Energy Optoloimization of Crude Oil Distillation Using Different Designs of Pre (1)

Energy optimization of crude oil distillation using different designs of pre-

flash drums

RESUMEN

La Unidad de destilación de crudo (CDU) es uno de los principales emisores de

CO 2 en cualquier refinería de petróleo. En vista del aumento simultáneo en el costo de

la energía y el medio ambiente, hay una fuerte motivación para analizar métodos

alternativos para mejorar la eficiencia energética y, en consecuencia, para minimizar

emisiones de CO 2 de destilación de crudo convencional. El Crudo predestello se

encuentra entre las técnicas prometedoras para reducir al mínimo las necesidades de

energía de calefacción de la CDU. Sin embargo, esto podría ser a costa de

rendimiento del producto y / o del caudal. Este trabajo investiga los efectos del uso de

diferentes diseños pre-flash de la eficiencia energética y asociados emisiones de

CO 2 de la CDU. Las soluciones óptimas resultantes se presentan y se analizan sus

características significativas.

Palabras clave

Refino de petróleo;

Unidad de destilación de crudo;

Diseño Pre-flash;

La integración decalor;

Optimización multi-objetivo;

Emisiones de CO 2

1. Introducción

El aumento continuo de la demanda mundial de energía y la disminución de las

reservas de combustibles fósiles proporcionan motivación para el ahorro de energía en

los procesos industriales de alto consumo energético. Se utilizan diferentes métodos

para mejorar la eficiencia energética de los procesos industriales, tales como la

implementación de tecnologías menos intensivas en energía y el uso de sistemas de

recuperación de calor residual. La Unidad de destilación de crudo (CDU) es uno de los

mayores consumidores de energía y en consecuencia una gran fuente de emisiones

CO 2 en los procesos industriales. Se estima que la energía requerida para la CDU es

equivalente a aproximadamente el 2% de la energía contenida en el aceite

crudo [1]. Por esta razón, muchos intentos se han hecho en los últimos años para

analizar y mejorar la eficiencia energética de la CDU y para identificar modificaciones

prometedores basados en el análisis de presión y sistemas de recuperación de

calor [2], [3], [4], [5] y [6].

El Crudo predestello es uno de los métodos de conservación de energía

prometedoras, que pueden ahorrar una cantidad notable de energía dentro de la

CDU. El principio básico de crudo pre-parpadeo es separar las fracciones ligeras del

crudo arriba del horno. A continuación, las fracciones ligeras corriente obtenidos es o

bien mezclado con la salida del horno o introducido por separado en la columna

principal en un lugar apropiado. Esto podría mejorar el rendimiento hidráulico del horno

y reducir su consumo de energía [7] y [8].

En la literatura, se han llevado a cabo estudios de investigación para investigar el

efecto de la aplicación de crudo antes de parpadear en la eficiencia energética de la

CDU utilizando diferentes estrategias de modernización. Feintuch et al. encontraron

que la aplicación de un tambor de pre-flash antes de la desaladora es una solución

rentable para aumentar la recuperación de energía en los intercambiadores de calor

abajo del horno [8]. La aplicación de diferentes esquemas de pre-flash y oportunidades

de ahorro de energía fueron estudiados por Ji y Bagajewicz [9]. Un paso por

procedimiento de optimización pasos basada en el diagrama de la demanda de

suministro de calor se utiliza para apuntar el consumo de energía de la CDU en las

condiciones de rendimiento máximo destilado. Se explicó el portador-efecto de las

fracciones ligeras del crudo y su importancia en la mejora de la separación de la

fracción de gasoil. En otro trabajo [10], los mismos autores estudiaron los efectos de la

pre-intermitente en el sistema de columna principal integrado con la columna de

vacío. Ellos encontraron que sólo una pequeña reducción en los requerimientos de

energía de todo el sistema se puede obtener con la unidad de pre-flash.

