Mezcladores (Blenders)

El tipo de bloque Blender es un mezclador que nos permite obtener un producto con las especificaciones deseadas, variando el flujo de la primera corriente de alimentación o de las dos primeras.

Si las especificaciones de la mezcla son definidas en términos de las propiedades de las corrientes a mezclar, se necesita que por lo menos se varíen los flujos de dos corrientes de alimentación. Por cada flujo de corriente de alimentación que se varíe, se deberá definir una corriente de producto, por lo que el usuario debe definir al menos dos productos, de los cuales uno será el deseado que cumpla las especificaciones. Por otro lado, si las corrientes que se alimentan son importadas, sus flujos se considerarán como límites máximos.

Los usuarios pueden definir una o dos de las siguientes especificaciones: - RATEV: Flujo volumétrico de la mezcla.

- RATEW: Flujo másico de la mezcla.

- PROPERTY: Cualquiera de las propiedades enumeradas en la Tabla 4.2, por ejemplo SUL, como se muestra en la Figura 4.3.9.

Si no se pueden satisfacer todas las especificaciones deseadas, PetroPlan intenta cumplir con las especificaciones en el orden en que éstas fueron definidas. Pero si se necesitaran flujos negativos para cumplir con las especificaciones, una o más de ellas serán

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ignoradas (dependiendo del orden en el que se hayan introducido). En este caso, las variables vuelven a tener su valor inicial, y en el caso de las corrientes importadas, sus valores serán de cero.

Figura 4.3.9 Introducción de datos de un bloque Blender.

4.3.3.5 LP Blender

El bloque LP Blender se utiliza para operaciones de mezclado más complejas. Este bloque puede mezclar hasta 32 corrientes y generar como máximo 16 corrientes de productos optimizados. Sólo se permite utilizar un bloque LP Blender en cada simulación.

Las mezclas se calculan usando una técnica de programación lineal que maximiza la utilidad y al mismo tiempo cumple con las especificaciones definidas por el usuario. Combinaciones de especificaciones matemáticamente irreales son indicadas como violaciones en el reporte de resultados.

Como puede observarse en la Figura 4.3.10, el cuadro de introducción de datos de este bloque es diferente a los demás, en éste se definirán las entradas presionando la opción de Edit LP Input en dicho cuadro. De esta manera aparecerá una pantalla como la que se muestra en la Figura 4.3.11, donde se encuentran enlistadas las corrientes que pueden ser mezcladas (corrientes que no se alimentaron a otros bloques). Como ya se mencionó, el límite máximo de corrientes a mezclar es de 32, por lo que si existen más de 32 corrientes que no están conectadas a otros bloques, se tomarán en cuenta las corrientes de los primeros bloques que se introdujeron; por lo tanto se recomienda colocar al último los bloques cuyos productos no se requieran en las mezclas de los productos finales.

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Figura 4.3.10 Cuadro de introducción de datos del bloque LP Blender.

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La pantalla de introducción de datos del bloque LP Blender contiene lo siguiente.

Product Name: _{Los nombres de los productos deseados se introducen en la primera}

fila, con sus correspondientes costos en la fila inferior a ésta. Los costos deben ser especificados en base volumen.

Property: _{Aquí se selecciona de la lista la propiedad que se desea especificar, ya sean}

mínimos o máximos (por ejemplo, SUL máx). El valor del parámetro mínimo o máximo se introduce en la fila inferior.

Components: _{Aquí se introducen los flujos de cada uno de los componentes de los}

productos. Si no se introduce un valor para un determinado componente se considera como cero. Los flujos de las corrientes importadas se considerarán como límites máximos durante los cálculos.

El reporte de resultados del bloque LP Blender identifica cada especificación como un valor incentivo. Los valores incentivos representan el cambio en la utilidad por cambio de unidad de una variable en particular.

4.3.4 INTRODUCCIÓN DE COSTOS

La información de costos que se proporciona al simulador se utiliza para calcular la utilidad de la refinería y llevar a cabo una optimización para maximizar dicha utilidad. Se tiene acceso al cuadro de introducción de costos entrando al menú Edit en el comando Prices. La Figura 4.3.12 muestra este cuadro, el cual va a contener una lista de todas las alimentaciones y productos.

Figura 4.3.12 Cuadro de introducción de costos.

El usuario debe introducir los costos por unidad de peso o por unidad de volumen, lo cual se especifica en la columna de la derecha (Vol o Wt). Si no se introduce algún costo, éste se tomará como cero. Los costos de H2, H2S y GAS deben ser introducidos por unidad de peso. Para los servicios auxiliares se ignoran las especificaciones de

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volumen o peso. Los costos de los productos que se obtienen del bloque LP Blender se introducen directamente en el cuadro de introducción de datos de este bloque.

Se deben introducir los costos de todos los servicio auxiliares y de los productos para generar resultados precisos. La inversión de capital debe ser introducida en base a un porcentaje de rendimiento anual y a la inversión. PetroPlan usa el valor de Capital x (1/36500) del valor dado como la tasa de interés diaria.

