Integración energética en los trenes de intercambio de calor de la unidad de destilación primaria y vacío de la refinería Talara

Abstract

Refinería Talara cuenta con trenes de intercambio de calor en sus distintas unidades que le permite aprovechar el calor de sus corrientes hasta cierto punto; sin embargo, el alcance de la presente investigación son las corrientes e intercambiadores de la Unidad de Destilación Primaria y Vacío. Refinería Talara no cuenta con un estudio que permita optimizar al máximo las corrientes calientes de sus unidades, por lo cual un estudio de este tipo contribuiría a contar con una matriz energética eficiente, disminuir el consumo energético, disminuir la huella de carbono y generar mayores utilidades. Para el desarrollo de la tesis se utilizó el Análisis Pinch, siguiendo la guía propuesta por Ian C. Kemp [10] en su libro “Pinch Analysis and Process Integration – A User Guide on Process Integration for the Efficient Use of Energy” – 2nd edition, 2007. El análisis preliminar, realizando un balance de materia y energía, muestra que se pierden 21.9 MMBTU/h de las corrientes calientes en la Unidad de Destilación Primaria, y 8.5 MMBTU/h en la Unidad de Destilación al Vacío. Después de realizar el Análisis Pinch se determinó que, con el ΔTmin óptimo para cada unidad y sus respectivas corrientes aplicables, se aprovecharán al máximo las corrientes calientes, por lo cual el uso de enfriadores queda relegado. Los resultados del retrofit propuesto para cada unidad muestra que, para la Unidad de Destilación Primaria se disminuiría el consumo energético en 27.4 MMBTU/h en el peor escenario y 58.6 MMBTU/h en el escenario óptimo, lo cual generaría un ahorro económico de 1.63 MMUS$/año en el peor escenario y 3.38 MMUS$/año en el escenario óptimo, y para la Unidad de Destilación al Vacío se ahorraría 10.6 MMBTU/h en el peor escenario y 20.9 MMBTU/h en el escenario óptimo, lo cual generaría un ahorro de 346.9 MUS$/año en el peor escenario y 683.9 MUS$/año en el escenario óptimo.

Talara refinery has a heat exchanger networks in its different units that allows it to take advantage of the heat of its currents to a certain point; however, the scope of the present investigation is the streams and exchangers of the Primary and Vacuum Distillation Unit. Talara refinery does not have a study that let it optimize as maximum as possible the hot streams of its units, so a study of this type this would contribute to have an efficient energy matrix, reduce the energy consumption, reduce the carbon footprint and generate higher profits. For the development of the thesis the Pinch Analysis was used, following the guide proposed by Ian C. Kemp [10] in his book “Pinch analysis and process integration - User's guide on the integration of processes for the efficient use of the energy “- 2nd edition, 2007 The preliminary analysis, doing a mass and energy balance, shows that 21.9 MMBTU/h of the hot streams are lost in the Primary Distillation Unit, and 8.5 MMBTU/h in the Vacuum Distillation Unit. After performing the Pinch Analysis, it was determined that with the optimum ΔTmin, for each unit and its respective applicable streams, the hot streams would be taken full advantage, so the use of chillers is relegated. The results of the proposed retrofit for each unit show that, for the Primary Distillation Unit, energy consumption would be reduced by 27.4 MMBTU/h in the worst scenario and 58.6 MMBTU/h in the optimum scenario, which would generate an economic saving of 1.63 MMUS$/year in the worst scenario and 3.38 MMUS$/year in the optimum scenario, and for the Vacuum Distillation Unit it would save 10.6 MMBTU/h in the worst scenario and 20.9 MMBTU/h in the optimum scenario, which would generate an economic saving of 346.9 MUS$/year in the worst scenario and 683.9 MUS$/year in the optimum scenario.