Refinería de petróleo

Da Wikipedia, a enciclopedia libre.
Ir á navegación Ir á busca
Refinería Shell en Martinez , California

Unha refinería de petróleo é un establecemento onde o petróleo (que é unha mestura de hidrocarburos de diferente peso molecular , especialmente hidrocarburos parafínicos e naftenos [1] ) sepárase nos seus compoñentes (chamados "cortes") e onde estes últimos son tratados nun serie de procesos posteriores ata a obtención dos produtos comerciais, que poden ser de varios tipos, incluíndo:

Antecedentes

A primeira refinería de petróleo fundouse en 1857, en Râfov, preto de Ploiești (Ploiesci), que se atopa a 60 km de Bucarest, e foi a primeira refinería de petróleo industrial do mundo.

Esquemas de refino

As refinerías teñen un ciclo de procesamento que se pode clasificar segundo as plantas presentes e os produtos producidos.

Algúns esquemas de refinación posibles son:

  • hidrosquímica : é unha planta caracterizada por un baixo rendemento en produtos lixeiros e un alto rendemento en fuelóleo . Este esquema de refinación implica os seguintes procesos:
  • Esquema de conversión : a diferenza das refinerías de hidroquímica, as fraccións pesadas non se venden como fuel, senón que se converten térmicamente ou catalíticamente en fraccións máis lixeiras. As refinerías deste tipo son máis flexibles para responder ás diferentes demandas do mercado (estacionalidade do produto).
  • Lube : unha refinería Lube produce principalmente bases para aceites lubricantes . Os espazos en branco que se empreguen deben estar a base de parafina.

Plantas de refino

Abaixo amósanse as principais plantas que se utilizan nunha refinería. Algúns deles están presentes en todas as refinerías (por exemplo, destilación de topping e desulfuración), mentres que outros non. Isto depende das características do petróleo procesado pola refinería en cuestión e das demandas do mercado.

Esquema simplificado dun proceso de refinado de cru: a partir da destilación atmosférica ( cobertura ) obtéñense os distintos cortes de gasolina, posteriormente procesados ​​en plantas específicas. As fraccións máis pesadas son procesadas nunha columna de baleiro (baleiro) onde se recuperan outros combustibles.

Tratamentos previos

Antes de ser procesado, o petróleo debe separarse da auga , as sales e a area que poden estar presentes en suspensión . Estas operacións, xunto coa estabilización (eliminación da fracción gasosa que acompaña ao aceite) tamén se realizan no "cabezal", é dicir, durante a fase de extracción . É preferible repetilos, con maior precisión, antes de iniciar calquera procesamento na refinería.

Desalgando

Detalle da refinería Bid Boland, Irán

Debido á súa alta viscosidade , as gotas e os sólidos en suspensión non sedimentan espontaneamente, polo que é necesario recorrer a unha operación de desalinización (en inglés desalting). [2]

A dessalación do cru ten como finalidade evitar os efectos de desactivación do catalizador usado no craqueo catalítico e de ensuciar ou corrosión dos equipos químicos . [3]

A operación de desalinización ten lugar nun equipo no que se realizan as seguintes operacións: [4]

  • inicialmente, o petróleo precalentado a 150 ° C a 12 bar de presión engádese a unha certa cantidade de auga desmineralizada e algúns aditivos, despois pasa a través dunha válvula de laminación , o que favorece a súa mestura .
  • O sistema de auga bruta así formado envíase dentro dun dessalador (que externamente semella un gran tanque), entre dúas placas cargadas eléctricamente, que actúan como electrodos a cuxos extremos aplícase unha diferenza de potencial de 15000 - 30000 V.; o campo eléctrico aplicado favorece a coalescencia das gotas de auga, que se separan así do cru. A coalescencia de pingas de auga en presenza do campo eléctrico débese á natureza polar das moléculas de auga (os compostos que compoñen o cru son non polares).
  • O cru está separado pola gravidade da auga de lavado (máis pesada), que se extrae do fondo e leva consigo as impurezas contidas no cru.

O aceite é xeralmente tratado noutro desalador (é dicir, lévase a cabo unha operación en dúas etapas).

