REFINACIN DEL PETRLEONotas de Ctedra e informacin complementaria sobre los procesos de Refinacin

(Documento en revisin)

Preparado por: Profesor Benjasmin Bermdez

Marzo 2009

INTRODUCCIONEl petrleo por su naturaleza no es un producto puro, sino que es una mezcla de varios cientos de Hidrocarburos y otras sustancias como azufre, sales, metales y otros, es un lquido aceitoso que presenta una amplia variedad de propiedades fsicas y qumicas, y cuyo color varia de incoloro a negro siendo los colores ms comunes Verde, Marrn, Negro y ocasionalmente casi blancos. Su densidad o gravedad especifica varia entre 0.73 a 1.02, pero los mas comunes se encuentran entre 0.8 y 0.95, la viscosidad tambin presenta un amplio rango de variacin as tenemos valores desde 2 a ms de 500000 centipoises (cps). La importancia del petrleo radica en que hoy en da es la fuente de energa ms ampliamente usada, as como la materia prima para una amplia variedad de productos, de diferente ndole. Sin embargo se debe destacar, que el petrleo en su estado natural tiene poco o ningn uso y es solo a travs de los llamados procesos de refinacin y petroqumicos que llega a convertirse en una gran gama de productos (derivados).. En la literatura griega se encuentra mencin de la obtencin de aceites a partir de lo que se piensa era petrleo aunque no se seala como se obtenia, existen referencias de la produccin de aceites a partir del petrleo, en Rusia, en el siglo XVIII. En la primera mitad del siglo XIX, en los Estados Unidos, antes de la perforacin del primer pozo petrolero por Drake se obtena keroseno, aceite que competa con el de Ballena, a partir de craqueo y destilacin de carbn. El inicio de la era petrolera marca el inicio de la destilacin del petrleo para la obtencin del Keroseno de amplio uso para iluminacin. En el Refino o Refinacin del petrleo el proceso inicial es la destilacin, o fraccionamiento, de los crudos en grupos de hidrocarburos separados en base a su temperatura o punto de ebullicin. Los productos as obtenidos estn directamente relacionados con las caractersticas del petrleo crudo que se procesa. Parte de estos productos de la destilacin se convierten en productos ms tiles, modificando sus estructuras fsicas y moleculares mediante otros procesos como craqueo, reforma y otros La primera refinera formal, inaugurada en 1861, produca queroseno, para alumbrado, mediante destilacin atmosfrica simple. Entre los subproductos haba alquitrn y nafta. Pronto se descubri que podan producirse aceites lubricantes de alta calidad destilando petrleo al vaco, sin embargo, durante los 30 aos siguientes el queroseno fue el producto de mayor demanda. Los dos acontecimientos ms significativos en el cambio de esta situacin fueron: la invencin de la luz elctrica, que redujo la demanda de queroseno, la invencin del motor de combustin interna, al que sigui una demanda de gasleo diesel y gasolina (nafta). Con la llegada de la produccin a gran escala y la primera Guerra Mundial, el nmero de vehculos propulsados por gasolina aument de manera espectacular, como lo hizo la demanda de gasolina. Posterior a esta la demanda de diferentes productos se incremento

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con el desarrollo industrial de la pos guerra. En general los productos obtenidos se someten a diversos procesos de tratamiento y separacin (extraccin, hidrotratamiento y desmercaptanizacin), para lograr productos terminados. Mientras que las refineras ms sencillas se limitan generalmente a la destilacin atmosfrica y al vaco, en las refineras integradas se hace fraccionamiento, conversin, tratamiento y mezcla con lubricantes, combustibles pesados, fabricacin de asfalto, y, en ocasiones, procesado petroqumico. En general podemos decir que la refinacin es un arreglo coordinado y organizado de procesos de manufactura para lograr cambios fsicos y/o qumicos del petrleo, transformndolo en productos comerciales con la calidad y en las cantidades requeridas por los diferentes usuarios. Las Operaciones en una moderna refinera son muy complejas y, para una persona no familiarizada con la industria, seria una tarea imposible reducir dicha complejidad a un conjunto coordinado de procesos. En trminos generales se dice que hay una media de 2 a 3 aos entre el momento en que se toma la decisin de construir una unidad de refinacin y el momento en que dicha unidad esta en funcionamiento.

PROCESOS DE LA INDUSTRIA DEL PETROLEO.La industria de los hidrocarburos incluye una gran cantidad de actividades, dentro de las cuales se incluye la refinacin del petrleo, las cuales podemos agrupar en cuatro grandes procesos denominados Exploracin, produccin, Exploracin y Comercializacin.. Exploracin Es la etapa inicial del negocio, y de ella podemos decir que consiste en todas las actividades realizadas por las empresas petroleras para la ubicacin o localizacin de estructuras geolgicas, en el subsuelo, en las cuales pudiera haber acumulacin de hidrocarburos, y decimos pudiera porque esta asuncin deber posteriormente ser validada mediante la perforacin de pozos. Las actividades desarrolladas en eta etapa incluyen la llamada geologa de superficie, para la identificacin de afloramiento de capas o estratos geolgicos propicios para acumular hidrocarburos; otra herramienta utilizada es la prospeccin o levantamiento ssmico, el cual consiste en el registro del reflejo por parte de las capas de rocas del subsuelo, de una onda sonica emitida en superficie. La perforacin de pozos llamados exploratorios, permitir validar que las estructuras localizadas presentan acumulaciones de hidrocarburos que justifiquen su Explotacin Comercial. Una vez comprobada la acumulacin de petrleo en el prospecto, la etapa exploratoria concluye con la delimitacin del tamao del mismo mediante la perforacin de los llamados pozos de avanzada que no son ms que pozos perforados con la finalidad de determinar cuales son los lmites de la acumulacin descubierta, sus caractersticas y dimensiones.. Esta etapa incluye la determinacin del volumen de petrleo extraible (reservas recuperables: volumen del petrleo presente - POES- que puede ser extrado del prospecto o yacimiento).

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Desarrollo - Produccin La determinacin de la condicin comercial de una acumulacin de petrleo, da inicio a una serie de actividades, mediante lo que denomina el plan de explotacin del yacimiento, esto es, se define la forma en que dicho petrleo deber ser extrado del subsuelo en el transcurso del tiempo, esto en etapas de corto, mediano y largo plazo. Una vez concluida la etapa de planificacin se comienza con la perforacin de los llamados pozos de desarrollo, y la construccin de la infraestructura requerida para el manejo de la produccin esperada de los yacimientos, esta incluye estaciones de flujo o centros recolectores, oleoductos, gasoductos, plantas de compresin de gas, lneas de flujo, tanques de almacenamientos, terminales y puntos de despacho y Refineras. La planificacin elaborada en esta etapa se dirige al aprovechamiento de los recursos y el establecimiento de los compromisos comerciales tanto con el crudo como con los productos que se obtengan a travs de la refinacin del mismo. Una parte importante de esta etapa lo constituyen las actividades asociadas a la operacin de los pozos y de la infraestructura de campo, con la finalidad de asegurar que la extraccin del crudo de los yacimientos, sea cubierta con la infraestructura que en el proceso de desarrollo va ejecutndose, y adicionalmente incluye todas las actividades y trabajos a pozos ejecutados con la finalidad de mantener su productividad (trabajos de guaya, limpiezas, estimulaciones, reparaciones y otros) a fin de cumplir con los planes de produccin y con ello materializar el recobro de las reservas asociadas al yacimiento para cumplir con los compromisos comerciales adquiridos. La informacin aportada por los nuevos pozos y la historia de produccin del yacimiento, permite la revisin peridica de el volumen de las reservas que se espera recuperar, base para los compromisos establecidos.. En el diagrama siguiente se muestra un esquema de cmo la infraestructura requerida se interconecta:Pozos Petrleo Estacin De Flujo Petrleo mas agua Patio De Tanques Refineras Terminales Agua

Gas

Planta Compresora Y de recuperacin de GLP

Planta de Tratamiento De agua

Reinyeccion Disposal

Combustible Consumo operacional Petroquimica Ventas /

Reinyeccion

Refinacin En esta etapa, el crudo proveniente de los campos productores es procesado para la obtencin de productos, bien sea en cetros refinadores construidos en el pas o bien en los mercados de destino, para materializar valor comercial del petrleo. Ello incluye procesos de almacenaje, procesos de separacin fsica de los diversos hidrocarburos que

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componen el petrleo, en muchos casos la transformacin a que se someten los mencionados hidrocarburos que forman el petrleo con el fin de obtener productos utilizables. En esta etapa, el petrleo va a ser pasado por una serie de procesos en los cuales va a ser cocinado debido al uso de altas temperaturas, razn por la cual al petrleo tambin se le conoce como crudo. La construccin de estas instalaciones forma parte del desarrollo global de la industria y van apalancadas dentro del plan de desarrollo de los Yacimientos y los planes de comercializacin que se hubieran establecido. Las facilidades de Refinacin pueden ser propias o de terceros y como se dijo podran estar ubicadas en los diferentes mercados hacia donde se comercializa los crudos no refinados (Exportacin). Comercializacin Una vez el petrleo es extrado del yacimiento es necesario hacerlo llegar a los usuarios finales del mismo, bien sea a travs de la venta de petrleo sin refinar o bien sus derivados. Estos usuarios bien pueden corresponder al mercado nacional como al internacional, y dependiendo el punto de destino el petrleo y/o sus derivados sern transportados por va martima o terrestre. Las ventas pueden hacerse a traves de otras empresas o en locales pertenecientes a la empresa que extrae el petrleo..

LA REFINACION EN VENEZUELAEl conocimiento del petrleo en nuestro pas data de la poca precolombina ya que los indgenas conocan de su existencia mucho antes de la llegada de los espaoles, a travs de afloramientos naturales. Ellos utilizaban esta sustancia con fines medicinales y para encender sus antorchas, y el asfalto semipastoso, para calafatear (impermeabilizar) sus canoas. Sin embargo durante el perodo colonial poca o ninguna importancia o aplicacin dieron los espaoles al petrleo. Los primero intentos de industrializar y comercializar el petrleo en Venezuela aparecen en el ao 1863, cuando un ciudadano norteamericano hizo una solicitud al gobierno para obtener en arriendo extensiones de tierra en nuestro pas. Sin embargo en 1864 se otorga la primera concesin a 15 aos al seor Manuel Olivarria, en lo que hoy son los estados Sucre y Monagas. Como compensacin se estableci el pago de una regala de 17% y atender una serie de requerimientos adicionales como alumbrado de las calles y reparacin de iglesias en Cumana, etc. Un terremoto con epicentro en la Ciudad de Ccuta, el 27 de Agosto de 1875, tuvo repercusiones en Venezuela y sobre todo en la Hacienda Cafetalera del seor Manuel Antonio Pulido, donde se abri una grieta y de ella empez a manar petrleo. Este hombre de negocios, se decidi a promover la explotacin comercial de tan precioso lquido, cuyas bondades como fuente de energa estaban causando furor en el mundo. EL 3 de Octubre de 1878 se le otorgaron los derechos exclusivos para la explotacin de las minas de hulla, en el rea a la que denominaron La Alquitrana, por parte del gran Estado de los Andes. Posteriormente el 4 de Febrero de 1881, el gobierno del Tchira otorg al General Jos Antonio Bald el derecho exclusivo para explotar petrleo y sus derivados en una regin cercana a la hacienda de Pulido.

