Refinación de petróleo Integrantes :  Aybar Marquez, Katherin  Espinoza Ortega, Anny

Historia de la Refinación Desde la antigüedad en ciertas regiones terrestres de los países del oriente medio, el petróleo aparecía de forma natural. Hace 6000 años en asiria y en babilonia se usaba para pegar ladrillos y piedras, también se utilizo para la medicina y e calefateo de embarcaciones La primera destilación de petoleo se le otorga al sabio árabe de origen persa al-Razi en e siglo IX, y como inventor del aalambique, ya en esos entonces obtenia keosene y otros destilados, para usos médicos y militares. Los árabes a través del califato de cordoba, actual España, difundieron estas técnicas po todo Europa

Historia de la Refinación En el siglo XVIII y gracias a los trabajos de G.A Hirn empiezan a perfeccionarse los métodos de refinación, obteniéndose productos derivados que utilizarían principalmente para el engrasado de maquinas En el siglo XIX, logro la obtencion de aceites fluido que pronto empezarían a usarse en el alumbrado, en 1846 el canadiense a Gesnerse obtuvo kerosene, lo que incremento la importancia del petróleo aplicado al alumbrado y en 1859, Edwin drake perforo el primer pozo de petróleo en Pensilvania

Refinación :Generalidades Una refineria es una planta industrial destinada a la refinación del petróleo, por medio de la cual mediante una serie de procesos, se obtienen diversos combustibles fosiles capaces de ser utilizados en motores de combustión El petróleo crudo no tiene uso por eso que se somete a un proceso de conversión de energía primaria a secuandaria denominada refinación Se conoce como refinación al conjunto de procesos que se aplican al pétroleo creudo con la finalidad de separar sus componentes útiles y además adecuar sus características a las necesidad de la sociedad, en cuanto satisfagan las necesidades de la sociedad dándole un valor

Fracciones del petróleo crudo

Esquema general del sistema de refinación

Refinación de petróleo Por lo general el petróleo crudo requiere de más de una operación para la fabricación de los productos finales. Por consiguiente una refinería consiste de diversas unidades procesadoras individuales de diseño y operación específicos, para producir competitivamente los productos que el mercado exige y que pueden variar de semana a semana. La refinación del crudo involucra una serie de procesos tanto físicos como químicos a los cuales se somete el petróleo crudo, los productos que se obtienen de ellos tienen diferentes rendimientos ya que estos dependen del origen del crudo; para ajustar estos rendimientos al patrón de consumo algunas de las fracciones se someten a diversos procesos de conversión. Estos procesos de conversión se aplican con el objeto de obtener productos más ligeros, mediante transposiciones moleculares, cuyo valor comercial es mayor. Estos procesos pueden ser de tres tipos: procesos de destilación, procesos de desintegración y procesos de purificación. En el primer proceso se calienta el petróleo crudo a una temperatura en la cual los componentes ligeros se evaporan y a continuación se condensan los hidrocarburos en fracciones aprovechando las diferencias en los puntos de ebullición. La composición de cada fracción se identifica por su intervalo de ebullición y no se obtienen compuestos puros. En la tabla 1 se muestra la clasificación de las fracciones.

Refinación de petróleo En el segundo proceso el residuo de la destilación del petróleo crudo se somete a una nueva destilación al alto vacío para separar los componentes menos volátiles que serán destinados a lubricantes o a ser desintegrados catalíticamente. Esto es con el fin de obtener productos comerciales más valiosos, tales como gas licuado y gasolina de alto índice de octano principalmente. Los residuos de la destilación al alto vacío se emplean como asfalto o como carga para las plantas de coque. En los procesos de purificación se eliminan los compuestos que imparten propiedades inconvenientes a los productos. El petróleo crudo contiene diversas impurezas inorgánicas que son perjudiciales para la operación de las unidades de refinación. Un ejemplo son los sulfatos, bicarbonatos y cloruros, estos últimos pueden reaccionar con agua para producir ácido clorhídrico, muy corrosivo, mientras que la arena y otras materias en suspensión causan obturaciones en los platos de las columnas de destilación. La propia agua causa problemas durante la destilación y tiene que eliminarse del crudo. La sal puede afectar la operación de los intercambiadores de calor por incrustación, en tanto que existen otras impurezas que pueden envenenar el catalizador usado en las operaciones de desintegración o reformación. Uno de los procesos más útiles que debe sufrir el crudo antes de llegar a las refinerías es el de Desalinización, la desalinización se logra añadiendo agua en proporciones de 6-15% con respecto al petróleo y calentando de 90 a 150 oC con una presión suficiente para evitar la vaporización. La mezcla se emulsifica y la sal pasa a la fase acuosa. Para romper la emulsión se utilizan aditivos químicos que permiten sedimentar el agua para extraerla del sistema hasta la especificación máxima permisible de 2.8 g/L. La desalinización eléctrica se basa en la adición de 4 a 10% de agua a presión y calentando de 70 a 150 oC, emulsificando la mezcla e introduciéndola en un campo electrostático de alto potencial. El campo hace que las impurezas se asocien con la fase acuosa y, al mismo tiempo, produce la aglomeración de esta fase que permite separarla del sistema. El crudo desalinizado continúa a las unidades de destilación

Unidad de una etapa En la figura 1 se muestra una unidad para crudo con una sola etapa. La carga de crudo se precalienta por medio de las corrientes de salida y entra a un horno de calentamiento directo. Los materiales se separan en la columna de destilación de acuerdo a sus puntos de ebullición. Los productos deseados pueden extraerse como corrientes laterales en puntos apropiados de la columna. Las corrientes laterales se fraccionan en columnas pequeñas llamadas separadores. En estas unidades se usa vapor de agua para liberar el corte de sus componentes más volátiles, de tal manera que el punto de ebullición inicial del producto puede ajustarse al valor deseado.

