Facultad de Ingenierías Fisicoquímicas

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A study of the inhibition of second stage hydrocraking catalysts by weakly basic nitrogen-containing compounds
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Celis Cornejo, Carlos Mauricio; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel; Pérez Martínez, David de Jesús
El procesamiento de crudos cada vez más pesados plantea un reto enorme en las refinerías modernas, respecto a la eliminación de los heterocompuestos y mejoramiento de estas cargas mediante hidroprocesos. En esta contribución, se identifican las especies químicas más refractarias al hidrotratamiento en un gasóleo de vacío Colombiano, empleando espectrometría de masas de alta resolución. Estos análisis permitieron evidenciar una alta abundancia relativa de las especies parcialmente hidrogenadas de los compuestos nitrogenados tipo pirrólicos, cuyo carácter es levemente básico. El efecto de estos compuestos débilmente básicos sobre el desempeño de un catalizador convencional de hidrocraqueo se evaluó a diferentes niveles de nitrogenados, variando no solo la cantidad, sino la fracción entre las especies seleccionadas. Los ensayos catalíticos se efectuaron siguiendo la reacción de fenantreno, a temperaturas entre 623, 638 y 653 K, velocidades espaciales entre 1.3 y 2.2 h-1, y nitrógeno total entre 0, 1 y 5 ppm en la carga. El análisis estadístico de este diseño experimental permitió obtener una correlación entre las variables operacionales y establecer que el efecto de los nitrogenados es evidente en la selectividad hacia los productos tipo naftaleno y tetralina. Para dar una explicación factible a las observaciones experimentales, se llevaron a cabo simulaciones con DFT en mordenita, para modelar un sitio de Brønsted y evaluar la adsorción de distintos compuestos nitrogenados y poliaromáticos. Los nitrogenados débilmente básicos mostraron una tendencia a protonarse cuando interaccionan con los sitios ácidos, igual que los más básicos. Para validar esta predicción hecha por los cálculos, se desarrolló una metodología para seguir la adsorción de compuestos nitrogenados pirrólicos en fase líquida, sobre una zeolita protonada, mediante ATR-IR. Los resultados de este trabajo permiten concluir que los compuestos débilmente básicos pueden causar efectos inhibitorios significativos, incluso en pequeñas concentraciones (<5 ppm de N) en la carga.
A study of the inhibition of second stage hydrocraking catalysts by weakly basic nitrogen-containing compounds
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Celis Cornejo, Carlos Mauricio; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel; Pérez Martínez, David de Jesús; Maugé, Françoise; Moreno Lopera, Jorge Andrés; Maradei García, María Paola; Viejo Abrante, Fernando; Mejía Ospino, Enrique
El procesamiento de crudos cada vez más pesados plantea un reto enorme en las refinerías modernas, respecto a la eliminación de los heterocompuestos y mejoramiento de estas cargas mediante hidroprocesos. En esta contribución, se identifican las especies químicas más refractarias al hidrotratamiento en un gasóleo de vacío Colombiano, empleando espectrometría de masas de alta resolución. Estos análisis permitieron evidenciar una alta abundancia relativa de las especies parcialmente hidrogenadas de los compuestos nitrogenados tipo pirrólicos, cuyo carácter es levemente básico. El efecto de estos compuestos débilmente básicos sobre el desempeño de un catalizador convencional de hidrocraqueo se evaluó a diferentes niveles de nitrogenados, variando no solo la cantidad, sino la fracción entre las especies seleccionadas. Los ensayos catalíticos se efectuaron siguiendo la reacción de fenantreno, a temperaturas entre 623, 638 y 653 K, velocidades espaciales entre 1.3 y 2.2 h-1, y nitrógeno total entre 0, 1 y 5 ppm en la carga. El análisis estadístico de este diseño experimental permitió obtener una correlación entre las variables operacionales y establecer que el efecto de los nitrogenados es evidente en la selectividad hacia los productos tipo naftaleno y tetralina. Para dar una explicación factible a las observaciones experimentales, se llevaron a cabo simulaciones con DFT en mordenita, para modelar un sitio de Brønsted y evaluar la adsorción de distintos compuestos nitrogenados y poliaromáticos. Los nitrogenados débilmente básicos mostraron una tendencia a protonarse cuando interaccionan con los sitios ácidos, igual que los más básicos. Para validar esta predicción hecha por los cálculos, se desarrolló una metodología para seguir la adsorción de compuestos nitrogenados pirrólicos en fase líquida, sobre una zeolita protonada, mediante ATR-IR. Los resultados de este trabajo permiten concluir que los compuestos débilmente básicos pueden causar efectos inhibitorios significativos, incluso en pequeñas concentraciones (<5 ppm de N) en la carga.
