Hispanopedia WikiUna refinería de petróleo es una planta de procesamiento industrial donde el petróleo crudo se transforma y refina en productos como gasolina , gasóleo, asfalto , aceites combustibles , gasóleo de calefacción , queroseno , gas licuado de petróleo y nafta de petróleo . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Las materias primas petroquímicas como el etileno y el propileno también se pueden producir directamente mediante el craqueo del petróleo crudo sin necesidad de utilizar productos refinados del petróleo crudo, como la nafta. [ 4 ] [ 5 ] La materia prima de petróleo crudo generalmente se procesa en una planta de producción de petróleo . Normalmente hay un depósito de petróleo en o cerca de una refinería de petróleo para el almacenamiento de la materia prima de petróleo crudo entrante, así como de productos líquidos a granel. En 2020, la capacidad total de las refinerías mundiales de petróleo crudo fue de aproximadamente 101,2 millones de barriles por día. [ 6 ]
Las refinerías de petróleo suelen ser grandes complejos industriales con extensas redes de tuberías que transportan fluidos entre grandes unidades de procesamiento químico , como las columnas de destilación . En muchos sentidos, las refinerías de petróleo utilizan diversas tecnologías y pueden considerarse plantas químicas . Desde diciembre de 2008, la refinería de petróleo más grande del mundo es la Refinería de Jamnagar , propiedad de Reliance Industries , ubicada en Gujarat , India, con una capacidad de procesamiento de 1,24 millones de barriles (197 000 m³ ) por día.
Las refinerías de petróleo son una parte esencial del sector de refinación y distribución de la industria petrolera . [ 7 ]
Historia
Los chinos fueron una de las primeras civilizaciones en refinar petróleo. [ 8 ] Ya en el siglo I, los chinos refinaban petróleo crudo para usarlo como fuente de energía. [ 9 ] [ 8 ] Entre 512 y 518, a finales de la dinastía Wei del Norte , el geógrafo, escritor y político chino Li Daoyuan introdujo el proceso de refinación de petróleo en diversos lubricantes en su famosa obra Comentario sobre el Clásico del Agua . [ 10 ] [ 9 ] [ 8 ]
El petróleo crudo era frecuentemente destilado por químicos persas , con descripciones claras en manuales como los de Muhammad ibn Zakarīya Rāzi ( c. 865–925 ). [ 11 ] Las calles de Bagdad estaban pavimentadas con alquitrán , derivado del petróleo que se hizo accesible desde los yacimientos naturales de la región. En el siglo IX, se explotaron campos petrolíferos en el área alrededor de la actual Bakú , Azerbaiyán. Estos campos fueron descritos por el geógrafo árabe Abu al-Hasan 'Alī al-Mas'ūdī en el siglo X, y por Marco Polo en el siglo XIII, quien describió la producción de esos pozos como cientos de cargamentos de barcos. [ 12 ] Los químicos árabes y persas también destilaban petróleo crudo para producir productos inflamables con fines militares. A través de la España islámica , la destilación se extendió a Europa Occidental en el siglo XII. [ 13 ]
Durante la dinastía Song del Norte (960-1127), se estableció en la ciudad de Kaifeng un taller llamado "Taller del Aceite Feroz" para producir aceite refinado para el ejército Song como arma. Las tropas llenaban bidones de hierro con aceite refinado y los arrojaban contra las tropas enemigas, provocando un incendio; en efecto, la primera " bomba incendiaria " del mundo. Este taller fue una de las primeras fábricas de refinación de petróleo del mundo, donde miles de personas trabajaban en la producción de armamento chino impulsado por petróleo. [ 14 ]
Antes del siglo XIX, el petróleo era conocido y utilizado de diversas maneras en Babilonia , Egipto , China , Filipinas , Roma y Azerbaiyán . Sin embargo, se considera que la historia moderna de la industria petrolera comenzó en 1846, cuando Abraham Gesner, de Nueva Escocia (Canadá) , ideó un proceso para producir queroseno a partir del carbón. Poco después, en 1854, Ignacy Łukasiewicz comenzó a producir queroseno en pozos petrolíferos excavados a mano cerca de la ciudad de Krosno ( Polonia) .
