Manual de Procesos de Refinación de Petróleo: Tomo I – Robert A. Meyers – 3ra Edición

El Manual de Procesos de Refinación de Petróleo es un compendio de tecnologías patentadas para refinar petróleo y producir combustibles amigables al ambiente, así como productos petroquímicos intermedios o materia prima para la petroquímica. Esta tercera edición del Manual de Procesos de Refinación de Petróleo se publica justo cuando se espera que la industria petrolera manifieste un proceso de crecimiento sostenido de sus refinerías.

Gran parte de esta nueva capacidad se deberá a la expansión de las refinerías existentes, pero también se planean muchas nuevas refinerías, en especial en Asia, Sudamérica y el Medio Oriente. Se estima un aproximado de 2 millones de barriles de capacidad adicional solo en Estados Unidos durante los próximos 10 años. En el mundo, el segmento de productos finales de máximo crecimiento son de diesel para el transporte y motores estacionarios, turbosinas y gas licuado de petróleo.

La demanda de gasolina crecerá a una tasa algo menor, debido a las economías más maduras de Estados Unidos y Europa Occidental. Habrá gran demanda de nafta petroquímica, para la producción de aromáticos y definas ligeras. Se dará mucha importancia a la producción de combustibles con bajo contenido de azufre, debido a la reglamentación que establece que el contenido promedio anual de azufre de toda la gasolina que se use en Estados Unidos se reduzca a 30 ppm, entre los años 2004 y 2007. De igual manera, el contenido de azufre en el diesel para carretera se reducirá a 10 ppm para 2006.

La reglamentación ambiental, como se implanta en Estados Unidos, Europa Occidental, Corea, Taiwán y Japón, y que se están difundiendo a otras partes de Asia, Sudamérica y demás mercados, tiene un profundo efecto sobre la tecnología que se aplica y las operaciones unitarias de las modernas refinerías de petróleo. En forma específica, desde que salieron la primera y segunda edición de este manual, ha surgido una creciente necesidad de producción de oxigenados y administración de benceno en la refinería, y de gasolina reformulada con mayor contenido de hidrocarburos ramificados y menor presión de vapor. El presente manual define tecnologías para satisfacer todas estas necesidades ambientales. Las instalaciones de gas a líquidos (GTL) se necesitarán en el futuro para convertir reservas de gas natural en destilados para combustibles ultralimpios, y para compuestos químicos intermedios. Se agregó a este manual una nueva sección que describe estas tecnologías.

Aunque un grupo de grandes licenciadores de tecnologías de refinación de petróleo de Estados Unidos preparó el manual, en realidad es un compendio global de tecnologías de refinación. Entre estas empresas concesionarias se encuentran UOP, Inc., STRATCO, Inc., Kellog, Brown and Root, Inc., Stone and Webster, Inc., Foster Wheeler USA Corporation, Chevron Lummus Global, Belco Technology Corporation, ConocoPhillips, ChevronTexaco Research and Technology y Shell International Oil Products. Muchas de las tecnologías que aquí se presentan fueron desarrolladas en conjunto con otras grandes empresas de refinación de petróleo, como Mobil Oil Company, Dow Chemical, Union Carbide, Koch-Glitsch, Unocal, Amoco, Fortum Oil and Gas Oy de Finlandia, Instituí Francais du Petrole, Research Institute of Petroleoum Processing (RIPP) y Sinopec International, las dos de la República Popular China, Hüls, AG y Engineering Company, Inc. de Alemania, Instituto Mexicano del Petróleo (IMP), Catalyst Chemicals Industries Company de Japón, Akzo Nobel Catalysts, y British Petroleum.

El manual se divide en 15 partes y contiene un total de 61 capítulos: Parte 1, “Alquilación y polimerización”, en la que se presentan tecnologías para combinar olefinas, u olefinas con parafinas, y formar alquilados de combustión limpia, alto octano y libres de aromáticos para mezclas en gasolina o destilados para combustibles del transporte, y olefinas químicamente adicionadas con benceno para producir eumeno y alquilbenceno lineal. Parte 2, “Procesos de producción de aromáticos base”, que expone las tecnologías para convertir nafta de petróleo, GLP y gasolina de pirólisis en compuestos petroquímicos intermedios básicos: benceno, tolueno y xilenos (BTX). También en esta sección se describen las tecnologías para recuperar aromáticos de mezclas de hidrocarburos y aromáticos, y procesos para convertir alquilbencenos en benceno, xilenos o naftaleno de gran pureza.

