El Imperativo Estratégico para la Optimización Energética en Refining Modern

El porcentaje de energía de refinación de energías, que combinan los procesos de reducción de la energía de los productos de alta calidad y los sistemas de refinación de energía, permite reducir la eficiencia de los productos de alta calidad y reducir la energía de los productos de forma efectiva.

El caso de negocio para la optimización de la energía en las refinerías

La optimización energética no es simplemente una iniciativa ambiental; es una estrategia operacional básica con implicaciones financieras directas. Los refinadores enfrentan una gama de presiones que hacen de la eficiencia energética una prioridad empresarial. El aumento de los precios del gas natural en muchas regiones ha aumentado el costo de los calentadores despedidos, la generación de vapor y la producción de hidrógeno.

Estudio de caso 1: Refinería de Shell Pulau Bukom, Singapur

Ámbito de aplicación y contexto estratégico

El programa de eficiencia energética de Shell no fue lanzado en 2010 sino en el marco de eficiencia energética de Shell, que fue una de las refinerías más grandes y complejas de la región de Asia y el Pacífico, con una capacidad de destilación de crudos superior a 500.000 barriles diarios.

Intervenciones clave

El esfuerzo de optimización de la energía de Bukom se centró en varias áreas de alto impacto. La refinería realizó una retroada sistemática de calentadores despedidos, reemplazando los diseños de quemadores mayores con modelos de baja eficiencia que mejoraban la eficiencia de la combustión y reducen el consumo de gas.

Resultados medidos

Los resultados globales del programa de eficiencia energética de Shell Bukom fueron impresionantes. La intensidad energética total, medida como energía consumida por unidad de crudo procesada, disminuyó aproximadamente un 15 por ciento en el primer año completo de implementación. Esto se tradujo en ahorros de costes anuales superiores a 20 millones de dólares. La reducción del consumo de gas de combustible redujo directamente las emisiones de dióxido de carbono de la refinería por ciento estimados.

Estudio de caso 2: Refinería de Beaumont ExxonMobil, Texas

Transformación digital como una palanca de energía

El software de reposición de Beaumont en el sureste de Texas es una de las refinerías más grandes y tecnológicamente más sofisticadas de los Estados Unidos, con una capacidad de procesamiento de aproximadamente 370.000 barriles por día. El sitio incluye destilación de crudos, grieta catalítica, cocción, procesamiento de hidroproceso y producción de aromática. ExxonMobil ha sido reconocido por mucho tiempo por su enfoque sistemático de optimización energética.

Enfoque de aplicación

El proyecto Beaumont se centró en implementar estrategias avanzadas de control y optimización en las unidades de refinación de energía más intensas de la refinería. Los controladores predictivos modelo se instalaron en unidades de destilación de crudo para minimizar el consumo de energía manteniendo especificaciones de calidad de producto.Los controladores manipularon múltiples variables simultáneamente, incluyendo temperaturas de salida de horno, tasas de reflujo y flujos de CO.

Resultados

El programa de optimización de energía centrado en la digital en Beaumont ha reducido un 12% el consumo energético en todo el sitio en relación con una base de preproyectos. La refinería ha logrado esta mejora con un superfluo de capital relativamente modesto, ya que las inversiones primarias fueron en software, hardware de control y servicios de ingeniería en lugar de reemplazo de equipo de gran escala. La mejora de la estabilidad de procesos ha dado beneficios secundarios, incluyendo reducción de los límites de productos y mayor duración de la vida de catalantas.

Estudio de caso 3: BP Whiting Refinery, Indiana

Modernización e integración energética

La refinería Whiting de BP en el noroeste de Indiana es la mayor refinería en el medio oeste de los Estados Unidos, procesando aproximadamente 440.000 barriles de crudo al día. La instalación fue sometida a un programa de modernización y expansión multianual masivo completado a principios de los años 2010, diseñado para permitir el procesamiento de grados de crudo canadienses más pesados y de mayor calidad. El proyecto, una de las mayores inversiones de refinería en la historia de los EE.UU.

