El hidrógeno, desde siempre ha sido un componente esencial en el proceso de refino, sin embargo, en los últimos tiempos, se está convirtiendo en un componente esencial. La necesidad de alcanzar un mayor grado de conversión de las fracciones pesadas junto con el uso de petróleos crudos de peor calidad y, en particular, las mayores exigencias de calidad para el medio ambiente que deben cumplir los productos y que además obligan al hidrotratamiento y desulfuración de las corrientes intermedias de proceso, hacen que el consumo de hidrógeno en este tipo de procesos haya aumentado de manera considerable en los últimos años.
Los principales procesos que consumen hidrógeno en refinería son los siguientes:
- Hidrodesulfuración
- Procesos de Hidrogenación
- Hidrocraqueo
- Hidroconversión de residuos pesados
En todos estos casos, el consumo de hidrógeno es el resultado de una reacción química de otro proceso de la refinería en la cual el H2 no es el producto principal.
- Hidrodesulfuración: es ampliamente utilizado en las refinerías para tratar una serie de cortes muy diversos, desde la nafta a gas oíl y los cortes de vacío destilados. El H2 requerido por estas unidades es suministrado por el gas producido en unidades de reformado catalítico que contienen 70 a 90% en volumen de H2.
- Procesos de Hidrogenación. Los más comunes son:
- Hidrogenación de destilados ligeros y medios de las unidades de conversión térmica
- Hidrogenación selectiva de vapor, agrietado de gasolinas, la conversión de diolefinas y mono-olefinas a parafinas
- Isomerización de destilados ligeros
- Hidroacabado de lubricante
- Hidrogenación de diversas corrientes (cortes ricos en benceno, benceno convertido en ciclohexano)
- Hidrocraqueo e Hidroconversión de residuos pesados: El Hidrocraqueo de destilados a vacío o residuos desasfaltados que operan entorno a 100-200 bar consumen aproximadamente de 25 a 35 kg/t de H2. La hidroconversión de residuos consume entorno al 15 o 25 kg/t H2 en función del grado de conversión requerido y en función del tipo de refinería. Estas unidades de muy alta presión necesitan el hidrógeno con una pureza en volumen del 99% con el fin de cumplir con todas las especificaciones requeridas.
El H2 en refinería, se puede obtener mediante tres vías diferentes:
- Recuperación de H2 de cualquier proceso de refinería que lo produzca: En este caso, el objetivo principal de dicho proceso no es la obtención de H2, pero si se puede llegar a recuperar el H2 que es producto secundario para su utilización en otros procesos que se requiera. Se suele obtener H2 de diferentes unidades o procesos utilizados en refinería como por el ejemplo en el reformado catalítico, flexicoking, del cracking catalítico e incluso de algunas purgas de unidades de hidrotratamiento tanto de alta como de baja presión.
- Unidades de producción específicas: Se puede producir H2 mediante procesos específicamente destinados para ello como son el steam reforming y la oxidación parcial, siendo el proceso de steam reforming como el más conocido y más utilizado a nivel industrial para su producción.
- Suministro externo: Adicionalmente, existen empresas externas a refinería que se dedican a producir H2. En este caso, existen asociaciones entre refinería y estas empresas externas en las que la refinería le suministra la materia prima a y estas, mediante un proceso de reformado con vapor (steam reforming) en la mayoría de los casos, produce H2 que parte lo devuelve a refinería y parte es comercializado.
En la figura se muestran las diferentes vías para la producción de H2, siendo la vía a partir del gas natural con un 48% la más utilizada.
