Procesos de Destilación y Extracción en la Industria Petrolera
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Destilación en la Industria Petrolera
Destilación en Varias Etapas
En este proceso, se separa el líquido por la parte superior e inferior. Los vapores se condensan, y en el condensado se obtiene una mayor proporción de gasolina que al principio. En la segunda etapa de destilación, los vapores son más ricos en el componente más volátil, es decir, contienen una mayor proporción de gasolina que de gasoil. Se obtiene un producto de fondo rico en el componente pesado. Una vez separados los vapores del líquido y condensados, se obtiene un producto de cabeza muy rico en el componente volátil. El líquido de la primera etapa se somete a una mayor temperatura, y se producen nuevamente vapores ricos en el componente ligero. Al separarse estos vapores, el componente pesado o líquido residual se enriquece aún más en el componente pesado. Si este proceso se repite muchas veces, se obtendrá un vapor muy rico en gasolina y un líquido muy rico en gasoil.
Destilación Atmosférica del Petróleo
Este es el primer proceso al que se somete el crudo. Calentado en un horno o Reboiler hasta unos 375ºC, entra en la torre de destilación por la zona de Flash. Los compuestos más volátiles ascienden por la torre a través de los platos, donde están instaladas las campanas de burbujeo. Su función es hacer condensar cierto porcentaje de hidrocarburos (HC), los más pesados, llenando el espacio entre las copas y el plato, inundándolo hasta el nivel del vertedero, por donde rebosará al plato inferior. La parte incondensable escapará de la copa por los espacios libres a través del líquido ascendiendo. Al entrar los gases en el plato superior, se repite el proceso. Los HC condensados son cada vez más ligeros. Al final, en el plato superior se tendrá el destilado más ligero. Los destilados obtenidos dependerán del tipo de carga y de las condiciones de presión (P) y temperatura (T). Los reflujos son importantes para ajustar las temperaturas.
Destilación a Vacío
Se opera a presiones más bajas mediante un sistema de vacío. Se utiliza con el residuo atmosférico (RA) o fondo de la torre de destilación atmosférica (para obtener gasóleo de vacío (GOV) o cortes de lubricantes) o con destilados pesados (para eliminar humedad). Se baja la presión del proceso para reducir el punto de ebullición, ya que de lo contrario se necesitarían más de 500ºC, lo que provocaría que parte del producto sufriera cracking, formando coque. Se inyecta vapor recalentado en el fondo para disminuir el punto de ebullición y facilitar la evaporación.
Operación de las Torres de Destilación
Influencia de la Presión
- Si se baja la presión (P): Los productos destilan a menor temperatura (T). Se pueden destilar productos empleando vapor de menor presión. Permite destilar productos que se degradan a altas temperaturas (ejemplo: destilación a vacío del RA).
- Si se sube la presión (P): Los productos destilan a mayor temperatura y, por lo tanto, condensan a mayor temperatura.
El RA que no destila en las condiciones de la torre de topping no puede someterse a mayor temperatura porque aumenta la velocidad de descomposición de los HC. Al bajar la presión, se consigue destilar más productos a la misma temperatura.
Control de Presión (P): Se controla la temperatura de condensación. Control directo. Bypass caliente.
Influencia de la Temperatura
Se requiere mayor temperatura en el fondo. Si hay la misma temperatura en varios platos, hay un problema. Los medios para controlar la temperatura son el horno o reboiler y el reflujo (menor reflujo, mayor temperatura).
Actuaciones en Operación Normal, Mantenimiento y Puesta en Servicio
Actuaciones en Operación Normal
- Revisar fugas en bridas, válvulas, etc.
- Comprobar el estado de los instrumentos locales, acompañamiento de vapor, purgadores y calorifugado.
- Verificar la apertura de las válvulas de control en campo.
- Comprobar los niveles ópticos, que deben coincidir con las indicaciones del panel.
- Si hay que hacer alguna purga o tomar muestras, usar Equipos de Protección Individual (EPIs) y consultar al operador jefe.
- Verificar el correcto funcionamiento de los equipos asociados.
Preparación para la Puesta en Servicio
- Revisar el estado general de la torre.
- Asegurarse de que se han quitado todos los discos ciegos (DC).
- Verificar que todas las purgas y venteos estén cerrados.
- Poner en servicio los sistemas auxiliares.
- Preparar bombas y aéreos para su puesta en servicio.
- Comprobar el accionamiento de las válvulas automáticas.
- Presurizar la torre y equipos anexos con nitrógeno (N2) y realizar pruebas de fugas y estanqueidad.
- Si se despresuriza a la antorcha, hacerlo lentamente.
- Despresurizar y volver a presurizar con N2 para inertizar.
- Pasar fuelgas y purgar para eliminar el N2.
- Utilizar los EPIs, especialmente en purgas, drenajes, venteos y donde se sospeche la presencia de sulfuro de hidrógeno (H2S) e hidrocarburos (HC).
Mantenimiento
Vaciado, aislamiento, despresurización, vaporizado/inertizado y purga, colocación de discos ciegos, vaporizado/inertización final, apertura y aireado.
Extracción Líquido-Líquido
Extracción en una Sola Etapa
Se introduce la carga y se añade el disolvente. Se agita y se deja decantar. Por el fondo se extrae sucesivamente cada una de las fases. Es un procedimiento discontinuo, aplicable a pequeñas cantidades, pero útil para comprender las bases de la extracción.
Extracción en Varias Etapas
El equipo se llama extractor. Tiene una doble finalidad: mezclar íntimamente las soluciones y separar las fases obtenidas. Posee una capacidad límite en un tiempo determinado; si se supera, no hay una buena separación. En el extractor se introduce en contracorriente la alimentación y el disolvente. El extractor dispone de un rotor con paletas o platos giratorios. Entre un juego y los siguientes se va produciendo la separación y decantación. Se trata, por lo tanto, de varias etapas de agitación-decantación. Hay una zona en el extractor donde se produce la separación de las dos fases llamada interfase.
Extracción Aplicada a la Obtención de una Base Lubricante de Alta Viscosidad
Se aprovecha el hecho de que el propano disuelve bien esta base lubricante, mientras que no disuelve los componentes más viscosos, que forman el betún destinado a la producción de asfaltos.
Extracción con Furfural
A las bases lubricantes destiladas hay que quitarles los compuestos aromáticos para que la viscosidad del lubricante final varíe poco con la temperatura. Esto se realiza mediante una extracción líquido-líquido con furfural como disolvente. El furfural entra por la parte superior, se cruza con el destilado y disuelve los aromáticos, que salen por la parte inferior del extractor. Por la parte superior sale el refinado o base lubricante pobre en aromáticos y apta para la fabricación de lubricantes.