FRACCIONA

Universidad nacional san Luis Gonzaga de Ica

INFORME DE FRACCIONAMIENTO DE PETROLEO

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PROCESOS AMBIENTALES


“Año de la Promoción de la industria responsable y del compromiso climático”

FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA

TEMA:“FRACCIONAMIENTO DEL

PETROLEO”CURSO:


DOCENTE:

ING. HENRYALUMNA:

DIANA RAMOS SUAREZ

CICLO: VI° CICLO

ICA – PERÚ


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INTRODUCCIÓN

La refinación del petróleo se realiza ya desde hace tiempos remotos, con el fin de obtener otros productos que sean derivados de él, en lo cual también se podrá obtener energía eléctrica en función de combustible obtenidos mediante un proceso de separación en una columna destilada de fraccionamiento, en el mundo existen todo tipo de refinerías, las cuales se pueden clasificar en dos: las refinerías simples y las refinerías complejas, lo cual la diferencia de estos es que las refinerías simples esta constituidas solamente por algunas unidades de tratamiento, mientras que las refinerías complejas cuentan con un mayor número de estas unidades. Generalmente las refinerías se instalan en las costas, para ahorrar gastos de transporte y construcción de oleoductos, en la refinación de petróleo se obtiene gasolina, kerosene, naftas, butano, propano y otros gases. En toda refinación existen 3 etapas, las cuales son: la extracción, el pre tratamiento del petróleo y el cracking térmico.


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FRACCIONAMIENTO DEL PETROLEO

El crudo se transporta desde su punto de origen por vía marítima y se almacena en tanques, que son circulares y con techo flotante (para evitar la pérdida de gases). La refinería se suministra de varios crudos para de ese modo asegurarse el suministro y con ellos configurar la alimentación a la refinería.

EL DESALADO

Los crudos aparecen junto con agua salada en cantidades apreciables si bien es cierto que la mayor parte es eliminada en el campo petrolífero. Parte se decanta en los tanques de crudo y parte queda emulsionada en el crudo. Este agua es la responsable del contenido salino que presenta el crudo (cloruros de sodio y magnesio principalmente). Este contenido salino hay que eliminarlo por dos razones:

1. Crea incrustaciones en los cambiadores de calor.2. La sal a alta temperatura se hidroliza produciendo cloruro de hidrogeno

(el cual es muy corrosivo).

El desalado se realiza mediante extracción con agua en dos etapas con una eficacia de proceso que ronda el 90%, lo cual es suficiente:

1. En la primera se crea una emulsión crudo-agua.2. En la segunda etapa se decantan para separar las dos fases (acuosa y

orgánica). El agua también lleva arenas y arcillas por lo que se hace un tratamiento de aguas.


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PROCESOS DE SEPARACIÓN DEL PETRÓLEO CRUDO

El primer paso en el refino de petróleo es el fraccionamiento del crudo en torres de destilación atmosférica y al vacío. El petróleo crudo calentado se separa físicamente en distintas fracciones de destilación directa, diferenciadas por puntos de ebullición específicos y clasificadas, por orden decreciente de volatilidad, en gases, destilados ligeros, destilados intermedios, gasóleos y residuo. El fraccionamiento funciona porque la gradación de temperatura desde el fondo al extremo superior de la torre de destilación hace que los componentes con punto de ebullición más alto se condensen primero, en tanto que las fracciones con punto de ebullición más bajo alcanzan mayor altura en la torre antes de condensarse. En el interior de la torre, los vapores ascendentes y los líquidos descendentes (reflujo) se mezclan a niveles en los que sus composiciones respectivas están equilibradas entre sí. En dichos niveles (o fases) están dispuestos unos platos especiales que extraen una fracción del líquido que se condensa en cada nivel. En una unidad ordinaria de destilación de crudo en dos fases, la torre atmosférica, que produce fracciones y destilado ligeros, va seguida inmediatamente de una torre de destilación al vacío que procesa los productos residuales atmosféricos. Después de la destilación, sólo unos pocos hidrocarburos son adecuados para utilizarlos como productos acabados sin necesidad de un proceso ulterior.

