DESPITE THE COUNTRY’S STRONG APPETITE FOR PETROLEUM, MORE THAN HALF OF AMERICAN REFINERIES HAVE CLOSED SINCE 1981.

As less efficient refineries ceased operation, larger and more efficient ones have taken up the slack. Today, the United States is refining about 5 percent more crude oil – about 18 million barrels per day– than it did 30 years ago.

While many existing refiners continued to invest in capacity expansions, the U.S. went 17 years without building a new plant. But development of shale oil production has supported the construction of six new facilities to fractionate new supplies of domestic light, sweet crude oil that are supplied to refineries.

In the intervening 30 years or so, the process for opening a new refinery became more complicated, with requirements to produce cleaner burning fuels, the need to quickly change products and planning to adapt to a gradual plateau in demand for transportation fuels forecasted in the next 20 years. In addition, oil refiners need to address the loss of skilled labor to retirements in an increasingly complex environment.

A PESAR DEL FUERTE APETITO DEL PAÍS POR EL PETRÓLEO, MÁS DE LA MITAD DE LAS REFINERÍAS ESTADOUNIDENSES HAN CERRADO DESDE 1981.

A medida que las refinerías menos eficientes dejaron de operar, las más grandes y eficientes tomaron el relevo. Hoy, Estados Unidos está refinando alrededor de un 5 por ciento más de petróleo crudo (alrededor de 18 millones de barriles por día) que hace 30 años.

Si bien muchas refinerías existentes continuaron invirtiendo en expansiones de capacidad, EE. UU. pasó 17 años sin construir una nueva planta. Pero el desarrollo de la producción de petróleo de esquisto ha respaldado la construcción de seis nuevas instalaciones para fraccionar los nuevos suministros de petróleo crudo ligero dulce doméstico que se suministra a las refinerías.

En los 30 años transcurridos más o menos, el proceso para abrir una nueva refinería se volvió más complicado, con requisitos para producir combustibles de combustión más limpia, la necesidad de cambiar rápidamente los productos y la planificación para adaptarse a una meseta gradual en la demanda de combustibles para el transporte pronosticada en los próximos 20 años. Además, las refinerías de petróleo deben abordar la pérdida de mano de obra calificada por jubilaciones en un entorno cada vez más complejo.

Even with decreasing demand for hydrocarbon fuels such as gasoline and diesel, energy companies continue to build larger and more efficient complexes driven by economies of scale. These plants are being built in parts of the world where fuel demand continues to grow due to population and GDP growth. Most are being built for integration with petrochemicals production in mind so they can achieve high returns in the near-term, and greater flexibility to meet demand for petrochemicals in the long-term.

Refineries that produce mostly petrochemicals are likely to be among the most consistently profitable in the long run. In fact, refineries that produce only petrochemicals are clearly on the horizon. “You can sell fuels for $550 a ton, or convert them further to petrochemicals and get around $1,400 a ton,” said Keith Couch, Senior Director, Sales Support & Integrated Project Solutions at Honeywell UOP, presenting the choice for energy companies

Incluso con la disminución de la demanda de combustibles de hidrocarburos como la gasolina y el diésel, las empresas de energía continúan construyendo complejos más grandes y eficientes impulsados ​​por economías de escala. Estas plantas se están construyendo en partes del mundo donde la demanda de combustible sigue creciendo debido al crecimiento de la población y del PIB. La mayoría se están construyendo para la integración con la producción de petroquímicos en mente para que puedan lograr altos rendimientos en el corto plazo y una mayor flexibilidad para satisfacer la demanda de petroquímicos en el largo plazo.

Es probable que las refinerías que producen principalmente productos petroquímicos se encuentren entre las más rentables a largo plazo. De hecho, las refinerías que producen solo productos petroquímicos están claramente en el horizonte. “Puede vender combustibles a $550 la tonelada, o convertirlos aún más en productos petroquímicos y obtener alrededor de $1400 la tonelada”, dijo Keith Couch, director sénior de soporte de ventas y soluciones integradas de proyectos en Honeywell UOP, al presentar la opción para las empresas de energía.

