Estudi de dos possibles optimitzacions de vapor amb el desenvolupament d'una d'elles en el Site de Covestro

Data d'alta al repositori: 2026-01-28

Resum: En aquest projecte s’ha estudiat la viabilitat de la implementació d’una unitat de compressió de vapor per millorar l’eficiència energètica i econòmica de la planta. El vapor a comprimir procedeix de l’excedent dels consumidors i del que actualment consumeix el sistema de refrigeració d’aigua per absorció (broad). Així doncs, l’objectiu principal es basa en determinar el rati d’hores de funcionament òptim entre el compressor i la màquina d’absorció. Tot aquell fred que es deixi de produir a la broad, s’haurà de generar amb el cicle de refrigeració per compressió de l’amoníac, existent al site. Per duu a terme aquest estudi, s’han analitzat les dades de procés de l’any 2024 mitjançant el PI. D’aquesta forma, s’ha determinat el fred generat per la broad, i el cabal d’amoníac equivalent per produir el mateix fred al cicle de refrigeració per compressió. A partir d’aquesta dada, s’ha determinat un model que relaciona el consum elèctric del cicle de refrigeració per compressió i el cabal d’amoníac a comprimir, diferenciant els requeriments energètics per a les condicions climatològiques d’hivern i d’estiu. Per poder avaluar la rendibilitat del projecte, s’han establert dues fórmules matemàtiques que determinen (en funció del cabal d’aigua a refredar i de les temperatures d’entrada i de sortida d’aquesta) l’estalvi econòmic que suposa parar la màquina d’absorció i posar en marxa el turbocompressor. Després d’aplicar les fórmules a les dades del 2024, s’ha pogut observar que el funcionament continu de la nova instal·lació hauria estat rendible durant tots els mesos de l’any. A més a més, la reducció de la combustió de gas natural a les calderes de cogeneració, s’ha traduït en una disminució de 7,840 t CO2 eq/any, afavorint als objectius de descarbonització de l’empresa, i possibilitant la concessió de subvencions per part de l’estat. En la fase de disseny preliminar, s’han dimensionat el Knock Out Drum i les bombes del circuit d’oli de lubricació. En canvi, el turbocompressor i el temperador seran proveïts per distribuïdors externs, amb les especificacions a definir en fases de desenvolupament més avançades. Paral·lelament, s’ha realitzat un estudi de seguretat HAZOP per identificar riscos i definir salvaguardes i accions. Finalment, amb l’avaluació econòmica (entre la fase FEL 1 i FEL 2), s’ha estimat que, amb una subvenció estatal del 40% de la inversió inicial, el període de retorn seria d’aproximadament 1 any i 8 mesos, amb un VAN de 6.5 M€ i una TIR del 58.79 %. Per tant, es demostra la viabilitat del desenvolupament del projecte a l’empresa.; This project has studied the feasibility of implementing a steam compression unit to improve the energy and economic efficiency of the plant. The steam to be compressed comes from the surplus of consumers and from what is currently consumed by the absorption water cooling system (broad). Therefore, the main objective is based on determining the optimal operating hours ratio between the compressor and the absorption machine. All the cold that is no longer produced in the broad will have to be generated with the ammonia compression refrigeration cycle, existing on the site. To carry out this study, the process data for the year 2024 has been analyzed using the PI. In this way, the cold generated by the broad has been determined, and the equivalent ammonia flow rate to produce the same cold in the compression refrigeration cycle. Based on this data, a model has been determined that relates the electrical consumption of the compression refrigeration cycle and the flow of ammonia to be compressed, differentiating the energy requirements for winter and summer weather conditions. To evaluate the profitability of the project, two mathematical formulas have been established that determine (depending on the flow rate of water to be cooled and the inlet and outlet temperatures of the water) the economic savings that would result from stopping the absorption machine and starting the turbocompressor. After applying the formulas to the data for 2024, it has been observed that the continuous operation of the new installation would have been profitable during all months of the year. In addition, the reduction in the combustion of natural gas in the cogeneration boilers has translated into a decrease of 7,840 t CO2 eq/year, favoring the company's decarbonization objectives, and making it possible to grant