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Destilado de pretóleo
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UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO- PIURAFACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
Destilación primaria de petróleo
ALUMNOS
ÁVILA ALBURQUEQUE JULIOCHERO FLORES CHRISTIAN
HERNÁNDEZ FIESTAS JUAN CARLOSRIJALVA MOGOLLÓN PEDRO
TORRES CALDERÓN ANDY
PROFESOR
ING. GUIDO ROGER TICONA OLARTE
ASIGNATURA
PROCESOS INDUSTRIALES II
PIURA – PERÚ
2016
INDICEINTRODUCCIÓN..................................................................................................................................2
IMPORTANCIA DEL TEMA...................................................................................................................3
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO...............................................................................................................4
EQUIPOS QUE INTERVIENEN EN EL PROCESO....................................................................................5
DIAGRAMA DE FLUJO.........................................................................................................................9
APLICACIÓN DEL PROCESO EN LA ZONA DE PIURA..........................................................................10
CONCLUSIONES:...............................................................................................................................11
BIBLIOGRAFÍA...................................................................................................................................12
ANEXOS............................................................................................................................................13
1
INTRODUCCIÓN
El petróleo es el recurso y la principal fuente de energía más usada actualmente en todo el
mundo, lo vemos presente en varios productos, desde los medicamentos hasta los
asfaltos de nuestras pistas, prácticamente el mundo gira alrededor de él, la dependencia
de este recurso es tan grande que la gran parte de los productos y/o servicios del mercado
se ven afectados cuando su precio se eleva.
En nuestra región el sector industrial se caracteriza por ser principalmente petrolera,
contamos con grandes yacimientos petroleros, especialmente en la provincia de talara y
en la prácticamente en todos sus distritos, contamos con la más grande refinería del Perú
que tiene la capacidad de refinar 85 mil barriles diarios de crudo de petróleo y que con su
pronta modernización se estima que su capacidad crezca notablemente.
El petróleo al salir en estado natural se le denomina crudo, el cual es una mezcla de
productos llamados hidrocarburos, el crudo de petróleo cuenta con más de 1000
hidrocarburos, de los cuales se pueden obtener por encima de 2000 productos, el
petróleo no puede utilizarse en estado natural por eso es llevado a una refinería, que
según la escuela superior de Ingeniería Química e Industrial Extractivas(México) “es un
enorme complejo donde el petróleo crudo se somete en primer lugar a un proceso de
destilación o separación física y luego a procesos químicos que permiten extraerle buena
parte de la variedad de componentes que contiene” La operación de refinación consta con
varias etapas; dentro de las cuales está la destilación primaria de petróleo, llamado
también topping o destilación atmosférica, actividad que se realiza en el comienzo de la
refinación , la cual consiste en separar los hidrocarburos haciendo uso del calor y de las
densidades de estos para poder separarlos, en el presente trabajo se busca explicar de la
mejor el proceso de destilación primaria
2
IMPORTANCIA DEL TEMA
Como futuros ingenieros es importante conocer los procesos de aquellas industrias
potenciales donde podríamos ir a laboral, el petróleo al ser una de las más grandes
industrias en nuestra región, se convierte en la fuente más probable donde
desempeñarnos como futuros profesionales.
La importancia de este tema radica básicamente en que el proceso de destilado primario
de petróleo es la operación más importante dentro de proceso de refinación de crudo, por
lo tanto si un futuro ingeniero piensa desempeñarse en el campo petrolero como mínimo
debe saber los procesos más básico e importantes de la industria del petróleo
Es importante conocer también la composición del petróleo, los derivados que podemos
obtener de él, la utilización de esos derivados, saber cuál es la temperatura de ebullición
de esos derivados, además de eso debemos conocer la maquinaria presente dentro de la
operación sus características y sus funcionamientos.
3
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
LA DESTILACION PRIMARIA
La destilación primaria es la primera operación de refinación se realiza principalmente
basándose en las temperaturas de ebullición. Cada sustancia dentro del petróleo destila a
distinta temperatura. Entonces, a partir de una temperatura fija se obtiene una sustancia
predeterminada. Por ejemplo: se calienta el crudo hasta los 100° de donde se obtiene
nafta, luego se sigue calentando el petróleo restante para obtener otras sustancias
buscadas en temperaturas hasta llegar a los 350-400°C, temperatura en la cual el petróleo
empieza a descomponerse. Es por eso que dentro de las refinerías se somete al petróleo
crudo a determinadas temperaturas en distintas instancias. De este modo, los
componentes se van desprendiendo de una manera ordenada
Los productos que se obtienen del proceso son: el gas combustible, gasolina de
destilación directa, nafta ligera y pesada, combustóleos y crudo reducido.
