La conservación de la energía
requiere análisis complejos en las unidades existentes, pero obtener beneficios
es posible. En ese sentido, Los hidrotratadores de destilado
son grandes consumidores de energía, sobre todo porque conforme aumentan las
especificaciones de contenido de energía, los refinadores deben incrementar el
uso de energía para propósitos de hidrotratamiento.
Tanto como un 10 % del
consumo de energía total de una refinería se atribuye a los productos de
hidrotratamiento. Además, estas unidades pueden ser bastante ineficientes. En
este artículo examinamos la economía de las opciones de retrofit en los
hidrotratadores de destilado que pueden mejorar la eficiencia energética: 1)
incrementar el área de superficie de intercambiadores de precalentamiento de
alimentación e 2) instalar un separador caliente.
Energy
hogs
Los hidrotratadores de destilado
son uno de los principales consumidores de energía en una refinería. Nuevas
normas ambientales obligan incluso a disminuir aún más los niveles de azufre en
los combustibles del transporte. Es por ello que las refinerías tienen pocas
opciones sino incrementar la severidad de los hidrotratadores para extraer
compuestos que contienen azufre en la refinería. No obstante, muchas de las
operaciones de los hidrotratadores actualmente en uso derrochan grandes
cantidades de energía.
La eficiencia energética de una
unidad de proceso, o de una refinería completa, puede ser cuantificada y
comparada contra un valor de referencia seleccionado. Para ello se utilizan
varios métodos: algunos son estadísticos; algunos se basan en el rendimiento
histórico y otros aplican una base de ingeniería más sólida.
Algunas opciones aplican best
technology (BT) benchmark, donde la eficiencia energética de una unidad existen
se compara con el mejor objetivo de diseño. El ratio entre el consumo actual y
el objetivo genera el BT index de la unidad de proceso.
En muchas refinerías existentes
los índices BT son del 500 %. En otras palabras, estas unidades consumen cinco
veces más energía que las mejores unidades de diseño.
Desafíos
en el rendimiento energético
La pobre eficiencia energética de
un hidrotratador se debe fundamentalmente a una insuficiente integración de
calor, que da como resultado una pérdida de calor residual de alto grado a los
refrigeradores de agua y aire. La efectividad de la integración de calor se
evalúa normalmente usando pinch analysis techniques. Una parte de las altas
ineficiencias de estas unidades se atribuye al consumo de energía eléctrica de
la unidad, que generan una eficiencia total subóptima (ej. del 24 %).
En muchos hidrotratadores
existentes, la temperatura de precalentamiento de alimentación se considera
baja, teniendo en cuenta que se precalienta usando efluente del reactor muy
caliente.
Obviamente, si los tamaños de los
intercambiadores se incrementan, puede transferirse más calor entre el chorro
caliente (efluente) y el chorro frío (alimentación).
Las estrategias propuestas para
mejorar la eficiencia energética en los hidrotratadores son el uso de un
separador de calor, combinado con transferencia de calor realzada entre el
efluente y la alimentación, consiguiendo
de esta forma disminuir el consumo de energía a prácticamente un valor BT. En
tales condiciones, la alimentación estaría a una temperatura lo suficientemente
alta como para ser enviada al reactor. La transferencia de calor realzada se
consigue utilizando intercambiadores de calor de tipo placa. Tal solución es
factible en numerosas unidades.
Sin embargo, en situaciones de
retrofit se ha demostrado que muchos hidrotratadores son demasiado pequeños y
están por debajo del tamaño crítico para que el intercambiador de tipo placa
sea reacondicionado económicamente. El problema se agrava si la unidad se alimenta
en caliente, lo cual por otra parte es una característica deseable de un diseño
de eficiencia energética.
Con todo esto en mente, hay dos
opciones, no mutuamente excluyentes, para mejorar la eficiencia energética de
un hidrotratador de tamaño medio existente: añadir más área de intercambio o
instalar un separador caliente y modificar la red de intercambio. La primera
opción es menos costosa.
Bibliografía:
Improve energy efficiency for distillate hydrotreaters retrofit options.
Hydrocarbon Processing June 2011
0 comentarios:
Publicar un comentario