Étude de cas : le système de sécurité de l'usine chimique comprend des compteurs Coriolis avancés

L'usine BASF augmente la disponibilité grâce à la gestion des gaz entraînés et à la vérification in situ. À partir de janvier 2021 InTech Focus.

L'entreprise chimique mondiale BASF a opté pour la nouvelle technologie de débitmètre Coriolis comme élément central du système instrumenté de sécurité (SIS) de son usine de Freeport, au Texas. Avec son excellent rapport prix/performances, son encombrement réduit, ses fonctionnalités de gestion des gaz entraînés et ses capacités de vérification in situ, la nouvelle technologie de débitmètre améliore la fiabilité et réduit les temps d'arrêt des systèmes de traitement critiques.

L'usine BASF de Freeport fabrique un polymère superabsorbant (SAP), qui absorbe et retient de grandes quantités de liquides. Le polymère absorbant l'eau a des milliers d'utilisations, allant des couches, du ruban adhésif et de la neige artificielle, aux packs de thérapie chaude et froide, aux lits d'eau immobiles et même aux jouets d'eau de croissance. Selon Daniel Siddiqui, ingénieur principal en instrumentation et électricité de BASF pour le CPN et les services publics et l'infrastructure, les exploitants d'usine devaient remplacer l'instrumentation du débitmètre pour le SIS, un ensemble technique de contrôles matériels et logiciels utilisés sur les systèmes de processus critiques. L'ancien équipement de mesure de masse avait atteint la fin de sa durée de vie et BASF voulait l'échanger contre une technologie plus récente. "Les normes de BASF exigent le remplacement des équipements SIS en fin de vie conformément aux recommandations des fabricants", a déclaré Siddiqui. "L'équipement présentait des écarts supérieurs aux spécifications, et plutôt que de le recalibrer, nous avons choisi de le remplacer." Le SIS de la centrale devait respecter le niveau d'intégrité de sécurité (SIL) 3, une mesure des performances du système et de la probabilité de défaillance pour un fonction instrumentée, telle que définie dans les normes de sécurité fonctionnelle CEI 61508. Entre autres éléments, SIL 3 nécessite un instrument de sécurité SIS avec une dérogation pour toute condition inhabituelle. Des débitmètres redondants sont nécessaires pour alerter les opérateurs de tout écart de débit et déclencher une alarme de sécurité. Chaque fois que l'écart est supérieur à 5 %, le SIS arrête la ligne de production. Les opérateurs savaient que la sélection de la bonne instrumentation était essentielle pour minimiser les déclenchements intermittents ou les fausses alarmes susceptibles d'arrêter la ligne de production. Outre le fardeau économique de la perte de production et du gaspillage de matériaux, un arrêt prématuré à pleine charge (plutôt que de ralentir normalement pour l'arrêt) peut entraîner une usure importante de l'équipement. "Le devis que nous avons reçu pour les compteurs de remplacement des autres fournisseurs a dépassé notre budget En raison de la nature de notre processus, nous avons dû utiliser un matériau exotique. Nous avons contacté KROHNE, et le devis que nous avons obtenu représentait des économies de coûts significatives par rapport aux autres fournisseurs. BASF a testé le compteur KROHNE dans son laboratoire central en Allemagne et l'a approuvé pour le service SIS. Après avoir examiné diverses options, BASF a choisi une conception comprenant deux débitmètres massiques à double tube coudé KROHNE OPTIMASS 6400 Coriolis en série pour créer la redondance requise. Les débitmètres sont disponibles dans des tailles allant de DN 08 à 250 et peuvent être fabriqués en acier inoxydable. 316L, Hastelloy® C22 et acier duplex UNS S31803. L'installation de BASF comprend deux compteurs de 2 pouces. Le compteur externe est en acier inoxydable 316 et le compteur interne en Hastelloy. Conforme à l'Association des utilisateurs de la technologie d'automatisation dans les industries de transformation (NAMUR), des longueurs d'installation standard sont disponibles ; l'OPTIMASS 6400 fonctionne à des températures élevées jusqu'à 752 °F (400 °C), ainsi que dans des applications cryogéniques jusqu'à –328 °F (–200 °C). Il gère également des pressions jusqu'à 200 bar (2900 psi). Il est équipé du nouveau convertisseur de signal MFC 400, qui offre un traitement rapide et entièrement numérique du signal ainsi que des indications de diagnostic et d'état améliorées.

