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Objetivo general

Conocer el flujo global de una refinera y los diferentes procesos que sepueden llevar a cabo dependiendo del patrn de refinacin y el tipo de crudoprocesado.procesado.

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Objetivos especficos

Conocer trminos bsicos. Conocer los diferentes productos de una refinera. Analizar los procesos u operaciones que se llevan a cabo en una refinera. Analizar los procesos u operaciones que se llevan a cabo en una refinera.

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Contenido

Introduccin Productos y Procesos de Refinacin Evaluacin de crudos Evaluacin de crudos Destilacin Procesos de conversin Procesos de Mejora (Upgrading) Bases lubricantes Desulfuracin

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IntroduccinLa refinacin del petrleo es la serie de procesos mediante los cuales elpetrleo se transforma en derivados comercializables. La estructura decada refinera debe tener en cuenta todas las diferentes caractersticas delcada refinera debe tener en cuenta todas las diferentes caractersticas delcrudo. Adems, una refinera debe estar concebida para tratar una gamabastante amplia de crudos. Sin embargo, existen refineras concebidas paratratar solamente un nico tipo de crudo, pero se trata de casos particularesen los que las reservas estimadas de dicho crudo son consecuentes.Existen refineras simples y complejas. Las simples estn constituidassolamente por algunas unidades de tratamiento, mientras que las refinerascomplejas cuentan con un mayor nmero de estas unidades. El patrn derefinacin de una refinera se mide en base al grado de conversin deproductos pesados en productos ms ligeros.

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Productos y Procesos de RefinacinLos productos y procesos de una refinera varan de acuerdo al tipo decrudo procesado y al grado de conversin que se dese. Tpicamente se haconvenido en clasificar las refineras en tres tipos (alta, media y bajaconvenido en clasificar las refineras en tres tipos (alta, media y bajaconversin), dependiendo del nmero de unidades de procesamiento queposea. El mercado de productos, que hasta hace no muchos aosdemandaba combustibles pesados tipo fuelleos, ha pasado a demandarmasivamente otros ms ligeros en detrimento de los primeros. Laproduccin de estos combustibles ligeros exige la transformacin delesquema de refinacin hacia refineras con mayor nmero de unidades deproceso que implican mayor grado de conversin del crudo alimentado alas refineras.

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Productos y Procesos de Refinacin (cont.)Asimismo, cambios en las normas y reglamentos ambientales han obligadoal incremento del nmero de unidades de procesamiento para eliminarproductos no deseados (azufre, metales pesados, etc.) presentes en losproductos no deseados (azufre, metales pesados, etc.) presentes en loscrudos y productos.

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Productos y Procesos de Refinacin (cont.)Productos tpicos de una refinera

Propano / propileno Butano / butilenos

Naftas (Premium, sper, normal, regular) Butano / butilenos Naftas (Premium, sper, normal, regular) Combustibles para turbinas (jet) Kerosene Gasoil Fueloil Asfalto Carbn de coque Bases lubricantes Parafinas Azufre lquido Qumicos y solventes Otros

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Productos y Procesos de Refinacin (cont.)Procesos tpicos de una refinera

1. Destilacin Atmosfrica y al Vaco

2. ConversinAtmosfrica y al Vaco

2. ConversinCracking CatalticoCracking TrmicoVisbreaking (reductor de viscosidad)Hydrocracking (hidrocraqueo)

3. UpgradingReformacin de naftasIsomerizacinAlquilacinHidrotratamiento de naftas y gasoil

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Productos y Procesos de Refinacin (cont.)Procesos tpicos de una refinera

4. Mejoradores octnicosMTBE (metil ter butil ter)TAME (ter amil metil ter)MTBE (metil ter butil ter)TAME (ter amil metil ter)

5. Mezclado6. Tratamiento de efluentes

Aguas cidasAminasClaus

7. Servicios auxiliares y offsitesVaporAgua de enfriamientoEnerga ElctricaMechurrioNitrgeno, aire de instrumentos, etc.

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Estabilizacin

Hydrotreating

Hydrotreater

MeroxMerox

Amine treating

Merox

Solvent dearomat.

