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Productos del petróleo

El refino de petróleo ha evolucionado continuamente en respuesta a la demanda de productos mejores y diferentes por parte de los consumidores. El requisito original del proceso era producir queroseno como fuente de combustible para el alumbrado más barata y mejor que el aceite de ballena. La elaboración del motor de combustión interna condujo a la producción de benceno, gasolina y gasóleos diesel.

La evolución del aeroplano hizo necesarios la gasolina de aviación de alto octanaje y el combustible para aviones de reacción, que es una forma más elaborada del producto original de las refinerías, el queroseno.

Las refinerías actuales producen varios productos, muchos de los cuales se utilizan como materia prima para procesos de craqueo y fabricación de lubricantes, y para la industria petroquímica.
Se clasifican en términos generales como combustibles, cargas petroquímicas, disolventes, aceites de proceso, lubricantes y productos especiales, como cera, asfalto y coque.

En el procesado de hidrocarburos se utilizan, o se forman como resultado del mismo, varios productos químicos. A continuación figura una breve descripción de aquéllos que son específicos y característicos del refino:


Dióxido de azufre
El gas procedente de la combustión de combustibles de alto contenido en azufre suele tener niveles altos de dióxido de azufre,que se elimina por lo común mediante lavado con agua.
 

Cáusticos
Se añaden cáusticos al agua de desalinización para neutralizar ácidos y reducir la corrosión. Se añaden también al crudo desalinizado con el fin de reducir la cantidad de cloruros corrosivos de los productos de las zonas superiores de la torre. Se utilizan en procesos de tratamiento de las refinerías para eliminar contaminantes de las corrientes de hidrocarburos.


Oxidos de nitrógeno y monóxido de carbono
El gas de chimenea contiene hasta 200 ppm de óxido nítrico, que reacciona lentamente con el oxígeno y forma dióxido de nitrógeno. El óxido nítrico no se elimina mediante el lavado con agua, por lo que el dióxido de nitrógeno puede disolverse en el agua y formar ácido nitroso y nítrico. Por lo común, el gas de chimenea sólo contiene una pequeña cantidad de monóxido de carbono, a menos que la combustión sea anómala.


Acido sulfhídrico
El ácido sulfhídrico se encuentra de modo natural en la mayoría de los crudos de petróleo y se forma también durante el procesado debido a la descomposición de compuestos de azufre inestables. El ácido sulfhídrico es un gas extremadamente tóxico, incoloro e inflamable, más pesado que el aire y soluble en agua. Tiene un olor a huevos podridos que se percibe a concentraciones muy por debajo de su límite de exposición, que es muy bajo. Aun así, no ha de confiarse en ese olor como señal de alerta, pues los sentidos se desensibilizan casi de forma inmediata al producirse la exposición. Se necesitan detectores especiales para alertar a los trabajadores de la presencia de ácido sulfhídrico, y en presencia del gas debe utilizarse protección respiratoria adecuada.La exposición a niveles bajos de ácido sulfhídrico causa irritación, mareos y cefaleas, mientras que la exposición a niveles por encima de los límites prescritos causa depresión del sistema nervioso e incluso la muerte.

Agua amarga
El agua amarga es agua de proceso que contiene ácido sulfhídrico, amoníaco, fenoles, hidrocarburos y compuestos de azufre de bajo peso molecular. Se produce al absorber el vapor fracciones de hidrocarburos durante la destilación, en la regeneración de catalizador o al absorber el vapor ácido sulfhídrico durante el hidrotratamiento y el hidroacabado. También se genera por la adición de agua a procesos para absorber ácido sulfhídrico y amoníaco.

Acido sulfúrico y ácido fluorhídrico
Ambos se utilizan como catalizadores en los procesos de alquilación. El ácido sulfúrico se emplea también en algunos de los procesos de tratamiento.