Accion de aditivos inhibidores en el proceso de envejecimiento de fracciones pesadas del petroleo
(Universidad Industrial de Santander, 2004) Puello Mendez, Juliana; Afanasieva, Natalia Nicolaevna; Alvarez Cifuentes, Mario
La calidad de un asfalto comprende la combinación de las propiedades más importantes requeridas para un desempeño óptimo durante su vida útil y que tenga poca tendencia a los cambios o al deterioro. Las especificaciones industriales sólo proporcionan información sobre algunas características del asfalto, y no definen completamente la durabilidad. Debido a esto se ha despertado un interés creciente por los estudios que generen un conocimiento más preciso sobre los sucesos que tienen lugar a nivel molecular de estas fracciones pesadas del petróleo. Entre los principales objetivos que se persiguen con la modificación de los asfaltos con aditivos inhibidores está la disminución de la susceptibilidad térmica y el aumento de la durabilidad, o el mejoramiento de su resistencia al envejecimiento con el tiempo. Este proyecto de investigación comprende el modo de selección y evaluación de cuatro aditivos diferentes escogidos y su efecto como modificadores de las propiedades de tres asfaltos industriales para pavimentos (provenientes del Complejo Industrial de Barrancabermeja, refinería de Cartagena y planta de Apiay). Se profundizó el entendimiento del comportamiento de estos materiales mediante ensayos de envejecimiento acelerado de los asfaltos puros y modificados con cada uno de los aditivos en porcentajes crecientes y con base en el cambio de las propiedades fisicoquímicas y parámetros estructurales. Las técnicas instrumentales utilizadas para detectar cambios en los parámetros estructurales fueron cromatografía líquida en columna empacada, espectroscopia de infrarrojo con transformada de Fourier y resonancia magnética nuclear de 1H y 13C. Finalmente, se siguió el procedimiento Marshall para diseño de mezclas asfálticas densas en caliente, con el fin de determinar aspectos relacionados con el uso de asfaltos modificados en la construcción de pavimentos, tales como condiciones d
Actualización de la matriz de control avanzado de la torre t-201 a diferentes mezclas de crudo en la unidad u-200 de la gerencia refinería de Barrancabermeja mediante simulación dinámica
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Sanchez Ramirez, Roberto; Muvdi Nova, Carlos Jesus; Rodriguez Carrillo, Luis Andres
La actualización de un sistema de control avanzado a través de test en operación representa una tarea compleja y dispendiosa para el negocio de la refinación. En el siguiente trabajo se proponen tres matrices con sus respectivos modelos a través de simulación dinámica. El desarrollo del documento parte de una adaptación y modelado de la torre T-201 en estado estacionario utilizando Aspen Hysys 9.0® en donde se evalúan diferentes escenarios y se realiza un estudio predictivo de puntos de operación dentro de un periodo de estudio. Posteriormente, se realizó la transición del estado estable al estado dinámico utilizando la sintonía actual en planta y se evaluaron tres dinámicas, que componen la dinámica con la carga actual de gravedad API 24, una carga de gravedad API °21 y finalmente una carga con API °28. Con las tres dietas se propuso tres matrices para el Control Dinámico Matricial y sus modelos a partir de los controladores clásicos PID.
Adicion de carbon mineral alquilado como modificador de asfaltos
(Universidad Industrial de Santander, 2004) Londono Gayon, Lia Lorena; Pulido Florez, Jorge Enrique
Debido a los problemas actuales en la infraestructura vial causados por deficiencia en la capa asfáltica, como ahuellamiento a alta temperatura, fisuramiento por fatiga y desprendimiento de material pétreo; se propuso estudiar la adición de carbón mineral como agente de refuerzo mecánico y a la vez, mediante la modificación de éste, como mejorador químico de las propiedades de los asfaltos. Se seleccionaron dos tipos de carbón, B y C, que se modificaron por reacciones de alquilación y se adicionaron al asfalto Apiay para evaluar las propiedades fisicoquímicas y determinar un porcentaje óptimo para al análisis químico y reológico del asfalto modificado. La evaluación química se hizo mediante análisis infrarrojo (FTIR), análisis elemental y difracción de rayos X (DRX). La evaluación reológica se hizo en los reómetros de corte dinámico y flexión de viga. La modificación de asfaltos con carbón retarda el proceso de envejecimiento ya que el crecimiento del grupo sulfóxido, medido por FTIR, es menor comparado con el asfalto Apiay. De acuerdo con los resultados del análisis instrumental, se determinó que la estructura de los asfaltos modificados con carbón tiene menor aromaticidad y es menos condensada. El peso molecular de los asfaltenos, fue menor para los que provenían de asfaltos modificados con carbón. La estructura coloidal de los asfaltos, se hace más rígida con el carbón B y de mayor fluidez con el carbón C. Los asfaltos modificados con carbón son más duros y rígidos que el asfalto Apiay. El valor de los módulos dinámicos aumenta y, de acuerdo con los resultados, se puede concluir que tienen mejores propiedades de resistencia al ahuellamiento. Adicional a esto, dichos asfaltos tienen mayor capacidad de relajar los esfuerzos que el asfalto Apiay; y por tanto, tienen mejor resistencia a la fatiga.
