República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Defensa Universidad Nacional Experimental de la Fuerza Armada nacional Bolivariana Núcleo Anzoátegui – Sede: San Tomé.
Prof.: Ghinett Peñaloza Ing. Petróleo. 9no Semestre Sección N-02.
Integrante: Collet José CI: 17.747.529 Santoyo Cricely. C.I: 18.454.303 Zamora José CI: 19.534.299
San Tome; Abril/2012
REFINERIA Una refinería es una planta industrial destinada a la refinación del petróleo, es decir, es un centro de trabajo donde el petróleo crudo se transforma en sus derivados.
La función de una refinería es transformar el petróleo a través de una serie de procesos físicos y químicos en productos derivados que satisfagan las necesidades de la sociedad. El objetivo de una refinería es tener un máximo de productos de gran valorización.
PRODUCTOS PRINCIPALES DERIVADOS DEL PETROLEO. El crudo, es un aceite que como tal no tiene ninguna aplicación útil, como combustible es muy pobre y difícil de quemar y contiene muchas impurezas (como azufre y metales), por lo que es necesario procesarlos para convertirlos en productos útiles que tengan demanda en el mercado. PRODUCTOS
LPG
CRUDO
USOS
COMBUSTIBLES DOMÉSTICOS Y DE TRANSPORTE
GASOLINAS
COMBUSTIBLES AUTOMOTRIZ.
TURBOSINA
COMBUSTIBLES PARA AVIONES.
REFINERÍA KEROSINA
DIESEL
COMBUSTÓLEO
DIÁFANO (COMBUSTIBLE DOMÉSTICO E INDUSTRIAL).
COMBUSTIBLES PARA TRANSPORTE PESADO.
COMBUSTIBLE INDUSTRIAL.
PRINCIPALES USOS DE LOS PRODUCTOS QUE SE OBTIENEN EN LA INDUSTRIA DE LA REFINACIÓN. Los principales usos de los productos que se obtienen en la industria de la refinación son:
1.
Combustibles específicos para transportes, industria, generación eléctrica y uso doméstico.
La gasolina: utilizada en los motores de combustión interna de automóviles principalmente.
El combustóleo: se utiliza en las grandes plantas termoeléctricas y en las calderas de los buques.
El diesel: se utiliza fundamentalmente, como combustible en el parque vehicular equipado con motores diseñados para combustible diesel. Por ejemplo camiones de carga de servicio ligero y pesado, autobuses de servicio urbano y de transporte foráneo, locomotoras, embarcaciones, maquinaria agrícola, industrial y de la construcción.
El gas avión: se utiliza en aviones con motores del ciclo Otto, esto es, motores con ignición por chispa eléctrica (spark-ignition engine) y especificaciones más estrictas.
La turbosina: se utiliza como combustible para motores de avión de turbina.
2. Productos especiales:
Lubricantes: se utilizan ampliamente en automóviles y camiones, ferrocarriles, barcos, aviones, maquinaria de construcción, agrícola, en plantas de cemento, cal, ingenios azucareros, minería, perforación de pozos petroleros, industria alimenticia, del vidrio, textil, de máquinas herramientas, papel, hule, entre otros.
Parafinas: tienen una gran variedad de usos, según su calidad. Se usan generalmente en la fabricación de velas, papel encerado y empaques, tasas de papel, grasas para calzado, tableros de madera, industria alimenticia, crayones, apresto textil, adhesivos, emulsiones, leños, tintas, entre otros.
Asfaltos: se utilizan en la pavimentación de carreteras, calles, aeropuertos, estacionamientos, asi como en impermeabilizaciones y aplicaciones industriales como recubrimiento de canales de riego, tubería, base de pinturas, tintas, selladores, antioxidantes, cementos plásticos, entre otros.
3. Productos de uso industrial.
El gas nafta: originalmente se desarrolló para utilizarse en el lavado en seco en tintorerías. Además se usa en la limpieza y desengrasado de metales y como solvente industrial.
El gasolvente: se usa como adelgazador de pinturas (“thinner”), barnices y extendedor de lacas. Se utiliza también en la fabricación de adhesivos, cementos para hule, pesticidas, productos farmacéuticos, tintas para imprenta y textiles, ceras, desengrasador y limpiador de metales.