Catalizadores sólidos
En los procesos de refino se utilizan varios catalizadores sólidos diferentes, de numerosas formas distintas, desde pastillas hasta cuentas granulares o polvos, constituidos por diversos materiales y con diversas composiciones. En unidades de lecho móvil y fijo se emplean catalizadores de pastillas extruidas, mientras que en procesos de lecho fluido se usan catalizadores de partículas esféricas finas. Los catalizadores utilizados en procesos que eliminan el azufre están impregnados de cobalto, níquel o molibdeno. En las unidades de craqueo se emplean catalizadores de función ácida: arcilla natural, alúmina-silíce y zeolitas. En la isomerización y la reforma se emplean catalizadores de función ácida impregnados de platino u otros metales nobles. Los catalizadores agotados requieren medidas especiales de manipulación y protección frente a las exposiciones, dado que a veces contienen metales, aceites aromáticos, compuestos aromáticos policíclicos cancerígenos u otros materiales peligrosos, y también pueden ser pirofóricos.

Combustibles
Los principales productos combustibles son el gas de petróleo licuado, la gasolina, el queroseno, el combustible para motores de reacción, el gasóleo diesel, el gasóleo para calefacción y el fuel residual.
El gas de petróleo licuado (GLP), constituido por mezclas de hidrocarburos parafínicos y olefínicos, como el propano y el butano, se produce para utilizarlo como combustible, y se almacena y manipula en fase líquida a presión. El GPL tiene puntos de ebullición que van desde aproximadamente 74 °C hasta +38 °C, es incoloro y sus vapores son más pesados que el aire y extremadamente inflamables. Las cualidades importantes del GPL desde la perspectiva de la salud y seguridad en el trabajo, son la presión de vapor y el control de los contaminantes.
Gasolina. El producto más importante de las refinerías es la gasolina para motores, una mezcla de fracciones de hidrocarburos con puntos de ebullición relativamente bajos, incluida la gasolina reformada, de alquilato, nafta alifática (nafta ligera de destilación directa), nafta aromática (nafta de craqueo térmico y catalítico) y aditivos. Las mezclas de gasolina tienen puntos de ebullición que van desde temperaturas ambiente hasta unos 204 °C, y un punto de inflamación inferior a –40 °C. Las cualidades críticas de la gasolina son el índice de octano (cualidad antidetonante), la volatilidad (arranque y tapón de vapor) y la presión de vapor (control ambiental). Los aditivos se utilizan para mejorar el rendimiento de la gasolina y proporcionar protección frente a la oxidación y la corrosión. La gasolina empleada en aviación es un producto de alto índice de octano, una mezcla especialmente estudiada para ofrecer buen rendimiento a grandes altitudes.
El plomo tetraetílico (PTE) y el plomo tetrametílico (PTM) son aditivos de la gasolina que mejoran los índices de octano y las cualidades antidetonantes. En un esfuerzo por reducir la presencia de plomo en las emisiones de escape de los automóviles, estos aditivos ya no se utilizan de modo habitual, excepto en la gasolina empleada en aviación. Para mejorar las cualidades antidetonantes de la gasolina sin plomo y reducir las emisiones de monóxido de carbono, en lugar de PTE y PTM se utilizan etilbutiléter terciario (EBET), metilbutiléter terciario (MBET), amilmetiléter terciario (AMET) y otros compuestos oxigenados.
Combustible para motores de reacción y queroseno. El queroseno es una mezcla de parafinas y naftenos, generalmente con menos de un 20 % de componentes aromáticos. Tiene un punto de inflamación superior a 38 °C y un intervalo de temperaturas de ebullición de 160 °C a 288 °C, y se utiliza para alumbrado, calefacción, disolventes y para mezclarlo con gasóleo diesel. El combustible para motores de reacción es un destilado intermedio de queroseno cuyas cualidades críticas son el punto de congelación, el punto de inflamación y el punto de humo.
El combustible comercial para motores de reacción tiene un rango de ebullición de aproximadamente 191°C a 274 °C, y el combustible para motores de reacción de uso militar, un rango de 55 °C a 288 °C.

