Antes de entrar de lleno en explicar los diferentes constituyentes de una refinería creo que es importante entender como está constituido el petróleo y cuáles serán los objetivos de la refinería a la hora de trabajar con él. Todo ello se recoge en este artículo mientras que en siguientes escritos me centraré en los diferentes procesos que se llevan a cabo dentro de una refinería.

 

ORIGEN Y FORMACION DEL PETROLEO

El petróleo es materia orgánica formada principalmente por hidrocarburos y de naturaleza fósil, resultado de la transformación de la materia de origen vegetal durante largos periodos de tiempo. Se le conoce también con el nombre de “crudo”, indicando que no es un producto de uso inmediato sino que hay que transformarlo.

El estado fluido del petróleo le ha dado facilidad de movimiento al yacimiento, encontrándose en lugares distintos al de su formación. Los hidrocarburos formados son impulsados por las altas presiones y emigran a través de las capas porosas de la corteza hasta encontrar formaciones biológicas donde se retienen, generalmente una falla o una anticlinal. A los hidrocarburos  líquidos formados le acompañan gas y agua salada (distribuidos por densidad). El agua salada justifica su origen marino.

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La extracción del petróleo se produce por perforación de las capas superiores al yacimiento. Si el yacimiento tiene suficiente presión el petróleo ascenderá y si no la tiene, se presuriza (con gas o agua).

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COMPOSICION QUIMICA Y COMPONENTES DEL CRUDO

Los elementos principales del petróleo son el hidrogeno y el carbono; el primero supone un 11-14% del crudo, mientras que el segundo elemento llega a ser el 84-87%. Por otro lado, son muchos los elementos residuales que aparecen en el crudo como pueden ser el azufre (hasta un 5%), el oxígeno (hasta un 2%), el nitrógeno o trazas de diferentes metales (principalmente níquel y vanadio).

La combinación entre hidrogeno y carbono da lugar a una mezcla muy compleja de hidrocarburos que contiene desde compuestos sencillos como el metano hasta alguno de muy elevado peso molecular.

Los hidrocarburos se clasifican en varias familias:

Parafinas: cadenas lineales o ramificadas (sin dobles o triples enlaces)

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Naftenos: cadenas cíclicas saturadas (ramificadas o condensadas)

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Aromáticos

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En la mayoría de los crudos la proporción de los aromáticos es inferior a las otras dos. Se llama base de un crudo al tipo de hidrocarburo que predomina en él. Este factor se determina en base a diferentes correlaciones empíricas sencillas usando propiedades fácilmente medibles (como son la temperatura de ebullición media y la densidad).

Mención especial merece el azufre por los inconvenientes que genera durante el procesado y uso de los productos:

  • Los compuestos ácidos de azufre son responsables de los efectos corrosivos del crudo.
  • El azufre envenena el catalizador en procesos catalíticos.
  • El azufre contenido en los productos se emitirá a la atmosfera generando contaminación por SO2.

El azufre aparece en forma de azufre libre, sulfuro de hidrogeno o unido al carbono. De todos modos los enlaces carbono-azufre son débiles y se rompen fácilmente en presencia de hidrogeno y catalizadores.

El contenido de azufre junto con la densidad determina la calidad de un crudo. Cuanto mayor es la cantidad de azufre mayores son los costes que suponen los procesos de desulfuración y por ello el coste del crudo es menor. En cuanto a la densidad, esta da una idea inmediata de la proporción de ligeros que contiene el petróleo y se expresa en grados API. Cuanto más ºAPI tenga el crudo mayor es la proporción de ligeros (y más caro será). Además cuanto más ligero es el crudo tiene una menor viscosidad y el transporte por oleoductos tiene un coste menor.

ESQUEMA GENERAL DE LA REFINERIA

La refinería debe cumplir 4 objetivos:

Un ajuste de la volatilidad de las fracciones.

El petróleo es una mezcla de muchos hidrocarburos que tiene puntos de ebullición muy diferentes (que no resulta adecuado para sus aplicaciones como carburantes). Es necesario hacer intervalos con los puntos de ebullición, es decir, un fraccionamiento. Para fraccionar el crudo se diferencian varias unidades:

  • Unidad de destilación atmosférica
  • Unidad de ligeros
  • Unidad de destilación a vacío

 

Ajustar cualitativamente las fracciones.

Algunas de las fracciones no tienen la estructura de hidrocarburos adecuada y hay que transformarla para obtener una fracción de calidad idónea. Se distinguen los siguientes procesos para llevarlo a cabo:

  • Reformado catalítico
  • Isomerización
  • Alquilación
  • Obtención de éteres

 

Ajuste cuantitativo de las fracciones

Es habitual que el mercado demande mayor proporción de fracciones ligeras que las que se obtiene en destilación. El siguiente objetivo consiste en transformar las fracciones mas pesadas en ligeras para ajustarse a la demanda. Esto se consigue mediante los procesos de conversión, que son de dos tipos:

 

 -     Proceso térmicos:

               Unidades:  Visbreaking

                                   Coquización

-    Proceso catalíticos:

Unidades:    Craqueo catalítico

                      Hidrocraqueo

 

Ajustar la calidad final de las fracciones para cumplir las especificaciones del producto comercial. A esta operación se le denomina refino.

Entre los procesos más importantes está el ajuste de la cantidad de azufre para lo que se llevan a cabo procesos de hidrodesulfuración y MEROX.

Una vez aclarados los objetivos principales de la refinería, a continuación se recoge el esquema de una refinería modelo. Las diferentes partes constituyentes de ella las explicare en siguientes artículos.

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