azufreRecuperacinazufre

ButanoPropanoFuel gas

Azufre

Kerosen

Gasoil

Separador Nafta

LPG Concentration

Kerosen

Diesel

Diesel

Nafta pesada

Hydrotreating

IsoButano

MTBEMethanolDesparafinacin

Benzene reduction

Hydrgeno

De-Hydrogenation Butileno

Planta agua agria

Oil

GasPetrleo y gas asociado

Estabilizacin delPetrleo

Secado de gas

Endulsamiento de gas

H2S - CO2

SeparadorAgua/gas

Destilacinatmosfrica

Reformador cataltico

Isomerizacin

RCC

Destilacinal vaci

HVGO

FCC

Visbreaking

Gasoil

IsoButanoPool de gasolina

Fuel oil

Asfalto

LPG Merox

Merox

Alquilacin

DieselpesadoAGO

Residuoatmosferico

HidrotratamientoHidrotratamiento

LVGO

Resid upgrading

Catalytic condensation

MTBETAME

Methanol

Destiladomedio

Coque

Butano

Planta asfalto

Destiladomedio

Aceite lubricantePlanta lubricante

GoFiner

IsocrackerIsocracker

Hydrogenation

Cracking trmico Destiladomedio

nOligomerization

Desalinizacin

Petrleo

Hidrotratamiento

Flexicoquer

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Evaluacin de crudos Gravedad A.P.I. Presin a vapor. Destilacin ASTM y TBP. Destilacin ASTM y TBP. Punto de inflamacin (Flash Point). Color. Viscosidad. Punto de congelacin o fluidez (Pour Point). Punto de turbidez (Claud Point). Numero Octanos.

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Evaluacin de crudos (cont.) Gravedad A.P.I. Presin a vapor. Destilacin ASTM y TBP. Destilacin ASTM y TBP. Punto de inflamacin (Flash Point). Color. Viscosidad. Punto de congelacin o fluidez (Pour Point). Punto de turbidez (Claud Point). Numero Octanos.

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Evaluacin de crudos (cont.)Gravedad A.P.I.Se denomina as a la escala utilizada por el Instituto Americano delPetrleo (American Petroleum Institute, en sus siglas en ingles API) paraPetrleo (American Petroleum Institute, en sus siglas en ingles API) paraexpresar la gravedad especfica de los crudos y aceites, o en otras palabras,es una medida de densidad del producto, que describe cun pesado oliviano es el petrleo o el aceite comparndolo con el agua, la cual tieneuna gravedad API de 10. Los aceites con gravedad API superior a 10, sonms livianos que el agua y por lo tanto flotan en sta. La gravedad API esmedida con un instrumento denominado Hidrmetro.La formula que relaciona la gravedad API con la gravedad especfica es lasiguiente:

Gravedad API = (141,5/GE a 60 F) - 131,5

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Evaluacin de crudos (cont.)Presin a vaporLa presin de vapor es la presin a la que, a cada temperatura lafase lquida y vapor se encuentran en equilibrio dinmico; su valor esfase lquida y vapor se encuentran en equilibrio dinmico; su valor esindependiente de las cantidades de lquido y vapor presentes mientrasexistan ambas.En el caso de una mezcla de hidrocarburos como lo es el petrleo, lapresin de vapor es igual a la suma de los productos a la presin de vaporpor la fraccin molar del componente de la mezcla.

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Evaluacin de crudos (cont.)Presin a vaporEl petrleo es almacenado en tanques atmosfricos antes de enviarse a larefinera, si el crudo contiene cantidades significativas de componentesrefinera, si el crudo contiene cantidades significativas de componentesvoltiles, parte de ellos pueden vaporizarse en los tanques dealmacenamiento dando como resultado una perdida de productos, y unpeligro latente ya que se crea una atmosfera explosiva por la liberacin delgas. La presin de vapor del crudo es una forma de establecer si algunoshidrocarburos ligeros presentes en el mismo se vaporizan en un tanque acondiciones atmosfricas.La industria petrolfera utiliza tanques de techo flotante para evitar laacumulacin de gases en el interior del tanque cuando almacena productosvoltiles, como petrleo crudo, gasolinas y naftas.

