Descripción General de La Refinería

Procesos de Refinacin

Descripcin General de la Refinera

Cuaderno de Trabajo

Nombre: _____________________________

Fecha de Emisin: ________________________

Procesos de Refinacin:

KBC Advanced Technologies, Inc. 2 de 154 Descripcin General de la Refinera

La informacin contenida en este cuaderno de trabajo consta de datos, conceptos y principios que describen

procesos especficos. Esta informacin fue desarrollada por KBC Advanced Technologies plc (KBC). KBC

Advanced Technologies plc no asume responsabilidad alguna sobre cualquier uso de esta informacin que no sea la

de impartir informacin general acerca del tema especfico del curso.

La participacin en cualquier taller de KBC no implica el derecho de ninguno de los participantes a entrenar a

cualquier otra persona, o personas, utilizando este material, formularios, formatos, ideas o conceptos sin la licencia

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Contenidos

ndice de Grficos y Fotos 4

Objetivos del Mdulo 7

Introduccin al Mdulo 7

Leccin 1: Historia de los Procesos Bsicos de Refinacin 9

Leccin 2: Conceptos Bsicos del Crudo 17

Leccin 3: Productos ms Importantes de la Refinera 31

Leccin 4: Operaciones de la Refinacin de Petrleo 39

Conclusin del Mdulo 139

Glosario 141

Referencias 153



ndice de Grficos y Fotos

Figura 4.1 Descripcin General de los Procesos de Refinacin ................................................... 43

Figura 4.2 Desalado Electrosttico ............................................................................................... 48

Figura 4.3 Diagrama de Flujo del Proceso de Destilacin Atmosfrica ...................................... 51

Figura 4.4 Diagrama de Flujo del Proceso de Destilacin al Vaco ............................................. 53

Figura 4.5 Extraccin con Solventes ............................................................................................ 56

Figura 4.6 Diagramas de Flujo de Procesos del Desparafinado con Solventes ............................ 57

Figura 4.7 Diagrama de Flujo de la Viscorreduccin ................................................................... 60

Figura 4.8 Coquizado Retardado .................................................................................................. 64

Figura 4.9 Craqueo Cataltico Fluido ........................................................................................... 70

Figura 4.10 Diagrama de Flujo del Proceso de Hidrocraqueo ..................................................... 76

Figura 4.11 Diagrama de Flujo del Proceso de Reformacin Cataltica ...................................... 82

Figura 4.12 Diagrama de Flujo del Proceso de Hidrodesulfurizacin ......................................... 86

Figura 4.13a Proceso de Isomerizacin de C4 .............................................................................. 90

Figura 4.13b Proceso de Isomerizacin de C5 y C6 ...................................................................... 91

Figura 4.14 Diagrama de Flujo del Proceso de Polimerizacin ................................................... 95

Figura 4.15a Alquilacin con cido Sulfrico ............................................................................. 99

Figura 4.15b Alquilacin con cido Fluorhdrico ....................................................................... 99

Figura 4.16 Endulzamiento y Secado con un Tamiz Molecular................................................. 105



ndice de Tablas

Tabla 1.1 Historia de la Refinacin .............................................................................................. 12

Tabla 2.1 Parafinas Tpicas .......................................................................................................... 21

Tabla 2.2 Aromticos Tpicos ...................................................................................................... 22

Tabla 2.3 Naftenos ........................................................................................................................ 23

Tabla 2.4 Alquenos Tpicos .......................................................................................................... 23

Tabla 2.5 Diolefinas y Alquinos Tpicos ...................................................................................... 24

Tabla 4.1 Descripcin General de los Procesos de Refinacin del Petrleo ................................ 44

Tabla 4.2 Proceso de Desalado ..................................................................................................... 48

Tabla 4.3 Proceso de Destilacin Atmosfrica ............................................................................. 50

Tabla 4.4 Proceso de Destilacin al Vaco ................................................................................... 52

Tabla 4.5 Proceso de Extraccin con Solventes ........................................................................... 55

Tabla 4.6 Proceso de Desparafinado con Solventes ..................................................................... 57

Tabla 4.7 Proceso de Viscorreduccin ......................................................................................... 60

Tabla 4.8 Procesos de Coquizado ................................................................................................. 63

Tabla 4.9 Proceso de Craqueo Cataltico ..................................................................................... 68

Tabla 4.10 Proceso de Hidrocraqueo ............................................................................................ 76

Tabla 4.11 Proceso de Reformacin Cataltica ............................................................................ 82

Tabla 4.12 Proceso de Hidrodesulfurizacin ................................................................................ 85

Tabla 4.13 Proceso de Isomerizacin ........................................................................................... 89

Tabla 4.14 Proceso de Polimerizacin ......................................................................................... 95

Tabla 4.15 Proceso de Alquilacin ............................................................................................... 98

Tabla 4.16 Procesos de Endulzamiento y Tratamiento .............................................................. 105

Tabla 4.17 Proceso de la Unidad de Recuperacin de Gas Insaturado ...................................... 108

Tabla 4.18 Proceso de Desasfaltado con Solventes .................................................................... 115

Tabla 4.19 Proceso de Reformacin con Vapor ......................................................................... 118

Tabla 4.20 Proceso de Produccin de Aceite Lubricante y Cera ............................................... 122



Procesos de Refinacin

Descripcin General de una Refinera

Objetivos del Mdulo

Al finalizar este mdulo, usted ser capaz de:

1. Describir la historia de los procesos bsicos de refinacin.

2. Describir los conceptos bsicos del crudo.

3. Describir los principales productos de una refinera.

4. Describir las diferentes operaciones de refinacin del petrleo.

Introduccin al Mdulo

La industria del petrleo se inici con la perforacin exitosa del primer pozo comercial de

petrleo en 1859, y con el funcionamiento de la primera refinera dos aos ms tarde, para

producir kerosene a partir del crudo.

La refinacin es el procesamiento de una mezcla compleja de hidrocarburos que da como

resultado otras mezclas complejas de productos. Esto implica el procesamiento seguro y

ordenado del crudo para obtener gases inflamables y lquidos, a altas temperaturas y presiones,

utilizando recipientes a presin, equipos y tuberas sometidas a esfuerzos y corrosin. Se

requiere un profundo conocimiento, control y pericia para convertirse en operador de

instalaciones de refinacin de petrleo.

La evolucin de la refinacin del petrleo desde una simple destilacin hasta los procesos

sofisticados de hoy en da toma en cuenta muchos avances tecnolgicos y la creacin de una

necesidad de controles de ingeniera y administracin muy estrictos, incluyendo salud y

seguridad, procedimientos de operacin y mantenimiento y prcticas estrictas de seguridad en el

trabajo.

En este mdulo usted estudiar algo de la historia de la industria de la refinacin, as como los

fundamentos de los procesos que se encuentran al interior de una refinera. Es importante

recordar que esto constituye una visin general de los procesos de refinacin y que de ninguna

manera es un ejemplo de su refinera.

Descripcin General de la Refinera

Introduccin al Mdulo



Nota: Se pueden encontrar las definiciones de muchos de los trminos utilizados en este

mdulo en el Glosario al final del manual.



Leccin 1

Historia de los Procesos Bsicos de Refinacin

Objetivos de la Leccin

Al finalizar esta leccin, usted ser capaz de:

1. Describir los procesos bsicos de refinacin y su historia.

Introduccin a la Leccin

La refinacin de petrleo ha evolucionado continuamente como respuesta a los cambios en la

demanda de diferentes y mejores productos. El requisito original era producir kerosene como

una mejor y ms barata fuente de combustible para lmparas en comparacin con el aceite de

ballena. El desarrollo del motor de combustin interna llev a la produccin de gasolina y

combustibles diesel. La evolucin del aeroplano cre primero la necesidad de usar gasolina de

aviacin de alto octanaje y despus jet fuel, una forma sofisticada del producto original, el

kerosene. Las refineras de hoy en da producen una variedad de productos incluyendo muchos

que se necesitan como materia prima para la industria petroqumica.

En esta unidad usted aprender sobre la historia del proceso de refinacin.



Descripcin e Historia de los Procesos Bsicos de Refinacin

Destilacin La primera refinera abierta en 1861, produjo kerosene por

destilacin atmosfrica simple. Entre los subproductos

encontramos el alquitrn y la nafta.

Pronto se descubri que se podan producir aceites

lubricantes de alta calidad mediante la destilacin al vaco

del petrleo. Sin embargo, en los siguientes 30 aos el

kerosene fue el producto ms deseado por los consumidores.

Dos eventos significativos cambiaron esta situacin:

La invencin de la luz elctrica disminuy la demanda

del kerosene.

La invencin del motor de combustin interna cre la

demanda de diesel combustible y gasolina (nafta).

Procesos de Craqueo

Trmico

Con la llegada de la produccin en masa y de la Primera

Guerra Mundial, el nmero de vehculos impulsados por

gasolina se increment dramticamente y en consecuencia la

demanda de gasolina creci.