DESTILACIÓN ATMOSFÉRICA

En las torres de destilación atmosférica, el crudo desalinizado se precalienta utilizando calor recuperado del proceso. Después pasa a un calentador de carga de crudo de caldeo directo, y desde allí a la columna de destilación vertical, justo por encima del fondo, a presiones ligeramente superiores a la atmosférica y a temperaturas comprendidas entre 343 °C y 371 °C, para evitar el craqueo térmico que se produciría a temperaturas superiores. Las fracciones ligeras (de bajo punto de ebullición) se difunden en la parte superior de la torre,

de donde son extraídas continuamente y enviadas a otras unidades para su ulterior proceso, tratamiento, mezcla y distribución.

Las fracciones con los puntos de ebullición más bajos (el gas combustible y la nafta ligera) se extraen de la parte superior de la torre por una tubería en forma de vapores. La nafta, o gasolina de destilación directa, se toma de la sección superior de la torre como corriente de productos de evaporación. Tales productos se utilizan como cargas petroquímicas y de reforma, material para mezclas de gasolina, disolventes y GPL. Las fracciones del rango de ebullición intermedio (gasóleo, nafta pesada y destilados) se extraen de la sección intermedia de la torre como corrientes laterales y se envían a las


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operaciones de acabado para su empleo como queroseno, gasóleo diesel, fuel, combustible para aviones de reacción, material de craqueo catalítico y productos para mezclas. Algunas de estas fracciones líquidas se separan de sus residuos ligeros, que se devuelven a la torre como corrientes de reflujo descendentes. Las fracciones pesadas, de alto punto de ebullición (denominadas residuos o crudo reducido), que se condensan o permanecen en el fondo de la torre, se utilizan como fuel, para fabricar betún o como carga de craqueo, o bien se conducen a un calentador y a la torre de destilación al vacío para su ulterior fraccionamiento (véanse las Figuras 78.3 y 78.4).


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DESTILACIÓN AL VACÍO

Las torres de destilación al vacío proporcionan la presión reducida necesaria para evitar el craqueo térmico al destilar el residuo, o crudo reducido, que llega de la torre atmosférica a mayores temperaturas. Los diseños internos de algunas torres de vacío se diferencian de los de las torres atmosféricas en que en lugar de platos se utiliza relleno al azar y pastillas separadoras de partículas aéreas. A veces se emplean también torres de mayor diámetro para reducir las velocidades. Una torre de vacío ordinaria de primera fase produce gasóleos, material base para aceites lubricantes y residuos pesados para desasfaltación de propano. Una torre de segunda fase, que trabaja con un nivel menor de vacío, destila el excedente de residuo de la torre atmosférica que no se utiliza para procesado de lubricantes, y el residuo sobrante de la primera torre de vacío no utilizado para la desasfaltación. Por lo común, las torres de vacío se usan para separar productos de craqueo catalítico del residuo sobrante.

Asimismo, los residuos de las torres de vacío pueden enviarse a un coquificador, utilizarse como material para lubricantes o asfalto, o desulfurarse y mezclarse para obtener fuel bajo en azufre (véanse las Figuras 78.5 y 78.6).


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PROCESOS DE CONVERSIÓN DEL PETRÓLEO CRUDO

Los procesos de conversión, como el craqueo, la combinación y la rectificación, modifican el tamaño y la estructura de las moléculas de hidrocarburos para convertir las fracciones en productos de más valor (véase la Tabla 78.3) .

Como resultado de la conversión se crean varias moléculas de hidrocarburos que no suelen encontrarse en el petróleo crudo, aunque son importantes para el proceso de refino. Las olefinas (alquenos, olefinas dicíclicas y alquinos) son moléculas de hidrocarburos de cadena o anillo insaturados con un enlace doble como mínimo. Por lo común, se forman por craqueo térmico y catalítico, y rara vez se encuentran de modo natural en el petróleo crudo sin procesar.

