Optimización energética de un tren de intercambio de calor para pre-calentamiento de crudo

Abstract

El presente Informe de Suficiencia titulado “Optimización energética de un tren de intercambio de calor para pre-calentamiento de crudo” pretende ser un aporte principalmente en el tema del ahorro energético para la industria del refino de petróleo, la cual es consumidora intensiva de energía en forma de combustible directamente aplicado en los numerosos hornos y calderas que la integran. Específicamente el trabajo realizado se enfoca en la optimización energética de un tren de intercambio de calor para pre-calentamiento de crudo logrando un máximo intercambio de calor entre los productos calientes provenientes de la torre de destilación primaria y el crudo a calentar, el crudo es pre-calentado para ingresar a un nuevo proceso de calentamiento en los hornos de proceso. La optimización del proceso de pre-calentamiento reduce el consumo de combustible utilizado en los hornos de proceso. Para cumplir este objetivo y a fin de aprovechar todos los recursos de materiales en una refinería, se realiza el diseño de un nuevo intercambiador de calor para el cual se utiliza una coraza existente. Este nuevo intercambiador integrará un tren de intercambio de calor existente, evaluando la mejor posición en donde se debe colocar el nuevo intercambiador de calor a fin de obtener el máximo aprovechamiento energético para el pre-calentamiento del crudo. Para ello, este trabajo se ha dividido en varias secciones: En el capítulo I. Introducción, se describe el objetivo, antecedentes, justificación, área de investigación y la cobertura del presente trabajo en esta sección se fijan los fundamentos técnicos y la importancia del análisis realizado. En el capítulo II. Desarrollo de los conceptos y Técnicas, se presenta el marco teórico donde se describe de manera general el proceso de refinación de petróleo y con ello la etapa de pre-calentamiento de crudo; asimismo, se resumen las características y tipos de intercambiadores de calor y las fórmulas y modelos para el diseño de los mismos. En la presente sección también se hace una breve descripción del concepto de simulación y se presenta al simulador HYSIS, herramienta usada para el desarrollo de este trabajo. En el capítulo III. Desarrollo del Tema, se hace una descripción específica del proceso en estudio, las condiciones de operación, especificaciones técnicas de los equipos y caracterización de las corrientes del proceso. Asimismo se plantean las alternativas de optimización y se realiza la simulación de estas. Se diseña el nuevo intercambiador y se realiza la simulación de este a diferentes diámetros de tubos. Finalmente se resumen los resultados obtenidos. En adicción a la evaluación técnica realizada, se hace un análisis económico el cual comprende la determinación de los costos de instalación del nuevo intercambiador y el cálculo del ahorro obtenido por la disminución en el uso de combustible en el horno de proceso, asimismo se evalúa económicamente la nueva implementación para obtener la rentabilidad de esta. En el capítulo IV. Conclusiones y Recomendaciones, finalmente en base a los resultados alcanzados en la sección anterior, se presentan las conclusiones del trabajo realizado, así como también un grupo de recomendaciones dirigidas a la mejor opción para la instalación del nuevo intercambiador de calor en el tren de pre-calentamiento de crudo. En el capítulo V. Bibliografía, se citan los textos, artículos de revistas, normas y estándares de diseño utilizados para la elaboración del presente trabajo.