Equipo de refinería: Lo que hay que saber  

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07/02/2023
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Una refinería es una planta industrial compuesta por varios equipos necesarios para transformar el petróleo (crudo) en varios subproductos del petróleo utilizables. Antes de llevar a cabo este proceso, el petróleo y los gases naturales en estado bruto deben extraerse de la corteza terrestre con maquinaria muy sofisticada.

Los procesos de refinado del petróleo y el gas pueden dividirse en métodos químicos y métodos fisicoquímicos. El equipo disponible, la calidad del petróleo crudo y la aplicación del petróleo refinado determinarán cuál de los procesos es el adecuado. Algunos de los subproductos que se extraen del petróleo crudo son la gasolina, la base asfáltica, el gasóleo, el gasóleo de calefacción, el gas licuado de petróleo (GLP), las materias primas petroquímicas y muchos más.

Este artículo contiene la historia del refinado del petróleo, el impacto de la máquinas de refinado de petróleoy todos los principales procesos necesarios para refinar el petróleo crudo.

Historia de la refinería de petróleo

Una refinería de petróleo
Fuente: Freepik

Desde la invención de la equipos de refinería de petróleo, El descubrimiento de petróleo crudo ha sido un fenómeno mundial. Según una de las famosas obras del geógrafo, político y escritor chino Li Daoyuan, la historia del refinado del petróleo se remonta a la dinastía Wei del Norte, en el siglo I, hacia 512 - 518 d.C.

A lo largo de los años, ha habido muchos periodos notables en los que el petróleo crudo se procesaba para obtener productos utilizables. Uno de ellos se registró entre los años 865 y 925 d.C., cuando se dice que algunos manuales árabes contenían descripciones de cómo los químicos árabes destilaban a menudo el petróleo crudo para fabricar el alquitrán que se utilizaba en sus calles. 

Se dice que la historia moderna del petróleo crudo comenzó en el año 1846, cuando el canadiense Abraham Gessner ideó un medio para producir queroseno utilizando carbón. Unos años más tarde, Igy Łukasiewicz adoptó el proceso e inició la producción de queroseno a partir de pozos de petróleo excavados a mano. Mientras tanto, Rumanía pudo albergar la primera refinería industrial de petróleo del mundo gracias a la abundancia de crudo en su suelo.

Inicialmente, el queroseno fue el primer subproducto derivado del refinado del crudo. Y este descubrimiento allanó el camino en el sector petrolero, ya que el queroseno era muy demandado para alimentar las lámparas de aceite. Poco a poco, con la llegada del motor de combustión interna y su relevancia en la industria del automóvil, se creó un enorme mercado para la gasolina.

Desde entonces, han brotado varias refinerías privadas y públicas en distintos lugares del mundo. Con el paso del tiempo, las grandes empresas empezaron a invertir enormes cantidades en la fabricación de sofisticados equipos de perforación y procesamiento de petróleo para fomentar el máximo rendimiento. 

En 2017, el mercado del refinado de petróleo se valoró en más de $6 billones y se estima que el consumo aumentará abundantemente debido al rápido aumento de la población y la adopción tecnológica. Esto lo convierte en uno de los mayores sectores en crecimiento de la economía mundial actual. 

Por qué son necesarias las máquinas de refinado de petróleo de alto rendimiento

El único objetivo de todo desarrollo tecnológico es resolver un problema o mejorar el rendimiento. Instalar los equipos y máquinas adecuados no sólo mejorará el rendimiento de una refinería, sino que ayudará a atajar todos los problemas que puedan surgir por el uso de máquinas obsoletas.

A continuación se exponen algunas de las razones por las que son necesarias las máquinas de refinería de petróleo de alto rendimiento.

  • Para un almacenamiento adecuado de los productos petrolíferos

Una refinería debe estar equipada con instalaciones de tanques adecuadas. Los tanques se utilizan para almacenar materias primas y productos ya refinados. Cuando hay suficientes tanques en la refinería, habrá un flujo continuo de operaciones, ya que el petróleo crudo se recogerá fácilmente del pozo petrolífero y se transferirá simultáneamente al tanque necesario para su procesamiento.

Es necesario disponer de más tanques para el procesamiento intermedio y los productos acabados que para el petróleo crudo en sí. Esto se debe a que suelen ser más volátiles y contienen mucha presión. Además, hay que prever tanques adicionales para los productos procesados y acabados a fin de evitar interrupciones en la cadena de suministro durante los periodos de mantenimiento.

