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Petrotecnia febrero, 200626 I
Refinera Shell Capsa:
Unidad de Recuperacin de VaporesPor el Ing. Juan Carlos Jahn, auditor tcnico y tecnlogo senior de Destilacin/Craqueo Trmico,
Ing. Jorge Alejandro Garde, gerente de Higiene, Salud, Medio Ambiente, Seguridad y Calidad
Nota de tapa
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Continuando en su firme compromiso con el cuidado
responsable del medio ambiente y del desarrollo soste-
nible, a partir de diciembre de 2003 Shell incorpora a
su refinera Dock Sud una Unidad de Recuperacin de
Vapores, la primera en su tipo de la Argentina.
Esta nueva unidad tiene por funcin captar los compo-
nentes livianos que se producen durante el proceso habi-
tual de llenado y vaciado de los tanques de preparacin de
gasolinas, y durante las maniobras de carga de camiones
en las plataformas de despacho de la Refinera Shell y,
selectivamente, con la carga de buques en muelle.
La Unidad de Recuperacin de Vapores complementa as
el proyecto de carga ventral de camiones en plataformas de
despacho de la Refinera Shell CAPSA que fuera finalizado
en el ao 2000. La puesta en marcha de la Unidad de
Recuperacin de Vapores constituye una nueva y decisiva
mejora a laperformance ambiental de la Refinera, ya que
permite reducir las emisiones de hidrocarburos livianos
muy por debajo de lo establecido por los cdigos constructi-
vos para tanques de techo fijo, la respectiva legislacinambiental aplicable y los requerimientos legales vigentes.
El proceso y las instalaciones
El sistema se basa en el principio de balance de los
vapores generados debidos al movimiento de los produc-
tos. Para ello, una red de caeras comunica entre s a un
total de veinte tanques, nueve plataformas de carga de
camiones, muelles, un gasmetro y la unidad recuperado-
ra de vapores excedentes.
La red de caeras es area, de ms de diez kilmetros
de longitud y dimetros entre cuatro y veinticuatro pulga-
das. Para evitar acumulacin de condensados todas laslneas poseen pendiente hacia el gasmetro y drenajes en
los puntos bajos.
Todos los tanques involucrados son de techo fijo de
baja presin y poseen vlvulas de presin y vaco que
abren por presin a 20mm Barg y por vaco a -6mm Barg,
las cuales fueron reubicadas mediante una unin T.
Para minimizar la produccin de vapores todos los tan-
ques involucrados fueron pintados de blanco.
Es condicin de diseo de las caeras de intercomuni-
cacin entre los tanques y el gasmetro que, aun en la
situacin ms desfavorable (mximo caudal de vapores), la
prdida de carga de las mismas ms la presin en el gas-
metro debe ser siempre menor a los 20mm Barg o mayor alos -6 mm Barg, presiones de set de las vlvulas de presin
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Refinera Shell CAPSA, Unidad de Recuperacin de Vapores.
Vista lneas areas.
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y vaco de los tanques, de esta forma se asegura que stas
nunca se abrirn por sobre presin o vaco, evitndose asla liberacin de vapores de hidrocarburo hacia la atmsfe-
ra o la entrada de aire al sistema desde la atmsfera.
Por cada grupo de tanques, segn su ubicacin fsica
y/o tipo de producto que almacena y a la entrada de la
Unidad Recuperadora de Vapores se instalaron equipos
antidetonantes cuya funcin es amortiguar la onda expan-
siva de una explosin que pueda producirse en algn
punto del resto del sistema (en el primer esquema repre-
sentados por el smbolo).
Al igual que con el sistema de caeras del sistema, es
condicin de diseo para estos equipos no sobrepasar una
prdida de carga mxima en la condicin ms desfavora-
ble (mximo caudal de vapores).Estos equipos no requieren de mantenimiento alguno,
slo hay que drenarlos en forma peridica para evitar proble-
mas de corrosin con el condensado que pueda acumularse.
La funcin principal del gasmetro es amortiguar los
picos de produccin de vapores livianos, especialmente en
los momentos en que las islas de camiones se encuentran
en servicio y/o hay entradas o salidas de volmenes apre-
ciables de naftas por B/T; tambin compensa la evapora-
cin y condensacin de vapores livianos por diferencias de
temperaturas entre el da y la noche.
El gasmetro posee una membrana flotante interna. Un
sistema de contrapesos solidarios a la membrana mediante
un juego de poleas y alambres de acero hacen que la con-
dicin de equilibrio en el interior del gasmetro sea de
2mm Barg. Si aumenta la presin del sistema, la membra-
na se eleva y almacena vapores en su interior; si la presin
baja, entrega vapores al sistema.
Su piso es cnico, con un sumidero en el centro para la
recoleccin de condensados y los sistemas automticos de
drenaje.
El volumen del gasmetro se calcula teniendo en cuen-
ta los vapores producidos en funcin del tiempo. Al final
resulta ser una ecuacin econmica entre el costo del
gasmetro y el de la unidad de recuperacin de vapores.
Tenemos dos casos extremos: un sistema sin gasmetro
o un sistema con gasmetro de capacidad infinita; por
supuesto este ltimo no es tcnicamente viable.
De no existir el gasmetro, la unidad recuperadora debe
ser capaz de procesar el total de los vapores instantneos
producidos, lo que implicara tener que instalar una uni-
dad de recuperacin de vapores de alta capacidad.
Adems, dado que el caudal de vapores instantneos pro-ducidos es muy variable a lo largo del da, la unidad recupe-
radora tendra que tener la posibilidad de operar en muchos
casos, a menos del 30% de su caudal nominal de diseo, lo
cual es tcnicamente complejo por lo menos para que lo rea-
lice en forma eficiente, sea cual fuere la tecnologa aplicada.
