Superando la turbulencia económica en la Industria de Refinación: El rol crucial de la planeación

December 16, 2020

Este blog fue escrito en colaboración con Zafar Ali, director senior de Aspen Technology, gerente de productos MSC.

 

El mundo de la refinación ha recibido sacudidas de la oferta y demanda.

Navegar en las dinámicas de la economía  de las refinerías hoy  en día es difícil para el ejecutivo refinero. Así como navegar en un río rápido —desconocido, turbulento y sinuoso— hay una sorpresa esperando en cada giro. Y el camino a través de los rápidos cambia conforme los niveles del agua suben y bajan (al igual que la oferta y la demanda).

¿A quién debe dirigirse los ejecutivos refineros?

Los planificadores de la organización son el nexo de esto. En este territorio de precios futuros y demanda incierta, los planificadores y programadoras de las refinerías están en una situación difícil. Los refinadores examinan diariamente nuevos escenarios, y cada escenario requiere ser evaluado desde puntos de vista de seguridad, logística y economía.

Las refinerías tienden a producir predominantemente una mezcla de gasolina, diésel, nafta (como materia prima para gasolina y petroquímicos) y combustible para aviación. En el mercado de hoy en día —con una lenta recuperación de la demanda y un exceso de oferta de gasolina y combustible para avión, y el diésel como el combustible de transporte preferido— los ejecutivos les están pidiendo a los planificadores e ingenieros que desarrollen rápidamente planes de producción para maximizar el diésel.

Con la transición en la combinación energética (de manera rápida en Europa) en el mercado de mañana, los planificadores pueden ser estratégicos al aconsejar a los ejecutivos sobre las mejores opciones de CAPEX y estrategias de proceso para conseguir agilidad y resiliencia ante la evolución incierta del mercado futuro. En este momento se están realizando ambos cuestionamientos.

Actualmente, una variedad más amplia de crudos está disponibles a precios bajos, lo que puede ser tentador, pero con la demanda y precios futuros inciertos, las refinerías también pueden perder mucho dinero si se toman las decisiones equivocadas. Con precios del diésel más estables que los de cualquier otro producto, muchos están enfocando su atención en varias unidades de refinamiento clave, especialmente las unidades de destilado crudo y unidades de destilado al vacío donde las fracciones que producen diésel pueden ser maximizadas.

También queda claro que en la nueva normalidad los activos pueden necesitar ser operados con menos personal en sitio. Esto requiere que se revise la interacción entre la producción, la vida del catalizador, así como de la salud e integridad de los activos.

Existen muchas preguntas relacionadas con las operaciones de las refinerías que se está pidiendo a los planificadores e ingenieros que respondan:

 

  • ¿Cuál es nuestro nivel operacional seguro más bajo?
  • ¿Deberíamos pedir catalizadores antes?
  • ¿Podemos implementar reconfiguraciones menores para utilizar mejor nuestros productos intermedios?
  • ¿Qué otras maniobras podemos utilizar para aprovechar los crudos que estén disponibles a precios más bajos?
  • ¿Cuáles planes operativos nos dan mayor flexibilidad ante la extrema volatilidad de precios, oferta y demanda?

 

Se requiere una cercana colaboración entre planificadores e ingenieros de procesos para poder contestar estas preguntas. Una solución digital es la mejor manera de responder rápidamente a este desafío. Los modelos de planeación (usualmente Aspen PIMS-AO™) utilizados para planificar una refinería promedio no eran originalmente implementados ni ajustados para los tipos de eventualidades con los que nos encontramos dinámicamente hoy en día. Antes de que los escenarios puedan ser simulados a detalle, los modelos de estas unidades económicas clave deben de cambiarse para reflejar de una manera más certera los regímenes operativos propuestos.

Los modelos de ingeniería para el gemelo digital  o digital twinde unidades clave es una ventaja competitiva crucial para obtener una respuesta rápida y práctica. Otra ventaja crítica es el flujo de trabajo automatizado, que permite que la predicción de los modelos de ingeniería informen al submodelo de planeación sin tiempo manual significativo.

Esta gráfica muestra el proceso de trabajo colaborativo necesario para responder rápidamente a la necesidad de planeación por escenarios en este ambiente de volatilidad, incertidumbre, complejidad y ambigüedad.

 

 

Aquí están los pasos típicamente necesarios para responder a las preguntas de los ejecutivos acerca de la planeación por escenarios para el aumento de demanda de diésel, la baja demanda de combustible para aviones, los cambiantes precios y la flexibilidad para el futuro.

 

¿Cómo respondemos a los cambiantes escenarios de mezcla de productos (maximización de diésel y minimización de cortes de combustible de avión y gasolina y estar preparados para un aumento en la demanda de nafta como materia prima para olefina)?

