REFINACIÓN
PROCESOS Y OPERACIONES |
| Unidad Claus |
| Sensor de Gas |
El primer proceso que se le practica al petróleo crudo en las Refinerías, es la destilación conservativa del mismo. Esta operación consiste en la extracción de todos aquellos hidrocarburos que pueden ser obtenidos por destilación, sin afectar su estructura molecular.
La destilación o fraccionamiento, del crudo es una operación que permite separar cortes o combustibles de una mezcla compleja de hidrocarburos, como lo es el petróleo. El principio físico en el que se basa el proceso es la diferencia de volatilidad de los componentes, por tal motivo en las columnas fraccionadoras se adecuan las condiciones termodinámica para obtener o "condensar" los combustibles perfectamente especificados.
Destilación Atmosférica o Topping y Destilación al Vacío
El objetivo es extraer los hidrocarburos presentes naturalmente en el crudo por destilación, sin afectar la estructura molecular de los componentes.
En las Unidades de Topping, el objetivo es obtener combustibles terminados y cortes de hidrocarburos que serán procesados en otras unidades, para convertirlos en combustibles más valiosos.
En las Unidades de Vacío, solo se produce cortes intermedios que son carga de unidades de conversión, las cuales son transformadas en productos de mayor valor y de fácil comercialización.
El crudo antes de ser fraccionado, debe ser acondicionado y preparado debidamente para lograr una operación eficiente. La primer etapa se lleva a cabo en los tanques de recepción.
El petróleo desgasificado que se recibe en las Refinerías, contiene impurezas que son perjudiciales para los equipos y procesos.
Las impurezas son :
Sales,
fundamentalmente cloruros de sodio, calcio y magnesio, presente en el agua de formación
que tiene el crudo.
Oxidos
de hierro, productos de la corrosión de los equipos y medios de transporte.
Arcilla,
arena, sólidos en general, provenientes de la formación productora.
Compuestos
organometálicos, que afectan los catalizadores de unidades de conversión,
desactivándolos.
Cristales
de sal u óxidos en suspensión.
Para evitar o minimizar los efectos perniciosos de estas impurezas se realizan fundamentalmente tres tratamientos:
Decantación
en Tanques
Desalado
Inyección
de Hidróxido de Sodio
Fundamentos del Proceso de Destilación
La destilación del crudo, se basa en la transferencia de masa entre las fases liquido-vapor de una mezcla de hidrocarburos.
La destilación permite la separación de los componentes de una mezcla de hidrocarburos, como lo es el petróleo, en función de sus temperaturas de ebullición.
Para que se produzca la "separación o fraccionamiento" de los cortes, se debe alcanzar el equilibrio entre las fases líquido-vapor, ya que de esta manera los componentes más livianos o de menor peso molecular se concentran en la fase vapor y por el contrario los de mayor peso molecular predominan en la fase liquida, en definitiva se aprovecha las diferencias de volatilidad de los hidrocarburos.
El equilibrio líquido-vapor, depende principalmente de los parámetros termodinámicos, presión y temperatura del sistema. Las unidades se diseñan para que se produzcan estos equilibrios en forma controlada y durante el tiempo necesario para obtener los combustibles especificados.
Básicamente el proceso consiste en vaporizar los hidrocarburos del crudo y luego condensarlos en cortes definidos. Modificando fundamentalmente la temperatura, a lo largo de la columna fraccionadora.
La vaporización o fase vapor se produce en el horno y zona de carga de la comuna fraccionadora. En el Horno se transfiere la energía térmica necesaria para producir el cambio de fase y en la Zona de Carga se disminuye la presión del sistema, produciéndose el flash de la carga, obteniéndose la vaporización definitiva.
La fase liquida se logra con reflujos de hidrocarburos retornados a la torre. Estos reflujos son corrientes liquidas de hidrocarburos que se enfrían por intercambio con crudo o fluidos refrigerantes. La función u objetivo principal de estos , es eliminar o disipar en forma controlada la energía cedida a los hidrocarburos en el horno, de esta manera se enfría y condensa la carga vaporizada, en cortes o fracciones de hidrocarburos especificas, obteniéndose los combustibles correspondientes.
La columna posee bandejas o platos donde se produce el equilibrio entre los vapores que ascienden y los líquidos descendentes. En puntos o alturas exactamente calculadas existen platos colectores desde lo que se extraen los combustibles destilados.
La diferencia fundamental entre las unidades de Tópping y Vacío es la presión de trabajo. El Topping opera con presiones típicas de 1 Kg/Cm2 (manométrica), mientras que en el Vacío trabaja con presiones absolutas de 20 mm. de mercurio. Esto permite destilar hidrocarburos de alto peso molecular que se descompondrían o craquearían térmicamente, si las condiciones operativas normales del Topping fuesen sobrepasadas.
Economía Asociada
Algunos de los combustibles de las unidades de destilación atmosféricas se comercializan directamente ya que tienen la calidad - de combustibles para despacho, son el mayor contribuyente del pool de destilados medios, pero la ventaja económica mas importante, es que se obtienen cortes de hidrocarburos que son carga de unidades de conversión, que las transforman en productos valiosos y de fácil comercialización.
En las unidades de Topping, se obtienen los siguientes productos finales y cargas de otros procesos.
Nafta
liviana, se envía como carga a isomerizacion donde se mejora el RON y MON
Nafta
pesada, se envía como carga a Hidrotratamiento de naftas-Platforming, donde se mejora el
RON
Kerosene,
se envía a tanque de despacho.
Gas
Oíl liviano, se envía a tanque de despacho.
