Una refinería o destilería de petróleo es un tipo de refinería diseñada para procesar y refinar el petróleo, obteniendo de él diversos derivados, como el gasóleo o el queroseno, entre otros.
Para obtener estos productos se emplea un método llamado destilación fraccionada, que consiste en calentar el petróleo a diferentes temperaturas para obtener sus derivados. thumb|Mantenimiento por mecánicos en una refinería de petróleo de Camerún.
Principales empresas petroleras
miniaturadeimagen|230px|Refinería en La Coruña, Galicia, España.
Podemos distinguir entre las empresas privadas y las de propiedad estatal. En 2015, entre las petroleras privadas más importantes se encuentran: ExxonMobil (EE. UU.), BP (Reino Unido), Shell (Países Bajos y Reino Unido), TotalEnergies (Francia) y Ente Nazionale Idrocarburi (Italia), siendo más conocida fuera de Italia su marca comercial Agip.
Entre las empresas de propiedad estatal podemos mencionar: PDVSA (Venezuela) YPF (Argentina), Petroleos Mexicanos (México), Gazprom (Rusia), NIOC (Irán), Petrobras (Brasil), Ecopetrol (Colombia), Petronas (Malasia), PetroChina (China), ENAP (Chile), Saudi Aramco (Arabia Saudita), etc.
Historia de las refinerías
Desde finales de la década de 1990 hasta 2003 se ha producido una concentración de empresas multinacionales, con las fusiones de Exxon con Mobil, de Chevron Corporation con Texaco, la compra de Amoco y Arco por BP, la unión de Phillips Petroleum Company con Conoco.
En 2012 el Gobierno de Argentina expropió la Repsol YPF y recuperó la YPF aunque en 2023 un tribunal de arbitraje internacional condenó al gobierno argentino a pagar una indemnización a Repsol por la expropiación.
Todas estas fusiones estuvieron motivadas por la necesidad de reducir costes, dado el bajo precio del petróleo y los bajos márgenes de refinar que había entonces.
Estructura de una refinería
miniaturadeimagen|Refinería en Estados Unidos.
Hay más de 600 refinerías instaladas en el mundo que producen diariamente más de 13 millones de metros cúbicos de productos refinados . Cada refinería tiene una economía particular que genera una configuración de plantas instaladas, lo que le da características operativas específicas. La economía en una refinería está determinada principalmente por su ubicación, su antigüedad, la posibilidad de conseguir inversiones, los petróleos crudos de que dispone, la demanda de productos (de los mercados locales y/o de exportación), los requisitos de calidad de los productos, la legislación, los estándares ambientales y los requisitos del mercado .
Para saber si sus operaciones son las adecuadas, las refinerías realizan estudios comparativos de performance (benchmarking).
En los países que disponen de costas, las destilerías preferentemente se instalan allí, para ahorrar gastos de transporte y construcción de oleoductos .
Refinería simple
miniaturadeimagen|izquierda|Refinería en Bakú (Azerbaiyán) en 1912.
Las primeras refinerías estaban formadas solamente por una única unidad: la destilación atmosférica.
Esta práctica ya no es económicamente viable y las refinerías más simples incluyen además unidades anexas de desulfuración y de conversión, así como una destilación al vacío. Una refinería que comprende solo estas unidades se describe como hydroskimming Refinery en inglés. Prácticamente no existen.
Las refinerías modernas incluyen además de las unidades anteriores, unidades de conversión (craqueo) que permiten la transformación de las fracciones más pesadas del petróleo cuyo precio es menos atractivo y que sólo puede ser utilizado en plantas industriales específicas, en fracciones más ligeras que puedan formar parte de un combustible ordinario (diésel, queroseno o gasolina).
Refinería compleja
Las refinerías complejas pueden tener, además de las unidades anteriores, otras unidades de los cuales los más comunes son:
El craqueo catalítico o (FCC Fluid Catalytic Cracking) La viscorreducción ( reducción de viscosidad ) La isomerización, La polimerización, El craqueo a vapor, o Steam Cracking, La coque (coking).
En este caso, decimos que es una conversión profunda (deep conversion). Estas técnicas se utilizan cada vez más, debido a la evolución del mercado: los crudos en el mercado tienden a ser cada vez más pesados, mientras que la demanda se mueve hacia el extremo contrario. El mercado de los crudos pesados se reduce (en parte porque a menudo se sustituyen por gas natural) mientras que el consumo de combustible para automóviles sigue creciendo.
miniaturadeimagen|centro|600px|Refinería de ExxonMobil en Baton Rouge (una de las más grandes en explotación en el mundo)
Las unidades de refino
Cada unidad de refino cuenta con un proceso industrial que por lo general se ejecuta mediante una operación física o química simple.
El número de tipos de unidades y procesos utilizados por la industria del refinado es muy alta (alrededor de 200). Por lo tanto, no es cuestión de revisar todas.
Composición
La composición inicial del crudo depende de su fuente; que influirá fuertemente en la forma en que se procesa. La gasolina ha sido durante mucho tiempo la parte más valorada del crudo: se tiene, por tanto, tendencia a preferir el crudo ligero, que fácilmente da lugar a productos de alto octanaje. En cambio, los crudos pesados que contienen más compuestos de cadena larga (que se encuentran en el betún), están peor valorados y requieren tratamientos adicionales para romper sus moléculas y hacerlos vendibles. Las impurezas como el azufre (H2 S, mercaptanos) son particularmente poco deseadas, por lo que están sujetas a tratamientos específicos adicionales, que se suman al coste del tratamiento.
