Refinería de petróleo

Anacortes refinería ( Tesoro), en el extremo norte de March Point sureste de Anacortes, Washington

Una refinería de petróleo es un industrial planta de proceso en el que el petróleo crudo es procesado y refinado en más útil productos derivados del petróleo, tales como gasolina, diesel combustible, base de asfalto, aceite de calefaccion, queroseno, y gas de petróleo licuado. Las refinerías de petróleo son típicamente grandes extensos industriales complejos con amplia tuberías en funcionamiento durante todo, llevando corrientes de líquidos entre las grandes unidades de procesamiento químico.

Operación

El petróleo crudo se separa en fracciones por destilación fraccionada. Las fracciones en la parte superior de la columna de fraccionamiento tienen menores puntos de ebullición que las fracciones en la parte inferior. Las fracciones inferiores pesados son a menudo agrietada en productos más ligeros y útiles. Todas las fracciones se procesan adicionalmente en otras unidades de refinación.

("Crudo") de aceite en bruto o sin procesar no es útil en la forma que viene en de la tierra. Aunque "la luz, dulce" (baja viscosidad, bajo contenido de azufre) de aceite se ha utilizado directamente como combustible quemador para propulsión de barcos de vapor, los elementos más ligeros forman vapores explosivos en los tanques de combustible y por lo que es muy peligroso, sobre todo en buques de guerra. Por esta y muchas otras aplicaciones, el aceite tiene que ser separado en partes y refinado antes de su uso en combustibles y lubricantes, y antes de algunos de los subproductos podrían utilizarse en procesos petroquímicos para formar materiales tales como plásticos , detergentes, disolventes , elastómeros, y fibras tales como nylon y poliésteres. Petróleo combustibles fósiles se utilizan en barco , automóvil y aviones motores. Estos diferentes hidrocarburos tienen diferentes puntos de ebullición , lo que significa que se pueden separar por destilación . Dado que los elementos líquidos más ligeros tienen una gran demanda para su uso en motores de combustión interna, una refinería moderna convertirá pesada hidrocarburos y elementos gaseosos más ligeros en estos productos de mayor valor mediante procesos intensivos complejos y energía.

La refinería de petróleo en Haifa, Israel es capaz de procesar cerca de 9 millones de toneladas (66 millones de barriles) de petróleo crudo al año. Sus dos torres de refrigeración son hitos del horizonte de la ciudad.

El aceite puede ser utilizado en muchas diversas maneras, ya que contiene hidrocarburos de diferentes masas moleculares , formas y longitudes, tales como parafinas, compuestos aromáticos, naftenos (o cicloalcanos), alquenos , dienos, y alquinos. Los hidrocarburos son moléculas de diferente duración y complejidad hechos de sólo hidrógeno y carbono átomos . Sus diversas estructuras les dan sus propiedades diferentes y utiliza de esta manera. El truco en el proceso de refinamiento de petróleo se está separando y purificando estos.

Una vez separado y purificado de contaminantes e impurezas, el combustible o lubricante se pueden vender sin ningún otro tratamiento. Las moléculas más pequeñas, tales como isobutano y propileno o butilenos pueden recombinarse para satisfacer específica requisitos de octano de los combustibles por procesos tales como alquilación o menos comúnmente, dimerización. Grado de octano de la gasolina también se puede mejorar por reformado catalítico, que excluye de hidrógeno de hidrocarburos para producir compuestos aromáticos, que tienen mucho mayor índices de octano. Los productos intermedios tales como gasóleos incluso pueden ser reprocesados para romper un aceite pesado, de cadena larga en uno de cadena corta más ligero, por diversas formas de craqueo tales como craqueo catalítico fluido, craqueo térmico, y hidrocraqueo. El paso final en la producción de gasolina es la mezcla de combustibles con diferentes índices de octano, presiones de vapor y otras propiedades para cumplir con las especificaciones del producto.

