Categoria Jovens Integrantes

Aumento da vazão recuperada de gás de flare da Q1 BA

Nomes e e-mails dos Autores:

Fernanda Souza fernanda.souza@braskem.com Vladimir Falcón vladimir.falcon@braskem.com Produção Industrial – Planta de olefinas I Brasil Braskem Unidade de Químicos de Vinílicos Líder do Contrato/Unidade de Negócios: Rodrigo Albuquerque Batista/Q1 BA

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RESUMO: O presente trabalho contempla o aumento da vazão recuperada de gás combustível pelos compressores que compõem o sistema do flare da unidade de químicos 1 (A-1050). A finalidade do sistema de flare é coletar as correntes de hidrocarbonetos que não podem ser enviadas para a atmosfera, sendo assim queimadas na tocha. No entanto, existem dois compressores que possuem como função recuperar parte desta corrente e enviá-la para o sistema de gás combustível, os GBs-1081 A/B. Estes compressores foram projetados para operar continuamente, com capacidade de 1,5 t/h cada, tendo-se assim uma diminuição das perdas através do uso das correntes recuperadas para utilização como gás combustível. A descarga é comum para ambas as máquinas e a média de vazão de recuperação proveniente dos dois compressores referente ao ano de 2016 foi de 1,24 t/h, ou seja, 41,3% da capacidade de projeto dos mesmos. Dessa forma, buscando-se reduzir estas perdas e otimizar a operação dos compressores, indicadores de acompanhamento foram implementados, bem como mapeados os diversos fatores que afetam a continuidade operacional destas máquinas. Após a identificação das causas responsáveis pela indisponibilidade desse sistema de compressão, ações puderam ser traçadas e o fator de operação dos compressores elevado. Como resultado, considerando que a partir do mês de maio o projeto já tinha sido implementado, a média da vazão recuperada em 2017 se encontra em 2,33 t/h. Isso representa um ganho equivalente de aproximadamente 88% em relação ao ano de 2016. Considerando o GMB como referência para a precificação do gás combustível, o ganho realizado acumulado em 2017, iniciando a contabilização em maio e finalizando em julho do mesmo ano, foi de aproximadamente MM R$ 1,4. O ganho planejado para este mesmo período avaliado foi de MM R$ 0,3 ao considerar o desafio de que a vazão média referente a 2017 seria de 1,5 t/h. Com isso, o ganho realizado foi 363% acima do ganho previsto com o desafio.

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1. IDEIAS INCORPORADAS

1.1. Situação anterior O sistema de recuperação de gás de flare se destina ao aproveitamento das correntes provenientes de válvulas de alívio de pressão que descarregam para flare e SV's (safety valves) que não apresentam vedação adequada quando fechadas. O GB-1081 A é o compressor de recuperação da vazão de gás enviada para o flare II e o GB-1081 B é o compressor de recuperação da vazão de gás enviada para o flare I. Ambos possuem sistemas bem semelhantes e um destes sistemas pode ser visto na Figura 1. O sistema do flare I possui como vasos de flare úmido e seco os FA’s-1055/56, respectivamente. Esses vasos se juntam no tambor FA-1081 e a corrente proveniente desse vaso pode ser enviada para flare. A XCV-62004, que é o by-pass do FA-1083, só é aberta quando a pressão do sistema é superior a 500 gf/cm² g ou quando os compressores de recuperação estão parados. No entanto, para que o GB-1081 B consiga operar continuamente, é preciso que essa válvula se encontre fechada e o tambor de selagem (FA-1083) com nível acima de 40%.

Figura 1. Sistema do flare I.

Ao avaliar o histórico de operação dos compressores em questão, conforme a Figura 2, foi visto que os indicadores de operação referentes ao ano de 2016 para os GB-1081 A e GB-1081 B foram de 64,9% e 66,9%, respectivamente.

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Figura 2. Fator de operação dos compressores.

Além dos indicadores individuais, também foi coletado o histórico de operação dos compressores operando com 100% da sua capacidade, uma vez que os mesmos são alternativos. O indicador médio referente ao ano de 2016 foi de 3,2%, conforme a Figura 3.

Figura 3. Operação dos compressores com 100% de capacidade.

Em termos de vazão recuperada, a Figura 4 representa a média referente ao ano de 2016 que foi de 1,24 t/h, um valor inferior que a própria capacidade de projeto de um dos compressores.

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Figura 4. Vazão recuperada no ano de 2016.

Considerando que os compressores realizam preventivas de SV’s às terças-feiras, também foi criado um índice de operação que considera apenas as terças-feiras de cada mês, no intuito de avaliar a indisponibilidade dos compressores devido à preventivas, conforme a Figura 5. Pode-se perceber que o GB-1081 A possui um indicador de operação às terças-feiras mais elevado que o do GB-1081 B, isso se dá ao fato de que o sistema deste compressor possui válvulas de bloqueio que eliminam a necessidade da parada do compressor para a retirada/instalação de algumas SV’s. Os indicadores referentes ao ano de 2016 para os GB-1081 A e GB-1081 B foram de 64,2% e 54,8%, respectivamente.