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El 30 de Julio de 1882, Pulido y Bald se unieron y fundaron la empresa Compaa Petrolia del Tchira. Esta empresa perforo pozos y estableci una pequea planta de refinacin con una capacidad de tratamiento de aproximadamente 15 barriles. Se necesitaban 21 das para llenar el alambique y el proceso de destilacin duraba unas 16 horas. Los productos que se obtenan en cada proceso eran: 60 galones de gasolina, 165 de Kerosn, 150 de gasoil (carbulina) y 220 de residuos. El Kerosn se utilizaba como combustible para iluminacin en Santa Ana y Rubio, el resto de los productos (ms voltiles) era desechado o quemado ya que no se les encontraba uso apropiado. La instalacin del servicio de energa elctrica en Rubio fue un fuerte golpe para la venta de Kerosn. El 8 de Abril de 1934 terminaron los Derechos otorgados a esta empresa venezolana, la cual, aunque nunca paso de un nivel rudimentario, se puede considerar la precursora de la industrializacin del petrleo en Venezuela. Es de mencionar que durante el siglo IXX la explotacin del asfalto fue ms importante que la del petrleo en nuestro pas. En 1883 le fue otorgada una concesin al ciudadano norteamericano Horacio R. Hamilton para la explotacin del asfalto en la regin de Sucre y Monagas. Esta concesin fue traspasada en 1885 a la New York & Bermdez Company, subsidiara de la General Asphalt Company. En 1887 esta compaa comenz a explotar el asfalto Natural del famoso Lago Guanoco. En 1907, bajo el gobierno del General Cipriano Castro, se otorgaron a venezolanos las primeras concesiones, que posteriormente serian transferidas a empresas transnacionales. El 1 de Enero de 1914 la Caribbean Petroleum comenz la perforacin en el campo Mene Grande del pozo Zumaque 1, el cual encontr petrleo en Abril y comenz a producir oficialmente en julio de 1934 a razn de 150 barriles por da (bpd). La perforacin de este pozo marca el descubrimiento de la estructura de lo que se conoce como el campo Costanero Bolvar, eje principal de la gran cuenca petrolfera del Lago de Maracaibo. En el ao 1919 se instalan en Venezuela las primeras grandes compaas de los Estados Unidos en concesiones en las reas libres del pas. El 14 de Diciembre de 1922, la empresa Venezuelan oil Concessions perforaba el pozo Barroso 2 (Hoy R-4), en la regin de La Rosa, en Cabimas, cuando ocurri una arremetida en el pozo y ste empez a producir petrleo, libremente, llegando a arrojar a la atmsfera durante nueve das consecutivos alrededor de 100,000 barriles diarios. Este acontecimiento marco el inicio de la explotacin petrolfera en gran escala en Venezuela, pues mostr nuestro potencial como productor de petrleo, atrayendo as la atencin mundial. El desarrollo petrolero, no solo de la cuenca del Lago de Maracaibo, sino tambin en otras cuencas a lo largo y ancho del pas comienza a paso acelerado en los aos posteriores a esta fecha histrica. La Caribbean Company construyo en San Lorenzo una pequea refinera para obtener productos para sus operaciones. Sin embargo a mediados de 1916 debido a la expansin de sus actividades y a las perspectivas del mercado interno venezolano empez la ampliacin de sus plantas construyendo as la primera refinera venezolana que inicio sus actividades en 1917. Varias empresas construyeron refineras a lo largo y ancho del pas, entre ellas las de Amuay y la de Cardon en la pennsula de Paraguana, individualmente entre las ms grandes del hemisferio occidental. Luego del proceso de nacionalizacin y como parte del proceso de integracin la casi totalidad de las refineras existentes fueron cerradas quedando al fecha actual solo cuatro (4) grandes centros refinadores en el pas,

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Centro refinador Paraguana: Formado por las refineras de Amuay, Cardon en Paraguaya estado Falcn, y Bajo Grande en el estado Zulia. Refinera El Palito, Ubicada en el estado Carabobo. Refinera de Puerto La Cruz, en el estado Anzotegui. Refinera de El Chaure, en el estado Anzotegui.

Adicionalmente, Venezuela cuenta con facilidades de Refinacin en la Isla de Aruba, mediante convenio con el gobierno local, as como en los Estados Unidos, Europa y algunas islas del caribe. En conjunto todas las refineras estn en capacidad de producir una amplia gama de productos para satisfacer tanto el mercado interno como a los clientes internacionales de la empresa petrolera nacional PDVSA. En la actualidad y dada la existencia de grandes reservas de crudos pesados, los planes de la empresa nacional contemplan la construccin de tres nuevas refineras diseadas para procesar crudos pesados.

ACONDICIONAMIENTO DEL CRUDOEl petrleo proveniente de los pozos, antes de ser procesado en las refinerias, debe ser sometido a un proceso de acondicionamiento que se desarrolla en las reas de produccin, e inclusive dentro de las refinerias, y que, basicamente, consiste en la remocin de la casi totalidad de agua que se produce con el mismo. La presencia de agua en las plantas de procesamiento de una refineria puede causar problemas operacionales debido al aumento de volumen que sufre el agua al ser evaporada, adicionalmente el agua puede generar problemas de corrosin y oxidacion en las unidades de refinacin. Tambien el contenido de agua en un crudo disminuye su valor comercial en el mercado. Antes de explicar en que consiste el proceso de remocin del agua, debemos aprender algo lo que son las emulsiones. Las emulsines no son mas que una mezcla heterogenea de dos liquidos inmiscibles en la cual uno de los liquidos esta intimamente disperso en otro en forma de pequeas gotas. En el caso del petrleo se manejan principalmente los conceptos de emulsin normal e inversa, siendo la primera aquella en la cual el agua constituye la fase dispersa y el petrleo la continua, y las emulsiones inversas que son aquellas en las cuales el petrleo constituye la fase dispersa y el agua la fase continua.G otas de A a gu P etr leo A a gu G otas d e P etr leo

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T O D E US N S IP S E M L IO E 7

En general el primer tipo de emulsin es el mas comun asociado a la produccin del petrleo, mientras que el segundo se presenta en el caso de pozos que produzcan con muy alto corte de agua, y en el crudo recuperado en las plantas de tratamiento del agua producida con el petrleo. Tambien puede presentarse aunque en menor grado otros dos tipos de emulsin como son la de petrleo en agua en petrleo y la de agua en petrleo en agua.

PROCESO DE DESHIDRATACIN Deshidratacin es el proceso mediante el cual se elimina o separa el agua del petroleo. Podemos decir que la deshidratacin es un proceso mediante el cual se separa el agua emulsionada del crudo. Demulsificante, es un aditivo quimico cuyo proposito es romper las emulsiones formadas en el crudo. Cuando se trata de las emulsiones inversas, a la quimica demulsificante tambien se le denomina como quimica reversa. Dependiendo del contenido de agua que se produce con el petroleo, puede ser necesario que para facilitar el proceso de deshidratacin se deba aplicar un tratamiento quimico, termico o una combinacin de ambos. En la casi totalidad de los campos productores en el occidente de venezuela se utiliza quimica con los crudos livianos y medianos, y quimica mas tratamiento termico en el caso de los crudos pesados. Tratamiento quimico: Se trata del uso de productos quimicos (demulsificante), los cuales reaccionan con la emulsion, de forma que esta pierda la capacidad de mantener las gotas de agua dispersas en el petrleo. Las gotas liberadas chocan y se juntan (coalescencia) formando gotas grandes que no pueden quedar suspendidas en el petrleo y caen debido a la diferencia de densidades. Este metdo se utiliza cuando el porcentaje de agua es mayor a 40% y los crudos son medianos a livianos. La unica desventaja de este mtodo es el elevado costo de los demulsificante. Tratamiento trmico: Consiste en calentar el petrleo crudo hasta una temperatura de aproximadamente 240 grados F bajo una presin de 30 psia. Una vez calentado el crudo, las emulsiones se rompen y el agua se evapora o se separa del crudo (decanta), mientras el crudo se pasa a un tanque de reposo o asentamiento. Las limitaciones de este tratamiento es que solo puede utilizarse cuando el corte de agua es menor a un 7%. Adicionalmente con este mtodo se puede propiciar la evaporacin de componetntes livianos del petrleo debido a las altas temperaturas presentes en el proceso. En crudos con cortes de agua mas elevados a 7% este metodo puede utilizarse en conjunto con la adicion de quimica y

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existe la variacin de calentar agua en lugar del crudo para luego mezclarlo con este ultimo y pasarlo por un tanque de lavado .

Equipos UtilizadosTratamiento Quimico: Este mtodo podemos indicar consta de tres etapas. En la primera, se adicina el compuesto qumico bien sea en el fondo del pozo, a traves del anular entre la tuberia de produccin y el revestimiento, o bien en la linea de flujo ua vez que la emulsin ha llegado al cabezal del pozo, usualmente antes del separador y en ultimo caso en la linea de bombeo desde las estaciones de flujo hacia el patio de tanques. La segunda, lo constituye el proceso de agitacin a la que es sometida la mezcla del crudo con el desmulsificante, bien sea en el trayecto del fondo del pozo al cabezal o desde el cabezal hasta la estacin de flujo o facilidades para separar el petrleo y el agua. Y la tercera, no es mas que dar al crudo un tiempo de asentamiento o de reposo, permitiendo a la fuerza de gravedad actuar entre el petrleo y el agua en virtud de las diferencias de densidades, es decir, siendo el agua mas pesada que el petrleo se asienta en el fondo del tanque que contiene la mezcla de los dos. Una opcin a este proceso, es no hacerlo en el pozo, sino hacerlo antes de los tanques de asentamiento, pudiendo en algunos casos aplicar dosis adicionales para ayudar a este proceso. Tratamiento trmico: El equipo ms utilizado es un calentador tratador el cual tiene como funcin calentar el crudo emulsionado, para posteriormente darle el reposo necesario en un tanque para la separacin del agua y el petrleo, este ultimo debe tener facilidades para desgasificar y drenar el agua decantada. Otra versin de este proceso es el de calentar agua e inyectarla al crudo para suministrarle la temperatura necesaria para lograr el proceso de deshidratacin. La temperatura es importante en este proceso porque el aumento de la misma permite disminuir la viscocidad y densidad del crudo y aumentar la frecuencia de choque entre las molculas de agua permitiendo que se produzca la coalescencia. En el caso de crudos pesados, se combina con inyeccin previa de qumica y uso de tanques de lavado para ayudar al proceso de coalescencia del agua y reducir el numero de tanques de asentamiento requeridos, sobre todo en vista de que en los campos maduros tiende a incrementarse el corte de agua.

