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OPTIMIZATION MODEL OF A SYSTEM OF CRUDE OIL DISTILLATION UNITS WITH HEAT INTEGRATION AND METAMODELING

机译:具有热集成和模型化的原油精馏塔系统的优化模型

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摘要

La destilación de crudo es un proceso que impacta considerablemente la economía de cualquier refinería y por tanto es necesario mejorarlo aprovechando la infraestructura instalada, generando productos dentro de especificaciones, sin violar las diferentes ventanas operativas o restricciones de planta que existen en las unidades industriales. El objetivo de este artículo es presentar el desarrollo de un modelo de optimización de un Sistema de Unidades de Destilación de Crudo (UDCs) perteneciente a la refinería de Barrancabermeja de ECOPETROL S.A. que involucra las restricciones de planta típicas (flujo por capacidad de tuberías, bombas, torres de destilación, etc.) y una restricción aún no contemplada en la literatura para modelos de este tipo: la integración energética de las corrientes de las Torres de Destilación Atmosféricas (TDAs) y las Torres de Destilación al Vacío (TDVs) con la red de intercambiadores de calor que precalientan el crudo. Por otro lado, las TDAs fueron modeladas a través de Metamodelos en función de las temperaturas y presiones de las torres, los flujos y temperaturas de retorno de los pumparounds, los flujos de vapor de despojo, el PFE de la ASTM D-86 para el Jet y el Diesel. Los trenes de precalentamiento fueron modelados con balances de masa y energía, y la ecuación de dise?o de cada intercambiador. El modelo de optimización es de tipo NLP, maximizando la utilidad del sistema. Este modelo se implementó en GAMSide 22.2 usando el solver CONOPT y predice nuevos puntos de operación óptimos con mejores resultados económicos que aquellos obtenidos con la operación normal en las plantas reales. El modelo calculó las condiciones de operación óptimas de 3 TDAs para un crudo de composición constante y calculó los rendimientos y propiedades de los productos atmosféricos, adicionalmente a las temperaturas y duties de 27 intercambiadores de crudo.↓A destila??o de cru é um processo que impacta consideravelmente a economia de qualquer refinaria e portanto é necessário melhorálo aproveitando a infraestrutura instalada, gerando produtos dentro de especifica??es, sem violar as diferentes janelas operativas ou restri??es de planta que existem nas unidades industriais. O objetivo deste artigo é apresentar o desenvolvimento de um modelo de otimiza??o de um Sistema de Unidades de Destila??o de Cru (UDCs) pertencente à refinaria de Barrancabermeja da ECOPETROL S.A. que envolve as restri??es de planta típicas (fluxo por capacidade de tubula??es, bombas, torres de destila??o, etc.) e uma restri??o ainda n?o contemplada na literatura para modelos deste tipo: a integra??o energética das correntes das Torres de Destila??o Atmosféricas (TDAs) e as Torres de Destila??o a Vácuo (TDVs) com a rede de intercambiadores de calor que pré-aquecem o cru. Por outro lado, as TDAs foram modeladas através de Metamodelos em fun??o das temperaturas e press?es das torres, os fluxos e temperaturas de retorno dos pumparounds, os fluxos de vapor de despojo, o PFE da ASTM D-86 para o Jet e o Diesel. Os trens de pré-aquecimento foram modelados com balan?os de massa e energia, e a equa??o de desenho de cada intercambiador. O modelo de otimiza??o é de tipo NLP, maximizando a utilidade do sistema. Este modelo foi implementado em GAMSide 22.2 usando o solver CONOPT e prediz novos pontos de opera??o ótimos com melhores resultados econ?micos que aqueles obtidos com a opera??o normal nas plantas reais. O modelo calculou as condi??es de opera??o ótimas de 3 TDAs para um cru de composi??o constante e calculou os rendimentos e propriedades dos produtos atmosféricos, adicionalmente às temperaturas e duties de 27 intercambiadores de cru.
机译:原油蒸馏是一个对任何精炼厂的经济都产生重大影响的过程,因此有必要通过利用已安装的基础设施,在规格范围内生产产品而不违反工业单元中存在的不同操作窗口或工厂限制来对其进行改进。本文的目的是介绍属于ECOPETROL S.A.的Barrancabermeja精炼厂的原油蒸馏装置(UDC)系统的优化模型。涉及典型的工厂限制(按管道,泵,蒸馏塔等的流量)和此类模型尚未在文献中考虑的限制:常压蒸馏塔流的能量积分(TDA)和真空蒸馏塔(TDV),其中的热交换器网络可预热原油。另一方面,根据塔的温度和压力,抽油机的流量和返回温度,汽提蒸气流量,ASTM D-86的PFE,通过元模型对TDA进行建模。喷气和柴油。用质量和能量平衡以及每个交换器的设计方程对预热机组进行建模。优化模型是NLP类型的,可最大程度地提高系统的实用性。该模型在GAMSide 22.2中使用CONOPT求解器实现,并预测了比实际工厂中正常运行获得的最佳经济效益更高的新最佳运行点。该模型除了计算27个原油交换器的温度和负荷外,还计算了组成不变的原油的3个TDA的最佳运行条件,并计算了大气产品的收率和性能。该过程对任何精炼厂的经济都有相当大的影响,因此有必要利用已安装的基础结构,在特定规格范围内生产产品,并且将违反更多工业部门中存在的不同生产线或工厂限制。本文的目的是提出或开发一种模型,以优化属于Barrancabermeja da ECOPETROL S.A.精炼厂的原油蒸馏装置(UDC)系统。涉及典型工厂限制(流经管容量,泵,蒸馏塔等)的问题,而对于此类模型,文献中仍未考虑到限制:大气蒸馏塔(TDA)和Vacuo蒸馏塔(TDV)的能量集成是一个预先接入或交叉的热交换器网络。另一方面,根据塔的温度和压力,通量和回流温度(两个泵送),汽提蒸气通量或ASTM D-86的PFE,通过元模型对TDA进行建模。 Jet eo柴油。用水和能量的平衡以及每个交换器的等式或设计对水前火车进行建模。或者,优化模型是NLP类型的,从而最大化了系统的实用性。该模型是在GAMSide 22.2中使用CONOPT求解器实现的,并预测了新的最佳运行点,其经济结果要比在实际工厂中正常运行的结果要低。该模型计算为恒定组分原油3个TDA最佳运行的条件,并计算了27个原油交换器的温度和负荷以及两种大气产品的产量和性能。

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