2. PROCESOS DE REFINACION REFINACION La refinación del petróleo se inicia con la separación del petróleo crudo en diferentes fracciones de la destilación. Las fracciones se tratan más a fondo para convertirlas en mezclas de productos con los derivados del petróleo netamente comerciables y más útiles por diversos y diferentes métodos, tales como craqueo, reformado, alquilación, polimerización e isomerización . El petróleo crudo no tiene uso; es por eso que se somete a un proceso de conversión de energía primaria a secundaria denominado refinación. Se conoce como refinación al conjunto de procesos que se aplican al petróleo crudo con la finalidad de separar sus componentes útiles y, además adecuar sus características a las necesidades de la sociedad, en cuanto a productos terminados .La función de una refinería es transformar el petróleo en productos derivados que satisfagan las necesidades de la sociedad .Una refinería es un centro de trabajo donde el petróleo crudo se transforma en sus derivados. Esta transformación se logra mediante los procesos de: destilación atmosférica ,destilación al vacío, hidrodesulfuración, desintegración térmica, desintegración catalítica ,alquilación y reformación catalítica entre otros .La industria de refinación de petróleo encierra una serie de procesos físicos y químicos a los que se somete el petróleo crudo para obtener de él por destilación y transformación transfo rmación química, quími ca, los diversos hidrocarburos o las familias de hidrocarburos .Los productos petrolíferos se obtienen a partir de una serie de procesos. La destilación primaria primar ia es la fase inicial en la refinación del petróleo crudo .Las fracciones obtenidas se dirigen a procesos adicionales como los de hidrodesulfuración ,reformación de naftas, desintegración catalítica y térmica y reducción de viscosidad quedan origen a los productos petrolíferos que se comercializan en el mercado: gasolina automotriz, diésel , combustóleo, turbosina y coque de petróleo .Los procesos de refinación son muy variados y se diferencian unos de otros por los conceptos científicos y tecnológicos que los fundamentan para conformar una cadena de sucesos que facilitan: • La destilación de crudos y separación de productos. • La destilación, la modificación y la reconstitución molecular de los hidrocarburos. • La estabilidad, la purificación y mejor calidad de los derivados obtenidos.
Todo esto se logra mediante la utilización de plantas y equipos auxiliares, que satisfacen diseños y especificaciones de funcionamiento confiables, y por la introducción desubstancias apropiadas y/o catalizadores que sustentan reacciones químicas y/o físicas deseadas durante cada paso del proceso.
PROCESOS DE LA REFINACIÓN PROCESOS PRIMARIOS Separación aceite-gas. En un diseño de separación de aceite-gas es importante conocer las condiciones del proceso, las cuales nos van a permitir poder separar la mezcla bisáfica y proponer bases de diseño. El separador vertical bifásico tiene la misma descripción que el separador horizontal pero este se utiliza cuando en la producción de hidrocarburos líquidos hay una cantidad mayor de gas que de aceite. El dimensionamiento de estos separadores se basa principalmente en el tiempo de retención en donde las tres fases se separan eficientemente, normalmente este varía de 3 segundos a 30 minutos dependiendo de la composición del fluido y del trabajo de laboratorio, pero si no se cuenta con esta información, el tiempo de retención del aceite y el agua sugerido para diseño es de 10 minutos. La fracción del agua obtenida por el asentamiento de gravedad se le llama agua libre.