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Tipos de DeshidratacinDependiendo de las caracteristicas del crudo, y el volumen de agua producida, el esquema de deshidratacin puede variar: Deshidratacin Electrostatica: Consiste en calentar el petrleo hasta una temperatura de 240 grados F y luego poner en contacto al petrleo sobre unos electrodos para que exista un campo electrico y las gotas pequeas de agua se atraigan entre mutuamente formando grandes gotas que luegon precipitan por gravedad. La limitacin de este mtodo es que se utiliza cuando el corte de agua esta entre un 10 y 40%. El equipo utilizado es un tratador electrostatico, que es un cilindro instalado horizontalmente que tiene como funcin

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acelerar el proceso de separacin del agua y el petrleo mediante la aplicacin de un campo elctrico relativamente fuerte para formar la coalescencia. Es el unico equipo, junto con el tanque de lavado, donde la coalescencia y la separacin ocurren simultaneamente. Este tipo de proceso tambien puede combinarse con el tratamiento quimico para mejorar el proceso de deshidratacin. Deshidratacin Con Tanque de Asentamiento: Este metodo consiste en aprovechar la diferencia de densidad entre el agua y el petrleo, ya que al darles tiempo de reposo el agua que no viene mezclada con el crudo se separa inmediatamente y las gotas de agua que esten disueltas en el petrleo se juntan (coalescencia) formando gotas grandes que no quedan suspendidas en el petrleo y caen debido a la diferencia de densidades entre estos dos fluidos. Este tipo de deshidratacin se aplica en crudos livianos, medianos y pesados, cuando estos ultimos presenten bajo corte de agua, aunque normalmente en el caso de los pesados se requiere ayudarlos mediante tratamiento termico. Cuando el corte de agua comienza a incrementarse se hace necesario apelar a un tratamiento quimico previo para ayudar en el proceso de deshidratacin.Tanque de A sentam iento Q m u ica Crudo Liviano/ M ediano + Agua C rudo A gua C rudo Lim pio Agua D renada Tanque de A sentam iento Q m u ica Crudo Crudo Pesado + Agua A gua Calentador C rudo Lim pio A gua Drenada

DESH IDRATACI

N CO TANQ DE ASENTAM N UE IENTO UNICAM ENTE

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En los casos m ostrados hay inyecci n de qu m para deshidrataci ica n pero en el caso de los crudos pesados se requiere aplicaci n de Calentam iento. Una vez lleno el tanque de asentam iento, se cierra y se le da un tiem de reposo antes de drenarle el agua. Una vez po Concluida esta actividad, el crudo es analizado para asegurarse que contiene el %de agua m xim perm o itido antes de su bom beo.

Deshidratacin Con Tanque de Lavado: El tanque de lavado pueden describirse como un tanque en el cual se mantiene un control continuo del nivel de agua en el mismo (colchon de agua), sobre el cual existe una columna de crudo (colchon de crudo) que termina en un punto de rebose por el cual sale el crudo deshidratado. El control del nivel del colchon de agua se hace drenando agua, mientras el crudo mas el agua que llega de las estaciones de flujo se hace pasar por el tanque de lavado donde el agua que viene con la produccion se quede dentro de la columna de agua y el crudo ascienda en el tanque hasta salir del mismo practicamente sin agua asociada. El tanque de Lavado internamente esta diseado para que la trayectoria que sigue el crudo en el tanque sea tortuosa y tenga restricciones que ayuden a la separacin del agua y el petroleo. Este sistema puede ser

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combinado con tratamientos quimicos y termicos, sobre todo en el caso de crudos pesados con alto corte de agua.Tanque de Asentamiento

Tanque de Lavado

Qumica

Colchn de Crudo Interfase crudo -agua

Colchn de agua

Crudo Limpio Agua Drenada Tanque de Asentamiento Drenaje De agua

Tanque de Lavado Qumica Crudo Pesado/ Mediano + AguaColchn de Crudo Interfase crudo -agua

Colchn de agua

Crudo Limpio Agua Drenada Drenaje De agua

DESHIDRATACI N CON TANQUE DE LAVADO

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En los casos mostrados hay inyecci n de qu mica para deshidrataci n pero pueden darse dos esquemas Operacionales, calentar el crudo + el agua y luego pasarlo por e l tanque se lavado o bien que parte del Agua drenada del tanque de lavado es calentada y luego inyectada al crudo que viene de las estaciones de Flujo antes de pasarlo al tanque de lavado. El crudo limpio es e nviado a un tanque de asentamiento.

ESQUEMA GLOBAL DE UNA REFINERIAEl propsito del material presentado a continuacin es indicar en forma general, a que tipo de procesos es sometido el crudo en una refinera y como es la secuencia operacional en que se desarrollan dichos procesos. Cada centro refinador es particular y los procesos que se desarrollan en cualquier refinera son de naturaleza muy variada, pero en trminos generales, dichos procesos pueden ser agrupados de la siguiente manera: Procesos de separacin Fsica (Decantacin, destilacin). Procesos de Transformacin o Conversin (alquilacin, craqueo). Proceso de Purificacin o tratamiento (Desulfuracin, deshidrogenacion) Proceso de mezclado Proceso de Almacenaje y Distribucin.

En forma general, los procesos antes mencionados se interconectan entre si de la siguiente manera:

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El petrleo deshidratado, llamado crudo en las refineras, se calienta en un horno y se carga en una columna de Destilacin que opera a presin atmosfrica, donde se separa en butanos y gas hmedo ms ligero, gasolinas no estabilizadas, nafta pesada, queroseno, gas-oil pesado y crudo de cabeza o residuo. El crudo de cabeza se enva a otro proceso, llamado torre de vaco donde se separa en una corriente superior de gas-oil de vaco y una cola de crudo reducido. La separacin de productos que se logra en estos procesos iniciales, no produce cambios en la naturaleza del crudo, sino que simplemente los hidrocarburos que lo conforman se separan en funcin de ciertos rangos de temperatura de ebullicin las cuales agrupan a los diversos hidrocarburos que componen el petrleo. El crudo reducido, obtenido en la columna de vaco, se enva a una unidad de craqueo trmico o de coquizacin retardada para producir gas hmedo, gasolina de coquizacin, gasleo y coque (residuo) Los gasleos obtenidos de de las unidades de Destilacin atmosfrica y de vaco, as como el proveniente del coquizador (craqueador trmico) se utilizan como alimentacin a las unidades de Craqueo Cataltico o de Craqueo con hidrogeno. Estas unidades van a romper las molculas pesadas en compuestos cuyas temperaturas de ebullicin corresponden al intervalo de la gasolina y del destilado combustible. Estos procesos corresponden a los procesos de transformacin, donde las molculas de hidrocarburos son rotas y en algunos casos recombinadas por las reacciones provocadas, para as obtener productos de mejor calidad. Los productos procedentes del craqueo con hidrgeno son saturados. Los productos insaturados provenientes del Craqueo Cataltico se saturan y su calidad se mejora mediante Reformado Cataltico o Hidrogenacin. Las corrientes de gasolina provenientes de las columnas de destilacin, del Coquizador y de las unidades de Craqueo se alimentan a un Reformador Cataltico, para mejorar su nmero de octanos. Las gasolinas Reformadas se emplean para elaborar las mezclas para gasolinas normales y especiales. Las corrientes de gas hmedo de la unidad de Destilacin, del Coquizador y de las unidades de Craqueo, se fraccionan en la seccin de recuperacin de vapor, en gas combustible, GLP (gases licuados del petrleo, bsicamente propano), hidrocarburos insaturados (propilenos, butilenos y pentenos), butano normal e isobutano. El gas combustible se emplea como combustible en los hornos de la refinera, el butano normal se isomeriza en la unidad de Isomerizacin y en conjunto con los hidrocarburos insaturados y el isobutano, proveniente de la recuperadora de vapor, se alimenta a la unidad de Alquilacin para la produccin de alquilatos los cuales se mezclan con las gasolinas para producir gasolinas especiales para automviles y gasolinas de aviacin. Los destilados medios de la unidades de Destilacin, del coquizador y de las unidades de craqueo, se mezclan con los combustibles diesel, Combustibles para reactores y combustible para calefaccin. El gasoleo pesado de la unidad de Vaco y el crudo reducido de base Naftenica o Parafnica, se procesan para obtener las bases para preparar los aceites lubricantes..

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Cada refineria posee su propio y unico esquema de proceso, el cual viene determinado por el equipo disponible, costos de operacin y demanda de producto. El modelo timo de flujo para una refinera viene dictado por consideraciones econmicas, y no hay dos refinerias que sean identicas en sus operaciones. Una breve descripcin de los tipos de procesos generales de una refineria es la siguiente: Procesos de separacin Fsica (Decantacin, destilacin): Son aquellos en los cuales se aprovecha la diferencia de densidades de los componentes de la mezcla para obtener la separacin de los componentes. El petrleo crudo se separa fsicamente, mediante Fraccionamiento en torres de destilacin atmosfricas y de vaco, en grupos de molculas de hidrocarburos con diferentes intervalos de temperaturas de ebullicin, denominados fracciones. En ocasiones en las refineras es necesario separar agua remanente en el crudo, la cual no fue removida en las instalaciones de campo. Procesos de Transformacin o Conversin (alquilacin, craqueo): Son procesos destinados a modificar o romper las molculas de los hidrocarburos a fin de trasformarlos en productos de mayor atractivo comercial. Los procesos de conversin ms utilizados para modificar el tamao y/o la estructura de las molculas de hidrocarburos, son los siguientes: Descomposicin (divisin) mediante hidrocraqueo, craqueo trmico y cataltico, coquizacin y ruptura de la viscosidad; Unificacin (combinacin) mediante alquilacin y polimerizacin; Alteracin (rectificacin) con isomerizacin y reforma cataltica, Tratamiento. Proceso de Purificacin o tratamiento (Desulfuracin, deshidrogenacion, desalacin): Otras operaciones de las refineras necesarias para dar soporte al procesado de los hidrocarburos son la recuperacin de residuos ligeros; la eliminacin del agua amarga; el tratamiento y refrigeracin de residuos slidos, aguas residuales y agua de proceso; la produccin de hidrgeno; la recuperacin de azufre, y el tratamiento de gases cidos y gas residual. El petrleo crudo suele contener agua, sales inorgnicas, slidos en suspensin y trazas metlicas solubles en agua. El primer paso del proceso de refino consiste en eliminar estos contaminantes mediante desalinizacin (deshidratacin), a fin de reducir la corrosin, el taponamiento y la formacin de incrustaciones en el equipo, y evitar el envenenamiento de los catalizadores en las unidades de proceso. Proceso de mezclado:. es el proceso consistente en mezclar y combinar fracciones de hidrocarburos, aditivos y otros componentes para obtener productos acabados con unas propiedades especficas de rendimiento idneo, esto es, los diferentes destilados en los procesos de refinacin, se combinan para producir una mas amplia gama de productos que cumplan con los requerimientos de los diferentes clientes Procesos Auxiliares, de Almacenaje y Distribucin: Todas las refineras tienen multitud de instalaciones, funciones, equipos y sistemas que dan soporte a las operaciones de procesado de los hidrocarburos. Las operaciones de soporte habituales son la generacin