Rumania fue registrada como el primer país en las estadísticas mundiales de producción de petróleo, según la Academia de Récords Mundiales . [ 15 ] [ 16 ]
En Norteamérica, el primer pozo petrolífero fue perforado en 1858 por James Miller Williams en Oil Springs, Ontario , Canadá. [ 17 ] En Estados Unidos, la industria petrolera comenzó en 1859 cuando Edwin Drake encontró petróleo cerca de Titusville , Pensilvania . [ 18 ] La industria creció lentamente en el siglo XIX, produciendo principalmente queroseno para lámparas de aceite. A principios del siglo XX, la introducción del motor de combustión interna y su uso en automóviles creó un mercado para la gasolina que impulsó un crecimiento bastante rápido de la industria petrolera. Los primeros hallazgos de petróleo, como los de Ontario y Pensilvania , pronto fueron superados por los grandes auges petroleros en Oklahoma , Texas y California . [ 19 ]
Samuel Kier estableció la primera refinería de petróleo de Estados Unidos en Pittsburgh, en la Séptima Avenida, cerca de Grant Street, en 1853. [ 20 ] El farmacéutico e inventor polaco Ignacy Łukasiewicz estableció una refinería de petróleo en Jasło , entonces parte del Imperio austrohúngaro (ahora en Polonia ) en 1854.
La primera gran refinería abrió sus puertas en Ploiești , Rumania, entre 1856 y 1857. [ 15 ] Fue en Ploiești donde, 51 años después, en 1908, Lazăr Edeleanu , un químico rumano de origen judío que obtuvo su doctorado en 1887 al descubrir la anfetamina , inventó, patentó y probó a escala industrial el primer método moderno de extracción líquida para refinar petróleo crudo, el proceso Edeleanu . Esto aumentó la eficiencia de refinación en comparación con la destilación fraccionada pura y permitió un desarrollo masivo de las plantas de refinación. Posteriormente, el proceso se implementó en Francia, Alemania, Estados Unidos y en pocas décadas se extendió por todo el mundo. En 1910, Edeleanu fundó "Allgemeine Gesellschaft für Chemische Industrie" en Alemania, que, debido al éxito del nombre, cambió a Edeleanu GmbH en 1930. Durante la época del régimen nazi, la empresa fue adquirida por Deutsche Erdöl-AG y Edeleanu, de origen judío, regresó a Rumania. Después de la guerra, la marca fue utilizada por la empresa sucesora EDELEANU Gesellschaft mbH Alzenau (RWE) para muchos productos petrolíferos, mientras que la empresa se integró posteriormente como EDL en el Grupo Pörner . Las refinerías de Ploiești, tras ser ocupadas por la Alemania nazi , fueron bombardeadas en 1943 en la Operación Ola Gigante por los Aliados , durante la Campaña del Petróleo de la Segunda Guerra Mundial .
Otro firme candidato al título de albergar la refinería de petróleo más antigua del mundo es Salzbergen , en Baja Sajonia , Alemania. La refinería de Salzbergen se inauguró en 1860.
En un momento dado, se afirmó que la refinería de Ras Tanura , Arabia Saudita, propiedad de Saudi Aramco, era la refinería de petróleo más grande del mundo. Durante la mayor parte del siglo XX, la refinería más grande fue la Refinería de Abadán en Irán . Esta refinería sufrió graves daños durante la guerra Irán-Irak . Desde el 25 de diciembre de 2008, el complejo de refinería más grande del mundo es el Complejo de Refinería de Jamnagar , que consta de dos refinerías contiguas operadas por Reliance Industries Limited en Jamnagar, India, con una capacidad de producción combinada de 1.240.000 barriles por día (197.000 m³ / d) .
Antes de la Segunda Guerra Mundial, a principios de la década de 1940, la mayoría de las refinerías de petróleo en Estados Unidos consistían simplemente en unidades de destilación de crudo (a menudo denominadas unidades de destilación atmosférica). Algunas refinerías también contaban con unidades de destilación al vacío y unidades de craqueo térmico , como los viscorreductores (unidades para reducir la viscosidad del petróleo). Todos los demás procesos de refinación que se describen a continuación se desarrollaron durante la guerra o pocos años después. Estuvieron disponibles comercialmente entre 5 y 10 años después del fin de la guerra, y la industria petrolera mundial experimentó un crecimiento muy rápido. El principal motor de este crecimiento tecnológico, así como del número y tamaño de las refinerías en todo el mundo, fue la creciente demanda de gasolina para automóviles y combustible para aeronaves.