Adsorción competitiva de iones cu2, ni2, zn2, presentes en soluciones acuosas mediante arcilla bentonitica modificada con dodecil sulfato de sodio
(Universidad Industrial de Santander, 2011) Mesa Espitia, Sandra Liliana; Neira Arenas, Gustavo
En el presente trabajo se estudió la adsorción competitiva de iones Cu2+, Ni2+ y Zn2+ sobre arcilla bentonítica, modificada con un tensoactivo aniónico con el fin de mejorar su afinidad por estos tres elementos. Las pruebas de adsorción se realizaron en función de la concentración inicial de los metales en solución, la cantidad de bentonita y la fortaleza iónica de la solución. Se realizaron ensayos de adsorción individual, binaria y ternaria para así observar el efecto que tiene la presencia simultánea de los tres metales.También se estudió su efectividad en la eliminación de iones a través de la elaboración y ajuste de isotermas de adsorción a modelos conocidos. Finalmente, se hizo un importante aporte al estudio de los sistemas de adsorción, calculando a partir de isotermas, el cambio en la energía libre de Gibbs (Gº), el cambio en la entalpía estándar (Hº) y el cambio de entropía estándar (Sº) para la adsorción de Cu2+, Ni2+ y Zn2+, así como las constantes cinéticas y la velocidad inicial de adsorción sobre la arcilla modificada. Se lograron remociones de hasta 98%, 85% y 75%, para adsorción individual, binaria y ternaria, respectivamente, demostrándose que la bentonita modificada con tensoactivo aniónico es una alternativa efectiva para el tratamiento de efluentes que contengan simultáneamente iones de Cu, Ni y Zn.
Adsorción de ni2+ presente en efluentes de la industria de electro recubrimientos mediante arcillas naturales modificadas
(Universidad Industrial de Santander, 2007) Reyes Echeverria, José Andrés; Neira Arenas, Gustavo
En el presente trabajo se estudió la remoción de iones níquel disueltos en soluciones sintéticas y en algunos vertimientos de la empresa de electrorrecubrimientos Fantaxías Ltda., mediante una arcilla sódica montmorillonítica proveniente del Valle del Cauca (Colombia). Con el fin de aumentar la capacidad de captación, la arcilla fue modificada utilizando un surfactante aniónico en solución, el dodecil-sulfato de sodio (SDS). Posteriormente se evaluaron los cambios fisicoquímicos y mineralógicos producidos en la arcilla por efecto de las variables de dicho tratamiento mediante diversas pruebas de caracterización. También se estudió su efectividad en la eliminación de iones níquel a través de la elaboración y ajuste de isotermas de adsorción a modelos conocidos, comparando el nivel de adsorción tanto en la arcilla modificada como en la arcilla natural. Finalmente, se hizo un importante aporte al estudio de los sistemas de adsorción, calculando a partir de isotermas, el cambio en la energía libre de Gibbs (DGº), el cambio en la entalpía estándar (DHº) y el cambio de entropía estándar (DSº) para la adsorción de Ni2+, así como la constante cinética y la velocidad inicial de adsorción sobre la arcilla natural y modificada.
Ajuste de un modelo matemático para la estimación de la permeabilidad en rocas de facies finas de tipo shale gas
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Serrano Rivera, Rossy Jacqueline; Stashenko, Elena E.; Martínez Morales, Jairo René; Marquez Romero, Robert Emilio
En reservorios de gas no convencionales, los fenómenos de difusión y desorción de gas en los depósitos de Shale gas son importantes para la estimación de la permeabilidad de las rocas, debido a sus condiciones de porosidad heterogénea y discontinua, la cual esta correlacionada con los coeficientes de difusión y desorción de gas. El objetivo de esta investigación fue ajustar un modelo matemático para estimar la permeabilidad en rocas de facies finas tipo Shale gas a partir de datos reales de desorción y difusión de gas. Inicialmente, se seleccionó un modelo de base que fue modificado y ajustado para incluir un coeficiente de desorción estimado a partir de datos experimentales de desorción de gas, que relaciona la fracción de gas que desorbe la roca a lo largo del tiempo. Para realizar los cálculos, se utilizó la programación en Excel® y Scilab®, donde el rango de permeabilidad estimado con el modelo fue de: 0.25 a 8000 nano Darcy, para todas las profundidades (28 en total 15 inicialmente para probar el modelo y 13 después para verificar el modelo) que están dentro del rango de permeabilidad estimada experimentalmente a lo largo del pozo estimada con el equipo SMP-200 que fue de: 0.00039 a 810000 nano Darcy. Los valores de permeabilidad obtenidos con el modelo ajustado estuvieron dentro del rango de los datos reportados en la literatura y los obtenidos experimentalmente, siendo más consistentes que los estimados experimentalmente. Además, la permeabilidad estimada con el modelo representa las condiciones de la roca, ya que fue posible correlacionar la permeabilidad con algunas variables geoquímicas en la composición de la roca y el gas. Estos han sido reportados previamente por diferentes autores.
