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La destilación es la operación
fundamental para el refino del petróleo. Su objetivo es conseguir,
mediante calor, separar los diversos componentes del crudo. Cuando
el crudo llega a la refinería es sometido a un proceso denominado
“destilación fraccionada”.
El petróleo crudo calentado se separa
físicamente en distintas fracciones de destilación directa,
diferenciadas por puntos de ebullición específicos y clasificadas,
por orden decreciente de volatilidad, en gases, destilados ligeros,
destilados intermedios, gasóleos y residuo.
Existen varias sistemas de destilación:
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Destilación atmosférica
En las torres de destilación atmosférica, el crudo desalinizado
se precalienta utilizando calor recuperado del proceso. Después
pasa a un calentador de carga de crudo de caldeo directo, y
desde allí a la columna de destilación vertical, justo por
encima del fondo, a presiones ligeramente superiores a la
atmosférica y a temperaturas comprendidas entre 343 °C y 371 °C,
para evitar el craqueo térmico que se produciría a temperaturas
superiores. Las fracciones ligeras (de bajo punto de ebullición)
se difunden en la parte superior de la torre, de donde son
extraídas continuamente y enviadas a otras unidades para su
ulterior proceso, tratamiento, mezcla y distribución.
Las fracciones con los puntos de ebullición más
bajos (el gas combustible y la nafta ligera) se extraen de la
parte superior de la torre por una tubería en forma de vapores.
La nafta, o gasolina de destilación directa, se toma de la
sección superior de la torre como corriente de productos de
evaporación. Tales productos se utilizan como cargas
petroquímicas y de reforma, material para mezclas de gasolina,
disolventes y GPL.
Las fracciones del rango de ebullición intermedio (gasóleo,
nafta pesada y destilados) se extraen de la sección intermedia
de la torre como corrientes laterales y se envían a las
operaciones de acabado para su empleo como queroseno, gasóleo
diesel, fuel, combustible para aviones de reacción, material de
craqueo catalítico y productos para mezclas. Algunas de estas
fracciones líquidas se separan de sus residuos ligeros, que se
devuelven a la torre como corrientes de reflujo descendentes. |
Las fracciones pesadas, de alto punto
de ebullición (denominadas residuos o crudo reducido), que se
condensan o permanecen en el fondo de la torre, se utilizan como
fuel, para fabricar betún o como carga de craqueo, o bien se
conducen a un calentador y a la torre de destilación al vacío para
su ulterior fraccionamiento.
Destilación al vacío
Las torres de destilación al vacío proporcionan la presión reducida
necesaria para evitar el craqueo térmico al destilar el residuo, o
crudo reducido, que llega de la torre atmosférica a mayores
temperaturas. Los diseños internos de algunas torres de vacío se
diferencian de los de las torres atmosféricas en que en lugar de
platos se utiliza relleno al azar y pastillas separadoras de
partículas aéreas. A veces se emplean también torres de mayor
diámetro para reducir las velocidades. Una torre de vacío ordinaria
de primera fase produce gasóleos, material base para aceites
lubricantes y residuos pesados para desasfaltación de propano. Una
torre de segunda fase, que trabaja con un nivel menor de vacío,
destila el excedente de residuo de la torre atmosférica que no se
utiliza para procesado de lubricantes, y el residuo sobrante de la
primera torre de vacío no utilizado para la
desasfaltación.
Por lo común, las torres de vacío se usan para separar productos de
craqueo catalítico del residuo sobrante. Asimismo, los residuos de
las torres de vacío pueden enviarse a un coquificador, utilizarse
como material para lubricantes o asfalto, o desulfurarse y mezclarse
para obtener fuel bajo en azufre.
Columnas de destilación
En las refinerías hay muchas otras torres de destilación más
pequeñas, denominadas columnas, diseñadas para separar productos
específicos y exclusivos, todas las cuales trabajan según los mismos
principios que las torres atmosféricas. Por ejemplo, un
despropanizador es una columna pequeña diseñada para separar el
propano del isobutano y otros componentes más pesados. Para separar
el etilbenceno y el xileno se utiliza otra columna más grande. Una
torres pequeñas de “burbujeo”, llamadas torres rectificadoras,
utilizan vapor para eliminar vestigios de productos ligeros
(gasolina) de corrientes de productos más pesados.
