PT2101906E - Processo de substituição dos tubos de catalisador de um reformador de hidrocarbonetos - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "PROCESSO DE SUBSTITUIÇÃO DOS TUBOS DE CATALISADOR DE UM REFORMADOR DE HIDROCARBONETOS" A presente invenção refere-se a um processo de manutenção de um forno para reformação catalítica de uma mistura reactiva de hidrocarbonetos, equipada com tubos cheios de catalisador e de que uma parte dos tubos está munida de termopares, o processo compreendendo um seguimento da temperatura dos tubos.

Os hidrocarbonetos são uma das principais fontes para a fabricação de gás de síntese. A fabricação de gás de síntese consiste em transformar hidrocarbonetos CnHm numa mistura de pelo menos de hidrogénio (H2) , de monóxido de carbono (CO), de dióxido de carbono (C02) . Os gases produzidos são em seguida utilizados para pôr em execução numerosas reacções químicas. Deste modo, o hidrogénio poderá ser utilizado especialmente para efectuar reacções de hidrogenação ou, após adição de azoto N2, para produzir amoníaco; uma mistura de CO, C02 e H2 poderá conduzir à síntese de metanol, e das misturas CO e H2 estão na base de sínteses oxo, etc.

Um dos processos mais utilizados para realizar esta transformação é a reformação catalítica a vapor de hidrocarbonetos leves, especialmente o gás natural. Num tal processo, a mistura de hidrocarbonetos leves, compreendendo principalmente metano, é posta a reagir com o vapor de água na presença de catalisador para produzir o hidrogénio e os óxidos de carbono. Entre as diferentes reacções posta em execução no momento da reformação, as principais reacções 2 são: a reacção endotérmica de reformação, seja CH4 + H20<->· CO + 3H2, assim como a reacção exotérmica de conversão do CO, seja CO + H20<->C02 + H2. A reformação é globalmente endotérmica e é efectuada a uma temperatura aproximando geralmente 1000°C. Convém notar que os hidrocarbonetos são em geral previamente desimpedidos dos compostos enxofrados que eles contêm, sendo estes venenos para os catalisadores correntemente utilizados.

Um processo de reformação catalítica a vapor de hidrocarbonetos leves é posto em execução numa câmara de combustão compreendendo queimadores e tubos, estando os tubos cheios de catalisador e estando aptos a serem atravessados por uma mistura de hidrocarbonetos e de vapor, os queimadores estando dispostos de modo a transferirem o calor da sua combustão à mistura de hidrocarbonetos e de vapor através da parede dos tubos.

Na prática, a reacção catalítica de reformação de hidrocarbonetos pelo vapor de água efectua-se sob pressão sobre o catalisador contido nos tubos aquecidos exteriormente por radiação e convecção. Os tubos de catalisador estão dispostos verticalmente e a circulação da mistura reactiva de hidrocarbonetos e de vapor efectua-se de cima para baixo.

Um forno de reformação compreende uma zona de radiação, câmara de combustão na qual estão dispostos os tubos de catalisador, e uma zona de convecção pela qual se efectua a evacuação dos fumos e dos gases de combustão produzidos na câmara de combustão. Os gases de combustão evacuados pela zona de convecção são utilizados para o pré-aquecimento da 3 mistura reactiva entrando hidrocarbonetos e vapor de água, e eventualmente outros fluidos reactivos. A zona de convecção está geralmente instalada quer por cima da câmara de combustão, quer verticalmente ao lado do forno, quer horizontalmente. De acordo com a posição dos queimadores no forno (em cima para os «top fired», ou sobre o lado para os «side fired»), o perfil de temperatura vertical do tubo é diferente. 0 máximo de temperatura será especialmente atingido num ponto do tubo situado aproximadamente no seu terço superior no caso do «top fired» e à volta do terço inferior no caso do «side fired».

Os tubos de catalisador utilizados são geralmente do tipo tubo centrifugado de aço ligado. 0 tubo deve resistir às pressões e temperaturas elevadas posta em execução num tal procedimento, assegurando completamente uma boa transmissão do calor à mistura reactiva que circula no interior. Além de deverem possuir uma resistência adaptada às mais altas temperaturas, esses tubos devem ser realizados num material apresentando igualmente uma resistência muito boa à fluência de tais temperaturas.