Alternativa para la valorizacion energetica de los residuos agroindustriales generados en la finca la esperanza-guapota, santander
(Universidad Industrial de Santander, 2019) Pinzon Diaz, Viviana Marcela; Quintero Silva, Mabel Juliana
El objetivo de este trabajo fue proponer una alternativa para la valorización energética de los residuos agroindustriales generados en la Finca la Esperanza; para ello se buscaron en la literatura datos sobre caracterizaciones fisicoquímicas de los residuos LS y EB, a partir de los datos del análisis elemental se calculó el potencial de biometanización (PBM teórico). El PBM teórico obtenido fue de 0,43 m3 CH4/kg SV. Posteriormente se realizó una matriz DOFA para seleccionar el biodigestor más acorde con las características físicas, climáticas, económicas, entre otras de la finca. El biodigestor seleccionado fue el biodigestor tipo taiwán, con una capacidad de 9,4 m3 (unid), generando una producción de biogás de 4,2 m3 por día teóricamente, con un poder calorífico (PCI biogás) de 21,5 kJ/m3 y una potencia energética (PE biogás) de 25,09 kJ/s o 25,09 kw, una eficiencia de eliminación de la materia orgánica del 70,8%. Se revisaron alternativas para el aprovechamiento de ña energía generada como: lámparas de iluminación, quemadores domésticos e industriales, calderas. Electrodomésticos, entre otros usos mediante tecnologías apropiadas. Adicionalmente se genera 312,3 m3/día de efluente. Se evaluaron alternativas para el uso de este efluente como: puede ser usado directamente para acondicionamiento de suelos o para la obtención de compuestos secundarios como la estruvita. *
Alternativa para la valorizacion energetica de los residuos agroindustriales generados en la finca la esperanza-guapota, santander
(Universidad Industrial de Santander, 2019) Pinzon Diaz, Viviana Marcela; Quintero Silva, Mabel Juliana
El objetivo de este trabajo fue proponer una alternativa para la valorización energética de los residuos agroindustriales generados en la Finca la Esperanza; para ello se buscaron en la literatura datos sobre caracterizaciones fisicoquímicas de los residuos LS y EB, a partir de los datos del análisis elemental se calculó el potencial de biometanización (PBM teórico). El PBM teórico obtenido fue de 0,43 m3 CH4/kg SV. Posteriormente se realizó una matriz DOFA para seleccionar el biodigestor más acorde con las características físicas, climáticas, económicas, entre otras de la finca. El biodigestor seleccionado fue el biodigestor tipo taiwán, con una capacidad de 9,4 m3 (unid), generando una producción de biogás de 4,2 m3 por día teóricamente, con un poder calorífico (PCI biogás) de 21,5 kJ/m3 y una potencia energética (PE biogás) de 25,09 kJ/s o 25,09 kw, una eficiencia de eliminación de la materia orgánica del 70,8%. Se revisaron alternativas para el aprovechamiento de ña energía generada como: lámparas de iluminación, quemadores domésticos e industriales, calderas. Electrodomésticos, entre otros usos mediante tecnologías apropiadas. Adicionalmente se genera 312,3 m3/día de efluente. Se evaluaron alternativas para el uso de este efluente como: puede ser usado directamente para acondicionamiento de suelos o para la obtención de compuestos secundarios como la estruvita. *
Alternativas de reuso de aguas industriales de la ptar de la gerencia refineria barrancabermeja
(Universidad Industrial de Santander, 2019) Ardila Jimenez, Yeferson; Escalante Hernández, Humberto
