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Refinacion

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Refinación
Alejandro Duvan Lopez Rojas
Miguel Angel Moreno

La desasfaltación con propano se utiliza para extraer aceites pesados del asfalto para utilizarlos como lubricantes o como carga a otros procesos. Este proceso se lleva a cabo en una torre de extracción líquido-líquido (2)
Desasfaltación
Reformación Catalítica
Refinación con Disolvente
Los productos que salen de la torre de vacío (destilados, lubricantes livianos, medios y pesados) y de la torre desasfaltadota (residuo desasfaltado) pueden ser tratados con disolvente. (2)
Descomposición térmica ( Cracking – Craqueo )
Al proceso de descomposición o desintegración molecular o crepitación térmica se le bautizó "cracking", onomatopéyica mente craqueo, craquear.

Descomposición térmica catalítica fluida ( Craqueo Catalítico )
El proceso utiliza un catalizador, aire comprimido y vapor, a temperaturas (120-535 °C) y presiones (3,50-7,0 atmósferas)

Óxido de silicio (SiO2)
Alúmina (Al2O3)

Función es actuar como un absorbente para depurar la carga de materia indeseable y obtener del craqueo de gasóleos , aceites y lubricantes, Diesel y gasolinas de alto octanaje.

La carga puede provenir del procesamiento de crudos nafténicos y parafínicos que rinden fracciones ricas en sustancias aromáticas.
Por la reformación catalítica se logra la deshidrogenación y deshidroisomerización de naftenos, y la isomerización, el hidrocraqueo y la ciclodeshidrogenación de las parafinas, como también la hidrogenación de olefinas y la hidrosulfuración.
¿Que es la refinación?
Es un proceso que incluye el fraccionamiento y transformaciones químicas del petróleo para producir derivados comercializables.
Tipos de crudos
El petróleo crudo comprado en cualquiera de los mercados mundiales debe responder más o menos a las necesidades de la refinería. Este crudo, como ha sido dicho anteriormente, es una mezcla de cientos de productos diferentes, que van desde el gas metano hasta el residuo bituminoso, con unas características físico-químicas diferentes. El petróleo tal cual no puede utilizarse prácticamente en ninguna aplicación. Las unidades de tratamiento no siempre están adaptadas para tratar todos los tipos de crudo.

Los diversos tipos de crudos pueden clasificarse
de la siguiente forma teniendo en cuenta su composición general:
Parafinicos
Nafténicos
Aromáticos
De muy bajo contenido en azufre
De bajo contenido en azufre
De contenido medio en azufre
De alto contenido en azufre
De muy alto contenido en azufre
Mejoramiento de octanaje
Reformación
Es la reformación de la estructura molecular de las naftas. Las naftas extraídas directamente de la destilación primaria suelen tener moléculas lineales por lo que tienden a detonar por presión. Por eso el reforming se encarga de "reformar" dichas moléculas lineales en ramificadas y cíclicas. La función principal de este proceso es la obtención de gasolina reformada de alto octano.

Alquilación
Isomerización
Proceso de limpiado
A medida que se obtienen los productos por los diferentes procesos, muchos de ellos requieren tratamiento adicional para removerles impurezas o para aprovechar ciertos hidrocarburos.
Desceración o Desparafinación con Disolvente
El proceso consiste en la separación de las parafinas del aceite mineral petroleo crudo. Históricamente el mecanismo idóneo para el procesos es mecánicos, pero en la actualidad se realiza mediante disolvente. (2)
Exudación de Parafina
En la secuencia de procesos que se viene explicando, aquellos residuos blando, medio y parafina cruda dura que salen del filtro rotatorio de desceración, se pueden purificar más utilizando una planta de exudación.
Los productos que salen de esta planta:
aceite exudado
exudaciones blanda media
parafina exudada dura
Estos son tratados más adelante con ácido y arcilla y pasados por filtros y exprimidoras (prensa).


Proceso Térmico Continuo ( Thremofor ) con utilización de Arcilla

Varios procesos de crepitación catalítica (descomposición térmica molecular) tienen uso en los grandes complejos refineros. De igual manera, los procesos para desulfuración de gasolinas. Casi todos estos procesos tienen sus características propias y aspectos específicos de funcionamiento.


Tratamiento con ácido-arcilla
En el tratamiento ácido-arcilla, el ácido sulfúrico actúa como un removedor de material asfáltico y resinoso, y la arcilla sirve para absorber esos materiales.
La purificación y tratamiento final de la carga se efectúa en un agitador que contiene más arcilla y cal, y en el exprimidor, tipo prensa. La carga que alimenta a esta etapa de la refinación proviene de las plantas de destilación al vacío, desparafinación con disolvente y de exudación de parafinas.
Hidro - tratamiento
El Hidrotratamiento es una manera de eliminar muchos de los contaminantes de muchos de los productos intermedios o finales obtenidos del proceso de refinación del petróleo.

