Archivo Capítulo 1. Introducción

Hysys. Destilación Atmosférica de crudo Petrolífero.
Miguel Ángel García Gallego
1.- INTRODUCCIÓN.
1.1.- EVOLUCION HISTÓRICA DE LA INDUSTRIA DEL REFINO.
El objetivo técnico de la actividad del refino es satisfacer la demanda de los productos
de refino (principalmente combustibles) en cantidad, calidad y tiempo según las necesidades
del mercado. Las refinerías adaptan sus esquemas de refino con la inclusión de una serie de
procesos de refino y procesan el crudo o mezcla de crudos más adecuado para conseguir este
objetivo técnico.
La primera refinería de petróleo se instala en EEUU en 1861 dedicada a la obtención
por destilación atmosférica discontinua de keroseno de iluminación. A partir de este hito
fundamental la ingeniería del refino fue desarrollando diferentes procesos e introduciéndolos en
el esquema de refino para ir desarrollando y mejorando los combustibles según el mercado lo
requería.
A continuación se describen los hitos o desarrollos más importantes del refino:

1870. Desarrollo de la destilación a vacío. Permite la producción de aceites
lubricantes y asfaltos como coproductos.

1890. Se crea la demanda de gasóleos y gasolinas con la utilización del motor
de combustión interna y decae la demanda de keroseno por la aparición del
alumbrado eléctrico.

1913. Se desarrolla el proceso de cracking térmico de fracciones pesadas de
destilación debido al incremento de la demanda en gasolinas.

Años 1930s. Se desarrolla el cracking catalítico, el reformado térmico y la
polimerización catalítica porque se necesitan gasolinas de mayor octanaje
debido a la evolución del motor de combustión. A parte de los mencionados
procesos, en esta década se desarrollan e introducen otras mejoras para el
tratamiento del crudo como:
o
Hidrodesulfuración para rebajar el contenido en S.
o
Coquización de residuos para producir gasolinas y gasóleos.
o
Extracción con disolventes para mejorar la calidad de los aceites
lubricantes.
o
Visbreaking para reducir la viscosidad de los fuelóleos.
Como consecuencia de todo este desarrollo aparecen productos nuevos como
el coque, los aromáticos, las parafinas y productos base para la petroquímica.

Años 1940s. De esta década se destacan los siguientes dos procesos:
o
Alquilación, permite obtener gasolinas de alto octanaje para aviación.
o
Cracking fluido catalítico para incrementar la producción de gasolinas.
5
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
Miguel Ángel García Gallego
Años 1950-1970. Se desarrollan multitud de procesos de entre los que cabe
destacar:
o
El reformado catalítico.
o
El desafaltado.
o
Los hidrotratamientos.
o
El hidrocracking.
La tecnología del refino es una tecnología que en su desarrollo se ha ido adaptando a
los cambios de demanda y a la calidad exigida a los combustibles con los procesos adecuados.
En los últimos años lo que ha mejorado y sigue mejorándose es la tecnología utilizada y
especialmente los catalizadores.
El objetivo económico de la actividad de refino es conseguir el máximo beneficio
económico, medido por la ecuación de margen que queda definida como la diferencia entre el
producto de las ventas de los productos menos el coste del crudo utilizado para obtenerlo.
Además a este margen bruto hay que descontar el coste económico de la operación. Esta
operación implica a los tres grandes factores a tener en cuenta: por un lado los crudos y los
productos, por otro lado la tecnología capaz de transformar los primeros en los segundos y por
último los mercados y el entorno en el que se realiza el margen.
1.2.- INTRODUCCIÓN DE LAS HERRAMIENTAS DE MODELADO.
La necesidad de nuevos productos, el cuidado del medio ambiente, el ahorro y
optimización de energía hace necesario que la ingeniería busque alternativas económicas y
factibles para la solución de estos nuevos retos. Los simuladores de procesos son una
herramienta muy eficaz y efectiva para el análisis, la síntesis y la optimización de procesos. Los
simuladores ayudan a proponer diferentes alternativas para poder satisfacer las nuevas
necesidades que se le plantea a la ingeniería.
El desarrollo de simuladores de procesos ha avanzado rápidamente gracias a varios
factores de los cuales destacan:

Computadores con procesadores de mayor velocidad.

Lenguajes de programación estructurados.