subsidies by the state. In the preliminary design phase, the Knock Out Drum and the pumps of the lubrication oil circuit have been sized. However, the turbocharger and the tempering unit will be supplied by external distributors, with specifications to be defined in more advanced development phases. In parallel, a HAZOP safety study has been carried out to identify risks and define safeguards and actions. Finally, with the economic evaluation (between the FEL 1 and FEL 2 phases), it has been estimated that, with a state subsidy of 40% of the initial investment, the return period would be approximately 1 year and 8 months, with a NPV of 6.5 M€ and an IRR of 58.79%. Therefore, the feasibility of developing the project in the company is demonstrated.; En este proyecto se ha estudiado la viabilidad de la implementación de una unidad de compresión de vapor para mejorar la eficiencia energética y económica de la planta. El vapor por comprimir procede del excedente de los consumidores y de lo que actualmente consume el sistema de refrigeración de agua por absorción (broad). Así pues, el objetivo principal se basa en determinar la ratio de horas de funcionamiento óptimo entre el compresor y la máquina de absorción. Todo aquel frío que se deje de producir en la broad, deberá generarse con el ciclo de refrigeración por compresión del amoníaco, existente en el site. Para este estudio, se han analizado los datos de proceso del año 2024 mediante el PI. De esta forma, se ha determinado el frío generado por la broad, y el caudal de amoníaco equivalente para producir el mismo frío en el ciclo de refrigeración por compresión. A partir de este dato, se ha determinado un modelo que relaciona el consumo eléctrico del ciclo de refrigeración por compresión y el caudal de amoníaco a comprimir, diferenciando los requerimientos energéticos para las condiciones climatológicas de invierno y verano. Para poder evaluar la rentabilidad del proyecto, se han establecido dos fórmulas matemáticas que determinan (en función del caudal de agua a enfriar y de las temperaturas de entrada y salida de ésta) el ahorro económico que supone parar la máquina de absorción y poner en marcha el turbocompresor. Después de aplicar las fórmulas a los datos de 2024, se ha podido observar que el funcionamiento continuo de la nueva instalación habría sido rentable durante todos los meses del año. Además, la reducción de la combustión de gas natural en las calderas de cogeneración se ha traducido en una disminución de 7,840 tCO2 eq/año, favoreciendo a los objetivos de descarbonización de la empresa, y posibilitando la concesión de subvenciones por parte del estado. En la fase de diseño preliminar, se han dimensionado el Knock Out Drum y las bombas del circuito de aceite de lubricación. Por el contrario, el turbocompresor y el atemperador serán provistos por distribuidores externos, con las especificaciones a definir en fases de desarrollo más avanzadas. Paralelamente, se ha realizado un estudio de seguridad HAZOP para identificar riesgos y definir salvaguardias y acciones. Por último, con la evaluación económica (entre fase FEL 1 y FEL 2) se ha estimado que, con una subvención europea del 40% de la inversión inicial, el período de retorno sería de aproximadamente 1 año y 8 meses, con un VAN de 6.5 M€ y una TIR del 58.79 %. Por tanto, se demuestra la viabilidad del desarrollo del proyecto en la empresa.

Matèria: Vapor

Idioma: ca

Àrees temàtiques: Enginyeria química; Chemical engineering; Ingeniería química

Departament: Enginyeria Química

Estudiant: Galindo Domènech, Aida Yong

Curs acadèmic: 2024-2025

Títol en diferents idiomes: Estudi de dos possibles optimitzacions de vapor amb el desenvolupament d'una d'elles en el Site de Covestro; Study of two possible steam optimizations with the development of one of them in Covestro's Site; Estudio de dos posibles optimizaciones de vapor con el desarrollo de una de ellas en el Site de Covestro

Data de la defensa del treball: 2025-06-20

Drets d'accés: info:eu-repo/semantics/openAccess

Paraules clau: optimització de vapor, turbocompressor de vapor, eficiència energètica; steam optimization, steam turbocompressor, energy efficiency; optimización de vapor, turbocompresor de vapor, eficiencia energética

Confidencialitat: No

Títol en la llengua original: Estudi de dos possibles optimitzacions de vapor amb el desenvolupament d'una d'elles en el Site de Covestro

Director del projecte: Codina Jornet, Joan

Ensenyament(s): Enginyeria Química

Entitat: Universitat Rovira i Virgili (URV)