Os tubos de catalisador são submetidos a ciclos de aquecimento/arrefecimento e a temperaturas muito altas; o seu envelhecimento e a sua integridade devem ser vigiados de um modo tão exacto e fiável como possível. Com efeito, são calculados para uma duração de vida terminada (tipicamente 100 000 horas) a uma temperatura máxima de utilização DTT (Design Tube Temperature). Ultrapassar esse valor limite máximo conduz a uma diminuição importante na duração de vida dos tubos. Por exemplo, um funcionamento constante de 20°C acima da temperatura de utilização para a qual os tubos foram concebidos divide por dois a vida dos 4 tubos, fazendo-a passar de uma dezena de anos para cerca de cinco anos. Esse problema reveste uma importância muito particular no momento de fases de arranque ou de mudança da composição da mistura reactiva. A vigilância das temperaturas às quais estão submetidos os tubos é pois primordial, mas o conhecimento histórico dessas temperaturas é também de um interesse crucial para o processo de reformação catalítica de hidrocarbonetos.

Actualmente, medidas da temperatura dos tubos são realizadas de modo descontínuo, especialmente por medidas pirométricas. As medidas podem igualmente ser efectuadas utilizando especialmente termopares. Tais medidas, sejam pirométricas ou por termopares são pontuais, ao mesmo tempo no espaço e no tempo; não permitem conhecer o conjunto das variações de temperatura às quais cada tubo de catalisador está sujeito ao longo da sua vida e sobre todo o seu comprimento.

Por outro lado, as medidas pirométricas efectuam-se por intermédio de orifícios de observação (peephole em inglês), manejados na parede do forno. No momento da realização de uma medida, o operador abre o «peephole» e aponta o pirómetro (ou um outro instrumento de medida) na horizontal, para o tubo cuja temperatura de parede deve ser medida; esta manipulação tende no entanto a diminuir a temperatura no interior do forno ao nível do «peephole».

No caso das medidas por termopar, convém notar que os termopares fazem parte integrante dos tubos de catalisador, e por esse facto, as medidas de temperatura não requerem intervenção de um operador na diferença de medidas pirométricas. As perturbações de temperatura provocadas pela abertura de um orifício de observação por um operador 5 são evitadas assim como os riscos incorridos pelo operador no momento de uma tal medida, . No entanto, não se pode implantar o termopar no local do tubo onde se supõe a temperatura ser máxima porque nesse local a sua presença poderá criar um ponto quente.

Um dos riscos principais decorrente da ausência de dados fiáveis e precisos sobre a temperatura real dos tubos e as variações suportadas é o risco de envelhecimento prematuro conduzindo à ruptura intempestiva de um ou de vários tubos de catalisador durante o funcionamento e na paragem da instalação - fora de áreas de manutenção predefinidas.

Em particular, no momento de fases transitórias tais como um reinicio seguido de uma paragem de manutenção ou de uma mudança da composição da mistura reactiva, o risco de que um sobreaquecimento não seja detectado e corrigido imediatamente existe; a duração de vida dos tubos de catalisador pode pois ser reduzida de modo significativo. Por consequência, desde logo que o risco de sobreaquecimento não pode ser afastado, é essencial controlar o envelhecimento dos tubos a fim de programar a mudança logo que se torne necessária. 0 seguimento fiável das temperaturas de cada um dos tubos é tanto mais importante do que as temperaturas dos tubos em funcionamento que não são as mesmas de acordo com a sua posição no forno, mas também em função de diferentes factores, tais como as sequências de acendimento, os tipos de hidrocarbonetos e de combustíveis utilizados, etc. A presente invenção tem como finalidade paliar os inconvenientes precedentemente evocados graças a um 6 processo de manutenção do forno, apoiando-se sobre a determinação da temperatura máxima de cada tubo durante toda a vida do forno, de modo a poder programar a mudança dos tubos em função do seu envelhecimento.

Por temperatura máxima, entende-se a temperatura no ponto mais quente do tubo. Com efeito, considerando que um tubo de reformação apresenta um comprimento de vários metros e que numerosos factores intervêm sobre esse comprimento que induzem modificações de temperatura, é essencial determinar o sitio mais quente do tubo, assim como a diferença de temperatura existente entre a temperatura de parede nesse ponto e a (as) temperatura (s) efectivamente determinada (s) nos pontos onde são efectuadas (ou avaliadas) as medidas no momento do funcionamento do forno.