En el proceso de tratamiento con hidrógeno, la materia prima que entra se mezcla con hidrógeno y se calienta a 300 - 380°C.
El aceite combinado con el hidrógeno entra entonces en un reactor cargado con un catalizador que promueve varias reacciones.
Los hidrocarburos aromáticos también adicionan moléculas de hidrógeno y se transforman en hidrocarburos cicloalcanos.

Los hidrocarburos oxigenados reemplazan sus átomos de oxígeno por átomos de hidrógeno, y los átomos de oxígeno que salen se combinan con moléculas de hidrógeno formando agua.

Los hidrocarburos nitrogenados reemplazan sus átomos de nitrógeno por átomos de hidrógeno, y los átomos de nitrógeno que salen se combinan con moléculas de hidrógeno formando amoníaco.
Hidro - desulfuracion
la fracción hidrocarbúrica es mezclada con hidrógeno y pasada por un catalizador de hidrodesulfuración bajo adecuadas condiciones de presión y temperatura. En un proceso así, el objetivo es el de romper los enlaces de carbono-azufre presentes en el material a tratar y saturar con hidrógeno las valencias libres resultantes o los dobles enlaces olefínicos formados en tal paso de desdoblamiento.
En este proceso, el objetivo es convertir tanto como sea posible del contenido de azufre orgánico en hidrocarburos y en H2S.
Cracking
Su objetivo es producir una fracción cuyas características tanto técnicas (alto octano) como ambientales la hacen hoy en día, uno de los componentes más importantes de la gasolina reformulada.
Su objetivo es producir una fracción cuyas características tanto técnicas (alto octano) como ambientales (bajas presión de vapor y reactividad fotoquímica)

¿Qué es una Refinería de petroleo?
Hidro - craqueo
El craqueo con hidrogeno tiene por finalidad transformar moléculas hidrocarbonadas de alto punto de ebullición y bajo costo, en fracciones más ligeras de mayor valor,utilizando hidrógeno para aumentar la actividad catalítica,con miras de obtener gasolina, nafta y destilados medios partiendo de gasóleos de vacío y gasóleos pesados
La planta de craqueo de hidrógeno
Gasóleos de vacío y gasóleos atmosféricos
Productos de tope de la unidad de coquización
Aceites cíclicos (operaciones de Craqueo Catalítico con zeolita)

Que tienden a ser altamente aromáticas y por ello son excelente alimento para el craqueo con hidrógeno.

Una refinería o destilería de petróleo es una plataforma industrial destinada a la refinación del petróleo, por medio de la cual, mediante un proceso adecuado, se obtienen diversos combustibles fósiles capaces de ser utilizados en motores de combustión (gas oil, nafta, etc.), aceites minerales, asfaltos y otros.
La refinación del petróleo es un proceso que incluye el fraccionamiento y transformaciones químicas del petróleo para producir derivados comercializables. (6, 12)
Funciones de una refinería
Destilación
Hydrocleaning
Cracking
Blending

Ejemplo:
La alquilación del Buteno, con un Isobutano responde a la siguiente ecuación:

Proceso para la producción de un componente de gasolinas de alto octanaje por síntesis de butilenos con isobutano.
El proceso de alquilación es una síntesis química por medio de la cual se une un alcano ramificado al doble enlace de un alqueno.
Al resultado de la síntesis se le denomina alquilado o gasolina alquilada, producto constituido por componentes isoparafínicos.
los catalizadores mas usados son: acido sulfurico 85% y acido fluorhidrico 85%

La alquilación es un proceso catalítico que requiere de un catalizador de naturaleza ácida fuerte, y se utilizan para este propósito ya sea ácido fluorhídrico o ácido sulfúrico.
Polimerización
Los reactivos, monómeros se agrupan químicamente entre sí, dando lugar a una molécula de gran peso.
Tipos de Polimerización
Polimerización por adición y condensación
Una polimerización por adición se da cuando la molécula de monómero pasa a formar parte del polímero sin pérdida de átomos, es decir, la composición química de la cadena resultante es igual a la suma de las composiciones químicas de los monómeros que la conforman.