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de calor y energa; el movimiento de productos; el almacenamiento en depsitos; la expedicin y manipulacin; las llamas y sistemas de descarga de presin; los hornos y calentadores; las alarmas y sensores, y el muestreo, la verificacin y la inspeccin. Entre las instalaciones y sistemas que no forman parte del proceso estn los sistemas de lucha contra incendios, de abastecimiento de agua y de proteccin, controles de ruido y contaminacin, laboratorios, salas de control, almacenes, e instalaciones de mantenimiento y administrativas. La figura mostrada a continuacin resume en forma esquemtica los diversos procesos que se desarrollan en una refinera.G S S A E G LP P O U TO R D C S F A S IN LE

G S S A E

P O E O R C S S D E P R U IFIC C A I N G S S A E D S E TILA O D S A O FE IC S TM S R O P O E O R C S S D E S PA A I E R C N FS A IC D S E TILA O D V C D S E A IO P O E O R C S S D E C N E S O V R I N

P O U TO R D C S FIN LE A S

D S E TILA O D S

R S U S E ID O

R S U SY E ID O A FA S LTO S

C M U TIB E O B S L Y A FA S LTO

PRODUCTOS DE LA REFINACIN DEL PETRLEOEl consumidor medio tiende a pensar que los productos derivados del petrleo son unos pocos, tales como gasolinas, combustibles para reactores, queroseno, etc, sin embargo un estudio de las refieras de petrleo y plantas petroquimicas realizados por el Instituto Americano del Petrleo (API) revel que se fabrican mas de 2000 productos, muchos de ellos bajo especificaciones individuales. En general los productos que impone el diseo de la refinera son relativamente pocos en nmero, y los procesos bsicos se basan en productos de gran escala como por ejemplo gasolina, combustible para reactores y combustible diesel, y de all a partir de mezclas se van a originar una mayor gama de productos.

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En la Tabla anexa se puede observar la gran diversidad de productos resultantes del procesamiento del petrleo en la industria de los Estados Unidos.

ClaseGas Combustible Gases Licuados Gasolina Motor Aviacin Otras (Tractores, Marina, etc) Combustible para Turbinas de Gas (prop. A Chorro) Queroseno Destilados (Combustible Diesel y Fuel-leos ligeros) Fuelleos residuales Aceites lubricantes Aceites blancos Preventivos de Oxidacin Aceites para Cables y transformadores Grasas Ceras Asfaltos Coques Negras de carbn (Carbon de humo) Productos Qumicos, Disolventes y otros

Nunero1 13 40 19 9 12 5 10 27 16 1156 100 65 12 271 113 209 4 5 300

Las especificaciones o caracteristicas exigidas a un producto, suelen ser el resultado de un compromiso entre las que se quiere que satisfaga el producto al ser utilizado y la capacidad del refinador para elaborarlo a partir del petrleo crudo disponible; por lo tanto, la tarea de ste debe estar dirigida a conseguir que el producto satisfaga dichas condiciones cuando se ponga en uso. Sin embargo en ciertos casos pueden tolerarse amplias variaciones en las propiedades fsicas, como ocurre, por ejemplo con la gasolina que, segn las zonas de ventas; fuente de produccin y usos, puede tener un punto final entre 300 y 400 gdos F, y su peso especifico puede estar comprendido entre 0.700 y 0.780. El refino de petrleo 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 ms barata y mejor que el aceite de ballena. La elaboracin del motor de combustin interna condujo a la produccin de benceno, gasolina y gasleos diesel. La evolucin del aeroplano hizo necesarios la gasolina de aviacin de alto octanaje y el combustible para aviones de reaccin, que es una forma ms elaborada del producto original de las refineras, el queroseno. Las refineras actuales producen varios productos, muchos de los cuales se utilizan como materia prima para procesos de craqueo y fabricacin de

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lubricantes, y para la industria petroqumica. Se clasifican en trminos generales como combustibles, cargas petroqumicas, disolventes, aceites de proceso, lubricantes y productos especiales, como cera, asfalto y coque.

PRINCIPALES PRODUCTOS DE REFINACIN Y SUS USOSHIDROCARBUROS GASEOSOS Gases licuados Gas de cocina e industrial Gas combustible para motores Gas de alumbrado Amonaco Fertilizantes sintticos Alcoholes Disolventes y acetona Plastificantes Resinas y fibras para plsticos y textiles Pinturas y barnices Materia prima para La industria qumica Negro de humo Productos de goma DESTILADOS LIGEROS Naftas ligeras Olefinas Disolventes y diluyentes Disolventes de extraccin Materias primas para la industria qumica Naftas intermedias Gasolina para aviones y motores Disolventes de limpieza en seco Naftas pesadas Combustible para aviones de reaccin militares Combustible para aviones de reaccin y queroseno Combustible para tractores

Tintas de imprenta Industria del caucho

Gasleo

RESIDUOS Petrolato

Vaselina Cosmticos Inhibidores de la corrosin y lubricantes Compuestos para revestimiento de cables Fuel de calderas y procesos del n. 6 Asfalto para pavimentos Materiales para cubiertas y tejados Lubricantes asflticos Aislantes y para proteccin de cimientos Productos para impermeabilizacin del papel

Carga de craqueo Gasleo de calefaccin y gasleo diesel Combustible metalrgico Aceite absorbente, recuperacin de benceno y gasolina SUBPRODUCTOS DE REFINACION Coque Electrodos y combustible Sulfonatos Acido sulfrico Azufre Emulsores Fertilizantes sintticos Productos qumicos Reforma de hidrocarburos

Fuel residual Asfaltos

Hidrgeno

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PRINCIPALES PRODUCTOS DE REFINACIN Y SUS USOSDESTILADOS PESADOS Lubricantes tcnicos Aceites lubricantes Aceites textiles Aceites medicinales y cosmticos Aceite blanco: industria alimentaria Aceites para transformadores y husillos Lubricantes para motores Lubricantes para mquinas y compresores Aceites hidrulicos y para turbinas Lubricantes para transmisiones Aceites para maquinaria y aislamiento de cables Lubricantes para ejes, engranajes y mquinas de vapor Aceites de mecanizado, corte y rectificado de metales Aceites de temple e inhibidores de la corrosin Aceites de transferencia trmica Grasas y compuestos lubricantes Aceites para tintas de imprenta Industria del caucho Productos farmacuticos y cosmticos Industrias alimentaria y papelera Velas y cerillas

Cera de parafina

Otra clasificacin mas general de los productos elaborados como resultado de los procesos de refinacin es la siguiente: 1. Productos volatiles: gases licuados y gasolina natural 2. Aceites ligeros: Gasolinas, disolventes, combustible para tractores y keroseno o petrleo para alumbrado. 3. Destilados: destilados para calefaccin, combustible diesel y gas-oil. 4. Aceites lubricantes: Aceites para motores, mquinas, cilindros, ejes, engranajes, etc. 5. Grasas y Parafinas: Parafina solida, parafina microcristalina, vaselinas, bases para ungentos y grasas. 6. Residuos: Fuel oil, coke, asfalto, negro de humo, etc. 7. Especialidades: productos medicinales, hidrocarburos, productos quimicos, insecticidas, etc. :

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MATERIA PRIMA DE UNA REFINERIAEl petrleo constituye la materia prima bsica para las refineras, el cual como ya se ha dicho son compuestos que en su composicin estn formados exclusivamente por tomos de carbono e hidrgeno, pero tambin pueden hallarse presentes otros compuestos que contienen pequeas cantidades de Azufre, oxgeno y nitrgeno, aunque en algunas regiones se incluye como materia prima de refinera crudos sintticos procedentes de otras fuentes (Gilsonita, arenas alquitranadas, etc). Las composiciones qumicas de los crudos son sorprendentemente uniformes, aunque sus caractersticas fsicas varan ampliamente. La composicin elemental del crudo de petrleo esta comprendida normalmente dentro de los siguientes intervalos:

Elementos Carbn Hidrogeno Azufre Nitrgeno

% en Peso 84 -87 11-14 02 0.2

CLASIFICACION DE LOS CRUDOS . Una de las formas de clasificacin del petrleo es en funcin de los llamados grados API, con la cual podemos determinar los siguientes: Crudos Livianos, son aquellos cuya gravedad API (clasificacin del Instituto Americano del Petrleo, de aceptacin internacional) es mayor a 30. Constituyen los de ms valor comercial y dentro de esta categora caen tambin los condensados cuya gravedad API es mayor a 45. Son los ms utilizados para la produccin de gasolinas. Las reservas de este tipo de crudo son cada da menor. Crudos Medianos, son aquellos cuya gravedad API esta entre 22 y 29.9, tambin representan un tipo de crudo de valor apreciable en el mercado. Crudos Pesados, son aquellos cuya gravedad API vara de 10 a 21.9. Crudos Extrapesados, son aquellos cuya gravedad API es menor a 10. En la actualidad constituyen un grupo creciente dentro del volumen de reservas de crudos convencionales del mundo. En esta categora caen los crudos no convencionales como los bituminosos de la Faja del Orinoco, y de algunos yacimientos de Canada. Ya dentro de lo que es el proceso de refinacin tenemos que puede hacerse una clasificacin en base a la naturaleza del residuo obtenido del dicho proceso (cerca del 85 % de los crudos pueden clasificarse de esta forma): Base Parafnica, son aquellos que contienen parafina y muy poco o ningn componente asfltico, son buenos para la obtencin de gasolinas de bajo octanaje, ceras parafnicas y 18

aceites lubricantes de alta calidad. Los crudos livianos caen dentro de esta clasificacin ya que de ellos se extrae mayor cantidad de combustible que de los restantes. Base Asfltica, son aquellos que en su composicin entran grandes proporciones de material asfltico con poco o ningn contenido de parafinas. Corresponden a la serie naftenica, y mediante procesos especiales de refinacin se pueden producir aceites lubricantes equivalentes a los que se obtienen de los crudos parafnicos. Los crudos pesados integran bsicamente esta categora, producen bsicamente Fuel-oil que es un combustible pesado de uso industrial. Base Mixta, estos tipos de hidrocarburos poseen elementos parafnicos y asflticos, esto es, en su composicin entran una mezcla de hidrocarburos parafnicos y naftnicos junto con cierta proporcin de aromticos. Los crudos medianos pertenecen a esta categora. En la tabla siguiente se pueden observar como se comportan algunas propiedades asociadas a estos tipos de crudo,

PROPIEDADGravedad API Contenido de Nafta Octanaje de la Nafta Olor de la Nafta Tendencia a ahumar de la Kerosina Punto de congelamiento del aceite lubricante Contenido de aceites lubricantes ndice de Viscosidad del aceite lubricante

BASE PARAFNICAALTO BAJO BAJO DULCE BAJO ALTO ALTO ALTO

BASE ASFLTICABAJO ALTO ALTO AGRIO ALTO BAJO BAJO BAJO

Cuando se habla de los productos obtenidos de la refineria basicamente hablamos de dos tipos principales, los parafinicos y los asfalticos, aunque debemos sealar cualquiera sea la naturaleza del crudo, todos pueden producir el mismo tipo de producto, no necesariamente puede decirse lo mismo respecto al rendimiento (cantidad), calidad y composicin de los productos ya que ello si va a estan dependencia directa del tipo de crudo. Otro factor importante que se debe tener en cuenta es que la distribucin de los productos esperados en cada refineria (patrn de produccin) depende del tipo de crudo procesado, las unidades de proceso utilizadas, y es condicionado por los requerimientos de mercado. En las tablas siguientes puede observarse como cada tipo de crudo afecta la composicin de cada uno de sus productos.