Desulfuración del gas. La desulfuración es el proceso de eliminación del azufre de algo para evitar la contaminación. También conocido como la hidrodesulfuración o HDS, este proceso químico reduce las emisiones de dióxido de azufre y los convierte en ácido sulfúrico. El ácido sulfúrico se utiliza en las baterías de coche y los fertilizantes. El proceso de desulfuración más comúnmente requerida es del gas natural. Desulfurante adicional es necesaria para los gases de combustión, el carbón y el petróleo. Existen dos posibilidades de desulfuración, sobre el crudo o gas, a la entrada en la refinería, up-stream, o sobre los productos de la destilación, down-stream. La desulfuración de gas natural es normalmente realizada por adsorción. Una cama de carbón activado se utiliza como filtro para las tuberías de gas natural. Como el gas natural pasa por la tubería, se ejecuta a través del carbón activado en un intervalo establecido. El azufre se quede atrás y adsorbidos en el carbón activado. Las pruebas se realizan con regularidad para garantizar los niveles de azufre para permanecer en el nivel aceptable. Los gases de combustión es el subproducto de las centrales y se refiere a los gases de escape de la quema de combustibles fósiles. Desulfuración de gases de combustión se requiere para reducir la cantidad de dióxido de azufre de entrar en el aire. Es un factor importante en la formación de lluvia ácida. Un dispositivo llamado un depurador se utiliza para eliminar el azufre de los gases de combustión. Funciona mediante la combinación de azufre con cal o piedra caliza para crear un compuesto o mezcla. La lechada se elimina mediante la absorción de los purines y convertirlo en yeso, que se utiliza para fabricar paneles de yeso o cemento. La desulfuración de petróleo trabaja de dos maneras principales. La primera es similar a la desulfuración de gas natural debido a los filtros de carbón activado también se utiliza. Este método es normalmente sólo se utiliza si el aceite es relativamente bajo, a menos de 50 ppm, el nivel de azufre para empezar. El otro método, la desulfuración microbiana, utiliza el organismo Rhodococcus para eliminar compuestos de azufre, lo que reduce la contaminación del aire durante el proceso de refinación.
Destilación. Los procesos de destilación atmosférica y destilación al vacío son clásicos en la refinación. La diferencia entre el proceso atmosférico y el de al vacío es que este último permite obtener más altas temperaturas a muy bajas presiones y lograr la refinación de fracciones más pesadas. La carga que entra a la torre de destilación atmosférica se somete previamente a temperatura de unos 350 °C en un horno especial. El calentamiento del crudo permite que, por orden del punto de ebullición de cada fracción o producto, se desprendan de las cargas, y a medida que se condensan en la torre salen de ésta por tuberías laterales apropiadamente dispuestas desde el tope hasta el fondo. La torre lleva en su interior bandejas circulares que tienen bonetes que facilitan la condensación y recolección de las fracciones. Además, al salir los productos de la torre pasan por otras torres o recipientes auxiliares para continuar los procesos. Cuando la temperatura de ebullición de ciertos hidrocarburos es superior a 375 °C se recurre a la destilación al vacío o a una combinación de vacío y vapor. La carga con que se alimenta el proceso al vacío proviene del fondo de la torre de destilación atmosférica.
PROCESOS SECUNDARIOS: Desintegración Térmica. El proceso de rompimiento de moléculas grandes de aceite en otras más pequeñas. Cuando este proceso se alcanza por la aplicación de calor únicamente, se conoce como desintegración térmica. Si se utiliza un catalizador se conoce como desintegración catalítica; si se realiza en una atmósfera de hidrógeno se conoce como un proceso de hidrodesintegración. En los primeros años el proceso consistía en exponer un flujo de corriente de gasóleo a la acción de temperaturas altas y presiones moderadas utilizando tubos de acero. Después se introducía en una cámara grande a presiones más bajas, donde se separaban los gases, los vapores y los líquidos. Entonces, los vapores condensados y los líquidos se separaban por fraccionamiento en la forma usual. También se procedía vaporizando primero el petróleo y después sometiéndolo a la desintegración. A lo largo de los años se desarrollaron varios procesos que tuvieron bastante éxito, el más común fue el llamado proceso de tubos y tanque. La desintegración térmica todavía se usa, en especial en las refinerías pequeñas. En la mayor parte de la refinería grande, así como en algunas pequeñas, la desintegración térmica ha sido reemplazada por la desintegración catalítica, que es en realidad una desintegración térmica en presencia de un catalizador. La desintegración térmica del petróleo se inicia a temperaturas ligeramente inferiores a 370 °C, pero la velocidad de descomposición es muy baja para los procesos industriales. En las instalaciones de producción se utilizan temperaturas en el intervalo de 450-570 °C para la manufactura de gasolina. Las reacciones que se verifican durante la desintegración térmica incluyen la ruptura de enlaces C-C, des hidrogenación, polimerización y ciclación. Las más importantes son la ruptura y polimerización y las demás se verifican de manera bastante limitada.