La planta de Tratamiento de aguas residuales de la Gerencia Refinería Barrancabermeja de ECOPETROL S.A. es la encargada de realizar el tratamiento de todas las aguas residuales entre las cuales tenemos aguas agrias, aceitosas, acidas. Con el objetivo de poder analizar las mejores alternativas para el reúso de las aguas residuales de acuerdo a sus diferentes fuentes, ya que vienen con tratamiento y pueden ser reutilizadas para otros procesos sin necesidad de ser tratadas nuevamente. Por lo cual a través de este trabajo de aplicación se realizó una investigación de las mejores alternativas necesarias para el reúso de las aguas residuales en los diferentes procesos los cuales disminuye el vertimiento y realizando tratamiento terciario logrando cumplir con los parámetros que son regidos bajo la resolución 631 de 15 de marzo de 2015. La planta de Tratamiento de aguas residuales de la Gerencia Refinería Barrancabermeja de ECOPETROL S.A. es la encargada de realizar el tratamiento de todas las aguas residuales entre las cuales tenemos aguas agrias, aceitosas, acidas. Con el objetivo de poder analizar las mejores alternativas para el reúso de las aguas residuales de acuerdo a sus diferentes fuentes, ya que vienen con tratamiento y pueden ser reutilizadas para otros procesos sin necesidad de ser tratadas nuevamente. * Trabajo de Maestría ** Facultad de Ingenierías Fisicoquímicas. Escuela de Ingeniería Química. Maestría en Ingeniería Química Director: M. Sc. Humberto Escalante
Análisis cicloestratigráfico de la transición oligoceno-mioceno para el margen continental del noroeste colombiano
(Universidad Industrial de Santander, 2010) Rueda Martínez, Jenny Paola; Cruz Guevara, Luis Enrique; Torres Torres, Vladimir
La sedimentación del Oligoceno y Mioceno temprano, para el Margen Continental del Noroeste de Colombia, estuvo controlada por eventos cíclicos orbitales, esto se infiere luego de realizar análisis espectral sobre los proxies de susceptibilidad magnética y carbonato de calcio en la Formación El Carmen. Se identificaron ciclos de 84, 25, 16, 4.7m de espesor; estos corresponden con los periodos orbitales (Ciclos de Milankovitch) de excentricidad de 2400, 700, 400 y 131 ka respectivamente. Estos ciclos se corroboraron con los datums bioestratigráficos (nanofósiles), para los pozos Carmen de Bolívar Estratigráfico 4 (CB-E4) y Estratigráfico 3 (CB-E3). Se estima a partir del análisis cicloestratigráfico que la sedimentación del pozo CB-E4 se dio en el periodo de 22.84 a 15.84 Ma ±300ka (Mioceno temprano a medio). Respecto a la transición Oligoceno- Mioceno, se identifica en la parte más basal de este núcleo. El CB-E3, corresponde con el intervalo de 25.31 a 33.01 Ma, ±300ka (Oligoceno temprano-tardío). Los ciclos orbitales de excentricidad en el Oligoceno y Mioceno temprano, para el margen continental del noroeste de Colombia, influyeron en el clima, la meteorización y la disponibilidad de sedimento. A partir de la susceptibilidad magnética se registraron los cambios en la entrada de terrígenos hacia la cuenca, los cuales se caracterizaron por ser estables, con unas tasas de sedimentación que tienden a mantenerse constantes, en promedio de 0.041 m/ka. Estos eventos cíclicos encontrados para la Formación El Carmen, se relacionan con eventos climáticos y eustáticos globales. Globalmente para el Oligoceno- Mioceno se registran glaciaciones las cuales influyeron en el comportamiento del nivel relativo del mar. Para la Formación El Carmen se identificó que en estos episodios glaciares, se registraron máximos en la susceptibilidad magnética, por lo que se sugiere que los ciclos orbitales encontrados en el margen continental estén marcando cambios glacioeustáticos.
