Una refinería de petróleo o refinería de petróleo es una planta de proceso industrial donde el petróleo (petróleo crudo) se transforma y refina en productos como gasolina (gasolina), combustible diesel , base asfáltica , fueloil , gasóleo para calefacción , queroseno , gas licuado de petróleo y nafta de petróleo. . [1] [2] [3] Las materias primas petroquímicas como el etileno y el propileno también se pueden producir directamente mediante el craqueo del petróleo crudo sin la necesidad de utilizar productos refinados del petróleo crudo como la nafta. [4] [5] La materia prima de petróleo crudo generalmente ha sido procesada por una planta de producción de petróleo . Por lo general, hay un depósito de petróleo en una refinería de petróleo o cerca de ella para el almacenamiento de la materia prima de petróleo crudo entrante, así como de productos líquidos a granel. En 2020, la capacidad total de las refinerías mundiales de petróleo crudo fue de aproximadamente 101,2 millones de barriles por día. [6]
Las refinerías de petróleo suelen ser complejos industriales grandes y en expansión con extensas tuberías que transportan corrientes de fluidos entre grandes unidades de procesamiento químico , como columnas de destilación . En muchos sentidos, las refinerías de petróleo utilizan gran parte de la tecnología y pueden considerarse como tipos de plantas químicas . Desde diciembre de 2008, la refinería de petróleo más grande del mundo es la refinería de Jamnagar , propiedad de Reliance Industries , ubicada en Gujarat , India, con una capacidad de procesamiento de 1,24 millones de barriles (197.000 m 3 ) por día.
Las refinerías de petróleo son una parte esencial del sector downstream de la industria petrolera . [7]
Los chinos estuvieron entre las primeras civilizaciones en refinar petróleo. [8] Ya en el siglo I, los chinos refinaban petróleo crudo para utilizarlo como fuente de energía. [9] [8] Entre 512 y 518, a finales de la dinastía Wei del Norte , el geógrafo, escritor y político chino Li Daoyuan introdujo el proceso de refinar el petróleo para convertirlo en varios lubricantes en su famosa obra Comentario sobre el Clásico del Agua . [10] [9] [8]
El petróleo crudo era a menudo destilado por químicos persas , con descripciones claras en manuales como los de Muhammad ibn Zakarīya Rāzi ( c. 865-925 ). [11] Las calles de Bagdad fueron pavimentadas con alquitrán , derivado del petróleo al que se pudo acceder desde los campos naturales de la región. En el siglo IX, se explotaron campos petroleros en el área alrededor de la actual Bakú , Azerbaiyán. Estos campos fueron descritos por el geógrafo árabe Abu al-Hasan 'Alī al-Mas'ūdī en el siglo X, y por Marco Polo en el siglo XIII, quien describió la producción de esos pozos como cientos de cargamentos de barcos. [12] Los químicos árabes y persas también destilaban petróleo crudo para producir productos inflamables con fines militares. A través de la España islámica , la destilación estuvo disponible en Europa occidental en el siglo XII. [13]
En la dinastía Song del Norte (960-1127), se estableció en la ciudad de Kaifeng un taller llamado "Taller de petróleo feroz" para producir aceite refinado para el ejército Song como arma. Luego, las tropas llenaban latas de hierro con aceite refinado y las arrojaban hacia las tropas enemigas, provocando un incendio: efectivamente, la primera " bomba incendiaria " del mundo. El taller fue una de las primeras fábricas de refinación de petróleo del mundo donde miles de personas trabajaron para producir armamento chino impulsado por petróleo. [14]
Antes del siglo XIX, el petróleo era conocido y utilizado de diversas formas en Babilonia , Egipto , China , Filipinas , Roma y Azerbaiyán . Sin embargo, se dice que la historia moderna de la industria petrolera comenzó en 1846 cuando Abraham Gessner de Nueva Escocia , Canadá, ideó un proceso para producir queroseno a partir de carbón. Poco después, en 1854, Ignacy Łukasiewicz comenzó a producir queroseno en pozos petroleros excavados a mano cerca de la ciudad de Krosno , Polonia .
Rumania fue registrada como el primer país en las estadísticas de producción mundial de petróleo, según la Academia de los Récords Mundiales. [15] [16]
En América del Norte, el primer pozo de petróleo fue perforado en 1858 por James Miller Williams en Oil Springs, Ontario , Canadá. [17] En los Estados Unidos, la industria petrolera comenzó en 1859 cuando Edwin Drake encontró petróleo cerca de Titusville , Pensilvania . [18] La industria creció lentamente en el siglo XIX, produciendo principalmente queroseno para lámparas de aceite. A principios del siglo XX, la introducción del motor de combustión interna y su uso en los automóviles creó un mercado para la gasolina que impulsó un crecimiento bastante rápido de la industria petrolera. Los primeros hallazgos de petróleo como los de Ontario y Pensilvania pronto fueron superados por los grandes "auges" petroleros en Oklahoma , Texas y California . [19]
Samuel Kier estableció la primera refinería de petróleo de Estados Unidos en Pittsburgh en la Séptima Avenida cerca de Grant Street, en 1853. [20] El farmacéutico e inventor polaco Ignacy Łukasiewicz estableció una refinería de petróleo en Jasło , entonces parte del Imperio austrohúngaro (ahora en Polonia ) en 1854. .
