Optimización simultanea de composición de cargas y variables de operación en unidades de destilación de crudo

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dc.contributor.advisorAcevedo Duarte, Leonardo
dc.contributor.advisorMahecha Bohorquez, Cesar
dc.contributor.authorLópez Cárdenas, Diana Carolina
dc.date.accessioned2024-03-03T17:07:39Z
dc.date.available2008
dc.date.available2024-03-03T17:07:39Z
dc.date.created2008
dc.date.issued2008
dc.description.abstractSe 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.
dc.description.abstractenglishIt was developed a non-linear optimization model to determine crude mixture feed composition and operating conditions of Atmospheric Distillation Towers (ADT). Industrial case was based in Crude Distillation Units (CDU) system which belonged to Barrancabermeja´s refinery of ECOPETROL S.A. This Optimization involved feed blending, distillation process, final products blending and plant restrictions such as raw material availability, market demand, product quality, equipment integrity and the energetic integration in the plants. The feed blending considered five extra-weighed crudes (API gravity <13), the distillation process was modeled on a non-linear simplified way through metamodels from rigorous models in PRO/II and design of experiments (Latin Hipercube); crude preheating trains were represented with energy balances and design equation of each exchanger; final products prepared were Jet-1A and Diesel. The optimization model was NLP maximizing utility of the system and it was implemented in GAMS 2.22 using CONOPT solver. Second-degree polynomial metamodels showed an excellent performance to calculate flows, characterization properties and temperatures of atmospheric streams with average errors less than 6.6%, 3% and 1.5% respectively. The runtime used by GAMS to find the NLP problem solution was between 26 and 62 seconds, this was a low value to find the solution of a problem. The optimum utility found was superior to the 20% with regard to the initial estimation. The extra-weighed crudes in the diet of CDU required severer operating conditions such as major temperature of the crude at the entrance to the towers, greater flow of stripping steam at the bottom and minor pressure of top of the towers.
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería Química
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/20.500.14071/21486
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicoquímicas
dc.publisher.programMaestría en Ingeniería Química
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Química
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
dc.subjectOptimización
dc.subjectUnidad de Destilación de Crudo
dc.subjectMetamodelado
dc.subjectIntegración Energética
dc.subjectPRO/II
dc.subjectDieta de Crudo Mezclado
dc.subjectVariables de Operación
dc.subjectHipercubo Latino
dc.subject.keywordOptimization
dc.subject.keywordCrude Distillation Unit
dc.subject.keywordMetamodeling
dc.subject.keywordEnergetic Integrating
dc.subject.keywordPRO/II
dc.subject.keywordCrude Mixture Feed
dc.subject.keywordOperational Variables
dc.subject.keywordLatin Hipercube
dc.titleOptimización simultanea de composición de cargas y variables de operación en unidades de destilación de crudo
dc.title.englishSimultaneous optimization of feed composition and operational variables in crude distillation units.
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestria
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