No obstante los procesos de destilacin producan slo una

cierta cantidad de gasolina a partir del crudo.

En 1913 se desarroll el proceso de craqueo trmico, el cual

someti a los combustibles pesados al calor intenso y

presin, rompiendo fsicamente (craqueando) las molculas

grandes en molculas ms pequeas para producir gasolina y

combustibles destilados.

La viscorreduccin, otra forma de craqueo trmico, se

desarroll a finales de la dcada de 1930 para elaborar

productos ms cotizados y valiosos.

Leccin 1: Historia de los Procesos Bsicos de Refinacin




Procesos Catalticos Los motores a gasolina de ms alta compresin necesitaron

gasolina de mayor octanaje con mejores caractersticas

antidetonantes.

La introduccin del craqueo cataltico y de los procesos de

polimerizacin desde mediados y hasta finales de la dcada

de 1930, satisfizo la demanda, proporcionando mejores

rendimientos de gasolina y mayor octanaje.

La alquilacin, otro proceso cataltico desarrollado a

principios de la dcada de 1940, produjo ms gasolina de

alto octanaje para aviacin adems de materia prima

petroqumica para la elaboracin de explosivos y caucho

sinttico.

Subsecuentemente, se desarroll la isomerizacin cataltica

para convertir los hidrocarburos y producir mayores

cantidades de materia prima para alquilacin.

A lo largo de la dcada de 1960 se desarrollaron

catalizadores mejorados y mtodos de procesos tales como el

hidrocraqueo y la reformacin para incrementar los

rendimientos de la gasolina y mejorar sus caractersticas

antidetonantes.

Estos procesos catalticos tambin produjeron molculas de

hidrocarburo con doble enlace (alquenos) y formaron la base

de la industria petroqumica moderna.

Procesos de Tratamiento A travs de la historia de la refinacin, se han desarrollado

varios mtodos de tratamiento para extraer los compuestos

que no son hidrocarburos, impurezas y otros constituyentes

que afectan de forma adversa a las propiedades de los

productos terminados o que reducen la eficiencia de los

procesos de conversin.

El tratamiento puede involucrar una reaccin qumica y/o

una separacin fsica.





Ejemplos tpicos del tratamiento son: endulzamiento

qumico, tratamiento cido, contacto con arcilla, lavado

custico, hidrotratamiento, secado, extraccin con solventes

y desparafinado con solventes.

Los compuestos y los cidos del endulzamiento, desulfurizan

al crudo antes del procesamiento y tratan los productos antes

y despus del mismo.

Despus de la Segunda Guerra Mundial, varios procesos de

reformacin mejoraron la calidad y el rendimiento de la

gasolina y elaboraron productos de ms alta calidad.

Algunos de estos involucraron el uso de catalizadores y/o

hidrgeno para cambiar las molculas y extraer el azufre.

Ciertos procesos de tratamiento y reformado comnmente

usados se describen ms adelante.

Tabla 1.1 Historia de la Refinacin

Ao Nombre del Proceso Propsito Subproductos

1862 Destilacin Atmosfrica Producir kerosene Nafta, alquitrn, etc.

1870 Destilacin al Vaco Lubricantes (originales)

Carga de Craqueo (1930s)

Asfalto, carga para

coquizado de residuo.

1913 Craqueo Trmico Incrementar la Gasolina Residuos, combustible

bunker.

1916 Endulzamiento Reducir el azufre y el olor Azufre

1930 Reformacin Trmica Mejorar el Octanaje Residuo

1932 Hidrogenacin Eliminar el Azufre Azufre

1932 Coquizado Produccin de gasolina base Coque

1933 Extraccin por Solventes Mejorar el ndice de

viscosidad del lubricante

Aromticos

1935 Desparafinado con

Solventes

Mejorar el punto de

escurrimiento

Parafinas

1935 Polimerizacin Cataltica Mejorar el Rendimiento y

Octanaje de la gasolina

Materia prima para

petroqumica

1937 Craqueo Cataltico Gasolina de Mayor Octanaje Materia prima para

petroqumica

1939 Viscorreduccin Reducir la viscosidad Incremento de

destilados, alquitrn

1940 Alquilacin Incrementar el octanaje y

rendimiento de la gasolina

Gasolina de aviacin de

alto octanaje





Ao Nombre del Proceso Propsito Subproductos

1940 Isomerizacin Producir carga para

alquilacin

Nafta

1942 Craqueo Cataltico Fluido Mejorar el Rendimiento y

Octanaje de la gasolina

Materia prima para

petroqumica

1950 Desasfaltado Incrementar la carga de

Craqueo

Asfalto

1952 Reformado Cataltico Convertir la nafta de baja

calidad

Aromticos

1954 Hidrodesulfurizacin Eliminar el Azufre Azufre

1956 Endulzamiento con

Inhibidores

Eliminar mercaptanos Disulfuros

1957 Isomerizacin Cataltica Convertir a molculas con

alto octanaje

Carga de alquilacin

1960 Hidrocraqueo Mejorar la calidad y reducir

azufre

Carga de alquilacin

1974 Desparafinado Cataltico Mejorar el punto de

escurrimiento

Ceras

1975 Hidrocraqueo de Residuo Incrementar el rendimiento

de gasolina del residuo

Residuos pesados



Ejercicios de Aplicacin

Instrucciones: Complete los siguientes ejercicios utilizando su cuaderno de trabajo como

referencia.

1. Nombre los cuatro procesos de refinacin descritos en la Leccin 1.

2. Nombre tres productos de una refinera moderna.



Resumen de la Leccin

En esta leccin usted estudi que la refinacin de petrleo ha evolucionado continuamente como

respuesta a los cambios en la demanda de diferentes y mejores productos. Aprendi que el

requerimiento original fue la produccin de kerosene como una fuente mejor y ms barata de

combustible para lmparas, que el aceite de ballena; adems estudi que el desarrollo del motor

de combustin interna condujo a la produccin de gasolina y combustibles diesel. La invencin

del aeroplano cre primero la necesidad de usar gasolina de aviacin de alto octanaje y despus

jet fuel, una forma sofisticada del producto original, kerosene. Adems estudi que las refineras

actuales producen una variedad de combustibles incluyendo algunas corrientes que se necesitan

como materia prima para la industria petroqumica.

En la siguiente leccin, usted estudiar acerca de los conceptos bsicos del crudo.



Leccin 2

Conceptos Bsicos del Crudo



1. Describir los conceptos bsicos del crudo.

2. Describir las diferentes categoras de hidrocarburos.

3. Describir algunos contaminantes comunes del crudo.


Es importante comprender la composicin del crudo porque algunas materias primas son ms

requeridas que otras en ciertas unidades. Cada unidad de la refinera depende de otra unidad

previa para producir (o extraer) los hidrocarburos que necesita, con el fin de generar un producto

comercial o carga para la siguiente unidad. Esto puede ocasionar una reaccin de eventos en

cadena cuando se producen combustibles no deseados o cuando no se eliminan determinados

hidrocarburos. En algunos casos esto puede ser perjudicial para el sistema, ocasionando incluso

serias situaciones anormales.




Composicin del Crudo El crudo es una mezcla compleja que contiene muchos

compuestos distintos de hidrocarburo que varan en

apariencia y composicin, de un campo petrolero a otro.

El crudo tiene una gama de consistencias que van desde tan

lquido como el agua hasta slidos como alquitrn; y de

color que van de claro a negro.

El crudo "promedio" contiene alrededor del 84% de carbono,

14% de hidrgeno, del 1-3% de azufre y menos del 1% de

nitrgeno, oxgeno, metales y sales.

Los crudos se clasifican por lo general en parafnicos,

naftnicos o aromticos basados en la proporcin

predominante de molculas similares de hidrocarburo.

Los crudos de base mixta tienen cantidades diferentes de

cada tipo de hidrocarburo.

Los inventarios bsicos de crudo de refinera consisten por lo

general en mezclas de dos o ms tipos diferentes de crudo.

Clasificacin del Crudo Anlisis completos relativamente simples del crudo se

utilizan para clasificarlo como parafnico, naftnico,

aromtico o mixto.

Un mtodo de anlisis completo (United States Bureau of

Mines) se basa en la destilacin.

Otro mtodo (factor "K" UOP) se basa en la gravedad

especfica y en los puntos de destilacin.

Los anlisis de crudo ms completos determinan su valor (es

decir el rendimiento y la calidad de sus productos) y las

condiciones de procesamiento.

Por lo general los crudos se clasifican de acuerdo a la

composicin de los rendimientos.

Leccin 2: Conceptos Bsicos del Crudo




Los crudos tambin se definen en trminos de gravedad API

(American Petroleum Institute) Mientras ms alta sea la

gravedad API, el crudo ser ms liviano. Por ejemplo, los

crudos livianos presentan altas gravedades API y bajas

gravedades especficas.

