Refino del crudo de petróleo

Las refinerías son instalaciones industriales donde se procesa el crudo para obtener productos de mayor demanda en el mercado, o de mayor valor añadido.

Son grandes instalaciones debido a la necesidad de optimizar costes de producción.

En las refinerías se producen más de 2000 productos distintos: gases, gasolinas, querosenos, gasóleos, fuelóleos, aceites (1556 tipos), y más de 100 tipos de asfaltos, grasas, ceras...

Se establecen unas especificaciones para que, dependiendo del crudo del que procedan, todos los productos de refinería sean semejantes.

El objeto del refino es la optimización: sacar el mayor número posible de productos a partir del crudo, al coste más barato posible.

El crudo en sí, podría ser utilizado como combustible ya que tiene un poder calorífico de 10000 kcal/kg, pero si se separan los distintos hidrocarburos son más aprovechables que incluídos en él.

Las unidades de refinería se pueden clasificar en unas 9: destilación, unidad de gas, isomerización, reformado, craqueo, alquilación, eterificación, hidrotratamiento y pirólisis.

Destilación:

Es la separación de los componentes incluídos en el crudo por puntos de ebullición, pero sin crear compuestos nuevos.
Se realiza un calentamiento progresivo en el que el vapor se enriquece en los compuestos más volátiles.

El proceso se lleva a cabo mediante la destilación fraccionada: consiste en una torre de destilación con los suficientes platos teóricos intermedios que facilitan la separación en los diferentes componentes.
La torre tiene unos 50 m de altura y en el proceso influye la naturaleza de los líquidos y vapores, las condiciones de separación y las fracciones que se desea separar.

Es un sistema muy complejo por su gran altura, el número de platos, la presencia de intercambiadores de calor, el sistema de circulación de fluidos...

Unidad de gas:

En esta unidad se separa y se trata la fracción gaseosa del crudo que sale por la cabeza de destilación y contiene hidrocarburos de entre 1 y 4 átomos de carbono.

Los gases que están presentes en el crudo son el metano, etano, propano y butanos, los denominados GLPs.
En las unidades de gas también se separan hidrocarburos líquidos que quedan disueltos en la fase gaseosa.

Una parte de este gas que se separa se comercializa y otra parte se utiliza como combustible para los procesos refineros.

Unidades de isomerización:

En estas unidades se tratan corrientes con hidrocarburos entre 5 y 6 átomos de carbono.

Un isómero es un compuesto químico con igual fórmula química que otro, pero con distinta distribución de los átomos en la molécula. La isomerización consiste en cambiar la estructura química de las moléculas de un hidrocarburo, pero no su composición.

Reformado:

Se aplica a hidrocarburos de entre 7 y 11 átomos de carbono, y consiste en modificar la estructura química de la fracción nafta para mejorar su índice de octano, formando isoparafinas e hidrocarburos aromáticos.

En esta unidad de refinería ya se producen reacciones químicas.

El reformado se lleva a cabo en presencia de un catalizador que acelera la cinética de la reacción, que tiene lugar a una temperatura de unos 450ºC y altas presiones.
En la unidad de reformado se produce hidrógeno, siendo la única que lo hace.

Craqueo:

Se aplica a fracciones ligeras y pesadas y consiste en la rotura de moleculas con gran peso molecular para formar otras más pequeñas.

Las fracciones pesadas del crudo de petróleo tienen menor valor en el mercado, por lo que hay que mejorar el rendimiento en fracciones ligeras respecto a la destilación.

Todas las reacciones de craqueo a partir de un hidrocarburo saturado dan como producto otro hidrocarburo saturado y una olefina. Las olefinas no están presentes como tales en el crudo de petróleo y aparecen por primera vez en esta unidad de refinería.

Posteriormente al craqueo se hace una destilación para separar los compuestos obtenidos.

Alquilación:

Consiste en hacer reaccionar parafinas con olefinas, para dar lugar a isoparafinas.
Las olefinas proceden de la unidad de craqueo y los hidrocarburos parafínicos provienen de las fracciones de naftas o también del craqueo.

En la alquilación se obtienen hidrocarburos muy ramificados para las gasolinas, ya que aumentan su número de octano.

Eterificación:

Consiste en hacer reaccionar olefinas con alcoholes, para dar lugar a éteres, que pueden ser MTBE, ETBE o TAME.

Todas las refinerías tienen una unidad de eterificación, ya que las gasolinas ya no pueden contener compuestos a base de plomo y se sustituyen por éteres, que se comportan de manera similar.
Las olefinas se obtienen de las unidades de craqueo y los éteres, hoy en día, proceden del bioetanol.

Hidrotratamiento:

En esta unidad se consume el hidrógeno producido en la unidad de reformado, haciéndolo reaccionar con olefinas e hidrocarburos saturados para producir hidrocarburos saturados y aromáticos, respectivamente.

Pirólisis:

Es el tratamiento térmico a grandes temperaturas de las fracciones residuales. También se llaman unidades de coquización, ya que en ellas se obtiene un resíduo sólido, que es el coque de petróleo y se obtienen otras fracciones líquidas y gaseosas que se incorporan a otras corrientes más ligeras.

Anteriores relacionadas: 1, 2 y 3