O tren de precalentamento

O cru quéntase antes de dessalar nun ou máis intercambiadores de calor ata 50-150 ° C , dependendo da viscosidade inicial, para diminuílo. [ sen fonte ]

Este precalentamento prodúcese a costa dun ou máis fluxos de produtos quentes que saen da planta.

Despois de desalar, para ser separado nos seus compoñentes, o petróleo debe ser quentado e vaporizado parcialmente ata uns 350 ° C [ sen fonte ] [5] , a temperatura á que nos detemos para evitar rachar hidrocarburos coa conseguinte formación de coque e, polo tanto, ensuciar a columna de cobertura. Esta operación lévase a cabo nun forno e require unha cantidade considerable de combustible . Para minimizar o consumo de combustible, a cadea de aceite dessalinizada é pre-Calefacción a costa de produtos quentes que saen da instalación de destilación na parte superior. O número de intercambiadores de calor empregados pode ser considerable (incluso 20 ou 30). [ sen fonte ]

Para maximizar a eficiencia da recuperación de calor , o petróleo intercambiará calor coas correntes en orde ascendente de temperatura, primeiro as máis frías e despois as máis quentes (realizando un intercambio de calor a contracorrente ). Xunto cos produtos que saen da planta, a "bomba ao redor" , que son refluxos intermedios de produtos, tamén liberan calor ao aceite. Estes produtos son retirados, arrefriados e devoltos á columna uns pratos máis arriba. Deste xeito, lévase a cabo a condensación de parte dos vapores que soben na columna. Este conxunto de intercambiadores chámase normalmente tren de intercambio ou tren de precalentamento .

A destilación de cobertura

Icona de lupa mgx2.svg Mesmo tema en detalle: Destilación e columna de destilación .
Esquema de destilación en bruto

O cru é unha mestura de hidrocarburos moi complexa que non se pode empregar directamente. En particular, é necesario separalo en fraccións (ou "cortes de aceite") mediante a operación de destilación de cobertura (ou "destilación atmosférica").

A torre de fraccionamento (ou "columna de destilación") empregada na destilación de cuberta é un equipo químico que consiste nunha torre de aceiro cilíndrica ( uns 50 m de alto e 6,50 m de ancho [ precísase cita ] ), dentro dos cales, a intervalos regulares, hai placas horizontais, que dividen a torre en varias "etapas". As placas poden ter xeometrías diferentes e teñen o propósito de poñer en contacto íntimo as dúas correntes (líquidas e gasosas) que se atopan en cada placa. A temperatura da torre é alta na base e diminúe coa altura.

A carga, en parte na fase de vapor, colócase na "zona de esgotamento" da columna (é dicir, na parte inferior), onde se vaporiza aínda máis grazas a unha redución da presión (por exemplo, vai de 5 bar a 2 bar ).

Cando o vapor sube na columna, entra en contacto co líquido que baixa das placas de destilación superiores. Os compostos que teñen unha temperatura de ebulición máis baixa (é dicir, son máis volátiles ) pasan á fase de vapor e ascenden cara á parte superior da columna, mentres que os produtos máis pesados ​​(chamados "residuo atmosférico" ou "residuo de cobertura "), unha temperatura de ebulición máis alta, permanecen na fase líquida, polo que se toman do fondo da columna.

Algúns pratos de destilación "cortan" os cortes de aceite [6] e envíanse para o seu posterior procesamento.

Os cortes de aceite son mesturas de hidrocarburos que teñen unha temperatura de ebulición dentro dun determinado rango. As fraccións obtidas a partir dunha columna de destilación son xeralmente:

Destilación ao baleiro (ou ao baleiro )

Diagrama dunha columna de destilación ao baleiro

O residuo de cuberta aínda contén outros compostos que se poden empregar, pero o seu punto de ebulición a presión atmosférica é tan alto que a carga racharíase antes de vaporizarse. Para superar este inconveniente, o residuo de cubrición destilase a unha presión considerablemente inferior (aproximadamente 0,1 atm). O residuo de cobertura quéntase nun forno ( ata 450 ° C [ sen fonte ] ) e introducido na parte inferior da columna de baleiro . O baleiro tamén pode funcionar sen forno, especialmente se hai unha planta de conversión térmica augas abaixo.