Una policondensación se da si la molécula de monómero pierde átomos cuando pasa a formar parte del polímero. Por lo general se pierde una molécula pequeña, como agua.
Polimerización por adición y condensación
En la polimerización por crecimiento en cadena los monómeros pasan a formar parte de la cadena de uno en uno. Primero se forman dímeros, después trímeros, a continuación tetrámeros, etc. La cadena se incrementa de uno en uno, monómero a monómero.
Combinación de dos oleofinas
Las cadenas en crecimiento pueden reaccionar entre sí para formar cadenas aún más largas. Esto es aplicable a cadenas de todos los tamaños. En una polimerización por crecimiento de cadena sólo los monómeros pueden reaccionar con cadenas en crecimiento. La mayoría de las polimerizaciones en etapas es por policondensación.
Su principal objetivo es convertir los hidrocarburos de bajo numero de octano presentes en los cortes tipo nafta, fundamentalmente en naftenicos y aromáticos
En una refinería, la isomerización complementa el reformado catalítico, y tiene por objeto transformar las n-parafinas en iso-parafinas, ya sea para preparar productos requeridos para transformaciones.
Desulfuradora de nafta
Reformado catalítico
Estabilización y fraccionamiento
Desulfuradora de nafta
Isomerización Catalítica
La función principal de este proceso es la obtención de gasolina catalítica de alto octano.
Es un caso particular de reformacion , donde los hidrocarburos parafinicos normales isomerizan a ramificados, mejorando sustancialmente el numero de octanos.
Numero de octanaje
Es una medida estándar de la realización de un combustible del motor o de la aviación. Cuanto mayor sea el número de octanos, más compresión del combustible puede soportar antes de detonar.
Medición
Octanaje Número Investigación ( RON )
Número Octano Motor ( MON )
Índice (AKI) o (R + M) / 2 antidetonante
Reformación térmica
Proceso que utiliza calor (pero no catalizadores) para efectuar un rearreglo molecular de naftas de bajo octano a gasolina de alta calidad antidetonante.
El proceso de craqueo tiene varias opciones a la hora de realizarse. Existe una forma mecánica dada por los intercambios de calor y presión; además de un tratamiento químico llamado craking catalítico.
CARACTERIZACIÓN DEL CRUDO
13. PARAFINAS
12. MIXTAS
11. NATFTÉNICAS
10. AROMÁTICAS
Debe realizarse en ausencia de oxigeno y cada compuesto a obtener se realiza a diferentes temperaturas
400-600°C
calor
OLEOFINAS
730-760 °C
1,4 ATM
Debe realizarse en ausencia de oxigeno y cada compuesto a obtener se realiza a diferentes temperaturas
calor
calor
Platforming
Deshidrogenacion
La deshidrogenación de naftenos a convertirlos en compuestos aromáticos como se ejemplifica en la conversión metilciclohexano (a nafteno) a tolueno (un aromático), como se muestra a continuación
La deshidrogenación y aromatización de parafinas a aromáticos (comúnmente llamado deshidrociclación) como se ejemplifica en la conversión de heptano normal, al tolueno
PARAFINAS
NAFTÉNICOS
Debe realizarse en ausencia de oxigeno y cada compuesto a obtener se realiza a diferentes temperaturas. separando los compuestos cicloalifáticos y sus sustituyentes
20 ATM
Desalquilación de aromáticos
Debe realizarse en ausencia de oxigeno y cada compuesto a obtener se realiza a diferentes temperaturas. Consiste en separar los elementos aromáticos de los sus componentes sustituyentes.
calor
calor

ƒ Aumento tiempo corrida
ƒ Condiciones menos severas de P y T
ƒ Disminución
Gas seco
Coque
ƒ Aumento rendimiento en
LPG (gas licuado)
Gasolina
ƒ Disminución contenido Olefinas y Diolefinas
Ventajas catalítico vs térmico
El catalizador puede ser hecho arcillas, metales o material sintético en forma granular, de pelotas, de pastilla, de cápsulas, etc.
El diseño y elaboración de catalizadores es una importante rama de las operaciones de refinación catalítica. Todavía no se ha producido el catalizador ideal.


Altera la velocidad de las reacciones
(LPG, gasolina, LCO)
• Material sólido particulado con características ácidas
• Sólido poroso con macro y microporos
• Reacción catalítica:
1) Adsorción reactivo en los sitios activos
2) Reacción química en la superficie
3) Desorción de los productos
Refinerías en Colombia
Refineria Cartagena, Bolivar (Reficar)

Barrancabermeja, Santander (Ecopetrol)
Refineria Orito, Putumayo (Ecopetrol)
Proyectos a futuro.
Refinería en Meta y
Norte de Santander
Jamnagar Refinery , India (1'240,000)
SK Energy, Corea del Sur (1'120,000)
Pasará de 40,000 a
125,000
250,000
Centro de Refinación de Paraguaná (955,000)
Refinerías más grandes
del mundo.
Desalinización del crudo
Proceso mediante el cual las sales
que se encuentran disueltas en gotas de agua
y estas en emulsión agua-crudo son extraidas. 120
-130°F
Inconvenientes sales.
Dos procesos (76)
Destilación
Uno de los principales procesos a la hora
de refinar un crudo. Es el más costoso y
que más recibe crudo. Debe tratar ligeros
como pesados.
(70) (1)
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