Crudo Dulce o Amargo Los crudos que contienen cantidades apreciables de cido

sulfhdrico (H2S) u otros compuestos reactivos del azufre se

conocen como amargos. Aquellos con menos azufre se

llaman "dulces."

La excepcin a esta regla, son los crudos West Texas

siempre considerados como amargos independientemente

de su contenidos de H2S.

Otra excepcin son los crudos rabes altos en azufre. No se

consideran como amargos ya que sus compuestos de

azufre no son altamente reactivos.



Clasificacin de los Hidrocarburos

Los hidrocarburos son molculas compuestas bsicamente de tomos de hidrgeno y carbono

unidos entre s para formar cadenas y/o anillos. El tamao y forma de estas cadenas/anillos

determinan las propiedades de las molculas individuales del hidrocarburo. En aras de la

simplicidad, los hidrocarburos son tpicamente tratados como grupos de molculas con

propiedades similares. Entender esta clasificacin es una parte importante del conocimiento de

la operacin de una refinera.

Conceptos Bsicos de la

Qumica de los

Hidrocarburos

El crudo es una mezcla de molculas de hidrocarburos las

cuales son compuestos orgnicos de tomos de carbono e

hidrgeno que pueden incluir de uno a 60 tomos de

carbono. Las propiedades de los hidrocarburos dependen del

nmero y configuracin de los tomos de carbono e

hidrgeno en las molculas.

La molcula ms simple de hidrocarburo consiste en un

tomo de carbono enlazado a cuatro tomos de hidrgeno:

metano. Todo el resto de hidrocarburos de petrleo se

desarrollan a partir de esta molcula. Los hidrocarburos que

contienen hasta cuatro tomos de carbono son generalmente

gases, los que tienen de 5 a 19 tomos de carbono son

generalmente lquidos, y aquellos con 20 o ms son slidos.

El proceso de refinacin utiliza qumicos, catalizadores,

calor y presin para separar y combinar los tipos bsicos de

molculas de hidrocarburos encontradas de forma natural en

el crudo, en grupos de molculas similares.

El proceso de refinacin tambin reordena sus estructuras y

sus modelos de enlaces, en diversas molculas y compuestos

de hidrocarburos. Por lo tanto, lo ms importante en el

proceso de refinacin es el tipo de hidrocarburo (parafnico,

naftnico, o aromtico) antes que sus compuestos qumicos

especficos.

Grupos Principales de

Hidrocarburos

Existen tres grupos principales de compuestos de

hidrocarburos que se producen de manera natural en el

crudo. Son las parafinas, los aromticos y los naftenos.





Parafinas

Las series parafnicas de compuestos de hidrocarburos que

se encuentran en el crudo, tienen la frmula general CnH2n+2

y pueden ser cadenas rectas (normales) o cadenas

ramificadas (ismeros) de tomos de carbono.

Las molculas ms ligeras de cadena recta, se encuentran en

los gases y en las ceras parafnicas.

Como ejemplos de molculas de cadena recta tenemos al

metano, etano, propano y butano (gases que contienen de

uno a cuatro tomos de carbono), y al pentano y hexano

(lquidos con cinco o seis tomos de carbono).

Las parafinas de cadena ramificada (ismeros) se encuentran

por lo general en fracciones ms pesadas del crudo, y tienen

mayor octanaje que las parafinas normales.

Estos compuestos son hidrocarburos saturados, con todos sus

enlaces saturados, es decir que la cadena de hidrocarburos

tiene los enlaces completos con los tomos de hidrgeno.

Tabla 2.1 Parafinas Tpicas

Ejemplo de la molcula de

HC ms simple (CH4):

Ejemplos de la molcula parafnica de cadena recta (butano) y

de la molcula parafnica ramificada (isobutano) con la misma

frmula qumica (C4H10):

METANO (CH4) BUTANO (C4H10) ISOBUTANO (C4H10)

Aromticos

Los aromticos son compuestos insaturados tipo anillo

(cclicos) que reaccionan rpidamente ya que tienen tomos

de carbono que son deficientes en hidrgeno.





Todos los aromticos tienen por lo menos un anillo de

benceno (un compuesto de un solo anillo que se caracteriza

por tener tres enlaces dobles que alternan con tres enlaces

simples entre seis tomos de carbono) como parte de su

estructura molecular.

Los naftalenos son compuestos aromticos de anillos dobles

fusionados.

Los aromticos ms complejos, polinucleares (de tres o ms

anillos aromticos fusionados), se encuentran en fracciones

ms pesadas del crudo.

Tabla 2.2 Aromticos Tpicos

Ejemplo de un compuesto aromtico simple: Ejemplos de un compuesto aromtico simple

de doble anillo:

BENCENO (C6H6) NAFTALENO (C10H8)

Naftenos

Los naftenos son grupos de hidrocarburos saturados con la

frmula general CnH2n, dispuestos en forma de anillos

cerrados (cclicos) que se encuentran en todas las fracciones

del crudo, excepto en las muy livianas.

Predominan los naftenos de un solo anillo

(monocicloparafinas) con cinco y seis tomos de carbono;

los naftenos de dos anillos (dicicloparafinas) se encuentran

en las fracciones ms pesada de la nafta.





Tabla 2.3 Naftenos

Ejemplo de un tpico nafteno de un solo

anillo:

Ejemplos de naftenos con la misma frmula

qumica (C6H12) pero con diferente estructura

molecular:

CYCLOHEXANO (C6H12) METILCICLOPENTANO (C6H12)

Otros Grupos de

Hidrocarburos

Adems de las tres clasificaciones principales de

hidrocarburos, existen otros tres grupos que se deben

mencionar. Son los alquenos, dienos y alquinos.

Alquenos

Los alquenos son mono olefinas con la frmula general

CnH2n que contienen un solo enlace doble de carbono-

carbono en la cadena.

El alqueno ms simple es el etileno, con dos tomos de

carbono unidos por un doble enlace y cuatro tomos de

hidrgeno.

Las olefinas se forman generalmente por craqueo trmico y

cataltico, raramente se encuentran de forma natural en el

crudo no procesado.

Tabla 2.4 Alquenos Tpicos

El alqueno ms simple

(C2H4):

Tpicos alquenos con la misma frmula qumica (C4H8) pero

con diferentes estructuras moleculares:

ETILENO (C2H4) 1-BUTENO (C4H8) ISOBUTENO (C4H8)





Dienos y Alquinos

Los dienos, tambin conocidos como diolefinas, tienen dos

enlaces dobles carbono-carbono.

Los alquinos son otra clase de hidrocarburos insaturados que

tienen un triple enlace carbono-carbono dentro de la

molcula.

Ambas series de hidrocarburos tienen la frmula general

CnH2n-2.

Las diolefinas tales como 1,2-butadieno y 1,3-butadieno, y

los alquinos tales como el acetileno, se encuentran en los C5

y en las fracciones ms livianas producidas por craqueo.

Se dice que las olefinas, diolefinas y los alquinos son

insaturados ya que contienen menos de la cantidad de

hidrgeno necesaria para saturar todas las valencias de los

tomos de carbono.

Estos compuestos son ms reactivos que las parafinas o

naftenos y se combinan fcilmente con otros elementos

como hidrgeno, cloro, y bromo.

Tabla 2.5 Diolefinas y Alquinos Tpicos

No hidrocarburos

El Alquino ms simple:

(C2H2):

Diolefinas tpicas con la misma frmula qumica (C4H6) pero

con diferentes estructuras moleculares:

ACETILENO (C2H2) 1,2-BUTADIENO (C4H6) 1,3-BUTADIENO (C4H6)



Contaminantes Comunes del Petrleo

Todo crudo contiene contaminantes que afectan la calidad del producto y/o son perjudiciales

para los equipos de procesamiento. Ejemplos comunes son los siguientes:

Compuestos de azufre

Sulfuro de hierro pirofrico

Compuestos de oxgeno

Compuestos de nitrgeno

Trazas de metales

Sales

Dixido de carbono

cidos Naftnicos

Compuestos de Azufre El azufre puede estar presente en el crudo en forma de cido

sulfhdrico (H2S), como compuestos (ej. mercaptanos,

sulfuros, disulfuros, tiofenos, etc.) o como azufre elemental.

Cada crudo tiene diferentes cantidades y tipos de

compuestos de azufre pero como regla, la proporcin,

estabilidad y complejidad de los compuestos son mayores en

las fracciones ms pesadas del crudo.

El cido sulfhdrico es un contribuyente principal para la

corrosin de las unidades de proceso en la refinera.

Otras sustancias corrosivas son el azufre elemental y los

mercaptanos. Adems, los compuestos corrosivos de azufre

tienen un olor desagradable.

Sulfuro de Hierro

Pirofrico

El Sulfuro de Hierro Pirofrico (FeS) es el resultado de la

accin corrosiva de los compuestos de azufre sobre el hierro

y el acero que se utilizan en: equipos de procesos de las

refineras, tuberas y tanques.