Figura 5. Fator de operação dos compressores às terças-feiras.

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São diversos os fatores que influenciam na vazão recuperada de gás combustível dos compressores, dentre os quais podemos destacar:

Falta de pressão na sucção da máquina, inviabilizando a operação dos compressores;

Elevado teor de N2 no sistema, reduzindo o teor de hidrocarbonetos na mistura, uma vez que a composição é utilizada no cálculo da vazão recuperada, além de causar elevação na temperatura de descarga dos compressores;

Elevado tempo de preventiva de SV’s que demandam a parada dos GB’s-1081 A/B;

Falta de acompanhamento de indicadores de operação destes compressores.

1.2. Ideias e ações incorporadas

Considerando as causas mais relevantes da redução da vazão recuperada de gás de flare, a equipe de trabalho implantou as seguintes ações:

Instalação de cilindro de N2 para garantir o acionamento e consequentemente a estanqueidade da XCV-62004 do Flare I, propiciando condições operacionais na pressão de sucção do GB-1081 B. Foi aberta uma nota GM de número 7000025381 para esta modificação;

Redução da injeção de N2 na saída dos headers das unidades, possibilitando que os compressores operem em suas capacidades máximas devido a redução de temperatura na descarga dos mesmos, além disso a redução de N2 no sistema também irá contribuir para o aumento da vazão recuperada, uma vez que o percentual de hidrocarbonetos na mistura se elevará;

Redução do tempo de preventiva de SVs que demandam parada dos GBs-1081 A/B;

Implementação e acompanhamento do fator operacional dos GBs-1081 A/B pela jovem integrante.

1.3. Origem do conhecimento

Interna (no âmbito da Organização Odebrecht): reuniões com as demais áreas envolvidas no sistema em questão; manual de operação da área; utilização do PIMS; conhecimento de ferramentas como Minitab e Excel; auxílio da equipe de laboratório para a coleta e análise de amostras.

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Externa: Consultores externos na área de mecânica.

2. METODOLOGIA

2.1. Descrição Este projeto foi desenvolvido com a aplicação de ferramentas Seis Sigma. 2.2. Composição das equipes A equipe responsável pela elaboração e implantação deste projeto é dada por: Coordenador/gerente de produção industrial: 02 Engenheiro de produção industrial: 04 Estagiária de produção industrial: 01 Engenheiro de instrumentação: 01 Engenheiro mecânico: 02 Planejadores de manutenção: 02 Técnicos de operação/operador: 03 Técnico de instrumentação: 01 Componentes: Adilson Vaz Alan Souza Alexandre Marinho Amanda Costa Clécia Fonseca Danilo Matos Evanilton Silva Fernanda Saleh Ivete de Jesus Luiz Sena Márcio Barros Mario Emílio Murilo Fonseca Rebeca Souza Rodrigo Albuquerque Vladimir Falcón

2.3. Equipamentos, insumos e instalações envolvidas Na elaboração do projeto: Computadores com PIMS, Excel, Minitab, salas de reunião. Na execução do projeto: Computadores com PIMS, Excel, Minitab, salas de reunião; Cilindro para pressurizar a XCV-62004 com N2.

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2.4. Produtividades alcançadas Houve um aumento na vazão média recuperada de gás combustível em 88%, ao comparar os anos de 2016 e 2017. Este novo patamar equivale a um aumento de 1,1 t/h na vazão recuperada que é enviada para gás combustível, gerando um aumento no ganho financeiro em MM R$ 1,08, que equivale a estar 363% acima do valor previsto para os meses de maio, junho e julho de 2017. 2.5. Problemas observados Estes compressores são do tipo alternativos com capacidades de 0, 50 e 100%, portanto é preciso bastante atenção dos operadores ao manipular a operação dos mesmos em campo (controle manual). 2.6. Desenhos

A Figura 6 representa o sistema de by-pass da XCV-62004, onde o atuador dessa válvula é suprido por N2. Devido a necessidade da execução de RECs na tubulação de N2, a pressão do header pode cair num patamar entre 3 e 4 kgf/cm2 fazendo com a XCV-62004 abra indevidamente. A idéia foi de fomentar um back up de N2 para o atuador da XCV-62004. No entanto, a partir da instalação de um seletor de maior pressão em conjunto com um cilindro de N2, foi garantida uma pressão superior a 4 kgf/cm2 no atuador da XCV-62004. A nota GM referente a esta modificação é de número 7000025381. Essa montagem, assim como os matérias utilizados, já são previstos na norma de engenharia da Braskem.

Figura 6. Fluxograma do sistema de by-pass da XCV-62004.

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2.7. Custos incorridos e/ou investimentos Os custos referem-se ao custo da aquisição do cilindro de N2 para pressurização da XCV-62004 que foi de R$ 2.000,00.