Análisis cinético multiescala de la vía de desulfuración directa del dibenzotiofeno en la fase modelo CoMoS
(Universidad Industrial de Santander, 2023-08-19) Ariza Gómez, Michael Leonardo; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel; Hess, Franziska; Morales Valencia, Édgar Mauricio; Mejía Ospino, Enrique; Ramírez Caballero, Gustavo Emilio
La reacción de hidrodesulfuración (HDS) de moléculas como el dibenzotiofeno (DBT) es un elemento clave para reducir las emisiones de gases tóxicos. Generalmente, estas reacciones se llevan a cabo con un catalizador de disulfuro de molibdeno promovido por cobalto o níquel, lo que permite una mejor actividad catalítica del sistema. En general, se realizan experimentos y cálculos teóricos para comprender el fenómeno de la reacción de hidrodesulfuración, sin embargo, la dinámica del proceso se descuida y no se considera hasta la fecha. Hemos implementado diferentes metodologías para tener una noción de la evolución temporal de las especies en HDS. En este trabajo, realizamos un estudio teórico sobre la ruta de desulfuración directa del dibenzotiofeno en vacantes de azufre pertenecientes a la fase activa del modelo CoMoS. Usamos cálculos DFT estáticos para comprender el estado electrónico del sistema, luego estimamos las propiedades termodinámicas en condiciones de operación para estudiar el efecto de las contribuciones de la entropía y la entalpía de la reacción. Luego, desarrollamos un modelo microcinético (MK) que permite comprender la interacción de todos los pasos elementales. Finalmente, realizamos simulaciones cinéticas de Monte Carlo (KMC) para conocer la distribución espacial y la frecuencia con la que ocurren las reacciones en el borde de CoMoS. En conjunto, estos hallazgos sugieren que: i) la monohidrogenación de la molécula dibenzotiofeno es el paso limitante de velocidad en la reacción para cualquier tipo de técnica utilizada en este estudio, lo cual fue verificado por medio de un grado de control de velocidad; ii) considerar adsorber hidrógeno molecular en el plano de la reacción, ayudo a comprender las altas condiciones de presión y temperatura que requieren las refinerías para remover estos heteroátomos de azufre iii) el escalado que se realizó en estudio, permitió comprobar que mediante la implementación exclusiva de los calculos teóricos es posible describir la tendencia de los datos experimentales.
Análisis comparativo de los impactos ambientales potenciales generados por la planta de producción de azufre en la refinería de Barrancabermeja - estado actual versus inclusión de la unidad tgtu
(Universidad Industrial de Santander, 2016) Correa Quintana, Edgar Alfonso; Acevedo Pabon, Paola Andrea
El siguiente trabajo, presenta los beneficios ambientales de implementar una moderna propuesta tecnológica (TGTU) para el mejoramiento del proceso Claus de recobro de azufre y reducción de las emisiones de SO2 en la refinería colombiana de Barrancabermeja. El trabajo incluye la valoración de la tecnología con un enfoque en la cuantificación de los impactos ambientales en cuatro (4) categorías previamente definidas (efectos respiratorios por inorgánicos, acidificación terrestre, energías no renovables y calentamiento global), empleándose para ello la metodología Análisis de Ciclo de Vida (ACV) usando el software especializado SimaPRO V7.1. El estudio parte de un diagnóstico de los principales parámetros de composición y flujo de las corrientes asociadas al sistema de azufre construido empleando el simulador de procesos HYSYS 8.4. Los flujos de entrada y salida (Inventario) son la base para aplicar la metodología ACV. En este punto se evalúa la reproducibilidad del modelo con relación a datos reales de planta, posteriormente se generan corridas de evaluación para varios escenarios planteados, entre los cuales están la operación a condición actual, la operación actual integrada con la nueva tecnología TGTU y las perspectivas futuras de operar con y sin la nueva tecnología. En el desarrollo del modelo de simulación para la TGTU se dispuso de información suministrada por un proveedor de la tecnología. Los resultados obtenidos con la aplicación del ACV permitieron identificar los beneficios ambientales de mejorar la tecnología actual basada en la incineración y emisión de gases ácidos a la atmosfera, por un sistema de reacción química con absorción con amina. La valoración de impactos ambientales de la alternativa TGTU presentó una reducción del 75% con relación al caso base, destacándose una reducción del 97,5% en la categoría de efectos respiratorios por componentes inorgánicos la cual se consideró como la más relevante para el proceso de estudio.
Analisis comparativo de tecnologias para produccion de gas natural licuado (gnl) aplicables al desarrollo de los descubrimientos costa afuera del caribe colombiano. enfasis en ingenieria de gas y procesos
(Universidad Industrial de Santander, 2019) Padilla Pereira, Jose Antonio; Pachon Cabrera, Nicolas
Se presenta un análisis comparativo de las tecnologías de licuefacción de gas natural aplicables a los campos en exploración en el caribe colombiano, que permita estimar equipos principales, rendimientos volumétricos, requerimientos energéticos. Se emplean datos de libre acceso no confidenciales de campos descubiertos o en producción en el caribe colombiano y los datos que se pueden deducir de la información pública disponible aplicando los conceptos de geología e ingeniería de yacimientos. Con lo anterior, se realiza una estimación de potenciales perfiles de producción de gas. Adicionalmente, se profundiza en cada proceso de licuefacción disponible aplicando evaluación de aspectos propios de los descubrimientos costa afuera en Colombia que permitieron seleccionar dos (2) alternativas para analizarlas en detalle. También, incluye el aspecto de la selección de un paquete termodinámico y de un software comercial para el modelamiento de los casos de las tecnologías definidas, basado en tamaño de facilidades según proyecciones de suministro no contratado de GNL a nivel mundial. Según los resultados de este trabajo las tecnologías de licuefacción de gas natural que emplean ciclos de compresión de vapor como refrigerantes serían más eficientes térmicamente para la obtención de GNL para el gas prospectado. Sin embargo, para un potencial desarrollo en el Caribe Colombiano, las tecnologías de DMR y turbo-expansores con nitrógeno como refrigerantes pueden ser ambas aplicables en una FLNG. Pero, al evaluar otros aspectos riesgos de procesos y operación, la alternativa de licuefacción con turbo-expansores empleando nitrógeno en una FLNG de capacidad de 1,5 MTPA es la recomendada.