Desintegración Catalítica Proceso que consiste en descomponer las moléculas de hidrocarburos más grandes, pesadas o complejas, en moléculas más ligeras y simples. Se lleva a cabo 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. El proceso “Flexicracking” (Desintegración Catalítica) es adaptable a las necesidades
tecnológicas en lo referente al tipo de carga, al factor de caracterización de la carga, requerimientos del reactor y del regenerador en cuanto a diseño y a los aspectos mecánic os y de seguridad de funcionamiento como también a los sistemas de control de emisiones y recuperación de energía derivada de los gases producidos. La unidad de desintegración catalítica instalada en Amuay convierte los destilados livianos en naftas, y su capacidad es de 74.300 b/d. El requerimiento típico de servicios para este tipo de unidad, por barril de carga, es como sigue:
Electricidad (para soplador de aire), kwh 4-7 Vapor requerido, kilos 7-27 Vapor producido, kilos 23-80 Agua para enfriamiento (aumento de 17 °C), litros 151-227 Catalizador, gramos 45-68. Cuando se toma en cuenta la capacidad diaria de cada planta y los insumos (servicios) requeridos para mantener funcionando los procesos se aprecia que los gastos de la refinería son bastantes.
Reformación Catalítica. Proceso que mejora la calidad antidetonante de fracciones de la gasolina modificando la estructura molecular. Cuando se lleva a efecto mediante calor, se le conoce como reformación térmica y como reformación catalítica, cuando se le asiste mediante un catalizador. El proceso de reformación catalítica representa un gran avance en el diseño, utilización y regeneración de los catalizadores y del proceso en general. Los catalizadores de platino han permitido que mayores volúmenes de carga sean procesados por kilogramos de catalizador utilizado. Además, se ha logrado mayor tiempo de utilización de los catalizadores. Esta innovación ha permitido que su aplicación sea muy extensa para tratar gasolinas y producir aromáticos. La reformación catalítica cubre una variedad de aplicaciones patentadas que son importantes en la manufactura de gasolina (“Ultraforming”, “Houdriforming”, “Rexforming” y
otros). La carga puede provenir del procesamiento de crudos nafténicos y parafínicos que rinden fracciones ricas en sustancias aromáticas. Por la reformación catalítica se logra la deshidrogenación y deshidroisomerización de naftenos, y la isomerización, el hidrocraqueo y la ciclo deshidrogenación de las parafinas, como también la hidrogenación de olefinas y la hidrosulfuración. El resultado es un hidrocarburo muy rico en aromáticos y por lo tanto de alto octanaje.