La primera gran refinería se inauguró en Ploiești, Rumania, en 1856-1857. [15] Fue en Ploiesti donde, 51 años después, en 1908, Lazăr Edeleanu , químico rumano de origen judío que obtuvo su doctorado en 1887 al descubrir la anfetamina , inventó, patentó y probó a escala industrial el primer método moderno. de extracción líquida para refinar petróleo crudo, el proceso Edeleanu . Esto aumentó la eficiencia del refinado en comparación con la destilación fraccionada pura y permitió un desarrollo masivo de las plantas de refinado. Sucesivamente, el proceso se implementó en Francia, Alemania, Estados Unidos y en pocas décadas se extendió por todo el mundo. En 1910 Edeleanu fundó en Alemania "Allgemeine Gesellschaft für Chemische Industrie", que, dado el éxito del nombre, cambió a Edeleanu GmbH, en 1930. Durante la época nazi, la empresa fue comprada por la Deutsche Erdöl-AG y Edeleanu, siendo de De origen judío, regresó a Rumania. Después de la guerra, la empresa sucesora EDELEANU Gesellschaft mbH Alzenau (RWE) utilizó la marca para muchos productos petrolíferos, mientras que últimamente la empresa se integró como EDL en el grupo Pörner . Las refinerías de Ploiești, después de ser tomadas por la Alemania nazi , fueron bombardeadas en la Operación Maremoto de 1943 por los aliados , durante la Campaña Petrolera de la Segunda Guerra Mundial .
Otro candidato cercano al título de sede de la refinería de petróleo más antigua del mundo es Salzbergen, en Baja Sajonia , Alemania. La refinería de Salzbergen se inauguró en 1860.
En un momento, se afirmó que la refinería de Ras Tanura , Arabia Saudita, propiedad de Saudi Aramco, era la refinería de petróleo más grande del mundo. Durante la mayor parte del siglo XX, la refinería más grande fue la Refinería de Abadan en Irán . Esta refinería sufrió grandes daños durante la guerra entre Irán e Irak . Desde el 25 de diciembre de 2008, el complejo de refinería más grande del mundo es el Jamnagar Refinery Complex, que consta de dos refinerías una al lado de la otra operadas por Reliance Industries Limited en Jamnagar, India, con una capacidad de producción combinada de 1.240.000 barriles por día (197.000 m 3 /d). El Complejo Refinería Paraguaná de PDVSA en la Península de Paraguaná , Venezuela , con una capacidad de 940.000 bbl/d (149.000 m 3 /d) y el Ulsan de SK Energy en Corea del Sur con 840.000 bbl/d (134.000 m 3 /d) son los segundo y tercer lugar en tamaño, respectivamente.
Antes de la Segunda Guerra Mundial, a principios de la década de 1940, la mayoría de las refinerías de petróleo en los Estados Unidos consistían simplemente en unidades de destilación de petróleo crudo (a menudo denominadas unidades de destilación atmosférica de petróleo crudo). Algunas refinerías también tenían unidades de destilación al vacío , así como unidades de craqueo térmico , como viscorreductores (rompedores de viscosidad, unidades para reducir la viscosidad del petróleo). Todos los muchos otros procesos de refinación que se analizan a continuación se desarrollaron durante la guerra o unos pocos años después de la guerra. Estuvieron disponibles comercialmente entre 5 y 10 años después de que terminó la guerra y la industria petrolera mundial experimentó un crecimiento muy rápido. La fuerza impulsora de ese crecimiento en tecnología y en el número y tamaño de las refinerías en todo el mundo fue la creciente demanda de gasolina para automóviles y combustible para aviones.
En Estados Unidos, por diversas y complejas razones económicas y políticas, la construcción de nuevas refinerías prácticamente se detuvo alrededor de los años ochenta. Sin embargo, muchas de las refinerías existentes en los Estados Unidos han renovado muchas de sus unidades y/o construido unidades adicionales para: aumentar su capacidad de procesamiento de petróleo crudo, aumentar el octanaje de su producto de gasolina, reducir el contenido de azufre de su combustible diesel y combustibles para calefacción doméstica para cumplir con las regulaciones ambientales y cumplir con los requisitos ambientales de contaminación del aire y del agua.