4.4 SUBMODELOS

Los submodelos son series de ecuaciones que nos ayudan a predecir las propiedades y los rendimientos de los productos de las diferentes unidades de proceso. Los submodelos también contienen correlaciones que nos ayudan a estimar el capital de inversión requerido y el consumo de servicios auxiliares.

PetroPlan provee una serie de archivos de submodelos referentes a los procesos que comúnmente conforman una refinería de petróleo. La extensión de estos archivos es .mod (por ejemplo Reformer.mod). El usuario puede modificar o crear submodelos. Cada unidad de proceso en la simulación debe tener asociado un submodelo. Más de una unidad de proceso puede usar el mismo submodelo.

Los archivos de los submodelos se encuentran en el directorio que contiene la aplicación PetroPlan (archivo PetroPlan.exe). La localización de estos archivos debe verificarse entrando al menú File en Submodel Dir (en la pantalla BFD). En el caso de los archivos creados o modificados por el usuario, es preferible guardarlos en otro directorio, diferente al que contiene los submodelos provistos por PetroPlan. En tal caso el usuario debe indicar el nuevo directorio de la misma manera. Durante la simulación, se utilizará primero el submodelo que se encuentra en el directorio designado. En ausencia de éste en el directorio indicado, el simulador busca el submodelo en la aplicación principal (PetroPlan.exe). En el cuadro de introducción de datos de cada bloque (en el campo del tipo de bloque) se encuentra la lista de los submodelos que provee PetroPlan y los que se encuentran en el directorio designado.

Se recomienda que los usuarios examinen las rutinas de los submodelos antes de utilizarlos en la simulación. Los comentarios y ecuaciones de estos archivos nos proporcionan información con respecto al tipo de propiedades de la alimentación requeridas, el sistema de unidades utilizado y características de los productos a obtener. Los cálculos de rendimientos de los diferentes submodelos se basan en correlaciones disponibles en la literatura.

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Figura 4.4.1 Pantalla Submodel.

En los submodelos se usa la simbología mostrada en la Tabla 4.3.2 para representar las propiedades de las corrientes. En los siguientes apartados se muestran los servicios auxiliares que se consideran, los componentes ligeros (pooled components) y la manera en que se escriben los submodelos.

4.4.1 SERVICIOS AUXILIARES

El consumo y producción de servicios auxiliares está definido en los submodelos de cada unidad de proceso. El usuario sólo tiene que introducir los costos de los servicios auxiliares. Con fines de cálculo, el capital de inversión se considera como servicio auxiliar.

Las unidades que se utilizan deben ser consistentes en todos los submodelos y en los costos introducidos por el usuario. Por ejemplo, si se utiliza millones de dólares, todos los submodelos deben tener correlaciones basadas en esa unidad.

En la Tabla 4.4.1 se muestra una lista de las abreviaturas de los servicios auxiliares que se utilizan en los submodelos y su significado. El GASLHV representa el contenido total de calor del servicio auxiliar, y se expresa en MMBTU de gas combustible (no se expresa en masa), y FUEL representa MMBTU de los combustibles líquidos.

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Abreviatura Servicio Auxiliar

FUEL Combustóleo

HPS Vapor de alta presión MPS Vapor de media presión

LPS Vapor de baja presión

BFW Agua de caldera

CW Agua de enfriamiento

POWER Energía eléctrica

CHEM Químicos

CAPITAL Costo de capital

GASLHV Gas combustible (BTU, kcal, GJ)

UT1 Servicio auxiliar definido por el usuario en los submodelos

UT2 Servicio auxiliar definido por el usuario en los submodelos

Tabla 4.4.1 Servicios auxiliares. 4.4.2 POOLED COMPONENTS

Ciertos componentes, como el gas combustible y el propano, forman parte de los productos de las unidades de proceso, pero no se indican en el diagrama de flujo, sino que se mezclan. Estos componentes son llamados “pooled components” y están disponibles para su consumo o venta. La generación o consumo de cada uno de estos componentes se indica en los submodelos correspondientes a cada unidad. Los costos de estos componentes deben ser introducidos por el usuario.

La cantidad (en masa) que se genera de gas combustible se representa como GAS. El contenido de calor asociado a esta corriente se representa como el servicio auxiliar GASLHV.

La generación o consumo de estos compuestos ligeros en cada unidad de proceso son presentados en el reporte de resultados, donde GAS representa la cantidad total de compuestos ligeros mezclados, mientras que GASLHV representa el consumo del servicio auxiliar.

A continuación se enlistan los llamados “pooled components” como se manejan en los submodelos.

Abreviatura Componente

H2 Hidrógeno

GAS Gas combustible H2S Ácido sulfhídrico C3S Propano C3U Propileno IC4 I-Butano NC4 N-Butano IC4U I-Butileno C4U Butilenos

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