Evaluación del sistema de agua de enfriamiento de una planta de alquilación.

Abstract

Química Venoco C.A., es una planta de alquilación que produce alquilbenceno lineal (LAB) y ramificado (BAB), a partir de la reacción entre el benceno y olefinas lineales o ramificadas, en presencia de ácido fluorhídrico (HF) como catalizador. El sistema existente de agua de enfriamiento de la planta de alquilación, está constituido por una torre de agua de enfriamiento, la cual suministra agua a todos lo puntos del sistema que así lo requieran a través de una bomba a intercambiadores de calor de diferentes diseños: serpentines, tubos-coraza y doble tubo. Inicialmente, este sistema fue diseñado para unos niveles de producción de 180 TMD de alquilbenceno lineal (LAB). Actualmente, debido a aumentos en la demanda del mercado, los niveles de producción se encuentran en 360 TMD de LAB y 180 TMD de BAB. Por otra parte durante la producción de BAB, se genera un subproducto no deseado denominado brea ácida, la cual es neutralizada en tanques, los cuales requieren del agua de enfriamiento como servicio. Por lo mencionado anteriormente, los equipos que conforman el sistema operan de manera poco eficiente, con una variación de temperatura entre la entrada y la salida del agua de enfriamiento muy pequeños, entre 7 y 13 °F, lo que requiere poner a disposición grandes caudales de agua, para transferir las cargas térmicas, lo cual implica la necesidad de instalar bombas más grandes con motores de mayor consumo de electricidad y, en consecuencia, incrementos en los costos de mantenimiento y energía. La elaboración de este trabajo está orientada a realizar la evaluación tanto térmica como hidráulica del sistema de agua de enfriamiento que posee actualmente la planta de alquilación, con el fin de determinar si estos equipos están en la capacidad de operar de manera eficiente con los nuevos niveles de producción y cumplir con los requerimientos de carga térmica en el proceso. En base a esta evaluación se determinó que dicho sistema puede operar con un gradiente de temperatura mayor entre la entrada y la salida de agua, de 18 °F, con el propósito de disminuir el consumo de agua de enfriamiento que requiere actualmente el sistema, aprovechar de forma más eficientes los equipos instalados y disminuir los costos de energía. Mediante la evaluación, se determinó que algunos de los intercambiadores que se encuentran actualmente en operación, pueden seguir funcionando con las condiciones de flujo actuales, debido a que cumplen con los requerimientos de carga térmica y con la caída de presión. Por otra parte, con el nuevo sistema se produce una disminución considerable en el consumo del agua de enfriamiento requerida por el mismo, de 28% y 50% para LAB y BAB respectivamente. Igualmente se verificó que la torre de agua de enfriamiento y la bomba, son capaces de manejar los flujos de agua requeridos por el nuevo sistema, así como, en el caso de la torre de enfriamiento se puede disponer de 4,13 y 7,94 MMBTU/h para LAB y BAB respectivamente, y actualmente se dispone 2,85E-02 y 2,86E-01 MMBTU/h por limitaciones de flujo, lo que resulta de gran utilidad, ya que la planta desea realizar una ampliación en un corto plazo y puede hacer uso del servicio de agua de enfriamiento sin tener que adquirir otra torre. El resto de los intercambiadores fueron diseñados, y validados con el uso del simulador Hextran. Finalmente, con el diseño de este nuevo sistema la inversión inicial se recupera en 6 años basándose en el ahorro existente en el costo total del servicio de agua de enfriamiento que es de aproximadamente 6,78 millones de bolívares por año, con un sistema mucho más eficiente, que cumple con todos los requerimientos de carga térmica y pérdida de carga.