Parte 3, “Desintegración catalítica”, en la que se describen las tecnologías de desintegración catalítica en lecho fluidizado para convertir gasóleos de vacío, gasóleos de coquizadora y algunos aceites residuales, así como extractos aromáticos de la producción de lubricantes, y obtener gasolina, olefinas C3 a C5 y aceite de ciclo ligero. Parte 4, “Reformación catalítica”, que contiene información sobre la producción de una fracción de alto octano, rica en aromáticos, a partir de nafta. Como subproductos se obtiene hidrógeno, gas ligero y GLP. Parte 5, “Deshidrogenación”, en la que se presenta la tecnología para la deshidrogenación de parafinas ligeras y pesadas para obtener las monoolefinas correspondientes. Parte 6, “Producción de hidrógeno”, donde se describe la producción de hidrógeno a partir de gas natural, por reformación con vapor o por oxidación parcial seguida por conversión condesplazamiento.

Parte 7, “Hidrodesintegración”, en la que se exponen las tecnologías para convertir cualquier fracción de petróleo, desde nafta a aceite cíclico y destilados de coquizadora, en GLP, gasolina, diesel, turbosina y aceites lubricantes, eliminando azufre, nitrógeno, oxígeno y saturando las olefinas. Parte 8, “Hidrotratamiento”, que cubre las tecnologías para mejorar la calidad de diversas fracciones de petróleo, eliminando azufre, nitrógeno, CCR, metales y ceras, y al mismo tiempo aumentando el contenido de hidrógeno al saturar olefinas, dienos, acetilenos y aromáticos. En esta parte se presenta la desintegración simultánea de residuos pesados. Véase también el capítulo sobre el proceso de reemplazo de catalizador en línea, de Chevron Lummus Global, en la parte 10. Parte 9, “Isomerización”, que describe las tecnologías para convertir naftas ligeras de cadena lineal (C4 a C6) y reformados con benceno, en productos ramificados y de mayor octano, saturando al mismo tiempo el benceno.

Parte 10, “Procesos de separación”, en la que se presentan las tecnologías para recuperar catalizadores de residuos con alto contenido de metales, olefinas de mezclas de olefinas y parafinas, parafinas normales de isoparafinas, ñafíenos y aromáticos y separación de residuos de vacío en aceite no contaminado y desmetalizado, y residuo de alta viscosidad. Parte 11, “Extracción de compuestos de azufre y endulzamiento”, cuyo contenido trata sobre las tecnologías de eliminación de azufre en corrientes de refinería, y la producción de diesel y gasolina de ultra bajo azufre, así como subproductos sulfurados. Parte 12, “Reducción de viscosidad y coquización,” relativo a tecnologías para eliminación de metales y coque, gasificación de coque y recuperación de hidrocarburos más ligeros a partir de fondos de la unidad de destilación primaria o vacío.

Parte 13, “Tecnologías de producción de oxigenados”, en la que se presentan métodos para producir éteres de refinería, que formen la fracción oxigenada enla mezcla de gasolinas. Parte 14, “Procesamiento de hidrógeno”, que contiene una descripción detallada del uso de hidrógeno enla refinería, desde los fundamentos, diseño y características sobresalientes de los procesos. Parte 15, “Tecnologías de Gas a Líquidos”, que describe los métodos para 1) convertir el gas natural en combustibles líquidos ultralimpios (nafta, querosina, diesel/gasóleo) que no contienen azufre, compuestos aromáticos ni metales pesados, que también se pueden usar como alimentación a la desintegradora para producir etileno y propileno, o 2) producir metanol para convertirlo en etileno y propileno, como alimentación para una planta de poliolefinas. Se pidió a los autores de los diversos capítulos queconsideraran hasta donde fuera posible, los siguientes aspectos para describir sus tecnologías: 1. Descripción general del proceso. Que incluye cargas, rendimientos, pureza de productos, y un diagrama de flujo simplificado. 2. Química y termodinámica del proceso. Para cada unidad importante de procesamiento.

3. Perspectiva del proceso. Desarrolladores de la tecnología, lugar y especificación de todas las plantas de prueba y comerciales, y los planes a corto y largo plazo. 4. Descripción detallada del proceso. Diagrama de flujo del proceso, con balances de materia y energía para los intervalos de operación más importantes del proceso, alimentaciones y detalles de equipo único o clave. 5. Especificaciones de productos y subproductos. Análisis detallados de todos los productos y subproductos del proceso en función de variaciones de procesamiento y alimentaciones. 6. Desechos y emisiones. Desechos sólidos, líquidos y gaseosos del proceso, y emisiones, en función de cambios en el procesamiento y alimentaciones. 7. Economía del proceso. Costo de capital instalado por secciones principales, inversión total de capital, costos de operación, costos anualizados de capital con su base, y un intervalo de precios para cada producto. Las secciones finales contienen una lista de abreviaturas y acrónimos así como un glosario de términos, que esperamos sean útiles para que los lectores que no sean especialistas comprendan el contenido de los capítulos.