La refinación de los crudos consiste fundamentalmente en procesos de separación primaria y procesos de conversión secundaria. El proceso de refinación del petróleo consiste en la separación de los diferentes hidrocarburos presentes en el crudo en fracciones útiles y la conversión de algunos de los hidrocarburos en productos con mayores prestaciones de calidad.
La destilación atmosférica y al vacío de petróleos crudos son los principales procesos de separación primaria que producen varios productos de destilación directa, por ejemplo, gasolina a aceites lubricantes/gasóleos de vacío. La destilación de petróleo crudo se realiza típicamente primero [1] bajo presión atmosférica y luego al vacío . Las fracciones de bajo punto de ebullición generalmente se vaporizan por debajo de los 400 °C a presión atmosférica sin craquear los compuestos de hidrocarburos. Por lo tanto, todas las fracciones de bajo punto de ebullición del petróleo crudo se separan por destilación atmosférica. Una unidad de destilación de crudo (CDU) consta de la columna de destilación previa al flash. Los productos de petróleo obtenidos del proceso de destilación son nafta ligera, media y pesada , queroseno , diésel y residuos de petróleo.
El petróleo crudo debe ser desalado primero, calentándolo a una temperatura de 100-150 °C y mezclándolo con un 4-10% de agua dulce para diluir la sal. El petróleo crudo sale del desalinizador a una temperatura de 250 °C–260 °C y se calienta aún más mediante un calentador de tubo a una temperatura de 350 °C–360 °C. El petróleo crudo caliente pasa luego a una columna de destilación que permite la separación del petróleo crudo en diferentes fracciones dependiendo de la diferencia en volatilidad . La presión en la parte superior se mantiene a 1,2–1,5 atm [2] para que la destilación pueda llevarse a cabo a una presión cercana a la atmosférica, y por lo tanto se conoce como la columna de destilación atmosférica. [3]
Los vapores de la parte superior de la columna son una mezcla de gases de hidrocarburos y nafta, a una temperatura de 120 °C–130 °C. La corriente de vapor asociada con el vapor utilizado en la parte inferior de la columna se condensa mediante el enfriador de agua y el líquido recolectado en un recipiente conocido como tambor de reflujo que está presente en la parte superior de la columna. Una parte del líquido se devuelve a la placa superior de la columna como reflujo de cabeza , y el líquido restante se envía a una columna estabilizadora que separa los gases de la nafta líquida.
Unas placas por debajo de la placa superior, se obtiene el queroseno como producto a una temperatura de 190 °C–200 °C. Parte de esta fracción se devuelve a la columna después de ser enfriada por un intercambiador de calor . Este líquido enfriado se conoce como reflujo circulante, y es importante controlar la carga de calor en la columna. El petróleo crudo restante se hace pasar por un separador lateral que utiliza vapor para separar el queroseno. El queroseno obtenido se enfría y se recoge en un tanque de almacenamiento como queroseno crudo, conocido como queroseno de destilación directa que hierve en un rango de 140 °C–270 °C.
Unas cuantas placas por debajo de la placa de extracción de queroseno, se obtiene la fracción diésel a una temperatura de 280 °C–300 °C. Luego, la fracción diésel se enfría y se almacena. El producto superior de la columna de destilación atmosférica es una mezcla de gases de hidrocarburos, por ejemplo, metano, etano, propano, butano y vapores de nafta. El petróleo residual presente en la parte inferior de la columna se conoce como petróleo crudo reducido (RCO). [4] La temperatura de la corriente en la parte inferior es de 340 °C–350 °C, que está por debajo de la temperatura de craqueo del petróleo. [3]
La simulación ayuda a caracterizar el petróleo crudo, de modo que se pueden predecir las propiedades termodinámicas y de transporte. [5] Los modelos dinámicos ayudan a examinar las relaciones que no se pudieron encontrar con métodos experimentales (Ellner y Guckenheimer, 2006). Al utilizar software de modelado y simulación, se puede ahorrar el 80% del tiempo en comparación con la construcción de un modelo real. Esto también ahorra costos y los modelos proporcionan estudios más precisos de los sistemas reales. [6]