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Fraccion

Rango de Ebullicin 50% ASTM Destilacin Gdos F

Crudo Base Parafinico % en pesoParafinas Naftas Aromaticos

Crudo en base asfalticaParafinas Naftas Aromaticos

No Saturados

Gasolina Kerosina Gas Oil Destilado Pesado

280 450 600 750

65 60 35 20

30 30 55 65

5 10 15 15

35 25 ---

55 50 65 55

10 25 33 43

--2 2

Como ejemplo en la tabla anaterior tenemos el caso de las gasolinas, en las cuales si la misma proviene de un crudo parafinico, cerca de un 65% de su composicin es de parafinas, mientras que en una gasolina derivada de un crudo asfaltico, las parafinas solo constituyen un 35% de la gasolina. En la siguiente tabla podemos observar las diferencias en la distribuccin de productos en el sistema de refinacin de EEUU y Europa. El caso de Venezuela tambien es influenciado por los compromisos comerciales con clientes en ambas regiones, aunque en terminos generales nuestro patrn de refinacin esta muy enfocado al esquema de los EEUU..

Producto Gasolinas Kerosina Gasoil + Destilados Residual Fuel Oil Otros productos

EEUU 45 6 23 8 18

Europa 21 3 27 35 14

Como hemos visto el tipo de crudo y el patrn que sigue cada refinera condicionan el tipo y calidad del producto que se va obtener en el proceso de refinacin, es por ello que para conocer un poco ms sobre los diferentes tipos de hidrocarburos que componen el petrleo vamos a hacer una revisin de algunas de sus caractersticas. Ciertos petrleos de base naftnica, a menudo contienen cantidades de oxgeno apreciables, que se halla a menudo combinado en forma de cido naftnico. El nitrgeno se encuentra casi siempre en los petrleos de base naftnica y se le supone, generalmente, en forma de compuestos bsicos similares a los alquil-quino-lenas. El azufre puede estar presente como azufre libre disuelto, cido sulfhdrico o como compuestos orgnicos tales como tiofenos, cidos sulfnicos, mercaptanos, sulfatos y sulfuros de alquilo. Algunos de estos compuestos no se encuentran en el petrleo crudo,

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sino que se producen partiendo de otros compuestos durante la destilacin y refinado. Los compuestos de azufre son particularmente perjudiciales debido a que generalmente tienen olor desagradable y algunos son corrosivos. Como sabemos, el petrleo esta compuesto bsicamente de hidrocarburos, los cuales a su vez son compuestos formados exclusivamente por carbono e hidrgeno, por lo cual tambin tenemos una clasificacin en base a esta condicin. Aciclicos de Cadena Abierta 3.1.1. Saturados (alcanos o parafinas) 3.1.2. Insaturados (Alquenos) Cclicos de Cadena Cerrada Aciclicos Saturados (Cicloalcanos o Naftas). . Insaturados (Cicloalquenos). Aromaticos o Bencnicos. Series de Hidrocarburos De las numerosas series de hidrocarburos que existen en el petrleo, solo algunas han sido estudiadas lo suficiente para guiar el desarrollo industrial. Las mas conocidas son las series Parafnica, Olefnica, Naftnica, aromtica, diolefnica y acetilnica. Serie Parafnica (formula tipo CnH2n+2): se caracterizan por su gran estabilidad. Los nombres de cada miembro terminan en ano, es decir, metano, etano, hexano, hexadecano. A temperatura ambiente, estos productos, con excepcin de aquellos que contienen un tomo de carbono terciario, no son afectados por el cido sulfrico fumante, lcalis concentrado, ni an por el poderoso oxidante cido crmico. Reaccionan lentamente con el cloro a la luz solar y en presencia de un catalizador con el cloro y con el bromo. Las reacciones se efectan generalmente por la sustitucin de un tomo de hidrogeno por un grupo qumico o un elemento. Los miembros inferiores han sido identificados en la mayora de los petrleos crudos. Los miembros superiores de la serie parafnica se hallan presentes en la mayora de los petrleos, aunque los petrleos crudos enteramente desprovistos de parafina pueden contener hidrocarburos parafnicos de alto punto de ebullicin. Serie olefnica o etilnica (formula tipo CnH2n): est formada por hidrocarburos no saturados, es decir, que la serie de este tipo puede unirse directamente con otros elementos tales como el cloro, bromo, cido clorhdrico, cido sulfrico, sin desplazar un tomo de hidrogeno. El nombre de estos hidrocarburos termina en eno, como eteno (etileno), propeno (propileno) y buteno (butileno). Los compuestos no saturados reaccionan y se disuelven en cido sulfrico y pueden ser as ser extrados de los petrleos. Las olefinas de bajo punto de ebullicin no estn probablemente presentes en el petrleo crudo, pero se encuentran en los productos del craqueo. Serie Naftnica ( formula tipo CnH2n ): tienen la misma formula tipo que la serie olefnica, pero sus propiedades son notablemente diferentes. Los naftenos son compuestos cclicos o en anillo, mientras que las olefinas son compuestos de

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cadena abierta en los que un doble enlace une dos tomos de carbono. Los naftenos son compuestos saturados y las olefinas son no saturadas. Estas ultimas pueden reaccionar por combinacin directa con otros elementos, por el contrario los compuestos saturados solamente pueden reaccionar por reemplazo del hidrgeno por otro elemento. Los naftenos, a diferencia de sus ismeros, las olefinas, no son fcilmente solubles en cido sulfrico. Han sido encontrados en casi todos los petrleos crudos. Serie Aromtica (formula tipo CnH2n-6): frecuentemente llamada serie del benceno, es qumicamente activa. Estos hidrocarburos son particularmente susceptibles a la oxidacin con formacin de cidos orgnicos. Los compuestos aromticos pueden formar productos tanto de adicin como de substitucin, dependiendo de las condiciones de la reaccin. Solo algunos petrleos contienen algo mas que vestigios de aromticos de bajo punto de ebullicin, tales como el benceno y el tolueno. Esta serie se encuentra en los destilados del craqueo y es sumamente valorada por sus cualidades antidetonantes. Serie diolefnica (formula tipo CnH2n-2): es similar a la serie olefnica con la excepcin de que contiene dos tomos menos de hidrgeno o bien existen dos dobles enlaces en cada molcula, los que hacen que la serie sea extremadamente activa. Este tipo de hidrocarburo tienden a polimerizarse o combinarse con otras molculas no saturadas, formando compuestos gomosos de alto peso molecular. Las diolefinas y las gomas derivadas de ellas se encuentran en la gasolina del craqueo sin tratar, pero quizs no se encuentran en el crudo. Son polimerizadas y extradas con cido sulfrico. Serie Cclica, tales como las contenidas en las formulas CnH2n-2, CnH2n-4, CnH2n-8, etc, no son bastante conocidas. Sin embargo, la bibliografa indica que estas serie predominan en los aceites lubricantes de mayor punto de ebullicin, como gas oil y aceites lubricantes. Casi todos los hidrocarburos presentes en los aceites lubricantes son saturados, pero algunos autores manifiestan que alrededor del 20% del aceite lubricante es soluble en cido sulfuroso. Indudablemente este 20% consta en gran parte de hidrocarburos no saturados.

Hidrocarburos Acclicos (Alcanos o Parafinas terminacin ano) Por la calidad de los derivados obtenidos de los crudos en los cuales predomina este tipo de hidrocarburos vamos a estudiarlos un poco mas. Los alcanos es un tipo de hidrocarburos, saturados de cadena abierta y enlaces sencillos, se les llama saturados porque tienen el mximo nmero de tomos de hidrgenos que se puede unir a cada tomo de carbono.. La formula general se representa por la expresin CnH2n+2, donde n es el numero de tomos de carbono. Por ejemplo para el metano, el cual presenta un solo carbono tenemos lo siguiente: Formula General: C(1)H2(1)+2 Formula Condensada: CH4

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Formula Estructural:

H I H-C-H I H

La regla anterior se aplica tambin para otros compuestos de hidrocarburos pertenecientes a esta serie de hidrocarburos conocidos como alcanos o parafinas. Ver tabla siguiente: Hidrocarburo Etano Propano Butano No de Carbonos 2 3 4 Formula General Formula Condensada Formula Estructural

C2H6 C3H8 C4H10

CH3-CH3 CH3-CH2-CH3CH3-CH2-CH2-CH3

Tambin tenemos el caso de los Ismeros, en los cuales la formula general es igual, pero la formula condensada y estructural varia. Tomemos por ejemplo el Butano C4H10 CH3-CH2-CH2-CH3 CH3-CH-CH3I

Ismero de Cadena Lineal Ismero de Cadena Ramificada o Isoparafna.

CH3 Propiedades de los Alcanos. Propiedades Fsicas. 1. Estado Fsico: Los primeros cuatro miembros de la serie son gases a temperaturas ordinarias, desde el pentano hasta el heptadecano son lquidos y todos los dems son slidos. 2. Olor: El metano es inodoro y los otros gases son ligeramente aromticos. Los lquidos tienen un olor caracterstico a gasolinas y los slidos son inodoros a medida que aumenta el nmero de carbonos. 3. Color: Los gases y los lquidos son incoloros, mientras que los slidos son blancuzcos.. 4. Sabor: En lnea general son inspidos. 5. Densidad: Aumenta a medida que aumenta el peso molecular, pero siempre es menor que uno. 6. Punto de Ebullicin: Aumenta a medida que aumenta el nmero de tomos de carbono. Es mayor en los Ismeros normales y menor en los Ismeros.