Combustibles de destilación. Los gasóleos diesel y los de calefacción doméstica son mezclas de color claro de parafinas, naftenos y componentes aromáticos, que a veces contienen cantidades moderadas de olefinas. Los combustibles de destilación tienen puntos de inflamación superiores a 60 °C y rangos de ebullición de 163 °C a 371 °C aproximadamente, y con frecuencia se someten a hidrodesulfuración para mejorar la estabilidad. Al ser combustibles, cuando se tratan emiten vapores que forman mezclas inflamables con el aire. Entre las cualidades idóneas de los combustibles de destilación están los puntos de inflamación y de goteo controlados, la combustión limpia, la ausencia de formación de depósitos en los tanques de almacenamiento y un índice de cetano de los gasóleos diesel adecuado para un buen arranque y una combustión satisfactoria.
Combustibles residuales. Muchos barcos e instalaciones comerciales e industriales utilizan combustibles residuales o combinaciones de combustibles residuales y de destilación, para generación de energía y calor y para procesado. Los combustibles residuales son mezclas líquidas de color oscuro y alta viscosidad de moléculas grandes de hidrocarburos, con puntos de inflamación superiores a 121 °C y altos puntos de ebullición. Las especificaciones críticas de los combustibles residuales son la viscosidad y el bajo contenido de azufre (para el control
ambiental).

Cargas petroquímicas
Muchos productos derivados del refino de crudos de petróleo, como el etileno, propileno y butadieno, son hidrocarburos olefínicos derivados de procesos de craqueo de refinerías, y están destinados a su utilización en la industria petroquímica como materias primas para la producción de plásticos, amoníaco, caucho sintético, glicol, etc.


Disolventes derivados del petróleo
Varios compuestos puros, entre ellos el benceno, el tolueno, el xileno, el hexano y el heptano, cuyos puntos de ebullición y composición en cuanto a hidrocarburos están estrictamente controlados, se obtienen para utilizarlos como disolventes. Los disolventes se clasifican en aromáticos y no aromáticos, según su composición. Su empleo como diluyentes de pintura, líquidos de limpieza en seco, desengrasantes, disolventes industriales y de plaguicidas, etc., suele estar determinado por su punto de inflamación, que varía desde bastante menos de –18 °C hasta más de 60 °C.
Los riesgos asociados con los disolventes son semejantes a los de los combustibles, ya que los disolventes con un punto de inflamación más bajo son inflamables, y sus vapores, cuando se mezclan con aire que está dentro del rango de inflamabilidad, pueden entrar en ignición. Por lo común, los disolventes aromáticos tienen mayor toxicidad que los no aromáticos.


Aceites de proceso
Los aceites de proceso comprenden el rango de alto punto de ebullición, los productos de destilación directa atmosférica o al vacío, y los que se obtienen por craqueo térmico o catalítico. Se trata de mezclas complejas que contienen grandes moléculas de hidrocarburos parafínicos, nafténicos y aromáticos con más de 15 átomos de carbono; se utilizan como cargas para craqueo o fabricación de lubricantes. Los aceites de proceso tienen viscosidades bastante altas, puntos de ebullición comprendidos entre 260 °C y 538 °C y puntos de inflamación superiores a 121 °C. Los aceites de proceso son irritantes para la piel y contienen altas concentraciones de HAP, así como compuestos de azufre, nitrógeno y oxígeno. Debe evitarse la inhalación de vapores y nieblas, y la exposición cutánea debe controlarse con medios de protección personal y buenas prácticas higiénicas.

