Implementación de un modelo matemático para optimizar el desalado en una refinería de petróleo

Abstract

En la presente investigación analiza el proceso de desalado del crudo Bretaña, enfocándose en tres puntos principales: la determinación de la temperatura óptima de operación, optimización de la integración de calor del proceso de desalado del petróleo y la determinación del tipo de configuración más adecuada de los desaladores empleados para optimizar el proceso de desalado. Se modeló numéricamente utilizando datos de densidad, viscosidad y conductividad eléctrica del crudo Bretaña en relación con la temperatura. A partir de esto, se obtuvo una función lineal que maximiza las utilidades en función de la operación, determinándose que la temperatura óptima es de 275°F. Para identificar la temperatura óptima en el desalador con el objetivo de maximizar la integración del calor en el sistema, se evaluaron las fuentes de calor disponibles en el proceso. Se estudiaron tanto el tren de precalentamiento en frío como el tren de precalentamiento en caliente en la unidad de destilación de crudo para identificar posibles fuentes de calor. De este modo, para alcanzar la temperatura óptima en el desalador, se sugirió aumentar la temperatura del agua de lavado, elevando así la temperatura del crudo y la mezcla de agua de lavado en el desalador hasta la temperatura óptima. Esto se lograría instalando un nuevo precalentador de vapor en línea para el agua de lavado y reconfigurando los intercambiadores de calor de agua de lavado existentes. En cuanto a la especificación del desalado, se concluyó que se requiere un desalador de segunda etapa para obtener 1 PTB.

In the present research, the Bretaña crude oil desalination process is analyzed, focusing on three main points: the determination of the optimal operating temperature, optimization of the heat integration of the oil desalination process, and the determination of the most appropriate type of configuration of the desalination plants used to optimize the desalination process. It was numerically modeled using data on the density, viscosity and electrical conductivity of Bretaña crude oil in relation to temperature. From this, a linear function was obtained that maximizes profits based on the operation, determining that the optimal temperature is 275°F. To identify the optimal temperature in the desalinator with the objective of maximizing heat integration in the system, the heat sources available in the process were evaluated. Both the cold preheating train and the hot preheating train in the crude distillation unit were studied to identify possible heat sources. Thus, to achieve the optimal temperature in the desalter, it was suggested to increase the temperature of the wash water, thus raising the temperature of the crude oil and the wash water mixture in the desalter to the optimal temperature. This would be achieved by installing a new in-line steam preheater for the wash water and reconfiguring the existing wash water heat exchangers. Regarding the desalination specification, it was concluded that a second stage desalinator is required to obtain 1 PTB.