Optimización simultanea de composición de cargas y variables de operación en unidades de destilación de crudo
No Thumbnail Available
Date
2008
Authors
Evaluators
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidad Industrial de Santander
Abstract
Se desarrolló un modelo de optimización no lineal para determinar la composición de la mezcla de crudo a cargar y las condiciones de operación de Torres de Destilación Atmosférica (TDA). El caso industrial fue un sistema de Unidades de Destilación de Crudo (UDC) perteneciente a la refinería de Barrancabermeja de ECOPETROL S.A. La optimización involucró el blending de carga, el proceso de destilación, el blending de productos finales y las restricciones de planta como disponibilidad de materias primas, demanda del mercado, calidad de productos, integridad de equipos y la integración energética en las plantas. El blending de carga consideró cinco crudos extra-pesados (gravedad API<13); el proceso de destilación se modeló de forma no lineal simplificada mediante metamodelos a partir de modelos rigurosos en PRO/II y diseño de experimentos (Hipercubo Latino); los trenes de precalentamiento de crudo se representaron con balances energéticos y la ecuación de diseño de cada intercambiador; los productos finales preparados fueron Jet-1A y Diesel. El modelo de optimización fue NLP maximizando utilidad del sistema y se implementó en GAMS 2.22 usando el solver CONOPT. Los metamodelos de tipo polinómico de segundo grado mostraron un excelente desempeño para calcular flujos, propiedades de caracterización y temperaturas de corrientes atmosféricas con errores promedio inferiores al 6.6%, 3% y 1.5% respectivamente. El tiempo de ejecución usado por GAMS para encontrar la solución estuvo entre 26 y 62 segundos valor bajo para un problema NLP que modela de forma semi-rigurosa el comportamiento de la planta. La utilidad óptima encontrada fue superior al 20% respecto a la estimación inicial. Los crudos extra-pesados en la dieta de las UDCs requirieron condiciones más severas de operación como mayor temperatura de crudo a la entrada de las torres, mayor flujo de vapor de despojo por el fondo y menor presión de cima de las torres.
Description
Keywords
Optimización, Unidad de Destilación de Crudo, Metamodelado, Integración Energética, PRO/II, Dieta de Crudo Mezclado, Variables de Operación, Hipercubo Latino