Les opérateurs d'usine examinant les options ont déterminé que le prix par rapport à la fiabilité des performances de l'OPTIMASS 6400 était supérieur à toutes les autres options. Si les opérateurs obtenaient une lecture montrant une déviation ou un autre problème avec un paramètre de surveillance de processus, le compteur aidait à identifier le problème à l'avance, tout en continuant à fonctionner de manière fiable dans des conditions anormales. Au-delà de l'avantage du prix d'achat, l'OPTIMASS 6400 ajoute une valeur supplémentaire grâce à un caractéristiques techniques robustes, telles que le système de gestion des gaz entraînés (EGM) de KROHNE. Le gaz entraîné peut perturber la sensibilité de la mesure du débit massique des liquides, diminuer la précision ou même arrêter complètement la mesure. La nouvelle technologie de débitmètre massique Coriolis garantit à la fois des mesures stables et ininterrompues à haute teneur en gaz. L'OPTIMASS 6400 fournit une indication fiable des bulles de gaz dans le processus en utilisant une combinaison de diverses mesures pour détecter un écoulement diphasique. Avec des valeurs comprises entre zéro et 100 % de teneur en gaz ou en air dans la ligne, il maintient les mesures de débit massique et de densité en continu et fournit des valeurs mesurées en direct à tout moment. En même temps, il peut signaler l'état biphasé et émettre une alarme préconfigurée, conformément aux exigences NAMUR NE 107. La plus petite empreinte physique des compteurs sélectionnés était un autre avantage et a facilité l'installation. Par exemple, les appareils KROHNE s'intègrent dans l'espace existant sans modifications majeures de la tuyauterie, alors que les compteurs d'autres fournisseurs auraient nécessité des modifications importantes de la tuyauterie. La conception unique garantit que les vibrations du tube n'ont aucun effet sur les performances lorsque les débitmètres sont montés bride à bride. Le débit à travers le compteur déplace le tuyau, provoquant des tourbillons de fluides, ce qui crée une distorsion mécanique entre l'entrée et la sortie du tuyau. Le capteur en amont de l'oscillateur capte cette vibration avant la sortie. Avec d'autres conceptions, les vibrations des tubes migrent à travers la tuyauterie, provoquant des erreurs si les compteurs sont couplés. De plus, pour la même chute de pression, BASF pourrait sélectionner un diamètre plus petit en raison de la chute de pression plus faible à travers le compteur par rapport aux autres options. C'était un réel avantage financier pour le client. Un autre avantage noté par BASF était l'optimisation du stockage des pièces de rechange, en veillant à ce que tous les compteurs reçus aient la capacité de gaz entraîné requise. « Nous avons obtenu un excellent support de KROHNE et avons pu obtenir deux compteurs, ce qui nous a permis de respecter notre budget approuvé », explique Daniel Siddiqui de BASF. La vérification in situ réduit les temps d'arrêt dus aux exigences d'étalonnage. les opérateurs sont tenus d'établir un intervalle entre les tests périodiques. Grâce à l'outil de vérification sur site OPTICHECK, BASF peut répondre aux exigences des tiers en matière de vérification indépendante des instruments. L'entreprise connecte l'outil en ligne, pendant que le compteur est en service, pour vérifier que le débitmètre fonctionne à ± 1 % de l'étalonnage d'usine. La ligne de base peut être des données de réparation historiques de l'usine ou des résultats de tests sur site après avoir effectué une vérification complète. OPTICHECK dispose également de rapports détaillés pour la documentation des tests d'épreuve des boucles de sécurité. La vérification in situ permet aux opérateurs de maintenir le compteur en fonctionnement plus longtemps, plutôt que d'avoir à retirer le compteur de la ligne, à l'emballer, à l'envoyer pour qu'il soit étalonné à un intervalle prédéfini. , et le remettre en service après l'étalonnage. Performances du compteur depuis le démarrage Les opérateurs de l'usine ont démarré la nouvelle technologie de compteur Coriolis pour le SIS en février 2020. Selon Siddiqui, le système fonctionne bien, fournit des lectures précises et offre une confiance accrue dans le Demande SIS. "Avec le nouvel équipement, l'usine est encore plus sûre", a déclaré Siddiqui. "En utilisant les compteurs KROHNE, nous n'avons pas compromis la sécurité, mais en même temps, nous avons pu maximiser la rentabilité, ce qui nous a permis de respecter le budget. Parmi les fournisseurs agréés par BASF, la proposition de KROHNE était la plus rentable, car gratuite une assistance au démarrage a été fournie."

Al Dhanji ([email protected]) est un représentant client basé à Houston pour KROHNE, Inc. Il est responsable des comptes pour toutes les installations de BASF dans la région du Golfe.

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