En Estados Unidos, debido a diversas y complejas razones económicas y políticas, la construcción de nuevas refinerías prácticamente se detuvo alrededor de la década de 1980. Sin embargo, muchas de las refinerías existentes en Estados Unidos han modernizado muchas de sus unidades o construido unidades adicionales para: aumentar su capacidad de procesamiento de petróleo crudo, aumentar el índice de octano de su gasolina, reducir el contenido de azufre de su diésel y combustibles para calefacción doméstica para cumplir con las regulaciones ambientales y cumplir con los requisitos ambientales en materia de contaminación del aire y del agua.
Estados Unidos
En el siglo XIX, las refinerías de Estados Unidos procesaban el petróleo crudo principalmente para recuperar el queroseno . No existía mercado para la fracción más volátil, incluida la gasolina, que se consideraba un desecho y a menudo se vertía directamente al río más cercano. La invención del automóvil desplazó la demanda hacia la gasolina y el diésel , que siguen siendo los principales productos refinados en la actualidad. [ 22 ]
Hoy en día, la legislación nacional y estatal exige que las refinerías cumplan con estrictos estándares de limpieza del aire y del agua. De hecho, las compañías petroleras en los EE. UU. consideran que obtener un permiso para construir una refinería moderna es tan difícil y costoso que no se construyeron nuevas refinerías (aunque muchas se han ampliado) en los EE. UU. desde 1976 hasta 2014, cuando la pequeña refinería Dakota Prairie en Dakota del Norte comenzó a operar. [ 23 ] Más de la mitad de las refinerías que existían en 1981 ahora están cerradas debido a las bajas tasas de utilización y a la aceleración de las fusiones. [ 24 ] Como resultado de estos cierres, la capacidad total de refinación de los EE. UU. cayó entre 1981 y 1995, aunque la capacidad operativa se mantuvo bastante constante en ese período en alrededor de 15 000 000 barriles por día (2 400 000 m³ / d) . [ 25 ] Los aumentos en el tamaño de las instalaciones y las mejoras en la eficiencia han compensado gran parte de la capacidad física perdida de la industria. En 1982 (los primeros datos disponibles), Estados Unidos operaba 301 refinerías con una capacidad combinada de 17,9 millones de barriles (2.850.000 m³ ) de petróleo crudo por día calendario. En 2010, había 149 refinerías operativas en EE. UU. con una capacidad combinada de 17,6 millones de barriles (2.800.000 m³ ) por día calendario. [ 26 ] Para 2014, el número de refinerías había disminuido a 140, pero la capacidad total aumentó a 18,02 millones de barriles (2.865.000 m³ ) por día calendario. Para reducir los costos operativos y la depreciación, el refinado se realiza en menos sitios, pero con mayor capacidad .
Entre 2009 y 2010, a medida que los flujos de ingresos en el negocio petrolero se agotaron y la rentabilidad de las refinerías de petróleo cayó debido a la menor demanda de producto y las altas reservas de suministro previas a la recesión económica , las compañías petroleras comenzaron a cerrar o vender las refinerías menos rentables. [ 27 ]
Operación
El petróleo crudo, sin procesar, no suele ser útil en aplicaciones industriales, aunque el petróleo crudo ligero y dulce (de baja viscosidad y bajo contenido de azufre ) se ha utilizado directamente como combustible para generar vapor para la propulsión de buques. Sin embargo, los elementos más ligeros forman vapores explosivos en los tanques de combustible y, por lo tanto, son peligrosos, especialmente en buques de guerra .
En una refinería, los cientos de moléculas de hidrocarburos diferentes que contiene el petróleo crudo se separan en componentes que pueden utilizarse como combustibles , lubricantes y materias primas en procesos petroquímicos que fabrican productos como plásticos , detergentes , disolventes , elastómeros y fibras como el nailon y los poliésteres .
