El crudo se transporta desde su punto de origen por vía marítima y se almacena en tanques, que son circulares y con techo flotante (para evitar la pérdida de gases). La refinería se suministra de varios crudos para de ese modo asegurarse el suministro y con ellos configurar la alimentación a la refinería.

EL DESALADO

Los crudos aparecen junto con agua salada en cantidades apreciables si bien es cierto que la mayor parte es eliminada en el campo petrolífero. Parte se decanta en los tanques de crudo y parte queda emulsionada en el crudo. Este agua es la responsable del contenido salino que presenta el crudo (cloruros de sodio y magnesio principalmente). Este contenido salino hay que eliminarlo por dos razones:

  1. Crea incrustaciones en los cambiadores de calor.
  2. La sal a alta temperatura se hidroliza produciendo cloruro de hidrogeno (el cual es muy corrosivo).

El desalado se realiza mediante extracción con agua en dos etapas con una eficacia de proceso que ronda el 90%, lo cual es suficiente:

  1. En la primera se crea una emulsión crudo-agua.
  2. En la segunda etapa se decantan para separar las dos fases (acuosa y orgánica). El agua también lleva arenas y arcillas por lo que se hace un tratamiento de aguas.

 

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En la siguiente figura se recogen las diferentes partes constituyentes del sistema de destilación que se describen acto seguido:

 

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DESTILACION DE ATMOSFERICA

La primera destilación a la que se somete el crudo consiste en un fraccionamiento a presión atmosférica. Dicha columna presenta una zona flash en la que se produce la vaporización parcial del crudo. Los vapores se rectifican hacia arriba en una columna de platos en cuya cabeza hay un condensador de nafta. La fracción no vaporizada se introduce en un stripper para agotar los vapores y se obtiene un residuo como fondo de columna.

La columna de rectificación presenta extracciones laterales donde la fracción se extrae por su punto final de ebullición y se introduce en un stripper para el ajuste del punto inicial de ebullición. A continuación se muestra el esquema general de una unidad de “topping”:

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El diseño de las extracciones depende del objetivo de la refinería. A continuación se representan dos sistemas diferentes de trabajo:

 

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La corriente de cabeza está constituida por hidrocarburos que hierben por debajo de 200ºC. A posteriori esta corriente se divide en otras dos (en la unidad de ligeros): la fracción que hierbe por debajo de 35ºC (gases licuados del petróleo) y la que lo hace entre 35 y 200ºC (nafta). Los gases se destinan a la producción de propano y butano (es decir, hidrocarburos C3 y C4). La nafta se destina a la producción de gasolina.

El queroseno hierbe entre 200-250ºC y la fracción es formada por hidrocarburos entre C12-C15 principalmente. Esta fracción se destina a producir combustibles de aviación.

En la siguiente extracción lateral se retiran los hidrocarburos que hierben entre  250-350ºC, conocida como fracción diésel. Esta fracción posee las características idóneas para un motor diésel.

En la última extracción se obtiene el gasoil de atmosférica, que destila entre 350-400ºC y no tiene aplicación directa.

Lo que ha quedado sin destilar se conoce como residuo atmosférica, crudo reducido o residuo largo (llega a ser el 50% del crudo introducido en la columna). La cantidad que se obtiene de cada fracción, evidentemente, depende del tipo de crudo. 

Unidad de ligeros o estabilizadora de naftas

Este proceso sigue a la destilación atmosférica y el objetivo de esta unidad es el siguiente: separar la corriente de cabeza de la destilación atmosférica en gases y nafta.

La unidad de ligeros consta de una columna de destilación que separa por cabeza hidrocarburos C1-C4 (gases) y por el fondo C5+ (nafta). La idea de quitar los gases le da el nombre a la unidad. La columna funciona a 15 atmosferas de presión para así mantener el estado líquido.

Los gases llevan azufre y se deben desulfurar mediante una unidad de aminas y MEROX. A continuación se separan por destilación C1-C2 por cabeza y C3-C4 por el fondo (proceso conocido como desetanizadora). El fondo va a otra columna de destilación donde se separa el C3 (propano) del C4 (butano), ambos productos comerciales. La fracción C1-C2 se denomina fuel gas y lo utiliza la refinería como combustible (al no ser de interés comercial).

La nafta se lleva a un splitter de naftas donde se obtiene por cabeza una fracción C5-C6 y por el fondo C7+. Esta nafta tiene un índice de octanos de entorno 60 y por ello se lleva a un proceso de reformado catalítico. 

 

Unidad de vacio

 

El fraccionamiento de los crudos mediante destilación a presión atmosférica está limitado por la máxima temperatura a que pueden ser calentados sin producir craqueo de sus componentes. El craqueo no es deseado y debido a esta limitación el residuo representa el 40% del crudo como media en un intervalo entre un 30-80%. Este residuo contiene los elementos menos volátiles, de alto peso molecular y rico en azufre.

La destilación a vacío tiene por objetivo separar los componentes más volátiles, que por su composición química pueden ser transformados en una conversión catalítica dando lugar a productos de valor.

El vacío produce una disminución del punto de ebullición de los hidrocarburos, de tal forma que a vacíos de 50-60 mmHg es posible destilar a 400ºC hidrocarburos que a presión atmosférica tienen un punto de ebullición de 550ºC. El funcionamiento esquemático de la unidad se refleja en la siguiente figura:

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El destino de las fracciones destiladas determina los cortes en la columna y en consecuencia el diseño de la instalación. La fracción más ligera, el gasoil de vacío, se destina como carga en las unidades de conversión catalítica y se convierte en productos más ligeros. Los destilados medios pueden destinarse a la formación de aceites lubricantes. El residuo de vacío puede destinarse a la producción de asfaltos.

Por lo tanto, el diseño de la unidad de vacío puede ser de 3 formas diferentes atendiendo al objetivo de producción:

  • Producción de carga para unidades de conversión
  • Producción de aceites lubricantes
  • Producción de asfaltos

La unidad destinada a la obtención de carga para unidades de conversión debe tener la mayor eficacia, por lo tanto esta unidad está relacionada con la torre de atmosférica y recibe su residuo. Este se calienta y entra en la columna a unos 415ºC en la zona flash. La fracción vaporizada se rectifica y presenta solo una extracción por cabeza, que es el gasoil de vacío (producto pretendido). La fracción no vaporizada pasa por el stripper de fondo y constituye el residuo de vacío, que se utilizará para la producción de coque o fuel oil. El 50% sale por cabeza y el resto por el fondo.

Para garantizar la calidad del gasoil de vacío se suele extraer una fracción más pesada (pequeña cantidad) que arrastra los asfaltenos que hayan podido ascender por la columna. La columna de vacío normalmente son de relleno ya que no es necesario una gran separación. El vacío se obtiene con inyectores de vapor que pasa por el venturi y hace el vacío en la columna.

El acoplamiento de ambas columnas se muestra en la siguiente figura:

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Cuando el objetivo es conseguir aceites lubricantes el producto que interesa es las fracciones medias obtenidas en extracciones laterales. El diseño de la columna consiste en tres extracciones laterales con sus correspondientes strippers para fijar el intervalo de punto de ebullición. La cantidad de aceites lubricantes que se requieren es pequeña por lo que solo parte del residuo de atmosférica se destina a esta unidad (no integrada con atmosférica).

Cuando se quiere obtener asfaltos el producto principal de la extracción es el residuo. La zona de separación es pequeña pero se tiene un stripper amplio. De forma análoga a la columna de lubricantes, esta no está integrada con la torre de atmosférica porque las cantidades de asfalto requeridas son pequeñas.

 

Refino del petróleo (I): Introducción