PROCESOS DE REFINACIÓN DEL PETROLEO CRUDO. 1. DESALINIZACIÓN 2. DESTILACIÓN ATMOSFÉRICA 3. DESTILACIÓN AL VACIO 4. PROCESAMIENTO DE GAS 5. DESASFALTADO CON DISOLVENTE 6. HIDROTRATAMIENTO 7. EXTRACCIÓN DE DISOLVENTE 8. ISOMERIZACIÓN CATALÍTICA 9. HIDRODESULFURACIÓN / TRATAMIENTO 10. HIDROCRAQUEO CATALÍTICO 11. PLANTA DE GAS 12. CRAQUEO CATALÍTICO 13. COQUIZACIÓN 14. DESPARAFINADO DE DISOLVENTES 15. REFORMA CATALÍTICA 16. RUPTURA DE LA VISCOSIDAD 17. POLIMERIZACIÓN 18. ALQUILACIÓN 19. DESMERCAPTANIZACIÓN, TRATAMINTO Y MEZCLA DE GASOLINA 20. DESMERCAPTANIZACIÓN CALENTAMIENTO Y MEZCLA DE DESTILADO 21. TRATAMIENTO Y MEZCLA DE RESIDUOS 22. HIDROTRATAMIENTO Y MEZCLA
1. DESALINIZACIÓN Elimina contaminantes. Reduce la corrosión, taponamiento y las incrustaciones en el equipo. Evita que los catalizadores se envenenen. METODOS. Filtración: Se filtra el petróleo crudo calentado utilizando tierra de diatomeas como medio filtrante. Química: Calentando el crudo con agua y surfactantes químicos, las sales y otras impurezas se disuelvan o se unen en el agua, se deja reposar en un tanque para que se decante. Eléctrica: Se aplican cargas electrostáticas de alto potencial para concentrar los glóbulos de agua suspendidos en la parte del fondo del tanque de decantación. Los surfactantes se añaden sólo cuando el crudo contiene gran cantidad de sólidos en suspensión. La temperatura de calentamiento esta entre 66°C y 177°C. 2. DESTILACIÓN ATMOSFÉRICA El crudo después de ser extraído, almacenado y transportado, es cocinado en un horno en un rango de 343 Y 371 °C, los vapores pasan a una torre de bandejas, y por orden de punto de ebullición de cada fracción o producto, se desprendan de las cargas, y a medida que se condensan en la torre salen de ésta por tuberías laterales apropiadamente dispuestas desde el tope hasta el fondo. 3. DESTILACIÓN AL VACIO Las torres de destilación al vacío proporcionan la presión reducida necesaria para evitar el craqueo térmico al destilar el residuo, o crudo reducido, que llega de la torre atmosférica a mayores temperaturas. Los diseños internos de algunas torres de vacío se diferencian de los de las torres atmosféricas en que en lugar de platos se utiliza relleno al azar y pastillas separadoras de partículas aéreas. Este proceso logra la refinación de fracciones más pesadas.
4. PROCESAMIENTO DE GAS El gas está constituido etano, butanos, pentanos y otros contaminantes. En el proceso de eliminación de estos contaminantes, se deshidrata (elimina agua), endulzamiento (elimina ácido sulfúrico y gas carbónico) y la recuperación criogénica de los hidrocarburos más pesados. 5. DESASFALTADO CON DISOLVENTE Este proceso separa las fracciones de aceite Pesado. La separación tiene lugar en un contactor de disco giratorio, en función de las diferencias de solubilidad. Después los productos se evaporan y se separan al vapor para recuperar el propano con el fin de reciclarlo. El desasfaltado de disolventes elimina también de la carga compuestos de azufre y de nitrógeno, metales, residuos de carbono y parafinas. 6. HIDROTRATAMIENTO Se utiliza para eliminar alrededor del 90 % de los contaminantes, como nitrógeno, azufre, metales e hidrocarburos insaturados (olefinas), de las fracciones de petróleo líquidas, como la gasolina de destilación directa. En la industria actual el hidrotratamiento se usa para mejorar la pyrogasolina y los productos de manufactura a base de etileno. 7. EXTRACCIÓN DE DISOLVENTE Separa los aromáticos, naftenos e impurezas de las corrientes de productos mediante disolución o precipitación. Previene la corrosión, protege el catalizador en procesos subsiguientes y mejora los productos terminados eliminando hidrocarburos aromáticos insaturados de los materiales base para grasas y lubricantes. La carga se seca. Se trata con disolvente a contracorriente. Se lava para eliminar algunas sustancias. Se añaden otros disolventes para separar las impurezas. Se separa el disolvente por calentamiento, evaporización o fraccionamiento. 8. ISOMERIZACIÓN CATALÍTICA Convierte el n-butano, n-pentano y n-hexano en sus respectivas isoparafinas mediante reacción catalítica. Con el isobutano como insumo se produce componentes de la gasolina de muy alto octanaje en el proceso de alquilación. EL DE BUTANO (C4) Un proceso de baja temperatura utiliza un catalizador muy activo de cloruro de aluminio o cloruro de hidrógeno sin calentadores caldeados.
