REFINACIN PARA NOVATOSCiro Serrano Camacho

Algunas consideraciones sobre refinacin de petrleo, industria qumica y ambiente

Bogot, junio de 2004

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Ciro Serrano Camacho*: nac en Mompox -Bolvar-; bachiller del Colegio Pinillos de esta ciudad; ingeniero qumico de la Universidad del Atlntico; hice trabajos de postgrado en el Ente Nacional de Hidrocarburos -ENI, Miln, Italia- y en la Escuela de Minas de Colorado -Golden, Colorado-. Experiencia en produccin e ingeniera de procesos en las industrias de refinacin de petrleo, siderrgica y de alimentos; en docencia universitaria, en produccin limpia y en gestin y auditorias ambientales. *El nio del triciclo, hace varios aos, creo yo Foto cortesa de mi paisano y amigo, Dr. Jos Antonio Muoz Estor.

Ninguna parte de este libro puede ser reproducida, archivada o transmitida en forma alguna o mediante algn sistema, ya sea electrnico, mecnico o de fotorreproduccin, de almacenamiento en memoria, o cualquier otro modo, sin el previo y expreso permiso por escrito del autor.

Bogot, junio de 2004

2004

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AgradecimientosA las personas que me ayudaron a editar este documento. A varios amigos que me dieron sugerencias sobre las modificaciones que necesitaba la primera edicin. A Marcela Serrano y Germn Daro lvarez, editores de la primera publicacin hace unos cinco aos. A Milton Ontibn Barrera, por su colaboracin en la ordenacin de y armada de esta edicin, ubicacin de caricaturas y fotografas.

A Victoria Carolina Tapias, estudiante de artes, aguante para la seleccin y ubicacin de caricaturas y fotografas. A Boris Plazas Serrano por sus sugerencias para la edicin final. A John Mauro Castao por sus sugerencias sobre el contenido, la seleccin del material y el ordenamiento del contenido. A Alvaro Mercado de la Rosa, por la revisin de los diaflujos. A Jaime Pinzn, por escanearme un par de docenas de grficos y tablas. A Henry Josu Zapata Lesmes por sus sugerencias y brindarme una carpeta para tener siempre archivos de seguridad en su computador. A Jos Dagoberto Ortiz Garca por suministrarme 1,500 direcciones web, de las cuales seleccion 150 relacionadas con energa y minas. A Esperanza, Aluna (por la foto ms linda para adornar el libro) y Carolina que siempre estuvieron ah para aguantarnos a m y a este entuerto. A Jun Alberto Ocampo por su ayuda en la configuracin del documento PDF.

CrditosA unos pocos funcionarios de Ecopetrol, UPME, Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, Ministerio de Relaciones Exteriores y dems entidades, por sus crticas, y por varios documentos pblicos de su autora que aparecen en este documento, siempre con sus respectivos crditos y logros de las entidades.

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PrlogoCuando un estudiante se grada de la Universidad en el rea de ingeniera qumica, el nuevo profesional ha pasado por 5 a 8 aos, si ha continuado sus estudios de postgrado, de intenso estudio de las ciencias bsicas de ingeniera. En su fondo encuentra un vaco, una serie de inquietudes existenciales de ausencia de la conexin de todo ese mundo cientfico que ha conocido con la realidad industrial, comercial y empresarial. Cuando este profesional llega a una refinera de petrleo a trabajar en la rea de ingeniera de proceso, que es el mundo de las ciencias aplicadas a la transformacin de materias primas en productos de mayor valor agregado, la sorpresa, la satisfaccin y la admiracin por la carrera que ha estudiado son inmensas, porque se da cuenta que toda su preparacin en una u otra forma aplica a ese nuevo mundo que ha encontrado. Tal vez se cuestiona si algunas de las asignaturas estudiadas fueron adecuadamente enseadas o si algunos de los profesores no tenan una preparacin acadmica e industrial suficientemente slida, y se dedica por s mismo a corregir esas debilidades, a estudiar nuevamente tal o cual tpico, con un nuevo enfoque, para entender y sentir y aprender definitivamente los conceptos. La diferencia entre Universidad e industria es muy sencilla: en la Universidad le dan todos los datos y le piden encontrar la respuesta al problema; en la industria le dan el problema y el ingeniero busca y encuentra los datos que necesita para la solucin del problema. Aqu est la clave del verdadero apredizaje y tambin quiz la parte de las metodologas modernas de la enseanza que se deben emprender en el estudio de la ingeniera del siglo XXI. En ese nuevo mundo de las ciencias aplicadas, son muchos los elementos que el joven ingeniero impaciente e intrpido quisiera disponer a la mano para suplir rpidamente el gap entre la academia y la industria. Las necesidades son variables y dependen de la formacin de cada quien. Un buen grupo de ellos le hubiera gustado disponer de un buen libro bsico, elemental, en lenguaje sencillo y comprensible que lo pudiera beber y asimilar en unas pocas horas. A este grupo pertence el ingeniero Ciro Serrano Camacho, quien hace muchos so escribir algn da el libro Refinacin para Novatos, para ayudarles a las futuras generaciones de ingenieros que llegan por primera vez a la ingeniera de procesos. En este libro se abordan, bajo un enfoque muy conceptual, gran parte del lenguaje tcnico de esta disciplina, definiciones, conceptos, anlisis de laboratorio, operaciones unitarias, tipos de plantas y procesos, suministro de energa desde la quema misma del combustible hasta la produccin de potencia, polticas y aspectos ambientales y de produccin limpia y estrategias para el desarrollo sostenible. E libro sera una buena gua para principiantes multidisciplinarios en el mundo de la refinacin del petrleo. Hechos son amores y no buenas razones. Tantos especialistas han soado con escribir su libro y no lo han logrado. El ingeniero Ciro Serrano Camacho, sin serlo, corona hoy la primera visin de su sueo, porque estoy seguro que en el prximo futuro vendrn nuevas revisiones que vayan enriqueciendo cada vez ms su importante libro Refinacin para Novatos.

DAVID F. CALA HEDERICH Consultor Energtico y Ambiental

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RESUMENEste trabajo presenta consideraciones elementales sobre algunas relaciones medioambientales de la industria de refinacin de petrleo y la industria qumica. Este documento pretende constituir un referente primario sobre la industria de refinacin de crudo y la industria qumica y su relacin con el medio ambiente. Est dirigido al lector no refinador, y espero que sirva como libro de consulta para la educacin secundaria. Varios temas podran ser una ayuda para algunos cursos uso en facultades de ingeniera qumica; as como gua tecnolgica de formacin bsica para el da a da en operaciones de refinacin y produccin de plantas qumicas. El enfoque de los temas es conceptual, y est nutrido con direcciones web y vnculos con documentos asociados. Las industrias de refinacin y petroqumica se caracterizan por ser particularmente contaminantes y donde existe un gran potencial de mejoramiento de eficiencias; sto determina, entre otras cosas, las acciones preventivas y correctivas que pueden tomarse. Segn esto, se consider conveniente analizar la problemtica ambiental de Colombia, mediante la conceptualizacin y manejos prcticos de la terminologa, de los procesos unitarios aplicables a las industrias, de la discusin de los diagramas de flujo, de las polticas ambientales, de la produccin limpia, de la ecoeficiencia y del desarrollo sostenible. Durante el desarrollo de esos temas se introdujeron enfoques y ejemplos de indicadores ambientales, de formulacin de combustibles y de opciones de polticas y de manejo de variables para el mejoramiento del manejo ambiental y de los procesos qumicos, entre otros. El maneje anterior result en un ejercicio pedaggico dedicado a la educacin masiva sobre refinacin, como un aporte a las culturas crtica, analtica y conceptual de los componentes ambiental y energtico. Ya que la refinacin abarca tantas reas interdependientes, se puede asociar refinacin con actividades como la energtica, la industria qumica y petroqumica, as como con otras actividades ambientales, de servicios y sociales. El trabajo presenta el resumen conceptual, elemental y bsico, sobre el diseo y operacin de las industrias de refinacin y petroqumica, con la integracin de las variables ambiental y energtica al desarrollo histrico. Tambin presenta la mayora de los procesos que existen en Colombia y algunos pocos que existen en el mundo. Durante la descripcin de las plantas y procesos, se hacen generalizaciones comunes a muchos procesos, salvo tres o cuatro plantas seleccionadas que se pueden considerar como ejemplos representativos del sector. Para poder llegar al enfoque tcnico, ha sido necesario utilizar ejemplos de la vida cotidiana y otras descripciones y analogas que hicieron necesariamente largo el texto. Con este libro se pretende motivar la discusin de vivencias cotidianas, tales como aire irrespirable, cuerpos de agua contaminados, altos niveles de ruido, basuras y desmadre del manejo de desechos slidos, desertificacin, deforestacin, disminucin de la pesca, de las cosechas y de la biodiversidad, cambio climtico, acidificacin, agotamiento de la capa de ozono e ineficiencia de las polticas ambientales, con un criterio de prevencin hacia el desarrollo armnico amigable con el medio ambiente. Se espera que el lector asimile el contenido como una ayuda para mejorar la integralidad del manejo ambiental y la interpretacin de los diagramas de flujo y de bloques de cualquier proceso de refinacin y petroqumica e incursionar en las alternativas que pueden presentarse al plantearse proyectos industriales asociados con estas tecnologas.