Más tarde, Yahyaabadi encontró que la calefacción y refrigeración consumos de

servicios públicos no se ven afectados considerablemente por la ubicación del

dispositivo flash previo [11]. Sin embargo, él concluyó que ahorros adicionales en los

costes de funcionamiento se pueden obtener mediante la introducción del parpadeo

previo del crudo. Errico et al. compararon diferentes dispositivos pre-flash para el

ahorro de energía dentro de una destilación de crudo industrial [12]. Los dispositivos

de pre-destello se compararon tanto de la energía y las perspectivas económicas. Se

encontró que los ahorros de energía que se pueden obtener a partir de la aplicación

del tambor de pre-flash están relacionados con una reducción en el destilado ligero y

un aumento en el destilado medio. Por otro lado, la aplicación de los resultados de las

columnas pre-flash en un alto incremento del destilado ligero, pero el ahorro de

energía solamente más pequeños en el deber del horno se pueden obtener en

comparación con los de la configuración tambor pre-flash. Recientemente, Luyben

optimizado el diseño de una columna pre-flash antes de la CDU, para reducir los

costos de energía [13]. Investigó las principales variables de optimización, incluyendo

la presión pre-flash columna, la temperatura de reflujo-tambor, y la temperatura de

salida del horno.

Los estudios anteriores muestran que la introducción del crudo pre-flash mejora el

rendimiento hidráulico del horno y reduce su consumo de energía. En consecuencia, la

reducción en el consumo de energía del horno conducirá a una reducción en el total de

emisiones CO 2. Sin embargo, la implementación del crudo pre-flash requiere más

inversión de capital que pueden afectar a la rentabilidad de la planta. Además, el

ahorro de energía obtenido mediante la implementación de un esquema de pre-flash

crudo se relaciona con una reducción en el rendimiento destilado ligero, que es

generalmente indeseable. Cuando uno de los objetivos (ahorro de energía) se ve

comprometida por otro objetivo (rendimiento destilado), no se puede obtener una única

solución óptima. Un enfoque alternativo es utilizar Optimización Multi-Objetivo (MOO)

que examina ambos objetivos simultáneamente. Este es el enfoque adoptado en este

estudio para investigar la optimización de la pre-flash CDU para minimizar tanto el

rendimiento residuo (un objetivo económico) y el total de emisiones de CO 2 (un

objetivo económico y ambiental).

2. Descripción de la unidad de destilación de crudo

La CDU es la primera y la mas importante unidad de fraccionamiento en cualquier

refinería. Se utiliza para separar petróleo crudo en un número de cortes de petróleo de

diferentes rangos de punto de ebullición. Las unidades de destilación atmosférica y de

vacío se usan para separar las fracciones más ligeras (destilados) a partir del aceite

crudo. Fig. 1muestra un diagrama de flujo de proceso típico de la unidad de destilación

atmosférica. En primer lugar, el petróleo crudo desde los tanques de almacenamiento

se precalienta por una serie de intercambiadores de calor. La desaladora está

instalada en el tren de intercambiadores de calor para reducir el contenido de sal del

producto en bruto mediante un proceso de desalación eléctrica. El aceite crudo

entrante se calienta hasta 120 ° C y se mezcla con agua antes de que se alimenta a el

desalador. El producto en bruto desalado se calienta luego a aproximadamente 200 °

C; si se utiliza un recipiente de pre-flash, se instala normalmente en torno a esta

temperatura. El recipiente de pre-flash separa vapor de la materia prima líquida,

reduciendo así la presión de vapor del crudo [14]. El líquido desde el recipiente de pre-

flash se calienta luego a la temperatura máxima posible (típicamente entre 200 y 280 °

C) a través de intercambiadores de calor, y luego se envían a un calentador disparado

atmosférica para alcanzar la temperatura de fraccionamiento requerida de

aproximadamente 400 ° C (que varía con el tipo crudo) antes de entrar en la zona de

vaporización instantánea de la columna donde los hidrocarburos más ligeros se

separan debido a la aumento repentino en el volumen de la columna [14]. Por lo

general, el vapor desde el recipiente de pre-flash se alimenta, ya sea en la zona de

vaporización instantánea de la columna o se introduce en un lugar más alto de la

columna donde los puntos finales de la brilló vapor y líquido interno están cerca.