EL DE PENTANO/HEXANO. (C5/C6) La carga desecada y desulfurada se mezcla con cloruro orgánico e hidrógeno reciclado. Se calienta a temperatura de reactor. Se pasa sobre un catalizador metálico soportado en el primer reactor. Pasa al reactor de isomerización. Pasa a un separador y luego a una columna rectificadora. 9. HIDRODESULFURACIÓN / TRATAMIENTO Elimina el azufre del queroseno, reduce los aromáticos y las características que favorecen la formación de gomas, y satura cualquier olefina. La carga se desairea, se mezcla con hidrógeno, se precalienta y se hace pasar a alta presión por un reactor catalítico de lecho fijo. El hidrógeno se separa y recicla y el producto se estabiliza en una columna de destilación primaria donde se eliminan los residuos ligeros. Esta unidad tiene por objeto regenerar el ácido sulfúrico gastado proveniente de la unidad de alquilación para retornarlo como acido fresco de mayor concentración. 10. HIDROCRAQUEO CATALÍTICO 11. PLANTA DE GAS Es un proceso en dos fases que combina el craqueo catalítico y la hidrogenación, y por medio del cual las fracciones de destilado se descomponen en presencia de hidrógeno y catalizadores especiales dando lugar a productos de más valor. En la 1ª Fase la carga se mezcla con hidrógeno reciclado, se calienta y se envía al reactor primario, el residuo se calienta y se envía a un separador de alta presión, se extraen y reciclan los gases ricos en hidrógeno. Los restantes hidrocarburos se rectifican, los hidrocarburos líquidos rectificados se mezclan con hidrogeno y pasan a la 2ª fase donde se descomponen en gasolina de alta calidad, combustible para aviones de reacción y materiales de destilación para mezclas, pasan por una serie de separadores para extraer de ellos los gases que se reciclan, se estabilizan, dividen y rectifican, y las naftas ligeras se utilizan para mezclas de gasolina y las naftas pesadas se reciclan o se envían a una unidad de reforma catalítica. 11. PLANTA DE GAS Las cargas procedentes de diversas unidades de la refinería se envían a plantas de tratamiento de gas, donde se extraen los butanos y butenos para utilizarlos como carga de alquilación, los componentes pesados se envían a la mezcla de gasolinas, se recupera el propano para GPL y se extrae el propileno para usarlo en productos petroquímicos.
12. CRAQUEO CATALÍTICO Descompone los hidrocarburos complejos en moléculas más simples para aumentar la calidad y cantidad de otros productos más ligeros y valiosos para este fin y reducir la cantidad de residuos. Los hidrocarburos pesados se exponen, a alta temperatura y baja presión, a catalizadores que favorecen las reacciones químicas. 13. COQUIZACIÓN Es una forma enérgica de craqueo térmico utilizada para obtener gasolina de destilación directa y diversas fracciones de destilación intermedia, que se utilizan como materiales para craqueo catalítico. Por este proceso, el hidrógeno de la molécula de hidrocarburo se reduce de forma tan completa, que el residuo es una forma de carbono casi puro, denominado coque. Los dos procesos de coquización más comunes son la retardada y la continua (por contacto o líquida), que, dependiendo del mecanismo de reacción, el tiempo, la temperatura y el crudo de partida, producen tres tipos de coque: esponjoso, alveolar y cristalizado en agujas. 14. DESPARAFINADO DE DISOLVENTES Elimina la cera del destilado o de los materiales bases residuales, y se aplica en cualquier fase del proceso de refino. En este proceso las cargas parafínicas se enfrían mediante intercambiadores de calor y refrigeración, y se añade disolvente para facilitar el crecimiento de cristales, que se eliminan mediante filtración al vacío. El petróleo desparafinado y el disolvente se vaporizan instantáneamente y se separan, y la cera pasa por un decantador de agua, un fraccionador de disolvente y una torre de destilación instantánea. 15. REFORMA CATALÍTICA Convierten las naftas pesadas de bajo octanaje en hidrocarburos aromáticos para cargas petroquímicas y componentes de gasolina de alto índice de octano, que reciben el nombre de reformados, mediante reorganización molecular o deshidrogenación La carga de nafta se trata previamente con hidrógeno para eliminar contaminantes, el producto se somete a vaporización instantánea y se fracciona en unas torres, donde se eliminan el resto de gases y contaminantes. La carga de nafta desulfurada se envía a la unidad de reforma catalítica, donde se calienta hasta la evaporación y se hace pasar por un reactor con un lecho estacionario de catalizador bimetálico o metálico, reacciona con la producción de aromáticos de alto índice de octano y la conversión de las parafinas normales en parafinas de cadena ramificada o en isoparafinas.