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7. Punto de Fusin: Aumenta a medida que aumenta el No. de tomos de carbono. Es mayor en los de cadena ramificada que en los de cadena normal. 8. Solubilidad: Son insolubles en agua, pero se pueden disolver en lquidos orgnicos como el ter, bencenos, sulfuro de carbono y otros. Propiedades Qumicas. Los alcanos son menos reactivos que la mayor parte de los compuestos orgnicos. Ellos solamente reaccionan con reactivos de mucha energa o bajo condiciones de elevada presin o temperatura. El Metano es inerte a los cidos tales como el Clorhdrico (HCL), Sulfrico (H2SO4) y tambin inerte a las base tales como el Hidrxido de Sodio (NaOH), Hidrxido de Potasio (KOH) y a los agentes oxidante tales como el Perganmanato de Potasio (KMnO4) y Bicromato de Sodio (NaCrO4) y a los agentes reductores como el Cloruro de estao (SnCl) y sodio metlico (Na metlico). Estado natural de los Alcanos o Parafinas Gas Natural: Formado principalmente por hidrocarburos parafnicos de bajo peso molecular, entre ellos el metano. El gas natural se encuentra en los yacimientos bien en estado libre o asociado con el petrleo, y puede ser procesado para emplearlo como combustible o usos en procesos petroqumicos. Petrleo: Es una mezcla de hidrocarburos donde existen las parafinas de alto peso molecular que varan entre 3 y 30 tomos de carbono. Ceras minerales: Estn formados por hidrocarburos donde existen parafinas de alto peso molecular, que varan de 30 a ms tomos de Carbono. Producto de descomposicin de materiales orgnicos: Entre estos tenemos el metano que se forma en los pantanos como consecuencia de la descomposicin de las hojas de los rboles que caen en l. Obtencin de los Alcanos Mediante Hidrogenacin de otros compuestos orgnicos: catalizador CnH2n + Alqueno H2 CnH2n+2 Alcano

Por sntesis a partir de derivados inferiores, formandose um enlace C- C Destilacin Atmosfrica Petrleo Alcanos Por degradacin de compuestos superiores rompindose un enlace C C. NaOH CH3 CH2 CH2 COOH CH2 CH2 CH3 + CO2

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cido Butanoico Aplicacin de los Alcanos.

Propano

Los alcanos de bajo peso molecular se utilizan como combustible, por ejemplo Metano, Etano, y Propano. Tambin se utilizan como combustible bajo la forma de gas del petrleo como por ejemplo la gasolina, Keroseno, ter del petrleo, gasoil, y otros. Tambin los de bajo peso molecular se utilizan como disolventes de materia orgnica, tales como la gasolina, Kerosene, las bencinas y el tiner. Igualmente se utilizan para la obtencin de otros derivados donde se usen mezclas parafinicas.

PROPIEDADES FISICO-QUIMICAS DE LOS HIDROCARBUROSCuando se descubre un nuevo yacimiento de petrleo crudo o bien se planea alimentar una refinera con un crudo proveniente de una regin diferente al cual normalmente ha recibido, se procede a someter una muestra del mismo a una serie de anlisis que tienen como finalidad determinar su composicin y los rendimientos en refinacin (Yield) y conocer algunas de las caractersticas mas importantes de dicho crudo. Ello permitir al refinador conocer que unidades habr de utilizar para su tratamiento, as como sus capacidad o rendimiento de productos. El material y el modo de operar estos ensayos esta normalizado de forma que sus resultados sean fcilmente reproducibles y comparables. Muchos otros anlisis estn destinados a evaluar las caractersticas y calidad de los productos obtenidos del proceso. La prueba o ensayo de destilacin ASTM, en cierta forma refleja la composicin de productos que se obtienen al someter un determinado crudo a un proceso de fraccionamiento. Puede igualmente ser utilizado para la regulacin de las torres de destilacin, al permitir conocer la calidad, esperada, de las fracciones entre dos extracciones sucesivas. Las normas que rigen el desarrollo de dicho tipo de prueba son las normas D-86, D-216 y D-158. Los productos obtenidos del proceso de fraccionamiento, son sometidos a otros tipos de anlisis para determinar la calidad o caractersticas especficas del producto. Entre estos anlisis tenemos: Anlisis Clsicos: Densidad, viscosidad a diferentes temperaturas, punto de congelacin y cantidades que presenta de agua, azufre y sedimentos. Por una prueba de destilacin, se obtienen los diferentes hidrocarburos constituyentes del petrleo crudo en funcin de su temperatura de ebullicin. Algunos de los ensayos o pruebas ms comunes a que se someten los crudos y productos, se mencionan a continuacin:

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Densidad o gravedad especifica: Regido por la Norma D-1657 para productos corrientes y D-1293 para los asfaltos. Es la relacin entre el peso determinado de un volumen de muestra a una temperatura T (normalmente 60 grados F) y el peso del mismo volumen de agua a una temperatura determinada (60 grados F). Gravedad especifica a 60/60 grados F Gravedad API= 141,5/ gravedad Especifica 131.5 Presin de Vapor Reid (RVP, Reid Vapor Presume): Medida de la tensin de vapor segn se mide en Fsica. Indica de manera indirecta el contenido de productos ligeros. Condiciona las medidas de seguridad en transporte y prdidas en almacenamiento. Indica volatilidad de las Gasolina. Se rige por las normas D-323 para gasolinas y D-1267 para gases lquidos. Color: Es un criterio de calidad del fraccionamiento. No debe deben estar contaminados por trazas de productos asflticos negros. En el caso de los aceites es funcin de los tratamientos recibidos. Amarillo-rojo para fracciones parafinicas. Azul- Verde para fracciones naftenicas. Las normas que aplican son: D-156 (Saybolt): para productos mas ligeros que el gasoil. D-155 (Unin): Para los aceites D-1500 (ASTM): Escala de colores. Inflamabilidad: Temperatura a la cual se produce una ligera explosin al calentar la muestra y permitiendo el contacto de los componentes volatilizados con una fuente de calor (llama) que se desplaza por encima de la muestra, esta tambin se conoce como FLASH POINT. Con calentamiento adicional se obtiene una llama estable que corresponde al punto de combustin. Para esta prueba se aplican las normas D-56, D-92, y D-93 (gasoil, Aceite, Fuel y Asfalto). Cloud Point ( punto de nube)/ Pour Point (espesamiento): Su finalidad es caracterizar el contenido de parafinas de los aceites, o bien el contenido de hidrocarburos de alto punto de congelacin en otros productos. Esto permite determinar los limites de temperatura a respetar para su bombeo en invierno. Cuando se somete una muestra a enfriamiento, a cierta temperatura, en el envase en el cual se realiza el anlisis, se forma un velo lechoso, lo cual indica que se ha alcanzado dicho punto. Si se sigue enfriando la muestra, al tornarse pastosa, se dice que ha llegado al punto de congelacin inferior (Pour Point). Si ahora, despus de solidificacin prolongada, se calienta la muestra, al volver a estar fluido se dice que ha alcanzado el punto de congelacin superior. La norma que rige este ensayo es la D-97. Otros tipos de ensayos similares tenemos: Punto de gota de grasa (D-566) Punto de fusin de las parafinas (D-87 y D-127) Punto de reblandecimiento de los asfaltos (D-36 y D-26)

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Punto de congelacin de los carburantes (D-1477) Viscosidad : Es la medida de la resistencia interna a fluir un fluido. El inverso de la misma es la fluidez. Este ensayo se rige por las normas: Viscosidad Cinemtica (D-445) Viscosidad Saybolt (D-88) Tablas de Conversin (D-666 y D-466) Cenizas y residuos de Carbono Conradson: Se determina en los productos pesados (contenido de cenizas). La determinacin del residuo se aplica a productos no voltiles, los cuales se evaporan y someten a pruebas en un crisol. La determinacin de la ceniza, da una idea de la cantidad de residuos slidos que dejara el producto en condiciones de combustin completa la cantidad de residuos de carbono, da una idea de la tendencia a formar Coke o depsitos carbonosos. Las pruebas se rigen por las normas: D-482 y D189. Contenido de azufre: Se expresa siempre en % en peso. Este tipo de ensayo no Solo interesan al consumidor sino tambin al refinador. El azufre es un veneno para los catalizadores. Los compuestos azufrados, cidos, contenidos en el petrleo provocan la corrosin de los depsitos o recipientes que los contiene. Nmero de Octano: Caracterstica que indica la calidad relativa antidetonante de una gasolina, en comparacin con un combustible de referencia. Se define tambin como el porcentaje volumtrico de Iso-octano (C8H18) que debe mezclarse con heptano para que produzca la misma intensidad de detonacin del combustible sometido a prueba en una maquina especial. Mientras mas alto sea el numero de octano, menos posibilidades de detonacin.

PROCESOS DE REFINACINEn las secciones previas hemos conocido sobre los procesos para el acondicionamiento del crudo, los diferentes tipos de crudos que podemos manejar en un proceso de refinacin, y algunos de los ensayos o pruebas a los cuales se someten los crudos y productos con la finalidad de validar que los mismos cumplan con las especificaciones esperadas. En esta seccin vamos a conocer mas detalle sobre los que se pueden considerar los procesos basicos que se desarrollan en una refineria para obtener los mencionados productos. Como ya se dijo en una refineria los procesos no solo abarcan el procesamiento del crudo, sino tambien procesos de purificacin o eliminacin de contaminantes del petroleo y los productos. Los procesos de refinacin van desde la simple separacin de los componentes partiendo de la

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diferencia de densidades entre los mismos, asi como la produccin de nuevos productos o mayor volumen a partir de la transformacin de productos de menor calidad o valor comercial, obtenidos de los procesos iniciales. Entre las operaciones unitarias ms empleadas pueden mencionarse el movimiento de fluidos, la transmisin de calor, la destilacin, la absorcin, la filtracin y la extraccin. Algunas de las operaciones esencialmente qumicas son el tratamiento con cido sulfurico y con lcalis, la filtracin y el contacto con tierra de batn, el craking o descomposicin trmica de los aceites pesados en ligeros, y la hidrogenacin. Para iniciar el conocimiento de los procesos asociados al manejo del petroleo y sus productos, en la refineria, en las proximas secciones se describiran una serie de dichos procesos, pero como paso previo vamos a definir algunos conceptos importantes que debemos tener presentes a lo largo de esta revisin: a) Conversin: Proceso que involucra cambios en la estructura de los hidrocarburos, ya que convierte productos de menor demanda en productos de mayor demanda. La finalidad de este proceso es mejorar la calidad de los productos comercializacin y para preparar los materiales que alimentan a la industria qumica y petroqumica. Entre estos procesos tenemos el craqueo, reformacin, polimerizacin, Isomerizacin y alquilacin. b) Catalizador: Agente o sustancia capaz de acelerar o retardar una reaccin sin alterar el resultado final de la misma . Sustancia que aumenta la velocidad de un proceso sin consumirse en la reaccin. c) Mercaptanos: Compuestos que contienen azufre, de olor desagradable y estn presentes en los derivados de alto contenido de azufre. d) Polimeros: Material de punto de ebullicin alto (generalmente mayor a 221 grados C) producidos en la reformacin cataltica y tambien en la alquilacin. e) Nmero de octano: Nmero que indica la calidad relativa antidetonante de una gasolina en comparacin con un combustible de referencia. Se define tambien como el porcentaje volumetrico de Isooctano (C8H18) que debe mezclarse con heptano para que produzca la misma intensidad de detonacin del combustible sometido a prueba en una maquina especial. Mientras mas alto sea el nmero de octanos, menos posibilidades de detonacin. f) Antidetonacin: Caracteristica que tiene un componente de la gasolina o algun otro agente aadido para bajar la tendencia de explosines secundarias de la gasolina. g) Desulfuracin: Proceso para la remocin de componentes de azufre contenidos en el crudo, elemento contaminante del mismo, con la finalidad de recuperarlo luego como azufre en estado natural a travs de plantas diseadas para la recuperacin de azufre. Un vistazo a la evolucin de los diferentes procesos que se desarrollan en una refineria lo podemos observar en la tabla siguiente:

