DESTILACIóN PETRóLEO

La destilación del petróleo

Cuando el petróleo crudo llega a la refinería se somete a un proceso esencial llamado “destilación fraccionada”, cuyo objetivo es conseguir separar sus diversos componentes bajo calor, físicamente en distintas fracciones, diferenciadas por puntos de ebullición específicos y clasificadas por orden decreciente de volatilidad, en gases, destilados ligeros, destilados intermedios, gasóleos y residuo. Los sistemas de destilación son:

Destilación atmosférica

El crudo desalinizado se precalienta con el calor recuperado del proceso en las torres de destilación atmosférica, en seguida pasa a un calentador de carga de crudo de caldeo directo y desde allí a la columna de destilación vertical, justo por encima del fondo, a presiones un poco arriba de la atmosférica y a temperaturas comprendidas entre 343 °C y 371 °C para impedir el craqueo térmico que se produciría a temperaturas superiores. Las fracciones ligeras, con los puntos de ebullición más bajos son el gas combustible y la nafta ligera, que se difunden y se extraen continuamente de la parte superior de la torre por una tubería en forma de vapores y se envían a otras unidades para su ulterior proceso, tratamiento, mezcla y distribución. Sus productos se utilizan como cargas petroquímicas y de reforma, material para mezclas de gasolina, disolventes y GPL. Las fracciones del rango de ebullición intermedio son el gasóleo, la nafta pesada y los destilados, extraídos de la sección intermedia de la torre como corrientes laterales y enviados a las operaciones de acabado para su empleo como queroseno, gasóleo diesel, fuel, combustible para aviones de reacción, material de craqueo catalítico y productos para mezclas.

Algunos de sus residuos ligeros se separan y se devuelven a la torre como corrientes de reflujo descendentes. Las fracciones pesadas, residuos o crudo reducido de alto punto de ebullición se condensan o permanecen en el fondo de la torre. Son utilizadas como fuel, para fabricar betún o como carga de craqueo, o son llevadas a un calentador y a la torre de destilación al vacío para su ulterior fraccionamiento.

Destilación al vacío

En general las torres de vacío se utilizan en la separación de productos de craqueo catalítico del residuo sobrante y proporcionan la presión reducida indispensable para evitar el craqueo térmico al destilar el residuo (o crudo reducido) que llega de la torre atmosférica a mayores temperaturas. Sus diseños internos son distintos a los de las torres atmosféricas, ya que utilizan relleno al azar y pastillas separadoras de partículas aéreas en lugar de platos. Para reducción de las velocidades, también se emplean torres de mayor diámetro. Una torre de vacío ordinaria de primera fase produce gasóleos, material base para aceites lubricantes y residuos pesados para desasfaltación de propano. La de segunda fase trabaja con un nivel menor de vacío. Destila el excedente de residuo de la torre atmosférica inutilizado para procesado de lubricantes y el residuo sobrante de la primera torre de vacío inutilizado para la desasfaltación. Igualmente se puede enviar los residuos de las torres de vacío a un coquificador y utilizarlos como material para lubricantes o asfalto, o desulfurarlos y mezclarlos para obtención de fuel bajo en azufre.

Columnas de destilación

Trabajando de acuerdo con los mismos principios de las torres atmosféricas en las refinerías, las columnas son torres de destilación más pequeñas, diseñadas para separar productos específicos y exclusivos. Una columna pequeña, por ejemplo un despropanizador, se utiliza para separar el propano del isobutano y otros componentes más pesados. Otra columna más grande se utiliza para separar el etilbenceno y el xileno.

Torres rectificadoras o torres pequeñas de “burbujeo” utilizan vapor para eliminar vestigios de productos ligeros (gasolina) de corrientes de productos más pesados. Para impedir el craqueo térmico dentro de las torres de destilación se debe mantener las temperaturas, presiones y reflujo de control dentro de los parámetros operacionales, para prevenir desviaciones de presión, temperatura o niveles de líquidos si fallan los dispositivos de control automático se utilizan sistemas de descarga y para impedir la entrada de crudo en la carga de la unidad de reforma se vigilan las operaciones.

Pueden haber cantidades significativas de agua en suspensión que se separa al principio del proceso en los crudos utilizados como materia prima y que, junto con el agua procedente de la purga de vapor que queda en la torre, se deposita en el fondo de ésta.

Esta agua puede calentarse hasta llegar al punto de ebullición, provocando una explosión por vaporización instantánea cuando hace contacto con el aceite de la unidad. El efecto del ácido clorhídrico (HCl), el ácido sulfhídrico (H2S), el agua, los compuestos de azufre y los ácidos orgánicos provocan corrosión en el intercambiador de precalentamiento, el horno de precalentamiento, el intercambiador de calor de residuos, la torre atmosférica, el horno de vacío, la torre de vacío y la sección superior de evaporación.

En el procesamiento de crudos sulfurosos, la corrosión es intensa tanto en las torres atmosféricas como en las de vacío y en los tubos de los hornos si la temperatura de las partes metálicas excede de 232 °C. Las grietas en el acero también son provocadas por el H2S húmedo. Se forman óxidos de nitrógeno en los gases de combustión de los hornos al procesar crudos con alto contenido de nitrógeno, que son corrosivos para el acero cuando se enfrían a bajas temperaturas en presencia de agua. Las unidades de destilación producen productos químicos utilizados para controlar la corrosión por ácido clorhídrico.

Antes de la condensación inicial, se puede inyectar amoníaco en la corriente de la sección superior y/o con mucho cuidado una solución alcalina en la alimentación de petróleo crudo caliente. Sin suficiente agua de lavado, se forman depósitos de cloruro de amonio y por consecuencia una intensa corrosión. Las exposiciones son mínimas durante la destilación atmosférica y al vacío porque son procesos cerrados. En el procesamiento de crudos agrios (con alto contenido de azufre) se produce exposición al ácido sulfhídrico en el intercambiador y el horno de precalentamiento, la zona de destilación instantánea y el sistema de evaporación superior de la torre, el horno y la torre de vacío, y el intercambiador de calor de residuos. Como los HAP cancerígenos, todos los crudos de petróleo y los productos de destilación contienen compuestos aromáticos de alto punto de ebullición. Cefaleas, náuseas y mareos son causas de la exposición de corta duración a altas concentraciones del vapor de nafta. La exposición de larga duración provoca la pérdida del conocimiento. Se debe limitar la exposición a las naftas aromáticas, que contienen benceno.

El sistema nervioso se puede ver afectado por las grandes cantidades de hexano normal de los productos de evaporación del deshexanizador. Puede haber cloruro de hidrógeno en el intercambiador de precalentamiento, en zonas superiores de la torre y en productos de evaporación. Dependiendo del crudo de partida y de los productos químicos de tratamiento, sulfuros hidrosolubles en altas concentraciones y otros compuestos hidrosolubles, como amoníaco, cloruros, fenol y mercaptano pueden estar presentes en el agua residual.