Los procesos de refinación de petróleo son los procesos de ingeniería química y otras instalaciones utilizadas en las refinerías de petróleo (también conocidas como refinerías de petróleo) para transformar el petróleo crudo en productos útiles como gas licuado de petróleo (GLP), gasolina o gasolina , queroseno , combustible para aviones , gasóleo. y aceites combustibles . [1] [2] [3]
Las refinerías y las industrias petroleras son complejos industriales muy grandes que involucran muchas unidades de procesamiento e instalaciones auxiliares diferentes, como unidades de servicios públicos y tanques de almacenamiento. Cada refinería tiene su propia disposición y combinación única de procesos de refinación determinadas en gran medida por la ubicación de la refinería, los productos deseados y las consideraciones económicas.
Algunas refinerías de petróleo modernas procesan entre 800.000 y 900.000 barriles (127.000 a 143.000 metros cúbicos) por día de petróleo crudo. [ cita necesaria ]
El petróleo crudo era destilado por químicos islámicos , con descripciones claras en manuales como los de Muhammad ibn Zakarīya Rāzi ( c. 865–925 ). [4] 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 islámico 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. [5] Los químicos islámicos también destilaban petróleo crudo para producir productos inflamables con fines militares. [6]
Antes del siglo XIX, el petróleo era conocido y utilizado de diversas formas en Babilonia , Egipto , China , Filipinas , Roma y a lo largo del Mar Caspio. 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 Lukasiewicz comenzó a producir queroseno a partir de pozos petroleros excavados a mano cerca de la ciudad de Krosno , Polonia . La primera gran refinería de petróleo se construyó en Ploesti , Rumania, en 1856 utilizando el abundante petróleo disponible en Rumania. [7] [8]
En América del Norte, el primer pozo de petróleo fue perforado en 1858 por James Miller Williams en Ontario, Canadá. En los Estados Unidos, la industria petrolera comenzó en 1859 cuando Edwin Drake encontró petróleo cerca de Titusville, Pensilvania. [9] 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 . [10]
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.
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] [14]
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.
La siguiente imagen es un diagrama de flujo esquemático de una refinería de petróleo típica que representa los diversos procesos de refinación 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] [2] [15]
Los principales productos finales producidos en el refinado de petróleo se pueden agrupar en cuatro categorías: destilados ligeros, destilados medios, destilados pesados y otros.