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Ao 1862 1870

Nombre del proceso Destilacin Atmosferica Destilacin al vaco

Finalidad Producir queroseno

Sub producto del proceso Nafta, alquitran, etc

Lubricantes (original), Asfalto, residuo cargas de craqueo Carga de coquizacin (1930s) Producir Gasolinas Reducir azufre y olor Mejorar octano Eliminar Azufre Residuo, combustible para barcos. Azufre Residuo Azufre

1913 1916 1930 1932 1933 1935 1935 1937 1939 1940

Craqueo trmico Desmercaptanizacin Reforma trmica Hidrogenacin Extraccion de Disolventes Desparafinador de disolventes Polimerizacin Catalitica Craqueo cataltico Ruptura de Viscocidad Alquilacin

Mejorar viscocidad de Aromticos lubricantes Mejorar punto de goteo Ceras Mejorar produccin de gasolina y octano Cargas Petroquimicas Gasolina octano Reducir Fuel oil de mejor Cargas Petroquimicas viscosidad Destilado, Alquitran

Aumentar octano y rendimiento de Gasolina de aviacin gasolinas de alto octano

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Ao 1940 1942 1950 1952 1954 1956 1957

Nombre del proceso Isomerizacin Craqueo cataltico liquidos Desasfaltado Reforma Cataltica Hidrodesulfuracin Desmercaptanizacin inhibidores Isomerizacin catalitica

Finalidad Carga a Alquilacin

Sub producto proceso Nafta

del

Rendimiento y Cargas petroquimicas octano de gasolina Carga a Craqueo Asfalto

Mejorar Nafta de Aromticos Baja calidad Eliminar azufre con Eliminar Mercaptanos Convertir en moleculas de alto numero de octano Mejorar calidad y reducir azufre Mejorar punto de Goteo Aumentar rendimiento de gasolina de los residuos Azufre Disulfuro Carga de alquilacin

1960 1974 1975

Hidrocraqueo Desparafinado Cataltico Hidrocraqueo de residuos

Cargas de Alquilacin Cera Residuos Pesados

Como se observa en la tabla, el primer proceso de refinacin fue el de destilacin, el cual de hecho continua siendo la base de la mayoria de complejos de refinacin a nivel mundial.

DESTILACIN DE CRUDOEste constituye el proceso empleado imicial empleado en la gran mayoria de las refinerias. En general es un proceso dirijido a la separacin o el fraccionamiento de los componentes de una mezcla en funcion de su temperatura de ebullicion, aprovechando la volatilidad de los mismos. La sencillez del procedimiento y su bajo costo de operacin lo convierten en la operacin basica de los procesos de elaboracin de productos quimicos o 30

petroliferos, por lo que en las refinerias abundan las torres de destilacin, bien sea en operaciones de preparacin de la carga, previos a la reaccin, o en las de fraccionamiento del producto despues de la misma.. Trabajando como una maquina termica,entre una fuente caliente (el horno o el hervidor) y otro frio (el condensador), la destilacin establece una contracorriente de lquido y de vapor, discontinua en caso de las torres de platos o continua en las de relleno (empacadas). El contacto de las dos fases (liquido y vapor), da lugar a un intercambio de componentes,los mas volatiles se acumulan en el vapor, que sale por la parte alta de la torre, mientras los mas pesados pasan a la fase liquida que se extrae por el fondo.v L

v

L L

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El principio basico o fundamental es el fenomeno termodinamico denominado equilibrio Liquido-Vapor, en el cual el intercambio reciproco de los componentes de las dos fases conduce a un equilibrio teorico, caracterizado por la proporcionalidad entre las concentraciones de los componentes de cada fase. . El liquido se calienta en un recipiente cerrado, se evapora hasta que dicho vapor alcanza una determinada presin, que depende solamente de la temperatura, esta presin, que es la ejercida por el vapor en equilibrio con el liquido, es la tensin de vapor del liquido a esta temperatura. Cuando aumenta la temperatura, la tensin de vapor del liquido aumenta regularmente, hasta la temperatura en que la tensin de vapor alcanza el valor de la presin atmosferica, momento en cual el liquido comienza a hervir: al alcanzar lo que se denomina temperatura de ebullicin. Como ya se ha podido comprender de lo anterior, la destilacin en el caso de una refineria consiste en separar del petrleo crudo las diferentes fracciones de propiedades muy parecidas de acuerdo a sus diferentes puntos de ebullicin. En este proceso no hay cambio alguno de la naturaleza quimica de los componentes o fracciones, simplemente se separan basandose en sus diferentes propiedades fisicas. La torre de destilacin esta constituida por diferentes secciones o zonas:7Gs s ae

Cn e s d r odnao Ds d s e tila o

3

6

51 . 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 7 .

7S c io e ec ns P c le ta ie to re a n m n A e ta io lim n c n Rc e tific c n a io Ao m n g ta ie to Cnesc odnai n B n e s o p to a d ja la s C rrie te d o n s e p dc s ro u to

1 2A e ta i lim n c n

4

317H rn o o

Rs u e id o

1. Seccin de Precalentamiento : lo constituyen los intercambiadores de Calor y el Horno para crudos que puede operar entre 570 y 1300 grados F. 2. Seccin de Alimentacin: esta seccin la constituyen las compuertas que sirven de entrada a la torre, y el plato correspondiente a dicho nivel,para que se lleve a cabo el proceso de destilacin, El lugar al que ingresa el petrleo en la torre se denomina zona flash y es aqu el primer lugar de la columna en el que se empiezan a separar los componentes. 3. Seccin de rectificacin: se le llama de esta manera porque corrige la calidad del vapor que sale por el tope de la torre. Esta constituida por todos los platos o bandejas que estan por encima del plato de alimentacin. 4. Seccin de Agotamiento: La constituyen todos los platos que estan por debajo del plato de alimentacin, incluyendo este. Se llama de agotamiento porque en esta se agota todos los componentes volatiles,pasando a la seccin de rectificacin, estando esta llena de componentes pesados,por gravedad saldran estos por la parte inferior de la torre. Los componentes volatiles que an quedan se recirculan vaporizandolos en el horno, ascendiendo hacia los platos de arriba. En esta seccin ocurre inyeccin de vaporpara mantener una temperatura superior y una presin adecuada. Los residuos pasan por el enfriador para luego ir otros procesos aguas abajo. 5. Seccin de condensacin: Esta formado por el condensador y el acumulador. El medio enfriante es el agua (condensador). De la torre de fraccionamiento sale el vapor y entra al condensador formandose un liquido llamado destilado que pasa al acumulador y por gravedad saldra de este el vapor como agua, parte de ese liquido entra como reflujo a la torre de fraccionamiento. Los gase que salen del acumulador lo conforman etano, metano, propano, butano, entre otros. 6. Seccion de bandejas: En los platos es que ocurre la transferencia de masa desde el reflujo hasta el vapor y viceversa. El reflujo estra por el bajante y el vapor por la bandeja. El liquido se evapora cediendo los vapores livianos al vapor. Existe un intercambio de compuestos volatiles. Parte del vapor se condensa y el liquido adquiere los componentes pesados. En el liquido disminuyen los componentes volatiles ya que el vapor adquiere parte de ellos. En el vapor disminuyen los componentes pesados ya que el liquido adquiere parte de ellos. 7. Seccion de Obtencion de productos: A diferentes niveles,en funcion de la temperatura de ebullicion de los destilados que se condensan se van extrayendo a traves de las corrientes laterales. Dentro de los procesos de destilacin se manejan dos esquemas de trabajo que se denominan: la destilacin atmosferica y la destilacin al vacio.

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Destilacin Atmosferica. Es el mas comun de los procesos de destilacin inicial del petrleo crudo, consiste en fraccionar el crudo en una serie de productos o cortes elementales como gas,gasolina ligera, gasolina pesada, queroseno, gasoil y residuo atmosferico. Generalmente se suele realizar en una columna unica que funciona a una presin ligeramente superior a una atmosfera y que posee extracciones laterales. En las torres de destilacin atmosfrica basicamente consiste en: .El crudo desalinizado se precalienta utilizando calor recuperado del proceso. Despus pasa a un calentador de carga de crudo de fuego directo, y desde all a la columna de destilacin vertical, justo por encima del fondo, a presiones ligeramente superiores a la atmosfrica y a temperaturas comprendidas entre 650 F y 700 F para evitar el craqueo trmico que se producira a temperaturas superiores. Las fracciones ligeras (de bajo punto de ebullicin) se difunden en la parte superior de la torre, de donde son extradas continuamente y enviadas a otras unidades para su ulterior proceso, tratamiento, mezcla y distribucin. Las fracciones con los puntos de ebullicin ms bajos (el gas combustible y la nafta ligera) se extraen de la parte superior de la torre por una tubera en forma de vapores. La nafta, o gasolina de destilacin directa, se toma de la seccin superior de la torre como corriente de productos de evaporacin. Tales productos se utilizan como cargas petroqumicas y de reforma, material para mezclas de gasolina, disolventes y GPL. Las fracciones del rango de ebullicin intermedio (gasleo, nafta pesada y destilados) se extraen de la seccin intermedia de la torre como corrientes laterales y se envan a las operaciones de acabado para su empleo como queroseno, gasleo diesel, fuel, combustible para aviones de reaccin, material de craqueo cataltico y productos para mezclas. Algunas de estas fracciones lquidas se separan de sus residuos ligeros, que se devuelven a la torre como corrientes de reflujo descendentes. Las fracciones pesadas, de alto punto de ebullicin (denominadas residuos o crudo reducido), que se condensan o permanecen en el fondo de la torre, se utilizan como fuel, para fabricar bitumen o como carga de craqueo, o bien se conducen a un calentador y a la torre de destilacin al vaco para su ulterior fraccionamiento Los distintos productos se van extrayendo en forma continua. A veces se utilizan dos torres para la destilacin inicial del petrleo cuando este posee una cantidad importante de hidrocarburos ligeros, agua o compuestos sulfurados corrosivos. El crudo precalentado a unos 400 grados F se introduce a una torre primaria que funciona bajo presion ( 45 a 75 lpc). Por la cabeza o parte superior de la torre se obtiene gas y una gasolina ligera, mientras que el crudo descabezado, obtenido del fondo de la torre se envia al horno y, a continuacin a la torre principal. Las ventajas de dicho esquema reside en los siguiente:

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- Los compuestos sulfursdos ( SH2 y Mercaptanos) volatiles se eliminan por la cabeza de la torre primaria. - Al funcionar bajo presin permite recoger por la cabeza gasolina ligera con una tensin de vapor elevada, como consecuencia de que se condensan la mayor parte de los butanos, aliviando de esta manera a los compresores de gas. - Al eliminar los elementos ligeros se puede reducir la potencia del horno. - La presencia de agua en el crudo, perjudica a la marcha normal del fraccionamiento, pudiendo provocar explosiones en el horno por vaporizaciones intempestivas, llegando a provocar el arrastre de los platos. En la destilacin se obtienen normalmente 10 destilados que se separan en intervalos de 75 grados F desde 125 a 575 grados F. Estas son: 1. gases ligeros, metano, etano y algun propano ( rango de ebullicin de -259 gdos F a 44 gdos F). Se utiliza como combustible de refineria y/o alimentacin a procesos petroquimicos. 2. Propano ( Punto de ebullicin 44 gdos F), es el gas que forma la base del GLP el cual es alimentacin a procesos petroquimicos. 3. Butanos ( Rango de ebullicin 11 a 31 gdos F). Se mezcla con gasolina de motor para elevar su volatilidad, asi como tambien se puede utilizar en procesos petroquimicos. 4. Nafta Ligera (rango de ebullicin de 30 a 300 gdos F). Es el componente principal de la gasolina. Cuando se elimina el pentano (despentanizacin) puede mezclarse con nafta pasada y servir como alimentacin a la planta de reformacin catalitica. 5. Nafta Pesada (rango de ebullicin 300 a 400 gdos F). Esta sisrve de alimentacin para el reformador catalitico, o mezclado con gasoil para producir combustible para aviones a motor. 6. Kerosina (rango de ebullicin 400 a 500 gdos f). Componente para combustibles JET, combustible de calefaccin, solventes y alumbrado. 7. Gasoil Liviano (rango de ebullicin 400 a 600 gdos F). Se utiliza en Fuel oil y combustibles Diesel,podria mezclarse con crudos livianos para reducirles el Pour Point (punto de espesamiento). 8. Gasoil pesado (rango de ebullicion 600 a 800 gdos F). Este es combinado con el gasoil de vacio para ser empleado como crudo reducido de alimentacin al craqueo catalitico. 9. Gasoil de vacio (rango de ebullicin 800 a 1100 gdos F) . Es Alimentacin para el craqueo catalitico, y fuente para producir lubricantes. 10. Residuos (rango de ebullicin, 1100 gdos F y mas). Preparacin de Fuel oil pesado cuando se mezcla con gasoil, adicionalmente se utilizan como fuente para la produccin de asfalto y ceras. En el lenguaje normal de refinacin, las naftas se denominan comunmente aceites livianos, la Kerosina y los gasoil ligeros son los destilados medios, el gasoil de vacio y residuales forman el crudo reducido. .

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Destilacin al Vacio Las torres de destilacin al vaco proporcionan la presin reducida necesaria para evitar el craqueo trmico al destilar el residuo, o crudo reducido, que llega de la torre atmosfrica a mayores temperaturas, cuando se quiere fraccionar productos que contengan hidrocarburos pesados cuyas temperaturas de ebullicin son superiores a las del craqueo o para destilar productos nobles que podrian alterarse si se les calentara de nuevo.. Los diseos internos de algunas torres de vaco se diferencian de los de las torres atmosfricas en que en lugar de platos se utiliza relleno al azar y pastillas separadoras de partculas areas. A veces se emplean tambin torres de mayor dimetro para reducir las velocidades. Una torre de vaco ordinaria de primera fase produce gasleos, material base para aceites lubricantes y residuos pesados para desasfaltacin de propano. Una torre de segunda fase, que trabaja con un nivel menor de vaco, destila el excedente de residuo de la torre atmosfrica que no se utiliza para procesado de lubricantes, y el residuo sobrante de la primera torre de vaco no utilizado para la desasfaltacin. Por lo comn, las torres de vaco se usan para separar productos de craqueo cataltico del residuo sobrante. Asimismo, los residuos de las torres de vaco pueden enviarse a un coquificador, utilizarse como material para lubricantes o asfalto, o desulfurarse y mezclarse para obtener fuel bajo en azufre y para preparacin de carga a craqueo termico al extraer un gasoil de vacio a partir de residuo atmosferico. Corrientemente se hace un vacio a 20 mm de Hg en el primer condensador barometrico y, teniendo en cuenta la perdida de carga, la presin en la cabeza de la torre puede llegar a 30 mm de Hg. Utilizando platos de destilacin con poca carga de liquido se puede llegar a tener un vacio de 50 mm de Hg en la zona de expansin de la torre. En este tipo de procesos se puede obtener hasta cinco (5) tipos de destilados a partir de residuos de destilacin atmosferica,que se separan en intervalos de 75 grados F desde 400 a 575 grados F. . En los procesos de destilacin, como se emnciono anteriormente se emplea la temperatura para lograr la separacin de los diversos destilados, los niveles de temperatura empleados no causan modificacin en la estructura molecular de los hidrocarburos que conforman los diversos productos. Sin embargo hay una serie de procesos de refinacin en los cuales el uso de la temperatura esta destinado a promover cambios en los hidrocarburos, y a los mismos se les denomina procesos termicos. En las proximas secciones vamos a conocer cuales son dichos procesos.

PROCESOS DE CONVERSIONLos procesos de conversin, como el craqueo, la combinacin y la rectificacin, modifican el tamao y la estructura de las molculas de hidrocarburos para convertir las fracciones en productos de ms valor. Como resultado de la conversin se crean varias molculas de hidrocarburos que no suelen encontrarse en el petrleo crudo, aunque son importantes para el proceso de refino. Las olefinas (alquenos, olefinas di cclicas y alquinos) son molculas de hidrocarburos de cadena o anillo insaturados con un enlace

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doble como mnimo. Por lo comn, se forman por craqueo trmico y cataltico, y rara vez se encuentran de modo natural en el petrleo crudo sin procesar, como ya se haba mencionado en la seccin de materia prima de refinacin. Entonces podemos decir que los procesos de conversin son aquellos en los cuales ocurre la descomposicin, rearreglo o combinacin de hidrocarburos mediante la aplicacin de calor con o sin la ayuda de catalzadores, esto es podemos hablar de procesos de conversin trmicos y procesos de conversin cataliticos. Los procesos comerciales de conversin que no emplean catalizadores son diseados para prevenir la formacin de Coque tanto como sea practico (reduccin de viscocidad o craqueo trmico), o controlar la operacin del proceso de forma que el Coque pueda ser recuperado como un producto comercial (coquizacin). El rearreglo molecular para lograr mejorar el Nmero de octano de la Nafta virgen, empleada como alimentacin a dicho proceso, puede lograrse a traves de procesos de reformado trmico. Las principales variables involucradas en los procesos trmicos son el tipo de alimentacin, tiempo, presin y temperatura. En estos procesos, los hidrocarburos de igual peso molecular, pueden listarse en orden decreciente como funcin de la tendencia a romperse, de la siguiente manera: Parafinas, Olefinas, Diolefinas, Naftenos y Aromaticos. Las fracciones o hidrocarburos ms pesadas generalmente se rompen ms facilmente que las fracciones mas ligeras. El rendimiento de productos ligeros se incrementa con el incremento del tiempo de reaccin hasta un punto en que ocurre lo contrario, decrese con el aumento del tiempo de reaccin. La presin es una variable secundaria, su principal efecto es retener las moleculas ms pesadas en la zona de craqueo, a la temperatura de descomposicin, al mismo tiempo que, controla la densidad molecular y permite la transferencia de calor. La principal variable dentro de estos procesos, la temperatura, vara entre 700 a 1100 grados F para permitir la descomposicin a una velocidad suficientemente alta para procesos comerciales. En la desintegracin se forman productos de ms bajo punto de ebullicin tales como gases y gasolinas. Los procesos termicos los podemos clasificar de la siguiente manera: Craqueo o desintegracin termica Reformado termico

El Craqueo trmico y el Reformado trmico han sido reemplazados por los procesos de Craqueo Cataltico y Reformado Cataltico, en la mayoria de las refinerias, como proceso para incrementar la produccin de gasolinas y el mejoramiento de la calidad de las Naftas. Los procesos de Coquificacin y Reduccin de viscocidad, aplicaciones especiales del craqueo trmico, representan ms de la mitad de la capacidad trmica hoy en uso, sin embargo los procesos trmicos juegan un papel de importancia ya que ellos permiten mas flexibilidad y control de la gama de distribuccin de productos en una refineria.

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CRAQUEO TERMICOEl craqueo de hidrocarburos se conoce desde finanles del siglo 19, pero su auge data realmente desde principios del siglo 20 con el desarrollo de la industria automovilistica. El primer equipo vio a luz en 1935. A pesar de la notable realizacin de unidades combinadas en las que destilacin, craqueo termico, reformado termico, coquizacin y reduccin de viscocidad se realizaban simultaneamente, un recien llegado, a finales de los aos 30, el craqueo catalitico gan terreno y se impuso en la industria petrolera. El craqueo termico puede decirse que es el proceso de transformacion de hidrocarburos que pone en juego la temperatura como agente de activacin. Es endotermico y, en consecuencia el horno resulta el equipo esencial. El resto del equipo permite separar los productos, y es tanto mas complejo cuanto mas severas sean las especificaciones de pureza que han de cumplir aquellos. Esencialmente el craqueo termico consiste en la ruptura de las moleculas de hidrocarburos, bajo la unica influencia de la temperatura seguida de otras rupturas o recombinaciones de los grupos formados inicialmente. Las olefinas es un tipo de hidrocarburo que se produce en este tipo de reacciones y que por lo general no esta presente en el crudo de alimentacin.

T orre P aria rimG ases R icos Cm d ara e R eacci n

T orre E stabilizadoraC3 , C 4

T orre de E ansi n d xp e R esidu os

S eparad or

A en lim taci H o orn

n T otal R u esid os A en lim taci F resca n G asolin a P esad a G asolin a L igera

C A U OT R Q E

R IC M O

Las aplicaciones industriales alcanzan a todos los cortes de hidrocarburos susceptibles de fabricarse en una refineria. La gama de productos es extremadamente variada: gases ligeros, no saturados, olefinas y poliolefinas, gas domestico, aromaticos, gasolina, fueloil,gasoil y coke. El craqueo trmico, en las modernas aplicaciones, es siempre un proceso muy flexible, que permite equilibrar ventajosamente los programas del fabricante de las refinerias. Entre las ventajas brindadas por el craqueo termico tenemos:

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Revalorizar un producto barato,transformandolo en otro muy solicitado,por ejemplo el gasoil en gasolina. Eliminar productos de salidas restringidas, por ejemplo, transformacin completa de un fueloil pesado en gas, gasolina y coke. Producir productos escasos en el mercado, por ejemplo olefinas ligeras para petroquimica. Mejorar la caliad de un producto: aumento del nmero de octano de una gasolina o reduccin de la viscocidad de un fuel oil pesado.

La temperatura, y el tiempo durante el cual se aplica, son los parametros esenciales que influyen sobre la transformacion. Actualmente no se utiliza el craqueo trmico para producir gasolina de calidad. Algunos procesos comerciales asoiados a este tipo de metodo son los siguientes: Reduccin de viscocidad (Viscosity Breaking) Craqueo en fase liquida (Mixed-phase craking) Craqueo en fase gaseosa (Vapor-phase craking) Craqueo selectivo (Selective Craking) Craqueo Termico de Naftas (Thermal Craking of naphtas) Coquifizacin.

Reduccin de Visc