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Estas cinco cartas presentan la secuencia del cruce de cartas con Ecopetrol, cuya resultante fue la negativa de esa empresa a invertir $45,000 para comprar un ejemplar para su centro de documentacin.

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TABLA DE CONTENIDO POR CAPTULOS Captulos y temasP gin a

PREMBULOAntecedentes Objetivo Introduccin Alcances Resea histrica

2629 30 31 33 34

CAPTULO I

DEFINICIONES Y CONCEPTOS BSICOS ASOCIADOS CON LA REFINACINCrudo API (American Petroleum Institute) Asfaltenos Azufre Barril BSW, bottom sedimentation water o agua y sedimentos de fondo Destilacin Engler Gas combustible Gas natural Gas libre y gas asociado GOR, gas/oil ratio o relacin gas/aceite GPK, gallons per kilo-cubic feet, o GPM , galones de condensado por mil pies cbicos de gas K, factor de caracterizacin Livianos: GLP, gas licuado del petrleo, GLP liquefied petroleum gas o propano Penetracin y punto de escurrimiento Qumica orgnica o del carbono y qumica inorgnica o mineral Series de hidrocarburos Procesos y productos Aceites y grasas lubricantes Ruido Aditivos detergentes/dispersantes 38 42 42 42 43 43 43 44 44 44 45 45 45 45 48 48 49 51 52 53 53

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Cocinol o combustible liviano domstico, CLD Combustleos Cromatografa Dioxinas Disolventes

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Flash point o punto de ignicin y Fire point o punto de fuego Naftas y gasolinas HUELS Y PENEX Gasolinas oxigenadas Gasolinas reformuladas Porcentaje de disminucin del contenido energtico Porcentaje de aumento de consumo de combustible Consideraciones sobre la salud humana ndice diesel o nmero de cetano. Otros destilados Biodiesel Kerosene, ACPM y gasolina para jet (Jet A) Nafta virgen Nmero luminomtrico Octanaje RON (Research Octane Number); nmero de octano e ndice de octano Poder calorfico, btu y BFOE (British thermal unit y barrel of fuel oil equivalent) ppm y ppb, partes por milln y partes por billn Punto de anilina Resinas RVP, presin de vapor Reid y presin de vapor del agua Viscosidad e ndice de viscosidad Diseo, operaciones y procesos unitarios Biorremediacin Cadena productiva Catalizadores Circuitos auxiliares, de servicios y otros Destilaci Fraccionamiento

56 56 57 58 61 64 64 65 67 68 71 71 71 72 72 73 73 74 74 75 75 75 76 76 78 78 79

CAPTULO II

OTROS PROCESOS Y OPERACIONES UNITARIASOperaciones, procesos unitarios y diagramas Procesos en lecho fijo: lixiviacin, adsorcin, absorcin, tamizacin molecular y catlisis. Lixiviacin Tamizacin molecular Adsorcin despojamiento Absorcin y despojamiento Reforming cataltico e isomerizacin Reforming Isomerizacin 103 103 104 104 105 107 108 111

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Cracking cataltico Blending e instalaciones de mezclado Extraccin lquido-lquido, XLL y despojamiento Hidrocraqueo Consideraciones y manejo de energa trmica Definicin Ahorro de energa Listado de consideraciones con potencial de mejoramiento de eficiencia energtica Otros procesos energticos industriales Oxidacin y combustin Transferencia de calor y hornos Intercambiadores de calor Torres de enfriamiento Vapor de agua Limpieza de equipos Fraccionamiento

111 117 118 119 121 121 122 123 125 127 128 131 135 139 139 139

CAPTULO III

ESQUEMAS GENERALES Y DIAFLUJOS SIMPLIFICADOS DE PLANTAS DEL COMPLEJO DE REFINACIN Y PETROQUMICA DE BARRANCABERMEJA (CIRP) Y DE LA REFINERA DE CARTAGENAPlantas de produccin Destilacin binaria Principales tipos de plantas y esquemas de refinacin segn Bonner and Moore Refinera topping Refinera hydroskimming Refinera cracking Refinera cracking-coking Topping o unidades combinadas de destilacin atmosfrica y destilacin al vaco Ejemplo de carga a refinacin Corridas Capacidades de vaco Estabilizacin de gasolinas Especialidades Destilacin atmosfrica Cadena petroqumica Plantas de produccin convencionales Refinera de Barrancabermeja Introduccin general Refinacin y petroqumica Esquema simplificado Complementacin general Complementacin detallada 141 141 142 143 143 144 144 145 147 147 147 148 150 151 153 156 157 158 158 158 159 161

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Unidad de Balance, la refinera dependiente Datos puntuales de produccin Costa norte Barrancabermeja Historia de perforacin de desarrollo Consumo de combustibles en 2002 Volmenes de exportacin en 2001 Volmenes de importacin en 2001 Colombia y el mundo Produccin de crudo, miles de bpd Reservas de crudo, en Mbpd Produccin de gas natural Reservas de gas natural Ejemplos de procesos petroqumicos Cadenas de productos petroqumicos Cadena petroqumica a partir del petrleo Cadena petroqumica a partir de la fraccin C4 Cadena petroqumica a partir de etileno Cadena petroqumica a partir de acetileno Cadena petroqumica a partir de propileno Oleflex Cyclar Gasolinas reformuladas y oxigenadas en USA y Colombia: programas, emisiones y otros Ciclo de CO2 Refinera de Cartagena y proyecto cracker Esquema actual Perspectivas del sector petroqumico colombiano privado Comentarios generales Propileno en Colombia Planta de hidrgeno Hidrotratamiento Planta de etileno Tratamientos Etileno II Resultados tpicos de los anlisis efectuados a muestras de catalizadores usados Turboexpander Recuperacin de gases saturados Recuperacin y procesamientos de otros livianos de las URC Gases de combustin del carbn K. Viscorreduccin, craqueo trmico o visbreaker Planta de Unibn hidrodesulfuracin o hydrotreating DAP, desasfaltado de propano Unifining y platforming Sulfolane Siderrgia Refinera Sebastopol

162 164 164 164 164 164 164 164 165 165 165 165 165 167 168 169 169 170 170 171 171 172 172 173 177 179 179 179 179 180 181 183 184 184 185 186 192 193 196 203 206 209 211 212 218 221

CAPTULO IV

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PLANTAS DE PROCESO DE GAS NATURALGeneralidades Caracterizacin de los yacimientos y objetivos del procesamiento Procesos de deshidratacin Valoracin de productos Detalles de equipos, operaciones y procesos Consideraciones ambientales Planta de gas Planta tpica de gas natural Principios de deshidratacin GLP, Petroqumica y Cusiana: revisin de la industria petroqumica colombiana Opciones de carga para olefinas colombianas Opciones de olefinas a partir de los LNGs de Cusiana/Cupiaga Planta de eliminacin de nitrgeno GNV Emisiones caractersticas de los motores GNC 224 224 225 229 230 230 231 232 233 233 233 234 234 235 237

