Eficiencia energética en refinerías y complejos petroquímicos

El pacto de energía de la UE contiene unos objetivos de reducción de un 20 % de las emisiones de CO₂ antes del 2020. Y lo que parece claro es que mucho esfuerzo debe llevarse a cabo sea realmente se quieren cumplir estos objetivos. En industrias de intensidad energética alta un objetivo de 20 % supone un gran desafío. Las soluciones de gestión energética en refinerías implica mucho más que la simple modernización de sistemas. Una solución apropiada combina la optimización de la energía y de los procesos, así como estrategias de optimización y control avanzado on-line. Componentes adicionales de la solución incluyen recuperación de energía y calor en las unidades de proceso, selección de la alimentación, gestión de contratos de energía, y la introducción de fuentes de energías renovables como los biocombustibles. Según datos del fabricante de tecnología de control Honeywell, puede conseguirse una reducción del 12-25 % implementando soluciones completas de gestión de energía, y con atractivo retorno en la inversión de capital. En los siguientes apartados realizamos un breve esbozo de las principales oportunidades de eficiencia energética en refinerías y complejos petroquímicos.

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¿Cómo empezar nuestro proyecto de eficiencia energética?

El primer paso en el desarrollo de una solución de gestión de energía es optimizar el proceso para ser capaz de medir el consumo de energía respecto a unas referencias razonables. Esto implica capturar datos de energía relacionados con el proceso y organizarlo de forma que permita identificar rápidamente donde están los grandes consumos de energía y cómo lo están haciendo. Para determinar lo bien que lo hace una planta o unidad, es necesario ser capaces de comparar el uso de la energía actual contra un objetivo que refleje la operación corriente. Una visión jerárquica proporcionada por una aplicación de control de la energía permite al usuario extraer información de múltiples niveles e identificar posibles acciones. Estas incluyen:

• Supervisión de unidades: Muestra el tamaño relativo del consumo energético y/o emisiones de gases de efecto invernadero en cada unidad. También usa códigos de colores para indicar qué unidades están más lejos del objetivo.
• Visión de las unidades: Muestra el valor de los indicadores energéticos clave (KEIs) que describen el rendimiento de energía de la unidad contra objetivos, que son desarrollados de una combinación de simulación de procesos, datos históricos y know-how de consultores experimentados. Estos objetivos de predicción de energía se ajustan automáticamente para reflejar las condiciones de operación tales como nivel de producción, modo de operación y composición de alimentación.
• Trend KEIs: Permite calcular la tendencia del valor calculado de KEIs tanto contra el objetivo de planificación como el objetivo de energía previsto.
• Desviación de las revisiones: Revisión en tiempo real del periodo en el que los KEIs se desvían significativamente de su rango esperado.

Muchas de las recomendaciones para mejorar la eficiencia energética pueden ser alcanzadas por el operador directamente, cambiando las condiciones de la planta mediante el ajuste del set point de las variables claves. En muchas ocasiones es posible incorporar estas recomendaciones en un control avanzado y estrategia de optimización online.

La mejora en la recuperación de calor

Usando software de optimización y control para mejorar la eficiencia energética usualmente propicia un impulso general del proceso. Para conseguir el siguiente nivel de eficiencia energética se requieren inversiones de capital que incrementen la recuperación de calor en las unidades de proceso. En realidad, uno de los valores claves para implementar soluciones operacionales es encontrar las actuales restricciones del proceso. Una vez se han identificado unidades susceptibles de mejorar la integración de calor, pueden aplicarse herramientas de software de tecnología pinch, para seleccionar una gran variedad de redes de recuperación de calor.

Tecnología de procesos avanzada

La recuperación de calor es el proyecto más común para mejorar la eficiencia energética. Sin embargo, otras áreas menos exploradas también proporcionan oportunidades significativas. Muchas de estas áreas hacen uso de tecnologías de proceso avanzadas que son aplicadas a intercambiadores de calor, fraccionadores de alta capacidad, nuevas reacciones internas, turbinas de recuperación de energía, catálisis mejorada y otras características del diseño.

La recuperación de energía a menudo representa buenas oportunidades para optimización de energía. Un sistema de recuperación de energía puede ser un método eficaz para mejorar la eficiencia energética, ya que el gas de los humos puede usarse tanto para generar vapor como energía. Mejoras sustanciales pueden conseguirse instalando una turbina de recuperación de energía (PRT) combinada con una turbina de vapor. De esta forma puede producirse electricidad y vapor a alta presión.

Si Hay una gran variedad de tecnologías avanzadas que pueden ser aplicadas, que varían en términos de coste de implementación y retorno de la inversión. Se requiere una evaluación detallada de cada una de las soluciones y seleccionar solamente las mejores oportunidades.

Optimización de la producción de energía

En adición a usar la energía más eficientemente en el proceso, otra estrategia común es producir energía más eficientemente. Muchas refinerías e instalaciones petroquímicas tienen sus propias plantas de generación onsite que principalmente existen para proporcionar vapor y energía a las unidades de proceso, pero también pueden suministrar electricidad a la red en momentos de capacidad excedentaria. Una de las claves en la reducción de los costes energéticos en plantas de generación es equilibrar la demanda de energía cambiante del proceso con un suministro adecuado desde las plantas de generación. Actualmente se comercializan soluciones modulares dirigidas al control avanzado de las plantas de vapor y energía. Numerosos componentes pueden combinarse para dirigir las necesidades de una amplia serie de configuraciones de unidades de generación y modos de operación.

Bibliografía: Improving energy efficiency. PTQ Petroleum technology quarterly Q2. 2009

Palabras clave: Energy-monitoring application, key energy indicators (KEIs), power recovery turbine (PRT), Advanced Energy Solution (AES).