Na verdade, a invenção refere pois um processo de manutenção de um forno para reformação catalítica a vapor de água de uma mistura reactiva de hidrocarbonetos, o forno compreendendo tubos cheios de catalisador, uma primeira parte dos tubos T(j) estando equipados com um termopar fixado num ponto Yt(j) dos ditos tubos, os outros tubos T(i) estando desprovidos, o processo compreendendo pelo menos as etapas seguintes: 1) medir periodicamente, para cada tubo uma temperatura θρ de parede do tubo com a ajuda de um meio de medida de temperatura a distância; 2) medir e registar sem interrupção para cada um dos tubos T(j) uma segunda temperatura 0t(j) de parede do tubo com ajuda do termopar fixado sobre o dito tubo e ligado a um sistema de aquisição de dados apto a armazenar dados durante um tempo pelo menos igual à 7 duração de vida do forno, estabelecer a curva 0t(j) em função do tempo; 3) para cada tubo T(j), e para cada medida θρ, calcular Δθ (j) = Θρ (j) - 0t (j) ; 4) para cada tubo T(i), estabelecer uma curva virtual 0t(i) virtuai em função do tempo tal como: -ela passa por pontos 0t (i) virtuai ordenada 0p(i) Δ0 (j) para as quais 0h(j) é o valor calculado no momento da etapa 3) para um tubo T(j) vizinho escolhido, e - ela corresponde à translação da curva 0t (j) para o dito tubo T(j) vizinho passando por esses pontos; 5) por outro lado, para pelo menos um tubo, determinar o ponto do tubo mais quente, e avaliar a variação de temperatura h0max entre a temperatura 0max no dito ponto mais quente e a temperatura 0t medida ao mesmo momento nas condições da etapa 2) ; 6) para cada tubo T(i), estabelecer uma curva 0max (i) em função do tempo a partir da curva virtual 0t(i)virtuai estabelecida na etapa 4) e do A0max da etapa 5), e para cada tubo T(j) estabelecer a curva 0max (j) a partir da curva estabelecida na etapa 2) e do Δθ max avaliado, de modo a estabelecer um histórico de temperatura de cada tubo T(i); 7) deduzir, em tempo real, e com a ajuda de um método de cálculo apropriado uma duração de vida restante para cada tubo T (i) , a partir da curva 0max(i) e para cada tubo T (j) , a partir da curva 0max(j); 8) comparar a duração de vida restante para cada um dos tubos com o tempo restante antes das próximas paragens programadas do forno; e; 9) substituir os tubos que o necessitam no momento de cada paragem programada.

Assim, o processo da invenção permite ao utilizador seguir da forma mais exacta possível o envelhecimento real de cada tubo contido no forno de reformação e de efectuar as substituições dos tubos que o necessitem no momento das paragens programadas do forno (tendo previsto o fornecimento do número requerido de novos tubos).

Com efeito, de acordo com a etapa 1 do processo acima, mede-se a temperatura real Θρ para cada um dos tubos. Esta medida é realizada num ponto do tubo situado numa coordenada Yp, podendo ser visada por um «peephole». A medida e o registo sem interrupção da temperatura 0t para alguns tubos, de acordo com a etapa 2 permite dispor de um historial exacto dos acidentes de temperatura no forno num grande período de tempo, estendendo-se à duração de vida do forno, pondo em evidência e registando os eventuais excessos de temperatura. Para isso, tubos T(j) foram equipados com um termopar. 0 termopar está de preferência fixado num ponto do tubo situado numa coordenada Yt(j), escolhida em 1/3 superior do tubo relativamente ao sentido de circulação da mistura reactiva no caso de um forno de reformação do tipo «top fired». Está de preferência fixado num ponto do tubo situado numa coordenada Yt(j) escolhida em 1/3 inferior do tubo relativamente ao sentido de circulação da mistura 9 reactiva no caso de um forno de reformação do tipo «side fire». A aquisição e o registo das medidas de temperatura são efectuados por intermédio de um sistema permitindo a gestão de um grande número de dados, o seu registo em tempo real, assim como o seu armazenamento e o seu tratamento durante um tempo pelo menos igual à duração de vida do forno. 0 sistema de aquisição de dados está apto a registar medidas de temperatura sem interrupção de uma duração superior a dez anos. A duração de vida teórica para a qual os tubos de catalisador são concebidos sendo de cerca de dez anos, uma tal capacidade de memória permite ter um historial completo dos tubos de catalisador.

