Unidad Recuperadora de Gases (URG) y Procesos de Separación

La Unidad Recuperadora de Gases (URG) es fundamental en la separación de componentes del petróleo crudo. Desde la cabeza de la Torre Topping T-1001, se extraen gases y gasolinas que son enviados a la torre Debutanizadora T-1002.

• En la cabeza de la T-1002, se obtienen gases desde C₁ hasta C₅, los cuales se dirigen a la torre Deetanizadora T-1101.
• De la cabeza de la T-1101, se extraen gases como C₁, C₂ y H₂, clasificados como Gas Combustible para su uso en hornos y calderos.
• Del fondo de la Debutanizadora T-1002, se recuperan gasolinas que se envían a la torre Separadora o Stripper T-1003.
• La cabeza de la T-1003 produce Nafta Liviana, que se almacena en tanques presurizados con gas blanqueting para prevenir la evaporación.
• El fondo de la T-1003 genera Gasolina Media, que también se almacena en su tanque correspondiente.
• Del fondo de la Deetanizadora T-1101, se obtienen C₃, C₄ y C₅, dirigidos a la torre Separadora T-1102.
• La cabeza de la T-1102 produce Propano (C₃), enviado a su esfera de almacenamiento.
• El fondo de la T-1102 produce Butano (C₄), enviado a su esfera correspondiente.

La mezcla de 60% Propano (C₃) y 40% Butano (C₄) conforma el GLP. Una vez que cumple las especificaciones de laboratorio, se transfiere a los chorizos de la Crisplant para su envasado, comercialización y distribución.

Proceso de Destilación Atmosférica (Topping T-1001)

Una vez recolectado, purgado y fiscalizado, el petróleo crudo se transporta a los tanques de almacenamiento de las refinerías. Antes de ingresar a la torre de destilación o Topping T-1001, el crudo pasa por diversos procesos de calentamiento. Finalmente, alcanza una temperatura de 320°C – 340°C en el horno, ingresando a la zona Flash.

En la refinería de Palmasola, la torre de destilación cuenta con 32 plantas. El crudo ingresa por el plato N° 29, desde el fondo de la torre. Durante su recorrido, el crudo se calienta progresivamente mediante el contacto con intercambiadores de calor y los productos calientes que fluyen en contracorriente. Al llegar al horno, se calienta hasta 320°C – 340°C, evaporándose y entrando a la zona Flash en estado de vapor.

El fondo de la torre se calienta con vapor a 150 Psi. En este punto, los componentes del crudo se separan según sus puntos de ebullición. Los componentes más livianos ascienden, arrastrando consigo parte de los componentes pesados. El contacto a contracorriente con los productos pesados y el reflujo permite que los diferentes componentes se distribuyan en la torre según su volatilidad.

Separación de Productos en la Torre Topping T-1001:

1. Cabeza de la Torre T-1001: Salen gases y gasolinas livianas (C₁, C₂, C₃, Propileno). Estos se dirigen a la URG o a la torre Debutanizadora T-1002 (30 platos, 10 Kg/cm² de presión, calentada por aceite caliente en el fondo).
2. Plato 12: Destilado Liviano o Nafta (150°C): Tras pasar por un stripper/rectificador con vapor (150 Psig) y enfriarse, una parte se destina al tratamiento de Jet Fuel A-1 (30% DL + 70% DM – Kerosene). El 70% restante se envía a tanques de almacenamiento o carga, presurizados con gas blanqueting.
3. Plato 20: Destilado Medio o Kerosene (230°C): Pasa por su stripper, se enfría mediante intercambiadores crudo/producto y se envía como reflujo externo sobre la bandeja 19. El 70% del DM se usa para Jet Fuel A-1, y el 30% restante va al tanque de Kerosene o Diesel.
4. Bandejas 26-27: Destilado Pesado DP (Diesel Oil) (270°C): Se envía al stripper para rectificación con vapor (150 Psi). Los productos livianos y el vapor retornan a la columna. El destilado pesado se bombea, pasa por un intercambiador crudo/diesel, se enfría y se envía a almacenamiento como DO, o al tanque de Fuel Oil.
5. Fondo de la Torre: Crudo Reducido o Fuel Oil (320°C): Tras intercambiar calor con el crudo de entrada, se enfría y se envía a almacenamiento. Las tuberías y el tanque cuentan con sistemas de vapor y agitación para evitar la solidificación.

Principios de la Destilación

La destilación es una operación que separa componentes de una mezcla mediante vaporización y condensación selectiva. Los vapores ascienden por las bandejas de la torre, contactando con el líquido descendente. Los componentes de alto punto de ebullición se condensan en el fondo, mientras que los más livianos se concentran en la cabeza.

Tipos de Destilación Aplicadas:

• Destilación Atmosférica o Weathering (ASTM D-3588): Aplicada al Gas Natural y GLP. Consiste en una simple evaporación de hidrocarburos livianos a temperatura ambiente para detectar hidrocarburos pesados.
• Destilación Engler (ASTM D-86): Destilación atmosférica para productos terminados (gasolina, queroseno, diésel). Se miden:
  • Punto inicial: Temperatura de la primera gota de condensado.
  • Punto final: Temperatura máxima alcanzada.
  • Recuperado % Vol.: Volumen recuperado en la probeta.
  • Residuo % Vol.: Volumen en el balón al finalizar.
  • Pérdida % vol.: Diferencia entre el volumen inicial y la suma de recuperado y residuo.
• Destilación Hempell (ASTM D-285): Utilizada para destilar petróleo crudo y conocer sus componentes, o para productos contaminados y determinar porcentajes de impurezas. Se emplea un balón Hempell de 300 ml con una cadena que simula platos de destilación y reflujo. Se registran temperaturas cada 15 ml de volumen recuperado a 760 mm Hg.

