Diseño conceptual óptimo de una planta de separación de dióxido de carbono con evaluación económica futura y riesgo ambiental

Abstract

El objetivo de este trabajo es optimizar el diseño conceptual de un proceso de separación de dióxido de carbono (CO2) para ser utilizado como fluido de recuperación mejorada de petróleo. Se aplica un enfoque sistemático, basado en escenarios económicos en un horizonte de tiempo, para predecir la rentabilidad económica del sistema, mientras que se reducen los impactos ambientales negativos.En primer lugar, se simula un proceso de separación de CO2 mediante el empleo dealcanolaminas mediante un simulador de procesos y se determinan los grados de libertad gobernantes (GL), a través de un análisis de sensibilidad. Luego, se procede a realizar la formulación del problema económico, donde el empleo de modelos econométricos nos permite predecir el mayor potencial económico del proceso. La estrategia de trabajo consiste en simular el modelo delproceso para las diversas posibilidades operativas, a la vez que se vinculan los resultados del mismo en un código de programación de MatLab para la localización del óptimo. Este último identificado mediante los solvers del programador y el método del Grid search. En la segunda parte, se aplica el algoritmo de reducción de residuos (algoritmo WAR) para cuantificar los riesgos ambientales del proceso estudiado. Este método se basa en la minimización del indicador ambiental potencial (PEI) mediante el uso de la generalización del algoritmo de reducción de residuos, que divide los potenciales riesgos ambientales de ocho diferentes categorías y que fuera aplicado en plantas químicas de diversa naturaleza. Tanto el análisis de sensibilidad, como los modelos predictivos económicos y de evaluación de riesgo ambiental fueron desarrollados en este trabajo. A partir de ello es posible determinar que las variables de decisión son las vinculadas a la amina de reciclo, es decir, la amina recirculada a la torre de absorción del proceso, luego de su regeneración y enfriamiento.En relación a los modelos, se demuestra que el potencial económico previsto es alto, con una magnitud del orden de ocho USD/año. También los índices estadísticos demuestran que la planta es rentable tomando como vida útil del proceso 12 años. Los resultados muestran que la planta de separación deCO2 es factible en términos de ingresos económicos, para determinadas condiciones de entrada. Se observa por ejemplo que, el valor óptimo de la función objetivo económica se obtienecon el par de variables decisivas 0,0274 kmol/h para la amina recirculada y a 60 °C. Sin embargo, el valor de PEI indica que cuanto mayor es la rentabilidad del proyecto, mayor es el riesgo ambiental derivado. El mayor riesgo ambiental se observa en los límites superiores del GL.