FASES DE REFINACIÓN DEL PETRÓLEO

Destilación del crudo

La destilación del crudo es el punto de partida de cualquier refinería, más allá de su tamaño o configuración total.

Destilación Atmosférica y al Vacío

El petróleo se calienta en equipos especiales y pasa a una columna de destilación que opera a presión atmosférica en la que, aprovechando la diferente volatilidad de los componentes, se logra una separación en diversas fracciones.

En una segunda columna de destilación que opera a condiciones de vacío, se logra la vaporización adicional de un producto que se denomina gasóleo de vacío.

Procesos de conversión (craqueo)

Craqueo catalítico fluidizado:

Proceso que consiste en descomponer las moléculas de hidrocarburos más grandes, pesadas o complejas, en moléculas más ligeras y simples.Se lleva acabo mediante la aplicación de calor y presión y, mediante el uso de catalizadores (térmica). La utilización de este proceso permite incrementar el rendimiento de gasolina y de otros productos importantes que tienen aplicaciones diversas en la industria del petróleo.

Hidrocraqueo

Este es un proceso catalítico que opera a temperatura moderada y a alta presión. Aplica hidrógeno generado externamente para descomponer el destilado y las cargas de gasóleo pesado en gases livianos, materias primas de petroquímicos, y mezcla de componentes de gasolina y combustible diésel.

Coquización

• Es un proceso de conversión térmica, no catalítico que descompone el aceite residual, el residuo más pesado que resulta de la destilación del crudo, en un rango de intermedios más livianos para continuar su procesamiento.

Procesos de

mejoramiento

Los procesos de mejoramiento provocan reacciones químicas que combinan o reestructuran las moléculas en los flujos de bajo valor para producir otros de mayor valor. Todos los procesos de mejoramiento de principal interés emplean catalizadores, incluyen moléculas de hidrocarburo pequeñas y se aplican a la producción de gasolina.

Reformado catalítico

Las reacciones químicas principales en el reformado generan compuestos aromáticos los cuales en el punto de ebullición de la gasolina tienen un nivel de octano muy alto y características que favorecen la producción de gasolina. El reformado catalítico es un proceso de refinación fundamental.

Alquilación:

Isomerización:

Combina las olefinas livianas (principalmente olefinas C4 y algunas C3) con isobutano para producir una mezcla de componentes de gasolina de alto octanaje.

La isomerización reorganiza las moléculas de parafina normal de bajo octanaje C5 y C6 en la nafta de destilación directa liviana, para producir las correspondientes isoparafinas de alto octanaje

Procesos de tratamiento (hidrotratamiento)

Los procesos de tratamiento provocan reacciones químicas que extraen los heteroátomos (por ejemplo, azufre, nitrógeno, metales pesados).

Los fines más importantes son: cumplir las especificaciones del producto refinado (por ejemplo, el contenido de azufre en la gasolina y el combustible diésel, etc.).

Mezcla de productos

La mezcla de productos, la operación en el proceso final de cada refinería, a pesar del tamaño o la configuración total, consiste en la mezcla los flujos de refinación en diferentes proporciones para elaborar productos refinados terminados, cuyas propiedades cumplen todas las normas industriales y gubernamentales aplicables, a un costo mínimo.

Esquema general del proceso de refinación

IMPACTOS EN EL AMBIENTE DEL PROCESO DE REFINACIÓN

El petróleo penetra en los organismos vivos provocando inhibición de su metabolismo y una gran acumulación de tóxicos, afectando de forma grave a su salud. El ecosistema también se ve afectado porque este hidrocarburo desoxigena el agua destruyendo toda la vida marina.

La contaminación por petróleo en el mar impide que muchas plantas acuáticas y el plancton realicen la fotosíntesis. El fitoplancton es una especie de autótrofo, porque fabrica su propio alimento. Las mareas negras impiden que los rayos solares lleguen al fitoplancton, principal alimento de otros seres marinos.

Los impactos ambientales de la refinación de petróleo son el resultado, principalmente, de las emisiones gaseosas, descargas de efluentes, desechos sólidos, ruido y olor además de efectos visuales o estéticos.