ETAPAS DEL PROCESO
El crudo es precalentado en circuitos de intercambiadores de calor, en algunas
refinerías se le realiza una desalinización al crudo antes de ingresar al horno
En el desalado se busca eliminar las sales e impurezas que tienen los petróleos
crudos. Básicamente el proceso de desalación consiste en precalentar el crudo
para disminuir la viscosidad, inyectar agua de lavado o exenta de sales, producir
una mezcla íntima entre ambos, contactarla con el agua residual del crudo y
posteriormente separar el agua contendiendo la mayor proporción de impurezas.
El crudo es llevado al horno donde se calienta a 400°C y se envía a una torre de
fraccionamiento, metálica y de 50 metros de altura aprox. , en cuyo interior hay
numerosos "platos de burbujeo"
Un "plato de burbujeo" es una chapa perforada, montada horizontalmente,
habiendo en cada orificio un pequeño tubo con capuchón a través del cual
atraviesan los vapores.
La temperatura desciende hacia arriba y, a medida que el vapor asciende se va
condensando gradualmente y en cada plato se retienen las mezclas de
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hidrocarburos, conocidas como cortes o fracciones, de acuerdo a su rango de
ebullición.
Cada una de estas fracciones está formada por gran número de hidrocarburos de
masa y puntos de ebullición muy cercanos.
Como funciona continuamente, se prosigue la entrada de crudo caliente mientras
que los platos ubicados a convenientes alturas extraen diversas fracciones
La temperatura dentro de la torre de destilación queda progresivamente graduada desde
400°C en su base, hasta menos de 100°C en su cabeza obteniéndose diferentes productos
tales como gasolinas, kerosene, diésel-petróleos industriales (residuales), asfaltos, etc
Cada uno de estos productos es una mezcla que contiene muchos hidrocarburos puros.
Algunos de ellos como el kerosene y el diésel pueden comercializarse directamente al
consumidor. Otros como la gasolina se mezclan con otros componentes (gasolinas
craqueadas y plomo tetraetílico) para alcanzar especificaciones de octanaje para su venta,
otros destilados como los gasóleos se utilizan como alimentación a unidades de craqueo
catalítico.
EQUIPOS QUE INTERVIENEN EN EL PROCESO Horno de destilación primaria
Para destilar el crudo se requiere una temperatura de calentamiento óptimo para
lograr una producción eficiente dentro de los planes de producción establecidos
El crudo precalentado en los dos circuitos de intercambio de calor se mezclan en
ingresan al horno a una temperatura y presión aproximada de 490° y 200 psig.
Intercambiadores de Tubo y carcaza
De los diversos tipos de intercambiadores de calor, éste es el más utilizado en las
refinerías debido a que:
a) Proporciona flujos de calor elevados en relación con su peso y volumen
b) Es relativamente fácil de construir en una gran variedad de tamaños
c) Es bastante fácil de limpiar y reparar
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d) Es versátil y puede ser diseñado para cumplir prácticamente con cualquier
aplicación
Este tipo de equipo consiste en una carcasa cilíndrica que contiene un arreglo de
tubos paralelo al eje longitudinal de la carcasa. Los tubos pueden o no tener aletas
y están sujetos en cada extremo por láminas perforadas. Estos atraviesan a su vez
a una serie de láminas denominadas deflectores que al ser distribuidas a lo largo
de toda la carcasa, sirven para soportar los tubos y dirigir el flujo que circula por la
misma, de tal forma que la dirección del fluido sea siempre perpendicular a los
tubos. El crudo que va por dentro de los tubos es dirigido por unos ductos
especiales conocidos como cabezales o canales
Desaladores
El nombre desalador implica un recipiente que remueve la sal del crudo. La sal
solo está presente en la fase acuosa por lo cual
Columna de destilación primaria, o de fraccionamiento
La columna de destilación atmosférica, llamada también torre de fraccionamiento
o torre de burbujeo permite la separación de los componentes del petróleo en un
rango de temperatura.