Realizaram-se assim por parte dos tubos T(j) duas séries de medidas de temperatura, uma sem interrupção, outra descontinua; dispõe-se pois periodicamente de duas medidas de temperatura simultâneas obtidas por dois meios diferentes, permitindo assim calcular as variações de temperatura A0(j) para o conjunto dos tubos T(j), e para o conjunto das medidas Δθ (j) (etapa 3) . A experiência mostra que dois tubos vizinhos, uma vez que são idênticos e que suportam sensivelmente as mesmas perturbações de funcionamento, apresentam variações de temperatura comparáveis; do mesmo modo, a variação entre a temperatura medida pelo pirómetro e pelo termopar para um tubo T (j) dado fica sensivelmente constante entre duas medidas pirométricas sucessivas; uma variação anormal dessa alteração medida por um tubo T(j) constituirá uma 10 anomalia e pedirá uma verificação da coerência das medidas. A etapa 4 permite, para cada tubo T(i), estabelecer uma curva virtual representando as temperaturas 0t(i)virtuai em função do tempo. Para um tubo T(i) qualquer, a escolha do tubo T(j) vizinho não é critica na medida em que o valor indicado 0t(j) seja reconhecido como fiável. A coerência das curvas assim estabelecidas pode ser verificada no momento da realização das medidas 0t(i). A fim de determinar do modo mais exacto possível o envelhecimento de um tubo, é necessário ter em conta para o cálculo desse envelhecimento não a temperatura 0t(i), mas a temperatura máxima atingida pelo tubo. Para este fim, o processo compreende a etapa 5 durante a qual se determina, nas condições compatíveis com o funcionamento do forno, o ponto mais quente de um tubo representativo daqueles de que se avalia o envelhecimento em funcionamento. Calcula-se a variação entre a temperatura medida nesse ponto e a temperatura medida pelo termopar de acordo com a etapa 2. Poder-se-á também determinar a variação por intermédio da medida pirométrica. A determinação do ponto mais quente de um tubo é de preferência obtida pelo estabelecimento de um perfil de temperatura do tubo sobre o seu comprimento; esse perfil pode ser dado pelo fornecedor, enquanto elemento do «básico do forno» mas poderá também ser objecto de uma determinação no momento de ensaios de laboratório ou no site industrial referido, ser obtido por simulação ou de acordo com outro método. 11

No momento da etapa 6, estabelece-se o conjunto das curvas 0max em função do tempo para os tubos T(i) e T(j) por: -para os tubos T (i) uma translação das curvas 0t(i)virtUai de um valor igual à variação correspondente a A0max avaliado na etapa 5, e -para os tubos T(j), uma translação das curvas 0t(j) de um valor correspondente à variação A0max avaliado na etapa 5.

No fim dessas etapas 1) a 6), dispõe-se assim do historial da temperatura máxima de cada um dos tubos pela duração da sua vida já passada.

Um tal historial das temperaturas máximas para cada um dos tubos permite calcular a sua duração de vida estimada restante com a ajuda de um método de cálculo apropriado, de acordo com a etapa 7 do processo. Esse cálculo é realizado a intervalos de tempo judiciosamente escolhidos de modo a recalcular tantas vezes quantas necessárias essa duração de vida em função dos acontecimentos suportados pelos tubos ao longo da utilização do forno. Conhecendo a duração de vida restante, programa-se (etapa 8), e realiza-se (etapa 9) a substituição dos tubos que o necessitem durante uma paragem de manutenção. 0 processo da invenção assim descrito permite reduzir de maneira muito importante os riscos de ruptura dos tubos durante o funcionamento, evita as paragens intempestivas do forno e os inconvenientes que a ele estão ligados. Vantajosamente, o meio de medida de temperatura à distância é um pirómetro. 12

De preferência, mede-se a temperatura com a ajuda do meio de medida de temperatura à distância pelo menos uma vez por mês para o conjunto dos tubos.

Vantajosamente, mede-se a temperatura com a ajuda do meio de medida de temperatura à distância mais frequentemente para os tubos mais quentes, de preferência quotidianamente.