Análisis de alternativas de incremento en la producción de hidrógeno a partir de la simulación de la operación del horno de reformado catalítico y del tren de precalentamiento de la u-4650 de la gerencia refinería Barrancabermeja
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Martinez Gonzalez, Oscar Emilio; Laverde Cataño, Dionisio Antonio
La unidad U-4650 de la GRB genera de hidrógeno a partir de la reacción entre metano y vapor en presencia de un catalizador de Ni-Al2O3. La GRB utiliza este hidrógeno en el hidrotratamiento para la producción de diésel de bajo azufre. La U-4650 se encuentra en su final de corrida, por lo cual su capacidad se ha mantenido alrededor de 79%; un incremento en H2 conllevaría a aumentos en la generación de diésel y en el margen de refinación. En el presente trabajo se analiza la superficie operacional de la U-4650 a partir de una simulación del sistema horno-tren de precalentamiento, validada con datos históricos (años 2010-2018). Según los resultados, los históricos presentan 2 esquemas operativos representativos de la operación de la unidad; el esquema 1 se caracteriza por presentar operaciones que conducen a mayores valores de producción de hidrógeno. Los dos esquemas operativos exhiben una tendencia decreciente en la producción de hidrógeno con el avance del tiempo, asociada al ensuciamiento de los equipos de intercambio de calor. Por otra parte, la simulación desarrollada para el sistema reporta tendencias para los flujos de metano e hidrógeno en concordancia con la literatura. Las pruebas estadísticas t y F confirmaron la aceptación de las medias y las varianzas entre los históricos y la simulación. La obtención de la superficie operacional consideró cinco variables operacionales, conduciendo a la definición de los niveles adecuados para la elevación de la generación de H2 en la planta U-4650. La aplicación de las tendencias obtenidas por simulación en la unidad U-4650, condujo a un aumento en la generación de hidrógeno y una elevación en las utilidades por un flujo de diésel adicional en la GRB.
Analisis de alternativas de suministro de gas domiciliario para el corregimiento san miguel del tigre-yondo
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Gonzalez Blanco, Maritza Isabel; Calderón Carrillo, Ernesto
En la actualidad el área rural del municipio de Yondó en el departamento de Antioquia, ofrece oportunidades de desarrollo social y económico, mediante la ejecución de servicios y proyectos para mejorar la calidad de vida de comunidades, como lo es el corregimiento de San Miguel del Tigre. Lo cual, se presenta como una alternativa de solución a la identificación de la problemática del mercado ilegal y hurto de gas natural en la red de transporte de la cadena de gas natural. En este orden de ideas se realiza inicialmente el diagnóstico de la situación actual de conexión ilícita a la red de transporte, de la cual los usuarios del corregimiento San Miguel del tigre toman el combustible para cocción de los alimentos; posteriormente, se realiza el planteamiento de una metodología, que busca analizar la opción de reemplazar el uso del gas de manera ilícita por un sistema de distribución que cuente con los parámetros técnicos, económicos, legales y normativos, apto para la administración, operación y mantenimiento por parte de una empresa prestadora de servicios públicos. El propósito de este proyecto es plantear como desarrollarlo de manera idónea, permitiendo mitigar los riesgos ocasionados por las conexiones irregulares, regulando un nuevo mercado especial, brindado el servicio de gas natural a la comunidad afectada, supliendo las causas de la problemática, mediante la posibilidad de consecución de recursos por medio de fuentes estatales en conjunto con las administraciones locales. Asimismo, se determina la aceptabilidad del proceso establecido para valorar la factibilidad del proyecto y la selección de la mejor alternativa técnico-económica, mediante la valoración de las variables preponderantes para la proyección y ejecución del suministro de gas domiciliario legal en el área diagnosticada.