 

  • Muy probablemente, los submodelos de unidades de destilado de crudo y unidades de destilado al vacío, al igual que los submodelos para la planeación de modelos de unidades de hidro craqueo, hidrotratamiento y/o craqueo catalítico  deberán ser reconstruidos rápida y eficientemente basándose en un nuevo rango de límites operacionales esperados. 
  • Primero, los modelos de simulación (Aspen HYSYS® Refining o similar) deben de ser actualizados rápidamente para igualar la información operativa. Las alternativas de procesos para maximizar cortes de diésel y minimizar los cortes de combustible para jet y gasolina deben ser creados y modelados. Al correr un análisis de sensibilidad de las opciones deseadas del planificador, Aspen HYSYS informará acerca de los límites operativos seguros para las unidades de destilado de crudo y de destilado al vacío, así como las propiedades físicas que requieren ser utilizadas para los nuevos regímenes operativos.
  • Después, esos resultados de modelos de unidades de destilado de crudo y de destilado al vacío deben informar una actualización para la planeación de los submodelos. AspenTech tiene disponible un flujo de trabajo conveniente y eficiente para actualizar los varios submodelos Aspen PIMS™ y constantemente automatiza e incorpora nueva tecnología para modelos no lineares.
  • Al utilizar el modelo de planeación Aspen PIMS-AO, se puede correr una amplia variedad escenarios de productos de crudo, fijación de precio y demanda para identificar el plan operacional óptimo. Se pueden correr varios escenarios, aprovechando de esta forma el alto desempeño informático y con este ambiente económico, el planificador puede decidir correr de manera diaria miles de casos de sensibilidad a lo largo de una gama de posibles escenarios.

 

¿Cómo abordamos escenarios de bajo mantenimiento operativo (operar sin limpiar las incrustaciones en los intercambiadores de calor y demás mantenimiento de rutina)?

 

  • Casos en el actual  ambiente volátil  de precios y demanda 
    • El equipo de ingeniería corre varios escenarios de modelado de reactor /tren de precalentamiento en Aspen HYSYS para identificar rendimientos operativos alcanzables bajo diferentes casos de incrustaciones en el intercambiador de calor, consistentes con diferentes periodos de tiempo necesarios para operar, al tiempo que difiere todos los mantenimientos de la planta, a excepción del mantenimiento más esencial.
    • Actualiza los modelos de planeación con el nuevo modelo de rendimiento operativo.
    • Ejecuta escenarios de operación de la refinería bajo diferentes escenarios de mantenimiento y producción.

 

A continuación se enlistan algunos de los casos típicos de organización que se presentan con la colaboración entre ingeniería y planeación, los cuales pueden brindar una rápida planeación de escenario para el equipo ejecutivo de la refinería: 

 

  • Maximizar producción de diésel mientras que se minimiza la producción de queroseno y gasolina. Al utilizar Aspen HYSYS y Aspen PIMS-AO de manera conjunta, actualice rápidamente el modelo de planeación, identifique los límites seguros de operación, entienda los cambios factibles de unidades de destilado de crudo, de destilado al vacío, hidrotratamiento de queroseno, así como el impacto en la vida del catalizador.
  • Evalúe los crudos disponibles a precios bajos que no hayan sido utilizados en la refinería anteriormente. 
  • Evalúe la economía multi-planta para tomar decisiones acerca de cuáles refinerías deben ser utilizadas a cuáles niveles de reducción, al igual que las opciones de mezcla de productos a lo largo del circuito de plantas.
  • Evalúe la vida del catalizador y/o sustituciones que se acomoden mejor a los nuevos objetivos operacionales y tome mejores decisiones de catalizador con las mejores economías.
  • Mediante la planeación de escenarios  aconseje sobre los niveles operacionales factibles más bajos. Los escenarios de Aspen PIMS-AO pueden identificar economías de distintos niveles operativos; Aspen HYSYS puede identificar problemas de riesgos operacionales y de seguridad.

 

¿Qué depara el futuro?

En resumen, la tecnología puede ayudar a las refinerías a evaluar escenarios de manera más rápida en estos tiempos de turbulencia económica. En estos inusuales tiempos económicos, la industria refinera debe implementar más tecnología digital en formas más inteligentes.

Como dijo al inicio de nuestro encuentro un CEO refinero que visitó mis oficinas en Boston el verano pasado: “Cuando tomé la dirección ejecutiva, mi primera pregunta fue ¿qué tan bueno es nuestro modelo de planeación? Me dijeron que era muy bueno. Sin embargo, pronto concluí que eso no era cierto.”

En los niveles más altos, el conocimiento de las herramientas tecnológicas clave es crucial para alcanzar una ventaja competitiva organizacional. Si el gemelo digital en ingeniería y los modelos de planeación no se sincronizan y trabajan con exactitud, esto debería de ser un blanco importante para la digitalización para apoyar resiliencia y agilidad en 2020 y 2021.

Así, planificador, ingeniero y ejecutivo saldrán victoriosos y listos para el siguiente trecho de aguas turbulentas.

 

Navegar las dinámicas de la economía de refinación hoy en día es difícil para el ejecutivo refinero. Así como navegar un río rápido —desconocido, turbulento y sinuoso—, hay una sorpresa esperando en cada giro.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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