Unidades de proceso en refinerías de petróleo e industrias petroquímicas

Refinería de Petróleo

Una refinería de petróleo consta de varias unidades operativas y unidades de proceso. Una unidad operativa es un paso fundamental en un proceso. Al igual que la evolución del planeta, la vida y la tecnología, la industria de refinación de petróleo se ha desarrollado con creciente complejidad desde su fundación en 1859. Una unidad operativa incluye procesos físicos y químicos. Las transformaciones físicas, como la precipitación salina, la destilación, la filtración y la evaporación, están relacionadas con la separación. Las transformaciones químicas, como la isomerización, la hidrogenación, la oxidación y la polimerización, están relacionadas con las reacciones químicas. Las unidades operativas están relacionadas con las unidades de proceso. El objetivo principal de las unidades de refinería es extraer sustancias útiles del petróleo crudo. Una refinería de petróleo y una planta petroquímica son como órganos de un organismo vivo, estrechamente conectados y dependientes entre sí.

Aprovechamiento de residuos en refinerías de petróleo

El sueño del creador de la tabla periódica de los elementos, Dmitri Mendeléyev, era que ninguna planta química produjera residuos, algo que se materializa en la refinería. El producto obtenido en una unidad es, en realidad, la materia prima para otra unidad. Casi todos los residuos se aprovechan, con la excepción de algunos gases (principalmente CO2) y vapor de agua que se liberan a la atmósfera. Incluso hoy en día, este CO2 se puede utilizar en las industrias de refinación y petroquímica.

En una refinería, existen otros departamentos relacionados, como el sistema de refrigeración por agua, la central eléctrica (con tratamiento de agua y suministro de vapor) y unidades relacionadas con la protección ambiental y humana (aprovechamiento de residuos de hidrocarburos, tratamiento de aguas residuales y gases de escape, y desodorización). En resumen, cada refinería de petróleo es un "organismo" vivo muy complejo. Cada refinería tiene su propio plan de procesamiento, que se determina en función del equipo disponible, las características del crudo consumido, los costos operativos y la demanda del producto. No hay dos refinerías en la cuenca de operación exactamente iguales, pero en la mayoría de los casos, los problemas y las formas de prevenir la corrosión en las refinerías pueden ser similares.

¿En qué unidades de proceso se produce con mayor frecuencia la corrosión?

Unidad de Destilación de Petróleo Crudo

La unidad de destilación de petróleo crudo es el "corazón" de cualquier refinería y consta de una sección de precalentamiento, una sección de desalinización, un tambor de predestilación instantánea, un horno y columnas de destilación atmosférica y al vacío. El petróleo crudo que proviene de un tanque de almacenamiento o un oleoducto no necesariamente se destila.

Primero, el petróleo crudo se refina y luego se prepara en soluciones salinas para eliminar las sales disueltas. Posteriormente, se calienta en hornos y la mezcla vapor-líquido resultante fluye a través de una línea de transferencia hasta el tambor de destilación instantánea, pasa por el horno y finalmente ingresa a la columna de destilación atmosférica. Esta columna es el "órgano principal" de cualquier unidad de destilación de petróleo, donde se destila el petróleo crudo y se obtienen diversos productos derivados del petróleo. Estos productos se envían para su posterior procesamiento con el fin de obtener combustibles adecuados u otras materias primas para las industrias petroquímica, química y farmacéutica. El producto más pesado, una vez sedimentado, fluye hacia la columna de destilación al vacío, donde se destila bajo vacío y se convierte en valiosos productos derivados del petróleo.

Unidad de Desalinización

El petróleo crudo es una emulsión que contiene pequeñas cantidades de agua y diversas sales. Estas sales, en presencia de agua, provocan corrosión, sedimentación y reducen la eficiencia de los catalizadores en las unidades de procesamiento posteriores a la destilación del petróleo crudo. La desalinización es el proceso de diluir la sal mediante agua dulce, campos eléctricos y productos químicos especiales (antiemulsionantes y tensioactivos). Por lo tanto, la función de la desalinización es absorber las sales solubles en agua (más del 90 % en peso) y los sólidos en suspensión (productos de corrosión, tierra, lodo y arena) del petróleo crudo hacia la fase acuosa (capa inferior de la unidad de desalinización). La fase acuosa pesada, que contiene sales solubles, H₂S y sólidos en suspensión, se envía a un separador de aguasácidas. La fase ligera de petróleo crudo (que contiene una pequeña cantidad de H₂S y cantidades insignificantes de agua y sal) se transfiere a la sección intermedia del precalentador.