La denominación de torre de burbujeo se refiere al hecho común que en ella los
vapores burbujean a través del líquido contenido en las bandejas. Esto da lugar a
que los vapores ascendentes entren en contacto con el líquido descendente
(reflujo) de bandeja en bandeja
Una columna de destilación típica usada en el fraccionamiento del petróleo es un
cilindro ubicado en posición vertical, de 2 a 25 pies de diámetro y de 10 a 120 pies
de altura según los diseños solicitados.
En el interior de la torre se encuentra desde 3 hasta 60 bandejas colocadas en
posición horizontal y generalmente colocadas a espacios equidistantes una de
otra.
El tope de la columna trabaja a bajas temperaturas que permiten la condensación
de compuestos corrosivos, normalmente los 4 platos superiores y el domo son de
6
monel (aleación níquel-cobre). La sección del fondo de la columna puede estar
recubierta con acero inoxidable con 11 a 13 % de Cr para prevenir corrosión a altas
temperaturas.
Platos de burbujeo
Los platos son planchas de acero circulares de ½ a ¾ pulgadas de espesor y tienen
una circunferencia igual al interior de la columna, son empernadas rígidamente a
la pared, formándose secciones de determinados números de platos. El
espaciamiento en los platos es generalmente de 2 pies, se deja un espacio de 5 a 7
pies para las salidas laterales y de 3 pies en la cabeza de la columna para evitar la
salida del líquido en la corriente de tope. En el fondo de la columna se deja libre
un espacio aproximadamente 7 pies para variaciones de nivel. Es deseable que
sean diseñados para altos flujos vapor-líquido ya que el objetivo de performance
de cada plato es lograr alta eficiencia. A mejor contacto vapor-líquido mayor será
la eficiencia. Además deben tener flexibilidad o adaptabilidad a fluctuaciones en
flujos de vapor o líquido
En cada plato de burbujeo se localizan las copas de burbujeo, el cual tiene la
función de distribuir el vapor esto para garantizar un buen contacto entre el vapor
y el líquido de forma que se maximice la transferencia de calor entre el vapor y el
líquido
PRODUCTOS OBTENIDOS DESPUÉS DE LA DESTILACIÓN PRIMARIA
Gasolinas: En su forma comercial es una mezcla volátil de hidrocarburos líquidos,
con pequeñas cantidades de aditivos, apropiada para usarse como combustible en
motores de combustión interna con ignición por chispa eléctrica, después de la
destilación sale con un rango de 65 a 80 octanos, teniendo un rango de destilación
de aproximadamente, 27 a 180°C, es de tipo combustible y mayormente es
empleado en el área automotriz
Gas Lp: La mezcla de propano y butano comprimido y licuado. Tiene una
temperatura de ebullición de menos de 20°C, es de tipo combustible y es
empleado en el área doméstico e industrial
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Nafta: Solvente alifático con punto de ebullición relativamente elevado. Teniendo
una temperatura de ebullición es de 135°C , es de tipo solvente y es empleado en
el área industrial
Kerosene: Su color, contenido de azufre y características de ignición varían según
las propiedades del crudo que provienen, su temperatura de ebullición es entre
170°C y 290°C
Diésel: Combustible derivado de la destilación primaria del petróleo crudo. Se
obtiene una mezcla compleja de hidrocarburos parafínicos, oleofínicos naftéficos y
aromáticos. Tiene un punto de ebullición entre 260°C a 350°C, es de tipo
combustible y es usado en el área automotriz
Aceites Lubricantes: Se utilizan como base para la elaboración de lubricantes
terminados. Algunas de las especificaciones más importantes de los lubricantes
básicos son su viscosidad, punto de inflamación, temperatura de escurrimiento y
color, tienen un punto de ebullición de entre 300°C y 470°C
Asfaltos: Es un material de cementación sólido o semisólido de color oscuro. Es el
residuo que queda en la base de la columna de destilación, tiene un punto de
ebullición de entre 405°C hasta 515°C, es de tipo asfalto y es usado para la
pavimentación e impermeabilización
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DIAGRAMA DE FLUJO
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Fuente: Análisis y simulación de procesos de refinación del petróleo
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APLICACIÓN DEL PROCESO EN LA ZONA DE PIURA
