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 nafta , queroseno , combustible para aviones , gasóleo y fueloil . [1] [2] [3]
Las refinerías y las industrias petroleras son complejos industriales de gran tamaño que incluyen muchas unidades de procesamiento diferentes e instalaciones auxiliares, como unidades de servicios y tanques de almacenamiento. Cada refinería tiene su propia disposición y combinación de procesos de refinación, determinados en gran medida por la ubicación de la refinería, los productos deseados y consideraciones económicas.
Algunas refinerías de petróleo modernas procesan entre 800.000 y 900.000 barriles (127.000 y 143.000 metros cúbicos) de petróleo crudo por día. [ cita requerida ]
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 de petróleo 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. [4] [5]
En América del Norte, el primer pozo petrolero 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. [6] La industria creció lentamente en el siglo XIX, principalmente produciendo queroseno para lámparas de aceite. A principios del siglo XX, la introducción del motor de combustión interna y su uso en automóviles creó un mercado para la gasolina que fue el impulso para el crecimiento bastante rápido de la industria petrolera. Los primeros hallazgos de petróleo como los de Ontario y Pensilvania pronto fueron superados por grandes "booms" petroleros en Oklahoma , Texas y California . [7]
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 los viscorreductores (disminuyentes de viscosidad, unidades para reducir la viscosidad del petróleo). Todos los demás procesos de refinación que se analizan a continuación se desarrollaron durante la guerra o unos pocos años después de la misma. Se comercializaron entre 5 y 10 años después de que terminara la guerra y la industria petrolera mundial experimentó un crecimiento muy rápido. La fuerza impulsora de ese crecimiento en la 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 los Estados Unidos, por diversas razones económicas y políticas complejas, la construcción de nuevas refinerías prácticamente se detuvo alrededor de la década de 1980. Sin embargo, muchas de las refinerías existentes en los Estados Unidos han modernizado muchas de sus unidades y/o construido unidades adicionales para: aumentar su capacidad de procesamiento de petróleo crudo, aumentar el índice de octano de su gasolina producto, reducir el contenido de azufre de su combustible diésel 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 (UDC) es la primera unidad de procesamiento en prácticamente todas las refinerías de petróleo. La UDC destila el petróleo crudo entrante en varias fracciones con diferentes rangos de ebullición, cada una de las cuales se procesa posteriormente en las otras unidades de procesamiento de la refinería. La UDC se conoce a menudo como la unidad de destilación atmosférica porque opera a una presión ligeramente superior a la atmosférica. [1] [2] [11]
A continuación se muestra un diagrama de flujo esquemático de una unidad de destilación de petróleo crudo típica. El petróleo crudo entrante se precalienta intercambiando calor con algunas de las fracciones destiladas calientes y otras corrientes. Luego se desaliniza para eliminar las sales inorgánicas (principalmente cloruro de sodio).
Después de la desalinización, el petróleo crudo se calienta aún más intercambiando calor con algunas de las fracciones destiladas calientes y otras corrientes. Luego se calienta en un horno alimentado con combustible (calentador a fuego) a una temperatura de aproximadamente 398 °C y se envía al fondo de la unidad de destilación.
El enfriamiento y la condensación de la parte superior de la torre de destilación se logran en parte intercambiando 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 diagrama siguiente.
Como se muestra en el diagrama de flujo, la fracción de destilado de cabeza de la columna de destilación es nafta. Las fracciones extraídas 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 cortes laterales (es decir, el queroseno, el gasóleo ligero y el gasóleo pesado) se enfría mediante el intercambio de calor con el petróleo crudo entrante. Todas las fracciones (es decir, la nafta de cabeza, los cortes laterales y el residuo del fondo) se envían a tanques de almacenamiento intermedios antes de seguir procesándose.
La imagen a continuación 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 produce entre la materia prima de petróleo crudo de entrada y los productos finales.
El diagrama muestra sólo una de las cientos de configuraciones de refinería de petróleo que existen. El diagrama tampoco incluye ninguna de las instalaciones de refinería habituales que proporcionan servicios como vapor, agua de refrigeración y energía eléctrica, así como tanques de almacenamiento para la materia prima de petróleo crudo y para productos intermedios y finales. [1] [2] [12]
Los principales productos finales producidos en la refinación de petróleo pueden agruparse en cuatro categorías: destilados ligeros, destilados medios, destilados pesados y otros.