16. RUPTURA DE LA VISCOSIDAD El residuo de la torre de destilación atmosférica se descompone suavemente en un calentador a la presión atmosférica. Después se enfría con gasóleo refrigerante para controlar el exceso de craqueo y se destila por expansión instantánea en una torre de destilación. El alquitrán residual del craqueo térmico, que se acumula en el fondo de la torre de fraccionamiento, se somete a expansión instantánea al vacío en una torre rectificadora, y el destilado se recicla. Es una forma suave de craqueo térmico que rebaja el punto de goteo de los residuos parafínicos y reduce bastante la viscosidad de la carga sin afectar a su límite de ebullición. 17. POLIMERIZACIÓN Es el proceso que consiste en combinar dos o más moléculas orgánic as insaturadas (olefinas) para formar un sola, más pesada, con los mismos elementos y en la misma proporción que en la molécula original. Convierte las olefinas gaseosas, como el etileno, el propileno y el butileno convertidos por unidades de craqueo térmico y de líquidos, en moléculas más pesadas y complejas, de mayor índice de octano, como la nafta y las cargas petroquímicas. 18. ALQUILACIÓN Las olefinas reaccionan con las isoparafinas en presencia de un catalizador muy activo, por lo general ácido sulfúrico o ácido fluorhídrico (o cloruro de aluminio) para crear una molécula parafínica de cadena ramificada larga, denominada alquilato (isooctano), con excepcionales cualidades antidetonantes. A continuación, el alquilato se separa y se fracciona. Las temperaturas de reacción, relativamente bajas, de 10 °C a 16 °C para el ácido sulfúrico, 27 °C a 0 °C para el ácido fluorhídrico y 0 °C para el cloruro de aluminio, se controlan y mantienen mediante refrigeración. Combina las moléculas de las olefinas producidas en el craqueo catalítico con las de isoparafinas para aumentar el volumen y octanaje de las mezclas de gasolina. 19. DESMERCAPTANIZACIÓN, TRATAMINTO Y MEZCLA DE GASOLINA. Elimina impurezas de los materiales de mezcla. Se emplea aire u oxígeno. Si entra una cantidad excesiva de oxígeno en estos procesos, puede producirse un incendio en el decantador debido a la generación de electricidad estática. Existe riesgo de exposición a ácido sulfhídrico, dióxido de azufre, líquido cáustico (hidróxido sódico), cáustico agotado, catalizador agotado (Merox), catalizador en polvo y desmercaptanizadores (carbonato sódico y bicarbonato sódico).