En el siglo XIX, las refinerías de Estados Unidos procesaban petróleo crudo principalmente para recuperar el queroseno . No había mercado para la fracción más volátil, incluida la gasolina, que se consideraba residuo y a menudo se vertía directamente al río más cercano. La invención del automóvil desplazó la demanda hacia la gasolina y el diésel, que siguen siendo los principales productos refinados en la actualidad. [22]
Hoy en día, la legislación nacional y estatal exige que las refinerías cumplan con estrictos estándares de limpieza del aire y el agua. De hecho, las compañías petroleras en los EE. UU. consideran que obtener un permiso para construir una refinería moderna es tan difícil y costoso que no se construyeron nuevas refinerías (aunque muchas se han ampliado) en los EE. UU. desde 1976 hasta 2014, cuando la pequeña refinería Dakota Prairie en Dakota del Norte comenzó a operar. [23] Más de la mitad de las refinerías que existían en 1981 están ahora cerradas debido a las bajas tasas de utilización y a la aceleración de las fusiones. [24] Como resultado de estos cierres, la capacidad total de las refinerías de EE. UU. cayó entre 1981 y 1995, aunque la capacidad operativa se mantuvo bastante constante en ese período en alrededor de 15.000.000 de barriles por día (2.400.000 m 3 /d). [25] Los aumentos en el tamaño de las instalaciones y las mejoras en la eficiencia han compensado gran parte de la capacidad física perdida de la industria. En 1982 (los primeros datos proporcionados), Estados Unidos operaba 301 refinerías con una capacidad combinada de 17,9 millones de barriles (2.850.000 m 3 ) de petróleo crudo cada día calendario. En 2010, había 149 refinerías operativas en Estados Unidos con una capacidad combinada de 17,6 millones de barriles (2.800.000 m 3 ) por día calendario. [26] En 2014, el número de refinerías se había reducido a 140, pero la capacidad total aumentó a 18,02 millones de barriles (2.865.000 m 3 ) por día calendario. De hecho, para reducir los costos operativos y la depreciación, la refinación se opera en menos sitios pero de mayor capacidad.
Entre 2009 y 2010, a medida que los flujos de ingresos en el negocio petrolero se agotaron y la rentabilidad de las refinerías de petróleo cayó debido a la menor demanda de producto y las altas reservas de suministro que precedieron a la recesión económica , las compañías petroleras comenzaron a cerrar o vender las refinerías menos rentables. [27]
El petróleo crudo o sin procesar generalmente no es útil en aplicaciones industriales, aunque el petróleo crudo "ligero y dulce" (baja viscosidad, bajo contenido de azufre ) se ha utilizado directamente como combustible para quemadores para producir vapor para la propulsión de embarcaciones marítimas. Los elementos más ligeros, sin embargo, forman vapores explosivos en los depósitos de combustible y, por tanto, son peligrosos, especialmente en los buques de guerra . En cambio, los cientos de moléculas de hidrocarburos diferentes en el petróleo crudo se separan en una refinería en componentes que pueden usarse como combustibles , lubricantes y materias primas en procesos petroquímicos que fabrican productos como plásticos , detergentes , solventes , elastómeros y fibras como el nailon. y poliésteres .
Los combustibles fósiles del petróleo se queman en motores de combustión interna para proporcionar energía a barcos , automóviles , motores de aviones , cortadoras de césped , motos de cross y otras máquinas. Los diferentes puntos de ebullición permiten separar los hidrocarburos mediante destilación . Dado que los productos líquidos más ligeros tienen una gran demanda para su uso en motores de combustión interna, una refinería moderna convertirá los hidrocarburos pesados y los elementos gaseosos más ligeros en estos productos de mayor valor. [28]
El petróleo se puede utilizar de diversas formas porque contiene hidrocarburos de diferentes masas moleculares , formas y longitudes, como parafinas , aromáticos , naftenos (o cicloalcanos ), alquenos , dienos y alquinos . [29] Si bien las moléculas del petróleo crudo incluyen diferentes átomos, como azufre y nitrógeno, los hidrocarburos son la forma más común de moléculas, que son moléculas de diferentes longitudes y complejidad hechas de átomos de hidrógeno y carbono , y una pequeña cantidad de átomos de oxígeno. . Las diferencias en la estructura de estas moléculas explican sus diferentes propiedades físicas y químicas , y es esta variedad la que hace que el petróleo crudo sea útil en una amplia gama de aplicaciones.
Una vez separado y purificado de cualquier contaminante e impureza, el combustible o lubricante se puede vender sin procesamiento adicional. Las moléculas más pequeñas, como el isobutano y el propileno o los butilenos, se pueden recombinar para satisfacer requisitos de octano específicos mediante procesos como la alquilación o, más comúnmente, la dimerización . El grado de octanaje de la gasolina también se puede mejorar mediante el reformado catalítico , que implica eliminar el hidrógeno de los hidrocarburos produciendo compuestos con índices de octanaje más altos, como los aromáticos . Los productos intermedios, como los gasóleos, pueden incluso reprocesarse para descomponer un petróleo pesado de cadena larga en uno más ligero de cadena corta, mediante diversas formas de craqueo , como el craqueo catalítico fluido , el craqueo térmico y el hidrocraqueo . El paso final en la producción de gasolina es la mezcla de combustibles con diferentes índices de octanaje, presiones de vapor y otras propiedades para cumplir con las especificaciones del producto. Otro método para reprocesar y mejorar estos productos intermedios (aceites residuales) utiliza un proceso de desvolatilización para separar el petróleo utilizable del material de asfalteno residual.