CAPTULO V

POLITICA Y CONSIDERACIONES AMBIENTALESPoltica y Ministerio del Medio Ambiente Generalidades Lineamientos Antecedentes Sobre sus funciones PYMES Vivencias Comercio ambiental y deuda externa Ecopetrol, poltica Educacin ambiental e idiosincrasia Indicadores e ndices ambientales. Temas meta de la poltica ambiental, cadena de causalidad y metodologa para el diseo de los indicadores Indicadores Desarrollo sostenible y estructura presin-estado-respuesta, PSR Tipos de indicadores Elementos metodolgicos Agotamiento de la capa ozono y sustancias agotadoras de la capa de ozono Principales compuestos que agotan la capa de ozono Acidificacin del medio ambiente Principales Compuestos acidificantes Cambio climtico GWP Eutroficacin Refinera Aguas residuales Cambio climtico 238 238 239 240 241 243 244 245 249 251 255 256 259 261 262 263 265 265 266 266 272 273 273 274 274

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Trfico y transporte Generacin de energa elctrica Industria Impacto ambiental de sectores industriales DSM Rellenos sanitarios Desechos slidos de refinacin Incineracin Diagnstico e la Contralora General de la Repblica. Evaluacin de la poltica y gestin ambiental estatal 1999 - 2000

276 278 279 282 283 286 286 287 292

CAPTULO VI PRODUCCIN LIMPIAMotivacin para adoptar la produccin ms limpia Planes ambientales de las empresas Programas Conpes 2750 Ejemplos Cartagena Barrancabermeja Ejemplo sobre un Seminario de Responsabilidad Integral Referentes energticos y ambientales WBCSD, Cecodes y ACP Ecoeficiencia Relaciones entre produccin limpia y ecoeficiencia Acciones instrumentales Instrumentos para la promocin de la poltica de produccin limpia Acuerdos voluntarios o convenios Regulacin directa y otros instrumentos Impactos ambientales, productos limpios y otras actividades Ejemplo de desempeo sectorial, financiacin, estmulo y otros Centro nacional de produccin limpia y tecnologas ambientales Reconversiones 301 302 304 306 308 309 312 314 315 317 318 319 321 323 326 327 328 330 332

CAPTULO VII

ESTRATEGIAS PARA EL DESARROLLO SOSTENIBLEIntroduccin, deuda externa, poblacin, recursos y entorno general Estrategias Diez lecciones y caractersticas de las estrategias nacionales para la sostenibilidad 333 340 344

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Agenda 21, sostenibilidad e indicadores Sostenibilidad ecolgica Sostenibilidad social Mapas e indicadores Contenido y forma de preguntas Valores Desarrollo de un consenso poltico Caractersticas de las estrategias para un desarrollo nacional sostenible Funciones Beneficios Ejemplos Principales tipos de estrategia nacional Otras caractersticas de las estrategias Ecosistemas y poblacin Miscelnea Algo sobre el azufre Algo sobre Incineracin Seminario URE Plan nacional de desarrollo. Componente de minas y energa Algunos pendientes Costos y pasivos ambientales Costos Responsabilidades retroactiva, retrospectiva y prospectiva Tipos de responsabilidades ambientales Probabilidad de acciones potenciales de remediacin Esquemas de inversin privada, plan maestro de desarrollo, refinera de Cartagena Transmilenio

349 350 350 351 352 352 353 354 354 356 356 358 359 361 363 363 363 363 364 366 367 367 368 369 369 370 373

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TABLA DE CONTENIDO POR ORDEN ALFABETICODIAGRAMAS DE FLUJO

Nmer o1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41.

TEMASAcetileno Alquilacin, diaflujo Balance energtico Banco de tuberas Benceno, tolueno, xilenos Butamer Capacidad de adsorcin Blending de gasolinas Carbonos en materia prima, procesos, productos semiterminados y terminados Cargas y destilados de URC CIB, Esquema general de operaciones Ciclo, disposicin del co2 y alternativas de fijacin del carbono CO2 combustin, industria cementera y teas industriales, emisiones globales CO2, ciclo CO2 slido Coquizacin retardada Compuestos livianos del petrleo Contaminacin, drenajes tpicos de refineras Contaminantes de una refinera de 50,000 bpd, diagrama rango/ magnitud para productos y contaminates Contaminantes tpicos en refineras Consumo de energa per cpita Consumo de energa en sectores industriales Corrida naftnica y cusiana Costos y beneficios Cyclar Debutanizacin Demex Demex.Unibn-Viscorreductora Depuracin de gases de combustin de carbn Deshidratacin de gas Deshidratacin con glicol Destilacin atmosfrica Destilacin binaria Cadena petroqumica Diagrama general de obtencin del petrleo Dos modelos de cracking cataltico Desulfurizacin y reformado cataltico de naftas Destilacin Binaria Diagrama de bloques para la obtencin de biodiesel Diagrama de bloques-complejo industrial de Barrancabermeja Diagrama de flujo de Cartagena

Pgina170 201 136 138 213 107 106 117 48 113 161 40 275 70 228 217 47 95 88 156 281 145 313 172 149 205 205 196 226 232 151 142 153 38 112 109 142 69 159 177

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42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. 63. 64. 65. 66. 67. 68. 69. 70. 71. 72. 73. 74. 75. 76. 77. 78. 79. 80. 81. 82. 83. 84. 85. 86. 87. 88. 89. 90.

Diagrama general de cracking cataltico y fraccionamiento de productos Emisiones, vertimientos y desechos slidos Diagrama Sankey Eliminacin de H2 y N2 Emisiones, gases de combustin del carbn Emisiones globales de CO2 Etanol de caa de azcar Energa solar, balance global Ejemplos-segn nmero de carbonos de carga de procesos de refinacin para obtencin de semiterminados y productos finales Ejemplos de procesos de refinacin Especialidades Especialidades (disolventes) Estabilizacin de gasolinas Equivalencias volumtricas Esquema de columna de xll Esquema simplificado de operaciones Esquema simplificado de petroqumica Sistema de eyectores de una torre de vaco Etileno Exano, Especialidades Filtro electrosttico Filtro mangas Fraccionamiento de destilados de URC Fraccin C4 Gas natural, deshidratacin con glicol Gas natural, eliminaci{on de H2 y N2 Gas natural, eliminacin de nitrgeno Gas natural, separacin, endulzamiento Gasolinas, blending Generacin de hidrgeno Generador 1,000 Mw Hidrocraqueo con dos etapas para mximo rendimiento de diesel Hidrocraqueo con una etapa para gasleo liviano de vaco Gasolinas, estabilizacin Hidrotratamiento Hidrogenacin de naftnicos y parafnicos, bloques Hornos para calentamiento de crudo Hornos topping Hydrocracking, mximo rendimiento de diesel Intercambiadores de calor Incineracin de dsm Intercambiadores de calor de aletas Livianos de crudo y reformado, recuperacin Livianos del petrleo, estructuras moleculares Merox MTBE Naftalina Obtencin de alcohol etlico de caa de azcar Oleflex

113 94 122 231 196 275 174 267 48 51 55 150 148 225 119 158 153 84 170 55 291 197 191 169 232 231 234 227 117 180 137 120 120 148 108 108 129 129 120 132 284 134 110 47 198 60 219 174 171

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91. 92. 93. 94. 95. 96. 97. 98. 99. 100. 101. 102. 103. 104. 105. 106. 107. 108. 109. 110. 111. 112. 113. 114. 115. 116. 117. 118. 119. 120. 121. 122. 123. 124. 125. 126. 127. 128. 129. 130. 131. 132. 133. 134. 135. 136. 137. 138. 139. 140.