20. DESMERCAPTANIZACIÓN CALENTAMIENTO Y MEZCLA DE DESTILADO. La desmercaptanización, o eliminación de los mercaptanos, de destilados del petróleo, se puede llevar a cabo mediante la oxidación de los mercaptanos contenidos en los mismos, usando el oxígeno que se encuentra en el aire, a una temperatura desde aproximadamente 80ºC hasta aproximadamente 220ºC, en la presencia de una cantidad desde aproximadamente 0.01% en masa hasta aproximadamente 10.0% en masa de una sal de cobre, hierro, níquel, o cobalto, soluble en agua, sobre un material carbonoso, fibroso, en la forma de una tela tejida, fieltro, cuerda, o hilos retorcidos o hilados, usado como un catalizador heterogéneo. El material carbonoso, fibroso, usado en el proceso contiene óxidos de calcio, magnesio, cobre, manganeso, hierro, zinc, y aluminio, en una cantidad de hasta aproximadamente 0.03% en masa. 21. TRATAMIENTO Y MEZCLA DE RESIDUOS. LAS AGUAS RESIDUALES NORMALMENTE CONTINEN HIDROCARBUROS, MATERIALES DISUELTOS, SOLIDOS EN SUSPENCION, FENOLES, AMONIACO. SE REALIZA EN TRES ETAPAS:
SEPARACION DE HIDROCARBUROS, SOLIDOS Y AGUAS AMARGAS. SE ELIMINAN SOLIDOS EN SUSPENCION LA ETAPA FINAL, PARA PODER VERTIR EL AGUA. ETAPA DE OZONIZACION, CLORACION ENTRE OTRAS.
22. HIDROTRATAMIENTO Y MEZCLA. Un proceso de hidrotratamiento de mezcla es descrito, en el cual un catalizador de hidrotratamiento de tamaño de partícula pequeña es un puesto en contacto con un combustible pesado de fósil. Se mantiene una alta actividad de catalizador a hacer circular el catalizador entre una zona de hidrotratamiento de una zona de reactivación donde el catalizador es separado en hidrogeno.
2.1 DESTILACIÓN FRACCIONADA La destilación fraccionada es un proceso de destilación de mezclas muy complejas y con componentes de similar volatilidad. Consiste en que una parte del destilado vuelve del condensador y gotea por una larga columna a una serie de placas, y que al mismo tiempo el vapor que se dirige al condensador hace burbujear al líquido de esas placas. De esta forma, el vapor y el líquido interaccionan de forma que parte del agua del vapor se condensa y parte del alcohol del líquido se evapora. Así pues, la interacción e n cada placa es equivalente a una redestilación, y si se construye una columna con el suficiente número de placas, se puede obtener un producto destilado del altísima pureza, como el alcohol de 96%; en una única destilación. Además, introduciendo gradualmente la disolución original de baja concentración del componente a destilar en un punto en mitad de la columna, se podrá separar prácticamente todo este componente del disolvente mientras desciende hasta la placa inferior, de forma que no se desperdicie nada del componente a destilar.
USOS LA DESTILACION FRACCIONADA: Se usa para separar componentes líquidos que difieren de en menos de 25º en su punto de ebullición. Cada uno de los componentes separados se les denomina fracciones. Es un montaje similar a la destilación simple en el que se ha intercalado entre el matraz y la cabeza de destilación una columna que puede ser tener distinto diseño (columna vigreux, de relleno...). Al calentar la mezcla el vapor se va enriqueciendo en el componente más volátil, conforme asciende en la columna.
INDUSTRIAS QUE DEPENDEN DE LA DESTILACION A continuación se muestran algunas industrias y procesos que dependen en gran medida de las operaciones de destilación: a) Industria Petroquímica En la industria del petróleo, siendo ésta una mezcla muy compleja de componentes químicos de estructuras, pesos moleculares, puntos de ebullición, etc., muy diversos; todos los procesos de separación, incluida la isomerización, el cracking térmico y catalítico, la alquilación, etc., se realizan con sistemas de destilación fraccionada a presión normal reducida. b) Industria de síntesis química En la industria síntesis química, ya sea de materias primas o productos finos (química fina), se emplea la destilación fraccionada a presión normal, reducida, azeotrópica, etc., para lograr los distintos niveles de calidad de los productos, requeridos por los distintos mercados de aplicación. Procesos químicos tales como, la esterificación, la hidrogenación y la oxidación
catalítica, la alquilación y la acilación de Friedel-Crafts, la halogenación fotoquímica, etc., requieren de operaciones de destilación para purificar los productos de síntesis.