Las refinerías de petróleo son plantas de gran escala que procesan entre cien mil y varios cientos de miles de barriles de petróleo crudo al día. Debido a la alta capacidad, muchas de las unidades operan continuamente , en lugar de procesar en lotes , en estado estacionario o casi en estado estable durante meses o años. La alta capacidad también hace que la optimización y el control avanzado del proceso sean muy deseables.
Los productos derivados del petróleo son materiales derivados del petróleo crudo ( petróleo ) tal como se procesa en las refinerías de petróleo . La mayor parte del petróleo se convierte en productos derivados del petróleo, lo que incluye varias clases de combustibles. [31]
Las refinerías de petróleo también producen diversos productos intermedios como hidrógeno , hidrocarburos ligeros, reformado y gasolina de pirólisis . Por lo general, estos no se transportan, sino que se mezclan o procesan in situ. Por lo tanto, las plantas químicas suelen estar adyacentes a refinerías de petróleo o en ellas se integran varios procesos químicos adicionales. Por ejemplo, los hidrocarburos ligeros se craquean con vapor en una planta de etileno y el etileno producido se polimeriza para producir polietileno .
Para garantizar una separación adecuada y la protección del medio ambiente, es necesario un contenido de azufre muy bajo en todos los productos excepto en los más pesados. El contaminante de azufre crudo se transforma en sulfuro de hidrógeno mediante hidrodesulfuración catalítica y se elimina de la corriente de producto mediante tratamiento con gas amina . Mediante el proceso Claus , el sulfuro de hidrógeno se transforma posteriormente en azufre elemental para venderlo a la industria química. La gran cantidad de energía térmica liberada mediante este proceso se utiliza directamente en otras partes de la refinería. A menudo se combina una planta de energía eléctrica en todo el proceso de refinería para absorber el exceso de calor.
Según la composición del petróleo crudo y dependiendo de las demandas del mercado, las refinerías pueden producir diferentes proporciones de productos petrolíferos. La mayor parte de los productos derivados del petróleo se utiliza como "portadores de energía", es decir, distintos grados de fueloil y gasolina . Estos combustibles incluyen o pueden mezclarse para producir gasolina, combustible para aviones , combustible diésel , combustible para calefacción y fueloil más pesado. Las fracciones más pesadas (menos volátiles ) también se pueden utilizar para producir asfalto , alquitrán , cera de parafina , lubricantes y otros aceites pesados. Las refinerías también producen otras sustancias químicas , algunas de las cuales se utilizan en procesos químicos para producir plásticos y otros materiales útiles. Dado que el petróleo contiene a menudo un pequeño porcentaje de moléculas que contienen azufre , a menudo también se produce azufre elemental como producto del petróleo. El carbono , en forma de coque de petróleo , y el hidrógeno también pueden producirse como productos derivados del petróleo. El hidrógeno producido se utiliza a menudo como producto intermedio para otros procesos de refinería de petróleo, como el hidrocraqueo y la hidrodesulfuración . [32]
Los productos derivados del petróleo suelen agruparse en cuatro categorías: destilados ligeros (GLP, gasolina, nafta), destilados medios (queroseno, combustible para aviones, diésel), destilados pesados y residuos (fuelóleo pesado, aceites lubricantes, cera, asfalto). Estos requieren mezclar varias materias primas, mezclar aditivos apropiados, proporcionar almacenamiento a corto plazo y preparación para la carga a granel en camiones, barcazas, barcos de productos y vagones. Esta clasificación se basa en la forma en que se destila y separa el petróleo crudo en fracciones. [2]
Más de 6.000 artículos se fabrican a partir de subproductos del petróleo, incluidos fertilizantes , revestimientos para suelos, perfumes , insecticidas , vaselina , jabón y cápsulas de vitaminas. [33]
La siguiente imagen es un diagrama de flujo esquemático de una refinería de petróleo típica que representa los diversos procesos unitarios y el flujo de corrientes de productos intermedios que se producen entre la materia prima de entrada de petróleo crudo y los productos finales. El diagrama representa sólo una de los literalmente cientos de configuraciones diferentes de refinerías de petróleo. El diagrama tampoco incluye ninguna de las instalaciones habituales de refinería que suministran servicios públicos como vapor, agua de refrigeración y energía eléctrica, así como tanques de almacenamiento de materia prima de petróleo crudo y de productos intermedios y finales. [1] [53] [54] [55]
Hay muchas configuraciones de proceso distintas a la descrita anteriormente. Por ejemplo, la unidad de destilación al vacío también puede producir fracciones que pueden refinarse para obtener productos finales como aceite para husillos utilizado en la industria textil, aceite para máquinas ligeras, aceite para motores y diversas ceras.