Esta medida é também de preferência realizada no momento de arranque da reacção de reformação, no caso de modificações de certos parâmetros etc.

Os «peephole» estão dispostos na parede do forno de tal modo que cada tubo possa ser visado a partir de pelo menos um «peephole»; de modo clássico, a disposição dos «peephole» é tal que é possível efectuar pelo menos duas medidas em pontos diferentes sobre o comprimento de um tubo. Assim, preferencialmente, efectuar-se-ão pelo menos duas medidas de temperatura com a ajuda do meio de medida de temperatura à distância em pontos diferentes sobre o comprimento de um tubo e a medida Θρ é a maior dos valores medidos. 0 forno de reformação sendo do tipo side fired, para cada tubo T (j), o termopar está de preferência fixado num ponto do tubo situado numa coordenada Yt(j), escolhida em 1/3 inferior do tubo relativamente ao sentido de circulação da mistura reactiva. 0 forno de reformação sendo do tipo top fired, para cada tubo T(j), o termopar está de preferência fixado num ponto do tubo situado numa coordenada Yt(j), escolhida em 13 1/3 superior do tubo relativamente ao sentido de circulação da mistura reactiva. A aquisição e o registo das medidas de temperatura para a duração de vida do forno de reformação são vantajosamente efectuadas por intermédio de um sistema de tipo SCADA («Supervisory Control And Data Acquisition»),cuja capacidade de memória permite ter um historial completo dos tubos de catalisador.

Vantajosamente, a conversão da relação 0max(i) =f(tempo) em duração de vida restante para cada um dos tubos é realizada utilizando a relação de Larson Miller. às figuras parcial de reformação elaboração parcial de reformação elaboração A invenção vai agora ser descrita referindo-se 1 e 2 juntas nas quais: A figura 1 é uma representação esquemática um forno do tipo side fired para a catalítica de hidrocarbonetos, apto para a do processo de acordo com a invenção. A figura 2 é uma representação esquemática um forno do tipo top fired para a catalítica de hidrocarbonetos, apto para a do processo de acordo com a invenção. A figura 1 apresenta um forno 1 para a reformação catalítica de hidrocarbonetos, de tipo «side fired», podendo permitir a elaboração do processo de acordo com a invenção. Compreende uma câmara de combustão 2 equipada com queimadores 3 dispostos ao longo das paredes verticais do forno e ligados a uma alimentação de carburante 4 e uma câmara de convecção 5 destinada à evacuação dos gases e fumos gerados pelos queimadores 3. 14

Os queimadores 3 estão dispostos de modo a formar filas, aquecem tubos T(i) e T(j), representados pelo tubo 6. Cheios de catalisador, os tubos 6 estão dispostos verticalmente na câmara de combustão 2. Cada tubo 6 é alimentado na sua extremidade superior 7 por uma mistura reactiva 10, está liqado na sua extremidade inferior 8 a um colector 9 que colecta os produtos da reacção de reformação catalítica.

Antes de alimentar o tubo 6 a mistura reactiva 10 circula na câmara de convecção 5 onde é pré-aquecida pelos gases e fumos evacuados. 0 tubo faz parte dos tubos T(j), está equipado com um termopar 11 fixado por baixo da fila de queimadores mais baixa. 0 termopar está alojado numa caixa de protecção térmica não representada na figura a fim de o proteger do calor directo dos queimadores 3. Está ligado a um sistema externo SCADA que permite a aquisição, o registo e o tratamento dos dados em tempo real (não representado na figura). A figura 2 apresenta um forno 21 para a reformação catalítica de hidrocarbonetos, de tipo «top fired», podendo permitir a elaboração do processo de acordo com a invenção. Compreende uma câmara de combustão 22 equipada com queimadores 23 dispostos no tecto do forno e ligados a uma alimentação de carburante 24 e uma câmara de convecção 25 destinada à evacuação dos gases e fumos gerados pelos queimadores 23.

Os queimadores 23 aquecem tubos T(i) e T(j), representados pelo tubo 26. Cheios de catalisador, os tubos 26 estão 15 dispostos verticalmente na câmara de combustão 22. Cada tubo 26 é alimentado na sua extremidade superior 27 por uma mistura reactiva 30, está ligado na sua extremidade inferior 28 a um colector 29 que colecta os produtos da reacção de reformação catalítica.

