Refinación de Petróleo Crudo: Destilación Atmosférica y al Vacío

Torre de Topping: Primera Etapa de la Refinación del Petróleo

En la Torre de Topping se inicia el fraccionamiento, separando las cadenas de hidrocarburos. Cuando el petróleo crudo ingresa a esta torre atmosférica, la temperatura provoca que los hidrocarburos más ligeros se evaporen y asciendan, mientras que los más pesados permanecen en la parte inferior. A medida que los vapores ascienden, se enfrían y, al entrar en contacto con las bandejas internas, vuelven al estado líquido. De este modo, cada componente encuentra su temperatura de condensación y es recolectado en las bandejas correspondientes.

Este proceso es una destilación atmosférica donde el petróleo crudo se calienta en hornos a aproximadamente 370 °C y luego ingresa, parcialmente vaporizado, a una columna de destilación.

Por la parte superior o cabeza de la torre, sale una mezcla de vapor de hidrocarburos, que incluye gases (propano, butano) y nafta ligera.

En sucesivas extracciones laterales, y en orden descendente (con punto final de ebullición creciente), se separan los siguientes productos:

• Nafta pesada
• Kerosene
• Gasoil ligero
• Gasoil pesado de Topping

Por el fondo de la columna se extrae el residuo de la destilación, denominado crudo reducido, compuesto por una mezcla de hidrocarburos pesados que constituyen la carga para la siguiente etapa: la unidad de destilación al vacío.

Consideraciones Operativas y de Diseño

La temperatura de entrada del petróleo a la torre debe ser inferior a 400 °C para evitar el craqueo térmico (ruptura molecular) de los hidrocarburos. Generalmente, la temperatura de entrada se sitúa en aproximadamente 360 °C. Operativamente, es posible ajustar las temperaturas dentro de la torre para obtener una mayor o menor cantidad de un producto específico.

Las torres de destilación cuentan con dispositivos internos diseñados para:

• Evitar turbulencias y facilitar el fraccionamiento.
• Separar líquido del gas, utilizando rellenos (como virutas).
• Captar hidrocarburos en distintos sectores, mediante el uso de torres de platos.

Es crucial no superar los 426 °C, ya que a esta temperatura se produce una ruptura molecular significativa (craqueo).

Productos Obtenidos de la Torre de Topping

El petróleo crudo ingresa como materia prima y, tras el proceso de destilación atmosférica, se obtienen los siguientes productos:

• Gases Licuados de Petróleo (GLP): Butano y propano, utilizados en garrafas. Salen de la torre, se procesan y almacenan para su comercialización.
• Naftas Ligeras: Componentes clave para la producción de gasolina.
• Kerosene (Jet A-1): Principalmente utilizado como combustible para aviación.
• Gasoil Ligero: Requiere un proceso posterior para eliminar el azufre contenido y mejorar su calidad.
• Gasoil Pesado: Necesita modificaciones y tratamientos adicionales para mejorar su calidad y poder ser comercializado.

En la base de la torre, se recolectan los residuos sin destilar, que no son desechos, sino materia prima valiosa para la siguiente etapa de refinación.

Unidad de Vacío: Destilación de Crudo Reducido

Para la separación de los residuos provenientes de la Torre de Topping, se utiliza la Unidad de Vacío. Esta unidad destila el crudo reducido sin alterar su composición molecular, operando a presiones muy bajas (vacío). Bajo estas condiciones, las sustancias se evaporan a temperaturas más bajas, evitando su degradación térmica.

De esta manera, se obtienen nuevos componentes como gasoil ligero y pesado, los cuales son enviados a un tratamiento posterior para su comercialización, además de un residuo pesado y muy viscoso.

La Unidad de Destilación a Vacío tiene como objetivo la destilación de las fracciones de hidrocarburos que no pueden ser destiladas en la etapa atmosférica. Esto se debe a que las altas temperaturas requeridas para su ebullición producirían su descomposición térmica (craqueo). Es, por tanto, la operación complementaria indispensable a la destilación atmosférica.

Las columnas de destilación al vacío se diseñan para recuperar la mayor cantidad posible de gasoil contenido en el crudo reducido. Sin embargo, la presencia de metales y materiales formadores de carbón en el crudo reducido limita la cantidad de gasoil que puede ser extraído.

Estos residuos son, precisamente, los que provienen de la Torre de Topping.