La citrolina: se utiliza básicamente, en aspersiones agrícolas, como insecticida y fungicida (control de la mosca prieta de los cítricos, árboles frutales y ornamentales, chamusco del plátano, entre otros).
4. Materias primas para la industria petroquímica básica. a) Naftas.
Tolueno: se utiliza en la fabricación de explosivos (dinamita), colorantes, preservativos para alimentos, en desinfectantes, como disolvente de múltiples compuestos y diversas aplicaciones en los procesos químicos.
Benceno: se utiliza en la fabricación de pinturas, barnices, caucho, tintes, impermeabilizantes,
insecticidas, detergentes sintéticos,
medicinas y
productos químicos.
Xilenos: se usan como disolventes, en síntesis orgánicas (vitaminas, compuestos ftálicos, colorantes), en insecticidas y en algunos combustibles.
b) Propano: se licua con cierta facilidad comprimiéndolo por lo cual se utiliza solo o mezclado con el butano para formar el gas licuado del petróleo, ampliamente usado como combustible, principalmente doméstico; también se utiliza en el proceso de desasfaltado de lubricantes básicos y aceites residuales, como materia prima petroquímica en la obtención del etileno y propileno, como refrigerante industrial, propulsor para aerosoles, entre otros.
ESTRUCTURA DE UNA REFINERIA. La estructura de cada refinería debe tener en cuenta todas las diferentes características del crudo. Además, una refinería debe estar concebida para tratar una gama bastante amplia de crudos. Sin embargo existen refinerías concebidas para tratar solamente un único tipo de crudo, pero se trata de casos particulares en los que las reservas estimadas de dicho crudo son consecuentes.
Existen refinerías simples y complejas. Las simples están constituidas solamente por algunas unidades de tratamiento, mientras que las refinerías complejas cuentan con un mayor número de estas unidades.
En efecto, en función del objetivo fijado y el lugar en el que se encuentra la refinería, además de la naturaleza de los crudos tratados, la estructura de la refinería puede ser diferente. De la misma manera, en función de las necesidades locales, la refinería puede ser muy simple o muy compleja
TIPOS DE REFINERIAS.
Refinerías Sencillas.
Refinerías Complejas.
Baja complejidad.
Media complejidad.
Alta complejidad. 1. Hidrotratamiento. 2. Fondo de barril.
REFINERÍAS SENCILLAS. Las refinerías sencillas, ejecutan principalmente el proceso de destilación atmosférica, son aquellas que producen grandes cantidades de productos no demandados, como por ejemplo el fuelóleo.
Es la más simple y se limita a destilar el crudo y tratar los productos así obtenidos para que cumplan con las especificaciones exigidas. Este esquema es el más antiguo y se adaptaba a un mercado con alta demanda de fuelóleos y especificaciones poco rigurosas. Hoy en día tienden a desaparecer y su existencia se justifica en situaciones especiales.
Este tipo de refinería genera costes de operación y consumo de energía relativamente bajos. Por otro lado las emisiones de CO 2 totales y específicas por tonelada de crudo son bajas, pero altas en relación con la producción de gasolina/destilados medios.
La destilación atmosférica, es la una presión cercana
a
la de
la
atmosfera.
destilación que se realiza a Se
utiliza
para
extraer
los hidrocarburos presentes de forma natural en el crudo, sin afectar a la estructura molecular de los componentes.
En
las
unidades
de destilación atmosférica,
el
objetivo es
obtener combustibles terminados y cortes de hidrocarburos que luego se procesarán en otras unidades.
Se basa en la transferencia de masa entre las fases líquido-gas de una mezcla de hidrocarburos. Permite la separación de componentes en función de su punto de ebullición. Para que se produzca el fraccionamiento o separación, es necesario que exista un equilibrio entre las fases líquido y vapor, que es función de la temperatura y presión del sistema. Así los componentes de menor peso molecular
se concentran en la fase vapor y los de peso mayor, en el líquido. Las columnas se diseñan para que el equilibrio líquido-vapor se obtenga de forma controlada y durante el tiempo necesario para obtener los productos deseados.
El proceso consiste en vaporizar el crudo y luego condensar los hidrocarburos en cortes definidos, modificando la temperatura a lo largo de la columna fraccionadora.