La fórmula general de los hidrocarburos saturados es C n H 2n + 2 , en el que el índice n es el número de átomos de carbono contenidos en la molécula.
La fórmula general de los hidrocarburos insaturados con un enlace doble es CnH2n, en el que el índice n representa el número de átomos de carbono contenidos en la molécula. Ejemplo: el etileno C 2 H 4 .
La fórmula general de hidrocarburos insaturados con un enlace triple es C n H 2n-2 , en el que el índice n representa el número de átomos de carbono contenidos en la molécula. Ejemplo: el acetileno C 2 H 2 .
Comprar el petróleo crudo en un mercado global debe responder en mayor o menor medida a las expectativas de los requisitos de refino. El crudo bruto, como se dijo antes, es una mezcla de varios cientos de productos diferentes, desde el gas metano hasta residuos de alquitrán que tienen diferentes características fisicoquímicas. Como tal, se usa muy poco porque solo es bueno para quemar en una lámpara de petróleo. Con el fin de separar estos productos y hacer que los productos sean realmente utilizables se emplean métodos físico-químicos que se llaman en general refino.
Hay varios tipos de crudo:
parafínico nafténico aromático
que pueden ser:
SELV (muy bajo contenido de azufre) BTS (bajo contenido de azufre) MTS (contenido medio de azufre) HTS (alto contenido de azufre) Thts (alto contenido de azufre)
Las unidades de procesamiento no siempre son apropiadas para el tratamiento de todos estos crudos porque su construcción no está diseñada para abarcar toda la gama.
Destilación
La destilación es un método para separar diferentes componentes de una mezcla líquida según su punto de ebullición. Cuando se calienta un líquido consistente en varios productos, el vapor que se escapa al principio de la destilación comprende la mayor parte de los productos más volátiles, empobreciéndose por lo tanto la mezcla inicial. Este vapor se recoge, y tras el enfriamiento, vuelve a su forma líquida: el líquido se vuelve a enriquecer con los componentes más volátiles, pero no es puro todavía.
El crudo está constituido por una mezcla muy grande de productos; por lo tanto, no se trata de obtener productos puros, sino más bien "cortes", es decir mezclas más simples consistentes en productos con características homogéneas, que posteriormente se someten a un tratamiento adaptado a sus familias, para la fabricación de un determinado producto. Por lo tanto es esencial la operación inicial que sufre el crudo cuando llega a la refinería.
Destilación atmosférica miniaturadeimagen|Separación de los principales componentes por destilación
+ Alcanos ligeros lineales Nombre T Eb °C Fórmulametano-161. 4 °CCH4etano-88. 6 °CC2H6propano-42. 2 °CC3H8butano-0. 5 °CC4H10pentano36. 3 °CC5H12hexano69 °CC6H14
La destilación atmosférica se llama así porque se lleva a cabo a presión atmosférica. La totalidad del producto pasa a través de este proceso. Se lleva a cabo en la unidad más importante de la refinería, y determina su capacidad máxima.
Cada hidrocarburo puro tiene características químicas y físicas específicas. La tabla anexa muestra la temperatura de ebullición de los alcanos lineales ligeros, muy comunes en el crudo, independientemente de su procedencia.
El refino consiste en utilizar primero las características físicas de cada componente contenido en la mezcla tales como la temperatura de ebullición para separar y extraer las fracciones primarias.
Esta operación se denomina destilación. Al igual que en el destilador, el crudo se calienta en una columna cerrada llamada columna de destilación atmosférica y gracias a la diferencia en la temperatura de ebullición de los componentes presentes y con la vaporización de las fracciones más o menos ligeras se recogen en los diversos niveles de la columna las fracciones de productos ligeros, intermedios, medios y pesados.
La destilación atmosférica se realiza en una columna que tiene un número determinado de bandejas perforadas y provistas de válvulas, generalmente de 30 a 50 bandejas, lo que resulta en una "destilación fraccionada". Después de esta primera destilación, la parte residual se envía a otra columna de menor altura y que tienen un menor número de placas llamada columna de destilación al vacío.
De hecho, esta fracción residual, llamada "residuo atmosférico" contiene hidrocarburos con cadenas largas y estas cadenas son mucho más frágiles, por lo tanto existe gran probabilidad de que se puedan dividir en varias partes de forma aleatoria si continúa el calentamiento a presión atmosférica.
Para evitar este tipo de cadenas de cortes no deseados, se hace la separación de los productos de este residuo atmosférico bajo un vacío relativo que corresponde a una presión de aproximadamente mm Hg (la presión atmosférica corresponde a mm de mercurio). Este vacío relativo disminuye la temperatura de ebullición de los componentes, por lo que se aplica menos calor a estos productos.
Como se mencionó anteriormente, el crudo es una mezcla de hidrocarburos, y la destilación atmosférica no trata de separar sustancias puras, sino sólo separar el crudo en fracciones. También es la primera etapa en el procesamiento de petróleo.
Así es el proceso con más detalle:
El crudo que llega pasa través de un primer tren de intercambiadores para ser calentado a la temperatura adecuada (alrededor de 110 °C), también se desala en una unidad de "desalado", donde, mediante la adición de agua y un campo electrostático, el crudo es descargado de su sal.
El crudo pasa a continuación a un segundo tren de intercambiadores, y luego por un horno donde la temperatura se eleva a aproximadamente 360 °C. A continuación, entra en la columna de fraccionamiento por primera vez la (torre de destilación atmosférica). Es una columna de bandejas equipadas con tapas y válvulas.
El crudo llega a una presión elevada y la columna está a presión atmosférica por lo que se produce una liberación repentina de los productos involucrados llamada "flash".