Evaluación térmica y cálculo del período óptimo de decoquificado en el horno H-1401

Abstract

El presente informe se basó en un horno de proceso llamado H-1401 de la planta Enap Refinerías Biobío, la cual presenta problemas de formación de coque al interior de sus tubos ya que opera con el producto más pesado de la refinería. El objetivo que se busca es realizar una evaluación térmica para conocer como está operando el horno actualmente y explicar porque se origina la formación de coque en el interior de los tubos, desarrollando el cálculo para ver como aumenta el espesor conforme avanzan las semanas, de modo de poder encontrar el periodo óptimo para su mantención. Se empezó describiendo de forma general la empresa, los productos obtenidos en ella y donde se localiza el horno del que se hablará, detallando de forma ilustrada y técnica las características que posee. Se explicó cómo se origina la formación de coque y los dos procesos de limpieza que actualmente utilizan en la Refinería, detallando todo el proceso e indicando las diferencias entre estos. Luego en base a manuales de diseño de hornos, se describió todo el procedimiento de cálculo de los flujos de calor que son transferidos a los tubos del horno, incluyendo tablas, gráficos y fórmulas, tanto para condiciones de diseño y operación. Se explicó la transferencia de calor que se efectúa entre el flujo de calor y el fluido a calentar, indicando las resistencias que interfieren en el proceso. Después ya en el procedimiento de cálculo, se obtuvieron los flujos de calores totales, obteniendo tablas y gráficos que demuestran cómo va aumentando el flujo de calor de operación en comparación a la de diseño, producto de la formación de coque. Se creó un programa en EES para facilitar el cálculo del espesor de coque y se confeccionaron tablas para diferentes conductividades térmicas, luego fueron graficados los valores obtenidos para encontrar la ecuación que más representaba el gráfico y así poder calcular el tiempo óptimo de operación del horno y el espesor que se obtendría. Por último se obtuvieron los rendimientos del horno en la zona de radiación, para saber cuánto porcentaje de calor recibe el pitch del calor liberado por la combustión. Con todo el proceso se pudieron obtener resultados favorables, obteniendo un tiempo óptimo de 19 semanas y un espesor de 3,04 mm de espesor, demostrando que el horno puede operar 3 semanas más de lo planteado en la refinería.