La mayoría de los tanques son capaces de almacenar petróleo crudo / productos con un ciclo de procesamiento de unos 50 días. Los productos no volátiles, como el fuelóleo y el gasóleo, se almacenan en tanques cilíndricos con techo cónico de poca inclinación. Mientras que los productos volátiles necesitan tanques de techo flotante para reducir la evaporación. Los tipos de tanques de refinería incluyen tanques horizontales, tanques a presión, tanques de espacio de vapor variable, tanques de techo flotante interno/externo, tanques de techo fijo, etc.

  • Para expulsar hidrocarburos tóxicos 

La expulsión de hidrocarburos es un proceso importante en las refinerías de petróleo y se realiza mediante antorchas. Una antorcha se construye en forma de chimenea alta con llamas ardiendo en la parte superior. Este equipo es muy importante para la seguridad de la planta, ya que los hidrocarburos volátiles pueden ser explosivos cuando se exponen al aire.

En caso de avería o parada de la máquina, todos los elementos tóxicos deben ser eliminados de todos los equipos antes de que puedan ser reparados. La antorcha consiste en un sistema cerrado de tuberías que ayuda a transportar todos los hidrocarburos tóxicos hasta la antorcha, donde se queman bajo una estrecha supervisión.

  • Facilitar el transporte a granel 

Para facilitar el transporte de materiales a granel, se han construido petroleros oceánicos y una red de oleoductos. Los petroleros oceánicos permitieron que las refinerías se situaran más cerca de las zonas de mercado que de los campos petrolíferos. Desde entonces se han construido puertos de aguas profundas en algunas ciudades para conectar las grandes refinerías mediante oleoductos.

Los oleoductos se extienden hoy por todo el mundo porque siguen siendo el medio más eficaz de transportar productos petrolíferos a granel a través de refinerías y puertos marítimos de carga. Con el uso de sofisticados máquinas de refinado como bombas centrífugas y estaciones de refuerzo construidas a lo largo de las rutas de las tuberías, el material transportado obtendrá suficiente potencia de bombeo para llegar a su destino.

  • Conducir energía térmica entre dos medios

En todas las refinerías, especialmente en las agrietamiento unidad donde se separan el aceite y el agua, la energía térmica es una necesidad esencial para el procesamiento del producto. Sin embargo, puede provocar grandes daños en los sistemas de control y la maquinaria sensible cuando no se regula adecuadamente. Por eso es necesaria la máquina intercambiadora de calor. 

El intercambiador de calor es un equipo de termorregulación utilizado principalmente para dispersar el calor excesivo y regular la temperatura durante el procesamiento. El primer medio es el líquido o gas que se procesa, mientras que el otro medio es el colante absorbente de calor compuesto por gas o líquido refrigerado.

El proceso de trabajo de una refinería de petróleo totalmente continua

Separador para refinerías de petróleo
Fuente: iStock

Cuando el crudo ya ha sido extraído de un pozo petrolífero, el proceso de transformación requiere cuatro etapas diferentes antes de poder trasladarlo al mercado. Son la separación, la conversión, el tratamiento y la mezcla.

Póngase al día sobre estos procesos en los párrafos siguientes.

  • Separación

Este proceso se lleva a cabo principalmente para separar el contenido de petróleo (también conocido como fracción) mediante destilación. La separación se realiza haciendo pasar el petróleo crudo por un horno caliente para formar componentes líquidos y de vapor. A continuación, estos componentes se transfieren a una unidad de destilación atmosférica o a una unidad de destilación al vacío.

Las unidades de destilación garantizan la separación del contenido líquido y vapor en fracciones. Tras alcanzar un determinado punto de ebullición, las fracciones pesadas permanecen en la parte inferior, mientras que las fracciones ligeras permanecen en la parte superior. El petróleo y la gasolina, que son las fracciones más ligeras, suben a la parte superior de la unidad de destilación para condensarse de nuevo en líquido.

Las fracciones de peso medio, como los destilantes y el queroseno, permanecen en la parte central de la unidad de destilación, mientras que las fracciones más pesadas, como los combustibles pesados y los fuelóleos residuales, permanecen en la parte inferior. En número, los separadores son la máquina de procesamiento más presente en cualquier refinería. Esta máquina también puede denominarse Scrubbers, Centrifugadora, Slug catcher y muchos otros nombres.