Sistema de dos etapas La complejidad de la operación de las refinerías modernas frecuentemente requiere el uso de un sistema de dos etapas para obtener suficientes cortes del intervalo de productos deseados. Este sistema representado en la figura 2 incluye una torre primaria, que opera a 13.5 kg/cm2 man, y una torre secundaria que funciona a presión atmosférica junto con una torre estabilizadora y se usa cuando el crudo va a separarse en seis a diez cortes de intervalo estrecho. De la torre primaria pueden derivarse dos o más corrientes laterales, mientras que la salida superior constituye la alimentación a la torre estabilizadora. Esta puede operarse como una estabilizadora convencional o como desbutanizador o despropanizador. Los fondos de la torre primaria constituyen la alimentación de la torre secundaria. Esta utiliza una corriente de recirculación a reflujo en la que el producto superior regresa a la primera torre y se extraen corrientes laterales en puntos apropiados. Todas las corrientes laterales pasan a separadores para extraer las fracciones ligeras.

Destilación al vacio Los refinadores de petróleo usan la destilación al vacío para obtener fracciones de aceites lubricantes, carga de alimentación para desintegración catalítica y asfalto. Para la producción de aceites lubricantes se necesita una torre al vacío, y esta torre puede añadirse a una unidad de destilación de dos etapas (figura 3. El crudo de la torre atmosférica se alimenta a la torre a vacío a unos 430 oC, manteniendo la presión entre 40 y 130 mm de Hg. Por la parte superior se extrae la fracción de gasóleo que se puede utilizar como alimentación para desintegración catalítica y las corrientes laterales se procesan en separadores. El producto de fondos es residuo o asfalto.

Dos etapas con torre al vacío Las operaciones a altas temperaturas pueden producir coquificación en los tubos de calentamiento o en las artesas, con la consiguiente degradación térmica. Por consiguiente, en algunos casos es necesario operar al vacío para poder reducir las temperaturas de operación. El petróleo crudo contiene cuando mucho 18% de gasolina. Con el vertiginoso crecimiento de la industria automotriz se hizo necesario idear métodos para utilizar una mayor proporción del petróleo como gasolina. De esta forma se logró que el rendimiento de gasolina a partir de petróleo crudo fuera ya de 44.9%. Esta diferencia se obtiene convirtiendo otras fracciones en gasolina. Al destilar petróleo crudo se obtiene un alto porcentaje de petróleo intermedio, que incluye gasóleo, aceite combustible ligero y aceite combustible pesado. Para los cuales existía muy poca demanda hasta hace unos años. Al calentar el gasóleo en un calentador de aceites y dejándolo expandir en una torre fraccionadora, se forma un alto porcentaje de componentes de baja ebullición, de hecho, son una gasolina. La descomposición de un petróleo durante su destilación es un hecho común y generalmente indeseable en el laboratorio orgánico. Sus moléculas grandes son sensibles al calor, se desintegran en fragmentos más pequeño, algunos de los cuales se vuelven a unir o se unen en formas distintas. El arte de la desintegración se basa en el uso adecuado de este efecto y controla la desintegración para producir un máximo de la gasolina deseada. La desintegración forma varios productos: gases, naftas de ebullición baja e intermedia adecuadas para gasolina y queroseno, fracciones de gasóleo y aceite combustible, aceites residuales y carbón, en proporciones que dependendel tipo de carga de alimentación a la unidad y de la temperatura, la presión y el diseño del equipo.

Desintegración térmica En los primeros años el proceso consistía en exponer un flujo de corriente de gasóleo a la acción de temperaturas altas y presiones moderadas utilizando tubos de acero. Después se introducía en una cámara grande a presiones más bajas, donde se separaban los gases, los vapores y los líquidos. Entonces, los vapores condensados y los líquidos se separaban por fraccionación en la forma usual. También se procedía vaporizando primero el petróleo y después sometiéndolo a la desintegración. A lo largo de los años se desarrollaron varios procesos que tuvieron bastante éxito, el más común fue el llamado proceso de tubos y tanque. La desintegración térmica todavía se usa, en especial en las refinerías pequeñas. En la mayor parte de la refinerías grandes, así como en algunas pequeñas, la desintegración térmica ha sido reemplazada por la desintegración catalítica, que es en realidad una desintegración térmica en presencia de un catalizador. La desintegración térmica del petróleo se inicia a temperaturas ligeramente inferiores a 370 oC, pero la velocidad de descomposición es muy baja para los procesos industriales. En las instalaciones de producción se utilizan temperaturas en el intervalo de oC para la manufactura de gasolina (tabla 2). Las reacciones que se verifican durante la desintegración térmica incluyen la ruptura de enlaces C-C, deshidrogenación, polimerización y ciclización. Las más importantes son la ruptura y polimerización y las demás se verifican de manera bastante limitada.

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