Generación de un modelo en EES de una unidad de hidrocracking, para la integración de hidrógeno electrolítico

Abstract

Este Trabajo de Fin de Grado se enmarca en las actividades de descarbonización de las refinerías de petróleo, mediante la integración de hidrógeno renovable obtenido a través de electrólisis (hidrógeno verde) en unidades de hidrocracking. En particular, se aplica a la refinería de CEPSA en La Rábida, Huelva. En la primera sección del trabajo (introducción) se habla sobre la importancia de impulsar el hidrógeno verde, tanto en refinería como en otros sectores, exponiendo el mercado actual global y europeo, así como su perspectiva a futuro, principalmente enfocado en el refino. Tras ello, se analizan los procesos que demandan hidrógeno dentro de la refinería y las vías de obtención del mismo, de manera interna y externa. Una vez concluida la contextualización del trabajo, en la segunda sección (modelado) se describe la metodología empleada en un modelo escalable con el programa Engineering Equation Solver (EES) definiendo el balance de materia y energía en el hidrocracker adiabático de manera general, obteniendo una composición de salida del hidrocracker, consumo de hidrógeno, un reparto del equilibrio de fases tanto a la entrada como a la salida de este y la temperatura de salida del equipo, pudiéndose cambiar las condiciones de operación cuando se requiera, y que el modelo siga funcionando. Este trabajo se ha realizado dentro del proyecto de investigación Refineries as Green Hydrogen Technologies Incubators, GH2T, financiado por la Agencia Estatal de la Investigación, y ha sido financiado mediante una beca por la Cátedra Fundación Cepsa Energía.

This Bachelor's Thesis is part of the decarbonization activities of oil refineries, by integrating renewable hydrogen obtained through electrolysis (green hydrogen) into hydrocracking units. Specifically, it is applied to CEPSA's refinery in La Rábida, Huelva. In the first section of the work (introduction), the importance of promoting green hydrogen in refineries and other sectors is discussed, presenting the current global and European markets as well as their future perspectives, primarily focused on refining. Following this, the processes within the refinery that demand hydrogen and the means of obtaining it, both internally and externally, are analyzed. After contextualizing the study, the second section (modeling) describes the methodology used in a scalable model with the Engineering Equation Solver (EES) program, defining the material and energy balance in the adiabatic hydrocracker in general terms. The model provides an output composition of the hydrocracker, hydrogen consumption, a distribution of the phase equilibrium at both the inlet and outlet of the unit, and the outlet temperature of the equipment, allowing for changes in operating conditions as needed while maintaining the model's functionality. This work has been carried out within the research project "Refineries as Green Hydrogen Technologies Incubators, GH2T," funded by the State Research Agency, and has been financed through a scholarship by the Cátedra Fundación Cepsa Energía.