14 julio 2011

Mejoras de eficiencia energética para opciones de retrofit en hidrotratadores de destilado en refinerías


El reacondicionamiento de procesos complejos es una gran opción desde el punto de vista de la eficiencia energética pues equipos costosos y conseguir importantes ahorros en consumo energético.

En el sector de los hidrocarburos, los hidrotratadores de destilado son grandes consumidores de energía. Además, estas unidades pueden ser ineficientes en energía. En este artículo examinamos aspectos económicos del retrofit de este tipo de unidades en las siguientes acciones: 1) Incrementar el área de superficie de los intercambiadores de precalentamiento de alimentación y 2) instalar un separador de calor.

Desafíos en el rendimiento energético

La eficiencia energética pobre de un hidrotratador promedio se debe principalmente a una insuficiente integración de calor, que da como resultado la pérdida de calor de alto grado en los enfriadores de agua o aire. La efectividad de la integración de calor normalmente se valora usando pinch analysis techniques y su targeting part.

Opciones de retrofit

Varias situaciones de retrofit pueden considerarse en este tipo de equipos. En primer lugar hay que indicar que muchos hidrotratadores son demasiado pequeños y están por debajo del tamaño de los intercambiadores de calor de placas en los que es rentable un proyecto de retrofit. El problema se agrava si la unidad se calienta, lo cual por otra parte es una característica deseable de los diseños de eficiencia energética.

Con todo esto en mente, hay dos opciones, no exclusivas mutuamente, para mejorar la eficiencia energética de un hidrotratador de tamaño medio existente:
1.      Añadir más área de intercambio de manera que pueda recuperarse más calor efluente-reactor.
2.       Instalar un separador caliente y modificar la red del intercambiador.
Como puede esperarse intuitivamente, la primera opción es probable sea menos intensiva en capital, pero ofrece un ahorro energético más bajo.

Basándonos puramente en su payback simple, el proyecto 1, instalando tubos retorcidos, es el más atractivo. Este proyecto puede en promedio ahorrar 5,2 GJ/h. Puede costar una fracción más que una nueva carcasa, pero permiten aumentar las capacidades del proceso sin incrementar la caída de presión del sistema, manteniendo así la potencia del compresor de reciclaje sin cambios.

Otra de las opciones es un separador HP caliente. Se trata de una aproximación de ahorro energético en la que instalamos un segundo separador. El líquido aguas abajo del intercambiador se enviará directamente al stripper, antes de enfriarse a 40 ºC y luego recalentarse en el intercambiador de efluentes/stripper.

En el ejemplo del hidrotratador, esta opción es particularmente atractiva ya que el pinch ocurre precisamente en el intercambiador. Un separador de calor elimina la necesidad del intercambiador, y de esta forma puede conseguirse tanto ahorro energético como sea posible añadiendo área de superficie.

El coste de inversión asociado con la instalación de un separador caliente es más alto que el coste de añadir mayor área de intercambiador de calor simple al tren de precalentamiento de alimentación. Sin embargo, el ahorro es mayor y el retorno de la inversión se mejora.

Bibliografía: Improve energy efficiency for distillate hydrotreaters retrofit options. Hidrocarbon Processing June 2011
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