Abstract:
La Libertad Refinery (LLR) generates a significant amount of residual gas from its Parsons,
Universal, and Cautivo distillation units. At present, this gas is routed to the Blow-down system
and subsequently flared in the TEA, resulting in the loss of potential energy and contributing
to pollutant emissions, particularly carbon dioxide and sulfur dioxide, associated with the
combustion of Fuel Oil #4 in furnaces and boilers.
This study evaluates the technical feasibility of utilizing this residual gas for gray hydrogen
production through the Steam Methane Reforming (SMR) process. Based on documented
technical antecedents, site visits, and operational data, a representative residual gas flow rate
of 3.98 MMSCFD is adopted, with a methane-rich composition of 65%, consistent with values
reported for refinery residual gases.
Stoichiometric and energy balances were applied assuming an overall SMR efficiency of η =
70%, resulting in an estimated hydrogen production of approximately 17.79 t/d. These results
correspond to model-based predictions, conditional upon the adopted gas composition and
process efficiency assumptions, rather than direct plant measurements.
The energy assessment indicates that the produced hydrogen could substitute approximately
38.39% of the current thermal demand supplied by Fuel Oil #4 in furnaces and boilers. In
parallel, the environmental analysis projects potential reductions of about 51.02 t/month of
SO₂ and 4,811.37 t/month of CO₂. Although the SMR process requires external heat input and
presents a negative net energy balance, the valorization of residual gas represents a technically
viable option to enhance refinery energy efficiency and reduce environmental impact
Keywords: Gray hydrogen, steam methane reforming, residual gas, refineries, energy
transition, Fuel Oil #4, emissions.
Description:
La Refinería La Libertad (RLL) genera un volumen significativo de gas residual proveniente
de las unidades de destilación Parsons, Universal y Cautivo. Actualmente, este gas es dirigido
al sistema Blow-down y posteriormente quemado en la TEA, lo que representa una pérdida de
energía potencial y una fuente relevante de emisiones contaminantes, particularmente dióxido
de carbono y dióxido de azufre, asociadas al uso de Fuel Oil #4 en hornos y calderas.
El presente trabajo evalúa la viabilidad técnica del aprovechamiento de dicho gas residual para
la producción de hidrógeno gris mediante el proceso de reformado de metano con vapor (SMR).
Con base en antecedentes documentados, visitas técnicas y datos operativos de la refinería, se
adopta un caudal representativo de gas residual de 3.98 MMSCFD, con una composición rica
en metano de 65%, dentro de los rangos reportados para gases residuales de refinería.
A partir de balances estequiométricos y energéticos, y considerando una eficiencia técnica
global del proceso SMR de η = 70%, se estima una producción aproximada de 17.79 t/d de
hidrógeno. Estos resultados corresponden a predicciones modeladas, condicionad as por los
supuestos de composición del gas residual y eficiencia del proceso adoptados en el estudio.
El análisis energético indica que el hidrógeno producido permitiría sustituir alrededor del
38.39% del consumo térmico actual de Fuel Oil #4 en hornos y calderas, mientras que la
evaluación ambiental proyecta reducciones del orden de 51.02 t/mes de SO₂ y 4,811.37 t/mes
de CO₂. Si bien el proceso SMR presenta un balance energético neto negativo debido al
requerimiento de aporte térmico externo, el aprovechamiento del gas residual constituye una
alternativa técnicamente viable para mejorar la eficiencia energética y reducir el impacto
ambiental de la refinería