El cálculo de propiedades de mezcla y componentes con menor desviación de
los datos obtenidos experimentalmente.
La simulación es la solución de las ecuaciones de balance de materia y energía para
procesos químicos en estado estacionario o dinámico, así como el dimensionamiento y la
obtención de costes de los equipos que intervengan en un proceso.
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Miguel Ángel García Gallego
La simulación de un proceso químico es una herramienta que se ha hecho
indispensable para la solución adecuada de los problemas de proceso. Permite efectuar el
análisis de plantas químicas en operación, también se emplea para el diseño de nuevas
plantas o equipo, en el desarrollo de un proyecto para probar la factibilidad técnica y económica,
para probar diferentes alternativas de procesos y condiciones de operación. La simulación
proporciona todos los datos de proceso requeridos para el diseño detallado de los diferentes
equipos y para la construcción de plantas a nivel banco, piloto o industrial, que después de
construirlas y operar en ellas servirán para retroalimentar el modelo utilizado o para validarlo.
La simulación de un proceso tiene multitud de ventajas de las cuales se destacan:

Proceso relativamente eficiente y flexible.

Puede ser usado para analizar y sintetizar una completa y extensa situación
real.

En algunos casos es el único método disponible.

Se pueden obtener varias opciones de decisión.

Los modelos de simulación se estructuran y nos resuelve en general problemas
transcendentes.
Como cualquier proceso real, los simuladores también tienen desventajas como:

Un buen modelo puede resultar bastante costoso; a menudo el proceso de
desarrollar un modelo es largo y costoso.

La simulación no genera soluciones óptimas a problemas de análisis
cuantitativos.

Hay que introducirle todas las condiciones y restricciones para analizar las
soluciones.

Cada modelo de simulación es único. Las soluciones e inferencias no son
usualmente transferibles a otros problemas.

Siempre quedaran variables por fuera y dichas variables pueden cambiar
completamente los resultados en la vida real que la simulación no previó.
1.3.- MODELOS COMERCIALES DE SIMULADORES.
Existen una gran variedad de simuladores de proceso comerciales, algunos de los
cuales son poderosas herramientas de cálculo, con inmensos bancos de datos que contienen
las propiedades físicas de miles de compuestos y sustancias químicas, selección de modelos
termodinámicos, calculo de equipos (teórico y real), análisis de costo, estado de agregación y
condiciones de operación, que le dan al simulador la ventaja de una gran versatilidad.
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Miguel Ángel García Gallego
En la siguiente tabla se recogen las principales funciones y características de cuatro
simuladores de procesos más importantes del mercado.
SIMULADOR
FUNCIONES Y/O UTILIDAD

HYSYS

AspenPlus


CHEMCAD





ProModel



Modelado para el diseño
conceptual, la optimización,
planificación empresarial,
gestión de activos y la
supervisión del rendimiento
para la producción de
petróleo y gas,
procesamiento de gas,
refinación de petróleo y las
industrias de separación de
aire.
Modelado para el diseño
conceptual, la optimización y
supervisión del rendimiento
para la industria química,
polímeros, productos
químicos especiales, metales
y minerales, y la industria del
carbón.
Diseñar procesos o evaluar
procesos existentes en
estacionario o dinámico.
Cálculo y diseño de
intercambiadores de calor.
Destilaciones dinámicas.
Destilaciones por lotes.
Reactores por lotes.
Redes de tuberías y válvulas
de seguridad.
Se utiliza para planificar,
diseñar y mejorar la
fabricación de nuevos o
existentes, logística y otros
sistemas operativos y
tácticos.
Llevar a cabo análisis de
rendimiento predictivo de los
posibles cambios.
Para optimizar el sistema
basado en los indicadores de
rendimiento clave.
Cualquier tipo de proceso de
manufactura.
CARACTERISTICAS



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




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




Fácil de usar.
Base termodinámica
completa para el petróleo y
las industrias del gas y la
refinación.
Simulador bidireccional.
Entorno de simulación
modular estacionario y
dinámico.
Permite el empleo de
operadores lógicos.
Simulador estacionario.
Simulador secuencial
modular.
Posee la base de datos más
amplia.
Posee herramienta de costes
y optimización de procesos.
Escalabilidad para grandes
procesos y complejos.
Usado como herramienta de
productividad.
Usado para el diseño,
operación y mantenimiento
de procesos químicos.
Predecir las necesidades de
los recursos.
Visualmente demostrar la
mejora de los escenarios.
Optimiza los procesos.
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