En la industria de la refinación de petróleo y la petroquímica, la unidad de craqueo catalítico constituye una instalación productiva central; sin embargo, el tratamiento de los gases de combustión de su regeneración ha enfrentado durante largo tiempo el doble desafío del elevado consumo energético y de las considerables emisiones. Mediante la implementación innovadora de tecnología de intercambiadores de calor para recuperar el calor residual de los gases de combustión de la regeneración del craqueo catalítico, Qingdao Anbang ha logrado con éxito tanto una utilización eficiente de la energía como el cumplimiento de estrictas normas ambientales, ofreciendo a la industria una solución replicable y de vanguardia.

Desafíos en el tratamiento de los gases de combustión de regeneración procedentes del craqueo catalítico

Los gases de combustión procedentes de la regeneración del craqueo catalítico pueden alcanzar temperaturas superiores a 350 °C, con concentraciones de partículas que llegan hasta 1.000 mg/m³ y niveles de SO₂ de hasta 1.500 mg/m³. Los métodos convencionales de tratamiento suelen consistir en la emisión directa o en una eliminación rudimentaria de polvo y desulfuración, lo que no solo desperdicia una importante cantidad de energía térmica, sino que tampoco cumple con las cada vez más estrictas normativas ambientales. En octubre de 2016, Qingdao Anbang puso en marcha un proyecto para el tratamiento de los gases de combustión de la regeneración del craqueo catalítico, utilizando como equipo central un intercambiador de calor de recuperación de calor residual y logrando un importante avance tecnológico.

Aplicaciones innovadoras de los intercambiadores de calor para la recuperación de calor residual

En este proyecto, Qingdao Anbang Refining & Chemical ha instalado un intercambiador de calor de gases de combustión basado en tubos de calor por gravedad. Este equipo aprovecha de manera ingeniosa el principio del termosifón para lograr una transferencia de calor altamente eficiente sin requerir energía externa. A medida que los gases de combustión a alta temperatura circulan por el intercambiador, el calor se transfiere al fluido de trabajo frío, lo que permite la recuperación de energía térmica; al mismo tiempo, la temperatura de los gases se reduce, facilitando los posteriores procesos de eliminación de partículas y desulfuración.

En la operación real, el gas de combustión regenerado se enfría de 160–190 °C a 130–150 °C tras pasar por un intercambiador de calor de recuperación de calor residual. La energía térmica recuperada se utiliza para precalentar el gas de combustión limpio, manteniendo su temperatura de salida dentro del rango de 88–120 °C. Este enfoque no solo previene la contaminación térmica, sino que también permite una utilización en cascada de la energía.

Flujo del proceso y aspectos técnicos destacados

El flujo completo del proceso es el siguiente: gas de combustión a alta temperatura procedente de la caldera de recuperación de calor del craqueo catalítico → enfriamiento en un intercambiador de calor gas‑agua → eliminación de polvo en un filtro de mangas → mezcla con el gas de combustión proveniente del incinerador de gases residuales ácidos → enfriamiento adicional en un intercambiador de calor → desulfuración en una torre de desulfuración → descarga a través de la chimenea tras el intercambio de calor.

El aspecto innovador del intercambiador de calor de recuperación de calor residual radica en:

- Emplea un diseño de tubo de calor impulsado por la gravedad, que no requiere energía externa y aprovecha el efecto termosifón para lograr una transferencia de calor altamente eficiente.

- La disposición escalonada del haz de tubos evita eficazmente que el polvo contenido en los gases de combustión provoque obstrucciones.

- El espaciado entre tubos está diseñado para ser razonable (≥50 mm), lo que lo hace adecuado para condiciones de gases de combustión con alta concentración de polvo.

- Integrado de manera fluida con los colectores de polvo de tipo bolsa y los sistemas de desulfuración, lo que permite un tratamiento integral que abarca la eliminación de polvo, el enfriamiento, la desulfuración y la recuperación del calor residual.

Beneficios ambientales y económicos significativos

Tras la puesta en servicio del proyecto, los resultados han sido extraordinarios:

- La concentración de partículas en los gases de combustión se ha reducido a menos de 5 mg/m³, un nivel significativamente inferior al estándar nacional.

- La concentración de SO₂ se redujo de 4.230 mg/m³ a “no detectable”, logrando emisiones ultrabajas.

- La tasa de recuperación del calor residual supera el 70%, lo que se traduce en un ahorro anual de aproximadamente 1.500 toneladas de carbón estándar.

- Los costos de operación son de solo 25 RMB por tonelada (sobre la base del petróleo crudo), lo que representa una reducción del 30 % en comparación con los métodos convencionales.

- El calor residual recuperado se utiliza para calentar el gas de combustión limpio, reduciendo así el consumo adicional de energía.

Cabe destacar que el sistema también logra un tratamiento avanzado de las aguas residuales de desulfuración, oxidando el sulfito a sulfato y manteniendo las concentraciones de DQO por debajo de 60 mg/L y de sólidos en suspensión por debajo de 400 mg/L, cumpliendo plenamente los requisitos establecidos en la Norma de Emisión de Contaminantes de la Industria de Refinación de Petróleo.

Importancia de la demostración a nivel industrial

El proyecto de tratamiento de gases de combustión de la regeneración del craqueo catalítico de Qingdao Anbang fue puesto en servicio con éxito en abril de 2017, estableciendo un referente en el sector. La inversión total del proyecto ascendió a 25,18 millones de yuanes, de los cuales 17,06 millones correspondieron a equipos, 6,04 millones a la instalación y 2,08 millones a la construcción de infraestructura. El período de recuperación de la inversión es de aproximadamente tres años, con importantes beneficios económicos.

Este caso demuestra que los intercambiadores de calor destinados a recuperar el calor residual del gas de combustión procedente de la regeneración del craqueo catalítico no solo abordan de manera eficaz los desafíos asociados al tratamiento de los gases de combustión, sino que también permiten una utilización eficiente de la energía, convirtiéndose así en una de las tecnologías clave para impulsar el desarrollo verde y bajo en carbono en la industria de la refinación y la petroquímica.

Conclusión

La aplicación de intercambiadores de calor de recuperación de calor residual para los gases de combustión del regenerador en el craqueo catalítico constituye una vía importante para que la industria de refino de petróleo logre “la reducción de la contaminación y la mitigación del carbono, junto con ganancias sinérgicas en eficiencia”. La experiencia exitosa de Qingdao Anbang demuestra que, mediante la innovación tecnológica y la integración de sistemas, las empresas de refino y petroquímica no solo pueden cumplir con las normativas ambientales, sino también reducir de manera significativa el consumo energético y los costos, logrando así un resultado beneficioso para todas las partes que equilibra los beneficios económicos y ambientales.

A medida que las normativas ambientales se vuelven cada vez más estrictas, la tecnología de recuperación de calor residual de los gases de combustión del regenerador en el craqueo catalítico será adoptada de manera más amplia. La experiencia de Qingdao Anbang ofrece a las refinerías y a las empresas petroquímicas de todo el país una hoja de ruta técnica práctica y directrices de gestión, contribuyendo a la transición del sector hacia operaciones verdes y de bajas emisiones de carbono.