Desarrollo y verificación de una herramienta de cálculo de la estimación y predicción de las propiedades del gas combustible en la red de Gas de la Refinería de Barrancabermeja
El gas combustible es el principal energético para los procesos de combustión en la refinería de Barrancabermeja y es suministrado a través de una compleja red alimentada por varias corrientes provenientes de diferentes campos de producción del país y por los gases residuales de las plantas de proce...
- Autores:
-
Basante Herrera, Leonardo Jaime
Calderon Rangel, Libardo
- Tipo de recurso:
- Fecha de publicación:
- 2023
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
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- oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/21434
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/21434
- Palabra clave:
- Fuel gas
Simulation of gas properties
Wobbe index
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Ingeniería en energía
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El gas combustible es el principal energético para los procesos de combustión en la refinería de Barrancabermeja y es suministrado a través de una compleja red alimentada por varias corrientes provenientes de diferentes campos de producción del país y por los gases residuales de las plantas de proceso. Esta mezcla de gases en la red, sumado a las constantes renominaciones por incumplimientos en los campos y las contingencias operativas generan variaciones continuas y no controladas en su composición variando el poder calorífico, la forma y temperatura adiabática de llama en los equipos de combustión, ocasionando daños de integridad en hornos y calderas. No existe actualmente un gobierno en la toma de decisiones al momento de la nominación, que sensibilice al personal de planeación no solo en el cumplimiento de la nominación para mantener la carga de la refinería, sino también en el impacto final sobre los equipos de combustión. Por esta razón se desarrolló una herramienta en Excel que captura de una interfaz en tiempo real, las cromatografías, flujos, consumos, desvíos y presiones en los nodos de la red; que realiza cálculos basados en el modelo teórico de la combustión, las entalpias de productos, reactivos y obtiene como resultado también en tiempo real una cromatografía esperada, poder calorífico, índice de Wobbe, temperatura de llama adiabática y los GEI para la mezcla de gas final. Con esta herramienta de cálculo de la estimación y predicción de las propiedades del gas combustible en la red de gas de la GRB, se podrán simular escenarios con diferentes situaciones de nominación que impacten menos en los sistemas de combustión y además permitirá a las áreas usuarias tomar medidas operativas preventivas sobre sus equipos de combustión ante los cambios en la composición de la mezcla de gas. |
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Esta mezcla de gases en la red, sumado a las constantes renominaciones por incumplimientos en los campos y las contingencias operativas generan variaciones continuas y no controladas en su composición variando el poder calorífico, la forma y temperatura adiabática de llama en los equipos de combustión, ocasionando daños de integridad en hornos y calderas. No existe actualmente un gobierno en la toma de decisiones al momento de la nominación, que sensibilice al personal de planeación no solo en el cumplimiento de la nominación para mantener la carga de la refinería, sino también en el impacto final sobre los equipos de combustión. Por esta razón se desarrolló una herramienta en Excel que captura de una interfaz en tiempo real, las cromatografías, flujos, consumos, desvíos y presiones en los nodos de la red; que realiza cálculos basados en el modelo teórico de la combustión, las entalpias de productos, reactivos y obtiene como resultado también en tiempo real una cromatografía esperada, poder calorífico, índice de Wobbe, temperatura de llama adiabática y los GEI para la mezcla de gas final. Con esta herramienta de cálculo de la estimación y predicción de las propiedades del gas combustible en la red de gas de la GRB, se podrán simular escenarios con diferentes situaciones de nominación que impacten menos en los sistemas de combustión y además permitirá a las áreas usuarias tomar medidas operativas preventivas sobre sus equipos de combustión ante los cambios en la composición de la mezcla de gas.ABSTRACT 11 INTRODUCCIÓN 12 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACION 15 1.1. Contexto actual de la situación 15 1.2. Situación o problema 26 2. MARCO CONCEPTUAL Y TEÓRICO 33 2.1. Referentes Teóricos base del Trabajo 33 3. ESTADO DEL ARTE 42 4. OBJETIVOS 49 4.1. Objetivo general 49 4.2. Objetivos específicos 49 5. METODOLOGÍA 50 5. DESARROLLO DEL TRABAJO 53 7. RESULTADOS 66 7.1. Resultados de la caracterización de los nodos del sistema de gas. 66 7.2. Resultados de los gráficos en la herramienta en Excel 76 7.3. Resultados de la comparación entre la herramienta en Excel con las simulaciones desarrolladas en Hysys versión 12.1 8. CONCLUSIONES 87 9. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 89MaestríaFuel gas is the main source of energy for the combustion processes at the Barrancabermeja refinery and is supplied through a complex network fed by various currents from different production fields in the country and by residual gases from the process plants. This mixture of gases in the network, added to the constant renominations due to non-compliance in the fields and operational contingencies generate continuous and uncontrolled variations in its composition, varying the calorific value, the shape and adiabatic temperature of the flame in the combustion equipment, causing integrity damage in furnaces and boilers. There is currently no government in decision-making at the time of the nomination, which sensitizes the planning staff not only in complying with the nomination to maintain the refinery load, but also in the final impact on the combustion equipment. For this reason, an Excel tool was developed that captures from an interface in real time, the chromatographies, flows, consumption, deviations and pressures in the network nodes; which performs calculations based on the theoretical model of combustion, the enthalpies of products, reagents and also obtains an expected chromatography as a result in real time, calorific value, Wobbe index, adiabatic flame temperature and GHG for the final gas mixture . With this tool for calculating the estimation and prediction of the properties of the fuel gas in the GRB gas network, it will be possible to simulate scenarios with different nomination situations that have less impact on the combustion systems and will also allow user areas to take preventive operational measures on its combustion equipment in the face of changes in the composition of the gas mixture.Le gaz combustible est la principale source d'énergie pour les processus de combustion de la raffinerie de Barrancabermeja et est fourni à travers un réseau complexe alimenté par divers courants provenant de différents champs de production du pays et par les gaz résiduels des usines de traitement. Ce mélange de gaz dans le réseau, ajouté aux renominations constantes dues au non-respect des champs et aux aléas opérationnels, génère des variations continues et incontrôlées de sa composition, faisant varier le pouvoir calorifique, la forme et la température adiabatique de la flamme dans l'équipement de combustion. , causant des dommages à l'intégrité des fours et des chaudières. Il n'y a actuellement aucun gouvernement dans la prise de décision au moment de la nomination, ce qui sensibilise le personnel de planification non seulement au respect de la nomination pour maintenir la charge de la raffinerie, mais aussi à l'impact final sur les équipements de combustion. Pour cette raison, un outil Excel a été développé qui capture depuis une interface en temps réel, les chromatographies, les flux, les consommations, les écarts et les pressions dans les nœuds du réseau ; qui effectue des calculs basés sur le modèle théorique de combustion, les enthalpies des produits, des réactifs et obtient également une chromatographie attendue en temps réel, pouvoir calorifique, indice de Wobbe, température de flamme adiabatique et GES pour le mélange gazeux final. Avec cet outil de calcul d'estimation et de prédiction des propriétés du gaz combustible dans le réseau gazier GRB, il sera possible de simuler des scénarios avec différentes situations de nomination qui auront moins d'impact sur les systèmes de combustion et permettront également aux zones utilisatrices de prendre des mesures préventives. mesures opérationnelles sur ses équipements de combustion face aux évolutions de la composition du mélange gazeux.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Desarrollo y verificación de una herramienta de cálculo de la estimación y predicción de las propiedades del gas combustible en la red de Gas de la Refinería de BarrancabermejaDevelopment and verification of a calculation tool for the estimation and prediction of the properties of fuel gas in the gas network of the Barrancabermeja refineryThesisinfo:eu-repo/semantics/masterThesisTesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/redcol/resource_type/TMMagíster en Ingeniería en EnergíaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaMaestría en Ingeniería en EnergíaFuel gasSimulation of gas propertiesWobbe indexSimulation in HysysPrediction of gas propertiesChromatographyEnergyTechnological innovationsEnergy engineeringGaseous fuelsEnergetic industryChromatographyIngeniería en energíaInnovaciones tecnológicasEnergíaCombustibles gaseososIndustria energéticaCromatografíaGas combustibleCromatografiaSimulación de propiedades del gasÍndice de WobbeSimulación en HysysPredicción de propiedades del gas2020 EDITION - Non-Hydrocarbon Gases in Gaseous Mixtures by Gas Chromatography - June 26, 2020C.A. Bautista. “Instructivo para manejo de desvíos a la red de gas Combustibles de la GRB”. Centro de control de Potencia. refinería de BarrancabermejaDávila Gómez, J. Ángel. Combustión Teoría y Práctica. 1ra Ed. Julio 2000. PROYECTEC. Tlalnepantla. Edo. México. 174 pp.Dávila Huamán, F. Manuel. “Estudio técnico para el reemplazo de combustibles residuales por gas natural en hornos y calderos de una refinería de petróleo,” Rev. Univ.Nacional de ingeniería de Perú, 1998Empresa colombiana de petróleos (11 enero 2005). Vicepresidencia de refinación y petroquímica. “Acuerdo interno de suministro de gas 020 -2005”.Gas Chromatography – How a Gas Chromatography Machine Works, How To Read a Chromatograph and GCxGC | Technology Networks.https://www.technologynetworks.com/analysis/articles/gas-chromatography-how-a-gas-chromatography-machine-works-how-to-read-a-chromatograph-and-gcxgc-335168 (accessed Jan. 21, 2021).Grupo Consultivo de Expertos (GCE) – Inventarios nacionales de gases de efecto invernadero Sector de la Energía – Quema de Combustibleshttps://labviewer.ecopetrol.com.co/#/labviewer/loginhttps://labviewer.ecopetrol.com.co/#/labviewer/loginI.A.Uribe, “Guía metodológica para la selección de técnicas de depuración de datos,” pp. 18, Rev. Univ. Nacional de Colombia, 2010J. Mendez Bermudez. “Informe final RCA de calderas Balance”. Gerencia refinería Barrancabermeja Departamento servicios industriales balance Coordinación inspección e integridad de equiposK. P. Cacua-madero, B. A. Herrera-múnera, K. 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