Procesos industriales de refinación del petróleo: Una visión general

Introducción

Procesos industriales de refinación del petróleo son fundamentales para convertir el petróleo crudo en productos de mayor valor en la industria energética y petroquímica. Este proceso no solo permite transformar el petróleo crudo en productos útiles como gasolina, diésel, queroseno y productos petroquímicos, sino que también juega un papel crucial en la producción de recursos vitales para la economía global.

En este artículo, analizaremos  en detalle los procesos industriales de refinación del petróleo, explicando cómo se separan, tratan y procesan los distintos hidrocarburos del petróleo crudo, desde las bases químicas hasta las técnicas avanzadas empleadas en la industria.

¿Qué es el proceso de refinación del petróleo?

Es un conjunto de operaciones industriales mediante las cuales el petróleo crudo se convierte en productos refinados, adecuados para el consumo o para su posterior transformación en productos químicos. Este proceso involucra varias etapas clave, entre las que se incluyen la separación de los componentes del crudo, la conversión de los hidrocarburos pesados en productos más ligeros y la mejora de la calidad de estos productos mediante tratamientos especializados.

El petróleo crudo es una mezcla compleja de diferentes hidrocarburos, y debido a su composición heterogénea, no puede ser utilizado directamente en su forma original. Por lo cual, es necesario realizar una serie de procesos industriales con el fin de separar  los distintos componentes, para obtener productos con características específicas que cumplan con los estándares de calidad y demanda del mercado. A continuación, se reperenta una descripcion general del proceso de refinación del petróleo.

En la siguiente imagen se aprecian las etapas principales: Destilación, conversión y finalmente la separación de las fracciones de crudo.

La refinación del crudo comienza con la destilación atmosférica, en la que el petróleo se calienta y separa en fracciones según su punto de ebullición, obteniendo productos como gases, nafta, queroseno y gasóleo. A continuación, el residuo pesado de esta etapa se somete a una destilación al vacío, donde se extraen fracciones adicionales como gasóleos pesados y aceites lubricantes.

En la etapa de conversión, se transforman las moléculas pesadas en productos más ligeros y valiosos mediante procesos como el craqueo catalítico, que rompe cadenas largas para generar gasolina y diésel, el hidrotratamiento, que elimina compuestos de azufre y nitrógeno, y el reformado catalítico, que aumenta el octanaje de la gasolina. Posteriormente, las fracciones obtenidas pasan por tratamientos adicionales para desulfurizarlas y eliminar impurezas, asegurando su cumplimiento con las normativas ambientales.

Finalmente, las diferentes fracciones refinadas se mezclan y se les añaden aditivos en la etapa de acabado, obteniendo así productos terminados como combustibles, asfalto y materias primas para la industria petroquímica. Este proceso garantiza el aprovechamiento óptimo del crudo y la producción de materiales que satisfacen diversas necesidades.

Preparación del petróleo crudo

El proceso de refinación comienza con la recepción y almacenamiento del petróleo crudo. El crudo es transportado a través de oleoductos, buques o ferrocarriles hasta la refinería. Antes de comenzar el proceso, el crudo es deshidratado y desalado para eliminar agua y sales, que pueden causar corrosión en las instalaciones de la refinería y afectar los equipos de refinación. En resumen:

• Transporte del crudo a refinería.
• Deshidratado y desalado para eliminar agua y sales

Separación de componentes: La destilación inicial

La primera etapa en el proceso de refinado del petróleo es la separación de sus componentes. Este proceso se realiza a través de una técnica llamada destilación, que aprovecha las diferencias en los puntos de ebullición de los distintos hidrocarburos presentes en el crudo. Durante esta etapa, el petróleo crudo es calentado a temperaturas muy altas y luego se introduce en una columna de destilación, donde los diferentes compuestos se separan en fracciones según su temperatura de ebullición.

Destilación atmosférica

En la destilación atmosférica, el petróleo crudo se calienta y se introduce en una columna de destilación que opera a presión atmosférica. A medida que el crudo se vaporiza, los componentes más ligeros (como los gases y la nafta) ascienden por la columna, mientras que los componentes más pesados (como el gasóleo y el residuo) descienden.En este proceso se produce varias fracciones, entre ellas:

• Gases ligeros (butano, propano).
• Nafta (para producir gasolina).
• Querosenos (usados en aviación y calefacción).
• Gasóleo (utilizado para la producción de diésel).
• Residuos pesados (materias primas para otros procesos).

Destilación al vacío

Los residuos pesados generados en la destilación atmosférica, como el residuo de la columna, pueden ser destilados nuevamente, pero a presiones reducidas, mediante un proceso conocido como destilación al vacío. Produciéndose la separación de  fracciones más pesadas, como aceites lubricantes y asfaltos, sin descomponer las moléculas debido a la temperatura elevada.

Conversión de hidrocarburos: Cracking, reformado y alquilación

Una vez que los componentes del crudo han sido separados, el siguiente paso en el proceso de refinación del petróleo es convertir los hidrocarburos más pesados en productos más ligeros y valiosos, mediante el proceso de conversión catalítica, que incluyen el cracking catalítico, el reformado catalítico y otros procesos, que descomponen las largas cadenas de hidrocarburos en moléculas más pequeñas.