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Evaluacin de crudos (cont.)Presin a vaporLa presin de vapor Reid (PVR) es un mtodo para determinar la presin devapor de la gasolina y otros productos petrolferos cuyo aparato fuevapor de la gasolina y otros productos petrolferos cuyo aparato fuediseado por Reid. Permite relacionar su valor con las caractersticas devolatilidad de la gasolina (tendencia de un hidrocarburo lquido avolatizarse). Su determinacin se basa en los mtodos establecidos en lasnormas ASTM D 323 o D 5191. Una forma fcil de determinar las prdidasde hidrocarburos ligeros en las operaciones de trasiego (llenado y vaciadode tanques y cisternas), es utilizando la siguiente formula:

Prdidas (% volumen) = (PVR 1) / 6

PVR en libras por pulgada cuadrada

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Evaluacin de crudos (cont.)Destilacin ASTMEste tipo de destilacin son muy sencillas y econmicas y requieren menosesfuerzos, estos mtodos de ensayos normalizados permiten determinar aesfuerzos, estos mtodos de ensayos normalizados permiten determinar atravs de resultados y correlaciones adecuadas las caractersticas del crudo,esto permite hacer una evaluacin rpida y econmica de los productos ypermite a su vez clasificar y comparar resultados bajo los criterios derepetitividad que ya se encuentran expresados en la norma.

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Evaluacin de crudos (cont.)Destilacin ASTMSe puede decir que la curva de destilacin ASTM refleja la composicin delproducto, este permite dar conclusiones sobre la distribucin de losproducto, este permite dar conclusiones sobre la distribucin de losproductos, tambin son usadas como criterio de identificacin para lasinspecciones de control fiscal para caracterizar un crudo, as son necesariaspara la regulacin de las torres de destilacin para dar a conocer la calidaddel producto en dos fraccionamientos sucesivos.

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Evaluacin de crudos (cont.)Destilacin TBPLa destilacin TBP (true boiling point) permite dar una imagen casi exactade la composicin de un crudo por la medida de la temperatura dede la composicin de un crudo por la medida de la temperatura deebullicin de los constituyentes que lo componen. La ventaja sobre ladestilacin ASTM es el nmero de cortes reportados, hastaaproximadamente 50, lo que permite predecir con gran exactitud losrendimientos del crudo en sus principales corrientes. La desventaja es queel mtodo no est normalizado.

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Equipos utilizados en las destilacin ASTM y TBP

ASTM D-86 o D-1160 TBP

Los mtodos utilizados por los simuladores de proceso se basan en laconversin de cualquier mtodo ASTM en un TBP a presin atmosfrica.

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DestilacinLa destilacin de crudos se basa en la transferencia de masa entre las faseslquida y vapor de una mezcla de hidrocarburos.

El objetivo es extraer los hidrocarburos presentes naturalmente en el crudoEl objetivo es extraer los hidrocarburos presentes naturalmente en el crudopor destilacin, sin afectar la estructura molecular de los componentes.

Se obtienen combustibles terminados y cortes de hidrocarburos para serprocesados en otras unidades.

Tpicamente en una refinera existen la destilacin atmosfrica y ladestilacin al vaci.

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Procesos de conversinCraqueoEl craqueo es un proceso qumico mediante el cual se quiebran o serompen las molculas de un compuesto pesado (cadenas largas)rompen las molculas de un compuesto pesado (cadenas largas)produciendo compuestos ms simples (cadenas cortas).

En refinacin, este nombre se da al tratamiento de los productosprocedentes de la destilacin fraccionada del petrleo y consiste en laruptura, por calentamiento a temperaturas y presiones elevadas, de losproductos gaseosos, lquidos o slidos obtenidos en el proceso de refino;permite obtener molculas ms pequeas y molculas ramificadas: elcraqueo es un proceso importante en la obtencin de gasolinas y comofuente de alquenos. Los procesos ms importantes son el craqueo trmicoy el craqueo cataltico.