Los combustibles fósiles derivados del petróleo se queman en motores de combustión interna para proporcionar energía a barcos , automóviles , aviones , cortadoras de césped , motocicletas todoterreno y otras máquinas. Los diferentes puntos de ebullición permiten separar los hidrocarburos mediante destilación . Dado que los productos líquidos más ligeros tienen una gran demanda para su uso en motores de combustión interna, una refinería moderna convertirá los hidrocarburos pesados y los elementos gaseosos más ligeros en estos productos de mayor valor. [ 28 ]
El petróleo se puede utilizar de diversas maneras porque contiene hidrocarburos de masas moleculares , formas y longitudes variables, como parafinas , aromáticos , naftenos (o cicloalcanos ), alquenos , dienos y alquinos . [ 29 ] Si bien las moléculas del petróleo crudo incluyen diferentes átomos como azufre y nitrógeno, los hidrocarburos son la forma más común de moléculas, que son moléculas de longitud y complejidad variables formadas por átomos de hidrógeno y carbono , y una pequeña cantidad de átomos de oxígeno. Las diferencias en la estructura de estas moléculas explican sus diversas propiedades físicas y químicas , y es esta variedad la que hace que el petróleo crudo sea útil en una amplia gama de aplicaciones.
Una vez separados y purificados de contaminantes e impurezas, el combustible o lubricante puede venderse sin procesamiento adicional. Las moléculas más pequeñas, como el isobutano y el propileno o los butilenos, pueden recombinarse para cumplir con los requisitos específicos de octano mediante procesos como la alquilación o, más comúnmente, la dimerización . El grado de octano de la gasolina también puede mejorarse mediante el reformado catalítico , que consiste en eliminar el hidrógeno de los hidrocarburos para producir compuestos con índices de octano más altos, como los aromáticos . Los productos intermedios, como los gasóleos, incluso pueden reprocesarse para convertir un aceite pesado de cadena larga en uno más ligero de cadena corta, mediante diversas formas de craqueo , como el craqueo catalítico fluidizado , el craqueo térmico y el hidrocraqueo . El paso final en la producción de gasolina es la mezcla de combustibles con diferentes índices de octano, presiones de vapor y otras propiedades para cumplir con las especificaciones del producto. Otro método para reprocesar y mejorar estos productos intermedios (aceites residuales) utiliza un proceso de desvolatilización para separar el aceite utilizable del material asfalteno residual. Ciertas corrientes craqueadas son particularmente adecuadas para producir productos petroquímicos, incluyendo polipropileno, polímeros más pesados y copolímeros en bloque, según el peso molecular y las características de la especie de olefina que se craquea a partir de la materia prima de origen. [ 30 ]
Las refinerías de petróleo son plantas a gran escala que procesan entre cien mil y varios cientos de miles de barriles de crudo al día. Debido a su alta capacidad, muchas de estas unidades operan de forma continua , en lugar de procesar por lotes , en estado estacionario o casi estacionario durante meses o incluso años. Esta alta capacidad también hace que la optimización de procesos y el control avanzado de los mismos sean muy deseables.
Productos principales
Los productos derivados del petróleo son materiales obtenidos del petróleo crudo ( petróleo ) procesado en refinerías . La mayor parte del petróleo se transforma en productos derivados del petróleo, que incluyen diversas clases de combustibles. [ 32 ]
Las refinerías de petróleo también producen diversos productos intermedios como hidrógeno , hidrocarburos ligeros, reformado y gasolina de pirólisis . Estos no suelen transportarse, sino que se mezclan o procesan in situ. Por lo tanto, las plantas químicas suelen estar junto a las refinerías de petróleo o bien integran en ellas diversos procesos químicos. Por ejemplo, en una planta de etileno , los hidrocarburos ligeros se someten a craqueo con vapor , y el etileno resultante se polimeriza para producir polietileno .