La fase líquida se obtiene mediante reflujos, que son reciclos de hidrocarburos que retornan a la columna después de enfriarse intercambiando calor con fluidos refrigerantes o con carga más fría. Su función es eliminar controladamente la energía cedida en el horno de precalentamiento. La columna de destilación está rellena de bandejas de platos, que es donde se produce el equilibrio entre los vapores ascendentes y los líquidos que descienden.
En la zona de agotamiento o de despojamiento " stripping", situada en la parte inferior de la columna, se le inyecta vapor que agua, que sirve para disminuir la presión parcial de los hidrocarburos, favoreciendo la vaporización de los compuestos más volátiles y ayudarles a que asciendan a la zona de la columna que tenga a presión y temperatura adecuada para que se produzca el equilibrio líquido-vapor y se produzca la extracción del producto definido.
ESQUEMA GENERAL DE UNA REFINERIA SENCILLA.
REFINERIAS COMPLEJAS. Son aquellas cuya capacidad de producir es de mayor proporción en cuanto a productos ligeros partiendo del mismo crudo, lo que se consigue con nuevas unidades de proceso y mayor consumo de energía y, por tanto, costes de operación.
Las refinerías de alta conversión producen los combustibles más demandados por el mercado, como los destinados al transporte, no sustituibles, como gasolinas y destilados medios (gasóleo y queroseno de aviación). En estas las emisiones totales de CO 2 son superiores.
La complejidad de una refinería se mide por su capacidad de conversión.
1. REFINERIAS DE BAJA CONVERSIÓN.
ESQUEMA GENERAL DE UNA REFINERIA DE BAJA CONVERSIÓN.
HIDRODESULFURADORA: planta empleada en la refinación del petróleo para eliminar los compuestos de azufre de la gasolina primaria. El producto obtenido es gasolina dulce con niveles bajos de azufre. La planta cuenta con dos secciones en el proceso: de reacción y de fraccionamiento. De esta última se obtienen la gasolina dulce estabilizada para su alimentación a la reformadora de nafta. La sección de reacción es la más importante y es aquí donde se lleva a cabo, en el reactor, la reacción de desulfuración de la gasolina primaria produciendo hidrocarburos dulces más ácido sulfhídrico. En el reactor se mantienen condiciones establecidas de presión y temperatura a través de un catalizador de cama fija base níquel-molibdeno y una corriente de hidrógeno.
REFORMADORA: en esta se realiza un 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.
2. REFINERIA DE MEDIANA CONVERSION. En este tipo de refinería a parte de la destilación atmosférica incluye la destilación al vacío acompañada de una desintegración catalítica fluida.
ESQUEMA GENERAL DE UNA REFINERIA DE MEDIANA CONVERSIÓN
DESTILACION AL VACIO: Destilación que se realiza en una torre de fraccionamiento a presión inferior a la atmosférica. El crudo reducido por destilación atmosférica es el que se somete a la destilación al vacío. Mediante este proceso se extraen, el gasóleo usado como carga a las plantas de desintegración catalítica FCC, así como las fracciones para elaboración de aceites lubricantes.
DESINTEGRACION CATALITICA FLUIDO: el craqueo catalítico fluido es un elemento clave del refino junto con el reformado catalítico y la alquilación en líneas de producción de gasolinas.
Operando en fase gaseosa y baja presión, se utiliza el catalizador como sólido portador de calor. La temperatura de reacción es de 500-540°C y el tiempo de residencia del orden de segundos.
Las cargas para este proceso tan flexible son generalmente los destilados de vacío, los aceites desasfaltados, los residuos hidratados o no, así como los subproductos de otros procesos.
Los productos de conversión del craqueo catalítico son altamente olefínicos en las fracciones ligeras y altamente aromáticos en las pesadas.
Las reacciones del craqueo son endotérmicas; el balance de calor se obtiene por la combustión en el regenerador del coque producido y depositado sobre el catalizador.
REDUCCIÓN DE VISCOSIDAD: el proceso de viscoreducción consiste en el craqueo térmico suave del residuo atmosférico o de vacío. Está limitada la conversión por las especificaciones de estabilidad de los fuéles marinos o industriales y por la formación de depósitos de coque en los equipos (horno, intercambiadores).
En el residuo atmosférico, se produce con un máximo de corte gasóleo y gasolina, respetando siempre las especificaciones de viscosidad y de estabilidad térmica de los fuéles industriales.