Fig. 1. El diagrama de flujo de proceso de la unidad de destilación de crudo.

La nafta se produce en forma de vapor y se condensa por los condensadores de

arriba(Fig. 1). El queroseno, diesel, gasóleo atmosférico y (AGO) se retira como

corrientes laterales y refinó adicionalmente usando columnas laterales, que o bien se

recalienta o se usa el vapor de extracción, para reducir el contenido de los

componentes más ligeros en cada producto. Estos productos son enviados para su

procesamiento en unidades aguas abajo para aumentar el valor de los productos

finales, mientras que el residuo atmosférico se calienta adicionalmente y se destilaron

en condiciones de vacío para conseguir la separación necesaria entre los

componentes pesados a temperaturas más bajas.

3. crudo predestello

Uno de los propósitos principales del crudo pre-flash es reducir la presión de

funcionamiento del horno principal de la CDU mediante la separación de los vapores

de luz desde el crudo precalentado. Pre-parpadeo también puede ayudar en la

reducción de la obligación del horno y la disminución de la carga de vapor en la

columna atmosférica [13]. Sin embargo, la implementación de crudo pre-flash puede

tener implicaciones en el desempeño de la CDU, tales como una reducción en el

rendimiento y calidad de los productos destilados [12]. El impacto del crudo pre-flash

de la CDU depende de muchos factores, como el tipo de la pre-flash, su ubicación en

el tren de precalentamiento crudo y del punto de alimentación de vapor brilló en la

columna principal.

Se ha encontrado que la mejor ubicación para el crudo pre-flash es después de la

desaladora con el fin de reducir el contenido de agua del crudo que puede causar

corrosión en los siguientes dispositivos de [8], [12] y [14]. Dos tipos principales de

dispositivos pre-destello se usan normalmente en la industria: tambores pre-flash y

torres pre-flash o pre-fraccionadores. Tambores Pre-flash son simples vasos utilizados

para separar vapores luz del crudo antes de que el horno. Luego, los vapores

separados son enviados directamente a la columna de destilación. La ubicación de

alimentación de vapor es una función de muchos factores tales como la temperatura y

las composiciones de la corriente de vapor y la filosofía de operación [12]. Tambores

pre-flash se utilizan generalmente para aumentar la capacidad de la CDU mediante la

reducción de la carga de vapor en la sección inferior de la columna de destilación. Por

otro lado, pre-fraccionadores se utilizan para lograr la separación más eficaz y mejorar

especificaciones de los destilados. Los vapores producidos a partir de la pre-

fraccionador no se envían a la columna de destilación [9].

La eficiencia de crudo pre-parpadeo se puede mejorar mediante el uso de múltiples

pre-intermitente donde múltiples tambores pre-flash se pueden utilizar a diferentes

temperaturas y presiones. Varias corrientes de vapor de diferentes composiciones se

producen y enviados a diferentes lugares de la bandeja en la columna de

destilación. El presente trabajo investiga las implicaciones del uso de crudo antes de

parpadear en el desempeño ambiental de la CDU. Tanto única y múltiple predestello

se consideran, y se examinan los diferentes puntos de suministro de vapor en la

columna atmosférica.

Aspen HYSYS ® simulador se utiliza para simular la CDU incluyendo la unidad de pre-

flash crudo. Con base en la literatura, la mejor ubicación para instalar el tambor pre-

flash es directamente después de la desaladora [8], [12] y [14]. Para simular los

tambores pre-destello multi, el crudo desalado se bombea a través de un

intercambiador de calor para calentar hasta enviarlos al primer tambor flash en el que

el crudo se separa en fases vapor y líquida, Fig. 2. El vapor de la primera pre-flash se

envía a la columna de destilación a una cierta bandeja sobre la base de las

composiciones de vapor. La corriente de líquido de fondo de la primera pre-flash se

calienta más arriba antes de enviarlo a la siguiente tambor de expansión súbita. Este

diseño se utilizó para todos los tambores de flash, consulte la Fig. 2. La fracción de

vapor (V / F) para cada tambor de expansión súbita se manipula para girar el tambor

de flash encendido y apagado. Cualquier tambor de expansión súbita se puede

desactivar mediante el establecimiento de la (V / F) del tambor de expansión súbita a

cero.