Cracking catalítico

En este  proceso se utiliza un catalizador para romper las moléculas grandes de los hidrocarburos más pesados en productos más ligeros, como gasolina y diésel. El proceso se lleva a cabo en un reactor donde se mezclan los hidrocarburos con un catalizador a altas temperaturas. Los productos resultantes incluyen nafta de alto octanaje, gasolina de alta calidad y gasóleo.

Según estadísticas de la Agencia Internacional de Energía (AIE), aproximadamente el 30% de la capacidad global de refinación del petróleo utiliza el proceso de cracking catalítico para maximizar la producción de gasolina y otros productos derivados del petróleo.

Cracking térmico

En este proceso, el petróleo crudo o fracciones pesadas se calientan a temperaturas muy altas en ausencia de catalizadores. La alta temperatura provoca la ruptura de las moléculas grandes de hidrocarburos en moléculas más pequeñas. Aunque es menos común que el cracking catalítico, sigue siendo importante en algunas refinerías.

Reformado catalítico

En este caso, el proceso se utiliza para transformar la nafta de bajo octanaje en una nafta de alto octanaje, mejorando así la calidad de la gasolina producida. El reformado catalítico no solo mejora el octanaje de los combustibles, sino que también produce hidrógeno, que se utiliza en otras etapas del proceso para desulfuración y otros tratamientos.

Alquilación

La alquilación combina isómeros del butano y propano para formar productos más pesados, como el octano, utilizados en la producción de gasolina de alto octanaje. Este proceso es esencial para la mejora de la calidad de la gasolina sin tener que depender de aditivos químicos.

Tratamiento y desulfuración: Mejora de la calidad del producto

El siguiente paso en el proceso de refinado del petróleo es el tratamiento de los productos obtenidos para eliminar impurezas y mejorar sus características. Uno de los tratamientos más importantes es la hidrodesulfuración, que elimina el azufre presente en los productos derivados del petróleo, como la gasolina y el diésel.

Hidrotratamiento

El hidrotratamiento es un proceso en el que los productos refinados, como la gasolina o el diésel, se tratan con hidrógeno a altas presiones y temperaturas. Esto tiene como objetivo eliminar contaminantes como el azufre, el nitrógeno y los metales pesados, así como mejorar la calidad del producto final. Es esencial para cumplir con las normativas ambientales sobre emisiones de contaminantes.

Según datos del International Energy Agency (IEA), la capacidad de hidrotratamiento global de las refinerías ha aumentado en un 40% en la última década, reflejando la creciente necesidad de cumplir con los estándares medioambientales más estrictos.

Desulfuración

La desulfuración consiste en  la eliminación de compuestos de azufre, como el dióxido de azufre (SO₂), que se libera al quemar los combustibles, para cumplir con las normas ambientales.

Tratamiento de metales y otros contaminantes

El tratamiento de metales pesados, como el vanadio y el níquel, es otro proceso esencial en la refinación del petróleo; los cuales,pueden  dañar los equipos de la refinería y disminuir la eficiencia de los procesos catalíticos. Mediante diversos procesos químicos y térmicos, se eliminan estos contaminantes para garantizar una producción de alta calidad y prolongar la vida útil de los equipos de la refinería.

Almacenamiento y distribución de productos refinados

Una vez que los productos refinados han pasado por los procesos de conversión y tratamiento, se almacenan en tanques y se distribuyen a través de diversas redes de transporte, como oleoductos, camiones cisterna y barcos. Los principales productos obtenidos son:

• Gasolina (para automóviles y otros vehículos).
• Diésel (para vehículos pesados y maquinaria).
• Keroseno (para aviación y calefacción).
• Aceites lubricantes (para motores y maquinaria industrial).
• Asfalto (para la construcción de carreteras y pavimentos).

Cada producto requiere condiciones específicas de almacenamiento y distribución para garantizar su calidad y seguridad. En el video se realiza una pesentacion explicativa del proceso en general:

Impacto ambiental y sostenibilidad en la refinación

El proceso de refinación de petróleo tiene un impacto significativo en el medio ambiente. Las refinerías emiten gases contaminantes, como dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno, azufre y compuestos volátiles. Sin embargo, las tecnologías actuales, como el tratamiento de gases y la captura de carbono, están ayudando a mitigar estos impactos. Las refinerías también implementan procesos de eficiencia energética y buscan una mayor sostenibilidad mediante la integración de fuentes de energía renovables en sus operaciones.

Conclusiones

La refinación de petróleo es un proceso industrial esencial que permite transformar el petróleo crudo en productos útiles y comercializables. Desde la destilación hasta los procesos de conversión y tratamiento, la refinación implica una serie de etapas complejas que requieren equipos sofisticados y tecnologías avanzadas. La creciente demanda de productos de alta calidad y la necesidad de cumplir con los estándares medioambientales han impulsado el desarrollo de nuevas técnicas y mejoras en los procesos industriales de refinación.

Al comprender los procesos industriales involucrados en el proceso de refinado del petróleo, podemos apreciar la importancia de este sector en la economía global y su papel crucial en la provisión de recursos esenciales para la energía y la industria. Con el avance de la tecnología y las innovaciones en sostenibilidad, la refinación de petróleo seguirá siendo un pilar fundamental para satisfacer las necesidades energéticas del futuro.

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Referencias

Fuente propia