Os produtos obtidos da destilación ao baleiro dependen do tipo de cru empregado.
No caso de espazos parafínicos para lubricantes, temos:

  • combustible diésel ao baleiro (VGO)
  • tres fraccións lubricantes lixeiras e medias
  • residuo de baleiro ( asfaltenos e fracción lubricante pesada)

No caso dos cru para a produción de combustibles, temos:

  • gasóleo lixeiro ao baleiro (LVGO)
  • gasóleo pesado ao baleiro (HVGO)
  • residuo de baleiro (asfaltenos).

Os gasóleos ao baleiro pódense empregar para impulsar buques ou para producir gasolina e gasóleo para o seu transporte mediante procesos de rachaduras térmicas ou catalíticas.

Desulfuración

Icona de lupa mgx2.svg Mesmo tema en detalle: a desulfuración e o proceso de Claus .

Os produtos de destilación adoitan ter un contido de xofre demasiado alto e, polo tanto, envíanse a tratamentos de desulfuración , nos que se inxecta H 2 , que logo se separa en forma de H 2 S ( sulfuro de hidróxeno ) e posteriormente oxídase nas plantas para o proceso Claus , con xofre elemental. Hai que eliminar o xofre xa que é moi corrosivo. Ademais, durante a combustión libera dióxido de xofre que, cando se combina coa auga, forma a chamada chuvia ácida .

Rachar

Icona de lupa mgx2.svg Cracking (química)

Os produtos pesados ​​como o gasóleo e o fuel son obtidos a partir da destilación ao baleiro. Estes produtos non se poden empregar inmediatamente comercialmente, porque a miúdo non cumpren todas as especificacións, como o número de octano ou o contido de xofre. Ademais, é improbable que as cantidades producidas respecten as proporcións das cantidades vendidas. Polo tanto, desenvolvéronse técnicas de proceso co paso do tempo nas que as moléculas de hidrocarburos de alto peso molecular se dividen en moléculas máis curtas, por exemplo mediante unha reacción como: [7]

C 13 H 28 + H 2 → C 7 H 16 + C 6 H 14

No exemplo indicado, obtense unha molécula de heptano e outra de hexano (que son compoñentes das gasolinas lixeiras) a partir do corte C 13 (é dicir, gasóleo ).

Estes procesos chámanse procesos de cracking (literalmente: "picar"). Son reaccións que teñen lugar en condicións de alta temperatura (as reaccións en cuestión son endotérmicas) e en presenza de catalizadores baseados en alúmina , nos chamados reactores de leito fluidizado ou FCC (do inglés: Fluid Catalitic Cracking ).

Reformando

Icona de lupa mgx2.svg O mesmo tema en detalle: a reforma catalítica .

Un parámetro fundamental dos combustibles é o seu número de octano , que debe ser elevado. Depende da "complexidade" das moléculas que forman o combustible, por exemplo, da presenza de ramas .

Por esta razón , desenvolvéronse procesos de reforma (literalmente: "reforma"), que modifican a estrutura das moléculas de hidrocarburos aumentando o número de octanos do combustible así obtido. Estes procesos teñen lugar a alta temperatura (as reaccións de reforma son endotérmicas) e en presenza de catalizadores a base de platino, en reactores de leito fixo.

Descolección

Antes de ser eliminada , a auga oleosa procedente do proceso de dessalado envíase á planta de tratamento especial para a eliminación de aceite.

Pódese usar un separador auga-aceite tipo " API " para descolocar os efluentes. [8] [9]

Os separadores auga-aceite API son separadores por gravidade , é dicir, o seu funcionamento baséase na diferenza de densidade entre residuos de hidrocarburos, auga e impurezas sólidas. Os sólidos son entón retirados do fondo do tanque, mentres que a auga e o cru son retirados aproveitando o feito de que o cru é máis lixeiro que a auga.

Augas abaixo do separador de auga-aceite API pódese establecer unha planta de flotación e / ou tratamento biolóxico para reducir aínda máis a concentración de contaminantes na auga.

Ademais dos separadores auga-aceite API, hai outros tipos de construción de separadores de aceite, como separadores de placas paralelas .