THE REFINERY OF THE FUTURE

Driven by the endless quest to capture more value from every drop of oil, many refiners aim to become sustainable, connected and integrated with petrochemicals. But the path they take to get there is unique to each refinery and defined by staged capital investments over a period of time.

At each stage, the “Refinery of the Future” is measured by how efficiently it uses six critical resources to capture growth. According to Couch, these Six Efficiencies measure how effectively a refinery uses carbon and hydrogen – the components of hydrocarbons – as well as utilities and scarce water, plus its level of emissions. These five efficiencies help to determine the sixth, effective use of capital. All six variables are balanced in accordance with the refinery’s overall business strategies.

LA REFINERIA DEL FUTURO

Impulsados ​​por la búsqueda interminable de capturar más valor de cada gota de petróleo, muchas refinerías aspiran a ser sostenibles, conectadas e integradas con la petroquímica. Pero el camino que toman para llegar allí es único para cada refinería y está definido por inversiones de capital por etapas durante un período de tiempo.

En cada etapa, la “Refinería del Futuro” se mide por la eficiencia con la que utiliza seis recursos críticos para capturar el crecimiento. Según Couch, estas Seis Eficiencias miden la eficacia con la que una refinería utiliza el carbono y el hidrógeno, los componentes de los hidrocarburos, así como los servicios públicos y la escasez de agua, además de su nivel de emisiones. Estas cinco eficiencias ayudan a determinar el sexto uso efectivo del capital. Las seis variables se equilibran de acuerdo con las estrategias comerciales generales de la refinería.

Carbon efficiency may be described simply as putting the right molecules in the right place, and touching those molecules as few times as possible. Hydrogen, indispensable because it changes the character of hydrocarbon molecules, also must be managed efficiently — not just as a byproduct, but as an ingredient.

Utilities efficiency represents how well energy is used to operate the refinery. The efficiency of water, which is used to regulate temperatures in the refinery, is particularly critical because it is almost always scarce.

“We cannot treat water as a utility anymore,” said Couch. “We treat water as a scarce resource to reduce the environmental impact from refiners and petrochemical plants, and as society balances civil, industrial and agricultural needs.”

Refiners also must achieve lower emissions due to stricter regulation and environmental liability. Finally, capital invested in the plant must generate attractive returns to maintain high profitability and secure capital for future investment.

La eficiencia del carbono puede describirse simplemente como colocar las moléculas correctas en el lugar correcto y tocar esas moléculas la menor cantidad de veces posible. El hidrógeno, indispensable porque cambia el carácter de las moléculas de hidrocarburo, también debe administrarse de manera eficiente, no solo como un subproducto, sino como un ingrediente.

La eficiencia de los servicios públicos representa qué tan bien se usa la energía para operar la refinería. La eficiencia del agua, que se utiliza para regular la temperatura en la refinería, es particularmente crítica porque casi siempre es escasa.

“Ya no podemos tratar el agua como un servicio”, dijo Couch. “Tratamos el agua como un recurso escaso para reducir el impacto ambiental de las refinerías y las plantas petroquímicas, y mientras la sociedad equilibra las necesidades civiles, industriales y agrícolas”.

Las refinerías también deben lograr emisiones más bajas debido a una regulación más estricta y responsabilidad ambiental. Finalmente, el capital invertido en la planta debe generar rendimientos atractivos para mantener una alta rentabilidad y asegurar el capital para futuras inversiones.

SUSTAINABLE: EFFICIENT AND CONNECTED

To maintain sustainable profitability, the Refinery of the Future must respond quickly to changing market conditions, switching from one product slate to another as profit margins change. For instance, naphtha — the raw material for making gasoline — may instead be redirected to produce petrochemical feedstocks that fetch a higher price, and back again, when they fall.

Perhaps most critically, the Refinery of the Future is digitally connected to a degree never before possible. Millions of data points can be collected from a refinery, but this data has until now only served as a record of how the facility has performed.

