Destilación Primaria.León Regalado Gustavo, Martínez Vázquez Carlos, Monroy Cruz Julio C.,

Ramírez Uribe Karla I.Ingeniería Química Petrolera, Grupo: 2PM41

Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas

Resumen

La destilación del petróleo crudo es una operación muy complicada, porque al destilarlo, este viene con; agua,

sales y sólidos suspendidos.

La destilación es el método usado para separar los diferentes componentes de una mezcla, esencialmente

mediante evaporación. Hay varios tipos de procesos de destilación, dependiendo de lo que se desea destilar de

la mezcla original.

Los métodos más usados para la destilación son; destilación-química y por separación electrostática.

La separación química o destilación química consta en tratar al crudo que contiene agua a altas temperaturas

comprendidas entre (343 y 371 ° C) para después ser enviado a un tanque de sedimentación donde el agua y el

petróleo se separan.

La destilación electrostática sustituye a los químicos al hacer pasar una fuerte carga eléctrica al crudo de

manera que separa al crudo del agua.

La nafta o gasolina de destilación directa, se toma de una sección superior de la torre como corrientes laterales

y se envían a las corrientes de acabado, residuos o crudo reducido que son condensados o permanecen en el

fondo de la torre.

1. Introducción

Los historiadores e investigadores consideran que la destilación se remonta a miles de años atrás, pero la

primera prueba real de su uso viene de los alquimistas griegos que producían potentes bebidas que hoy en día

conocemos como alcohol. Si bien la tecnología moderna ha mejorado los métodos de destilación, el proceso

actual no ha cambiado mucho a través de los años.

Para obtener productos de características precisas y utilizar de la manera más rentable posible las diversas

fracciones presentes en el petróleo, es necesario efectuar una serie de operaciones de tratamiento y

transformación que, en conjunto, constituyen el proceso de refino o refinación de petróleos crudos.

El petróleo llega a las refinerías en su estado natural para el procesamiento. Una refinería es un enorme

complejo donde ese petróleo crudo se somete en primer lugar a un proceso de destilación o separación física y

luego a procesos químicos que permiten extraerle buena parte de la variedad de componentes que contiene. El

petróleo tiene una gran variedad de compuestos, al punto de que de él se pueden obtener por encima de 2000

productos. En las destilerías se destila fraccionadamente al petróleo. Como está compuesto por más de 1000

hidrocarburos, no se intenta la separación individual de cada uno de ellos. Es suficiente obtener fracciones, de

composición y propiedades aproximadamente constantes, destilando entre dos temperaturas prefijadas. La

operación requiere de varias etapas; la primera de ellas es la destilación primaria, o topping.

2. Destilación Primaria

2.1. ¿En qué consiste?

Consiste en la separación de la mezcla de hidrocarburos líquidos en componentes más específicos, mediante la

aplicación de calor hasta lograr vaporizar cada componente, aprovechando que cada uno de ellos posee

diferente punto de ebullición.

2.2. Procesamiento antes de la Destilación

Antes de que el crudo sea destilado de acuerdo a sus diferentes fracciones adecuadas a la utilización que se le

asignara, no puede ser destilado sin pasar primero por una operación de desalado (lavado con agua + sosa),

que permite extraer las sales (ClNa, ClK, Cl2Mg) del crudo con el fin de reducir la corrosión acida y

minimizar el ensuciamiento de los depósitos.

2.3. ¿Cómo funciona?

El crudo se calienta a 350°C y se envía a una torre de fraccionamiento, metálica y de 50 metros de altura, en

cuyo interior hay numerosos "platos de burbujeo". Un plato de burbujeo es una chapa perforada, montada

horizontalmente, habiendo en cada orificio un pequeño tubo con capuchón. De tal modo, los gases calientes

que ascienden por dentro de la torre atraviesan el líquido más frío retenido por los platos. Tan pronto dicho

líquido desborda un plato, cae al inmediato interior.

La temperatura dentro de la torre de fraccionamiento queda progresivamente graduada desde 350°C en su

base, hasta menos de 100°C en su cabeza. Como funciona continuamente, se prosigue la entrada de crudo

caliente mientras que, de platos ubicados a convenientes alturas, se extraer diversas fracciones. Estas

fracciones reciben nombres genéricos y responden a características bien definidas, pero su proporción relativa

depende de la calidad del crudo destilado, de las dimensiones de la torre de fraccionamiento y de otros detalles

técnicos.

2.4. ¿Qué productos nos resultan?

De la cabeza de las torres emergen gases. Este "gas de destilería" recibe el mismo tratamiento que el de

yacimiento y el gas seco se une al gas natural mientras que el licuado se expende en garrafas. Las tres

fracciones líquidas más importantes son (de menor a mayor temperatura de destilación):

2.4.1. Gasolinas:

De éstas se conoce un punto de obtención cercano a los 30°C de destilado. La gasolina es una mezcla de

cientos de hidrocarbonos individuales desde C4 (butanos y butenos) hasta C11.