Las temperaturas, presiones y reflujo de control deben mantenerse
dentro de los parámetros operacionales para evitar que se produzca
craqueo térmico dentro de las torres de destilación. Se utilizan
sistemas de descarga dado que pueden producirse desviaciones de
presión, temperatura o niveles de líquidos si fallan los
dispositivos de control automático. Se vigilan las operaciones para
evitar la entrada de crudo en la carga de la
unidad de reforma. Los crudos utilizados como materia prima
contienen a veces cantidades apreciables de agua en suspensión que
se separa al principio del proceso y que, junto con el agua
procedente de la purga de vapor que queda en la torre, se deposita
en el fondo de ésta. Es posible que esta agua se caliente hasta
alcanzar el punto de ebullición, originando una explosión por
vaporización instantánea al entrar en contacto con el aceite
de la unidad.
El intercambiador de
precalentamiento, el horno de precalentamiento, el intercambiador de
calor de residuos, la torre atmosférica, el horno de vacío, la torre
de vacío y la sección superior de evaporación sufren corrosión por
efecto del ácido clorhídrico (HCl), el ácido sulfhídrico (H2S), el
agua, los compuestos de azufre y los ácidos orgánicos. Cuando se
procesan crudos sulfurosos es posible que la corrosión sea intensa
tanto en las torres atmosféricas como en las de vacío si la
temperatura de las partes metálicas excede de 232 °C, y en los tubos
de los hornos. El H2S húmedo también produce grietas en el acero. Al
procesar crudos con alto contenido de nitrógeno se forman, en los
gases de combustión de los hornos, óxidos de nitrógeno, que son
corrosivos para el acero cuando se enfrían a bajas temperaturas en
presencia de agua.
Se utilizan productos químicos para controlar la corrosión por ácido
clorhídrico producida en las unidades de destilación.
Puede inyectarse amoníaco en la corriente de la sección superior
antes de la condensación inicial, y/o inyectarse con mucho cuidado
una solución alcalina en la alimentación de petróleo crudo caliente.
Si no se inyecta suficiente agua de lavado, se forman depósitos de
cloruro de amonio y se produce una intensa corrosión.
La destilación atmosférica y al vacío son procesos cerrados, por lo
que las exposiciones son mínimas. Cuando se procesan crudos agrios
(con alto contenido de azufre) se produce exposición al ácido
sulfhídrico en el intercambiador y el horno de precalentamiento, la
zona de destilación instantánea y el sistema de evaporación superior
de la torre, el horno y la torre de vacío, y el intercambiador de
calor de residuos. Todos los crudos de
petróleo y los productos de destilación contienen compuestos
aromáticos de alto punto de ebullición, como los HAP cancerígenos.
La exposición de corta duración a altas concentraciones de vapor de
nafta causa cefaleas, náuseas y mareos, y la de larga duración,
pérdida del conocimiento. Las naftas aromáticas contienen benceno,
por lo que debe limitarse la exposición a las mismas. Es posible que
los productos de evaporación del deshexanizador
contengan grandes cantidades de hexano normal que afecten al sistema
nervioso. En el intercambiador de precalentamiento, en zonas
superiores de la torre y en productos de evaporación a veces hay
cloruro de hidrógeno. El agua residual contiene a veces sulfuros
hidrosolubles en altas concentraciones y otros compuestos
hidrosolubles, como amoníaco, cloruros, fenol y mercaptano,
dependiendo del crudo de partida y de los productos químicos de
tratamiento.
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| Tema 1 : El petróleo y la economía
Tema 2 : El petróleo , del pozo a su hogar
Tema 3 : Guerra por el petróleo en el siglo XX
Tema 4 : El petróleo un gran contaminante
Tema 5: La historia de la
contaminación del petroleo
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