Determinación de un índice de eficiencia energética para los procesos de combustión de los gases de refinería

Abstract

Los procesos de combustión que se desarrollan en la industria de la refinación del petróleo utilizan como fuente principal de energía una mezcla de gas natural (GN) y gas de refinería (GR), el cual es recuperado de los distintos procesos y reutilizado como sustituto del gas natural; por lo cual se tendrá un gas cuya composición variará ampliamente dependiendo de su origen, presentando altos contenidos de hidrógeno, etileno, propano y propileno. En el presente estudio se analizó el efecto del cambio de la composición del gas combustible sobre las características del proceso combustión en hornos de la industria de refinación del petróleo; se evaluó el poder calorífico, el índice de Wobbe (IW) y exceso de oxígeno, para mezclas combustibles de composición variable. Mediante simulación computacional del proceso de combustión se calculó la temperatura adiabática de llama, eficiencia y la composición de los productos de combustión. Se evaluaron mezclas de gases combustibles con poderes caloríficos entre 800-2500 Btu/pie3 y se compararon con la combustión del gas natural. Se registró un aumento en la temperatura adiabática de llama, aire teórico y emisiones de CO2, mientras que la eficiencia disminuyo en función de la composición de hidrógeno. Utilizando como variables el Índice de Wobbe (IW) y la temperatura adiabática de llama (T); se desarrolló un índice de eficiencia energética (IE) mediante lógica difusa y modelamiento matemático. Dicho índice tiene en cuenta el efecto de la composición del gas combustible y permite tomar decisiones en cuanto al uso del gas de refinería. En donde para valores del IE > 6,5 se presentan los gases que favorecen el proceso de combustión, aumentado la eficiencia y disminuyendo las emisiones de contaminantes.