Las emisiones atmosféricas constituyen las causas más significativas de los impactos ambientales negativos de las refinerías. Las más importantes son las partículas, hidrocarburos, monóxido de carbono, óxidos de azufre y de nitrógeno.

Emanan de diferentes fuentes incluyendo la unidad de desintegración catalítica, los procesos de recuperación de azufre, calentadores, desfogues, mecheros y almacenamiento de los productos o materias primas.

Los sellos de las bombas y las válvulas pueden originar las emisiones fugitivas. La combinación de estas emanaciones puede causar olores nocivos que afectarán a grandes áreas alrededor de la refinería.

Se emplean grandes cantidades de agua en la refinación de petróleo para lavar los materiales indeseados de la corriente del proceso, para enfriamiento y producción de vapor, y en los procesos de reacción.

Entre los contaminantes principales que se encuentran en los efluentes de las refinerías de petróleo tenemos: aceites y grasas, amoniaco, compuestos fenólicos, sulfuros, ácidos orgánicos, y cromo y otros metales.

Se pueden expresar estos contaminantes en términos de su Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5), Demanda Química de Oxígeno (DQO) y el contenido de Carbono Orgánico Total (COT). Además, existe el potencial para contaminar el agua superficial, el suelo y el agua freática debido a las fugas o derrames de las materias primas o productos.

La purga del agua de enfriamiento, el agua de lavado o de limpieza, el escurrimiento e infiltración de los patios de tanques, almacén de tubos, áreas de entrega de productos, y módulos de procesamiento, también pueden causar la degradación de las aguas superficiales y freáticas.

Las refinerías generan grandes cantidades de desechos sólidos; los principales son las partículas catalíticas de las unidades de desintegración, finos de coque, sulfuros de hierro, medios de filtración, y diferentes lodos (de la limpieza de los tanques, separadores de aceite y agua, y sistemas de tratamiento de las aguas servidas).

La operación de refinación de petróleo puede ser ruidosa. Las fuentes de ruido son los compresores de alta velocidad, las válvulas de control, los sistemas de tubería, turbinas y motores, mecheros, intercambiadores de calor con enfriamiento por aire, ventiladores, torres de enfriamiento y desfogues. Los niveles típicos de ruido varían de 60 a 110 dB a una distancia de un metro de la fuente.

Efectos sobre el agua: en las aguas superficiales el vertido de petróleo u otros desechos produce disminución del contenido de oxígeno, aporte de sólidos y de sustancias orgánicas e inorgánicas.

En el caso de las aguas subterráneas, el mayor deterioro se manifiesta en un aumento de la salinidad, por contaminación de las napas con el agua de producción de petróleo de alto contenido salino.

Efectos sobre el aire: por lo general, conjuntamente con el petróleo producido se encuentra gas natural.

La captación del gas está determinada por la relación gas/petróleo, si este valor es alto, el gas es captado y si es bajo, es venteado y/o quemado por medio de antorchas.

El gas natural está formado por hidrocarburos livianos y puede contener dióxido de carbono, monóxido de carbono y ácido sulfhídrico.

Si el gas producido contiene estos gases, se quema. Si el gas producido es dióxido de carbono, se lo ventea. Si bien existen reglamentaciones, el venteo y la quema de gases contaminan extensas zonas en la dirección de los vientos.

Efectos sobre la flora y la fauna: la fijación de las pasturas depende de la presencia de arbustos y matorrales, que son los más afectados por la contaminación con hidrocarburos. A su vez estos matorrales proveen refugio y alimento a la fauna adaptada a ese ambiente.

Dentro de la fauna, las aves son las más afectadas, por contacto directo con los cuerpos de agua o vegetación contaminada, o por envenenamiento por ingestión.

El efecto sobre las aves puede ser letal. Si la zona de explotación es costera o mar adentro el derrame de hidrocarburos produce daños irreversibles sobre la fauna marina.

Efectos del transporte de petróleo: el transporte de hidrocarburos es el que ha producido los mayores accidentes con graves consecuencias ecológicas

Procesos de remediación

Destilación atmosférica y al vacío de petróleo

Procesos contaminantes

Proceso Metodología/Sustancias Residuos/Contaminantes

Desalinización

• Sustancias cáusticas o ácidos para ajustar el pH del baño de agua

• Amoníaco para reducir la corrosión• Desemulsificanes• Surfactantes• Tierras de diatomeas para la

filtración.