Los alquenos son moléculas de cadena recta y fórmula CnHn, que contienen al menos un enlace doble (insaturado) en la cadena. La molécula de alqueno más sencilla es el etileno de olefina monocíclica, con dos átomos de carbono unidos por un doble enlace, y cuatro átomos de hidrógeno. Las olefinas dicí- clicas (que contienen dos dobles enlaces), como el 1,2-butadieno y el 1,3-butadieno, y los alquinos (con un triple enlace), como el acetileno, se encuentran en el C5 y las fracciones más ligeras procedentes del craqueo. Las olefinas son más reactivas que las parafinas o los naftenos, y se combinan fácilmente con otros elementos, como el hidrógeno, el cloro y el bromo.


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FRACCIONES DEL PETRÓLEO


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USO Y APLICACIONES DE LOS DERIVADOS DEL PETRÓLEO

Gasolina motor corriente y extra: Para consumo en los vehículos automotores de combustión interna, entre otros usos.

Turbo combustible o turbosina: Gasolina para aviones jet, también conocida como Jet-A.

Gasolina de aviación: Para uso en aviones con motores de combustión interna.

ACPM o Diesel: De uso común en camiones y buses Queroseno: Se utiliza en estufas domésticas y en equipos industriales. Es el

que comúnmente se llama "petróleo". Cocinol: Especie de gasolina para consumos domésticos. Su producción es

mínima. Gas propano o GLP: Se utiliza como combustible doméstico e industrial. Bencina industrial: Se usa como materia prima para la fabricación de

disolventes alifáticos o como combustible doméstico Combustóleo o Fuel Oil: Es un combustible pesado para hornos y calderas

industriales. Disolventes alifáticos: Sirven para la extracción de aceites, pinturas,

pegantes y adhesivos; para la parafínicas: Es la materia prima para la producción de velas y similares, ceras para pisos, fósforos, papel parafinado, vaselinas, etc.


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Polietileno: Materia prima para la industria del plástico en general

Alquitrán aromático (Arotar): Materia prima para la elaboración de negro de humo que, a su vez, se usa en la industria de llantas. También es un diluyente

Ácido nafténico: Sirve para preparar sales metálicas como naftenatos de calcio, cobre, zinc, plomo, cobalto, etc., que se aplican en la industria de pinturas, resinas, poliéster, detergentes, tensoactivos y funguicidas

Benceno: Sirve para fabricar ciclohexano.}Ciclohexano: Es la materia prima para producir caprolactama y ácido adípico con destino al nylon.

Tolueno: Se usa como disolvente en la fabricación de pinturas, resinas, adhesivos, pegantes, thinner y tintas, y como materia prima del benceno.

Xilenos mezclados: Se utilizan en la industria de pinturas, de insecticidas producción de thinner, gas para quemadores industriales, elaboración de tintas, formulación y fabricación de productos agrícolas, de caucho, ceras y betunes, y para limpieza en general.

Asfaltos: Se utilizan para la producción de asfalto y como material sellante en la industria de la construcción.

Bases lubricantes: Es la materia prima para la producción de los aceites lubricantes.

¿CUÁLES SON LAS EMPRESAS MÁS IMPORTANTES DEL PERÚ DEL SECTOR DEL PETRÓLEO Y DEL GAS?

En cuanto al sector del petróleo y del gas las diez empresas más importantes del Perú son: PetroPerú, Refinería La Pampilla S.A.A, Primaz, Repsol Comercial-Recosac, Peruana de Combustibles (Grupo Pesca), Perú LNG, Pluspetrol Perú Corporation, Hunt Oil Compant SP, Petrobras Energía Perú y Pluspetrol Norte.

IMPACTOS AMBIENTALES POTENCIALES

Los impactos ambientales de la refinación de petróleo son el resultado,

principalmente, de las emisiones gaseosas, descargas de efluentes, desechos

sólidos, ruido y olor además de efectos visuales o estéticos.

Las emisiones atmosféricas constituyen las causas más significativas de los

impactos ambientales negativos de las refinerías. Las más importantes son las

partículas, hidrocarburos, monóxido de carbono, óxidos de azufre y de nitrógeno.


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Emanan de diferentes fuentes incluyendo la unidad de

desintegración catalítica, los procesos de recuperación de azufre, calentadores,

desfogues, mecheros y almacenamiento de los productos o materias primas. Los

sellos de las bombas y las válvulas pueden originar las emisiones fugitivas. La

combinación de estas emanaciones puede causar olores nocivos que afectarán a

grandes areas alrededor de la refinería.