Entre ambos casos extremos se encuentra la solucin
tcnica-econmica ms favorable.
El gasmetro posee sistemas de seguridad propios. Por
sobre presin, alto nivel y/o alta temperatura se cierra la
vlvula de entrada de vapores de hidrocarburo al mismo.
Un sistema de sello de silicona con venteo a la atmsfera
es su elemento final de proteccin.
Sobre la membrana y ubicados en forma equidistanteen la envuelta del gasmetro existen detectores de hidro-
carburo. Al activarse uno, se acciona en el panel una alar-
ma sonora; al activarse dos, se cierra la vlvula de entrada
de vapores al gasmetro.La Unidad Recuperadora de Vapores Livianos est
totalmente automatizada y marcha o para segn el nivel
de la membrana en el gasmetro. Consiste en una primera
etapa de compresin y absorcin de los vapores con una
corriente lquida (absorbente) seguida por una segunda
etapa de retencin por medio de un delicado sistema de
membranas permeables selectivas.
Los vapores con hidrocarburos provenientes del gas-
metro se comprimen y mezclan con el absorbente.Por absorcin y condensacin, el hidrocarburo queda en su
mayor parte en el absorbente, el cual retorna a los tanques de
elaboracin para incorporarse a preparaciones siguientes.
El aire, los inertes y el remanente de hidrocarburo no
separado en el depurador se envan hacia los mdulos de
membranas.
Las membranas instaladas en la unidad son altamente
selectivas a hidrocarburos y logran separar, con un alto
grado de eficiencia, el aire y los inertes presentes de la
corriente de vapores de hidrocarburo.
El diferencial de presin necesario entre uno y otro
lado de las membranas se logra mediante bomba de vaco.
Los vapores ricos en hidrocarburos vuelven a la etapade compresin y la fase aire ms inertes se ventea a la
atmsfera.
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Lnea de conexin de tanque al sistema de recuperacin antes
de la vlvula de presin y vaco.
Vista del equipo antidetonante.
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Por diseo, la concentracin de hidrocarburos en el
venteo debe ser menor a 20g/Nm3. Un equipo de medi-
cin en lnea monitorea en forma continua esta concen-
tracin y se activa una alarma en caso de superarse el
valor mximo de diseo.
El sistema de absorbente comprende sendos colectores
que conectan aspiraciones y entradas a ocho tanques decomponentes, bombas y lneas para llegar con el absor-
bente fresco a la VRU y para retornar sta a los tanques.
Como absorbente puede utilizarse cualquier componen-
te de gasolina de presin de vapor y a temperatura lo sufi-
cientemente baja.
Cuanto menor es la presin de vapor del componente
utilizado y menor es la temperatura a la que se encuentra,
mayor ser la eficiencia de la etapa de absorcin y, por lo
tanto, menor el tiempo en que la unidad recuperadora
estar en marcha.
La tecnologaExisten dos tecnologas disponibles en el mercado para
las unidades de recuperacin, la de membranas y la de car-
bn activado.
La tecnologa seleccionada fue la de unidad de mem-
branas. Estas unidades son intrnsecamente seguras pues,
Vista en etapa de construccin.
Estructura soporte de la membrana
interna del gasmetro.
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donde puede haber fuente de ignicin (zona del compre-
sor de anillo lquido), la mezcla es muy rica en hidrocar-
buros y, por lo tanto, se encuentra lejos de los lmites de
explosin. En cambio, donde la mezcla puede atravesar lazona de mezcla explosiva en algn punto (zona de las
membranas), no puede haber fuente de ignicin.
Las membranas son altamente resistentes a todo tipo de
hidrocarburos habitualmente utilizados como componen-
tes de gasolinas en las refineras.
El proyecto
La inversin necesaria para la instalacin de esta uni-
dad fue del orden de los 6,5 millones de dlares, y se insu-
mieron para ello un total de 333.000 horas/hombre de
ingeniera y montaje, tareas que se desarrollaron sin quehubiera que lamentar ni un solo accidente con tiempo
perdido.
La inversin total, que incluye el proyecto de carga ven-
tral de camiones, ha superado los 32 millones de dlares.
La unidad permite retener la mayora de los compues-
tos orgnicos recuperables de la refinera, que retornan a
los tanques de elaboracin para ser nuevamente incorpo-
rados a preparaciones siguientes.Si bien este recobro representa un beneficio econmico
interesante, pues disminuye las prdidas por evaporacio-
nes de la refinera, es importante destacar que lo que se
recupera no alcanza a compensar el gasto de inversin de
la unidad. Por tal razn, este tipo de plantas slo se cons-
truye por cuestiones ambientales y no de rentabilidad.
Situacin actual
Desde que se puso en servicio la planta en diciembre de
2003, la unidad opera en forma exitosa. Los controles ope-
rativos necesarios para su buen funcionamiento son mni-mos, as como tambin sus necesidades de mantenimiento.
Cabe destacar, sin embargo, que es de vital importancia
que el sistema sea totalmente hermtico. No admite vlvu-
las de presin y vaco de tanques con fugas por mala cali-
bracin, asientos en mal estado u otros defectos tales
como discos de ruptura de cmaras de espuma de tanques
rotos, tapas de saca muestra de techo abiertas o con siste-
mas de cierre no adecuados o juntas de sistemas de tele-
medicin, de pasos de hombre de techo o de vlvulas de
presin y vaco en malas condiciones, etc. Cualquier fuga
disminuye drsticamente la capacidad de recuperacin y,
por lo tanto, es necesario un control peridico de las ins-
talaciones, principalmente en los primeros meses despusde la puesta en servicio. .