Antes de alimentar o tubo 26 a mistura reactiva 30 circula na câmara de convecção 25 onde é pré-aquecida por gases e fumos evacuados. 0 tubo faz parte dos tubos T(j), está equipado com um termopar 31, fixado no terço superior do tubo. O termopar está alojado numa caixa de protecção térmica não representada na figura a fim de o proteger do calor directo dos queimadores 23. Está ligado a um sistema externo SCADA que permite a aquisição, o registo e o tratamento dos dados em tempo real (não representado na figura).

Os fornos representados nas figuras 1 e 2 funcionam do mesmo modo pela elaboração da invenção.

Os tubos T(j) são escolhidos livremente, mas são de preferência representativos de um perfil de temperatura no forno, pode também equipar-se cada tubo de catalisador com um termopar que lhe é próprio.

As temperaturas 0t (j) medidas por cada termopar 11, 31 equipando um dos tubos T(j) são transmitidas , ao sistema de aquisição e de registo de dados SCADA. São convertidas em valores de temperaturas máximas para cada tubo de catalisador. As temperaturas máximas são obtidas a partir de correcções aplicadas às temperaturas medidas de acordo com a invenção. 16

Assim, os dados de temperaturas registadas, completadas pelas medidas pirométricas periódicas, fornecem de acordo com o processo da invenção o conjunto dos valores de temperatura ©max em função do tempo para a totalidade dos tubos do forno. A partir dos dados de temperatura ©max assim registados, calcula-se a duração de vida restante dos tubos 6, 26. 0 cálculo dessa duração de vida restante utiliza tipicamente uma relação do tipo relação de Larson-Miller, lei conhecida e correntemente utilizada pelo homem da técnica para prever a duração dos tubos. Um exemplo de estudo detalhado da ruptura de temperatura e um exemplo de cálculo de duração de vida em função da temperatura são apresentados no artigo «Journal of Corrosion Science and Engineering, Volume 6 Paper H012,», que está especialmente disponível a partir dos seguintes endereços: http://www2.umist.ac.uk/corrosion/JCSE/Volume6/Default.html ou http://www.jcse.org/

No tempo M qualquer tubo dispõe de uma duração de vida VM máxima restante, que lhe é própria, para uma utilização à temperatura normal de funcionamento. Esta duração de vida VM é o resultado da previsão de vida calculada com a ajuda da relação de Larson-Miller no dito instante M.

No momento do cálculo seguinte, seja no tempo M+l, vai-se, de acordo com a invenção, determinar com a ajuda do parâmetro de temperatura de Larson Miller a duração de vida máxima restante VM+i, que tem em conta condições efectivas de funcionamento do tubo desde o cálculo precedente. Para isso, com ajuda do parâmetro de temperatura de Larson Miller, e a partir dos valores de ©max em função do tempo, 17 em função da duração durante a qual o tubo de catalisador ficou na temperatura Gmax, em função das propriedades térmicas do tubo, calcula-se por período de tempo passado desde o último cálculo da temperatura 0max (dado por SCADA), a duração equivalente de utilização à temperatura normal de funcionamento. A duração de vida restante calculada é pois reajustada em função dessa duração equivalente de utilização. 0 cálculo é realizado para cada tubo de catalisador.

Nota: se tubos funcionaram a uma temperatura inferior à temperatura normal de funcionamento, a sua duração de vida restante estimada aumenta; se tubos funcionaram a uma temperatura superior à temperatura normal de funcionamento, a sua duração de vida restante estimada diminui. 0 cálculo de duração de vida restante estimada leva assim ao operadorda instalação dos elementos complementares essenciais a fim de prever ou não a substituição de todo ou parte dos tubos no momento de uma paragem de manutenção programada.

Embora a invenção tenha sido descrita em ligação com exemplos particulares de realização, é bem evidente que não é de maneira nenhuma limitada e que compreende todos os equivalentes técnicos dos meios descritos assim como as combinações se estas entram no quadro da invenção.

Outras vantagens decorrem da elaboração do seguimento das temperaturas de acordo com a invenção, em particular no momento de fases transitórias tais como um reinicio, uma mudança da composição da mistura reactiva ou qualquer outro 18 caso. Esta ferramenta permite aos operadores do forno reagirem imediatamente no caso de sobreaquecimento no forno; medidas imediatas podem ser tomadas para remediar o sobreaquecimento, o impacto negativo sobre a duração de vida dos tubos é assim menor.

