Integracion Energetica

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA
MODELAMIENTO Y SIMULACIÓN DE PROCESOS QUÍMICOS
2012-II

PROYECTO FINAL: INTEGRACIÓN ENERGÉTICA DE PROCESOS QUÍMICOS
David Francisco Flórez Ramos, Cód. 244926 Carlos Marcel Blanco Dueñas, Cód
dafflorezra @unal.edu.co unal.edu.co

INTRODUCCIONLa integración energética es una etapa indispensable en la síntesis de procesos químicos, y surge luego de varios estudios acerca de la distribución energética de las partes del proceso con el fin de encontrar un potencial económico óptimo detallado.
El problema de integración energética fue introducido por Rudd en 1968, que indica que dicho problema se refiere a la combinación de corrientes deproceso calientes y frías junto con las corrientes de servicio, de tal forma que se consigo el menor consumo de energía, la utilización del menor número de costos y por lo tanto poder reducir costos del proceso a cabalidad.
Como concepto general se enuncia que el ahorro en el costo de los requerimientos energéticos, compensa en gran medida el costo adicional del intercambiador.
La variable deoptimización o independiente por lo general es la diferencia mínima de temperatura entre corrientes que intercambian calor. Las restricciones que pueden existir en el proceso son por ejemplo la lejanía de las corrientes que conllevan a cotos en exceso de equipos de bombeo, cantidad de tubería y si se trata de fluidos termolábiles o extremadamente corrosivos.
Los métodos de programacióndesarrollados surgieron en los años 80 cuando Papoulias y Grossman idearon el algoritmo MILP resuelto con GAMS, y luego a finales de la misma década se empiezan a postular métodos basados en principios termodinámicos y reglas heurísticas, los métodos heurísticos logrados a partir de 1990 comprenden algoritmos genéticos, enjambre de partículas y colonización de hormigas (totalmente empíricos)
Los métodos desimulación existentes comprenden los secuenciales que son los que requieren menor tiempo de computo, aunque limitando la precisión de los resultados, por lo general siguen ordenadamente las corrientes, analiza y va descartando pares, y va resolviendo el problema del mínimo uso de servicios externos, el mínimo número de unidades, y la mínima área de red consecutivamente.
Los métodos más empleadospor su mayor precisión en los diagnósticos son los simultáneos debido a que forma una superestructura y encuentra resultados a partir de la programación no lineal a partir de restricciones lineales.
Figura 1. Metodos MILP

Figura 2. Esquema del método simultáneo usado convencionalmente [4]

En un proceso cualquiera existen variadas clases de equipos, que participan del consumo energético deuna planta aquellos que involucran las corrientes de proceso pueden ser intercambiadores que en gran cantidad son diseñados como de tubos y corazas, por el alta área de transferencia de calor y su alta compacticidad, sin embrago para proceso como los de la pasteurización se emplean intercambiadores de placas, o intercambiadores compactos de flujo cruzado. Para integraciones avanzadas también sepueden incluír equipos como bombas turbinas y compresores, Los equipos que procesan corrientes de servicio son en su mayoría calderas y torres de enfriamiento, aunque también pueden emplearse aceites como el dow therm, como en el caso de las plantas de metanol, o aire ventilado sin embargo no conlleva a requerimientos de enfriamiento considerables.

INTEGRACIÓN ANALÍTICA.

* Método de diagramasde contenido de calor: Consisten en la organización de los datos y requerimientos de las corrientes para esquematizarlos en un diagrama de T vs Wcp, en donde se graficas las corrientes de temperaturas bajas en la parte izquierda, el objetivo principal es generar un esquema de red de intercambio, proponiendo intercambios entre redes mas calientes y redes frás con altos requerimientos de...