Parafinas, extraccin con fenol Parafinas, corrida crudo parafnico Penex Petrleo Petrleo y gas, pictrico Petroqumica, procesos UOP Petroqumicos del petrleo Petroqumicos del acetileno Petroqumicos del etileno Petroqumicos de C4 Petroqumicos del propileno Petrleo y gas, yacimientos Planta de alquilos Planta de alquilacin Planta de aromticos Planta de azufre Plan maestro de la refinera de Cartagena Planta de polimerizacin Planta de parafinas Plantas de polietileno Planta de produccin, patio de tuberas Platforming Polister Produccin y/o recuperacin de cido sulfrico Produccin de destilados parafnicos y naftnicos Produccin de fibra poliestrica Propileno Recuperacin de livianos del craqueo cataltico Recuperacin de livianos de crudo y de reformado Recuperadora de vapores de URC Refinacin, procesos UOP Refinera, cracking Refinera, cracking-coking Refinera, hydroskimming Refinera sebastopol Refinera, topping Reforming y desulfurado Rentabilidad de la refinacin Sankey Separacin de nitrgeno Separador bifsico Separadores trifsicos Sulfrico Sinterizacin Torre de absorcin Torre de adsorcin Torre de enfriamiento Torre de destilacin binaria Torre lavadora Torre de extraccin lquido-lquido

208 210 57 169 57 167 164 170 170 169 171 39 214 200 211 195 178 215 208 216 81 212 199 146 168 171 194 110 192 51 144 144 143 222 143 108 178 122 234 89 90 199 220 105 104 135 142 116 118

241. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. Tratamiento con H2- RCD Unibn Tratamiento con hidrgeno Torres, tipos de rellenos Turboexpander Unibn HC de UOP Venturi y filtro de mangas Viscorreductora, eyectores, diaflujo y vaco Turboexpander Unibn HC, bloques Unibn RCD, diaflujo Unidad de balance URC, cargas y destilados URC, fraccionamiento de destilados URC, dos modelos URC, recuperacin de livianos URC, URV, gases saturados Vaco, sistema y eyectores Viscorreductora Sistema de drenaje tpico en refinera 206 182 106 186 207 115 85 186 207 206 162 113 191 191 194 193 84 203 96

AMBIENTE, REFINACIN DE PETRLEO E INDUSTRIA QUMICA PARA NOVATOS...a pesar de la opresin, el saqueo y el abandono, nuestra respuesta es la vida.... G. Garca Mrquez

PrembuloEste trabajo es un ejercicio pedaggico dedicado a la educacin masiva sobre refinacin, como un aporte a las culturas ambiental y energtica. La refinacin abarca tantas reas del conocimiento, que dependen unas de otras, que es vlido asociar refinacin con cualquier actividad energtica, productiva, social, ambiental y de servicios. No es un informe tcnico -tanto que para ahorrar papel de versiones impresas, no se aplican las normas Icontec ni el rigor de la metodologa y la forma de los documentos tcnicos. Mientras se precisa qu clase de escrito es, por ahora esperamos que sirva de algo. En atencin a los comentarios que recib de los lectores de la edicin de 1999, hice algunos ajustes para mejorar el contenido.

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La priorizacin del contenido fue sesgada en el sentido que se orient hacia los temas, conceptos y diagramas que se consideraron de ms importancia para la formacin conceptual del estudiante o para el lector con algn conocimiento del tema. El lector puede emplear la opcin de considerar con algn detalle varios diaflujos siguiendo la secuencia como se presentan. Se excluy la bibliografa relacionada con los conceptos bsicos de tecnologa y ciencia. De algunos temas como indicadores ambientales, ecoeficiencia y estrategias para desarrollo sostenible, se hicieron inserciones textuales completas. Los diagramas de bloques, diaflujos, tablas y figuras, son indicativos y deben tomarse como una alternativa de aproximacin a las instalaciones y plantas reales; de ninguna manera un manual de referencia tcnica. Adems, todo el material grfico es muy simplificado, y se presentan a manera de ejemplo para dar una idea de los temas que manejan las empresas y entidades especializadas, de investigacin, gubernamentales, de planeacin y de polticas asociadas con el tema. Hoy el marco integral y global de la educacin para el desarrollo sostenible va mucho ms all del enfoque ecolgico (Polmica del desarrollo, Funiber) asociado con la biosfera e integra al criterio todos los componentes sociales, culturales, econmicos, polticos y tcnicos. Trasciende al reciclaje, que se ha trata de mostrar al mundo como el componente smbolo y significativo en la bsqueda de un desarrollo sostenible; en realidad es mucho ms integral; pero cuando tropieza callos e intereses polticos y econmicos, se le estigmatiza y se le endilga hasta matices subversivos, porque en esencia el desarrollo sostenible apunta a rescatar y respetar para el ser humano los derechos a la dignidad, el trabajo, la salud, la tica y la moral. En este camino encuentra obstculos polticos maysculos ante la ola globalizante y pasteurizante dirigidas a las culturas y las civilizaciones. Entonces al abordar la necesidad de bsqueda de desarrollo sostenible, se empiezan a cuestionar paradigmas, modelos de desarrollo y doble moral de sistemas de gobiernos y modelos de desarrollo, prdida de autodeterminacin, globalizaciones, condicionamientos de las potencias mundiales, manipulacin del capital financiero mundial, sumisin de las bananas republics y represin de stas a sus sbditos. Se ha presentado el desarrollo sostenible como algo tan simple como reciclar, ahorrar energa o cuidar ecosistemas, entre otros, pero abandonando el anlisis de todos los criterios que subyacen a estos componentes, y que constituyen la base de discusin sobre la real estructuracin del criterio de desarrollo sostenible. Estos criterios constituyen el marco general de este libro; estn abordados en Fundacin Iberoamericana, Funiber, Bogot, curso de Maestra en Gestin y Auditoras Ambientales, mdulo de educacin ambiental, 2002, www.redambiental.org y algunos de los temas se amplan en el Captulo VII de este libro.

El manejo bibliogrfico es apenas primario. Se da crdito a todas las fuentes consultadas, pero sin la pgina de la fuente; sin embargo, en la medida que el trabajo ampli su alcance en esta edicin de 2003, trat de mejorar esta falla. Las referencias bibliogrficas y sobre todo el ndice detallado,

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presentan la opcin de hacer aclaraciones sobre un tema puntual o aproximarse al concepto con algn detalle. Sobre las pginas web que se presentan, del tabulado de 1500 que me dio Dagoberto Ortiz, y unas pocas que yo tena, complet 150 que se anexan en esta edicin; son de mucha ayuda, as como los hipervnculos que aparecen en otro anexo o en el cuerpo del documento. El ndice alfabtico, el glosario y el ndice temtico complementan la ayuda para la consulta rpida. El trabajo tambin podra aproximar al lector a una concepcin real sobre la falsa connotacin de difcil asociada con la industria de refinacin y petroqumica, para que la perciba como un recurso amigable y aplicable a muchsimos sectores productivos que nada tiene que ver ni con refinacin ni con petroqumica. Se pretende que este documento sea digerible, para lo cual se emplea en algunos casos lenguaje coloquial, sin perder el componente tcnico propio del tema, y que est enmarcado en lo conceptual. Con frecuencia aparecen palabras y expresiones que estn de moda, de las cuales se pueden aprovechar lo positivo que tienen, y es que se entienden fcilmente. Va dirigido al lector no refinador -incluyendo estudiantes de secundaria y primeros cursos de ingeniera qumica- para plantearle que el manejo conceptual es sencillo. Para ayudar a abordar el enfoque tcnico, ha sido necesario utilizar ejemplos de la vida cotidiana y algunas descripciones y analogas. Espero que sirva como material de consulta para el estudiante de bachillerato y como cualquier forma de referencia para la universidad y el lector con algunos conocimientos primarios de refinacin. Tambin, para hacer claridad sobre los criterios que se expresan aqu, ser necesario algn esfuerzo de lectura y anlisis.

Es conveniente aclarar que este trabajo es como un muestrario de algunas consideraciones ambientales, en las cuales el valor agregado es el esfuerzo de ordenar algunos temas y mostrar el contexto general sobre un medio ambiente que estamos decididos a arrasar. Tampoco hay investigacin. Pero quiz sirva al lector para darle un orden de magnitud de la inmensidad del tema y motivarlo hacia el anlisis y la adquisicin de la destreza necesaria para discriminar y seleccionar la avalancha de tanta, tan buena y tan mala informacin disponible. Al comparar la amplitud del tema ambiental, su relacin con estos subsectores productivos y el contenido de este documento, puede que sea mayor la controversia que genere que los problemas que resuelva. Y se espera que as suceda como una etapa necesaria en la bsqueda de seales y derroteros. No olvidemos que slo veremos un mosaico de pequeas realidades y falsedades que ojal haga aportes a la toma de conciencia sobre las relaciones sobre produccin y medio ambiente. Como referencia La Balsa de la Medusa (Pintura de la balsa de la medusa, de Theodore Gericault, Francia, naufragio el 2 de julio de 1816 de la nave la medusa: ejemplos profundos para reflexionar). presenta las opciones que cada persona pueda asumir ante situaciones crticas, para nuestro caso el naufragio del medio ambiente, ocasionado precisamente por quienes recibimos de l sus beneficios.