Lubricantes y grasas
Los aceites lubricantes básicos se obtienen mediante procesos de refino especiales de acuerdo con requisitos específicos de los clientes. Son mezclas de color claro a intermedio, baja volatilidad, y viscosidad entre intermedia y alta, de aceites parafínicos, nafténicos y aromáticos, con rangos de ebullición entre 371 °C y 538 °C. Con los aceites lubricantes base se mezclan aditivos (desemulsificantes, antioxidantes y elementos que mejoran de la viscosidad) a fin de proporcionarles las características exigidas a los aceites de motor, aceites hidráulicos y para turbinas, grasas industriales, lubricantes, aceites para engranajes y aceites de corte. La cualidad más crítica de un aceite lubricante base es un alto índice de viscosidad, lo que, a temperaturas variables, proporciona menores cambios en viscosidad. Tal característica la tiene el petróleo crudo utilizado como carga o se consigue por medio de aditivos que mejoren el índice de viscosidad. Se añaden detergentes para mantener en suspensión cualquier lodo formado durante el uso del aceite.
Las grasas son mezclas de aceites lubricantes y jabones metálicos, a los que se añaden materiales de función específica, como amianto, grafito, molibdeno, siliconas y talco para proporcionar aislamiento o lubricidad. Los aceites de corte y los aceites de transformación de metales son aceites lubricantes con aditivos especiales, como cloro, azufre y ácidos grasos, que reaccionan bajo la acción del calor, proporcionando así lubricación y protección a las herramientas de corte. A los aceites de corte solubles en agua se les añaden emulsificantes y agentes antibacterianos.
Aunque los aceites lubricantes no son irritantes por sí mismos y tienen baja toxicidad, los aditivos presenta ciertos riesgos. Los usuarios deben consultar los datos de seguridad de los materiales que figuran en la información facilitada por el proveedor, para determinar los riesgos de ciertos aditivos, lubricantes, aceites de corte y grasas específicos. El principal riesgo de los lubricantes es la dermatitis, que normalmente se controla con equipos de protección personal y unas prácticas higiénicas adecuadas. De forma aislada, en algunos trabajadores aparece sensibilidad a los aceites de corte o lubricantes, lo que hará necesario asignarles a un puesto de trabajo en que no pueda producirse el contacto. Existe cierta preocupación por la exposición cancerígena a vapores de aceites de corte y aceites ligeros para husillos, de base nafténica, que se controla mediante sustitución, medidas de control técnico o protección personal. Los riesgos de exposición a la grasa son similares a los del aceite lubricante, con los riesgos añadidos que presentan los materiales o aditivos de las grasas.

Productos especiales
La cera se utiliza para proteger productos alimenticios, en revestimientos, como ingrediente de otros productos (cosméticos y cremas limpiadoras de calzado) y para velas.
El azufre se produce como resultado del refino del petróleo. Se almacena unas veces en fase líquida, calentado y fundido, en depósitos cerrados, y otras en fase sólida, en recipientes o a la intemperie.
El coque es carbono casi puro y tiene diversos usos, desde electrodos hasta pastillas combustibles para barbacoas, dependiendo de sus características físicas, que son resultado del proceso de coquización.
El asfalto, que se utiliza principalmente para pavimentar carreteras y fabricar materiales para cubiertas y tejados, debe ser inerte a la mayoría de las sustancias químicas y condiciones meteorológicas.
Las ceras y asfaltos son sólidos a temperatura ambiente, si bien para su almacenamiento, manipulación y transporte se requieren temperaturas más elevadas, con el consiguiente riesgo de que se produzcan quemaduras. La cera de petróleo está tan refinada que, por lo común, no presenta ningún riesgo. El contacto de la piel con la cera puede causar taponamiento de los poros, que se controla con las prácticas higiénicas adecuadas. Para evitar la exposición al ácido sulfhídrico al abrir depósitos de asfalto y de azufre fundido basta con utilizar medidas adecuadas de control técnico o protección respiratoria. El azufre es también fácilmente inflamable a temperaturas elevadas.

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El petróleo

Tema 1 : El petróleo y la economía

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Tema 4 : El petróleo un gran contaminante

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