Industrialización de Petróleo

Entre las unidades de procesamiento básicas para la manufactura de productos combustibles en la industria de la refinación se incluyen:

1) destilación de crudo
2) reforma catalítica,
3) desintegración catalítica,
4) hidrólisis catalítica,
5) alquilación,
6) pirólisis,
7) hidrotratamiento
8) concentración de gas.

En las refinerías de petróleo se usan además otros procesos auxiliares, como son unidades tratadoras para purificar tanto los líquidos como los gases producidos, unidades para recuperar el sulfuro de hidrógeno del gas producido y convertirlo en azufre elemental o ácido sulfúrico, estaciones de energía eléctrica, instalaciones generadoras de vapor y lugares para almacenamiento del petróleo crudo y los productos.

Introducida durante la segunda guerra mundial, la desintegración catalítica fluida desplazó progresivamente los anteriores procesos de pirólisis en gran medida. En los primeros procesos de desintegración catalítica se empleaba un sistema cíclico de lecho fijo. Este arreglo ha sido desplazado por unidades de desintegración catalítica fluida. La desintegración catalítica se emplea principalmente para fabricar gasolina, olefinas C3 y C4 e isobutano, por lo general mediante descomposición selectiva de destilados pesados.

Debido a que las reacciones de desintegración son gobernadas por catalizadores preparados específicamente, la gasolina producida contiene proporciones sustanciales de hidrocarburos con alto índice de octano, como compuestos aromáticos, parafinas arborescentes y olefinas. Debido a que la reacción de desintegración ocurre de acuerdo con el mecanismo del ion carbonio, hay cantidades relativamente pequeñas de fragmentos más ligeros que el C3 en los productos. Este resultado contrasta con el de la descomposición de hidrocarburos en la pirólisis por el mecanismo de radicales libres, en el cual se producen cantidades relativamente grandes de fragmentos más ligeros que el C3.

Aceite de ciclo

En la desintegración catalítica también se produce una sustancia conocida como aceite de ciclo. Este es el destilado que hierve después (a mayor temperatura) que la gasolina. Parte del aceite de ciclo puede considerarse una sustancia desintegrada sintética que hierve a una temperatura intermedia entre el punto final de la gasolina y el punto de ebullición inicial de la materia prima.

Catalizadores

Las sustancias empleadas como catalizadores en las unidades de desintegración catalítica modernas generalmente son de naturaleza cristalina y algunas veces se denominan catalizadores zeolíticos, debido a que son silicatos de alúmina hidratados modificados. Tienen composiciones patentadas.

La industria petrolera incluye procesos globales de exploración, extracción, refino, transporte y mercadotecnia de productos del petróleo. Los productos de mayor volumen en la industria son combustibles y gasolina.

La unidad de destilación de petróleo crudo generalmente es precedida por una de desalado, que reduce el contenido de sal inorgánica de los crudos.

La unidad destiladora simplemente separa físicamente el petróleo crudo por destilación fraccionada en componentes de cierto intervalo de ebullición, de modo que pueden ser procesados adecuadamente en pasos posteriores para formar productos específicos.

Reforma catalítica

La composición química de la fracción de nafta, y por consiguiente su índice de octano, varían con la fuente del crudo, pero dicho índice en promedio estará en el intervalo de 40 a 50 octanos.

Prácticamente toda la nafta que entra a las unidades de reforma catalítica es hidrotratada antes, con objeto de prolongar la vida útil del catalizador del proceso. Un importante subproducto de la reforma catalítica es el hidrógeno, que se utiliza para hidrotratar y para cualquier hidrólisis que se efectúe en la refinería.

Desintegración catalítica

El principal objetivo de la desintegración catalítica es convertir en gasolina aquellas fracciones que tienen intervalos de ebullición mayores que el de la gasolina. Un importante objetivo secundario es crear olefinas ligeras, como propileno y butilenos, que se utilizan como materia prima para alquilación de combustible para vehículos y producción petroquímica.

Hidrólisis

La hidrólisis es complementaria y suplementaria de la desintegración catalítica, pues por hidrólisis se procesan con un catalizador en un ambiente de hidrógeno destilados pesados y, en algunos casos, aceites de ciclo, cuya conversión total es impráctica en unidades de desintegración catalítica. Los principales productos son gasolina o combustibles para aviones a reacción y otros destilados ligeros.

Pirólisis

En algunas refinerías la brea se reprocesa en una unidad de pirólisis; proceso denominado desintegración suave o fraccionamiento de viscosidad en condiciones relativamente suaves para reducir su viscosidad. En muchos casos la pirólisis no reduce la viscosidad lo suficiente y dicha reducción se obtiene mezclando la brea con la cantidad necesaria de aceite de ciclo catalítico para producir un combustóleo residual comercial.

Hidrotratamiento

Como herramienta procesadora, el hidrotratamiento tiene numerosas aplicaciones en las refinerías, donde su principal función es purificar, limpiar y mejorar la calidad de las materias primas. En el proceso intervienen hidrógeno y un catalizador. Ya se ha mencionado el empleo de hidrotratamiento de las naftas como un paso previo a la reforma catalítica.

Concentración de gas

El sistema concentrador de gas, reúne productos gaseosos de varias unidades procesadoras y separa físicamente los componentes con el fin de formar, por lo general, una mezcla de C3/C4 que sirve como materia prima para la alquilación, y C2, más ligero, que casi siempre se utiliza totalmente para satisfacer las necesidades de calor dentro de la refinería.

Alquilación

En las refinerías de gasolina para automotores, las unidades de alquilación producen una gasolina parafínica de alta calidad mediante la combinación química de isobutano con propileno o butilenos o ambos.