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El objetivo de proponer slo un acercamiento conceptual, hacen que el contendido es elemental. Adems, articulado con estas consideraciones, est limitado por: 1) lo que conozco de refinacin y medio ambiente, 2) los grupos estudiantiles a quienes est dirigido, y 3) lo que pude encontrar sobre los temas y la atencin de ser un documento coherente con la extensin del mismo, de tal manera que fuera manejable dentro de criterios razonables. No s cuntos volmenes como el presente se necesitaran para hacer un trabajo que guste a todos y al autor. No se trata de hacer una enciclopedia sobre el tema. Con el bajo precio que llegue al pblico, espero que ste retribuya el esfuerzo que se necesita para hacer sto, sobre todo cuando nadie me lo ha pedido; en realidad, obedece a un compromiso conmigo mismo, orientado a aportar lo que creo hace falta como recurso didctico sobre el tema. No hubo ningn auxilio pblico o privado. Intent de aproximarme a un documento tcnico, y trat de mantener la forma impersonal, una real camisa de fuerza; no fui capaz, as que us indistintamente las formas personal e impersonal, segn cmo amaneciera el da.

AntecedentesDespus que el mundo se convenci de que el actor principal de la gestin ambiental era el hombre, pues su capacidad de bienestar -o como se dice de calidad de vida presente y proyectada- y su salud se estaba amenazando seriamente en proporcin directa al deterioro del medio ambiente, se comenz a pensar de otra forma. El primer gran paso que se di para afrontar la globalidad del problema mundial de la contaminacin, fuera del contexto de problemas puntuales, fue en Estocolmo en 1972; sigui con la Cumbre de Ro en 1992 que gener la Agenda 21 -del siglo XXI-, el Protocolo de Kyoto en 1997, en 1998 la agenda en Buenos Aires y en 2002 la cumbre de Johanesburgo sobre Ro + 10 confirm que todos los avances para que el mundo sea amigable con el medio ambiente, no ha superado la etapa de buenas intenciones. La comercializacin despiadada del medio ambiente por parte de las multinacionales -parece que no tanto de los gobiernos, que menos capacidad de decisin tienen- refrendaron en sus balances financieros los recursos ambientales y los derechos de la gente a tener un ambiente sano. Dentro de las estructuras empresariales, la gestin ambiental no debe ser jerrquicamente dependiente; deben ser gestiones asesoras autnomas, reportando directamente a las instancias superiores, llmense gerencias, presidencias, consejos administrativos o juntas directivas. En cualquier caso, tienen el riesgo de estrellarse contra un gerente -o equivalente- inepto o payaso. La prdida de liderazgo del MMA es un hecho real, que ha continuado con sus acciones tmidas y sus logros pobres comparados con las expectativas que tuvo el pas cuando lo cre la Ley 99;

28 sigue acosado por los actores afanados y los gremios poderosos que nada quieren saber de cuidado del medio ambiente, porque no han ponderado lo suficiente la ventaja competitiva en el comercio mundial de ponerse a tono con lo ambiental; o por lo menos ser un poco respetuosos, as sea de labios para afuera, con el medio ambiente. sto contrasta con la excelencia de su discurso y con la gran capacidad de sus mandos medios, sobre todo en el rea tcnica, gente conocedora y comprometida, pero desestimulada y desalentada.

Este documento habra cumplido su objetivo cuando haya reclutado y convencido por lo menos a un lector y generado en ste el proceso que lo comprometa con la proteccin y recuperacin del medio ambiente. Y que lo introduzca en la onda de la integralidad y de la sinergia de las acciones amigables con el medio ambiente. Objetivo Desde el siglo XVII el cacique de Seattle (La carta del cacique de Seattle: ... caminarn hacia su destruccin rodeados de gloria...Trata a su madre, la tierra, y a su hermano, el firmamento, como objetos que se compran, se explotan y se venden como ovejas o cuentas de colores. Su apetito devorar la tierra dejando atrs slo un desierto... nos enseaba normas de comportamiento ambiental. Estos ejemplos vienen tambin de todas las civilizaciones indgenas y negras, que tanto garrote han aguantado a nombre del desarrollo, democracia y terrorismo. En un pas de olvidadizos y aguantadores, contribuir a que la reciprocidad con el medio ambiente no se aprenda a punta de garrotazos - para mencionar unos pocos: aire irrespirable, cuerpos de agua contaminados y altos niveles de ruido en las ciudades; desertificacin, deforestacin y disminucin de la pesca y las cosechas en el campo; y para todos, cambio climtico, acidificacin y agotamiento de la capa de ozono -, sino con un sentido de prevencin y criterios de desarrollo armnico y vida cotidiana amigable con el medio ambiente.

Aqu se pretende:

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Presentar el resumen conceptual, elemental y bsico, sobre el diseo y operacin de las industrias de refinacin y petroqumica, con la integracin de las variables ambiental y energtica al desarrollo histrico y a la operacin de las unidades de produccin. Con lo anterior se pretende mostrar desde una pequea rendija, el horizonte de una tecnologa que quiz incorpora en su evolucin miles de variables tcnicas, socioeconmicas y ambientales, as como enumerar y esclarecer algunos temas bsicos que necesita el lector para la comprensin conceptual mnima, integral y dependiente, que caracteriza a este tipo de industrias. Se habla de pequea rendija porque sobre cada tema o idea que se presente, pueden haberse desarrollado volmenes de publicaciones y dcadas de equipos humanos dedicados a la investigacin., Presentar alternativas para el fortalecimiento de las decisiones personales o institucionales que lleven al convencimiento de que en cualquier actividad personal, equipo o circuito de una planta de produccin o de servicios, existe el potencial de mejorar las decisiones personales as como las condiciones de diseo y de operacin de actividades productivas, que al final se traducen en mejoras de las eficiencias energtica y ambiental. Esto requiere un componente muy importante encaminado a mejorar las oportunidades de educacin y difusin de la informacin, para alejar el temor de improvisaciones. Ejemplos de los potenciales mencionados en las actividades productivas, -entre cientos- son el cambio de un motor sobredimensionado, el diseo correcto del dimetro de una tubera, la disminucin de un tiempo de mezclado, el rediseo de un aislamiento, la disminucin de la presin de operacin de un equipo, la reubicacin de la toma de un compresor de aire, la instalacin de una trampa de vapor, el rediseo de una granulometra, el cambio de los qumicos para el tratamiento de agua de caldera, potable e industrial, el rediseo de un intercambiador de calor, el cambio de una vlvula o accesorio para disminuir la cada de presin en la lnea, el cambio de un diluyente, la modificacin de la secuencia de operacin, la programacin de los mantenimientos, la instalacin de un analizador y controlador continuo de gases de combustin, la recirculacin de una lnea de proceso, la recuperacin de calor de un producto final, el precalentamiento del aire y gas de combustin para un horno, el reemplazo de un combustible, la instalacin de una turbina para mejorar el suministro de aire a un horno, la automatizacin de procesos como la combustin, la limpieza de un reactor, para citar los ms familiares y eficientes para implementar, desde el punto de vista tcnico y econmico.

Motivar al Estado para fijar metas reales a mediano y largo plazos, as como objetivos a corto plazo, de tipos ambiental y energtico, as como discutir mejor sus beneficios sociales esperados. La inversin en desarrollos tecnolgicos debe balancearse mejor con otras acciones productivas ms rentables pero con pobres rendimientos en el aporte a patrimonios tcnicos y sociopolticos. Es necesario impulsar el establecimiento de Sistemas de Manejo Ambiental, SMA -Environmental Management Systems, EMS- con gran nfasis en la aplicacin de criterios de produccin limpia y ecoeficiencia.