La combustin de los productos de petrleo que contienen

compuestos de azufre da como resultado productos

indeseables tales como cido Sulfrico (H2SO4) y Dixido

de Azufre (SO2).

Los procesos de hidrotratamiento cataltico como la

hidrodesulfurizacin eliminan los compuestos de azufre de

las corrientes de productos de la refinera.

Los procesos de endulzamiento pueden eliminar los

compuestos desagradables de azufre o convertirlos en

disulfuros sin olor, como en el caso de los mercaptanos.

Compuestos de Oxgeno Los compuestos de oxgeno tales como los fenoles, cetonas y

cidos carboxlicos se producen en los crudos en diversas

cantidades

Compuestos de Nitrgeno El nitrgeno se encuentra en las fracciones ms livianas del

crudo en forma de compuestos bsicos, y frecuentemente en

fracciones ms pesadas del crudo como compuestos no

bsicos que pueden tambin incluir trazas de metales de

cobre, vanadio y/o nquel.

Los xidos de nitrgeno se pueden generar en los hornos de

los procesos.

La descomposicin de los compuestos de nitrgeno en los

procesos de craqueo cataltico y de hidrocraqueo forma

amonaco (NH3) y cianuros que pueden causar corrosin.

Trazas de Metales Los metales, incluidos el nquel, hierro y vanadio se

encuentran frecuentemente en los crudos, en pequeas

cantidades las cuales se extraen durante el proceso de

refinacin.

La combustin de los fuel oils pesados en los hornos de

refinera y en los calderos, pueden dejar depsitos de xido

de vanadio y xido de nquel en el hogar, en los ductos y

tubos del horno.





Tambin es aconsejable eliminar las trazas de arsnico,

vanadio, y nquel previo al procesamiento ya que pueden

envenenar algunos catalizadores.

Sales A menudo los crudos contienen sales inorgnicas como

cloruro de sodio (NaCl), cloruro de magnesio (MgCl2), y

cloruro de calcio (CaCl2) en suspensin o disueltos en el

agua transportada (salmuera).

Estas sales deben ser eliminadas o neutralizadas antes del

procesamiento para evitar el envenenamiento del catalizador,

la corrosin del equipo, y el ensuciamiento.

La corrosin por sales es ocasionada por la hidrolisis de

algunos cloruros metlicos hacia cido clorhdrico (HCl) y la

subsecuente formacin del cido hidroclrico cuando se

calienta el crudo.

El cido clorhdrico se puede combinar tambin con

amonaco para formar cloruro de amonio (NH4Cl), el cual

causa ensuciamiento y corrosin.

Dixido de Carbono El dixido de carbono (CO2) puede producirse a

consecuencia de la descomposicin de los bicarbonatos

presentes o aadidos al crudo, o del vapor utilizado en el

proceso de destilacin.

cidos Naftnicos Algunos crudos contienen cidos naftnicos (orgnicos), los

cuales pueden llegar a ser corrosivos a temperaturas sobre

los 450F/232C cuando la acidez del crudo sobrepasa cierto

nivel.





referencia.

1. Describa los conceptos bsicos del crudo

2. Nombre los tres grupos principales de compuestos de hidrocarburos que se producen de

manera natural en el crudo.

3. Enumere algunos contaminantes comunes del crudo




En esta leccin usted aprendi los conceptos bsicos del crudo, incluyendo sus componentes, los

grupos comunes de hidrocarburos y los contaminantes que se encuentran presentes en la mayora

de crudos. Esta informacin bsica le ayudar a estudiar los procesos de refinacin y a

comprender su lenguaje tcnico.

En la siguiente leccin, estudiar los principales productos que se generan en una refinera.



Leccin 3

Productos ms Importantes de una Refinera



1. Describir los dos productos ms importantes que provienen de una refinera tpica.

2. Describir otros productos que provienen de una refinera tpica.

3. Describir ciertos productos qumicos comunes que se utilizan en el proceso de refinacin.


La industria de refinacin genera productos que se utilizan de forma cotidiana. La industria del

transporte funciona con estos productos, los poderes militares incrementan sus fuerzas al usarlos

y la mayor parte del resto del mundo los emplea continuamente.

En esta leccin usted estudiar acerca de estos combustibles, as como de los qumicos que se

utilizan para producirlos.



Gasolina y Kerosene

Gasolina El producto ms importante de la refinera es la gasolina, la

cual es una mezcla de hidrocarburos con rangos de

destilacin que van desde la temperatura ambiental hasta

alrededor de 400F/204C.

Las caractersticas importantes de la gasolina son el octanaje

(antidetonante), volatilidad (arranque y ahogamiento), y la

presin de vapor (control ambiental).

A menudo se utilizan aditivos para mejorar el

funcionamiento y dar proteccin contra la oxidacin y la

formacin de herrumbre.

Kerosene El kerosene es un destilado medio del petrleo que se utiliza

de forma considerable como jet fuel, y alrededor del mundo

para cocinar y para calefaccin.

Cuando se lo utiliza como jet fuel, algunas de las

especificaciones crticas son el punto de congelamiento,

punto de inflamacin y punto de humo.

El jet fuel comercial tiene un rango de destilacin de

alrededor de 375525F/190.5274C, y el jet fuel de uso

militar tiene un rango de 130550F/54288C.

El kerosene con especificaciones menos exigentes se utiliza

para iluminacin, calefaccin, solventes y para mezclarlo en

el combustible diesel.



Otros Productos

Gas Licuado de Petrleo

(Liquefied Petroleum

GasLPG)

El gas licuado de petrleo (LPG) que est compuesto

principalmente por propano y butano, se produce para uso

como combustible y es un producto intermedio en la

produccin de petroqumicos.

Las especificaciones importantes para el rendimiento

correcto son la presin de vapor y los contaminantes.

Combustibles Destilados El diesel y los aceites de calentamiento domstico tienen

rangos de destilacin de aproximadamente 400700F/204

371C.

Las especificaciones deseables necesarias para los

combustibles destilados incluyen los puntos de inflamacin y

escurrimiento, la combustin limpia, la no formacin de

depsitos en los tanques de almacenamiento y el rango

correcto del cetano del diesel para un buen arranque y una

buena combustin.

Combustibles Residuales Muchas embarcaciones, plantas de energa, edificios

comerciales e instalaciones industriales utilizan combustibles

residuales o combinaciones entre combustibles residuales y

destilados para calefaccin y procesamiento.

Las dos especificaciones ms crticas de los combustibles

residuales son la viscosidad y el bajo contenido de azufre

para el control ambiental.

Coque y Asfalto El coque es casi carbn puro con una variedad de usos que

va desde la fabricacin de electrodos hasta briquetas de

carbn.

El asfalto que se utiliza para pavimentar caminos y elaborar

materiales para cubiertas, debe ser inerte a la mayora de

productos qumicos y condiciones climticas.

Leccin 3: Los Productos ms Importantes de una Refinera

Otros Productos



Solventes Una variedad de productos, cuyo punto de destilacin y

composicin de hidrocarburos estn estrechamente

controlados, se producen para su uso como solventes. Estos

incluyen al benceno, tolueno y xileno.

Productos Petroqumicos Muchos productos derivados de la refinacin del crudo como

el etileno, propileno butileno e isobutileno son bsicamente

destinados para usarse como carga para petroqumicas en la

produccin de plsticos, fibras sintticas, cauchos sintticos

y otros.

Lubricantes Los procesos especiales de refinacin producen bases de

aceite lubricante.

Aditivos tales como: demulsificantes, antioxidantes y

mejoradores de viscosidad se mezclan con las bases de

lubricantes para alcanzar las caractersticas requeridas para

los aceites de motor, grasas industriales, lubricantes y aceites

para corte.

La especificacin ms crtica de las base de aceites

lubricantes es un alto ndice de viscosidad, el cual

proporciona una gran consistencia bajo cambios de

temperatura.



Productos Qumicos Comunes de la Refinacin

Conjuntamente con el calor y la presin, se utilizan muchos productos qumicos en el proceso de

refinacin.

Aditivos con Plomo para

la Gasolina

El tetraetilo de plomo (TEL) y el tetrametilo de plomo

(TML) son aditivos que se utilizaban anteriormente para

mejorar el octanaje de la gasolina, pero ya no se utilizan

excepto en la gasolina para aviacin.

Compuestos Oxigenados ter butlico etil terciario (ETBE), ter butlico metil

terciario (MTBE), ter metil amil terciario (TAME), y otros

aditivos oxigenados mejoran el octanaje de la gasolina y

reducen las emisiones de monxido de carbono.

Custicos Se aaden productos custicos al agua de desalado para

neutralizar los cidos y reducir la corrosin.

Tambin se aaden al crudo desalado para reducir la

cantidad de cloruros corrosivos en el domo de la torre.