Fig. 2. Simulación de tambores flash.

4. optimización multi-objetivo

A menudo, la optimización de los problemas reales tienen dos o más

objetivos. Muchos de estos objetivos tales como la ganancia, la seguridad y las

emisiones no se puede representar por una sola función objetivo. Además, estos

objetivos son a menudo contradictorios, por lo que la consideración de la

compensación es esencial que lleva a un conjunto de óptima (no dominadas)

soluciones. Estos llamados "soluciones Pareto-óptimas" proporcionan una mejor visión

en el proceso, para la toma de decisiones. MOO se ha aplicado para el estudio de

muchas operaciones de procesos químicos incluyendo la CDU [15]. Inamdar et

al. [16] utilizaron MOO para optimizar simultáneamente los objetivos en conflicto

seleccionadas asociadas con un CDU industrial. Recientemente, Al-Mayyahi et

al. [2] investigó el equilibrio entre los ingresos de explotación y CO 2emisiones de la

CDU usando una mezcla de dos crudos.

Como se ha mencionado anteriormente, la implementación de un sistema pre-flash

crudo causaría impactos contradictorios sobre algunos objetivos de la CDU como el

consumo de energía y los rendimientos del producto. Por lo tanto, estos impactos

contradictorios pueden ser evaluados utilizando MOO y una solución de equilibrio

optimizado se pueden encontrar. En el presente estudio, la elitista no dominado la

clasificación algoritmo genético (NSGA-II) implementado en Excel ™ [17] se emplea

para investigar los efectos del crudo pre-intermitente en el desempeño económico y

ambiental de la CDU. NSGA-II es una versión mejorada de un algoritmo de

optimización, y utiliza un criterio de clasificación especial para clasificar las soluciones

en diferentes frentes no dominadas. En la aplicación Excel de NSGA-II, las soluciones

potenciales (representado por las variables de decisión) se codifican numéricamente

utilizando la codificación binaria; ver Ref. [17] para más detalles de Excel NSGA-II.

5. Estudios de caso

En el presente estudio, el crudo ligero árabe se utiliza como materia prima a la unidad

CDU. Información del ensayo de crudo se puede encontrar en otros lugares [18]. La

columna atmosférica consta de 29 bandejas, un condensador totales, tres strippers

laterales y tres circuitos de bombas-alrededor. Un producto de nafta se produce de

arriba, mientras que el queroseno, diesel y gasóleo atmosférico (AGO) se producen a

partir de los tres strippers secundarios. Todos los separadores laterales están 'vapor

despojados ", donde se inyecta vapor en las strippers para eliminar los componentes

ligeros.

Tres casos diferentes se consideran en el que el rendimiento residuo se reduce al

mínimo (que corresponde a maximizar el rendimiento total de los destilados), como un

objetivo económico, al tiempo que minimiza el total de emisiones de CO 2 (el objetivo

ambiental). Diferentes fuentes de emisión (hornos, energía eléctrica y vapor) fueron

considerados en el cálculo de emisiones de CO 2 . Se calcula sobre la base de la

integración energética utilizando Análisis Pinch para reducir las emisiones que se haya

incurrido como consecuencia de la utilización de los diferentes servicios públicos. Seis

variables de decisión se les permite variar dentro de un rango realista para lograr los

valores óptimos para los objetivos. Estas variables son: el caudal de la separación por

vapor principal (MS), la temperatura de salida del horno (FT) y la fracción de volumen

del vapor de cada uno de cuatro tambores de pre-flash (V / F). Las variables de

decisión y sus límites se resumen en la Tabla 1. Las funciones objetivas están

optimizados sujeto a restricciones pertinentes (Tabla 2). Los límites de temperatura de