Las refinerías de petróleo son plantas de gran escala, el procesamiento de alrededor de cien mil a varios cientos de miles de barriles de petróleo crudo por día. Debido a la alta capacidad, muchas de las unidades se hacen funcionar de forma continua (en comparación con el procesamiento en lotes) a estado estacionario o estado aproximadamente constante durante largos periodos de tiempo (meses a años). Esta alta capacidad también hace optimización de procesos y control avanzado de procesos muy deseable.

Los principales productos de las refinerías de petróleo

La mayoría de los productos de procesamiento de petróleo suelen agruparse en tres categorías: los destilados ligeros (GLP, gasolina, nafta), destilados medios (queroseno, diesel), productos pesados y residuos (petróleo combustible, aceites lubricantes, ceras, alquitrán). Esta clasificación se basa en la forma de petróleo crudo se destila y se separa en fracciones (llamado y destilados de residuo) como se puede ver en el dibujo anterior.

• Gas licuado de petróleo (GLP)
• Gasolina (también conocido como gasolina)
• Nafta
• El queroseno y relacionados combustibles para reactores
• Combustible diesel
• Aceites combustibles
• Aceites lubricantes
• Parafina
• Asfalto y Alquitrán
• El coque de petróleo

Unidades de proceso comunes que se encuentran en una refinería

El número y la naturaleza de las unidades de proceso en una refinería determinan su índice de complejidad.

• Unidad desaladora lava a cabo la sal del crudo antes de que entre la unidad de destilación atmosférica.
• Unidad de Destilación Atmosférica destila petróleo crudo en fracciones. Ver La destilación continua.
• Vacío Unidad de destilación destila más fondos residuales después de la destilación atmosférica.
• Nafta Unidad de Hidrotratamiento utiliza hidrógeno para quitar el azufre de la nafta de destilación atmosférica. Debe hidrotratar la nafta antes de enviar a una unidad catalítica Reformer.
• Unidad reformador catalítico se utiliza para convertir las moléculas de la nafta-hirviendo en mayor octanaje reformado (producto reformador). El reformado tiene un mayor contenido de compuestos aromáticos, olefinas, e hidrocarburos cíclicos). Un subproducto importante de un reformador es hidrógeno liberado durante la reacción del catalizador. El hidrógeno se utiliza tanto en la hidrotratamiento o el hidrocraqueo.
• Unidad de Hidrotratamiento de Destilados desulfuriza destilados (tales como diesel) después de la destilación atmosférica.
• Fluid Catalytic Cracking (FCC) unidad actualiza fracciones más pesadas en productos más ligeros y valiosos.
• Unidad Hydrocracker utiliza hidrógeno para actualizar fracciones más pesadas en productos más ligeros y valiosos.
• Viscorreducción mejoras de unidades aceites residuales pesados de craqueo térmico ellos en más ligeros, más valiosos productos de viscosidad reducida.
• Unidad Merox trata GLP, queroseno o combustible para aviones oxidando mercaptanos a orgánica disulfuros.
• Unidades de coquización ( coquización retardada, coker de líquidos y de flexicoker) Proceso de aceites residuales muy pesados en la gasolina y el diesel, dejando el coque de petróleo como producto residual.
• Unidad de alquilación produce componentes de alto octanaje para la mezcla de gasolina.
• Unidad Dimerización convierte olefinas en componentes de mezcla de gasolina de mayor octanaje. Por ejemplo, butenos pueden ser dimerizados en isoocteno que posteriormente se pueden hidrogenar para formar isooctano. También hay otros usos para la dimerización.
• Isomerización unidad convierte moléculas lineales a-alto octanaje moléculas ramificadas en las mezclas de gasolina o alimentar a las unidades de alquilación.
• Steam unidad de reformado produce hidrógeno para los hidrotratamiento o hidrocraqueo.
• Unidades de almacenamiento de gas licuado de propano y combustibles gaseosos similares a una presión suficiente para mantener en forma líquida. Estos son por lo general los buques o las balas esféricas (recipientes horizontales con extremos redondeados.
• Los tanques de almacenamiento de petróleo crudo y productos terminados, generalmente cilíndrica, con algún tipo de control de emisión de vapor y rodeado de una tierra berma para contener los derrames.
• Tratador gas Amina, Unidad Claus, y el tratamiento del gas de cola para la conversión sulfuro de hidrógeno a partir de hidrodesulfuración en azufre elemental.
• Unidades de servicios públicos tales como torres de refrigeración para la circulación de agua de refrigeración, plantas de calderas para generación de vapor, sistemas de aire instrumento para accionamiento neumático válvulas de control y una subestación eléctrica.
• De alcantarillado y sistemas de tratamiento que consiste en Separadores API, flotación por aire disuelto (DAF) unidades y algún tipo de tratamiento adicional (como una activado tratamiento biológico de fangos) para hacer este tipo de agua adecuados para su reutilización o para su eliminación.
• Unidades de refinación solventes usan disolventes tales como cresol o furfural para eliminar los materiales no deseados, principalmente asfalténicos de aceite lubricante de valores (o diesel de valores).
• Unidades de desparafinado con disolvente eliminan los componentes cerosos pesados petrolato de productos de destilación de vacío.