La unidad de destilación de petróleo crudo (CDU) es la primera unidad de procesamiento en prácticamente todas las refinerías de petróleo. La CDU destila el petróleo crudo entrante en varias fracciones con diferentes rangos de ebullición, cada una de las cuales luego se procesa en las otras unidades de procesamiento de la refinería. A la CDU a menudo se la denomina unidad de destilación atmosférica porque opera a una presión ligeramente superior a la atmosférica. [1] [2] [39] A continuación se muestra un diagrama de flujo esquemático de una unidad típica de destilación de petróleo crudo. El petróleo crudo entrante se precalienta intercambiando calor con algunas de las fracciones destiladas calientes y otras corrientes. Luego se desala para eliminar las sales inorgánicas (principalmente cloruro de sodio).
Después del desalinizador, el petróleo crudo se calienta aún más mediante el intercambio de calor con algunas de las fracciones destiladas calientes y otras corrientes. Luego se calienta en un horno alimentado con combustible (calentador) a una temperatura de aproximadamente 398 °C y se conduce al fondo de la unidad de destilación.
El enfriamiento y condensación de la parte superior de la torre de destilación se proporciona en parte mediante el intercambio de calor con el petróleo crudo entrante y en parte mediante un condensador enfriado por aire o por agua. El calor adicional se elimina de la columna de destilación mediante un sistema de bombeo como se muestra en el siguiente diagrama.
Como se muestra en el diagrama de flujo, la fracción destilada de cabeza de la columna de destilación es nafta. Las fracciones eliminadas del costado de la columna de destilación en varios puntos entre la parte superior e inferior de la columna se denominan cortes laterales . Cada uno de los sidecuts (es decir, el queroseno, el gasóleo ligero y el gasóleo pesado) se enfría intercambiando calor con el petróleo crudo entrante. Todas las fracciones (es decir, la nafta de cabeza, los cortes laterales y el residuo de fondo) se envían a tanques de almacenamiento intermedios antes de seguir procesándose.
Una parte que busque un sitio para construir una refinería o una planta química debe considerar las siguientes cuestiones:
Factores que afectan la selección del sitio para la refinería de petróleo:
Las refinerías que utilizan una gran cantidad de vapor y agua de refrigeración necesitan tener una fuente abundante de agua. Por lo tanto, las refinerías de petróleo suelen estar ubicadas cerca de ríos navegables o en la costa del mar, cerca de un puerto. Dicha ubicación también da acceso al transporte por vía fluvial o marítima. Las ventajas de transportar petróleo crudo por oleoducto son evidentes y las compañías petroleras suelen transportar un gran volumen de combustible a las terminales de distribución por oleoducto. Un oleoducto puede no ser práctico para productos con poca producción, y se utilizan vagones, camiones cisterna y barcazas.
Las plantas petroquímicas y las plantas de fabricación de solventes (fraccionamiento fino) necesitan espacios para el procesamiento posterior de un gran volumen de productos de refinería, o para mezclar aditivos químicos con un producto en origen en lugar de en las terminales de mezcla.
El proceso de refinación libera una serie de sustancias químicas diferentes a la atmósfera (consulte AP 42 Compilación de factores de emisión de contaminantes del aire ) y un olor notable normalmente acompaña a la presencia de una refinería. Además de los impactos de la contaminación del aire, también existen preocupaciones sobre las aguas residuales, [52] riesgos de accidentes industriales como incendios y explosiones, y efectos del ruido en la salud debido al ruido industrial . [56]
Muchos gobiernos de todo el mundo han impuesto restricciones a los contaminantes que liberan las refinerías, y la mayoría de las refinerías han instalado el equipo necesario para cumplir con los requisitos de las agencias reguladoras de protección ambiental pertinentes. En Estados Unidos, existe una fuerte presión para impedir el desarrollo de nuevas refinerías, y no se ha construido ninguna refinería importante en el país desde las instalaciones de Marathon en Garyville, Luisiana, en 1976. Sin embargo, muchas refinerías existentes se han ampliado durante ese tiempo. Las restricciones ambientales y la presión para impedir la construcción de nuevas refinerías también pueden haber contribuido al aumento de los precios del combustible en Estados Unidos. [57] Además, muchas refinerías (más de 100 desde la década de 1980) han cerrado debido a la obsolescencia y/o la actividad de fusiones dentro de la propia industria. [58]
Las preocupaciones ambientales y de seguridad hacen que las refinerías de petróleo a veces estén ubicadas a cierta distancia de las principales áreas urbanas. Sin embargo, hay muchos casos en los que las operaciones de refinería están cerca de zonas pobladas y plantean riesgos para la salud. [59] [60] En los condados de Contra Costa y Solano de California , un collar costero de refinerías, construido a principios del siglo XX antes de que esta área fuera poblada, y las plantas químicas asociadas están adyacentes a áreas urbanas en Richmond , Martínez , Pacheco , Concord. , Pittsburg , Vallejo y Benicia , con eventos ocasionales accidentales que requieren órdenes de " refugio en el lugar " a las poblaciones adyacentes. Varias refinerías están ubicadas en Sherwood Park, Alberta , directamente adyacente a la ciudad de Edmonton , que tiene una población de más de 1.000.000 de habitantes. [61]