  • Conversión

Se trata de la segunda etapa de procesamiento, en la que las fracciones se transforman en términos de tamaño y estructura a través de varios procesos, como el craqueo hidro, térmico y catalítico o la cocción. Este proceso garantiza que las fracciones pesadas y de menor valor se transformen en fracciones más ligeras y de mayor valor, como la gasolina.

El craqueo es la forma más común de conversión porque funciona con catalizador, presión, calor y quizá hidrógeno. En este proceso, las moléculas de hidrocarburos pesados se craquean en otras más ligeras. La unidad de craqueo se compone de reactores de paredes gruesas, intercambiadores de calor, hornos en cadena y muchos otros tipos de recipientes.

  • Tratamiento

El petróleo crudo suele contener contaminantes como metales pesados, azufre y nitrógeno. Estos contaminantes son indeseables en los motores de gasolina, por lo que debe tratarse adecuadamente antes de su distribución. 

El principal proceso de tratamiento es el hidrotratamiento y consiste en eliminar las sustancias químicas ligándolas con hidrógeno, añadiendo ácido para eliminarlas o absorbiéndolas en una columna diferente. En esta etapa se realizan algunos retoques finales combinando varias corrientes con la unidad de tratamiento.

  • Mezcla

La mezcla es la etapa final del proceso de refinado. Consiste en mezclar varias fracciones para obtener productos petrolíferos utilizables. Existen diferentes grados de gasolina, que dependen de las fracciones con las que se mezclan: alquilato, reformado, gasolina craqueada, etc.

Las refinerías suelen producir entre 8 y 15 fracciones de hidrocarburos que deben mezclarse con los carburantes de los motores. Para una mezcla adecuada se utilizan aditivos como potenciadores de octano, antioxidantes, inhibidores de óxido, desactivadores de metales y otros. Las mezclas de gasolina se determinan por los índices de presión de vapor, nivel de octano y algunas otras consideraciones únicas.

Proceso de funcionamiento de una refinería de petróleo 

El refinado es una fase posterior del sector de producción y transformación del petróleo, y consta de siete operaciones básicas. Estas operaciones de tratamiento pueden realizarse física o químicamente, según la elección de los operadores. Pero en los últimos tiempos, el proceso químico parece prevalecer.

El proceso de operación puede clasificarse en siete etapas y cada etapa consta de un medio de procesamiento diferente. A continuación se enumeran los procesos y los medios necesarios.

Proceso operativoMedios necesarios
SeparaciónRefinado con disolventes. Destilación.
ConversiónAdición de hidrógeno. Eliminación de carbono.
ReformarReformado catalítico. Reformado de hidrocarburos.
ReorganizaciónIsomerización.
CombinaciónPolimerización catalítica Alquilación.
Tratamiento, acabado y mezclaGasolina, queroseno y gasóleo. lubricantes y ceras. asfalto.
Proteger el medio ambienteTratamiento de aguas residuales. Eliminación de sólidos. Recuperación de azufre.

Procesos químicos en la refinería de petróleo

El procesamiento químico en el refinado del petróleo se lleva a cabo para romper los hidrocarburos grandes en trozos más pequeños (craqueo), combinar los trozos más pequeños para formar otros más grandes (unificación) o reorganizar varios trozos para producir los hidrocarburos deseados (alteración). Este proceso químico puede dividirse en formas térmicas y catalíticas, que se explican a continuación.

Proceso térmico

  • Visbreaking

En este proceso, las fracciones de petróleo de la torre de destilación se calientan hasta un nivel de 900⁰F/482⁰C . A continuación, se enfría utilizando gasóleo y se apura parpadeó en la torre de destilación. Este proceso es necesario para reducir la viscosidad de los aceites pesados.

  • Coquización retardada

Durante el proceso de cocción retardada, las fracciones de la torre de destilación se calientan hasta superar los 900⁰ F/482⁰ C hasta que empiezan a craquearse en gasolina, nepeta y petróleo pesado. Una vez finalizado todo el proceso, en los coquizadores quedan residuos en forma de carbón pesado y puro (coque).

  • Flexicoking

Esta forma de proceso de craqueo térmico está asociada a la gasificación del coque mediante vapor y aire. El flexicoking ayuda a transformar una gran cantidad de coque de carbono en monóxido de carbono antes de mezclarse con hidrocarburos ligeros para obtener un gas de petróleo de baja calidad. Parte del coque se quema sólo para proporcionar el calor necesario durante el proceso de conversión del residuo de vacío en destilado, gases, coque y líquido.