Diagrama de flujo de la refinería típica

La imagen de abajo es un esquema diagrama de flujo de una refinería de petróleo típica que representa los distintos procesos unitarios y el flujo de corrientes de productos intermedios que se produce entre la entrada de materia prima el petróleo crudo y los productos finales. El diagrama representa sólo uno de los literalmente cientos de diferentes configuraciones de refinería de petróleo. El diagrama también no incluye ninguna de las instalaciones de la refinería habituales que prestan servicios públicos como vapor, agua de enfriamiento y energía eléctrica, así como tanques de almacenamiento de crudo de petróleo y materias primas para productos intermedios y productos finales.

Diagrama de flujo esquemático de una refinería de petróleo típica

Hay muchas otras configuraciones de proceso que se ha representado anteriormente. Por ejemplo, el unidad de destilación de vacío también puede producir fracciones que puede ser refinado en productos finales tales como: aceite de husillo utilizado en la industria textil, aceite de maquinaria ligera, aceite de motor, y el aceite de cilindro de vapor. Como otro ejemplo, el residuo de vacío puede ser procesada en una unidad de coquización para producir coque de petróleo.

Productos finales especiales

Estos se mezclan diversas materias primas, mezclar aditivos apropiados, proporcionar almacenamiento a corto plazo, y prepararse para la carga a granel de camiones, barcazas, buques de productos, y vagones de ferrocarril.

• Los combustibles gaseosos tales como propano , almacenado y transportado en forma líquida bajo presión en vagones especializados a los distribuidores.
• Los combustibles líquidos de mezcla (que produce grados de automoción y aviación de la gasolina, el queroseno, diversos combustibles para turbinas de aviación y los combustibles diesel, añadiendo colorantes, detergentes, aditivos antidetonantes, oxigenados y compuestos antifúngicos como sea necesario). Enviado por barcaza, ferrocarril y barco cisterna. Puede ser enviado regionalmente en específico tuberías para apuntar a los consumidores, especialmente combustible para aviones de la aviación a aeropuertos principales, o hilo de distribuidores en poliductos utilizando separadores de productos llamados inspección de la tubería mide ("cerdos").
• Lubricantes (produce aceites de máquina de luz, aceites de motor, y grasas, añadiendo estabilizadores de la viscosidad según sea necesario), generalmente enviados en grandes cantidades para una planta de embalaje fuera del sitio.
• Cera (parafina), utilizado en el envase de alimentos congelados, entre otros. Puede ser enviado de forma masiva a un sitio para preparar como bloques empaquetados.
• Azufre (o ácido sulfúrico ), subproductos de la extracción de azufre a partir del petróleo, que pueden tener hasta un por ciento de azufre pareja como compuestos orgánicos que contienen azufre. El azufre y el ácido sulfúrico son materiales industriales útiles. El ácido sulfúrico se prepara normalmente y enviado como precursor del ácido oleum.
• Masa alquitrán de envío para el empaquetado unidad fuera del sitio para su uso en techos de alquitrán y grava.
• Unidad de asfalto. Prepara asfalto a granel para el envío.
• Coque de petróleo, utilizado en productos de carbono especialidad o como combustible sólido.
• Petroquímica o materias primas petroquímicas, que a menudo se envían a petro plantas químicas para su posterior procesamiento en una variedad de maneras. Los productos petroquímicos pueden ser olefinas o sus precursores, o diversos tipos de petroquímicos aromáticos.

