Cap铆tulo 2
Refinaci贸n En las refiner铆as, el petr贸leo crudo se transforma en centenares de subproductos.
Refinación ● ●
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La refinería
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En las refinerías modernas las sucesivas transformaciones que se realizan a partir del petróleo crudo, convierten a éste en combustibles, al tiempo que facilitan la materia prima para innumerables industrias. Los plásticos, fertilizantes, y pinturas, son sólo unos pocos ejemplos de elementos que se inician con el petróleo.
Las necesidades del mercado hacen que el petróleo sea utilizado mediante sus productos o derivados y no como tal. Estos productos abarcan una amplia gama, que incluye: a) combustibles para fuentes fijas y móviles, b) lubricantes para usos diversos, c) asfaltos para la construcción de carreteras, d) petroquímicos para los más variados artículos de la vida cotidiana.
El petróleo que se extrae de los yacimientos está constituido por una mezcla de hidrocarburos líquidos, gaseosos y sólidos, e incluye impurezas como agua, sales y sedimentos. Los hidrocarburos son compuestos formados básicamente por carbono (símbolo: C) e hidrógeno (símbolo: H), y algunos otros elementos como oxígeno, nitrógeno y azufre. En general a los hidrocarburos se los puede clasificar como: • Parafínicos o saturados: son los ideales para elaborar aceites lubricantes. • Aromáticos: dan naftas de buen valor octánico, indeseables para producir aceites. • Nafténicos: son intermedios de los dos previamente mencionados. Según el tipo de hidrocarburo que predomine en el petróleo crudo, se establece el camino de procesamiento que seguirá en la refinería.
Destilación primaria Es la operación básica de la refinación del petróleo. Es un proceso de separación físico-química que fracciona los distintos constituyentes del crudo por efecto de la temperatura, sin originar nuevos compuestos. Primero, el petróleo crudo se calienta en un horno y se lo lleva a la parte inferior de la columna fraccionadora, que consiste en una enorme torre cilíndrica, cuya altura puede superar los 50 metros. Dentro de ella se encuentran,
● Craqueo catalítico:
los hidrocarburos toman contacto con un catalizador, a altas temperaturas y presiones, produciendo naftas de mayor valor octano.
● Craqueo térmico:
se produce un cambio en las moléculas de los hidrocarburos por medio de alta temperatura y alta presión.
● Isomerización: se
transforman cadenas lineales de parafinas en hidrocarburos ramificados, separándose cortes de valor octánico bajo.
Destilación atmosférica.
Craqueo térmico.
● Destilación atmosférica: el petróleo es calentado en una torre, extrayéndose sus diversos “cortes”.
● Reformado: con platino como catalizador, se elimina hidrógeno, aromatizando las naftas, obteniéndose un alto valor octánico.
Blending.
Alkilación: ● combina olefinas livianas (que vienen del craqueo catalítico) con isobutano, dando hidrocarburos ramificados.
Lubricantes: refinación con furfural.
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Hidrotratamiento: las olefinas se saturan con hidrógeno, transformándose en compuestos más estables.
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Blending: el sector donde se reciben las naftas (o Diesel) de las diferentes plantas de proceso.
Craqueo catalítico.
● Planta lubricantes: recibe los cortes del fondo de la destilación atmosférica.
● Platforming.
Playa de tanques.
Playa de tanques: en ella se almacenan el crudo que se recibe y los productos antes de su despacho.
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Refinación
Un esquema somero del flujo de los diferentes fluidos en la refinería, se puede apreciar en este cuadro.
