Estudio de problemas de optimización para la reducción de emisiones de dióxido de carbono en refinerías de petróleo

Abstract

Este trabajo es una primera aproximación a la inclusión de costos asociados a la reducción de CO2 en el subproceso de descarga y mezcla de crudos. En este subproceso la cantidad de CO2 liberado a la atmósfera crece en función del volumen de crudo que se procesa en cada unidad de destilación. El modelo matemático del subproceso de descarga y mezcla de crudos expuesto en esta memoria corresponde a un problema no lineal mixto (PNLM), donde la no linealidad proviene de restricciones asociadas a la composición de la mezcla de los crudos en los estanques.

Desde un punto de vista matemático el modelo presentado contiene considerables simetrías, lo que se traduce en grandes tiempos de ejecución. Lo anterior fue abordado introduciendo restricciones en la formulación para reducir el espacio de búsqueda. En este aspecto la técnica más interesante y de mejores resultados proviene del modelamiento del orden de las operaciones de una refinería como una palabra perteneciente a un lenguaje regular. Existen tecnologías capaces de capturar alguna fracción del CO2 liberado, pero el uso de éstas se traduce en costos económicos para la refinería. Se tiene como primera novedad una modificación del modelo anterior para que este incluya los costos asociados a la reducción de CO2. Naturalmente existe un tradeoff entre las emisiones capturadas y las ganancias de la refinería. Esta memoria propone una manera de cuantificar este tradeoff. Para lo anterior se desarrolla un modelo multiperiodo del proceso de descarga y mezcla de crudos, el cual considera a la vez las ganancias de la refinería y las emisiones de CO2. Utilizando el concepto de pareto eficiencia se plantea un esquema numérico para encontrar las mejores decisiones de calendarización.