Los criterios del NIOSH para la exposición ocupacional a solventes refinados de petróleo están disponibles desde 1977. [62]
La refinación de petróleo moderna implica un complicado sistema de reacciones químicas interrelacionadas que producen una amplia variedad de productos a base de petróleo. [63] [64] Muchas de estas reacciones requieren parámetros precisos de temperatura y presión. [65] El equipo y el monitoreo necesarios para garantizar la progresión adecuada de estos procesos son complejos y han evolucionado a través del avance del campo científico de la ingeniería petrolera . [66] [67]
La amplia gama de reacciones a alta presión y/o alta temperatura, junto con los aditivos químicos necesarios o los contaminantes extraídos, produce una asombrosa cantidad de riesgos potenciales para la salud del trabajador de la refinería de petróleo. [68] [69] Gracias al avance de la ingeniería técnica química y petrolera, la gran mayoría de estos procesos están automatizados y cerrados, lo que reduce en gran medida el impacto potencial en la salud de los trabajadores. [70] Sin embargo, dependiendo del proceso específico en el que participa un trabajador, así como del método particular empleado por la refinería en la que trabaja, persisten riesgos importantes para la salud. [71]
Aunque las lesiones ocupacionales en los Estados Unidos no eran rastreadas ni reportadas de manera rutinaria en ese momento, ya en el siglo XIX se pueden encontrar informes sobre los impactos en la salud del trabajo en una refinería de petróleo. Por ejemplo, una explosión en una refinería de Chicago mató a 20 trabajadores en 1890. [72] Desde entonces, numerosos incendios, explosiones y otros acontecimientos importantes han llamado de vez en cuando la atención del público sobre la salud de los trabajadores de las refinerías de petróleo. [73] Eventos similares continúan en el siglo XXI, con explosiones reportadas en refinerías en Wisconsin y Alemania en 2018. [74]
Sin embargo, hay muchos peligros menos visibles que ponen en peligro a los trabajadores de las refinerías de petróleo.
Dada la naturaleza altamente automatizada y técnicamente avanzada de las refinerías de petróleo modernas, casi todos los procesos están contenidos dentro de controles de ingeniería y representan un riesgo sustancialmente menor de exposición para los trabajadores en comparación con épocas anteriores. [70] Sin embargo, ciertas situaciones o tareas laborales pueden subvertir estos mecanismos de seguridad y exponer a los trabajadores a una serie de peligros químicos (consulte la tabla anterior) o físicos (descritos a continuación). [75] [76] Ejemplos de estos escenarios incluyen:
Una revisión sistemática de 2021 asoció el trabajo en la industria petroquímica con un mayor riesgo de varios tipos de cáncer, como el mesotelioma . También encontró riesgos reducidos de otros cánceres, como el de estómago y recto . La revisión sistemática mencionó que varias de las asociaciones no se debían a factores directamente relacionados con la industria petrolera, sino más bien a factores del estilo de vida como el tabaquismo . La evidencia de efectos adversos para la salud de los residentes cercanos también fue débil, y la evidencia se centró principalmente en vecindarios de países desarrollados . [79]
BTX significa benceno, tolueno y xileno . Se trata de un grupo de compuestos orgánicos volátiles (COV) comunes que se encuentran en el entorno de las refinerías de petróleo y sirven como paradigma para una discusión más profunda sobre los límites de exposición ocupacional, la exposición a sustancias químicas y la vigilancia entre los trabajadores de las refinerías. [80] [81]
La vía de exposición más importante a las sustancias químicas BTX es la inhalación debido al bajo punto de ebullición de estas sustancias químicas. La mayor parte de la producción gaseosa de BTX ocurre durante la limpieza del tanque y la transferencia de combustible, lo que provoca la liberación de estos químicos al aire. [82] La exposición también puede ocurrir por ingestión a través de agua contaminada, pero esto es poco probable en un entorno ocupacional. [83] La exposición y absorción dérmica también es posible, pero nuevamente es menos probable en un entorno ocupacional donde se cuenta con el equipo de protección personal adecuado. [83]
En los Estados Unidos, la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA), el Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) y la Conferencia Estadounidense de Higienistas Industriales Gubernamentales (ACGIH) han establecido límites de exposición ocupacional (OEL) para muchas de las sustancias químicas. arriba a los que los trabajadores pueden estar expuestos en las refinerías de petróleo. [84] [85] [86]