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Introduccin

La nocin de integralidad del anlisis ambiental es imprescindible y debe ir sustentada por las consideraciones de lo particular, de lo del detalle. Por eso el nfasis en la complementacin tecnolgica de la gestin ambiental del Estado, y sin duda la necesidad de aterrizar en acciones concretas y a veces hasta en minucias y pequeas vivencias de lo cotidiano. Ojal no todo se trate de resolver con medidas polticas, pues stas as como tienen sus alcances, tambin tienen sus limitaciones; algunos planteamientos ambientales parecen bastante claros y no deben agotarse en analizar todas las hiptesis posibles antes de comenzar a hacer algo. La falta de accin a veces deja tantos proyectos en el campo de lo etreo o inalcanzable, pues nunca habr alcanzado la perfeccin necesaria de una planeacin utpica e inmaculada que se traduce en hechos tangibles positivos. El documento presenta la mayora de los procesos que existen en Colombia y algunos pocos que existen en el mundo. Durante la descripcin de las plantas y procesos de este documento, no se detallan las operaciones y los procesos unitarios, salvo tres o cuatro plantas que se tomaron como ejemplo al estimar que son representativas del sector. Las industrias de refinacin y petroqumica se caracterizan por ser particularmente contaminantes y tambin donde siempre ha existido un gran potencial de mejoramiento de eficiencias; sto determina, entre muchas cosas, las acciones preventivas y correctivas a tomar.

Las soluciones para tratar cualquier vertimiento, emisin o desecho slido, no son universales ni nicas, y cada caso particular debe considerarse puntualmente: la conceptualizacin s est muy definida en la mayora de los criterios tecnolgicos de refinacin y petroqumica, pero los diseos bsicos de ingeniera de proceso, as como el paso final de ingeniera de detalle, son slo vlidos para resolver un caso puntual. As, el criterio indicativo de la solucin general tiene validez, pero el afinamiento real necesario para una aplicacin, contina siendo puntual. En este documento se presentan slo generalidades de unos pocos procesos, algunos con ms detalles que otros, en atencin al tiempo, espacio, objetivo trazado e informacin disponible. Pero se cree que lo anterior es suficiente para lograr la didctica de inducir al lector en el anlisis preliminar. Se pretende que con los fundamentos presentados en este estudio, el lector pueda interpretar los diagramas de flujo y de bloques de cualquier proceso de refinacin y petroqumica e incursionar en las alternativas que pueden presentarse al plantearse con otros proyectos industriales. El desarrollo de la industria de refinacin y petroqumica tiene caractersticas comunes a las de cualquier industria, tales como mercado, economa de escala, internacionalizacin, alternativas tecnolgicas, competitividad y abastecimiento y manejo ambiental, entre otros. Es intensiva en

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capital, mano de obra calificada, investigacin y desarrollo, versatilidad operacional, adems de las connotaciones estratgicas y polticas. En este documento se aporta material introductorio y conceptual para uso de personal de entidades pblicas o privadas que no posean el perfil tcnico riguroso y profundo, pero que s necesiten algn soporte asociado con el objetivo de este documento en los temas de medio ambiente y combustibles fsiles. Tambin, si el lector conoce algo de refinacin y de medio ambiente, es probable que se pueda complementar la valoracin de las canastas energticas y ambientales y fortalecer con ms solidez las decisiones polticas. En esta industria, el mercado ha determinado que bsicamente no es necesario separar los diferentes hidrocarburos presentes en una carga de crudo, sino ms bien separar grupos, fracciones o cortes que se comporten de una manera similar. Es decir, separar la carga en varios productos, que van desde el rango ms liviano hasta el rango ms pesado, cuyos extremos son metano y asfaltenos. Entonces la carga debe fraccionarse, lo cual es el primer paso de cualquier proceso dentro de una refinera de crudo. Esta separacin o fraccionamiento se hace mediante el proceso de destilacin, proceso bsico en mejoramiento continuo a travs de las dcadas.

De tal manera que dentro de una planta que carga crudo podran no existir procesos de refinacin. Es decir, se podra hacer slo un fraccionamiento del crudo, sin refinar los cortes para producir combustibles. En estricto sentido tcnico, este esquema sera una planta fraccionadora y no una planta de refinacin. Entonces, una refinera tiene como objetivo primario fraccionar o separar un crudo o mezcla de crudos en cortes o fracciones -productos intermedios- para cargarlos a otros procesos, ejemplo, como materias primas para producir otros compuestos y, adems, refinarlos o purificarlos para producir productos finales como los combustibles. Adems, algunos cortes pueden utilizarse como materia prima para la industria petroqumica. El trmino de refinacin se utiliza en cualquier proceso de purificacin diferente al de la industria de combustibles o petroqumicos. Por ejemplo, en la industria de extraccin y purificacin o refinacin de aceites y grasas comestibles o en los procesos de beneficio de minerales y purificacin o refinacin en las industrias metalrgica o siderrgica, mediante procesos pirometalrgicos o hidrometalrgicos.

AlcancesNo pasa de mencionar algunos temas o de describir brevemente unos pocos conceptos y operaciones. En la prctica, detrs de cada uno de ellos existe una tecnologa especializada o los resultados de dcadas de investigacin aplicada de mejoramiento contnuo y con una gran dinmica de innovacin, que en cortos perodos de tiempo hacen obsoleto cualquier cosa que se afirme hoy. Se sugiere que el lector considere dos horizontes: uno definido por l mismo y otro definido en este documento. El lector que slo necesita esquemas generales de refinacin, le basta unos pocos minutos para consultar mediante el ndice los diagramas de bloques o diagramas de flujo del conjunto de la industria o de un complejo de refinacin y petroqumica -este es un alcance-; ahora, en la medida que el lector se interese por ampliar y desagregar la informacin anterior, puede recurrir tambin al mismo ndice que ampla los temas -este es el otro alcance- con ms

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informacin tecnolgica, que facilite la comprensin de cualquier proceso de refinacin y petroqumica. Se resaltan las implicaciones ambientales, energticas y de manejo de recursos naturales, as como orgenes, tendencias y fundamentos tecnolgicos, que involucra las autoridades ambientales y energticas y el conjunto de los fundamentos conceptuales bsicos. El contenido del documento es general, para que las personas no tcnicas -o tcnicas en otras reas- logren la conceptualizacin para la interpretacin cualitativa de una planta de refinacin y petroqumica. Las personas tcnicas no familiarizadas con el tema pueden lograr algn grado de penetracin en el tema y, definitivamente, es intil para personas tcnicas familiarizadas con el tema. Para que cualquier lector aproveche el contenido de este trabajo, es necesario que aporte un determinado esfuerzo de integracin de los elementos que se presentan aqu, ya que al tomar este contenido como un resumen o glosario, se pierden la nocin de conjunto y el objetivo bsico de este trabajo introductorio. Siempre debe tenerse presente que, particularmente en estas cuestiones productivas, cada cosa depende de todas las dems, y viceversa.

En general, se apunta a la apropiacin de un nivel prctico de conceptualizacin para la utilizacin de diferentes perfiles y niveles del recurso humano asociado con la gestin energtica y ambiental. En algunos casos se consider la necesidad de presentar detalles de los procesos, equipos y consideraciones ambientales. Es vlida la discusin sobre las operaciones unitarias, que en este caso son ms numerosas y que podra describirse como un subsector industrial ms fino y rentable, con procesos y con equipos ms especializados y variados, generalmente torres ms altas y de menor dimetro, as como operaciones a altas presiones o vacos, utilizacin de procesos criognicos -para generar temperaturas muy bajas- y uso intensivo de catalizadores. Es difcil presentar generalizaciones; cada planta es muy especializada en su produccin, lo cual se traduce en que existen tantos esquemas de diseo y produccin como necesidades de suministro y calidades deban suplirse, lo mismo que de la disponibilidad de materias primas, entre otras consideraciones. De manera anloga, los impactos negativos al medio ambiente y los aportes al desarrollo industrial, deben estudiarse puntualmente para cada planta. Algunas caractersticas particulares de refineras nuevas como procesar 500,000 bpd, necesitan 10% de su carga para satisfacer los requerimientos energticos del proceso y las restricciones ambientales, impulsan la necesidad de establecer los criterios integrales de produccin limpia y ecoeficiencia. Para ubicarse en el alcance, el lector puede hacer el ejercicio de ubicarse en un grfico x-y que tenga en una coordenada los compromisos personales ambientales -o sea el cubrimiento del nmero de problemas ambientales, intensidad de las acciones, etc.,- y en la otra coordenada el tiempo -un da, un ao, dcadas o toda la vida-.