Emplazamiento / localización de las refinerías de petróleo

Los principios de encontrar un sitio de construcción para las refinerías son similares a los de otras plantas químicas:

• El sitio tiene que ser razonablemente lejos de las zonas residenciales.

• Facilidades para el acceso de materias primas y productos de la entrega a los mercados deben ser de fácil acceso.

• Procesamiento de las necesidades de energía debe ser de fácil acceso.

• La eliminación de productos de desecho no debe causar dificultades.

Para refinerías que utilizan grandes cantidades de vapor de proceso y de agua de refrigeración, una fuente abundante de agua es importante. Debido a esto, las refinerías de petróleo a menudo se encuentra (asociados a un puerto) cerca de los ríos navegables o incluso mejor en una orilla del mar. O bien son de doble propósito, por lo que también el transporte barato disponible por el río o por mar. Aunque las ventajas del transporte de crudo por oleoducto son evidentes, y el método también se utiliza a menudo por las compañías petroleras para entregar productos de salida de gran tamaño como los combustibles a sus terminales de distribución a granel, la entrega de la tubería no es práctico para la salida de productos pequeños. Para estos, vagones de ferrocarril, se pueden utilizar los camiones cisterna o barcazas.

Es útil para las refinerías de sitio en las zonas donde hay abundante espacio para ser utilizado por la misma empresa o de terceros, para la construcción de plantas petroquímicas, fabricación de disolventes (multa de fraccionamiento) las plantas y / o plantas similares para permitir que estos fácil acceso a la salida grande productos de refinería para su posterior procesamiento, o plantas que producen aditivos químicos que la refinería puede tener que mezclarse con un producto en origen en lugar de en las terminales de mezcla.

Las preocupaciones de seguridad y ambientales

Refinería de Miro en Karlsruhe

El proceso de refinación libera numerosos productos químicos diferentes en la atmósfera ; en consecuencia, no son sustanciales la contaminación del aire y las emisiones de un notable olor normalmente acompaña a la presencia de una refinería. Aparte de los impactos de la contaminación atmosférica también existen preocupaciones de aguas residuales, los riesgos de accidentes industriales, tales como incendios y explosiones, y efectos en la salud de ruido debido a ruido industrial.

El público ha exigido que muchos gobiernos imponen restricciones a los contaminantes que liberan las refinerías, y la mayoría de las refinerías de haber instalado el equipo necesario para cumplir con los requisitos de las agencias reguladoras de protección ambiental pertinentes. En Estados Unidos , existe una fuerte presión para prevenir el desarrollo de nuevas refinerías, y ningún gran refinería ha sido construida en el país desde Maratón de Garyville, Louisiana facilidad en 1976. Sin embargo, muchas refinerías existentes se han ampliado durante ese tiempo. Restricciones y presión para evitar la construcción de nuevas refinerías ambientales también pueden haber contribuido al aumento de los precios de los combustibles en los Estados Unidos. Además, muchas refinerías (más de 100 desde 1980) han cerrado debido a la obsolescencia y / o actividad de fusiones dentro de la propia industria. Esta actividad se ha informado que el Congreso y en los estudios especializados no ampliamente publicitados.