Análisis de alternativas para el aprovechamiento de los condensados excedentes del gas que se producen en un campo petrolero colombiano
(Universidad Industrial de Santander, 2018) Roa Duarte, Carlos Efrain; Cabarcas Simancas, Manuel Enrique
En el mundo, en buena parte de los campos petroleros con producción de gas asociado, debido al mayor precio del crudo frente al del gas, la atención de negocio se focaliza en la producción y comercialización del petróleo dejando de lado otros recursos generadores de valor como es el gas, sus condensados y eventualmente el agua de producción. Por lo anterior, todavía es común encontrar en dichos campos desperdicios del recurso gas y condensados mediante venteos o quemas en tea sin que se implementen políticas y estrategias que propendan por un aprovechamiento integral de dichos recursos. En el campo Estudio, aproximados 90 BPD de condensados terminan quemados en tea por la falta de facilidades para su recolección y estabilización, con lo cual se generan riesgos en la seguridad del personal por la descarga súbita de hidrocarburos líquidos a la tea ocasionando alta radiación térmica, problemas ambientales por grandes emisiones de CO2, deterioro de la imagen de la empresa y afectación de caja por la quema de productos valiosos En el desarrollo de este trabajo se presenta un ejemplo de la situación mencionada atrás y mediante herramientas comerciales de simulación numérica se modela el proceso actual y a partir de este, se plantean alternativas para la recuperación y estabilización del condensado del gas natural. Al final, mediante indicadores de tipo técnico y económico se evalúan las alternativas, se selecciona la mejor para viabilizar la iniciativa de monetizar el condensado desperdiciado y se propone un procedimiento que sirve de guía para obtener mayor eficiencia y rentabilidad con el negocio gas y condensado.
Análisis de alternativas para el incremento de la capacidad de transferencia de los fluidos desde un clúster hacia la estación en un campo de la cuenca Llanos
(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-16) Rodríguez Páez, William Giovanny; Abaúnza Sepúlveda, Luis José; González Silva, Germán; Bejarano Wallens, Aristóbulo
El Campo la Sabana se encuentra ubicado en la Cuenca Llanos y los pozos productores cuentan con un sistema de levantamiento artificial con bombas electro-sumergibles, su gravedad API en promedio es de 22°, se definirá por intermedio de Análisis Nodal usando un software comercial, el comportamiento en la producción actual y futura del Campo la Sabana. Se analizará la información con un control real de los pozos, y un modelo de simulación por intermedio de Prosper y Gap lo cual permitirá obtener la producción desde el fondo del pozo, transportándolo hasta la estación de recolección. Con el análisis realizado se obtendrá la mejor elección financiera, de acuerdo con los diferentes escenarios planteados, todos cumplen con las condiciones mínimas para que sean viables a desarrollar por la compañía, a excepción de la alternativa de construir las facilidades tempranas. Además de lo anteriormente mencionado se tuvo en cuenta las condiciones actuales del campo y las proyecciones a futuro, como la declinación de la producción del campo La Sabana, así como también el precio internacional del crudo actual y futuro en los próximos 2 años.
Análisis de alternativas para la descarbonización de procesos de refinación de crudo por medio de programación matemática
(Universidad Industrial de Santander, 2024-09-09) Ballesteros Rodríguez, Clara Cecilia; Nabarlatz, Débora Alcida; Uribe Rodríguez, Ariel; Calderón Vergara, Andrés Joaquín; Morales Medina, Giovanni; Kafarov, Viatcheslav Victorovich
En esta investigación, se abordó el problema de optimización de la planificación de una refinería para evaluar diferentes puntos de inserción de biocombustibles mediante alternativas de coprocesamiento y blending en una refinería convencional. El objetivo de la optimización es seleccionar la alternativa que logre el mayor Valor Presente Neto (VPN), así como evaluar la reducción de CO2 obtenida. El análisis de alternativas de inserción de biocombustibles se formuló como un problema de síntesis de proceso, por el cual se estableció una superestructura que encapsula la planificación de una refinería convencional integrando tres rutas de proceso de coprocesamiento: aceite refinado de palma (AFP) tanto en FCC como en DHT y aceite de girasol (AG) en HC, así como blending de biodiésel con diésel y de bioetanol con gasolina. Se formuló un modelo MINLP para maximizar el VPN de todo el proceso por escenario de evaluación, los cuales se resolvieron exitosamente con GUROBI obteniendo soluciones óptimas. Se evaluaron las tres alternativas de coprocesamiento individualmente y se consideró la combinación de estos escenarios con el fin de evaluar la posibilidad de coprocesamiento en simultáneo. El blending únicamente se evaluó de forma individual. De los ocho escenarios evaluados en este trabajo las vías de inserción de biocombustibles que cumplieron con la demanda de producción fueron el Caso 1: Blending, Caso 2: FCC y Caso 3 DHT. De estas tres alternativas el Caso 1: Blending se destacó como la alternativa óptima, pues es la que desplaza mayor flujo de crudo (22.27 kbpd) con respecto al caso base y la que presenta la mayor disminución de emisiones en comparación con los otros escenarios, con un costo por disminución de 1 kton de CO2 de $0.76 MMUSD/día.

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