Resea histrica

33A travs de las dcadas, el concepto de refinera ha evolucionado paralelamente a la evolucin del uso de los productos del petrleo. Con el desarrollo industrial pueden asociarse eventos de la historia de la contaminacin industrial y ejemplos de avances y estrategias para el control de los impactos ambientales negativos, como en los agujeros de la capa de ozono (entrevista a Mario Molina, investigador y descubridor de los huecos de la capa de ozono). En los Estados Unidos, al final de los aos treinta y en el resto del mundo hasta finales de la II Guerra Mundial, se consideraba al petrleo slo como fuente de energa, de tal manera el objetivo del proceso de refinacin se vea como la transformacin de una fuente primaria de energa en varios productos secundarios, principalmente gasolina. Todo, o casi todo lo que no poda orientarse en este sentido, se consuma internamente en la refinera, y cuando eran productos gaseosos, se quemaban o se descargaban a la atmsfera. El requerimiento de la industria petroqumica era muy limitado y en todo caso satisfecho por las fuentes convencionales: destilacin de carbn mineral para la obtencin de destilados livianos y aromticos, as como la fermentacin de carbohidratos para la obtencin de alcohol, particularmente el etlico. Ahora, durante la II Guerra Mundial, se despleg la fuerza hacia la obtencin de productos sintticos para reemplazar los productos naturales, que al final se ha traducido en utilizar los cortes livianos de la destilacin de crudo, principalmente las fracciones gaseosas y naftas como materia prima para la industria petroqumica. Esto di inicio al nuevo enfoque de refinacin petroqumica que, a menudo, est integrada por procesos que utilizan como materia prima gas natural o hidrocarburos condensados procedentes de los campos de produccin de crudo -tales como las gasolinas naturales o butanos de campo- que pueden necesitar o no procesos de purificacin y cuyo destino final lo define el esquema de proceso al cual est integrado.

En Colombia el 18 de febrero de 1922 comenz la refinacin con 1,500 bpd, que hoy est en el orden de 280,000 bpd. Con la tecnologa disponible de entonces, se hizo con el esquema ms sencillo de operacin: fraccionar una carga de crudo en unos pocos cortes como gasolina, kerosene, ACPM y fondos o residuos del fraccionamiento o destilacin, cortes stos que generalmente se utilizaban como combustible, con grandes ineficiencias y limitaciones. Desde entonces, la superacin y afinacin continuas de esas dos caractersticas, han sido condicin para afrontar la demanda y las exigencias de calidad del mercado, y se han constituido en la fuerza impulsora del avance tecnolgico de este sector industrial. Cada da sta apunta a mejorar eficiencias, diversificacin, calidad de productos y a valorar el fondo del barril, representado por los residuos mencionados. Los lineamientos anteriores han permitido manejar en todas direcciones individualmente y en conjunto muchas opciones que se han traducido en mltiples alternativas o rutas de proceso hoy ms de 150- y, en la medida que stas se presenten como opciones aplicables dependiendo del crudo o mezcla de stos y los objetivos que determine el mercado o las directrices sociopolticas-, aumenta la complejidad y el componente tecnolgico de las plantas que se necesiten para cumplir el objetivo con la materia prima disponible. De otra parte, el componente diversificar adquiere grandes proporciones cuando la industria de refinacin bsica apunta a suministrar materias primas para petroqumica o a la misma produccin petroqumica bsica o pura, en las llamadas refineras petroqumicas.

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En Colombia el rezago tecnolgico creciente, ha sido el resultado de muchos procesos histricos, polticos y econmicos. La opcin de slo comprar tecnologa indefinidamente para muchas reas del sector productivo de bienes y servicios, coloca a los pases subdesarrollados en una desventaja creciente. La conviccin de muchos sectores tcnicos y acadmicos es abrir un foro para analizar mejores polticas de directrices de investigacin aplicada, fijar prioridades y evaluar estrategias de liderazgo del Estado para fijar metas a mediano y largo plazos, as como discutir mejor los beneficios sociales esperados. La inversin en desarrollos tecnolgicos con beneficio social debe ponderarse mejor que otras acciones productivas ms rentables pero con pobres rendimientos sociopolticos, ejemplo, baja generacin de empleo. La adhesin forzada a los procesos de apertura (apuntes sobre el comienzo de las ltimas tres etapas de la aplanadora neoliberal: Gaviria, Pastrana y Uribe, relacionado con otro artculo periodstico de 1993 del ex ministro Parejo Gonzlez, quien sustenta que Gaviria es un traidor a la patria: si escribiera eso hoy en 2004, concluira que tambin lo son Pastrana y Uribe) mundial nos cogi de sorpresa y en posicin tcnica y comercial desventajosa que, a pesar de las ilusas expectativas, ha agrandado la brecha. Se presenta como tema complementario al de este trabajo la siguiente propuesta de reflexin, ms asociada a nuestras vivencias cotidianas y al potencial devastador de nuestro desarrollo histrico, tambin relacionado con el desarrollo de la industria de refinacin:

Ni con los ejemplos nefastos aprendemos como lo fue la represa de Betania que interrumpi el ciclo reproductivo del bocachico del Magdalena, pero hoy repetimos la depredacin con la versin de Urr, y definiremos las reclamaciones Uwa con el sello de las definiciones unilaterales de fuerza y devastacin de los conquistadores espaoles. Entonces, aunque medio conocemos la historia, repetimos los errores (horrores!) con versiones Siglo XXI, revisadas y actualizadas. Se continan tratando los recursos naturales con el criterio de que son ilimitados y que, adems, la mayora son gratis. Pero inclusive as, seguimos hablando de paz. Soluciones? Por lo menos, equidad, participacin, autonoma, honestidad y compromiso. Yo percibo que la conviccin de muchos sectores tcnicos y acadmicos es abrir un foro para analizar mejores polticas de directrices de investigacin aplicada, fijar prioridades y evaluar estrategias de liderazgo del Estado para fijar metas a mediano y largo plazos, as como discutir mejor los beneficios sociales esperados. Y ms ahora con un gobierno de ultraderecha, ms doblegado al imperio gringo y ms amante de la guerra como solucin a los problemas sociales del pas.

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Todo cambia muy rpidamente, as los temas y criterios analizados, slo perduran aquellos criterios bsicos. Conviene aclarar que el marco para los temas tratados es Colombia, pero es extensivo y se nutre de otros contextos geogrficos. La siguiente percepcin, desafortunadamente extempornea, despus de haber terminado el documento y tratado de actualizar algunos temas, es que la resultante de este trabajo es un pequeo brochazo sobre los temas abordados. As que espero que las opiniones sern de todo tipo y de todas las condiciones, y esa es la fuerza que impulsa a quienes deseen continuar con este trabajo. Ya no puedo hacer las correcciones para resaltar en una parte bien visible y bien central del documento que la concepcin global y local como se concibe y maneja el medio ambiente, es mezquina, mentirosa y sesgada por los intereses comerciales, colonialistas y polticos. Espero que posteriormente tenga yo otra oportunidad de hacer un repaso sobre estas ideas para retractarme y replantear de tantas cosas que se pasaron sin el debido anlisis crtico, tales como las intenciones de los convenios y tratados internacionales, el condicionamiento de los programas y acciones oficiales a los prstamos de la banca multinacional, a las mentiras de la educacin ambiental que no trasciende lo meramente ecolgico, a la reticencia de las polticas ambientales que tratan de desestimar la globalidad del concepto, el cual debe insertar en sus contenidos todos los componentes polticos y econmicos, sociales, para que de algunas forma nos estemos aproximando a la educacin ambiental para el desarrollo sostenible, donde quepamos sin vicios de inequidad, marginamiento, exclusiones, de participacin y de respeto a desigualdades y valores culturales y sociales; en resumen, dentro del contexto colombiano, como clama Garca Mrquez: ...una educacin desde la cuna hasta la tumba. Inconforme y reflexiva, que nos inspire un nuevo modo de pensar y nos incite a descubrir quines somos en una sociedad que se quiera a s misma.