Unidad de precalentamiento

El precalentador consta de varios intercambiadores de calor. El petróleo crudo se procesa generalmente en la sección de tubos antes de ingresar al horno. Según las variaciones de temperatura del petróleo crudo, el precalentador se divide típicamente en una sección fría (antes del tambor de salazón), una sección intermedia (entre el tambor de salazón y el tambor de predestilación instantánea) y una sección caliente (después del tambor de predestilación instantánea).

Unidad de destilación

Un horno es un calentador de llama al que se transfiere el petróleo crudo a la temperatura de entrada deseada desde el tambor de predestilación instantánea o la columna de destilación. Las unidades de procesamiento de petróleo crudo generalmente constan de hornos antes del tambor de predestilación instantánea y columnas atmosféricas y de vacío. Se utiliza petróleo crudo, gasóleo o gas natural como combustible en los hornos para calentar el petróleo crudo.

Columna de tambor de predestilación instantánea

El proceso de predestilación instantánea se realiza por separado.El precalentamiento reduce el riesgo de flujo bifásico en la sección caliente del calentador. Mientras que la fase gaseosa pasa por el calentador y entra directamente a la columna de destilación, la fase líquida se calienta en el extremo caliente del precalentador antes de entrar al calentador. Si el petróleo crudo entra en una columna atmosférica, es pesado y prácticamente no contiene hidrocarburos ligeros, por lo que es posible evitar el precalentamiento.

Columna de destilación atmosférica

En esta columna, a presión atmosférica, el petróleo crudo se separa en productos derivados del petróleo (también llamados productos primarios, extractos, fracciones o cortes). La destilación fraccionada continua es un proceso fisicoquímico en el que se separan numerosos hidrocarburos según sus puntos de ebullición, obteniéndose diversos compuestos químicos. Estos compuestos químicos (productos derivados del petróleo) se extraen de la columna según sus puntos de ebullición.

Vand. Los gases y la nafta se extraen de la parte superior de la columna de destilación.

Los componentes más pesados, como la gasolina, el queroseno, el gasóleo ligero, el gasóleo pesado y el fuelóleo negro, se extraen de diferentes partes de la columna. Estos productos derivados del petróleo, que van desde gases hasta líquidos viscosos, no son combustibles completos y su destino es diverso. Algunos se utilizan para el consumo interno en la refinería. Otros se procesan para obtener productos finales. El tercer grupo constituye la materia prima para la industria petroquímica.

Productos derivados del petróleo

Si le preguntamos a una persona no especializada cuántos productos derivados del petróleo conoce, probablemente mencionará la gasolina, el queroseno y el fuelóleo negro. Sin embargo, en realidad, se producen más de 2000 productos derivados del petróleo con diferentes características. Las refinerías solo producen alrededor de 40 tipos de gasolina. Los sedimentos que quedan tras la destilación atmosférica se envían a la siguiente unidad.

Los principales productos de las unidades de la industria petroquímica iraní incluyen:

fertilizantes químicos, urea, fosfato diamónico, fertilizantes mixtos de nitrato de amonio, materias primas plásticas, PVC y DOP, y productos químicos como ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, amoníaco, azufre, negro de humo, etc. Sin embargo, estos productos representan una pequeña parte de los miles de derivados obtenidos del petróleo y el gas natural mediante tecnología petroquímica avanzada, lo que indica la necesidad de redoblar los esfuerzos en este campo para alcanzar una mayor productividad.

Unidad de destilación al vacío

Los residuos de la destilación atmosférica se destilan en una columna de vacío para obtener productos petrolíferos utilizables. Al reducir la presión, disminuye el punto de ebullición de los hidrocarburos y se minimiza su degradación. Por lo tanto, el residuo de la destilación atmosférica se transforma en hidrocarburos ligeros, gasóleo ligero de vacío y gasóleo pesado de vacío. El componente más ligero se extrae de la parte superior de la columna de destilación junto con el vapor. El residuo de vacío se retira del fondo de la columna y se envía a una viscorreductora, coquizadora o trituradora para su posterior procesamiento.

Referencia: Problemas y soluciones de corrosión en la industria petroquímica y de refinación de petróleo. Adrian V. Gheorghe, Universidad Old Dominion, Norfolk, VA, EE. UU. Paráfrasis de Franklin P. Jones (1908-1980), periodista estadounidense.