2.4.2. Naftas:

Estas fracciones son muy livianas (0,75 g/ml) y de baja temperatura de destilación: menor a 175°C. Están

compuestas por hidrocarburos de 5 a 12 átomos de carbono.

2.4.3. Kerosenos:

Los kerosenes se destilan entre 175°C y 275°C, siendo de densidad mediana (0,8 g/ml). Sus componentes son

hidrocarburos de 12 a 18 átomos de carbono.

Para un mejor desglose de cortes a las temperaturas ver Figura 1.

Queda un residuo que no destila y se extrae de la base de la torre. Es un líquido negro y viscoso de excelente

poder calorífico: 10000 cal/g. Una alternativa es utilizarlo como combustible en usinas termoeléctricas, barcos,

fábricas de cemento y de vidrio, etc. La otra, es someterlo a una segunda destilación fraccionada: la destilación

conservativa, o destilación al vacío, que se practica a presión muy reducida, del orden de pocos milímetros de

mercurio. Con torres de fraccionamiento similares a las descriptas se separan nuevas fracciones que, en este

caso, resultan ser aceites lubricantes, livianos, medios y pesados, según su densidad y temperaturas de

destilación.

Temperaturas

<32.2 °C 32.2- 104.4- 157.2- 232.2- 343.3- >426.7 °C104.4 °C 157.2 °C 232.2 °C 343.3 °C 426.7 °C

Butanos y más ligeros

Gasolina Naftas KerosenoGasóleos ligeros

Gasóleos pesados Residuo

Fig. 1

La destilación de crudos no es normal en el sentido de que no se usan hervidores, todo el calor empleado se le

proporciona a la carga.

Fig. 2 Fracciones del Petróleo a sus correspondientes temperaturas.

Fig. 3

Fig. 3 División de los derivados del Petróleo.

3. Discusión

La refinación del petróleo es un proceso que incluye el fraccionamiento y transformaciones químicas del

petróleo para producir derivados comercializables. La estructura de cada refinería debe tener en cuenta todas

las diferentes características del crudo. Además, una refinería debe estar concebida para tratar una gama

bastante amplia de crudos. Sin embargo existen refinerías concebidas para tratar solamente un único tipo de

crudo, pero se trata de casos particulares en los que las reservas estimadas de dicho crudo son consecuentes.

Existen refinerías simples y complejas. Las simples están constituidas solamente por algunas unidades de

tratamiento, mientras que las refinerías complejas cuentan con un mayor número de estas unidades.

En efecto, en función del objetivo fijado y el lugar en el que se encuentra la refinería, además de la naturaleza

de los crudos tratados, la estructura de la refinería puede ser diferente. De la misma manera, en función de las

necesidades locales, la refinería puede ser muy simple o muy compleja.

El principio básico en la refinación del crudo radica en los procesos de destilación y de conversión, donde se

calienta el petróleo en hornos de proceso y se hace pasar por torres de separación o fraccionamiento y plantas

de conversión.

En las distintas unidades se separan los productos de acuerdo a las exigencias del mercado.

La primera etapa en el refinado del petróleo crudo consiste en separarlo en partes, o fracciones, según la masa

molecular.

El crudo se calienta en una caldera y se hace pasar a la columna de fraccionamiento, donde la temperatura

disminuye con la altura.

Las fracciones con mayor masa molecular (empleadas para producir por ejemplo aceites lubricantes y ceras)

sólo pueden existir como vapor en la parte inferior de la columna, donde se extraen.

Las fracciones más ligeras (que darán lugar por ejemplo a combustible para aviones y gasolina) suben más

arriba y son extraídas allí.

4. Conclusiones

El petróleo crudo empieza a vaporizarse a una temperatura algo menor que la necesaria para hervir el agua.

Los hidrocarburos con menor masa molecular son los que se vaporizan a temperaturas más bajas, y a medida

que aumenta la temperatura se van evaporando las moléculas más grandes. El primer material destilado a partir

del crudo es la fracción de gasolina, seguida por la nafta y finalmente el queroseno. En las antiguas destilerías,

el residuo que quedaba en la caldera se trataba con ácido sulfúrico y a continuación se destilaba con vapor de

agua. Las zonas superiores del aparato de destilación proporcionaban lubricantes y aceites pesados, mientras

que las zonas inferiores suministraban ceras y asfalto.

5. Referencias

1. J. P. Wauquier, 2El refino del petróleo crudo, productos petrolíferos, esquemas de fabricación”, Paris Francia 199, Edición Technip, ISBN: 84-7978-623-X, Pág. 363

2. C.S. Hsu, P.R Robinson eds, Practiacl Advences in petroleum Processing Vol. 1, Springer. New York. 2006 Speight, J.G Handbook of petroleum Analysis. Wiley Interscience. U.S.A. 2001. ISBN 0- 471-36167-4

3. R.J Hengstebeck, Destilación Principios y Métodos de diseño, Compañía Editorial Continental, SA, México, DF, 1964. Pags. 50-52. Primera Edición.