2.8. Fotos

O cilindro de N2 pode ser visto na Figura 7 a seguir.

Figura 7. Cilindro instalado na XCV-62004.

A Figura 8 representa um momento pontual de operação dos GBs-1081 A/B operando após a implementação do projeto.

Figura 8. Sistema de compressão no PIMS.

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3. RESULTADOS OBTIDOS

Para a obtenção dos resultados, foi considerado que a implementação das melhorias foram durante os meses de março e abril e os resultados coletados pós-projeto iniciaram no mês de maio.

Houve um significativo aumento dos indicadores de operação dos compressores. O fator de operação do GB-1081 A referente ao ano de 2016 foi de 64,9% e o acumulado de 2017 subiu para 95,3%, enquanto o fator de operação do GB-1081 B referente ao ano de 2016 foi de 66,9% e o acumulado de 2017 subiu para 84,1%, como mostra a Figura 9. Vale ressaltar que as médias referentes ao acumulado de 2017 incluem meses em que o projeto ainda não estava implementado, ou seja, as médias contabilizadas a partir do mês de implementação do projeto (mês de maio) são ainda maiores e equivalentes a 98,7% e 96,6% para os GB-1081 A e GB-1081 B, respectivamente.

Figura 9. Elevação do índice de operação dos compressores.

Além do aumento dos indicadores que estão ligados a operacionalidade dos compressores, também foi avaliado uma redução considerável na variação de operação dos mesmos com auxílio de ferramentas seis sigma. A Figura 10 representa um boxplot realizado para o GB-1081 A e mostra a variação sofrida antes e depois da implementação do projeto.

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Figura 10. Boxplot para o GB-1081 A.

A Figura 11 também representa um boxplot, porém agora realizado para o GB-1081 B e mostra a variação de antes e de depois da implementação do projeto.

Figura 11. Boxplot para o GB-1081 B.

O indicador de operação dos compressores operando com 100% da sua capacidade em 2016 foi de 3,2% e o acumulado de 2017 foi de 44,6%, como mostra a Figura 12. A média referente ao acumulado de 2017 também considerou meses em que o projeto não estava implementado. Ao considerar uma média a partir do mês de maio o valor se eleva para 80,5%.

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Figura 12. Aumento do indicador de operação com 100% da capacidade.

Redução do tempo de preventiva, resultando em um maior fator de operação durante às terças-feiras. Os indicadores do GB-1081 A em 2016 e 2017 foram de 64,2% para 82,3%, respectivamente e os indicadores do GB-1081 B foram de 54,8% e 75,6%, respectivamente (Figura 13). A média para ambos os compressores ao considerar a partir do mês de maio se elevam para 94,7% e 87,3% para os GB-1081 A e GB-1081 B, nesta ordem.

Figura 13. Aumento do indicador de operação durante às terças-feiras.

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Aumento da vazão recuperada média (t/h) na fase pós projeto em 88%, uma vez que a vazão média recuperada em 2016 foi de 1,24 t/h e o acumulado de 2017 contabilizado a partir do mês de maio foi de 2,33 t/h, conforme a Figura 14. O desafio para 2017 é manter uma média acumulada acima de 1,5 t/h.

Figura 14. Aumento da vazão de gás recuperado ao longo dos anos.

Ganho de 383% ao comparar o acumulado de 2017 após a implementação do projeto com o desafio imposto em manter a vazão média acumulada em 1,5 t/h (Figura 15). O ganho planejado, considerando o desafio de manter a vazão média recuperada pelos compressores em 1,5 t/h, foi de aproximadamente MM R$ 0,3. O ganho realizado e acumulado a partir do mês de maio e contabilizado até o mês de julho de 2017 foi de aproximadamente MM R$ 1,4, resultando em um ganho equivalente de MM R$ 1,1.

Figura 15. Ganho obtido pelo aumento da vazão dos compressores.

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No intuito de avaliar estatisticamente o aumento da vazão recuperada frente aos resultados obtidos no ano de 2016, a análise de capabilidade foi realizada através da metodologia seis sigma. A Figura 16 representa um comparativo entre as análises dos anos de 2016 e 2017.

Figura 14. Análise de capabilidade nos anos 2016 e 2017.

A média entre os pontos avaliados também se elevou consideravelmente, conforme a Figura 14. A média de 2016 foi de 1382,66 e a de 2017 foi de 2332,15.

ÁREAS DE APLICAÇÃO Todas as unidades que possuírem sistemas de recuperação de gás combustível provenientes do sistema de flare. 5. CONTATOS

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Fernanda Cristina Saleh de Souza fernanda.souza@braskem.com.br Telefone fixo: (71) 34131248 Celular: (71) 99964-8858 Vladimir Albano vladimir.falcon@braskem.com Telefone fixo: (71) 34131570 Celular: (71) 98634-9784