El 10 de agosto de 2003 un delegado de las Naciones Unidas en Bogot inform que este ao han sido asesinados en Colombia cerca de 170 lderes indgenas (cerca de uno cada dia!). Es necesario cuestionar tantos eufemismos, tantos smbolos marchitos lejos de realidades, tanta historia maquillada y tantas mentiras pegadas con babas. Somos un pas en guerra por causa de inequidades sociales, inequidades que se pretenden resolver a punta de bala. Son mentiras que tratan de maquillar y presentar un pas formal a partir de un una realidad desfigurada y completamente opuesta a las formalidades mentirosas. Por ejemplo, uno solo, que la gente lo

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piense y que no lo adopte slo como palabras de dientes para afuera cuando con orgullo patrio canta el himno nacional y adopta con el compromiso patriotrero el texto que habla de: ...Oh gloria inmarcesible!...Oh jbilo inmortal!...En surcos de dolores, el bien germina ya!.... Cul gloria y de quin? Qu es lo que quiere decir eso de inmarcesible? Por qu o de quines es el tal jbilo inmortal? Querr decir que los crmenes de exterminio han llegado a ser bienes que estn germinando?. Lo nico que queda sin duda claro son los surcos de dolores. El modelo de desarrollo global y nacional se aplica con rigor al manejo ambiental, y se concibe el ambiente como otro bien transable, y como tal sujeto a las leyes del mercado, que Octavio Paz critica as: El mercado es un mecanismo eficaz, pero, como todos los mecanismos, no tiene conciencia y tampoco misericordia. Hay que encontrar la manera de insertarlo en la sociedad para que sea la expresin del pacto social y un instrumento de justicia y equidad. y propone un cambio para Una sociedad poseda por el frenes de producir ms para consumir ms tiende a convertir las ideas, los sentimientos, el arte, el amor, la amistad y a las personas mismas en objetos de consumo. Todo se vuelve cosa que se compra, se usa y se tira al basurero. Ninguna sociedad ha producido tantos desechos como la nuestra. Desechos materiales y morales.

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CAPTULO I

AMBIENTE, REFINACIN DE PETRLEO E INDUSTRIA QUMICA PARA NOVATOS Definiciones y conceptos bsicos asociados con la refinacinCrudoUna molcula puede definirse como la mnima masa de una determinada sustancia que conserva las mismas propiedades fisicoqumicas -o caracterizacin- de la masa de donde proviene sta. El petrleo tambin se conoce como aceite, crudo o petrleo crudo, que es una mezcla de miles de compuestos que principalmente contienen hidrgeno y carbono -denominados hidrocarburos-, con propiedades fisicoqumicas muy diversas, lo mismo que impurezas como oxgeno, nitrgeno, azufre, nquel, cromo, vanadio, asociados con el yacimiento geolgico de donde proviene. La siguiente referencia nos permite ubicarnos en el tamao molecular: Molecular Expressions Science Optics and You. (Ilustracin secuencial desde microcosmos atmico hasta el macrocosmos sideral). La siguiente representacin pictrica pretende aproximarse a la diversidad de usos de los derivados del petrleo y gas natural.

Diagrama general de obtencin de productos del petrleoEdicin y diagracmacion Ciro Serrano Camacho

Gas secoGLPGLP

Gas natural

Gasolina naturalGas rico

Petrleo

Yacimiento de gasGas rico

Agua

Yacimiento de petrleo

GLP

Gasolinas

Kerosene

Gasolina aviacin

JP

ACPM

Lubricantes

Parafinas slidas

Combustleos

Asfaltos carreteras

2002

petroleoygasproduccionfigurageneral.ppt

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Los hidrocarburos en un yacimiento van desde el ms liviano, CH4 o gas metano, hasta compuestos qumica y fsicamente pesados que son slidos en su estado natural y se llaman asfaltenos. Las molculas de los hidrocarburos presentes en los crudos tienen miles de estructuras y configuraciones segn la manera como se encuentren unidas sus unidades constituyentes -o tomos- y el nmero y ubicacin de estos tomos. De acuerdo a lo anterior, a estos hidrocarburos se les ha clasificado en varias familias que se conocen como series de hidrocarburos (parafnica, olefnica, naftnica, aromtica, diolefnica y cclica) que existen en un determinado crudo, rara vez como una sola serie, y ms bien como una mezcla de series, cada una de las cuales tiene su propia identidad y comportamiento (en los yacimientos de carbn, las series son principalmente aromticas y la composicin es ms variable en las tres direcciones del manto de la mina que en los yacimientos de crudo). Esto determina que un crudo pueda utilizarse como materia prima o carga slo para obtener determinados productos intermedios o finales, ejemplo; gasolina, ACPM, aceites lubricantes, grasa lubricante, parafina para velas y asfalto, entre otras opciones. En la prctica, el mercado define la necesidad de mezclar dos o ms crudos para suplir una demanda.

En el siguiente esquema se muestran algunos detalles de la instalacin de un pozo productor de petrleo y/o gas natural. Se ha propuesto asignarle a los crudos algunos valores convencionales: Base de crudo Parafnica Naftnica Mixta % naftnicos 22-32 61-76 38-39 % aromticos 12-25 8-13 16-20 % parafnicos 46-61 15-26 12-45

Para el caso de yacimientos de hidrocarburos, el entorno es normalmente reductor; entonces, los elementos carbono e hidrgeno de la materia prima, confinada total o parcialmente en los yacimientos, se transforman, reaccionan entre s o se reordenan molecularmente, pero no se oxidan; o lo hacen slo parcialmente. Debe recordarse el principio de que en un sistema confinado simple que contiene dos o ms compuestos, al oxidarse una, se reduce otra. A veces puede encontrarse CO2 en un yacimiento de gas, lo cual indica que por lo menos, durante un tiempo geolgico, existi un ambiente oxidante en el yacimiento. A todo el proceso puede que se hayan

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incorporado tambin los mecanismos de degradacin bacteriana y cataltica del entorno. Los productos son desde metano e hidrgeno hasta crudos de todas las clasificaciones y carbones minerales y oil shale -o esquistos bituminosos, roca impregnada de crudo-, pasando por todas las familias y mezclas de familias de compuestos orgnicos, condensables y no condensables, compuestos sulfurados y oxidados, parcial o totalmente. El CO tiene el potencial de oxidarse -o quemarse- para generar CO2; ste al no poder oxidarse ms, constituye un inerte de los yacimientos de gas libre o gas asociado. De tal manera que, en ausencia de contaminantes, la combustin total de un hidrocarburo puro producir slo CO2 ms agua. En un equilibrio natural, este CO2, mediante el proceso fotosinttico, es absorbido y descompuesto qumicamente por los rboles: el oxgeno es liberado a travs de las hojas y el carbono incorporado como materia prima para la formacin de la celulosa, principal constituyente de la masa de los rboles. En ausencia de este mecanismo, el CO2 constituye el factor determinante del cambio climtico por ser generador del efecto invernadero.

El desequilibrio inducido por la alta generacin de CO2 de las actividades humanas, se acenta por la tala de bosqges; (La situacin actual de los bosques en el mundo); ambos factores se oponen al equilibrio natural y se incrementan con el tiempo, lo mismo que su efecto principal, el efecto invernadero. Tomado de Corpodib, David Cala, para UPME, inserto es siguiente esquema, que aparece ampliado, con datos porcentuales sobre radiacin incidente y rechazada.

Radi acin solar

Algo de la radiacin infrarroja es absorbida y re-em itida por las m olculas de los gas es de efecto de invernadero (CO2, CO, CH4, etc..). El efecto directo es el calentamiento de la s uperficie de la tierra y la tropos fera

Parte de la radiacin es absorbida por la tierra calentndola y caus ando la emis in de radiacin de onda larga (infrarrojo) que es retornada a la atm s fera.

El siguiente diagrama presenta la produccin per cpita de CO2

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Emisiones per cpita en toneladas de CO2/ao. Fuente, FoE, Anuario El Pas, 199825.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0U ni do A le m an ia Fr an ci a M un do R us ia In di a U S ASolar ndirecta 19% Biomasa 13%Elica