Para garantizar una separación adecuada y la protección del medio ambiente, es necesario un contenido de azufre muy bajo en todos los productos, excepto en los más pesados. El azufre crudo contaminante se transforma en sulfuro de hidrógeno mediante hidrodesulfuración catalítica y se elimina del flujo de producto mediante tratamiento con gas de amina . Mediante el proceso Claus , el sulfuro de hidrógeno se transforma posteriormente en azufre elemental para su venta a la industria química. La considerable energía térmica liberada por este proceso se utiliza directamente en otras partes de la refinería. A menudo, se integra una central eléctrica en todo el proceso de la refinería para absorber el calor residual.
Según la composición del petróleo crudo y en función de las demandas del mercado, las refinerías pueden producir diferentes porcentajes de productos derivados del petróleo. La mayor parte se utiliza como "portadores de energía", es decir, diversos grados de fueloil y gasolina . Estos combustibles incluyen o pueden mezclarse para obtener gasolina, combustible para aviones , gasóleo , gasóleo para calefacción y fuelóleos más pesados. Las fracciones más pesadas (menos volátiles ) también pueden utilizarse para producir asfalto , alquitrán , parafina , lubricantes y otros aceites pesados. Las refinerías también producen otros productos químicos , algunos de los cuales se utilizan en procesos químicos para producir plásticos y otros materiales útiles. Dado que el petróleo suele contener un pequeño porcentaje de moléculas que contienen azufre , el azufre elemental también se produce con frecuencia como producto derivado del petróleo. El carbono , en forma de coque de petróleo , y el hidrógeno también pueden producirse como productos derivados del petróleo. El hidrógeno producido se utiliza a menudo como producto intermedio para otros procesos de refinería de petróleo, como la hidrocraqueo y la hidrodesulfuración . [ 33 ]
Categorías de productos derivados del petróleo
destilados ligeros
El gas combustible es uno de los combustibles que, en condiciones normales, se encuentran en estado gaseoso . La mayoría de los gases combustibles están compuestos de hidrocarburos (como metano y propano ), hidrógeno , monóxido de carbono o mezclas de estos. Dichos gases son fuentes de energía que pueden transmitirse y distribuirse fácilmente a través de tuberías.
El gas licuado de petróleo , también conocido como gas licuado de petróleo (GLP o gas LP), es un gas combustible que contiene una mezcla inflamable de gases hidrocarburos , específicamente propano , butano e isobutano . También puede contener propileno , butileno e isobutileno . [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]
La nafta ( / ˈ n æ f θ ə / , más raramente: / ˈ n æ p θ ə / [ 39 ] ) es una mezcla de hidrocarburos líquidos inflamables. Generalmente, es una fracción del petróleo crudo , pero también puede producirse a partir de condensados de gas natural , destilados de petróleo y la destilación fraccionada de alquitrán de hulla y turba . En algunas industrias y regiones, el nombre nafta se refiere al petróleo crudo o a productos derivados del petróleo refinado, como el queroseno o el gasóleo .
La gasolina ( en inglés norteamericano ) o petrol ( en inglés británico ) es un producto petroquímico caracterizado por ser un líquido transparente, amarillento e inflamable que normalmente se utiliza como combustible para motores de combustión interna de encendido por chispa . Cuando se formula como combustible para motores , la gasolina se compone químicamente de compuestos orgánicos derivados de la destilación fraccionada del petróleo y posteriormente se enriquece químicamente con aditivos para gasolina . Es un producto rentable de gran volumen producido en refinerías de petróleo crudo. [ 40 ]
destilados medios
El queroseno , o parafina, es un hidrocarburo líquido combustible derivado del petróleo . Se utiliza ampliamente como combustible en la aviación y en los hogares. Su nombre proviene del griego κηρός ( kērós ), que significa " cera "; fue registrado como marca comercial por el geólogo e inventor de Nueva Escocia Abraham Gesner en 1854, antes de convertirse en una marca genérica . En el ámbito científico e industrial, a veces se escribe kerosine. [ 41 ]
El combustible para reactores o combustible para turbinas de aviación (ATF, también abreviado como avtur) es un tipo de combustible aeronáutico diseñado para su uso en aeronaves propulsadas por motores de turbina de gas . Su apariencia varía de incolora a pajiza. Los combustibles más utilizados en la aviación comercial son el Jet A y el Jet A-1, que se producen según una especificación internacional estandarizada. El único otro combustible para reactores comúnmente utilizado en la aviación civil con motores de turbina es el Jet B, que se utiliza por su mejor rendimiento en climas fríos.