New cloud-based connected plant technologies introduced in just the last three years can compare plant performance data with a digital twin based on proprietary models and deep domain knowledge — essentially comparing the refinery’s actual performance to the way it should operate. Gaps in performance are analyzed to provide recommendations that can determine root causes of underperformance.

Corrective actions can improve process optimization and operational reliability, minimize energy consumption and emissions, reduce waste products and make better use of water. It also can bridge gaps in experience caused by personnel attrition while greatly improving the capabilities of plant operators.

Honeywell Forge often uncovers underperformance that was previously undetectable and, in some cases, can even predict problems before they happen, potentially saving refineries millions of dollars a day in lost production. Employees can even access this data remotely, providing visibility well outside the refinery control room.

“The goal of connectivity is to provide as much intelligence to plant workers as possible,” Couch said. “That means plant operators can rely on new insights from cloud-based services that analyze and process data against proven models for higher plant utilization and, ultimately, competitive advantage.”

Unfortunately, Couch said that even the most advanced plants today are not ready for the future because information is not typically presented in a form that enables the most economic operation every minute of every day.

A typical refinery has three shifts of operating teams, and each has its own opinion of what works best. One shift will create a set of operating conditions for a process unit in a refinery, and the next shift will take over and immediately start changing things. Who is right, and which approach was economically best?

“Today, I would say most refiners don’t know because they don’t have a way to determine in real time what are the best settings to achieve economic optimization from that equipment,” Couch said. “A Honeywell Forge service removes these biases and establishes a single benchmark for efficiency so the shifts don’t needlessly turn dials all day.”

SOSTENIBLE: EFICIENTE Y CONECTADO

Para mantener una rentabilidad sostenible, la Refinería del Futuro debe responder rápidamente a las condiciones cambiantes del mercado, cambiando de una lista de productos a otra a medida que cambian los márgenes de beneficio. Por ejemplo, la nafta, la materia prima para fabricar gasolina, puede redirigirse para producir materias primas petroquímicas que alcancen un precio más alto, y viceversa, cuando bajen.

Quizás lo más crítico es que la Refinería del Futuro está conectada digitalmente en un grado nunca antes posible. Se pueden recopilar millones de puntos de datos de una refinería, pero estos datos hasta ahora solo han servido como un registro de cómo se ha desempeñado la instalación.

Las nuevas tecnologías de plantas conectadas basadas en la nube introducidas en los últimos tres años pueden comparar los datos de rendimiento de la planta con un gemelo digital basado en modelos patentados y un conocimiento profundo del dominio, esencialmente comparando el rendimiento real de la refinería con la forma en que debería operar. Las brechas en el desempeño se analizan para proporcionar recomendaciones que pueden determinar las causas fundamentales del bajo desempeño.

Las acciones correctivas pueden mejorar la optimización de procesos y la confiabilidad operativa, minimizar el consumo de energía y las emisiones, reducir los productos de desecho y hacer un mejor uso del agua. También puede cerrar las brechas en la experiencia causadas por el desgaste del personal al tiempo que mejora en gran medida las capacidades de los operadores de la planta.

Honeywell Forge a menudo descubre un bajo rendimiento que antes era indetectable y, en algunos casos, incluso puede predecir problemas antes de que sucedan, lo que podría ahorrarles a las refinerías millones de dólares por día en pérdida de producción. Los empleados pueden incluso acceder a estos datos de forma remota, proporcionando visibilidad fuera de la sala de control de la refinería.

“El objetivo de la conectividad es proporcionar tanta inteligencia como sea posible a los trabajadores de la planta”, dijo Couch. “Eso significa que los operadores de planta pueden confiar en nuevos conocimientos de los servicios basados ​​en la nube que analizan y procesan datos en comparación con modelos probados para una mayor utilización de la planta y, en última instancia, una ventaja competitiva”.

Desafortunadamente, Couch dijo que incluso las plantas más avanzadas de la actualidad no están listas para el futuro porque la información generalmente no se presenta en una forma que permita la operación más económica cada minuto de cada día.