Se utilizan en algunos procesos de tratamiento de la refinera

para eliminar contaminantes de las corrientes de

hidrocarburos.

cido Sulfrico y cido

Fluorhdrico

El cido sulfrico (H2SO4) y el cido fluorhdrico (HF) se

utilizan bsicamente como catalizadores y en procesos de

alquilacin.

El cido sulfrico tambin se utiliza en algunos procesos de

tratamiento.





referencia.

1. Describa los dos productos ms importantes que provienen de una refinera tpica

2. Enumere otros productos que provienen de una refinera tpica

3. Describa ciertos productos qumicos comunes que se utilizan en el proceso de refinacin




En esta leccin usted estudi sobre algunos de los combustibles ms importantes producidos en

la refinacin, as como algunos de los productos qumicos utilizados en una refinera.

En la siguiente leccin, estudiar sobre los procesos individuales dentro de una refinera tpica.



Leccin 4

Operaciones de la Refinacin de Petrleo



1. Describir las operaciones de refinacin.

2. Describir el pretratamiento del Crudo (Desalado)

3. Describir la destilacin del Crudo (Fraccionamiento)

4. Describir la extraccin por solventes y desparafinado

5. Describir el craqueo trmico.

6. Describir el craqueo cataltico.

7. Describir el craqueo cataltico fluido.

8. Describir el hidrocraqueo

9. Describir la reformacin cataltica.

10. Describir el hidrotratamiento cataltico.

11. Describir la isomerizacin.

12. Describir la polimerizacin.

13. Describir la alquilacin.

14. Describir el endulzamiento y los procesos de tratamiento.

15. Describir las unidades de recuperacin de gas insaturado.

16. Describir las unidades de amina.

17. Describir las unidades de recuperacin de gas saturado.

18. Describir la produccin de asfalto.

19. Describir la produccin de hidrgeno.

Leccin 4: Operaciones de la Refinacin del Petrleo




20. Describir la programacin de mezclas.

21. Describir el proceso de produccin de lubricantes, ceras y grasas.

22. Describir la generacin de vapor.

23. Describir los sistemas de alivio de presin y de Tea.

24. Describir el tratamiento de efluentes.

25. Describir el sistema de energa elctrica.

26. Describir la carga y descarga en el terminal martimo, de carros cisterna y de tanqueros.

27. Describir el almacenamiento en tanques.


La refinacin del petrleo comienza con la destilacin o fraccionamiento de los crudos en grupos

separados de hidrocarburos. Los productos resultantes se relacionan directamente con las

caractersticas del crudo procesado.

La mayora de los productos de destilacin se convierten adems en productos ms utilizables al

cambiar el tamao y la estructura de las molculas de hidrocarburos mediante craqueo,

reformacin y otros procesos de conversin, tal como se analiz en esta leccin.

Estos productos convertidos se someten luego a varios procesos de tratamiento y separacin

como: extraccin, hidrotratamiento y endulzamiento para eliminar los componentes no deseados

y mejorar la calidad del producto. Las refineras integradas incorporan las operaciones de

fraccionamiento, conversin, tratamiento y mezcla; pueden tambin incluir un proceso

petroqumico.



Operaciones de Refinacin

Los procesos y operaciones de refinacin del petrleo se pueden separar en cinco reas bsicas:

Fraccionamiento

(Destilaciones)

El fraccionamiento (destilacin) es la separacin del crudo

en las torres de destilacin atmosfrica y al vaco en grupos

de compuestos de hidrocarburos con diferentes rangos de

destilacin llamados "fracciones" o "cortes".

Procesos de Conversin Los procesos de conversin cambian el tamao y/o la

estructura de las molculas de hidrocarburo. Estos procesos

incluyen:

Descomposicin divisin mediante craqueo trmico y

cataltico

Unificacin combinacin a travs de alquilacin y

polimerizacin

Alteracin reordenamiento con isomerizacin y

reformacin cataltica

Procesos de Tratamiento El propsito de los procesos de tratamiento es acondicionar

la carga de hidrocarburos para los procesamientos

adicionales y para preparar los productos terminados.

El tratamiento puede incluir la extraccin o separacin de los

aromticos y naftenos as como de impurezas y

contaminantes indeseables.

El tratamiento puede involucrar una separacin qumica o

fsica como: disolucin, absorcin o precipitacin, utilizando

una variedad y combinacin de procesos incluyendo:

Desalado

Secado

Hidrodesulfurizacin

Refinacin por Solventes

Endulzamiento


Operaciones de la Refinacin



Extraccin por Solventes

Desparafinado con Solventes

Formulacin y Mezcla La formulacin y mezcla es el proceso de mezclado y

combinado de fracciones de hidrocarburos, aditivos y otros

componentes para elaborar productos terminados con

propiedades de rendimiento especficas.

Otras Operaciones de

Refinacin

Otras operaciones de refinacin incluyen:

Recuperacin de las fracciones livianas

Despojado de aguas amargas

Tratamiento de desechos slidos y de efluentes

Tratamiento y enfriamiento del agua de procesos

Almacenamiento y movimiento de tanques

Transferencias del producto

Produccin de hidrgeno

Tratamiento del gas cido y residual

Recuperacin de azufre

Operaciones e

Instalaciones Auxiliares

Las operaciones e instalaciones auxiliares incluyen:

Generacin de vapor y energa

Sistemas de agua de procesos y contra incendios

Sistemas de tea y de seguridad

Suministro de vapor, aire, nitrgeno y otros gases para la

planta.

Control de ruido y contaminacin

Muestreo, pruebas e inspecciones

Laboratorio, cuarto de control, mantenimiento, e

instalaciones administrativas

KBC Advanced Technologies, Inc. 43 de 154 Procesos de Refinacin: Descripcin General de la Refinera

Figura 4.1 Descripcin General de los Procesos de Refinacin

Desalado

Crudo

(0) crudo

desalado (1)

Destilacin

Atmosfrica

Separacin

de Gas

gasPlanta de

Gas

Polimerizacin

Carga de

Polimerizacin (9)

Gas Combustible

Endulza-

miento,

Tratamiento

y Mezcla de

Gasolinas

(Naftas)

Gas Lquido de Petrleo

Nafta de

Polimerizacin (10)

n-Butano (12)

Gasolina de

Aviacin

Gasolina

Automotriz

Solventes

Alquilacin

Carga de

Alquilacin (11)

Alquilados (13)

Isomerizacin

Cataltica

Nafta liviana

de crudo (2) Nafta Isom (14)

Nafta Liviana Directa (3)

Hidrodesulfurizacin/

Tratamiento

Nafta Pesada Directa (4)Reformacin

Cataltica

Reformado (15)

Hidrocraqueo

Catalctico

Destilado medio

de destilacin (6)Nafta liviana hidrocraqueada (18)

Kerosene Directo (5)

Destilado

Endulzado

Tratado y

Mezcla

Hidrodesulfurizacin/

Tratamiento Destilado medio de HDS (6A)

Destilado Medio Directo (6)

Nafta pesada de HDS(4A)

Craqueamiento

Cataltico

Destilado Pesado

Directo(7)

Jet Fuel

Kerosene

Solventes

Destilados

Diesel

Destilacin

al Vaco

Destilado Liviano de

Vaco (19)

Nafta liviana craqueada cataltica(22)

Destilado Liviano de

Craqueamiento Catlitico (24)

Tratamiento

y Mezcla de

Residuos

Fuel Oil,

Residuo

Destilado Pesado de Craqueo Cataltico (26)

Destilado Pesado de

Vaco (20)

Residuo de Vaco (21)

Desasfaltado

con SolventeCoquizado

Viscorreduccin

Destilado Liviano de Craqueamiento

Trmico (30) (gasleo)

Asfalto

Residuo de craqueo

trmico (31)

Residuo atmosfrico(8)

Hidrotratamiento

Extraccin

con Solvente

Carga de Lubricante (20)

Carga de Lubricante (20)

Desparafinado

con Solvente

refinado (3)

Hidrotratamiento

y Mezcla

Lubricantes

Grasas

Ceras

Aceite Desparafinado(refinado)

Cera Purificada

Aceite Clarificado de Craqueo Cataltico (27)




Tabla 4.1 Descripcin General de los Procesos de Refinacin del Petrleo

NOMBRE DEL

PROCESO ACCIN MTODO OBJETIVO CARGA (S) PRODUCTO (S)

PROCESOS DE FRACCIONAMIENTO

Destilacin

Atmosfrica

Separacin Trmico Separar Fracciones Crudo desalado Gas, gasleo,

destilados, residuos

Destilacin al Vaco Separacin Trmico Separar con/sin

craqueo

Residuo de la torre

atmosfrica

Gasleo, bases

lubricantes, residuos

PROCESOS DE CONVERSIN--DESCOMPOSICIN

Craqueo Cataltico Alteracin Cataltico Mejorar la gasolina Gasleo, destilados de

coquizado

Gasolina, carga para

petroqumica

Coquizado Polimerizacin Trmico Convertir los residuos

de vaco

Gasleo, destilados de

coquizado

Gasolina, carga para

petroqumica

Hidrocraqueo Hidrogenacin Cataltico Convertir a

hidrocarburos ms

livianos

Gasleos, aceites de

craqueo, residuos

Productos ms

livianos y de ms alta

calidad

*Reformacin con

vapor para hidrgeno

Descomposicin Trmico/cataltico Producir hidrgeno Gas desulfurizado, O2,

Vapor.