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a diferente altura, bandejas o platos, que separan los distintos componentes del crudo, según su punto de ebullición. Estas bandejas provocan la condensación de los vapores más pesados y -por el contrario- la evaporación de los líquidos más livianos, logrando separarlos. Como el número de elementos constituyentes del petróleo es muy grande, es imposible separarlos uno por uno. En cambio, mediante este método de destilación, las distintas fracciones -livianas y pesadas- se separan gradualmente unas de otras. Por ejemplo: la nafta está constituida por componentes cuyo rango de destilación oscila entre 30 oC y 220 oC. Este proceso (Destilación atmosférica, también conocido como Destilación primaria o Topping) se realiza a presión atmosférica y a no más de 450 oC. En
la parte superior de la torre se obtienen gases etano, propano y butano, mientras que debajo se logran fracciones con punto de ebullición más elevado, como nafta, querosene, Diesel liviano y Diesel pesado. Debajo queda una fracción más pesada, llamada crudo reducido, a la que si se pretende extraer aún más destilados, hay que someterla a presión reducida, ya que si se aumenta la temperatura del proceso, generaría craqueo térmico o ruptura de moléculas.
Destilación al vacío En estas condiciones se pueden obtener volúmenes adicionales de destilados, Diesel liviano y pesado de vacío, a temperaturas semejantes a las del proceso anterior. El residuo o “fondo de vacío” puede destinarse a combustible
de la refinería, o como componente de fuel oil, de asfalto o como carga en la unidad de coqueo retardado.
Coque Además del fondo de vacío mencionado, aquí se cargan todos los excedentes de crudo reducido. Estos se someten a temperaturas elevadas durante el tiempo necesario para lograr el craqueo -rotura de moléculas-. Así se logran productos más valiosos: gases, naftas, Diesel, gas oil más pesado y carbón de petróleo como residuo. Las naftas y el Diesel obtenidos son de baja calidad, enviándoselos luego a hidrotratamiento para mejorarlos. El Diesel pesado logrado alimenta la planta de craqueo catalítico, y el carbón sirve como combustible, coque metalúrgico o para fabricar electrodos.
En las refinerías se trabaja durante las 24 horas, todos los días del año.
Cadenas de hidrocarburos y craqueo El petróleo está compuesto principalmente de hidrocarburos, sustancias orgánicas con moléculas formadas por cadenas de átomos de carbono e hidrógeno. Durante el craqueo, los hidrocarburos de cadenas más largas son calentados a altas temperaturas y sometidos a elevadas presiones.Así se logra que las moléculas más largas,de hidrocarburos pesados, se rompan y ordenen en otras más cortas,que corresponden a combustibles líquidos y gaseosos y otros más pesados. El craqueo puede incluir la utilización de catalizadores, es decir, sustancias que contribuyen a acelerar y reordenar las moléculas, pero sin participar ellas mismas como componentes de la reacción.
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Refinación
Cada planta de proceso (topping, reformado, vacío, cracking...) es en sí misma una verdadera fábrica de combustible.
Craqueo catalítico Se alimenta con el Diesel pesado de Destilación atmosférica y Vacío. Por acción de la temperatura y con un catalizador, se somete a craqueo, obteniéndose gases, nafta, diesel y un poco de residuo pesado. Los gases con alta proporción de olefinas, sir-
Desde las refinerías se abastece a la industria petroquímica. ven como carga de otras plantas, para la elaboración de naftas de alto número de octano o para productos petroquímicos. Por su parte, la nafta se envía al “pool” (donde se unifican
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todas las naftas de la refinería). El diesel es hidrotratado y se envía al “pool” de Diesel. El Diesel no hidrotratado es utilizado como diluyente del fuel oil.
Hidrocraqueo catalítico Procesa el Diesel liviano de vacío. Con temperatura y a alta presión, se lo so mete a craqueo, en presencia de hidrógeno y de un catalizador. Así se logran gases, naftas, querosene (Jet A-1) y Diesel de muy buena calidad.
Reformado El corte intermedio (“corazón”) del fraccionamiento de la nafta virgen, no es
elevado valor octánico y a que, al contener oxígeno en su molécula, contribuye a reducir los contaminantes.
Alkilación Esta unidad genera alkilado a partir de buteno y butano. El alkilado es otro componente de las motonaftas de alto número de octano, que complementa y reemplaza el aporte octánico de otros constituyentes más contaminantes.
Concentración de gases Anexa a la plantas de craqueo catalítico, recibe naftas de elevada tensión de vapor, para estabilizarlas. También se envían allí las corrientes gaseosas de las diferentes plantas, para fraccionarlas en sus componentes principales. Además de las naftas estabilizadas, se obtienen también propanos y butanos, tratados para controlar su acidez y contenido de azufre. La corriente de gas residual puede destinarse a uso petroquímico, o –en caso de no existir demanda para ello- como combustible de la refinería.