El fueloil es cualquiera de las diversas fracciones obtenidas de la destilación del petróleo crudo. Estos aceites incluyen destilados (las fracciones más ligeras) y residuos (las fracciones más pesadas). Entre los fueloiles se encuentran el fueloil pesado (fueloil de búnker), el fueloil marino (MFO), el fueloil para hornos (FO), el gasóleo (gasóleo), los aceites para calefacción (como el gasóleo para calefacción doméstica), el gasóleo y otros.
El gasóleo , también llamado aceite diésel o simplemente diésel, es un combustible líquido diseñado específicamente para su uso en motores diésel , un tipo de motor de combustión interna en el que la ignición del combustible se produce por la compresión del aire de admisión y la posterior inyección del combustible sin chispa. Por lo tanto, el gasóleo requiere buenas características de ignición por compresión.
destilados pesados y residuos
Estos procesos requieren la mezcla de diversas materias primas, la adición de aditivos apropiados, el almacenamiento a corto plazo y la preparación para la carga a granel en camiones, barcazas, buques de transporte de productos y vagones de ferrocarril. Esta clasificación se basa en la forma en que el petróleo crudo se destila y se separa en fracciones. [ 2 ]
El fuelóleo pesado (HFO) es un fuelóleo de consistencia similar al alquitrán . También conocido como fuelóleo de búnker o fuelóleo residual, el HFO es la mezcla residual que queda de la destilación y el craqueo del petróleo crudo en las refinerías. [ 42 ] Generalmente, tiene una temperatura de ebullición entre 350 y 500 °C y es significativamente más viscoso que el gasóleo . [ 43 ] Como se crea mediante la extracción de componentes más valiosos de su precursor de petróleo , el HFO contiene varios compuestos y elementos indeseables, que incluyen aromáticos , azufre , nitrógeno , vanadio y otros. [ 42 ] Estos contaminantes no hidrocarbonados aumentan significativamente las emisiones de gases tóxicos y partículas durante la combustión, [ 44 ] tales como dióxido de azufre, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno . [ 45 ] [ 46 ]
El aceite de motor , lubricante o aceite para motores es cualquiera de las diversas sustancias utilizadas para la lubricación de motores de combustión interna . Los aceites de motor suelen consistir en aceites base enriquecidos con diversos aditivos, en particular aditivos antidesgaste , detergentes , dispersantes y, en el caso de los aceites multigrado, mejoradores del índice de viscosidad . [ 47 ] La función principal del aceite de motor es reducir la fricción y el desgaste de las piezas móviles y limpiar el motor de lodos (una de las funciones de los dispersantes ) y barnices (detergentes). También neutraliza los ácidos que se originan del combustible y de la oxidación del lubricante (detergentes), mejora el sellado de los anillos del pistón y enfría el motor disipando el calor de las piezas móviles. [ 48 ]
La cera de parafina (o cera de petróleo) es un sólido blando e incoloro derivado del petróleo , el carbón o el esquisto bituminoso que consiste en una mezcla de moléculas de hidrocarburos que contienen entre 20 y 40 átomos de carbono. Es sólida a temperatura ambiente y comienza a fundirse por encima de aproximadamente 37 °C (99 °F), [ 49 ] y su punto de ebullición está por encima de 370 °C (698 °F). [ 49 ] Las aplicaciones comunes de la cera de parafina incluyen lubricación , aislamiento eléctrico y velas ; [ 50 ] la cera de parafina teñida se puede convertir en crayones .