• Agua residual salobre a temperaturas >90°C con contenidos de cloruros sulfuros, bicarbonatos amoníaco, hidrocarburos, fenoles y sólidos en suspensión.

Calentamiento

• El crudo se calienta entre 300-400 °C en el horno.

• Para el funcionamiento del horno se utiliza combustible.

• Combustible del horno: gases de combustión

• Ruido.

Destilación atmosférica-Fraccionamiento

• Los vapores generados en la etapa anterior entran a la torre de destilación y ascienden entre las bandejas.

• Para el desarrollo del fraccionamiento se utiliza vapor de agua, amoníaco o solución alcalina antes de la condensación inicial, anticorrosivos.

• COV’s• Condensado de vapor• Ruido

Destilación al vacío

• En esta etapa se utiliza vapor de agua e inhibidores de corrosión.

• COV’s• Condensados de vapor• Ruido

Neutralización

• Uso de soluciones concentradas de hidróxido de sodio para neutralizar sustancias ácidas presentes en los derivados de petróleo

• Aguas residuales• Envases vacíos de hidróxido de

sodio.

Almacenamiento

• Proceso de decantación

• Lodos con contenido de metales pesados, hidrocarburos y sales inorgánicas.

• Olores• COV’s

Tecnologías de tratamiento

Tecnologías de tratamiento

Tecnologías de tratamiento

Lodos/Derrames: Suelo

Bioestimulación: adición de soluciones acuosas que contengasn nutrientes como el nitrógeno y fósfoto para mejorar la biodegradación de los contaminantes.

Bioaumentación: cuando los mo de la microfauna son insuficienes para la degradación, se adiciona una alta concentración de mo.

Lodos/Derrames: Suelo • Las estrategias de bioestimulación y bioaumentación, para

el tratamiento de sedimentos, presentaron reducciones promedio de 16391,18 mg/Kg de suelo seco y 15601,44 mg/Kg de suelo seco, en un tiempo de 23 semanas (6 meses)

• La mayor reducción de hidrocarburo ocurrió hasta la semana 15 (4 meses), a este tiempo las estrategias presentaron reducciones de 15326,96 mg/Kgss para la técnica de bioestimulación y 13815,60 mg/Kgss para la técnica de bioaumentación, valores que cubren un gran porcentaje de los valores totales degradados.

Aguas residuales

Aguas residuales

Sistema Fenton (H2 O2 /Fe2+) Sistema de oxidación química avanzada.

Sistema catalítico homogéneo, combinando un agente oxidante fuerte (H2O2) y un ion metálico (Fe2+), lo cual permite la generación en una matriz acuosa de un potente medio de oxidación de mayor fuerza por la generación del radical OH

El radical OH posee una alto potencial de oxidación.

Su alta reactividad permite la oxidación de substratos orgánicos e inorgánicos por un mecanismo de radicales libres a altas velocidades y a temperatura ambiente.

En la oxidación de substratos orgánicos se logra la mineralización completa con la formación de CO2 y H2O, en el caso del CO2 las cantidades formadas son despreciables para el E.I. comparado con otras fuentes.

El sistema por su alta reactividad hacia la materia orgánica, reduce la DQO y DBO del efluente; con el beneficio adicional de disminuir su toxicidad, olor y color.

Aguas residuales

Aguas residuales

Resultados

DQO: antes y después de 5min de tratamiento. Reducción de una demanda química inicial de 7100 mgO2/L a 400 mgO2/L

COV’s

Biofiltros: A través del lecho se alimenta una corriente gaseosa que contiene al sustrato por biodegradar y una corriente líquida que es comúnmente reciclada a través del lecho y que tiene la función de aportar nutrientes esenciales a la biopelícula, así como de remover los productos de degradación de los microorganismos.

Biolavadores: La operación consiste en hacer fluir el gas a contracorriente a través del líquido, donde los contaminantes y el O2 son absorbidos. Posteriormente el líquido es alimentado a un reactor empacado de un material inerte cubierto de la película biológica encargada de degradar al contaminante.

Bibliografía

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