las fracciones de la curva ASTM D86, que se denominan puntos de corte, se utilizan

para definir el intervalo de ebullición de las fracciones, mientras que el solapamiento

entre las fracciones adyacentes (denominada Gap) se utiliza para definir el grado de

separación entre dos fracciones adyacentes . La brecha es comúnmente representada

por la diferencia entre la temperatura de ebullición del 5% ASTM de la fracción pesada

y la temperatura de ebullición de 95% ASTM de fracciones ligeras. Los huecos entre

las D86 95% y 5% puntos de corte se utilizan como restricciones de calidad. Los

puntos de D86 95% de corte de nafta, queroseno y diesel se utilizan como

especificaciones activos en la simulación CDU. Ellos se mantuvieron constantes en

182, 271 y 327 ° C, respectivamente, para asegurar que cada producto cumple con

una especificación básica composición. Otra especificación activo se utiliza para

mantener el reflujo interno (overflash) entre primera bandeja por encima de la zona de

vaporización instantánea y la zona de flash. El overflash se mantiene constante en el

2% para evitar que el seco, fuera de las bandejas por debajo de la bandeja de retirada

AGO.

Tabla 1.

Variables de decisión y sus límites.

Variable Unidades Banda baja Cota superior

SRA kg mol / h 10 1000

FT ° C 340 380

(V / F) 1 vol / vol 0 2 o 4 una

(V / F) 2 vol / vol 0 1

(V / F) 3 vol / vol 0 1

(V / F) 4 vol / vol 0 1 la

2 para la pre-flash múltiple y 4 para los casos de pre-destello individuales.

Tabla 2. Las restricciones en el problema de optimización.

Restricción Especificación

Kerosene-nafta (5-95) hueco ≥16.7 ° C

Diesel-kerosene (5-95) hueco ≥0 ° C

AGO-diesel (5-95) hueco ≥ 11 ° C

Nafta D86 95% 181 ° C

Kerosene D86 95% 271 ° C

D86 Diesel 95% 327 ° C

Overflash 2% vol

Los emisiones de CO 2 de la CDU se calculan sobre la base de la integración

energética utilizando Análisis Pinch. La integración energética se utiliza para mejorar la

recuperación de energía dentro del sistema y reducir las necesidades de

calefacción. En consecuencia, se reducirán al mínimo las emisiones que se haya

incurrido como consecuencia de la utilización de estos servicios públicos [2]. Hornos

son los mayores consumidores de energía en las unidades de destilación atmosférica

y de vacío [19]. El impacto de los mayores rendimientos de residuos en el sistema de

destilación atmosférica y al vacío combinada se considerará incluyendo la unidad de

destilación al vacío (PVD) horno en tanto la demanda total de energía y las emisiones

de CO 2emisiones funciones objetivas.

En el primer estudio de caso, los resultados óptimos de la CDU sin un flash previo se

compara con el que tiene un pre-flash, donde el vapor de pre-brilló se alimenta a la

bandeja 4 (contados a partir de la parte superior con un condensador es cero). El pre-

parpadeo múltiple se investigó en el segundo caso de estudio donde se usan cuatro

tambores de pre-flash. El vapor de los cuatro destellos previos se supone que es

equivalente a los cuatro principales productos; nafta, diesel, queroseno y AGO

respectivamente. Los cuatro corrientes de vapor (con excepción de la primera

corriente de vapor) se introducen por encima de la corriente lateral del producto

equivalente a saber bandeja 4, 8, 16 y 21, respectivamente, para evitar la

contaminación del producto[20]. El tercer caso de estudio investiga la ubicación óptima

de alimentación de vapor mediante la comparación de los resultados de los dos

estudios de casos anteriores con los resultados de la alimentación de todas las

corrientes de vapor a la bandeja inferior de la columna.