Una refinería típica tiene tres turnos de equipos operativos y cada uno tiene su propia opinión sobre lo que funciona mejor. Un turno creará un conjunto de condiciones operativas para una unidad de proceso en una refinería, y el próximo turno se hará cargo y comenzará a cambiar las cosas de inmediato. ¿Quién tiene razón y qué enfoque era económicamente mejor?

“Hoy, diría que la mayoría de las refinerías no saben porque no tienen una forma de determinar en tiempo real cuáles son las mejores configuraciones para lograr la optimización económica de ese equipo”, dijo Couch. “Un servicio de Honeywell Forge elimina estos sesgos y establece un punto de referencia único para la eficiencia, de modo que los turnos no giren innecesariamente durante todo el día”.

THE FUTURE IS NOW

As refiners explore new ways to achieve efficiency, the markets they serve are changing. Global demand for petrochemicals is surging and is projected to continue to grow at roughly 4% annually, driven by demand for plastic resins, films and fibers. While petrochemicals typically reward producers with higher margins, they also require additional process units and more complex configurations, relative to fuels production.

Traditional refiners producing fuels today can move into more profitable petrochemicals production in a series of strategic investments, staged in well-planned intervals to better manage cash flow and help those refiners develop markets and build a more thorough understanding of the industry.

“Whether petrochemicals integration is right for a particular firm or not, they need to have a plan,” Couch said. “Many of these refiners will remain purely in refining because it’s what they know, and they do it well.”

But, he notes, there is increasing pressure from institutional investors and boards of directors to develop business plans in the event regional demand for their products begins to fall. For example, refiners that have traditionally supplied export markets soon will find those markets being served by new domestic refiners located in those export markets. These refiners will be stranded, able only to produce a product they cannot sell, and no longer able to attract the funding they need to move into petrochemicals.

“Integration with petrochemicals may not be right for every refiner, but you need to have a plan to address what is becoming a clear market shift,” Couch said. “It doesn’t matter if demand for fuels declines due to more efficient engines, electric or hybrid vehicles, ride sharing, some new technology, or all of the above, all that matters is when this will happen and whether a refiner is ready for it.”

EL FUTURO ES AHORA

A medida que las refinerías exploran nuevas formas de lograr la eficiencia, los mercados a los que sirven están cambiando. La demanda mundial de productos petroquímicos está aumentando y se prevé que continúe creciendo a aproximadamente un 4 % anual, impulsada por la demanda de resinas, películas y fibras plásticas. Si bien los productos petroquímicos suelen recompensar a los productores con márgenes más altos, también requieren unidades de proceso adicionales y configuraciones más complejas, en relación con la producción de combustibles.

Las refinerías tradicionales que producen combustibles en la actualidad pueden pasar a una producción petroquímica más rentable en una serie de inversiones estratégicas, organizadas en intervalos bien planificados para administrar mejor el flujo de efectivo y ayudar a esas refinerías a desarrollar mercados y desarrollar una comprensión más completa de la industria.

“Ya sea que la integración de petroquímicos sea adecuada para una empresa en particular o no, necesitan tener un plan”, dijo Couch. “Muchas de estas refinerías permanecerán puramente en la refinación porque es lo que saben y lo hacen bien”.

Pero, señala, existe una presión cada vez mayor por parte de los inversores institucionales y las juntas directivas para desarrollar planes de negocios en caso de que la demanda regional de sus productos comience a caer. Por ejemplo, las refinerías que tradicionalmente han abastecido a los mercados de exportación pronto encontrarán que esos mercados son atendidos por nuevas refinerías nacionales ubicadas en esos mercados de exportación. Estas refinerías quedarán varadas, solo podrán producir un producto que no pueden vender y ya no podrán atraer la financiación que necesitan para pasar a la petroquímica.

“La integración con petroquímicos puede no ser adecuada para todas las refinerías, pero es necesario tener un plan para abordar lo que se está convirtiendo en un claro cambio de mercado”, dijo Couch. “No importa si la demanda de combustibles disminuye debido a motores más eficientes, vehículos eléctricos o híbridos, viajes compartidos, alguna tecnología nueva o todo lo anterior, todo lo que importa es cuándo sucederá esto y si una refinería está lista para eso."