Proceso catalítico

  • Hidrocraqueo 

Este proceso se utiliza para convertir gasóleo pesado en gasolina y se aplica sobre todo a petróleo, queroseno, nafta y gas. Estos materiales se calientan a alta temperatura con hidrógeno en presencia de un catalizador hasta que alcanzan los 300-400⁰ grados centígrados. Además, el hidrocraqueo ayuda a eliminar materiales impuros como el nitrógeno, el azufre y las trazas de metales.

  • Craqueo catalítico

Este proceso es adecuado para transformar el aceite residual o el gasóleo en gasolina o gasóleo. Tanto el aceite residual como el gasóleo se someten a un calor y una presión intensos para descomponerse en presencia de un catalizador. Cuando los hidrocarburos entran en contacto con el catalizador, empiezan a descomponerse en hidrocarburos más pequeños. A veces, productos con tan poco contenido en hidrógeno como el betún pueden añadirse al proceso como hidrocarburos.

  • Polimerización 

El proceso de polimerización garantiza que los gases de olefinas ligeras, como el etileno, el butileno y el propileno, se conviertan en hidrocarburos con un peso molecular más elevado y un octanaje lo suficientemente alto como para servir como mezcla de gasolina. Este proceso suele llevarse a cabo en presencia de un catalizador ácido. La temperatura de procesamiento es de unos 300-450⁰ F y puede controlarse inyectando materia prima fría y agua de refrigeración en el reactor.

  • Desparafinado catalítico

El desparafinado catalítico garantiza que los aceites producidos, como el gasóleo, mantengan un estado líquido en el rango de temperatura exacto en el que se van a utilizar. Para que estos productos satisfagan las necesidades comerciales, el rango de temperatura debe estar en consonancia con los requisitos de flujo en frío. En realidad, el desparafinado catalítico es literalmente un proceso de conversión de baja gravedad que implica una forma de craqueo catalítico selectivo de n-parafinas.

  • Alquilación 

La alquilación es un proceso químico que implica la combinación de hidrocarburos ligeros y gaseosos para producir componentes de alto octanaje de la gasolina. Estos hidrocarburos contienen olefinas, como el butileno, e isoparafinas, como el isobutano. Todos estos componentes se transfieren al reactor para formar una mezcla de hidrocarburos pesados y el proceso se lleva a cabo en presencia de un catalizador de ácido clorhídrico. 

Qué hay que tener en cuenta al utilizar equipos de refinería de petróleo

A continuación se indican los factores que debe tener en cuenta a la hora de utilizar equipos para refinerías de petróleo:

  • Muy propenso a la corrosión 

La corrosión es uno de los mayores retos a los que se enfrentan la mayoría de las refinerías. Esto se debe a que la mayoría de las equipos de refinería están hechos de acero y metal. La corrosión es una forma de deterioro del material que surge como resultado de su interacción con el entorno. La corrosión no sólo afecta a las propiedades químicas de un material, sino que también provoca un cambio negativo en su estructura física.

Hay ciertos microorganismos anaerobios presentes en el petróleo crudo que provocan corrosión. También puede producirse cuando se deja que el agua se deposite en el fondo de un tanque de almacenamiento. La protección catódica, el revestimiento metálico y la selección de materiales también pueden ayudar a controlar la corrosión. 

  • Requieren mantenimiento frecuente

Los equipos de una refinería sólo pueden funcionar eficazmente si se mantienen lo más limpios posible y se revisan constantemente. Muchos de estos equipos se montan en zonas abiertas, lo que los deja expuestos al mal tiempo y al aire salino. Además, pueden sufrir daños como consecuencia del desgaste o de errores humanos o mecánicos. Por estas razones, es necesario realizar un mantenimiento adecuado.

Las técnicas de mantenimiento incluyen limpieza, lubricación, sustitución, comprobación, reparación, etc. El trabajo del ingeniero de mantenimiento consiste en garantizar que el mantenimiento preventivo y predictivo se lleve a cabo con frecuencia o a intervalos relevantes. El coste del mantenimiento de las válvulas de tuberías puede reducirse si se contrata a un profesional como un ingeniero de mantenimiento. fabricante de válvulas de mariposa.