Se emplean grandes cantidades de agua en la refinación de petróleo para lavar los

materiales indeseados de la corriente del proceso, para enfriamiento y producción

de vapor, y en los procesos de reacción. Entre los contaminantes principales que

se encuentran en los efluentes de las refinerías de petróleo tenemos: aceites y

grasas, amoniaco, compuestos fenólicos, sulfuros, ácidos orgánicos, y cromo y

otros metales. Se pueden expresar estos contaminantes en términos de su

Demanda Bioquímica de Oxígeno(DBO5), Demanda Química de Oxígeno(DQO) y el

contenido de Carbono Orgánico Total (COT). Además, existe el potencial para

contaminar el agua superficial, el suelo y el agua freática debido a las fugas o

derrames de las materias primas o productos. La purga del agua de enfriamiento,

el agua de lavado o de limpieza, el escurrimiento e infiltración de los patios de

tanques, almacen de tubos, areas de entrega de productos, y módulos de

procesamiento, también pueden causar la degradación de las aguas superficiales y

freáticas.

Las refinerías generan grandes cantidades de desechos sólidos; los principales son

las partículas catalíticas de las unidades de desintegración, finos de coque,

sulfuros de hierro, medios de filtración, y diferentes lodos (de la limpieza de los

tanques, separadores de aceite y agua, y sistemas de tratamiento de las aguas

servidas).

FUENTES DE CONTAMINACIÓN:

Los sistemas de creación de vacío en las industrias de refinación, son las causantes de gran parte de la contaminación generada. En los condensadores del sistema, durante la creación del vacío gran parte de gases hidrocarburos y orgánicos no condensables se disipan a la atmosfera, mientras que los vapores condensables se mezclan con el agua de enfriamiento. Ambos mecanismos son fuente de contaminación si no se tienen en cuenta los procedimientos y los procesos adecuados para mitigar tal situación.

En el petróleo además de sus componentes principales, están presentes gran cantidad de compuestos indeseables tanto para el proceso de refinación, como para la calidad del producto finalmente requerido. Dependiendo del tipo de impurezas se llevan a cabo procesos como pre-tratamiento antes de poder ser procesado el petróleo tales como lavados con agua y desalinización (este último


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también se halla relacionado con el mantenimiento de los equipos debido a que contrarresta la corrosión y el ensuciamiento de los mismos). Sin embargo existen siempre cantidades de sustancias que no son retenidas completamente en estos procesos preliminares; razón por la cual las aguas de desecho provenientes de los sistemas de creación de vacío implican un especial cuidado y tratamiento, debido en parte a que en ella se dispone de gran cantidad de sulfuros (en especial cuando se están refinando crudos ácidos), y de contaminantes solubles, cloruros, mercaptanos y fenoles.

La composición de los contaminantes depende de diversos factores que van desde el funcionamiento y las condiciones de la torre de destilación, hasta las concentraciones de la alimentación y el producto final deseado. La situación debe ser especialmente analizada debido a que se deben implementar mecanismos satisfactorios de control de contaminación, por ejemplo si se aumenta la temperatura del agua refrigerante son menos las emisiones a la atmosfera de gases no condensables, pero entonces aumenta la cantidad de estos componentes disueltos en las aguas de desecho.

Dos de los métodos que han mostrado mejores resultados en el control de las sustancias no condensables son mediante la recuperación del vapor y la absorción. La primera es el de mayor empleo, y consiste básicamente en la ventilación y combustión de estos no condensables para la generación de energía; por otra parte, cuando se recurre al empleo de la absorción, se pasan no condensables por una cascada de petróleo pobre, cuando la cantidad de estos gases justifica el costo de inversión inicial y mantenimiento.

CONCLUSIONES

La destilación atmosférica y al vacío son procesos cerrados, en los cuales debe hacerse un control estricto de la corrosión para la seguridad de la planta y sus operadores por lo que debe ser controlado el contenido de azufre, de nitrógeno y cloro en el crudo, en el caso de la formación de HCl se inyecta amoníaco en la corriente superior antes de la condensación inicial y luego suficiente agua de lavado, para evitar la acumulación de cloruro de amonio.