Hidrgeno, CO, CO2

*Craqueo con vapor Descomposicin Trmico Desintegrar molculas

grandes

Destilados/combustibl

es pesados de la torre

atmosfrica

Nafta craqueada,

coque, residuos

Viscorreduccin Descomposicin Trmico Reduccin de

viscosidad

Residuo de la torre

atmosfrica

Destilados, alquitrn




NOMBRE DEL


PROCESOS DE CONVERSIN--UNIFICACIN

Alquilacin Combinacin Cataltico Unir olefinas e

isoparafinas

Isobutano de la torre/

olefinas de craqueo

Iso-octano (alquilado)

Produccin de Grasa Combinacin Trmico Combinar jabones y

aceites

Aceite lubricante,

cido graso, metales

alqulicos

Grasa lubricante

Polimerizacin Polimerizacin Cataltico Unir dos o ms

olefinas

Olefinas de craqueo Nafta de alto octanaje,

stock de productos

petroqumicos

PROCESOS DE CONVERSIN--ALTERACIN O REORDENAMIENTO

Reformacin Cataltica Alteracin/

deshidrogenacin

Cataltico Mejorar la nafta de

bajo octanaje

Nafta de coquizado/

hidrocraqueo

Reformados/

aromticos de alto

octanaje

Isomerizacin Reordenamiento Cataltico Convertir cadenas

rectas en ramificadas

Butano, pentano,

hexano

Iso butano/

pentano/hexano

PROCESOS DE TRATAMIENTO

*Tratamiento de

Aminas

Tratamiento Absorcin Extraccin de

contaminantes cidos

Gas amargo,

hidrocarburos con/

CO2 y H2S

Gases e hidrocarburos

lquidos libres de

cidos

Desalado Deshidratacin Absorcin Separacin de

contaminantes

Crudo Crudo desalado

Secado y

Endulzamiento

Tratamiento Absorcin/

trmico

Eliminar el H2O y los

compuestos de azufre

Hidrocarburos

lquidos, LPG, carga

alqulica

Hidrocarburos

endulzados y

deshidratados




NOMBRE DEL


*Extraccin con

Furfural

Extraccin con

Solventes

Absorcin Mejorar destilados

medios y lubricantes

Aceites cclicos y

carga para lubricantes

Diesel y lubricantes de

alta calidad

Hidrodesulfurizacin Tratamiento Cataltico Eliminar azufre,

contaminantes

Residuos de alto

contenido de azufre

/gasleo

Olefinas

desulfurizadas

Hidrotratamiento Hidrogenacin Cataltico Eliminar impurezas,

hidrocarburos

saturados

Residuos,

hidrocarburos

craqueados

Carga para craqueo,

destilados, lubricantes

*Extraccin con

fenoles

Extraccin con

Solventes

Absorcin/

trmico

Mejorar el ndice de

viscosidad y el color

Bases de lubricantes Aceites lubricantes de

alta calidad

Desasfaltado con

Solventes

Tratamiento Absorcin Eliminar el asfalto Residuos de la torre de

vaco, propano

Aceite Lubricante

pesado, asfalto

Desparafinado con

Solventes

Tratamiento Enfriamiento/filtrado Eliminar la cera de las

bases lubricantes

Aceites Lubricantes de

la torre de vaco

Bases desparafinadas

para lubricantes

Extraccin con

Solventes

Extraccin con

Solventes

Absorcin/

precipitacin

Separar los aceites

insaturados

Gasleo, reformados y

destilados

Gasolina de alto

octanaje

Endulzamiento Tratamiento Cataltico Eliminar el H2S,

convertir mercaptanos

Destilados no tratados

/gasolina

Destilados de alta

calidad /gasolina



Pretratamiento del Crudo (Desalado)

A menudo el crudo contiene agua, sales inorgnicas, slidos en suspensin y trazas de metales

solubles en agua. Como primer paso en el proceso de refinacin, estos contaminantes deben ser

eliminados por desalado (deshidratacin) para reducir la corrosin, taponamiento y

ensuciamiento del equipo, y para evitar el envenenamiento de los catalizadores en las unidades

de procesamiento.

Descripcin La separacin qumica y electrosttica son los dos mtodos

ms comunes de desalado de crudo y utiliza agua caliente

como agente de extraccin.

Desalado Qumico En el desalado qumico, se aaden agua y surfactantes

qumicos (demulsificantes) al crudo, estos se calientan de

manera que las sales y otras impurezas se disuelven en el

agua o se unen a esta, luego pasan a un tanque en donde se

sedimentan.

Desalado Elctrico El desalado elctrico es la aplicacin de cargas

electrostticas de alto voltaje para concentrar las molculas

de agua en suspensin en el fondo del recipiente.

Se aaden los surfactantes solamente cuando el crudo tiene

una gran cantidad de slidos en suspensin. Ambos mtodos

de desalado son continuos. Un tercer proceso menos comn,

involucra la filtracin del crudo calentado utilizando tierra

con diatomeas.

El crudo de carga se calienta hasta entre 150350F/65.5

177C para reducir la viscosidad y la tensin superficial para

lograr una mezcla y separacin del agua ms fcil. La

temperatura est limitada por la presin de vapor del crudo

de carga. En ambos mtodos se pueden aadir otros

productos qumicos.

A menudo se utiliza amonaco (NH3) para reducir la

corrosin. Se pueden aadir productos qumicos custicos

para ajustar el pH del agua de lavado.


Pretratamiento del Crudo (Desalado)



El agua residual y los contaminantes se descargan del fondo

del tanque de desalado hacia las instalaciones de tratamiento

de efluentes.

El crudo desalado sale continuamente de la parte superior de

los tanques de desalado y se lo enva a la torre de destilacin

(fraccionamiento) del crudo.

Tabla 4.2 Proceso de Desalado

Materia

prima

Desde Proceso Productos Tpicos Hacia

Crudo Almacenamiento Tratamiento Crudo desalado Torre de destilacin

atmosfrica

Agua de Efluentes Tratamiento

Figura 4.2 Desalado Electrosttico

Agua de Proceso

Crudo No

Refinado

Calentamiento

Desviacin

Sedimentador por

Gravedad

Crudo Desalado

Agua de Efluente

Energa Elctrica

Emulsificador



Destilacin del Crudo (Fraccionamiento)

El primer paso en el proceso de refinacin es la separacin del crudo en varias fracciones o en

cortes de destilacin directa mediante destilacin en la torre atmosfrica y de vaco.

Descripcin Las fracciones principales o "cortes" obtenidos, tienen

rangos especficos de puntos de destilacin y se pueden

clasificar de acuerdo a su volatilidad decreciente en: gases,

destilados livianos, destilados medios, gasleos y residuos.

Destilacin Atmosfrica En la refinera la carga de crudo desalado fluye al horno de

calentamiento de fuego directo, de donde pasa a la torre de

destilacin vertical, por una entrada localizada justo arriba

del fondo, a una presin ligeramente superior de la

atmosfrica y en rangos de temperatura que van entre 650

700F/343371C (calentando el crudo sobre estas

temperaturas puede ocasionar un craqueo trmico

indeseado). Todas las fracciones excepto las ms pesadas se

evaporan instantneamente. Mientras el vapor caliente se

eleva en la torre, su temperatura se reduce.

La torre de fraccionamiento, un cilindro metlico de

alrededor de 120 pies (36.576 m) de alto, contiene platos

horizontales de acero para separar y recolectar los lquidos.

En cada plato, los vapores que ascienden entran a las

perforaciones y a las vlvulas de burbujeo. Esto permite que

los vapores burbujeen a travs del lquido en el plato,

causando una condensacin a la temperatura de dicho plato.

El fuel oil pesado o el residuo asfltico se extraen del fondo.

En los puntos sucesivamente ms altos de la torre se extraen

los diferentes productos principales incluyendo: aceite

lubricante, aceite de calentamiento, kerosene, gasolina y

gases no condensados (los cuales se condensan a

temperaturas ms bajas).

Una tubera para desbordamiento drena los lquidos

condensados de cada plato de regreso al plato inferior, en

donde la temperatura existente ms alta ocasiona la

reevaporacin.





La evaporacin, la condensacin y la reevaporacin se

repiten muchas veces, hasta que se logre el grado deseado de

pureza de la fraccin.

Entonces se sacan las corrientes laterales desde ciertos platos

para obtener las fracciones deseadas.

Los productos que van desde los gases no condensables, en

la parte superior, hasta los residuos pesados del fondo, se

pueden extraer continuamente de la torre de

fraccionamiento.