Unidad de Destilación Primaria (UDP).- La UDP de Refinería Talara (originalmente llamada
Alambique Tubular N°2) se diseñó para procesar 45,000 BLS/DC de crudo HCT del
Noroeste Peruano, si bien es cierto que se produjo una primera ampliación de su
capacidad de procesamiento en 1970, en la actualidad posee la capacidad de procesar 62
MB/DC (Mil Barriles por día). La función principal de esta unidad es separar el petróleo
crudo en fracciones livianas mediante una operación de destilación atmosférica. “La
destilación atmosférica permite la separación o el fraccionamiento de los componentes de
una mezcla, en función de sus temperaturas de ebullición, aprovechando las diferencias
de volatilidad de los mismos. La sencillez del procedimiento y su costo relativamente
económico la convierte en una operación básica de los procesos de elaboración de
productos químicos y petrolíferos” (6) Los principales equipos de la Unidad de Destilación
Primaria son: el horno, el tren de intercambiadores de calor, la Torre Destilación y el
Sistema de Control. Los productos que se obtienen de ésta unidad son principalmente la
gasolina, el kerosene, el diesel 2 y el turbo A1. El residuo o corriente de fondo se somete a
un nuevo proceso en la Unidad de Craqueo Catalítico a fin de obtener otros productos. 24
Posteriormente, la gasolina, el kerosene, el turbo A1 y el diesel provenientes de una
corrida de crudo HCT, pasan por la Planta de Tratamientos en donde se les eliminan los
contaminantes principalmente como el azufre. El proceso que se realiza en esta unidad es
el siguiente: el crudo cargado es precalentado hasta alcanzar 660 °F (aproximadamente
348,9 °C). A esta temperatura entra en la Torre de Destilación, donde son destilados los
combustibles principales: naftas, querosene, diésel y crudo reducido
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CONCLUSIONES:
La destilación primaria de petróleo es la operación principal en el proceso de refinación,
por lo tanto se debe llevar un control minucioso de esta operación para poder elaborar
derivados más puros y de gran calidad que satisfagan las necesidades de los consumidores
El petróleo crudo empieza a vaporizarse a una temperatura algo menor que la necesaria
para hervir el agua. Los hidrocarburos con menor masa molecular son los que se vaporizan
a temperaturas más bajas, y a medida que aumenta la temperatura se van evaporando las
moléculas más grandes. El primer material destilado a partir del crudo es la fracción de
gasolina, seguida por la nafta y finalmente el queroseno. En las antiguas destilerías, el
residuo que quedaba en la caldera se trataba con ácido sulfúrico y a continuación se
destilaba con vapor de agua. Las zonas superiores del aparato de destilación
proporcionaban lubricantes y aceites pesados, mientras que las zonas inferiores
suministraban ceras y asfalto.
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.
El poseer un conocimiento básico de cómo es que se procesa el crudo para
obtener diferentes productos, es de vital importancia para nuestra formación
profesional, ya que nuestro departamento de Piura es considerada una importante
zona petrolífera y al poseer un buen conocimiento nos ayudaría a cubrir un puesto
de trabajo en la refinería de talara a futuro.
12
BIBLIOGRAFÍAGonzáles-Mendizaba, Dosinda l. 2002. Guía de intercambiadores de calor: tipos general y
aplicaciones. Sartenejas : s.n., 2002.
Rafael Torres Robles, Javier Castro Arellano. 2002. Análisis y simulación de procesos de
refinación del petróleo. México DF : Alfaomega, 2002.
Soto, Higinio Jacinto. 2006. Potencial contaminación por cromo en el proceso de
refinación de petróleo. Lima : s.n., 2006.
13
ANEXOS
COLUMNA DE DESTILACIÓN
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Fuente: Internet
FUNCIONAMIENTO DE LAS COPAS DE BURBUJEO
15
Fuente: Potencial contaminación por cromo en el proceso de refinación de petróleo
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CARACTERISTICAS DE LOS DERIVADOS OBTENIDOS
Fuente: Potencial contaminación por cromo en el proceso de refinación de petróleo
17
CARACTERISTICAS TÍPICAS DE UN HORNO
Fuente: Potencial contaminación por cromo en el proceso de refinación de petróleo
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INTERCAMBIADOR DE CALOR
Fuente: Guía de intercambiadores de calor: tipos general y aplicaciones
19