Los valores óptimos de las especificaciones de diseño de columna se calculan sobre la

base de 85% de límite inundaciones y válvulas bandejas. Los valores adecuados de

los parámetros de cálculo en el algoritmo NSGA-II se determinaron

anteriormente [2]. Estos parámetros y sus valores son: número aleatorio semilla =

0,857, probabilidad de cruce = 0,8, probabilidad de mutación = 0,05 y tamaño de la

población = 50. Se requieren alrededor de 200 generaciones para obtener un conjunto

uniforme de soluciones Pareto-óptimas.

5.1. Efecto de crudo pre-parpadeo

Fig. 3 muestra los resultados Pareto-óptimas de la CDU en la presencia y ausencia de

un pre-flash crudo en un solo tambor de expansión súbita. Los resultados muestran un

alto rendimiento de los residuos, el crudo de pre-flash disminuye significativamente el

total de CO 2 emisiones de la CDU. Sin embargo, al bajo rendimiento de residuos,

ningún beneficio puede ser visto de utilizar el crudo pre-flash. Esto es debido a las

tasas máximas de vapor se requieren con el fin de maximizar la eficiencia de la

destilación.

Fig. 3. Soluciones Pareto-óptimas de estudio a 1 caso.

Fig. 4 compara las curvas compuestas (CC) de la CDU en CO mínimo 2 emisiones

antes y después de la adición de un tambor de pre-flash. La pendiente de los CCs

calientes y frías representa el recíproco de caudal capacidad calorífica (MCP) de las

corrientes de agua caliente y fría, respectivamente. Fig. 4 muestra que la introducción

del tambor pre-flash aumenta la pendiente de la CC frío por encima del punto de

pellizco, porque la eliminación del vapor desde el crudo precalentado reduce el caudal

bruto (M en MCP) después de que el tambor pre-flash. Por otro lado, el CC caliente se

desplaza horizontalmente hacia la izquierda encima del punto de pellizco; sin

embargo, su pendiente permanece constante. Fig. 5 muestra el cambio en las curvas

compuestas grandes (CCG) de la CDU en CO mínimo 2 emisiones después de añadir

el tambor pre-flash. Los resultados se toman en el mismo rendimiento de residuos

para fines de comparación. Los GCC de los dos casos muestran una disminución de

8,7 MW (o 5,5%) en el derecho mínimo calefacción, Q Hmín (Tabla 3). Sin embargo, la

Fig. 5 indica que la temperatura del punto de pellizco no se ve afectada. En resumen,

la introducción de pre-flash tendrá efectos muy limitados sobre la red de intercambio

de calor.

Fig. 4. CC en mínimos CO 2 emisiones.

Fig. 5. GCC en mínimos CO 2 emisiones.

Tabla 3. La comparación de los resultados óptimos de la CDU con y sin pre-flash.

CO Mínimo 2 emisiones

Rendimiento mínimo de residuos

Sin pre-flash

Con la pre-flash

Sin pre-flash

Con la pre-flash

CO 2 (t / h) 44.3 41.9 47.0 47.0

Rendimiento de Residuos (vol%)

40.4 40.4 30.9 30.9

MS (kg mol / h) 29.4 112.6 1000 998

FT (° C) 360 380 380 380

(V / F) (vol / vol) - 3.43 - 0.0

Q Hmín (MW) 163.7 155 167 166.7

FQ (MW) 108.7 107.3 116.5 116.2

HPS (MW) 35.1 30.5 32.1 32.1

MPS (MW) 19.9 17.2 18.4 18.4

D max (m) 8.2 7.9 9.3 9.3

5.2. Efecto de múltiples pre-parpadeo

El efecto del uso de múltiples tambores pre-flash en la reducción en el total de

CO 2emisiones se estudia en la Fig. 6. Hasta cuatro tambores pre-flash en serie se

utilizan aguas arriba del horno. Las cuatro corrientes de vapor producidos a partir de

los cuatro tambores de pre-flash son alimentados a la bandeja 4, 8, 16 y

21. Fig. 6 muestra que el mínimo de CO 2 emisiones de la CDU reduce el número de

destellos previos aumenta.Sin embargo, después de 2 destellos previos, la reducción