El benceno, en particular, tiene múltiples biomarcadores que pueden medirse para determinar la exposición. El benceno en sí se puede medir en el aliento, la sangre y la orina, y metabolitos como el fenol , el ácido t , t -mucónico ( t , t MA) y el ácido S-fenilmercaptúrico ( s PMA) se pueden medir en la orina. [91] Además de monitorear los niveles de exposición a través de estos biomarcadores, OSHA exige a los empleadores que realicen análisis de sangre periódicos a los trabajadores para detectar signos tempranos de algunos de los resultados hematológicos temidos, de los cuales el más reconocido es la leucemia. Las pruebas requeridas incluyen hemograma completo con diferenciales celulares y frotis de sangre periférica "de forma regular". [92] La utilidad de estas pruebas está respaldada por estudios científicos formales. [93]
Los trabajadores corren el riesgo de sufrir lesiones físicas debido a la gran cantidad de máquinas de alta potencia en las proximidades relativamente cercanas de la refinería de petróleo. La alta presión requerida para muchas de las reacciones químicas también presenta la posibilidad de fallas localizadas del sistema que resulten en traumatismos contundentes o penetrantes debido a la explosión de componentes del sistema. [108]
El calor también es un peligro. La temperatura necesaria para la adecuada progresión de determinadas reacciones en el proceso de refinación puede alcanzar los 870 °C (1.600 °F). [70] Al igual que con los productos químicos, el sistema operativo está diseñado para contener de forma segura este peligro sin dañar al trabajador. Sin embargo, en caso de fallas del sistema, esto constituye una potente amenaza para la salud de los trabajadores. Las preocupaciones incluyen tanto lesiones directas a través de una enfermedad o lesión por calor , como también la posibilidad de sufrir quemaduras devastadoras si el trabajador entra en contacto con reactivos/equipos sobrecalentados. [70]
El ruido es otro peligro. Las refinerías pueden ser entornos muy ruidosos y ya se ha demostrado que están asociadas con la pérdida de audición entre los trabajadores. [109] El ambiente interior de una refinería de petróleo puede alcanzar niveles superiores a 90 dB . [110] [56] En los Estados Unidos, un promedio de 90 dB es el límite de exposición permitido (PEL) para una jornada laboral de 8 horas. [111] Las exposiciones al ruido con un promedio superior a 85 dB durante un período de 8 horas requieren un programa de conservación de la audición para evaluar periódicamente la audición de los trabajadores y promover su protección. [112] La evaluación periódica de la capacidad auditiva de los trabajadores y el uso fiel de protección auditiva debidamente examinada son partes esenciales de dichos programas. [113]
Si bien no son específicos de la industria, los trabajadores de las refinerías de petróleo también pueden estar en riesgo de sufrir peligros como accidentes relacionados con vehículos , lesiones asociadas con maquinaria, trabajo en un espacio confinado, explosiones/incendios, riesgos ergonómicos , trastornos del sueño relacionados con el trabajo por turnos y caídas. [114]
La teoría de la jerarquía de controles se puede aplicar a las refinerías de petróleo y sus esfuerzos por garantizar la seguridad de los trabajadores.
La eliminación y sustitución son poco probables en las refinerías de petróleo, ya que muchas de las materias primas, productos de desecho y productos terminados son peligrosos de una forma u otra (por ejemplo, inflamables, cancerígenos). [94] [115]
Ejemplos de controles de ingeniería incluyen un sistema de detección/extinción de incendios , sensores químicos/de presión para detectar/predecir la pérdida de integridad estructural [116] y un mantenimiento adecuado de las tuberías para evitar la corrosión inducida por hidrocarburos (que conduce a fallas estructurales). [77] [78] [117] [118] Otros ejemplos empleados en refinerías de petróleo incluyen la protección posterior a la construcción de componentes de acero con vermiculita para mejorar la resistencia al calor y al fuego. [119] La compartimentación puede ayudar a evitar que un incendio u otra falla del sistema se propague y afecte otras áreas de la estructura, y puede ayudar a prevenir reacciones peligrosas al mantener diferentes productos químicos separados entre sí hasta que puedan combinarse de manera segura en el ambiente adecuado. [116]
Los controles administrativos incluyen una cuidadosa planificación y supervisión de los procesos de limpieza, mantenimiento y respuesta de la refinería. Estos ocurren cuando muchos de los controles de ingeniería se cierran o suprimen y pueden ser especialmente peligrosos para los trabajadores. Es necesaria una coordinación detallada para garantizar que el mantenimiento de una parte de la instalación no cause exposiciones peligrosas a quienes realizan el mantenimiento ni a los trabajadores de otras áreas de la planta. Debido a la naturaleza altamente inflamable de muchos de los químicos involucrados, las áreas para fumar están estrictamente controladas y ubicadas cuidadosamente. [75]
Es posible que se necesite equipo de protección personal (EPP) según el producto químico específico que se procese o produzca. Se necesita especial cuidado durante el muestreo del producto parcialmente terminado, la limpieza del tanque y otras tareas de alto riesgo como se mencionó anteriormente. Tales actividades pueden requerir el uso de ropa exterior impermeable, capuchas antiácidas, overoles desechables, etc. [75] De manera más general, todo el personal en las áreas de operación debe usar protección auditiva y visual adecuada , evitar ropa hecha de material inflamable ( nylon , dacrón , acrílico , o mezclas), y pantalones y mangas largas. [75]