Os produtos da refinería

Icona de lupa mgx2.svg O mesmo tema en detalle: produtos petrolíferos .

Entre os produtos obtidos dos procesos de refinaría de cru, hai:

  • nafta virxe , que é a principal materia prima para a industria petroquímica, en particular para a produción de plásticos e cauchos sintéticos ;
  • as fraccións pesadas (C 20 e superiores), que teñen pouco interese comercial e que adoitan empregarse en refinerías para a produción de enerxía en caldeiras especiais.

A refinería e o medio ambiente

Unha refinaría de petróleo é unha planta industrial cun forte impacto ambiental , tanto para a área que ocupa normalmente (medible en hectáreas ), como para o gran compoñente enerxético (case todos os procesos de refino son térmicos) e para o efecto sobre o medio ambiente debido aos efluentes liberados.

Cómpre ter en conta que orixinalmente o único produto que se podía empregar na refinación era o queroseno, para as lámpadas; en consecuencia, a gasolina (demasiado perigosa debido á inflamabilidade) e o gasóleo (difícil de prender) foron vertidos ao sistema de sumidoiros. A difusión do motor de combustión interna interveu para solucionar esta contaminación, o que fixo útiles incluso aqueles que ata ese momento se consideraban residuos.

Nos últimos tempos, as tecnoloxías de refino reduciron considerablemente as descargas de líquidos e gases; hoxe é posible vivir preto dunha refinaría sen graves problemas de saúde. Non obstante, as emisións, aínda que reducidas, non se cancelan e o gran tamaño destas plantas significa que estas emisións, pequenas se se consideran relativamente, seguen sendo importantes en termos absolutos.

Por outra banda, as refinerías son unha peza esencial na filosofía de vida actual. Se, polo tanto, é correcto operar cun impacto ambiental da refinería cada vez menor, sempre se debe ter en conta que ningún proceso, físico ou químico, pode deixar o ambiente circundante inalterado.

O desmantelamento dunha refinería é particularmente caro debido á contaminación da terra circundante con residuos tóxicos e augas residuais. Unha técnica empregada para a recuperación é a exorción térmica , que consiste en queimar os residuos de aceite, con molestias considerables para a poboación sometida á inhalación de fumes tóxicos.

A construción de novas refinerías nos países occidentais leva case vinte anos detida: isto débese probablemente ao feito de que as compañías petroleiras esperaban o inminente pico de petróleo que reducise drasticamente o consumo de hidrocarburos e faría que as plantas actuais fosen sobreabundantes. con respecto ás necesidades de produción. Pola contra, no período comprendido entre 2004 e 2006 , houbo un aumento neto de investimentos, tanto en novas plantas como na mellora das existentes. A construción da primeira refinaría de bases no Estados Unidos despois de case vinte anos está prevista para comezar en 2007 - en Pascagoula , TX , eo total ou remodelación parcial dun gran número de refinerías está en marcha. A causa disto probablemente estea no alto custo do cru, que permite ás empresas de refino realizar grandes investimentos, logrando así economías de proceso e escala.

Seguridade contra incendios

Operacións de extinción de incendios tras unha explosión nunha refinería de Texas City .

O cru queima con dificultade, pero debido a que unha refinería contén petróleo en diferentes estados de procesamento, está equipada con sistemas avanzados de extinción de incendios. Cada refinería, ademais dos sistemas automáticos e o arrefriamento dos tanques en caso de incendio, conta cun equipo de Bombeiros, co fin de garantir a protección da planta e salvagardar a seguridade dos empregados e cidadáns residentes nas zonas limítrofes. ...

Os compoñentes dos equipos de VV.F. os pasantes obtiveron cualificacións de escolas especiais de loita contra os incendios e seguen un programa e exercicios de actualización constante. O programa de adestramento inclúe todas as medidas avanzadas de extinción de incendios e seguridade das plantas, rescate técnico en xeral, intervencións con substancias perigosas (NBCR) e rescate con técnicas especiais ( rescate industrial ).

