Tratamiento de Aguas Crudas de Refinería

El agua de alimentación de la refinería se trata generalmente antes de su uso en diversos procesos. El tipo de tratamiento depende de la calidad del agua de origen y de su uso final en la refinería. La turbidez, los sedimentos y la dureza son ejemplos de características del agua de origen que pueden requerir tratamiento.

El agua con alto contenido de minerales se denomina generalmente "agua dura" y tiende a formar incrustaciones. Al calentar el agua, las sales de calcio precipitan formando incrustaciones, lo que reduce la transferencia de calor en los intercambiadores de calor y los sistemas de refrigeración. Las sales de calcio y magnesio forman incrustaciones al evaporarse el agua en los equipos de vapor. Estas incrustaciones no solo reducen la transferencia de calor, sino que también restringen el flujo de fluidos. De hecho, la eliminación de carbonato de calcio y magnesio del agua es el proceso de ablandamiento del agua, y entre los métodos comunes utilizados para este fin se incluyen la cal-soda, el fosfato, el intercambio iónico, la ósmosis inversa, los ablandadores de resina, los ablandadores electromagnéticos y los aditivos químicos.

Refinería

Otros contaminantes presentes en el agua pura y los métodos para su eliminación se muestran en la Tabla 1.

Uso de agua cruda en refinerías

La pureza requerida del agua depende del uso previsto. El monitoreo inicial de toda el agua cruda entrante puede incluir el filtrado y la sedimentación para eliminar los sólidos en suspensión, pero el monitoreo posterior dependerá del uso final de cada sistema de agua. El suministro de agua se puede dividir en sistemas de proceso, alimentación de calderas, refrigeración, agua potable y agua de servicio.

A continuación se presenta una breve descripción de los diversos usos del agua en las refinerías.

Agua tratada

En las refinerías, el agua se utiliza generalmente para diversos fines, generalmente relacionados con los hidrocarburos. El agua ablandada se utiliza comúnmente para estos fines.

Agua de alimentación de calderas

El agua de alimentación de calderas (AAB) necesaria para producir vapor en una refinería debe monitorearse antes de su uso. Cuanto mayor sea la presión de vapor que produce la caldera, mayor será la pureza del agua de alimentación requerida. Normalmente, el agua se filtra mediante el proceso de cal sodada y se trata mediante intercambio iónico o fosfato caliente. También se puede utilizar ósmosis inversa para ablandar el agua.

Normalmente, el efluente de los sistemas de tratamiento de agua se elimina para evitar la contaminación. Este efluente se envía a una planta de tratamiento de aguas residuales y se reemplaza con agua dulce.

Agua de refrigeración

Los condensadores de agua de refrigeración, los enfriadores de producto (intercambiadores de calor) y otros intercambiadores de calor pueden consumir grandes cantidades de agua en una refinería. Algunas refinerías utilizan enfriadores de aire, donde el calor se intercambia primero con aire frío antes de utilizar un intercambiador de calor refrigerado por agua. Esto minimiza el consumo de agua de refrigeración en la refinería.

Algunas refinerías utilizan un sistema de agua de paso único, donde el agua entrante intercambia calor con los fluidos del proceso y el agua más caliente se devuelve a la fuente. Sin embargo, si una localidad sufre escasez de agua, puede ser preferible volver a enfriar el agua mediante una torre de refrigeración y luego devolverla al proceso. En estos sistemas de agua circulante, el agua sale a unos 32 °C y regresa a la torre de refrigeración a una temperatura máxima de 49 °C.

Incluso para los sistemas de refrigeración de paso único, es necesario algún tratamiento del agua para prevenir la formación de incrustaciones, corrosión y la formación de lodos y algas. El nivel de monitoreo requerido para los sistemas de recirculación es mucho mayor debido a la concentración de impurezas en el sistema por evaporación. En los sistemas de torres de enfriamiento, el aumento de la concentración de sales es inevitable a medida que el agua se evapora. Se necesita agua tratada para reponer estas pérdidas.

El agua de mar se ha utilizado con éxito como agua de enfriamiento, especialmente en zonas costeras donde el agua dulce escasea. Los sistemas de protección catódica previenen la corrosión excesiva mediante el uso de ánodos de magnesio instalados en el cabezal del flotador y los canales del intercambiador.

Los depósitos se minimizan limitando el aumento de la temperatura del agua de enfriamiento por debajo del punto en el que comienzan a precipitar las sales de calcio.

Agua potable para refinerías

El agua potable es necesaria para su uso en la cocina, las unidades de lavado y los baños de las refinerías, así como en las duchas de seguridad. Para este fin se puede utilizar agua de la red pública o agua subterránea tratada.

En zonas remotas o en pueblos pequeños, parte del agua tratada de la unidad de ablandamiento se puede utilizar como agua potable. El agua tratada debe clorarse para eliminar las bacterias y luego bombearse a un sistema independiente para prevenir una posible contaminación. En algunas reacciones químicas especiales, puede ser necesario utilizar agua potable de buena calidad (por ejemplo, como diluyente).

Agua contra incendios

A menudo, las refinerías recogen agua de lluvia o agua sin tratar y la almacenan en un tanque destinado al sistema de agua contra incendios. Generalmente, se establecen normativas para conectar (en caso de emergencia) el sistema de agua contra incendios al tanque de agua de mayor capacidad disponible. Normalmente se trata de agua cruda, ya que el agua contra incendios no requiere tratamiento. El agua de mar o agua salada se utiliza con frecuencia como agua contra incendios en complejos ubicados en zonas costeras.

Tasa de corrosión del agua contra incendios

Debido a la falta de purificación del agua contra incendios y a su prolongado estancamiento, esta agua puede causar dos problemas importantes en el sistema y provocar grandes daños. Considerando que el agua contra incendios tiene una tasa de corrosión de 2 a 5 mpy, esta agua posee un alto poder corrosivo y, para prevenir la corrosión, la tasa de corrosión debe reducirse a 1 mpy.

Por otro lado, dado que el sistema de agua contra incendios, a diferencia de otros sistemas de agua de la refinería, se utiliza con menos frecuencia (solo en caso de incendio), el agua permanece estancada en las líneas de transmisión durante mucho tiempo y en diferentes partes del sistema, especialmente en los extremos de las tuberías, lo que, además de corrosión, genera sedimentos. Estos sedimentos reducen el diámetro de los conductos de agua y, en caso de incendio, el agua no puede tener la presión necesaria para extinguir el fuego al salir de la tubería. Asimismo, cuando se activa la bomba para utilizar el agua contra incendios, se aplica una presión repentina a las tuberías, lo que puede causar daños e incluso perforaciones en los puntos débiles y corroídos. Estos problemas, aparentemente sencillos, pueden provocar desastres irreparables.En caso de incendio.

Agua para uso

El agua para uso se utiliza para diversas operaciones de lavado, como la limpieza de un área operativa. Esta agua debe estar libre de sedimentos, pero no requiere tratamientos más complejos.

La Tabla 1 muestra las impurezas comunes en diferentes tipos de agua y los procesos que se suelen utilizar para eliminarlas.

Fuente: Uso y gestión de agua/aguas residuales en refinerías de petróleo. Serie de Mejores Prácticas Operativas 2010