El petróleo, una vez en la refinería, es almacenado en depósitos de gran tamaño, separando generalmente los crudos en función de su contenido en azufre, al igual que en los procesos de tratamiento. En función de la demanda del mercado en un momento dado se trata primero el crudo de bajo contenido en azufre, antes de pasar a tratar el crudo de alto contenido en azufre para evitar la contaminación de los productos salidos de cada tipo de crudo. En el caso inverso, los productos provenientes del tratamiento del crudo de bajo contenido en azufre son dirigidos en caso necesario hacia depósitos de almacenamiento de productos de alto contenido en azufre durante algunas horas, para ser tratados de nuevo más tarde.
Destilación
La primera etapa del refino es la destilación atmosférica o topping. Se realiza en una torre como la descrita anteriormente, donde la cabeza tiene una presión ligeramente superior a la atmosférica. De ella se sacan 4 extracciones, cuyo "corte" viene determinado por un rango de temperaturas, y una salida de gases por cabeza. Por lo general, suelen ser: - 4ª Extracción: Gasóleos muy pesados - 3ª Extracción: Gasóleos comunes. - 2ª Extracción: Keroxenos. - 1ª Extracción: Naftas pesadas + Naftas ligeras. - Gases de cabeza: Butano, propano y otros gases más ligeros.
En el fondo de la torre queda un resíduo del crudo que no destila, al que comúnmente se le llama "resíduo atmosférico" o "crudo reducido". La cantidad de este residuo depende mucho del tipo de crudo con el que se alimenta a la torre, aunque suele estar alrededor de un 45%. Con este dato, podemos determinar que si el proceso de refino se quedase en este punto, el rendimiento de la refinería seria muy bajo, ya que este resíduo sólo se puede aprovechar para hacer asfaltos y algunos lubricantes (productos de bajo coste/tonelada). Por tanto, la mayor parte las refinerías procesan este residuo mediante otras etapas posteriores y tratamientos.
La destilación, comúnmente llamada columna de destilación, donde debido a la diferencias de volatilidades comprendidas entre los diversos compuestos hidrocarbonados va separándose a medida que se desplaza a través de la torre hacia la parte superior o inferior. El grado de separación de los componentes del petróleo esta estrechamente ligado al punto de ebullición de cada compuesto.
El lugar al que ingresa el petróleo en la torre o columna se denomina "Zona Flash" y es aquí el primer lugar de la columna en el que empiezan a separarse los componentes del petróleo.
Copa de burbujeo de una torre de destilación. Se ven los flujos de los gases que suben y de los líquidos que bajan.
Los compuestos más volátiles, es decir los que tienen menor punto de ebullición, ascienden por la torre a través de platos instalados en forma tangencial al flujo de vapores. En estos platos se instalan varios dispositivos llamados "copas de Burbujeo", de forma similar a una campana o taza, las cuales son instaladas sobre el plato de forma invertida. Estas copas tienen perforaciones o espacios laterales. El fin de las copas de burbujeo, o simplemente copas, es la de hacer condensar cierto porcentaje de hidrocarburos, los más pesados, y por consiguiente llenando el espacio comprendido entre las copas el plato que lo sostiene, empezando de esta manera a "inundar" el plato. La parte incondensable, el hidrocarburo volátil, escapará de esa copa por los espacios libres o perforaciones con dirección hacia el plato inmediato superior, en el que volverá a atravesarlo para entrar nuevamente en las copas instaladas en dicho plato, de manera que el proceso se repita cada vez que los vapores incondensables atraviesen un plato. Al final, en el último plato superior, se obtendrá un hidrocarburo "relativamente" más ligero que los demás que fueron retenidos en las etapas anteriores, y que regularmente han sido extraídos mediante corrientes laterales.
La temperatura dentro de la torre de fraccionamiento queda progresivamente graduada desde 350°C, según el ejemplo, en el punto de entrada de la carga, hasta menos de 100°C en su cabeza. La entrada continua de crudo caliente genera una gama de platos con distinta temperatura y desde donde se extraen diversas fracciones a distintas alturas. Estas fracciones reciben nombres genéricos y responden a características bien definidas, pero su proporción relativa depende de la calidad del crudo destilado, de las dimensiones de la torre de fraccionamiento y de las presiones, caudales y temperaturas de operación.
En la parte alta de la torre están los livianos (naftas) y hacia abajo van saliendo los pesados (gas oil-fuel oil). De la cabeza de las torres emergen gases que sirven de carga a las petroquímicas para obtener nuevos productos o pueden ser usados como combustible.
Cracking
Las fracciones pesadas de baja calidad obtenidas en la destilación primaria puede ser convertido a gas oil y nafta. El procedimiento que se utiliza es llamado FCC Fluid Catalytic Cracking.
La carga se calienta a 500 °C, a presiones del orden de 500 atm, en presencia de catalizadores, que intervienen en el proceso. Su nombre deriva de crack (del inglés romper) y catalítico para diferenciarlo del craqueo térmico. En esas condiciones la molécula de los hidrocarburos con muchos átomos de carbono se rompe formando hidrocarburos mas livianos, esto es, de menor número de átomos de carbono en su molécula.
La siguiente ecuación ilustra el hecho acaecido:
C18H38 = C8H16 + C8H18 + CH4 + C
La ruptura de la molécula de 18 átomos de carbono origina nuevos hidrocarburos, dos de ellos de 8 átomos de carbono cada uno, iguales a los que componen las naftas. Otro hidrocarburo formado es el Metano: CH4, quedando un residuo carbonoso: el Coque de Petróleo.
Las fracciones obtenidas mediante el Cracking se envían a torres de fraccionamiento para separar:
Gases.
Naftas y eventualmente kerosene.
Residuos incorporables a nuevas porciones de gas oil y de fuel oil.
Gracias al Cracking se eleva el rendimiento en naftas hasta el 40-50%.
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