Unidad de Hydrobon y Platforming

Unidad de Hydrobon

El proceso de Hydrobon utiliza hidrógeno y un catalizador selectivo para eliminar compuestos de azufre, oxígeno, arsénico, nitrógeno, plomo y cloruros de la nafta. También remueve contaminantes metálicos y satura compuestos olefínicos mediante reacciones de hidrogenación. El proceso incluye un reactor catalítico, un stripper de producto, intercambiadores de calor y hornos.

Flujo del Proceso: La nafta (media o pesada) se mezcla con gas rico en hidrógeno, se calienta, pasa por un horno y luego al reactor de Hydrobon. El efluente se enfría y entra a un separador, donde se divide en una corriente líquida (hidrocarburos, agua) y una corriente gaseosa (rica en hidrógeno). Esta unidad protege los catalizadores de la unidad de Platforming de venenos como azufre, arsénico y nitrógeno.

Unidad de Platforming

Flujo del Proceso y Ventajas

La Reformación Catalítica (Platforming) emplea un catalizador de platino y renio para convertir gasolina de bajo octanaje en gasolina de alto octanaje. Este proceso requiere hidrógeno y promueve reacciones como:

• Deshidrogenación de Naftenos a Aromáticos (Aromatización): Reacción principal que forma compuestos aromáticos al eliminar hidrógeno.
• Hidrocracking de Parafinas: Rompe moléculas de parafinas en otras de menor peso molecular, consumiendo hidrógeno. Ejemplo: Decano + H₂ → Hexano + Butano (C₁₀H₂₂ + H₂ → C₆H₁₄ + C₄H₁₀).
• Isomerización de Parafinas y Naftenos: Modifica la estructura molecular sin cambiar el peso molecular, mejorando el octanaje. Ejemplo: Hexano (RON 24.8) → 3-Metil Pentano (RON 74.5); Ciclohexano (RON 83) → Metil Ciclopentano (RON 91.3).
• Deshidrociclización de Parafinas a Naftenos: Reordenamiento molecular para formar compuestos nafténicos a partir de parafinas. Ejemplo: Heptano → Metilciclohexano + H₂.

La unidad consta de 4 reactores catalíticos, sección de estabilización, intercambiadores de calor, hornos, compresores de reciclaje de hidrógeno y sistema de aceite caliente.

Elaboración de Lubricantes

Los aceites lubricantes convencionales son mezclas de Aceites Base derivados del petróleo y Aditivos Químicos.

Proceso de Obtención de Aceites Base:

1. Materia Prima: Crudo Reducido (residuo de destilación).
2. Destilación al Vacío: Se fracciona el Crudo Reducido para obtener cortes de aceites, disminuyendo la temperatura de ebullición y evitando la descomposición de componentes valiosos.
3. Desasfaltización por Propano (PDA): El corte más pesado se separa del asfalto mediante extracción con propano líquido.
4. Refinación por Furfural: Se extraen hidrocarburos aromáticos indeseables y compuestos que afectan el color, la estabilidad y la carbonización.
5. Desparafinación por MEK-Tolueno: Se eliminan las parafinas para mejorar el punto de escurrimiento. Se utiliza una mezcla de 50% Metil-Etil-Cetona (MEK) y 50% Tolueno.
6. Hidroterminado: Los aceites se hidrogenan en presencia de catalizadores para eliminar azufre, mejorar el color (compuestos nitrogenados), remover metales y aumentar la estabilidad química.

Mezclado y Aditivación:

Los aceites base se mezclan para ajustar viscosidad y otras características. Posteriormente, se les añaden aditivos químicos (detergentes, dispersantes, inhibidores de oxidación y corrosión, mejoradores de índice de viscosidad, etc.) para conferirles las propiedades específicas para cada aplicación.

Productos de Aceite Base:

• SAE-10 (BNL-10H): Similar al Solvente Neutral 150 internacionalmente.
• SAE-20 (BNM-20H): Similar al Solvente Neutral 250 internacionalmente.

Una vez preparados, los aceites lubricantes terminados son sometidos a análisis físico-químicos por Control de Calidad. Tras la aprobación del laboratorio, se procede al envasado.

Destilación al Vacío 1 y 2

La Unidad de Vacío 1 fracciona el Crudo Reducido. La Unidad de Vacío 2 procesa el producto de fondo, separando el asfalto mediante extracción con propano líquido en la planta de Desasfaltización por Propano (PDA).

Unidad de Desasfaltización por Propano (PDA)

Este proceso de extracción por solventes separa materiales asfálticos de las fracciones pesadas del petróleo.

Unidad de Refinación por Furfural

Se utiliza furfural como solvente para eliminar aromáticos policíclicos y otros compuestos indeseables que afectan la estabilidad, el color y la carbonización de los aceites.

Unidad de Desparafinación por MEK-Tolueno

Proceso clave para obtener aceites lubricantes con bajo punto de escurrimiento y parafina comercializable, utilizando una mezcla de MEK y Tolueno.

Unidad de Hidroterminado

Tratamiento final mediante hidrogenación para mejorar el color, la estabilidad química y desulfurizar los aceites lubricantes, utilizando catalizadores modernos.

Mezclado

Los aceites base se mezclan para obtener las especificaciones deseadas. El control de calidad verifica que cumplan todos los parámetros antes del envasado.