  • El equipo debe ser manejado por personal cualificado 

La mayoría de los equipos de una refinería requieren conocimientos técnicos adecuados. No debe permitirse que personas no cualificadas o sin formación utilicen la maquinaria para evitar daños. En caso de que el equipo esté totalmente automatizado, la reprogramación sólo debe realizarla el personal cualificado asignado para el trabajo. Además, los interruptores de control deben estar bien señalizados en caso de emergencia. Es esencial utilizar protecciones fijas para encerrar los equipos cruciales y peligrosos. 

  • Los lubricantes deben descontaminarse

Todas las piezas rodantes de una refinería necesitan lubricación. La contaminación del lubricante puede provocar fallos en los rodamientos de algunos equipos de refinería. Por lo tanto, el lavado, la eliminación de barnices y la sustitución de fluidos deben realizarse con regularidad. Así que lo mejor para las refinerías es asociarse con empresas especializadas en el mantenimiento de la lubricación para obtener el mejor resultado.

  • Presión

Para que los productos petrolíferos se controlen fácilmente y se desplacen más rápido dentro del sistema de tuberías, necesitan una gran cantidad de presión y el uso de válvulas para yacimientos petrolíferos. Los productos petrolíferos pueden ser desde ligeros hasta pesados. Para facilitar el flujo de sustancias más pesadas a través de un largo sistema de tuberías, se necesita un tipo de bomba más potente. Los distintos tipos de bombas son: bomba centrífuga, bomba de émbolo alternativo, bomba de cavidades, bomba de cavidades progresivas, bomba de engranajes, etc.

Preguntas frecuentes

  • Qué es el barril de petróleo

Barril de petróleo se refiere a la unidad de volumen para la medición del petróleo y un barril equivale aproximadamente a 42 galones estadounidenses.

  • ¿Qué es una plataforma petrolífera?

Una plataforma petrolífera en alta mar es una instalación construida específicamente sobre el agua, para dotarla de instalaciones de perforación, extracción y procesamiento de petróleo crudo y gases naturales presentes bajo los fondos marinos. La instalación es lo suficientemente grande como para albergar a trabajadores y también almacenar productos hasta que haya un buque disponible para transportarlos.

  •  ¿Qué tipo de petróleo se almacena en la reserva?

Las reservas existen desde hace mucho tiempo. El petróleo crudo se clasifica como "dulce" o "agrio". El dulce contiene un contenido de azufre no superior al 0,5%, mientras que el agrio contiene un contenido de azufre superior al 0,5% pero inferior al 2,0%. La mayoría de las reservas sólo aceptan crudo que cumpla las especificaciones establecidas.

  • Usos del petróleo crudo

El petróleo crudo se utiliza para el transporte, la vivienda, la energía eléctrica, la industria y el comercio. 

  • ¿Cuál es la diferencia entre el tratamiento previo y el tratamiento posterior del petróleo? 

La etapa previa comprende la fase de exploración, perforación y extracción, mientras que la etapa posterior incluye las fases de refinado y distribución.

  • Qué es un cabezal de encamisado

El cabezal de entubación es un equipo aguas arriba. Se utiliza para conectar las tuberías de revestimiento con las cabezas de pozo. El cabezal de la tubería de revestimiento está equipado con una sarta y una perforación con un hombro de aterrizaje de 45 C para evitar daños causados por el exceso de presión.

  • Usos de una válvula de bola industrial

En válvula de bola industrialse utiliza para controlar el caudal de petróleo/gas y la tasa de presión dentro de las tuberías mediante la rotación de la bola incrustada en la válvula.

Conclusión 

El único objetivo de todas las refinerías de petróleo es transformar el crudo en productos petrolíferos que puedan servir como combustible para calefacción, transporte, materia prima química, pavimentación de carreteras, etc. Este proceso de transformación se incluye en la fase de producción posterior, así como el transporte de petróleo crudo. 

Para garantizar el pleno aprovechamiento del crudo, los inversores deben reservar recursos suficientes para adquirir y montar equipos que garanticen la satisfacción de todas las necesidades de procesamiento. Hay numerosos equipos necesarios en una refinería, pero cuando se trata de válvulas, Dombor destaca como uno de los mejores fabricantes de válvulas industriales y proveedor. Nuestras válvulas están fabricadas para gestionar adecuadamente el caudal fraccionado y soportar temperaturas intensas.

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