DESVENTAJA La única desventaja de la destilación fraccionada es que una gran parte, aproximadamente el 50%, del destilado condensado debe volver a la parte superior de la torre y eventualmente debe hervirse otra vez, con lo cual hay que suministrar más energía en forma de calor.
VENTAJA Funcionamiento continuo permite grandes ahorros de calor, porque el destilado que sale puede ser utilizado para precalentar la mezcla que entra.
FINALIDAD DE LAS INDUSTRIAS La finalidad es conseguir en estado de pureza los gases que forman el aire, principalmente oxígeno y nitrógeno. Veamos cómo. Siendo el oxígeno y el nitrógeno los principales gases que componen el aire gaseoso, y siendo éste una solución, al obtenerse el aire líquido se tiene una solución líquida de oxígeno y nitró geno. El oxígeno hierve a - 182,5°C, y el nitrógeno a -195°C, esto es, entre sus puntos de ebullición hay una diferencia de 12,5°C. Esto nos dice que hay la posibilidad de separarlos por destilación.
2.1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO Este proceso se utiliza mucho en la industria, no sólo para mezclas simples de dos componentes, como alcohol y agua en los productos de fermentación, u oxígeno y nitrógeno en el aire líquido, sino también para mezclas m ás complejas como las que se encuentran en el alquitrán de hulla y en el petróleo. La columna fraccionadora que se usa con más frecuencia es la llamada torre de burbujeo, en la que las placas están dispuestas horizontalmente, separadas unos centímetros, y los vapores ascendentes suben por unas cápsulas de burbujeo a cada placa, donde burbujean a través del líquido. Las placas están escalonadas de forma que el líquido fluye de izquierda a derecha en una placa, luego cae a la placa de abajo y allí fluye de derecha a izquierda. La interacción entre el líquido y el vapor puede ser incompleta debido a que puede producirse espuma y arrastre de forma que parte del líquido sea transportado por el vapor a la placa superior. En este caso, pueden ser nec esarias cinco placas para hacer el trabajo de cuatro placas teóricas, que realizan cuatro destilaciones. Un equivalente barato de la torre de burbujeo es la llamada columna apilada, en la que el líquido fluye hacia abajo sobre una pila de anillos de barro o trocitos de tuberías de vidrio.
DESTILACIÓN FRACCIONADA DEL PETRÓLEO. La destilación separa los componentes de una mezcla liquida, o las disoluciones de 2 o más líquidos o gases licuados, aprovechando el distinto punto de ebullición de las substancias disueltas en la substancia impura. La destilación fraccionada del petróleo sirve para separar los diferentes componentes del petróleo y así obtener las diferentes substancias basándose en la ley que dice: “Entre más carbonos tenga la substancia mayor será su punto de ebullición”.
Para lograr separar estos componentes del petróleo hagamos un análisis de lo que sucede dentro de una refinería de petróleo.
El petróleo hierve a unos 400°C, en ese momento se encuentra en estado gaseoso. En seguida es introducido a un tubo grande y fraccionado, con una temperatura más baja.
Ahora haciendo un análisis lógico y tomando en cuenta la ley ya mencionada, al enfriar el petróleo lo primero que sucederá es que:
los hidrocarburos con ebullición alta y grandes cantidades de carbonos estarán a la temperatura en la que regresaran a su estado líquido o solido (en el caso del asfalto q se va hasta la parte más baja del tubo), dejando los demás gases aun en su punto de ebullición. El proceso de enfriamiento continua hasta que lo único que falte de condensar sean los gases ligeros (como el metano o butano) Al final se extraen los diferentes compuestos y se envían a contenedores se hacen pruebas para determinar la pureza de las substancias y así poder detectar algunos problemas en la refinería. Esto último se hace por que ahora este tipo de compuestos se comportan de una manera explosiva y un error podría causar una catástrofe.
Al final se extraen los diferentes compuestos y se envían a contenedores se hacen pruebas para determinar la pureza de las substancias y así poder detectar algunos problemas en la refinería. Esto último se hace por que ahora este tipo de compuestos se comportan de una manera explosiva y un error podría causar una catástrofe.