El control de las diversas unidades de proceso se realiza en forma remota, a través de sistemas especiales de computación.
adecuado para integrar el “pool” de motonaftas, debido a su bajo número de octano. El reformado catalítico, mediante una modificación de la estructura química de la materia prima, aumenta considerablemente el número de octano de la nafta. También produce gases como propano, butano e hidrógeno. Este último es un suministro clave para otras unidades de proceso de la refinería.
MTBE A partir de la reacción catalítica de isobutileno y metanol, se elabora el metil ter butil éter. Este compuesto -MTBE- es un importante constituyente de las motonaftas, debido a su muy
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Refinación Fraccionamiento de nafta
Los procesos se han perfeccionado para aprovechar de la mejor manera todos los productos y subproductos del crudo.
Si la nafta obtenida en la destilación atmosférica se usara como tal, estaría desajustada con las necesidades de los automotores. Esta nafta se llama “virgen” y luego se fracciona en torres anexas o en el reformado, logrando tres cortes: • Nafta virgen liviana, destinado al “pool” de motonaftas (tras ser isomerizado, aumentando su valor octánico). • Intermedio (o corazón) enviado al reformado como componente de la motonafta o en productos petroquímicos, según la refinería. • Nafta pesada, para el Diesel. ■
Producción de lubricantes En una refinería compleja, el residuo de la destilación atmosférica, llamado crudo reducido, se continúa fraccionando bajo vacío para seguir separando distintas fracciones sin modificar su estructura química, obteniendo cortes básicos para la elaboración de lubricantes. Este residuo es refinado con solvente en la unidad de Desasfaltado -donde se lo mezcla con propano líquido- para separar las resinas asfálticas y otros componentes que perjudican la calidad de los aceites. Luego se separa al propano del aceite y del asfalto. Posteriormente, se realiza la Refinación con furfural (sustancia que se mezcla en parte con el aceite mineral) donde se procesan -agitándolas- las diferentes bases, que salen por la parte superior, tras haber sido eliminados los compuestos aromáticos indeseables. Inmediatamente se realiza la separación del furfural utilizado. El paso posterior en la elaboración de lubricantes es la eliminación de parafinas (Desparafinado) que se realiza con solventes especiales a bajas temperaturas. Las parafinas deben eliminarse para que los aceites se mantengan fluidos cuando trabajan a muy bajas temperaturas. Los solventes utilizados son: • Tolueno.Asegura la completa solubilidad del aceite y gran fluidez al filtrado. • Metil etil cetona. Compuesto parafínico “antisolvente” que asegura la precipitación de las parafinas al enfriarse. El aceite así tratado luego es filtrado y refrigerado. Luego se recupera el solvente disuelto en ambas fases: aceite y parafina.Libre de compuestos aromáticos y parafinas, la base es enviada al Hidroterminado catalítico, donde se pone en contacto al aceite con gas hidrógeno en presencia de un catalizador adecuado. Este es el último paso de la refinación de los aceites bases, siendo sus objetivos: a) Eliminación del azufre. b) Mejorar la estabilidad. c) Mejorar la resistencia a la oxidación.
Las refinerías Repsol YPF en la Argentina Repsol YPF cuenta en la Argentina con tres refinerías: La Plata (Buenos Aires), Luján de Cuyo (Mendoza) y Plaza Huincul (Neuquén). La Refinería La Plata elabora más de un centenar de productos para el transporte e industria. Recibe petróleo por oleoducto y por barco desde las cuencas Golfo San Jorge y Neuquina. Procesa diariamente 29.000 m3/día de petróleo crudo. En Luján de Cuyo se procesan hasta 18.000 m3/día de crudo producido en el sur de Mendoza y norte de Neuquén, mientras que Plaza Huincul -ubicada en el corazón de la cuenca neuquina, llega a procesar hasta 4.700 m3/día de petróleo.