Gas
Oíl pesado, se envía como carga a lsomax, convirtiéndolo en Gas Oíl y JP o a las
unidades de Crakíng Catalítico Fluido.
En las unidades de Vacío, solo se obtienen cargas para unidades de conversión.
Gas
oíl liviano de Vacío, se envía como carga a lsomax, donde se obtiene gas oíl, JP,
naftas carga de Hidrotratamiento de naftas e isomerizacion y propano-butano.
Gas
oíl pesado de Vacío, se envía a las unidades de Crakíng Catalítico Fluido, donde se
obtienen nafta de alto RON, propano caga petroquímica o despacho, butano carga a MTBE-
alquilación, gases combustibles, diese¡ oí¡ carga a Hidrotratamiento de Diesel que lo
convierte en gas oíl.
Asfalto,
se envía a las unidades de crakeo térmico, donde se convierte en naftas carga de
Hidrotratamiento de naftas, diesel oíl carga de Hidrotratamiento de Diesel, gas oíl
pesado de coke que es carga de las unidades de Crakíng Catalítico Fluido, carbón
propano-butano y gases combustibles.
Cracking Catalítico (FCC)
El proceso de craqueo catalítico fluido se basa en la ruptura de cadenas de hidrocarburos del orden de los 45 átomos de carbono, mediante la acción de un catalizador que favorece que las reacciones se produzcan a una temperatura mas baja que la necesaria para el craqueo térmico de la misma carga.
Las reacciones producidas son mucho mas rápidas y selectivas que las de craqueo térmico.
Las reacciones generan una cantidad de carbón que se deposita sobre la superficie del catalizador.
Los procesos se desarrollan en forma continua , mediante una circulación de catalizador que se contacta íntimamente con la carga. Posteriormente el catalizador se regenera por medio de la combustión del carbón producido, lo que produce la energía que requiere el sistema para funcionar.
Economía del proceso
La carga de la unidad es un producto intermedio de bajo valor.
Puede ser comercializado como fuel oil o carga de FCC.
Mediante este proceso se obtiene :
Propileno de alto precio y creciente demanda.
Cracking Térmico Retardado
Como consecuencia de las reacciones también se produce carbón residual (coque).
El carbón de petróleo o coque se acumula en las cámaras de reacción y es extraído en forma cíclica cada 24 horas.
La ventajas del proceso son :
Los productos obtenidos son cargas de otras plantas que acondicionan estas corrientes para obtener C3, C4, Nafta y Gas Oil de calidad comercial.
El carbón residual producido es un producto de bajo precio. Se comercializa como insumo en la industria del aluminio.
Reforming de Naftas
El objetivo de la unidad de Platforming es transformar naftas pesadas de las Unidades de Topping y Coque en un producto de alto valor octánico.
Beneficios Económicos
La nafta Platformada con RON 99 tiene un alto impacto ecónomico en el Blending y a la vez tuvo incidencia en la eliminación del tetraetilo de plomo en las naftas que produce la Refinería.
Como beneficio adicional en esta Unidad se obtienen 200 m3 de hidrógeno por m3 de carga procesada. Este hidrógeno es consumido en la Unidad de Hidrocracking (Isomax).
La alimentación del Reforming de Naftas proviene de las naftas pesadas de Topping y Coque las que son tratadas previamente en las Unidades de Hidrotratamiento de Naftas con el fin de eliminar sus contaminantes. La carga a la Unidad de Reforming ingresa a la sección de Reacción que consta de tres reactores en serie. En ellos se desarrollan los diferentes tipos de reacciones químicas . El producto de salida de los reactores pasa por un separador de alta presión donde se libera el hidrógeno producido por las reacciones.
El último paso es estabilizar la tensión de vapor de la nafta para ajustarla a los requerimientos del Blending.
Los principales beneficios económicos son:
Carga
a la Unidad: Naftas pesadas deTopping y Coque
Destino
alternativo de la Carga: Nafta para uso Petroquímico
Precio
de la Nafta para uso Petroquímico: 96 $ / m3
Producto
Obtenido: Nafta Super a 133$/m3
Alkilación e Isomerización
El proceso de ISOMERIZACION:
Incrementa el valor agregado a la corrientes de naftas livianas de Topping obteniendo una nafta isomerada de mayor valor octánico .
El proceso de ALKYLACIÓN permite:
Cumplir con las reglamentaciones ambientales más estrictas a
nivel internacional (E.P.A.).
Alcanzar calidad de exportación de las naftas Regular para
ingresar a los mercados más competitivos (RON+MON)/2=87.
Incorporación de una nafta de alto valor octánico y baja
tensión de vapor en el pool de naftas.
ALKYLACIÓN
Es un proceso catalítico en el cual se combina una isoparafina (isobutano) y una olefina (butileno) para producir un compuesto de mayor peso molecular, llamado alkylato, que se encuentra dentro del rango de destilación de las naftas
ISOMERIZACIÓN
Es un proceso de reordenamiento molecular de parafinas lineales de pentano y hexano (RON 60) que da como resultado una nafta (isomerado) (RON 82) de mayor valor octánico.
La
Unidad de Isomerización está compuesta por dos secciones :
HTN
(Hidrotratamiento de naftas), tiene como objetivo la separación del corte de pentanos y
hexanos de la carga, y su posterior tratamiento con hidrógeno para eliminar los
contaminantes del catalizador de la sección de Penex.
PENEX
(Reacción de Isomerización) tiene como objetivo la isomerización de las parafinas
lineales de pentanos y hexanos.