de las emisiones de CO 2emisiones tiende a ser insignificante. Fig. 7 compara las

soluciones Pareto-óptimas de la única pre-flash de estudio de caso 1 y el caso de pre-

flash múltiple con cuatro tambores de pre-flash. Para la producción de residuos de

más de 34%, el último caso se obtiene una ligera reducción de las emisiones de CO

mínimo 2 emisiones del caso pre-flash única debido a la ligera reducción del derecho

mínimo de calefacción; véase la Tabla 3 y la Tabla 4. Sin embargo, para los

rendimientos de residuos por debajo de este valor, las dos curvas de Pareto-óptimas

son idénticos. Similar a la única pre-flash, se requiere la máxima temperatura de salida

del horno para lograr la especificación overflash 2%.

Fig. 6. El cambio en el total de CO 2 emisiones para el diseño de múltiples pre-flash.

Fig. 7. Soluciones Pareto-óptimas de estudio a 2 casos. Tabla 4.

Los resultados óptimos de caso múltiple tambor pre-flash en CO mínimo 2.

Mínimo CO 2 Rendimiento mínimo de residuos

CO 2 (t / h) 41.5 47.0

Rendimiento de Residuos (vol%) 40.4 30.9

MS (kg mol / h) 160 989

FT (° C) 380 380

(V / F) 1 (vol / vol) 1.9 0.0

(V / F) 2 (vol / vol) 0.73 0.0

(V / F) 3 (vol / vol) 0.68 0.0

(V / F) 4 (vol / vol) 1 0.0

Q Hmín (MW) 154.5 166.3

FQ (MW) 109.8 116.4

HPS (MW) 28.7 32.0

MPS (MW) 15.9 17.9

D max (m) 7.3 9.1

Los GCC de los casos pre-intermitente únicas y múltiples tienen casi la misma

tendencia que muestra los efectos leves de la pre-flash múltiple en las demandas de

calefacción / refrigeración de la CDU en comparación con el único tambor pre-

flash (Fig. 8). Además de la ligera mejora de los múltiples pre-intermitente sobre la

sola intermitente pre respecto a la reducción en el total de CO 2 emisiones, la

introducción de las corrientes de vapor cruzó por diferentes bandejas reduce D max lo

que reducirá el problema de las inundaciones y aumentar el rendimiento de la columna

(ver Tabla 4). En rendimiento mínimo de residuos, las cargas en todos los tambores

pre-flash son insignificantes y, por lo tanto, los resultados son casi idénticos a los del

estudio de caso anterior sin predestello.

Fig. 8. GCC en CO mínimo 2.

5.3. Efecto de la ubicación de alimentación de vapor

El punto de alimentación de vapor brilló es un parámetro importante en el diseño pre-

flash. Como se mencionó anteriormente, el vapor se alimenta por lo general, ya sea a

la zona de flash o en la bandeja donde los puntos finales de la vapor brilló casi

coinciden con las composiciones líquidas internas. Este caso de estudio compara dos

puntos de suministro de vapor: por encima y por debajo de la zona de vaporización

instantánea. En esta última opción, el vapor brilló se alimenta a la bandeja inferior de

la columna (una bandeja debajo de la ubicación de alimentación principal).

Fig. 9 compara las soluciones Pareto-óptimas de los diferentes casos que consideran

diferentes puntos de suministro de vapor para los diseños simples y múltiples pre-

flash.En las figuras, la alimentación inferior se refiere al caso de introducir todas las

corrientes de vapor en la bandeja inferior 'una bandeja justo debajo de la zona de

vaporización instantánea'. Top alimentación se refiere a la introducción de corrientes

de vapor en diferentes bandejas por encima de la zona de vaporización instantánea