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Procesos de conversin (cont.)Craqueo trmico retardado (Delayed Coking)El proceso se desarroll para minimizar los rendimientos de los residuos devaco, aumentando as la produccin de compuestos ms livianos como lasvaco, aumentando as la produccin de compuestos ms livianos como lasnaftas y el diesel, produciendo a la vez un compuesto final como lo es elcarbn o coque, el cual es utilizado principalmente en la industria delaluminio. Este proceso tiene por objeto la ruptura (cracking) de cadenas dehidrocarburos de alto peso molecular, mediante la accin combinada dealta temperatura y tiempo de residencia. Como consecuencia de lasreacciones tambin se produce carbn residual (coque). El carbn depetrleo o coque se acumula en las cmaras de reaccin y es extrado enforma cclica cada 24 horas.

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Procesos de conversin (cont.)Craqueo cataltico fluido (Fluid Catalytic Cracking o FCC)El proceso de craqueo cataltico fluido se basa en la ruptura de cadenas dehidrocarburos del orden de los 45 tomos de carbono, mediante la accinhidrocarburos del orden de los 45 tomos de carbono, mediante la accinde un catalizador que favorece que las reacciones se produzcan a unatemperatura mas baja que la necesaria para el craqueo trmico de lamisma carga. Las reacciones producidas son mucho mas rpidas yselectivas que las de craqueo trmico.Los procesos se desarrollan en forma continua, mediante una circulacin decatalizador que se contacta ntimamente con la carga.Las reacciones generan una cantidad de carbn que se deposita sobre lasuperficie del catalizador. Posteriormente, el catalizador se regenera pormedio de la combustin del carbn producido, lo que produce la energaque requiere el sistema para funcionar.

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Procesos de Mejora (Upgrading)Reformacin de NaftasEl objetivo de la unidad de reformacin es transformar naftas pesadas delas Unidades Atmosfricas y Coque en un producto de alto octanaje.las Unidades Atmosfricas y Coque en un producto de alto octanaje.Las naftas extradas directamente de la destilacin primaria suelen tenermolculas lineales (los tomos de Carbono estn dispuestos de maneravertical) por lo que tienden a detonar por presin. Este efecto es muynocivo para los motores modernos los cuales necesitan una grancompresin. Entonces, el reforming se encarga de "reformar" dichasmolculas lineales en ramificadas y cclicas. Al ser ms compactas nodetonan por efecto de la presin. La reformacin puede realizarse de dosmaneras distintas, mediante calor (lo cual es muy poco usual y se realiza enmenor medida; se denomina reformacin trmica) o mediante calor y laasistencia de un catalizador (reformacin cataltica).

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Procesos de Mejora (Upgrading) (cont.)Reformacin de NaftasEn la reformacin de naftas se deshidrogenan alifticos (alcanos) tanto decadena abierta como cclicos para obtener aromticos, principalmentecadena abierta como cclicos para obtener aromticos, principalmentebenceno, tolueno y xilenos (BTX), empleando catalizadores de platino -renio almina que son de gran importancia para elevar el octanaje de lasgasolinas sin aditivos antidetonantes.

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Procesos de Mejora (Upgrading) (cont.)IsomerizacinEl proceso de isomerizacin incrementa el valor agregado a la corrientes denaftas livianas de la destilacin atmosfrica obteniendo una naftanaftas livianas de la destilacin atmosfrica obteniendo una naftaisomerada de mayor octanaje.

Es un proceso de reordenamiento molecular de parafinas lineales depentano y hexano (RON 60) que da como resultado una nafta (isomerado)(RON 82) de mayor valor octnico

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Procesos de Mejora (Upgrading) (cont.)AlquilacinEs un proceso cataltico en el cual se combina una isoparafina (isobutano) yuna olefina (butileno) para producir un compuesto de mayor pesouna olefina (butileno) para producir un compuesto de mayor pesomolecular, llamado alkylato, que se encuentra dentro del rango dedestilacin de las naftas.

