut. Malgré cette limitation, elle a mis en place un plan visant à poursuivre une stratégie plus agressive d’achat et de mélange de brut.
Le régime brut était principalement composé de bruts du versant nord de l’Alaska et de Bakken. Cependant, il contenait également diverses proportions de bruts de Cold Lake, d’Alberta Western Blend, de Llyod Kerobert et de Bow South. La raffinerie était confiante quant aux avantages économiques de sa stratégie d’achat de brut, mais demeurait préoccupée par l’accélération potentielle de l’encrassement du préchauffage du brut, de la perte de transfert de chaleur et d’autres problèmes de traitement. Ces risques ont menacé les gains prévus.
Veolia a été sollicitée pour participer au développement d’une solution permettant de gérer les impacts négatifs des régimes d’achats planifiés existants et futurs. L’objectif était de préserver ou d’améliorer le transfert de chaleur et d’éviter les pannes, les nettoyages répétitifs et la génération excessive de rejets.
Solution
La technologie CrudePLUS* de Veolia, associée à des programmes de traitement chimique, pourrait permettre à la raffinerie d’évaluer et d’annuler l’impact de l’encrassement et de l’instabilité de chaque brut.
CrudePLUS permet aux raffineries de mieux évaluer l’impact du traitement et les coûts associés à chaque achat de brut en temps quasi réel. Les ajustements des programmes de traitement chimique peuvent être contrôlés et optimisés sur la base de ces données de manière rétroactive.
Les essais effectués sur les pétroles bruts et les mélanges de la raffinerie ont suggéré que la meilleure approche serait d’ajouter un anti-encrassement (AF) au train de préchauffage de l’unité de brut et un traitement de stabilisateur de brut (CS) au parc de stockage de pétrole brut pour traiter les bruts problématiques et les recettes de mélange. Pour déterminer l’efficacité des programmes de traitement, un modèle de coefficient de transfert de chaleur utilisant les algorithmes de modélisation mathématique avancée de Veolia a été construit autour d’un ensemble critique de faisceaux de fonds bruts dessalés/sous vide. Le modèle intègre toutes les variables prédictives critiques du transfert de chaleur, et les données d’exploitation ont été extraites de la mémoire toutes les quatre heures au cours des 460 derniers jours afin d’établir une base de référence (voir l'image 1).
Au cours de la période de référence, la réduction cumulative du débit due à l’érosion de la capacité de transfert de chaleur a été évaluée à 11,6 millions de dollars par an. Au cours de chaque période d’exploitation subséquente pendant laquelle l’AF et l’AF+CS ont été introduits, le modèle a utilisé des ensembles de données de validation pour assurer une signification statistique basée sur le coefficient de transfert de chaleur à mesure que les conditions changent. Une normalisation des données a été effectuée pour plus de clarté sur l’impact de l’encrassement. (Image 2).
La procédure mise en œuvre pour gérer le traitement des mélanges de bruts alternatifs était la suivante :
- Utiliser l’optimisation sous contrainte de CrudePLUS pour réduire au minimum les RIX et les FPX comme première mesure d’atténuation dans le but optimiser les mélanges de bruts.
- Utiliser l’analyse prédictive CrudePLUS avant de traiter un mélange de pétrole brut pour garantir un traitement chimique efficace.
- Planifier les mélanges de bruts en fonction des résultats RIX et FPX de chaque mélange.
- Gérer l’injection et le dosage des stabilisants bruts conformément aux recommandations de CrudePLUS afin de réduire au minimum les épisodes d’instabilité et d’améliorer de manière synergique la performance du programme anti-encrassement.
- Gérez l’injection et le dosage de l’anti-encrassement pour atténuer les problèmes d’encrassement du préchauffage du brut chaud, comme recommandé par l’équipe de service de Veolia.
Résultat
L'image 3 présente les avantages des mesures d’atténuation prises par Veolia pour réduire le taux d’encrassement. Le graphique compare les tendances normalisées pour les patients non traités, traités avec FA et AF+CS. Le graphique révèle l’effet synergique du CS sur la FA, comme en témoigne la réduction incrémentielle significative de 34 % de l’encrassement par rapport à la réduction de 62 % de l’encrassement de la FA uniquement. Dans l’ensemble, la perte de transfert de chaleur a été réduite de 96 % avec le programme AF+CS.
En raison de la réduction de l’encrassement sur le système, la fréquence de nettoyage des faisceaux a été réduite, passant de 6 nettoyages de faisceaux entre les interventions à zéro nettoyage nécessaire au cours du cycle de fonctionnement le plus récent.
L'image 4 montre la valeur annualisée des améliorations réalisées en mettant en œuvre les recommandations de Veolia sur ce système. L’impact global du programme CrudePLUS est mesuré par les économies réalisées grâce à la réduction des coûts d’encrassement du préchauffage du brut et à la réduction de la production de pétrole de décantation. Le bénéfice net total après traitement, y compris le coût des mesures d’atténuation avec des produits chimiques ciblés, est estimé à 5,7 millions de dollars/an ou 0,51 $/b de charge.
*Marque déposée de Veolia ; peut être déposée dans un ou plusieurs pays.