Lisboa, 30 de Setembro de 2010

Claims (9)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo de manutenção de um forno para a reformação catalítica a vapor de uma mistura reactiva de hidrocarbonetos, o forno compreendendo tubos cheios de catalisador, uma primeira parte dos tubos T(j) estando equipados com um termopar fixado sobre a parede do dito tubo num ponto Yt(j), os outros tubos T(i)estando desprovidos, o processo compreendendo pelo menos as etapas seguintes: 1) medir periodicamente, para cada tubo uma temperatura θρ de parede do tubo com a ajuda de um meio de medida de temperatura a distância; 2) medir e registar sem interrupção para cada um dos tubos T(j) uma segunda temperatura 0t(j) de parede do tubo com a ajuda do termopar fixado na parte baixa dos ditos tubos e ligado a um sistema de aquisição de dados apto a armazenar dados durante um tempo pelo menos igual à duração de vida de um forno, estabelecer uma curva 0t(j) em função do tempo; 3) Para cada tubo T (j) e para cada medida 0p(j), calcular A0(j) = 0p(j) - 0t(j), 4) Para cada tubo T(i), estabelecer uma curva virtual 0t (i) virtual em função do tempo tal como: -ela passa por pontos 0t(i)virtuai de coordenada 0p(i) - Δ0 (j) para os quais A0(j) é o valor calculado no momento da etapa 3 para um tubo T(j) vizinho escolhido, e 2 -ela resulta da translação da curva ©t (j) para o dito tubo T(j) vizinho passando por esses pontos; 5) por outro lado, para pelo menos um tubo, determinar o ponto do tubo mais quente e de estimar a variação de temperatura A©max entre a temperatura ©max ao dito ponto mais quente e a temperatura ©t medida no mesmo momento nas condições da etapa 2; 6) para cada tubo T(i), estabelecer uma curva ©max(i) em função do tempo a partir da curva virtual ©t(i) virtual estabelecida na etapa 4 e do A©max da etapa 5), e para cada tubo T(j) estabelecer a curva ©max(j) a partir da curva estabelecida na etapa 2 e do A©max estimado, de modo a estabelecer um historial de temperatura de cada tubo T(i); 7) deduzir em tempo real, e com a ajuda de um método de cálculo apropriado uma duração de vida restante para cada tubo T(i), a partir da curva ©max(i) e para cada tubo T(j), a partir da curva ©max(j); 8) comparar a duração de vida restante para cada um dos tubos com o tempo restante antes das próximas paragens programadas do forno; e 9) substituir os tubos se necessário no momento de cada paragem programada.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o meio de medida de temperatura ser um pirómetro.

3. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2 caracterizado por se medir a temperatura com ajuda de um meio de medida de temperatura à distância pelo menos uma vez por mês para o conjunto dos tubos. 3

4. Processo de acordo com a reivindicação 3 caracterizado por se medir a temperatura com ajuda de um meio de medida de temperatura à distância mais frequentemente para os tubos mais quentes, de preferência quotidianamente.

5. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 4 caracterizado por se efectuarem pelo menos duas medidas de temperatura com a ajuda do meio de medida de temperatura à distância em pontos diferentes sobre o comprimento de um tubo e por a medida Θρ ser a maior dos valores medidos.

6. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o forno de reformação sendo de tipo side fired, para cada tubo T(j), o termopar estar fixado num ponto do tubo situado numa coordenada Yt(j),escolhida em 1/3 inferior do tubo relativamente ao sentido de circulação da mistura reactiva.

7. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o forno de reformação sendo do tipo top fired, para cada tubo T(j), o termopar estar fixado num ponto do tubo situado numa coordenada Yt(j),escolhida em 1/3 superior do tubo relativamente ao sentido de circulação da mistura reactiva.

8. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por a aquisição e o registo das medidas de temperatura para a duração de vida do forno de reformação serem efectuados por intermédio de um sistema de tipo SCADA. 4

9. Processo de acordo com qualquer uma das revindicações 1 a 8, caracterizado por a conversão da relação Qmax (i) em função do tempo de duração de vida restante para cada um dos tubos ser realizada utilizando a relação de Larson Miller. Lisboa, 30 de Setembro de 2010