'basado en los puntos finales de cada corriente de vapor'. Se considera un caso

adicional, donde sólo el vapor desde el primer tambor de expansión súbita se

introduce en la bandeja inferior, mientras que otras corrientes de vapor de los

tambores de flash restantes se introducen en las bandejas de la zona por encima de la

flash. El último caso se conoce como 'la alimentación inferior primero "en la Fig. 9. Los

resultados muestran que el uso de la bandeja inferior como el único punto de

suministro de vapor (curvas de alimentación de fondo en la Fig. 9) registra mayor

CO 2 emisiones con una leve mejora en los múltiples diseños pre-destello sobre el

único pre-flash. Por otra parte, el envío de vapor brilló a las bandejas por encima de la

zona de vaporización instantánea (arriba la alimentación de las curvas en la

Fig. 9) reduce el total de CO 2 emisiones de la CDU con una ligera preferencia por el

diseño múltiple pre-flash como se muestra en Caso de estudio 2 . Sin embargo, la

disminución en el CO 2 emisiones se acompaña de un aumento significativo en el

rendimiento residuo como se muestra en la Fig. 9 que se puede atribuir a la

disminución drástica de la portadora principal efecto de la alimentación de crudo [9]. El

efecto negativo de la ausencia de los vapores de luz en la alimentación de crudo

puede ser mitigado mediante el envío de parte del vapor Flashed, preferiblemente

desde el primer tambor pre-flash, a la bandeja inferior. Los resultados muestran que,

en comparación con el múltiplo pre-intermitente con la parte superior de alimentación,

una disminución de 1,5% en el rendimiento de residuo se puede lograr si el vapor del

primer tambor pre-flash se envía a la bandeja inferior (ver Tabla 5). Además, una ligera

mejora en los CO 2 emisiones se puede obtener. Por el mismo rendimiento de

residuos, la Tabla 5 muestra que la alimentación de la primera de vapor flash previo a

la bandeja inferior requiere un menor D max que los otros dos casos. Los GCC en la

Fig. 10 muestran que mediante el envío de sólo el primero de vapor pre-flash para la

bandeja inferior disminuye ligeramente la calefacción y la refrigeración deber

requerido, en comparación con el envío de todo el vapor a la bandeja inferior.

Fig. 9. Soluciones Pareto-óptimas de estudio de 3 casos.

Tabla 5. La comparación de los resultados óptimos para diferentes lugares de alimentación de vapor.

Individual tambor pre-flash (alimentación inferior)

4 tambores pre-Flash (alimentación inferior)

4 tambores pre-Flash (1ª - alimentación inferior)

CO 2 (t / h) 43 42.6 41.6

Rendimiento de Residuos (vol%)

38.5 38.5 38.5

MS (kg mol / h) 10 10 12

FT (° C) 371 371 380

(V / F) 1 (vol / vol) 3.2 2 15

(V / F) 2 (vol / vol) - 0.5 1

(V / F) 3 (vol / vol) - 0.57 1

(V / F) 4 (vol / vol) - 0.46 1

Q Hmín (MW) 163.4 164 158.5

FQ (MW) 118.7 123 116.2

HPS (MW) 29.4 27 28.5

MPS (MW) 15.3 13.8 13.8

D max (m) 8.2 8.2 7.9

Fig. 10. GCC en mínimos CO 2 emisiones.

6. Conclusiones

Optimización multi-objetivo se utilizó para investigar los efectos del crudo pre-flash

sobre el ahorro de energía y las correspondientes CO 2 emisiones de la CDU. Un

binario codificado algoritmo genético, NSGA-II implementa en Excel, se utiliza junto

con un modelo riguroso y exhaustivo de la CDU. La introducción de crudo flash previo

ha demostrado una notable reducción en los CO 2 emisiones de la CDU,

especialmente en altos rendimientos de residuos. Sin embargo, en los bajos

rendimientos de residuos, los resultados no muestran ninguna ventaja de utilizar un

proceso de pre-flash crudo.Además, se ha demostrado que la introducción del vapor

de luz desde el primer tambor pre-flash en la bandeja inferior puede reducir aún más el

CO 2 emisiones para el mismo rendimiento residuo.