A menudo se utiliza el vapor en las torres para disminuir la

presin de vapor y crear un vaco parcial.

La operacin de destilacin separa las fracciones de

hidrocarburos principales del crudo en productos conocidos

como de destilacin directa.

Algunas veces el crudo es despuntado mediante la

separacin solamente de las fracciones ms livianas, dejando

un residuo pesado que por lo general es destilado an ms en

condiciones de alto de vaco.

Tabla 4.3 Proceso de Destilacin Atmosfrica

Carga Desde Proceso Productos Tpicos Hacia

Crudo Desalado Separacin Gases Tratamiento de Gases

Naftas Reformacin o

Tratamiento

Kerosene o destilados Tratamiento

Gasleo Craqueo Cataltico

Residuo Torre de Vaco o

Viscorreductora





Figura 4.3 Diagrama de Flujo del Proceso de Destilacin Atmosfrica

Destilacin al Vaco Con el fin de destilar an ms el residuo o crudo reducido de

la torre atmosfrica a temperaturas ms altas, se necesita una

presin reducida para evitar el craqueo trmico.

El proceso se lleva a cabo en una o ms torres de destilacin

al vaco. Los principios de la destilacin al vaco se parecen

a los de la destilacin fraccionada al igual que el equipo, con

excepcin de la presencia de columnas con mayores

dimetros que se utilizan para mantener la velocidad de los

vapores comparables a esas presiones reducidas.

Los diseos internos de algunas torres de vaco difieren de

las torres atmosfricas en el uso de rellenos y de tamices

(Demister) en lugar de platos.

Una tpica torre de primera fase de vaco puede producir

gasleos, bases de lubricantes y residuos pesados para

desasfaltado con propano.

Una torre de segunda fase que opera a un vaco ms bajo

puede destilar residuos excedentes de la torre atmosfrica,

los cuales no se usan para el procesamiento de bases

lubricantes y residuos excedentes de la primera fase de vaco

que no se usan para desasfaltar.

Crudo

Bomba

Desalador

Horno

Fraccionamiento

Atmosfrico

Separador de Gas

Gasolina

Gas

Nafta Pesada

Gasleo Liviano

Kerosene

Gasleo Pesado

Residuo

Gas (butano y otros

ms livianos)

+

Gasolina (nafta liviana)





Se utilizan las torres de vaco comnmente para separar la

carga del craqueo cataltico del residuo excedente.

Otras Torres de

Destilacin (Columnas)

Dentro de las refineras existen otras torres de destilacin

ms pequeas diseadas para la separacin de productos

especficos y nicos.

Todas las columnas funcionan bajo los mismos principios de

las torres descritas arriba.

Por ejemplo, una depropanizadora es una pequea torre cuya

funcin es separar el propano y los gases ms livianos del

butano y compuestos ms pesados.

Se utiliza otra torre ms grande para separar etilbenceno y

xileno. Torres pequeas "de burbujeo" llamadas

despojadoras, utilizan vapor para eliminar algunas fracciones

de hidrocarburos livianos de las corrientes de productos ms

pesados.

Tabla 4.4 Proceso de Destilacin al Vaco

Materia

prima

Desde Proceso Productos

Tpicos

Hacia

Residuos Torre Atmosfrica Separacin Gasleos Craqueo Cataltico

Lubricantes Hidrotratamiento o

solventes

Residuo Desasfaltadora,

viscorreductora o

coquizadora





Figura 4.4 Diagrama de Flujo del Proceso de Destilacin al Vaco

Residuo

Horno

Torre del Vaco

Hacia el Sistema del Vaco

Residuo de Vaco

Aceites Lubricantes

Gasleo de Vaco



Extraccin por Solventes y Desparafinado

El tratamiento con solventes es un mtodo utilizado ampliamente para la refinacin de aceites

lubricantes as como para muchas otros productos de la refinera.

Descripcin Dado que la destilacin (fraccionamiento) separa los

productos del petrleo en fracciones slo por sus rangos de

destilacin, pueden quedar impurezas.

Estas incluyen compuestos orgnicos que contienen azufre,

nitrgeno y oxgeno, sales inorgnicas, metales disueltos y

sales solubles que estuvieron presentes en el crudo de carga.

Adems, el kerosene y los destilados pueden tener trazas de

aromticos y naftenos y las bases lubricantes pueden

contener cera.

Extraccin con Solventes Los procesos de refinacin con solventes incluyendo la

extraccin con solventes y el desparafinado con solventes,

por lo general extraen estos productos no deseados durante el

proceso de refinacin intermedia o justo antes de enviar el

producto a tanques.

El objetivo de la extraccin con solventes es evitar la

corrosin, proteger el catalizador en procesos subsecuentes y

mejorar los productos terminados mediante la eliminacin de

insaturados e hidrocarburos aromticos de las bases para

lubricantes y grasas.

El proceso de extraccin con solventes separa a los

aromticos, naftenos e impurezas de la corriente de producto

mediante disolucin o precipitacin.

Primero se deshidrata la carga y luego se la trata utilizando

una operacin continua a contracorriente de tratamiento con

solventes.

En un tipo de proceso se lava la carga con un lquido en el

cual las sustancias que se deben eliminar son ms solubles

que en el producto resultante deseado.





En otro proceso, se aaden los solventes seleccionados para

hacer que las impurezas se precipiten fuera del producto. En

el proceso de adsorcin, materiales slidos altamente

porosos recogen las molculas lquidas en sus superficies.

Se separa el solvente de la corriente de producto mediante

calentamiento, evaporacin o fraccionamiento y las trazas de

residuos se eliminan posteriormente del refinado por

despojamiento con vapor o por evaporacin instantnea al

vaco.

Se puede utilizar la precipitacin elctrica para la separacin

de compuestos inorgnicos. Entonces se regenera el

solvente para usarlo de nuevo en el proceso.

Los solventes de extraccin ms ampliamente utilizados son

el fenol, furfural y cido creslico.

Otros solventes utilizados con menor frecuencia son el

dixido de azufre lquido, nitrobenceno y ter 2,2-

dicloroetlico.

La seleccin de procesos especficos y de agentes qumicos

depende de la naturaleza de la carga tratada, de los

contaminantes presentes, y de las caractersticas de los

productos terminados.

Tabla 4.5 Proceso de Extraccin con Solventes

Carga Desde Proceso Productos Tpicos Hacia

Naftas,

destilados,

kerosene

Torre

atmosfrica

Tratamiento/

mezcla

Gasolina de alto

octanaje

Almacenamiento

Combustibles

Refinados

Tratamiento y

Mezcla

Agente qumico

gastado

Tratamiento y

Mezcla





Figura 4.5 Extraccin con Solventes

Desparafinado con

Solventes

El desparafinado con solventes se emplea para eliminar la

parafina ya sea de la mezcla-base del destilado o de los

residuos en cualquier etapa del proceso de refinacin.

Existen varios procesos en uso para el desparafinado con

solventes, pero todos siguen los mismos pasos generales, que

son:

1. Mezclar la materia prima con un solvente

2. Precipitar la parafina de la mezcla mediante enfriamiento

3. Recuperar el solvente de la cera y del aceite

desparafinado para reciclarlo mediante destilacin y

despojamiento con vapor

Disco Rotativo

de Contacto

Motor y

Engranaje

Carga

CalentadorRefinado y

Furfural

CalentadorExtraccin

y Furfural

Evaporador del

Solvente del

Refinado

Evaporador del

Solvente del

Extraccin

Furfural

Furfural

Refinado

Extraccin





Usualmente se utilizan dos solventes: tolueno, el cual

disuelve el aceite y mantiene la fluidez a bajas temperaturas,

y metil etil cetona (methyl ethyl ketone MEK), la cual

disuelve poca cera a bajas temperaturas y acta como un

agente precipitador de cera.

Otros solventes que tambin se usan en algunas ocasiones

incluyen benceno, metil isobutil cetona, propano, nafta de

petrleo, dicloruro de etileno, cloruro de metileno y dixido

de azufre. Adems, existe un proceso cataltico que se

utiliza como una alternativa al desparafinado con solvente.

Tabla 4.6 Proceso de Desparafinado con Solventes

Materia

prima

Desde Proceso Productos Tpicos Hacia

Stock de base

de aceite

lubricante

Torre de

Vaco

Tratamiento Lubricantes

desparafinados

Hidrotratamiento

Parafinas Hidrotratamiento

Agente qumico

gastado

Tratamiento o reciclo

Figura 4.6 Diagramas de Flujo de Procesos del Desparafinado con Solventes

Calentador

con Vapor

Carga

Enfriador

Intercambiador

de Calor

Filtro

Rotativo

Calentador

Evaporador

de Parafina

Residual

Solvente

Solvente

de Lavado

Calentador

Evaporador del

Aceite

Desparafinado

Solvente

Aceite

Desparafinado

Cera

Residuo





Consideraciones de Salud

y Seguridad

Prevencin y Proteccin contra Incendios

El tratamiento con solventes es esencialmente un proceso

cerrado y aunque las presiones de operacin son

relativamente bajas, existe la posibilidad de que se produzca

un incendio si una fuga o un derrame entra en contacto con

una fuente de ignicin, como lo es el secador o el calentador

por extraccin.