La salud y seguridad de los trabajadores en las refinerías de petróleo son monitoreadas de cerca a nivel nacional tanto por la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA) como por el Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH). [120] [121] Además del monitoreo federal , CalOSHA de California ha sido particularmente activa en la protección de la salud de los trabajadores en la industria y adoptó una política en 2017 que requiere que las refinerías de petróleo realicen un "Análisis de jerarquía de controles de peligros" (ver arriba de la sección "Controles de peligros") para cada peligro de seguridad del proceso . [122] Las normas de seguridad han dado lugar a una tasa de lesiones inferior a la media para los trabajadores de la industria refinadora. En un informe de 2018 de la Oficina de Estadísticas Laborales de EE. UU. , indican que los trabajadores de refinerías de petróleo tienen una tasa significativamente menor de lesiones ocupacionales (0,4 casos registrables por OSHA por cada 100 trabajadores de tiempo completo) que todas las industrias (3,1 casos), el petróleo y el gas. extracción (0,8 casos), y fabricación de petróleo en general (1,3 casos). [123]
A continuación se muestra una lista de las regulaciones más comunes a las que se hace referencia en las citaciones de seguridad de refinerías de petróleo emitidas por OSHA: [124]
La corrosión de los componentes metálicos es un factor importante de ineficiencia en el proceso de refinación. Debido a que conduce a fallas en el equipo, es un factor principal para el programa de mantenimiento de la refinería. Los costos directos relacionados con la corrosión en la industria petrolera estadounidense en 1996 se estimaron en 3.700 millones de dólares. [118] [125]
La corrosión se produce de diversas formas en el proceso de refinación, como la corrosión por picaduras de las gotas de agua, la fragilización del hidrógeno y el agrietamiento por corrosión bajo tensión debido al ataque de sulfuros. [126] Desde el punto de vista de los materiales, el acero al carbono se utiliza para más del 80 por ciento de los componentes de las refinerías, lo cual es beneficioso debido a su bajo costo. El acero al carbono es resistente a las formas más comunes de corrosión, particularmente a las impurezas de hidrocarburos a temperaturas inferiores a 205 °C, pero otros químicos y ambientes corrosivos impiden su uso en todas partes. Los materiales de reemplazo comunes son aceros de baja aleación que contienen cromo y molibdeno , mientras que los aceros inoxidables que contienen más cromo resisten ambientes más corrosivos. Los materiales más caros que se utilizan habitualmente son las aleaciones de níquel , titanio y cobre . Estos se guardan principalmente para las áreas más problemáticas donde hay temperaturas extremadamente altas y/o productos químicos muy corrosivos. [127]
La corrosión se combate mediante un complejo sistema de seguimiento, reparaciones preventivas y uso cuidadoso de los materiales. Los métodos de monitoreo incluyen tanto controles fuera de línea realizados durante el mantenimiento como monitoreo en línea. Las comprobaciones fuera de línea miden la corrosión después de que ha ocurrido y le indican al ingeniero cuándo se debe reemplazar el equipo según la información histórica que han recopilado. A esto se le conoce como manejo preventivo.
Los sistemas en línea son un desarrollo más moderno y están revolucionando la forma de abordar la corrosión. Existen varios tipos de tecnologías de monitoreo de corrosión en línea, como resistencia de polarización lineal, ruido electroquímico y resistencia eléctrica. El monitoreo en línea generalmente ha tenido tasas de informes lentas en el pasado (minutos u horas) y ha estado limitado por las condiciones del proceso y las fuentes de error, pero las tecnologías más nuevas pueden informar tasas de hasta dos veces por minuto con mucha mayor precisión (lo que se conoce como monitoreo en tiempo real). . Esto permite a los ingenieros de procesos tratar la corrosión como otra variable de proceso que puede optimizarse en el sistema. Las respuestas inmediatas a los cambios en el proceso permiten controlar los mecanismos de corrosión, de modo que puedan minimizarse y al mismo tiempo maximizar el rendimiento de la producción. [117] En una situación ideal, tener información sobre la corrosión en línea que sea precisa y en tiempo real permitirá identificar y reducir las condiciones que causan altas tasas de corrosión. Esto se conoce como gestión predictiva.
Los métodos de materiales incluyen la selección del material adecuado para la aplicación. En áreas de corrosión mínima, son preferibles los materiales baratos, pero cuando puede ocurrir una corrosión grave, se deben usar materiales más caros pero más duraderos. Otros métodos de materiales vienen en forma de barreras protectoras entre sustancias corrosivas y los metales del equipo. Puede ser un revestimiento de material refractario como el cemento Portland estándar u otro cemento especial resistente a los ácidos que se inyecta sobre la superficie interior del recipiente. También están disponibles capas delgadas de metales más caros que protegen el metal más barato contra la corrosión sin requerir mucho material. [128]