Medidas de optimización específicas

La modernización de Whiting contó con una red de intercambiadores de calor altamente integrada que maximizó la recuperación de calor entre las corrientes de procesos, reduciendo la demanda de calentadores despedidos y agua de refrigeración. La refinería también instaló una planta de cogeneración que simultáneamente produce vapor y electricidad, logrando eficiencias térmicas globales en el rango de 75 a 80 por ciento, mucho más alto que la eficiencia de la generación de calor y energía separada.

Impacto y Relevancia

La modernización de Whiting redujo la intensidad energética de la refinería en un 15 al 20 por ciento estimado en comparación con la configuración anterior, según los datos de sostenibilidad publicados por BP. La instalación de cogeneración redujo la dependencia de refinería en la electricidad de red y redujo las emisiones asociadas de gases de efecto invernadero evitando las pérdidas de transmisión. Mientras que el proyecto global se enfrenta a sobrecostos y retrasos de programación típicos de megaproyectos, los componentes de eficiencia energética entregaron sus beneficios previstos.

Estudio de caso 4: Refinería de Pascagoula de Chevron, Mississippi

Optimización de energía impulsada por la fiabilidad

La refinería de Chevron en la costa del Golfo de Mississippi es una de las refinerías más grandes y complejas de los Estados Unidos, con una capacidad de crudo superior a 330.000 barriles diarios. La refinería tiene una fuerte cultura de excelencia operativa y fiabilidad, y su programa de optimización de energía se ha alineado estrechamente con iniciativas de mejora de la fiabilidad. Chevron reconoció que muchos de los factores que degradan el rendimiento energético, como la manipulación de la superficie de los cambios de caloríferentes sistemáticamente

Elementos del programa

El operador de refrigeración, que utiliza el sistema de control de la energía de los barriles, también utiliza un sistema de control de la energía de los barriles, y que permite la mejora de la energía de los residuos de los barriles, y que permite un control de la energía de los residuos de los canales de la energía de los equipos de refrigeración, y que se utiliza para mejorar la eficiencia de los barriles.

Resultados y lecciones

El enfoque centrado en la fiabilidad en Pascagoula produjo reducciones de intensidad energética de aproximadamente un 10 por ciento durante un período de varios años, con la mayoría de ahorros provenientes de mejoras operacionales de bajo costo y acciones de mantenimiento en lugar de grandes proyectos de capital. El programa demostró ser altamente rentable, con períodos de reembolso para la mayoría de las iniciativas medidos en meses y años. El caso Pascagoula demuestra que la optimización de energía es, en su núcleo, un programa de mantenimiento y de funcionamiento.

Tecnologías de habilitación para la optimización de energía de refinería

Los estudios de casos revelan un conjunto común de habilitadores tecnológicos que sustentan proyectos exitosos de optimización de energía. Estas tecnologías se incorporan en varias categorías que trabajan sinérgicamente para ofrecer resultados:

Control avanzado del proceso y optimización en tiempo real

Los sistemas de control predictivo modelo que optimizan dinámicamente los puntos de configuración se han convertido en una herramienta estándar para reducir el consumo de energía en destilación, hornos y reactores. La tecnología permite a los operadores ejecutar unidades más cercanas a las limitaciones donde la eficiencia energética se maximiza sin violar la calidad del producto o los límites de seguridad. Los sistemas de optimización en tiempo real amplían esta capacidad actualizando periódicamente el modelo de proceso para tener en cuenta el cambio de los stocks, la actividad de catalizadores y las condiciones ambientales.

Integración de calor y análisis de alquitrán

El análisis de la algarro proporciona una metodología sistemática para diseñar redes de intercambiadores de calor que maximicen la recuperación de calor entre corrientes de procesos calientes y fríos. Las refinerías que no han sufrido un análisis completo de la presión en la última década pueden identificar típicamente oportunidades para reducir el consumo de energía en un 10 a 20 por ciento mediante una mejor integración de calor. Las herramientas modernas de software hacen posible analizar refinerías enteras con cientos de secuencias, identificando la colocación óptima de nuevos intercambiadores de calor y posibles modificaciones en las redes existentes.