La Unidad de Alkylacin est compuesta por dos secciones: HYDRISOM (Hidroisomerizacin de butenos)

Tiene como objetivo la eliminacin de compuestos contaminantes delcatalizador HF y la isomerizacin del 1-buteno a 2-buteno para obteneruna olefina alquilable a un compuesto de mayor valor octnico.

HF-ALKYLACIN (Reaccin de alkylacin)Tiene como objetivo la alkylacin cataltica de las isoparafinas y olefinas.

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Procesos de Mejora (Upgrading) (cont.)Hidrotratamiento de Naftas y GasleoEl objetivo principal del hidrotratamiento de naftas es acondicionar la cargaa la unidades de Reforming Cataltico e Isomerizacin. Asimismo, ela la unidades de Reforming Cataltico e Isomerizacin. Asimismo, elhidrotratamiento de gasleo tiene como objetivo acondicionar la carga a launidad de FCC. La remocin de metales, junto con la eliminacin de azufre,oxigeno y nitrgeno es necesaria debido a que estos son venenos para loscatalizadores.

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Bases lubricantesLas bases lubricantes son producidas mediante tratamientos de fracciones(destilados) de petrleo obtenidas de la destilacin al vaco de crudosseleccionados. En el caso de las bases lubricantes parafnicas estostratamientos incluyen extraccin con fenol y desparafinado con solventes etratamientos incluyen extraccin con fenol y desparafinado con solventes ehidrotratamiento. Para las bases lubricantes naftnicas, incluyehidrotratamiento. Estos productos presentan caractersticas muyapropiadas para la fabricacin de aceites lubricantes de ptima calidad.

Dependiendo de la naturaleza qumica del crudo del cual proceden, seclasifican en bases parafnicas y bases naftnicas. Su rango de destilacinest comprendido normalmente entre 350 y 650 C.

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DesulfuracinAminasEl tratamiento de gas con aminas se refiere a un grupo de procesos queutilizan soluciones acuosas de varias aminas para eliminar el sulfuro deutilizan soluciones acuosas de varias aminas para eliminar el sulfuro dehidrgeno (H2S) y dixido de carbono (CO2) de gases. Es un proceso usadoen refineras de petrleo, plantas petroqumicas, plantas de procesamientode gas natural y otras industrias. El proceso tambin se conoce comoeliminacin del gas cido y endulzamiento. Los procesos dentro de lasrefineras de petrleo o de las plantas de gas natural que eliminan elsulfuro del hidrgeno y/o los mercaptanos se refieren comnmente comoprocesos de endulzamiento porque los productos que se obtienen notienen dixido de carbono y sulfuro de hidrgeno.

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DesulfuracinAminasEl objetivo de las plantas de aminas es la eliminacin del H2S y NH3presentes en las corrientes de gas para poder utilizar las mismas comopresentes en las corrientes de gas para poder utilizar las mismas comocombustible en la refinera y adicionalmente produce una corriente de gascido rico en H2S y NH3 que pueden ser tratadas posteriormente en lasplantas de azufre para recuperar el azufre, el cual puede ser vendido a laspetroqumicas y convertir el NH3 en N2, el cual no representa ningn riesgopara la salud.

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DesulfuracinClausEn el procesamiento de crudos se producen altas concentraciones de azufrey nitrgeno que incrementan la formacin de sulfuro de hidrgeno (H2S) yy nitrgeno que incrementan la formacin de sulfuro de hidrgeno (H2S) yamoniaco (NH3). La mayor parte del H2S es absorbido por la circulacin deuna solucin de amina (proceso de DEA), y gran parte del amoniaco esabsorbido, junto con cantidades proporcionales de H2S, en el lavado conagua (Stripper de aguas agrias).La Unidad de Recuperacin de Azufre (URA), aplicando un proceso Claus,convierte el H2S presente en el gas cido de amina y en el gas agrio de NH3,en azufre elemental (puro), y adems el NH3 se descompone en nitrgenono contaminante (N2) y vapor de agua (H2O).