La alimentación de las columnas debe estar libre de agua y sales para evitar daños en los equipos. Presiones muy bajas garantizan buen fraccionamiento en las columnas de vacío. Los malfuncionamientos o fallas en las columnas de destilación generalmente son debidos a fallas presentadas durante la operación y no durante el diseño. El cracking térmico dentro de las columnas es indeseado porque se genera coque que obstruye las tuberías y daña los equipos. La energía necesaria durante el proceso condiciona la eficiencia de la destilación.

El aprovechamiento al máximo de los recursos tanto energéticos como de materia prima es un aspecto primordial durante el proceso de fraccionamiento del petróleo, ya que en lo posible, se debe disminuir la cantidad de combustible usado para la generación del calor necesario para


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la separación y además se deben recuperar las fracciones de petróleo hasta cuando sea rentable.

Debido a las grandes dimensiones de los equipos de las refinerías, se produce un consumo energético en cantidades considerables y además los productos deben cumplir una normativa específica de calidad, lo que obliga a que se deban manejar ciertas condiciones para alcanzar dichos requisitos, por tanto es de gran importancia la optimización del diseño y operación de los equipos que garanticen minimizar el consumo de energía y maximizar la producción de los productos.

Para un buen fraccionamiento de los crudos pesados es necesario mejorar las propiedades físicas que impiden la fácil circulación del fluido, tales como la densidad y la viscosidad, lo cual se logra al mezclarlos con petróleos de corte más liviano.

La destilación es una de las principales operaciones que permiten obtener derivados de mayor valor comercial, convirtiéndose en un producto fundamental para el desarrollo de todos los procesos, por mencionar algunos se encuentra el combustible que emplean loa autos, aviones o camiones para desplazarse; el asfalto que cubre carreteras y autopistas; el gasóleo que alimenta la calefacción; los plásticos empleados para la fabricación de

computadoras, juguetes, electrodomésticos; los disolventes que permiten separar un componente en especial o auxilian algún proceso de producción, entre otros derivados.

RECOMENDACIONES Debido a los cambios que ha ido experimentando nuestro entorno el problema

de la contaminación ambiental ha dejado de ser el problema de unos cuantos para ser el problema de todos. Por esto la explotación de la actividad petrolera deberá atenerse a los principios de Desarrollo Sustentable, el cual reza: "Asegurarse de que las naciones actuales satisfagan sus necesidades y aspiraciones, sin comprometer la disponibilidad de recursos para las futuras generaciones, a fin de que satisfagan también sus necesidades y aspiraciones, todo ello en equilibrio con los límites de habilidad de los sistemas naturales para autorregenerarse, asegurando en todo momento un hábitat con aceptable calidad de vida"¨ .

Estamos conscientes de que la explotación petrolera produce, necesariamente, desechos, sin embargo, recomendamos que estos desechos sean tratados adecuadamente y dispuestos en sitios seguros para evitar la contaminación del ambiente.

Exhortamos a nuestros gobernantes a no quedarnos atrás y a que se creen leyes más severas en cuanto a contaminación producto del refinado y, porque no, del almacenamiento y aprovisionamiento de los derivados del petróleo (posibles derrames de producto).


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Recomendamos que las emanaciones de las refinerías deben estar estrictamente limitadas y controladas a fin de evitar polución del aire, del suelo y de los ríos, así como los ruidos.

Le indicamos a las empresas que se dedican a trabajar con este hidrocarburo y sus derivados a que adecuen las instalaciones, con la ventilación adecuada, sin afectar el producto; a promover el uso de mascarillas y el equipo apropiado, así como rotar al personal para que las exposiciones de gases y demás, no afecten paulatinamente la salud de los empleados.

BIBLIOGRAFIA

http://www.monografias.com/trabajos14/petrol/petrol.shtml http://gustato.com/petroleo/destilacion.html http://letravirtual.usbctg.edu.co/index.php/ingeniator/article/viewFile/273/256 http://slideplayer.es/slide/1083346/ http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/39/html/

sec_9.html http://www.monografias.com/trabajos/petro/petro.shtml https://es.wikipedia.org/wiki/Destilaci%C3%B3n_fraccionada


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