En el residuo de vacío, se reduce al máximo la viscosidad de la carga con el fin de minimizar la adición de diluyentes ligeros para la producción de fuel oil de uso industrial.
Los productos de conversión de la viscoreducción son inestables, olefínicos, con gran contenido en azufre y nitrógeno, por lo que deben sufrir tratamientos de mejora antes de incorporarse a los correspondientes productos finales.
MEZCLADORA: la planta de mezclas es la última que recibe las distintas corrientes de naftas para obtener la gasolina de motor, extra y corriente.
3. REFINERIA DE ALTA CONVERSION. ESQUEMA GENERAL DE UNA REFINERIA DE ALTA CONVERSIÓN
HIDRODESULFURADORA DE RESIDUALES: Planta empleada en la refinación del petróleo para el proceso de hidrocarburos de alto peso molecular (residuos de vacío, etc.). La unidad H-Oil tiene como objetivo principal elaborar productos de peso molecular y puntos de ebullición bajos, con niveles de azufre reducidos y ganancia económica al obtenerse precios mayores en su comercialización.
La sección más importante de la planta es la de reacción y consiste básicamente en mantener la temperatura y la presión en control en un reactor con un catalizador en lecho móvil a base de níquel-molibdeno sobre alúmina y una corriente de hidrógeno.
Las reacciones son exotérmicas, debido principalmente a hidrodesintegración que se da con la ruptura de la liga carbón-carbón y la formación de moléculas más pequeñas. También se llevan a cabo reacciones de desulfuración que eliminan azufre de los productos y en menor grado nitrógeno.
La planta comprende otras secciones tales como: agotamiento, fraccionamiento y tratamiento en las cuales se recuperan productos tales como gas licuado, gasolina, querosina, diesel y residuo. Planta isomerizadora de pentanos y hexanos.
ALQUILACION: La alquilación es un proceso que permite producir productos de alto índice de octano a partir de olefinas ligeras por adición del isobutano.
La reacción es muy exotérmica y es catalizada por ácidos fuertes: sulfúrico, fluorhídrico. La carga proviene normalmente del craqueo catalítico, a veces del craqueo con vapor.
Metil Terbutil Éter (MTBE) / Teramil Metil Éter (TAME): Oxigenantes que se utilizan como aditivo para incrementar el octanaje en la gasolina, y su utilización depende de la legislación (ambiental) con relación a la composición y calidad de la gasolina.
4- REFINERIA DE ALTA CONVERSION (Fondo de barril).
ESQUEMA GENERAL DE UNA REFINERIA DE ALTA CONVERSIÓN (Fondo De Barril)
COQUIZACIÓN. El proceso de coquización tiene por objeto producir un coque de calidad de electrodo a partir de residuos de vacío con bajo contenido en metales y azufre, o coque combustible en el caso de la conversión de crudos pesados o residuos de vacío de alto contenido en impurezas.
Los procesos pueden ser de:
5.
Coquización retardada (delayed coking), con el fin de producir coque de calidad de electrodo o coque combustible.
6.
Coquización fluida (fluid coking), que sólo produce coque destinado a la combustión o a la gasificación.
Los productos líquidos de la coquización son muy inestables (alto contenido en dienos), muy olefínicos y muy contaminados de azufre y nitrógeno. La producción de gas es importante.
Los productos líquidos deben sufrir tratamiento con hidrógeno antes de mezclarse con las correspondientes fracciones de crudo y seguir los procesos de mejoras de sus características.
COQUE. Es un sólido carbonoso derivado de las unidades de coquización en una refinería de petróleo.
5- REFINERIA DE ALTA CONVERSION (Hidrotratamiento).
Proceso cuyo objetivo es estabilizar catalíticamente los petrolíferos, además de eliminar los
componentes
contaminantes
que
contienen, haciéndolos
reaccionar con hidrógeno a temperaturas comprendidas entre 315 y 430 °C a presiones que varían de 7 a 210 kg/cm 2, en presencia de catalizadores diversos.
Esta unidad ubicada antes del reformado donde la carga es sometida a tratamiento, con el fin de eliminar impurezas (Azufre, Nitrógeno, Olefinas, Metales entre otros) ya que estos serian venenosos para las reacciones con catalizador.
ESQUEMA GENERAL DE UNA REFINERIA DE ALTA CONVERSIÓN (Hidrotratamiento)
