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Procesos de hidrotratamiento en las refinerías

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on 26 November 2013

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Procesos de hidrotratamiento en las refinerías
CONVERTIR LAS OLEFINAS EN COMPUESTOS SATURADOS
Las olefinas son sustancias reactivas que se encuentran en el gas natural y en el petróleo, aunque solo en pequeñas cantidades.
Las reacciones de saturación de olefinas son rápidas y altamente exotérmicas, elevando la temperatura del lecho.
Los catalizadores de níquel son usados normalmente para la saturación de un doble enlace entre dos átomos de carbono, mientras que los cromitos de cobre son selectivos para la hidrogenación de un doble enlace de carbono-oxigeno.

DEFINICIÓN DE HIDRODESULFURACIÓN (HDS)
Este azufre se encuentra combinado formando componentes químicos que, de ser encontrados en los combustibles en el motor en el momento de la combustión, este se corroería y al mismo tiempo, al ser expulsados los gases, contaminarían el ambiente.
La Hidrodesulfuración (HDS) es un proceso de tecnología Fisico-Quimica que se lleva a cabo en la refinación del petróleo, destinado a reducir el porcentaje de azufre que se encuentra en las fracciones del petróleo, seguido de diversos procesos, tales como destilación fraccionada, destilación por presión reducida, reformado, o desintegración catalítica.
REDUCCIÓN DEL NOX
Los óxidos de nitrógeno se forman cuando las sustancias son quemadas. Los compuestos de nitrógeno en el combustible y el nitrógeno del aire de combustión proporcionan las fuentes. Algunas veces son referidos como NOx del combustible y NOx termales, respectivamente. Los equipos de refinería que han sido identificados como fuentes principales de desprendimientos de óxido de nitrógeno son los calentadores/calderos, regeneradores FCCU y los calderos a carbón.
Mientras más liviano es el combustible menos serán las emisiones de NOx, manteniendo el resto de condiciones iguales. Sin embargo, una excepción a esto, son los combustibles ricos en hidrógeno. Las concentraciones elevadas del hidrógeno resultan en temperaturas de llama elevadas.
Introducción
El petróleo está compuesto principalmente por hidrocarburos, formados por la combinación de átomos de carbono e hidrógeno. Además, contiene otros compuestos tales como S, O2, N2 y metales como el Níquel, Hierro y Vanadio.
Uno de los procesos más importantes llevados a cabo, dentro de la industria de la refinación de crudo, es sin duda el proceso de hidrotratamiento, que consiste principalmente en el tratamiento de las fracciones de petróleo en presencia de hidrógeno y un catalizador.
Las principales reacciones que se llevan a cabo en el proceso de hidropurificación son:
- Hidrodesulfuración (HDS), que consiste en eliminar átomos de azufre.
- Hidrodesnitrogenación (HDN), remueve los átomos de nitrógeno.
- Hidrodesmetalación (HDM), consiste en remover todos los metales presentes en las cargas tales como; el níquel y vanadio.
- Hidrodesaromatización (HDA), consiste en la hidrogenación de los compuestos aromáticos.
- Hidrodesoxigenación (HDO), disminuye los compuestos oxigenados.

Una de las rutas de preparación de gasolina de la cual obtenemos olefinas es el caso de la gasolina proveniente del proceso de desintegración catalítica fluida FCC (fluid catalytic cracking),
Las olefinas C4 se hacen reaccionar con metanol y obtenemos el éter metil terbutílico mejor conocido como MTBE. Por su parte las olefinas C5 se reaccionan también con metanol, producen el éter metil teramílico conocido más comúnmente como TAME
Eliminación del azufre en forma de H2S
El proceso consiste en una mezcla de hidrocarburos que se alimentan a un reactor catalítico de lecho empacado, el cual se pone en contacto con hidrógeno recirculado y fresco donde se lleva a cabo la reacción de hidrodesulfuración, formando ácido sulfhídrico, bajo condiciones de operación que van de 320-425 °C y 55-170 atm.
CONTENIDO DE COMPUESTOS AROMÁTICOS EN LA GASOLINA
La destilación directa, es un proceso que inicia la refinación del petróleo y su función es separar los diferentes componentes del crudo en una torre de destilación. Los productos del proceso son gas combustible, gasolina de destilación directa, naftas ligera y pesada, y crudo reducido. Luego se envían a las unidades de hidrotratamiento. El gasóleo pesado junto con el gasóleo de vacío, se llevan a hidrocraqueo. Por último, el residuo atmosférico se lleva a la unidad de vacío. Las fracciones obtenidas en dicha unidad son: el gasóleo de vacío, que se lleva a hidrocraqueo; y el residuo de vacío, que se envía a la unidad de coquización.

NOTICIAS DE INTERÉS.
El pasado 4 de Diciembre de 2008, El Centro Internacional de Calidad de Combustibles (IFQC) ha clasificado a los primeros 100 países basado en las normas de contenido de benceno en la gasolina; Colombia fue clasificado en primer lugar con la aplicación más anticipada de los límites más bajos de benceno. Luego, en segundo y tercer lugar se clasificaron Canadá y Luxemburgo, respectivamente.
El benceno se encuentra naturalmente en el petróleo crudo y así pasa a los productos refinados, inclusive el combustible de transporte. La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, (EPA) clasifica el benceno como Grupo A, un conocido agente cancerígeno humano, el cual puede causar efectos dañinos en la médula ósea y la disminución de glóbulos rojos. Hacer el control de los niveles de benceno en la gasolina es el método más directo para limitar las emisiones de escape y evaporación de benceno de los vehículos.
“La tendencia mundial actual es de reducir el contenido de benceno en la gasolina, de igual manera esta visto como la forma más efectiva de reducir la exposición humana a la sustancia química,” según Liisa Kiuru, Directora Ejecutiva de IFQC.

CONCLUSIONES:
Además de las unidades de desulfuración de combustibles, en las refinerías existen otros procesos de hidrotratamiento orientados a diferentes objetivos: reducir contenido de benceno en gasolinas, mejora de propiedades organolépticas (color, olor, etc.) o mejora en la estabilidad del producto.
Un ejemplo lo constituyen los procesos de hidrogenación selectiva de productos intermedios (etileno, propileno, butadieno y benceno) que sirven de materia prima en la industria petroquímica para la obtención de polímeros (polietileno, polipropileno y poliestireno) que se emplean en multitud de productos cotidianos como envases para alimentos, tejidos, componentes de automóvil, aislamientos y tuberías entre otros.
En la primera etapa de la refinación del petróleo, se forman naftas y gasolina de destilación directa.
Debido a su bajo índice de octanaje y su elevado contenido en compuestos aromáticos, se llevan a un proceso denominado Reformado catalítico.
El Reformado catalítico tiene como objetivo mejorar el índice de octano de la carga.
Utiliza catalizador multifuncional (aluminosilicatos y metales).
Existen diversas tecnologías. La más frecuente es el Platforming (catalizador Pt)
La reacción más rápida es la deshidrogenación de los naftenos a aromáticos.
Son unidades “productoras netas” de hidrógeno.

Amadeo Aguado Almandoz
Cristina Galán Hernangómez
Amanda E. Gomes Alvarez
Mario Garcia de la Fuente

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