En el desparafinado con solventes, la prdida del vaco

crear un peligro de incendio si se permite la entrada de aire

a la unidad.

Salud

Debido a que la extraccin con solvente es un proceso

cerrado, se espera que las posibles exposiciones sean

mnimas en condiciones normales de funcionamiento.

Sin embargo, existe una posibilidad de exposicin a los

solventes de extraccin como: fenol, furfural, glicoles, metil

etil cetona, aminas y otros productos qumicos del proceso.

Puede que sean necesarias las prcticas de trabajo seguro y/o

el uso apropiado del equipo de proteccin personal para las

posibles exposiciones a qumicos y a otros peligros como el

ruido y calor, y durante la reparacin, inspeccin, el

mantenimiento y las actividades de paro programado.



Craqueo Trmico

Debido a que la destilacin simple de crudo produce cantidades y tipos de productos que no son

consistentes con aquellos que se requieren en el mercado, los procesos subsecuentes de la

refinera cambian la mezcla del producto al alterar la estructura molecular de los hidrocarburos.

Descripcin Una de las formas de lograr este cambio es mediante el

"craqueo", proceso que rompe o craquea las fracciones de

petrleo ms pesadas, con temperaturas de destilacin ms

alta, en productos ms valiosos tales como gasolina, fuel oil

y gasleos. Los dos tipos bsicos de craqueo son el trmico,

usando calor y presin, y el cataltico.

El primer proceso de craqueo trmico se desarroll alrededor

de 1913. Los combustibles de destilacin y los aceites

pesados se calentaron bajo presin en grandes tambores

hasta que se separaron en molculas ms pequeas con

mejores caractersticas antidetonantes. Sin embargo, este

mtodo produce grandes cantidades de coque slido no

deseado.

Este antiguo proceso evolucion en las siguientes

aplicaciones de craqueo trmico:

Viscorreduccin

Craqueo con vapor

Coquizado

Proceso de

Viscorreduccin

La viscorreduccin, una forma leve de craqueo trmico,

reduce de manera significativa la viscosidad del residuo de

crudo pesado sin afectar el rango de la destilacin.

Los residuos de la torre de destilacin atmosfrica se

calientan (800950F/427510C) a presin atmosfrica y se

los craquea de forma moderada en un horno. Luego se los

enfra rpidamente con gasleos para controlar el

sobrecraqueo y se los evapora instantneamente en una torre

fraccionadora.


Craqueo Trmico



La viscorreduccin se utiliza para reducir el punto de

escurrimiento de los residuos con cera, as como la

viscosidad de los residuos utilizados para mezcla con fuel

oils ms livianos.

Tambin se pueden producir destilados medios, dependiendo

de la demanda del producto. Las breas craqueadas

trmicamente, que se acumulan en los fondos de la torre de

fraccionamiento, se evaporan instantneamente al vaco en el

despojador, y el destilado se recicla.

Tabla 4.7 Proceso de Viscorreduccin

Carga Desde Proceso Productos tpicos Hacia

Residuo Torre

Atmosfrica y

Torre de

Vaco

Descomposicin Gasolina o destilado Hidrotratamiento

Vapores Hidrotratadora

Residuo Despojador o reciclo

Gas Planta de Gas

Figura 4.7 Diagrama de Flujo de la Viscorreduccin

Carga

Craqueador

Moderado

(Internos para reducir

nuevamente mezcla)

Fraccionadora

Gas y Gasolina

Residuo Craqueado

de Viscorreducido

Enfriamiento Rpido

Horno

Gasleo


Craqueo Trmico



Proceso de Craqueo con

Vapor

El craqueo con vapor es un proceso petroqumico que a

veces se utiliza en las refineras para producir cargas

olefnicas (por ejemplo, etileno) desde varias cargas para la

fabricacin de productos petroqumicos.

El rango de la carga va desde el etano hasta el gasleo de

vaco; las cargas ms pesadas producen un rendimiento ms

alto de subproductos como la nafta. Las cargas ms

comunes son: etano, butano y nafta.

El craqueo con vapor se lleva a cabo a temperaturas de

15001600F/815.5871C, y a presiones ligeramente sobre

la presin atmosfrica.

La nafta producida por efecto del craqueo con vapor

contiene benceno, el mismo que se extrae antes del

hidrotratamiento. Los residuos producto del craqueo con

vapor a menudo se mezclan con los combustibles pesados.

Proceso de Coquizado El coquizado es un mtodo importante de craqueo trmico

que se utiliza para mejorar los residuos pesados en productos

ms ligeros o destilados.

El coquizado produce gasolina de destilacin directa (nafta

de la unidad de coque) y varias fracciones de destilado

medio utilizadas como carga para craqueo cataltico.

El proceso reduce completamente el hidrgeno, de manera

que el residuo que produce es una forma de carbn conocida

como "coque".

Los dos procesos ms comunes son:

Coquizado retardado

Coquizado Continuo (contacto o fluido)

Se obtienen tres tipos comunes de coque (coque de esponja,

coque panal y coque de aguja) dependiendo del mecanismo

de reaccin, el tiempo, la temperatura y la carga de crudo.


Craqueo Trmico



Coquizado Retardado

En el coquizado retardado, la carga calentada (normalmente

el residuo de la torre de destilacin atmosfrica) se transfiere

a grandes tambores de coque, los mismos que proveen el

largo tiempo de residencia que se necesita para permitir las

reacciones del craqueo hasta que se completen.

Inicialmente, la carga pesada se alimenta a un horno, el cual

calienta el residuo a altas temperaturas (900950F/482

510C), a bajas presiones (2530 psi) y se disea y controla

para evitar un coquizado prematuro en los tubos del horno.

Se pasa la mezcla desde el horno a una o ms tambores

coquizadores, donde se mantiene el material caliente

aproximadamente por 24 horas (retardado) a presiones de

25-75 psi, hasta que se fragmenta en productos ms ligeros.

Los vapores de los tambores se retornan a la fraccionadora

donde se separan el gas, la nafta y los gasleos.

Los hidrocarburos ms pesados que se producen en la

fraccionadora se reciclan a travs del horno.

Despus de que el coque alcanza un nivel predeterminado en

un tambor, el flujo se desva a otro tambor para mantener

una operacin continua.

El tambor coquizador lleno se vaporiza para separar los

hidrocarburos no craqueados, se lo enfra con una inyeccin

de agua y se decoquiza mediante mtodos mecnicos o

hidrulicos.

El coque se elimina mecnicamente mediante el uso de un

taladro que asciende desde el fondo del tambor coquizador.

El decoquizado hidrulico consiste en fracturar el lecho de

coque con agua a alta presin expulsada desde una broca

rotativa.


Craqueo Trmico



Coquizado Contino

El coquizado continuo (de contacto o fluido) es un proceso

de lecho mvil que opera a temperaturas ms altas que el

coquizado retardado.

En un coquizado continuo, el craqueo trmico ocurre al usar

el calor transferido desde las partculas de coque calientes y

recicladas, hasta la carga en un mezclador radial, conocido

como reactor, a una presin de 50 psi.

Los gases y los vapores se toman desde el reactor, se enfran

rpidamente para detener cualquier otra reaccin posterior y

se fraccionan.

El coque producido entra en un tambor de compensacin y

se eleva a un alimentador y clasificador, donde las partculas

de coque ms grandes se separan como productos.

Se coloca el coque sobrante en el precalentador para el

reciclo con la carga.

El coquizado ocurre tanto en el reactor como en el tambor de

compensacin.

El proceso es automtico en el sentido de que existe un flujo

continuo de coque y carga.

Tabla 4.8 Procesos de Coquizado

Carga Desde Proceso Productos tpicos Hacia

Residuo Crudo y vaco

Craqueo cataltico

Descomposicin Nafta, gasolina Torre de

destilacin,

mezcla

Aceite

Clarificado

Craqueo Cataltico Coque Transporte,

reciclo

Breas Varias unidades Gasleo Craqueo

Cataltico

Aguas

Residuales

(amargas)

Tratamiento

Gases Planta de Gas


Craqueo Trmico



Figura 4.8 Coquizado Retardado

Consideraciones de Salud

y Seguridad

Prevencin y Proteccin contra Incendios

Debido a que el craqueo trmico es un proceso cerrado, la

posibilidad de un incendio proviene de fugas o escapes de

lquidos, gases o vapores que pudieran ponerse en contacto

con una fuente de ignicin, como un horno.

La posibilidad de incendio est presente en operaciones de

coquizado debido a la fuga de vapores o de producto. Si las

temperaturas de coqu

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