Análisis de alternativas para la descarbonización de procesos de refinación de crudo por medio de programación matemática

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dc.contributor.advisorNabarlatz, Débora Alcida
dc.contributor.advisorUribe Rodríguez, Ariel
dc.contributor.advisorCalderón Vergara, Andrés Joaquín
dc.contributor.authorBallesteros Rodríguez, Clara Cecilia
dc.contributor.evaluatorMorales Medina, Giovanni
dc.contributor.evaluatorKafarov, Viatcheslav Victorovich
dc.date.accessioned2024-09-26T21:02:00Z
dc.date.available2024-09-26T21:02:00Z
dc.date.created2024-09-09
dc.date.issued2024-09-09
dc.description.abstractEn 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.
dc.description.abstractenglishIn this research, a refinery planning optimization problem was addressed to evaluate different biofuel insertion points through co-processing and blending alternatives in a conventional refinery. The objective of the optimization is to select the alternative that achieves the highest CO2 reduction along with the highest Net Present Value (NPV). The analysis of biofuel insertion alternatives was formulated as a process synthesis problem, whereby a superstructure was established that encapsulates the planning of a conventional refinery integrating 3 co-processing process routes: refined palm oil (AFP) in both FCC and DHT and sunflower oil (AG) in HC; and blending of biodiesel with diesel and bioethanol with gasoline. A MINLP model was formulated to maximize the NPV of the whole process per evaluation scenario, which were successfully solved with GUROBI obtaining optimal solutions. Three co-processing alternatives were evaluated individually, and the combination of these scenarios was considered to evaluate the possibility of simultaneous co-processing. Blending was only evaluated individually. Of the 8 scenarios evaluated in this work, the biofuel insertion pathways that met the production demand were Case 1: Blending, Case 2: FCC and Case 3: DHT. Of these three alternatives, Case 1: Blending stood out as the optimal alternative, since it is the one that displaces the greatest flow of crude oil (22.27 kbpd) with respect to the base case and presents the greatest reduction in emissions compared to the other scenarios, with a cost per reduction of 1 kton of CO2 of $0.76 MMUSD/day.
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería Química
dc.description.orcidhttps://orcid.org/0000-0003-4016-2154
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/44289
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.programMaestría en Ingeniería Química
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Química
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectProgramación No Lineal Mixta Entera
dc.subjectMINLP
dc.subjectBlending
dc.subjectDescarbonización
dc.subject.keywordMixed-Integer Nonlinear Programming
dc.subject.keywordMINLP
dc.subject.keywordCoprocessing
dc.subject.keywordBlending
dc.subject.keywordDecarbonization
dc.titleAnálisis de alternativas para la descarbonización de procesos de refinación de crudo por medio de programación matemática
dc.title.englishAnalysis of Alternatives for the Decarbonization of Crude Oil Refining Processes through Mathematical Programming
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
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