O persoal destinado a outras tarefas está capacitado para a primeira intervención, grazas a cursos de formación interna; a primeira intervención inclúe as manobras básicas para extinguir os principios do lume e as nocións básicas de primeiros auxilios médicos (BLS).

Deberá colocarse un número suficiente de extintores portátiles e con rodas, bocas de abastecemento de auga ou unha mestura de auga e escuma, equipos que acompañen as bocas (mangueiras, lanzas, etc.), monitores transportables (canóns de auga) dentro das áreas ocupadas polo plantas de alto caudal e montadas nun carro) e táboas de cocción (monitores fixos), así como extintores con rodas "axente xemelgo" (entrega simultánea de po e escuma).

Os vehículos de loita contra incendios máis comúns son os vehículos pesados ​​contra incendios con equipamento universal de loita contra incendios, camións cisterna para transportar grandes cantidades de auga e escuma, camións escaleiras (ou "Snorkel") equipados con monitores de alta capacidade, vehículos "water tower" (snorkel sen cesta pero só co canón de auga, capaz de alcanzar alturas superiores a 50 metros), vehículos lixeiros de intervención rápida con sistema de axente xemelgo , vehículos especiais para intervencións NBCR, ambulancias especiais con equipos para o rescate en altura.

Algúns dos vehículos subministrados teñen moitas características en común cos empregados nun sistema de extinción de incendios do aeroporto, principalmente o alto caudal das bombas e dos monitores.

A miúdo convócase aos equipos internos para intervir fóra da planta, cando as situacións especialmente graves requiren o uso de persoal con habilidades particulares ou vehículos especiais que non están incluídos nos equipos dos bombeiros públicos. Algúns exemplos son os incendios de petroleiros e grandes transformadores eléctricos, incendios de gas orixinados por avarías na rede pública, pero tamén incendios forestais de extensión considerable.

Un exemplo concreto está representado polo incendio da Lubritalia de Palagiano (TA), ocorrido en 2009: unha enorme cantidade de fuelóleo alimentou un gran incendio, para controlalo foi necesaria a intervención dos bombeiros internos do aceiro ILVA muíño e da refinaría ENI en Taranto [10] [11] [12] . Outro exemplo é o incendio na refinería de Milazzo o 27 de setembro de 2014 no que arderon máis dun millón de litros de combustible.

Refinerías de petróleo en Italia

Nota

  1. ^ Petrolio , en treccani.it . Consultado o 26 de setembro de 2012 .
  2. Wauquier , pp. 236-237.
  3. Wauquier , p. 237.
  4. Wauquier , pp. 241-245 .
  5. Giampietro Paci, Tecnoloxía Verde .
  6. ^ O termo "spillare" (do inglés a spill ) úsase a miúdo en enxeñaría química , e pódese traducir como "sacar", para obter (referíndose a unha corrente de material que é "sacada" por un equipo químico).
  7. ^ A reacción indicada é un exemplo particular de cracking: partindo dunha molécula de hidrocarburo con 13 átomos de carbono, obtéñense 2 moléculas (unha con 7 átomos de carbono e a outra con 6 átomos de carbono). A reacción non se debe ver en termos xerais, pero só como exemplo, de feito o cracking pode transformar calquera molécula de hidrocarburo contida no ambiente de reacción en moléculas cun peso molecular inferior e, para cada tipo de reactivo de hidrocarburo, poden producirse máis reaccións de cracking ...
  8. American Petroleum Institute (API) , Management of Water Descharges: Design and Operations of Oil-Water Separators , 1a edición, American Petroleum Institute, febreiro de 1990.
  9. Milton R. Beychok, Residuos acuosos de plantas de petróleo e petroquímica , 1ª edición, John Wiley & Sons, 1967, LCCN 67019834 .
  10. ^ Nota de prensa de ILVA do 29/06/09, artigo de "La Repubblica.it - ​​Bari" do 29/06/09
  11. ^ Casa. Grupo ILVA ( PDF ), en ilvataranto.com . Consultado o 15 de xaneiro de 2011 (arquivado dende o orixinal o 26 de abril de 2015) .
  12. ^ Lume nun depósito de fume e aceites de medo en Tarantino | Bari la Repubblica.it

Bibliografía

Elementos relacionados

Outros proxectos