Equipo de alta eficiencia

La sustitución de equipo de eficiencia estándar con tecnología mejor disponible sigue siendo una fuente confiable de ahorro energético. Los diseños de quemadores de alta eficiencia, impulsores de bomba de baja fricción, motores eléctricos de alta eficiencia y superficies avanzadas de transferencia de calor contribuyen a reducir el consumo de energía. Las unidades de frecuencia variable para motores grandes permiten que la energía se ajuste precisamente a la demanda, eliminando los residuos de energía inherentes a los sistemas de flujo controlados por los acelerados.

Vigilancia y análisis digitales

Los sistemas de monitoreo de energía en todo el sitio que rastrean los indicadores clave del rendimiento en tiempo real permiten a los operadores e ingenieros identificar desviaciones del rendimiento objetivo rápidamente y tomar medidas correctivas. Las plataformas de análisis avanzadas pueden detectar errores de intercambiador de calor, fallas de trampas de vapor, degradación de la eficiencia del horno y otros problemas antes de que se vuelvan graves.

Factores críticos de éxito para la aplicación

Las experiencias de Shell, ExxonMobil, BP y Chevron apuntan a varios factores comunes que diferencian programas exitosos de optimización de la energía de aquellos que no logran alcanzar sus objetivos:

Compromiso de gestión sostenido

La optimización energética requiere una atención constante durante años, no un empuje único. Los programas que tienen éxito tienen un apoyo visible y sostenido de altos directivos, con el rendimiento energético integrado en los procesos de puntuación y revisión de gestión equilibrados de la refinería. Los campeones de energía a nivel del sitio están facultados para impulsar el cambio y exigir responsabilidades a las unidades de negocio por los resultados.

Equipos transversales

La optimización energética eficaz se basa en la experiencia de la ingeniería de procesos, operaciones, mantenimiento, fiabilidad y gestión de proyectos. Los programas más exitosos crean equipos multifuncionales con clara propiedad para iniciativas específicas y la autoridad para implementar cambios. Estos equipos descomponen silos tradicionales que a menudo impiden que se realicen mejoras energéticas.

Toma de decisiones por datos

Las refinerías que logran el mejor rendimiento energético son aquellas que miden rigurosamente sus resultados y utilizan datos para identificar oportunidades, rastrear el progreso y exigir responsabilidades a los equipos. Sin datos precisos y oportunos sobre consumo e intensidad de energía, es imposible saber si los esfuerzos de optimización están funcionando o dónde centrar la atención en la próxima.

Cultura de mejora continua

La optimización energética no es un proyecto con una fecha final definida; es una disciplina operativa continua. Los sitios más exitosos incrustan la eficiencia energética en sus procedimientos operativos, programas de capacitación y sistemas de gestión de rendimiento. Tratan la energía como una variable gestionada en el mismo nivel que la calidad del producto, la rentabilidad y la seguridad.

Mirando hacia adelante: La próxima frontera de la optimización de energía de refinería

Los estudios de casos examinados aquí representan las mejores prácticas actuales, pero el paisaje de optimización de energía sigue evolucionando. Las tendencias emergentes que darán forma a la próxima década del rendimiento energético de refinería incluyen la integración de fuentes de energía renovables como el solar y el viento para satisfacer las demandas de potencia de refinería, el uso de hidrógeno de bajo carbono producido a través de electrolisis para reemplazar el hidrógeno de la reforma del metano de vapor, y la aplicación de inteligencia artificial para la optimización de energías de energías energéticas moleculares.

Conclusión

Los proyectos de optimización energética exitosos en Shell Pulau Bukom, ExxonMobil Beaumont, BP Whiting y Chevron Pascagoula demuestran que las reducciones significativas de la intensidad energética son alcanzables en las instalaciones de refinación más grandes y complejas. Las reducciones del 10 al 20 por ciento en el consumo de energía documentadas en estos estudios de casos se traducen en decenas de millones de dólares en ahorros anuales de costes y sustanciales de emisiones de gases de gases de gases de efecto invernadero.