Las preocupaciones ambientales y de seguridad hacen que las refinerías de petróleo a veces se encuentran a cierta distancia de las principales zonas urbanas. Sin embargo, hay muchos casos en que las operaciones de las refinerías cercanas a las zonas pobladas y plantean riesgos para la salud, como en el Campo de Gibraltar, una refinería de la estatal española cerca de las ciudades de Gibraltar , Algeciras, La Línea , San Roque y Los Barrios con una población combinada de más de 300.000 residentes en un radio de 5 millas (8,0 km) y la refinería de CEPSA en Santa Cruz, en la isla de Tenerife, España está alojado en un centro de la ciudad densamente poblada y junto a las únicas dos grandes rutas de evacuación dentro y fuera de la ciudad. En California 's Condado de Contra Costa y Condado de Solano, un collar costa de refinerías y plantas químicas asociadas son adyacentes a las zonas urbanas en Richmond, Martínez, Pacheco, Concord, Pittsburg, Vallejo y Benicia, con eventos accidentales ocasionales que requieren "refugiarse en el lugar" órdenes a las poblaciones adyacentes.

Historia

Primero refinerías de petróleo del mundo se establecieron por Ignacy Lukasiewicz cerca Jaslo, Imperio austríaco (ahora en Polonia ) en los años 1854 a 1856 pero eran inicialmente pequeño ya que no había una demanda real de combustible refinado. Como Łukasiewicz de lámpara de queroseno ganó popularidad la industria de refino creció en la zona.

La primera gran refinería de petróleo abrió en Ploiesti, Rumania en 1856. Varias otras refinerías se construyeron en ese lugar con la inversión de Estados Unidos las empresas antes de ser adquirida por la Alemania nazi durante la Segunda Guerra Mundial . La mayoría de estas refinerías fueron fuertemente bombardeados por Fuerzas aéreas del ejército de Operación Maremoto, 1 de agosto de 1943 . Desde entonces, han sido reconstruidas, y en la actualidad suponen un tanto de un problema ambiental.

Otro ejemplo temprano es Oljeön, Suecia , ahora se conserva como un museo en la UNESCO Patrimonio de la Humanidad Engelsberg. Entró en operación en 1875 y es parte de la Ecomuseo Bergslagen.

En un momento, la mayor refinería de petróleo del mundo se decía ser Ras Tanura, Arabia Saudita , propiedad de Saudi Aramco. Durante la mayor parte del siglo 20, la mayor refinería del mundo era la Abadan refinería en Irán . Esta refinería sufrió grandes daños durante la Guerra entre Irán e Irak. Complejo refinador más grande del mundo es el "Centro de Refinación de Paraguaná" (CRP) operado por PDVSA en Venezuela con una capacidad de producción de 956.000 barriles por día (152.000 m ³ / d) (Amuay 635.000 bbl / d (101.000 m ³ / d), Cardón 305.000 bbl / d (48.500 m ³ / d) y Bajo Grande 16.000 bpd ). Ulsan refinería de SK Energy de Corea del Sur con una capacidad de 840,000 bbl / d (134.000 ^m3 / d) y La refinería de Reliance Petróleo en Jamnagar, India con 660.000 bbl / d (105.000 m ³ / d) son el segundo y el tercero más grande, respectivamente.

Las refinerías estadounidenses primeros procesados crudo para recuperar el queroseno. Otros productos (como la gasolina) se consideran residuos y fueron arrojados a menudo directamente al río más cercano. La invención del automóvil se desplazó la demanda de gasolina y diesel, que siguen siendo los productos refinados primarios hoy. Refinerías de fecha anterior a la EPA eran muy tóxicos para el medio ambiente. La estricta legislación ha ordenado que las refinerías cumplen con los estándares de aire y limpieza de agua modernos. De hecho, la obtención de un permiso para construir incluso una refinería moderna con un impacto mínimo sobre el medio ambiente (con excepción de las emisiones _de CO2) es tan difícil y costoso que no hay nuevas refinerías se han construido (aunque muchos se han expandido) en los Estados Unidos desde 1976 . Como resultado, algunos creen que esto puede ser la razón por la que los EE.UU. es cada vez más dependiente de las importaciones de gasolina terminada, en lugar de petróleo crudo incrementales. Por otra parte, los estudios han revelado que la aceleración de la actividad de fusiones en el sector de refinación y la producción ha reducido la capacidad adicional, lo que resulta en los mercados más estrictas en los Estados Unidos en particular.