El alquitrán es un líquido viscoso de color marrón oscuro o negro, compuesto de hidrocarburos y carbono libre , que se obtiene a partir de una amplia variedad de materiales orgánicos mediante destilación destructiva . El alquitrán puede producirse a partir de materiales ricos en carbono como el carbón , la madera , el petróleo , la turba y otras materias orgánicas. [ 51 ]
Betún ( Reino Unido : / ˈ b ɪ tʃ ʊ m ɪ n / BIH -chuum-in , EE. UU. : / b ɪ ˈ tj uː m ɪ n , b aɪ -/ⓘ bih- TEW -min, by-) [ 52 ] es uncomponenteviscosopetróleo. Dependiendo de su composición exacta, puede ser un líquido negro y pegajoso o una masa aparentemente sólida que se comporta como un líquido en escalas de tiempo muy grandes. Eninglés americano, el material se conoce comúnmente comoasfalto. Ya sea que se encuentre en depósitos naturales o refinado del petróleo, la sustancia se clasifica comobrea. [ 53 ] Antes del siglo XX, el término asphaltum era de uso general. [ 54 ] La palabra deriva de lapalabragriega antiguaἄσφαλτος(ásphaltos), que se refería al betún o brea natural. El depósito natural de betún más grande del mundo es elLago de Breadel suroestede Trinidad, que se estima que contiene 10 millones de toneladas. [ 55 ]
Otros productos
El azufre (o ácido sulfúrico ) es un subproducto de la extracción de azufre del petróleo que puede contener hasta un par de por ciento de azufre en forma de compuestos orgánicos azufrados. El azufre y el ácido sulfúrico son materiales industriales útiles. El ácido sulfúrico se suele preparar y enviar como precursor ácido, el óleum .
El coque de petróleo , abreviado como coque, pet coke o petcoke, es un material sólido final rico en carbono que se obtiene del refinado de petróleo y es un tipo del grupo de combustibles denominados coques . El petcoke es el coque que, en particular, se obtiene de un proceso de craqueo final —un proceso de ingeniería química termobasado que divide los hidrocarburos de cadena larga del petróleo en cadenas más cortas— que tiene lugar en unidades denominadas unidades de coquización . [ 56 ] (Otros tipos de coque se obtienen del carbón ). En resumen, el coque es el " producto de carbonización de fracciones de hidrocarburos de alto punto de ebullición obtenidas en el procesamiento del petróleo (residuos pesados)". [ 56 ] El petcoke también se produce en la producción de petróleo crudo sintético (syncrude) a partir de betún extraído de las arenas bituminosas de Canadá y de las arenas bituminosas del Orinoco de Venezuela . [ 57 ] [ 58 ] En las unidades de coquización de petróleo, los aceites residuales de otros procesos de destilación utilizados en el refinado de petróleo se tratan a alta temperatura y presión, dejando el coque de petróleo después de eliminar los gases y volátiles, y separar los aceites ligeros y pesados restantes. Estos procesos se denominan "procesos de coquización" y, por lo general, emplean operaciones de plantas de ingeniería química para el proceso específico de coquización retardada .
Los productos petroquímicos (a veces abreviados como petquímicos [ 59 ] ) son los productos químicos obtenidos del petróleo mediante refinación. Algunos compuestos químicos derivados del petróleo también se obtienen de otros combustibles fósiles , como el carbón o el gas natural , o de fuentes renovables como el maíz , el fruto de la palma o la caña de azúcar .
Más de 6.000 artículos se fabrican a partir de subproductos de residuos de petróleo, incluidos fertilizantes , revestimientos para pisos, perfumes , insecticidas , vaselina , jabón y cápsulas de vitaminas. [ 60 ]
Muestra de petróleo crudo (petróleo)
Muestra de gasolina
Muestra de queroseno
Muestra de combustible diésel
Montón de árido recubierto de asfalto para la formación de hormigón asfáltico.
procesos químicos
Desalinizador
Un desalinizador es una unidad de proceso en una refinería de petróleo que elimina la sal del crudo . La sal se disuelve en el agua del crudo, no en el crudo mismo. El desalinizador suele ser el primer proceso en el refinado del crudo. El contenido de sal después del desalinizador se suele medir en PTB ( libras de sal por mil barriles de crudo). [ 61 ] Otra especificación es el sedimento básico y el agua . [ 62 ] [ 63 ] [ 64 ]
Destilación atmosférica y al vacío
La destilación atmosférica y al vacío de los crudos son los principales procesos de separación primaria que producen diversos productos de destilación directa, por ejemplo, gasolina a aceites lubricantes/gasóleos de vacío. La destilación del crudo se realiza típicamente primero [ 65 ] a presión atmosférica y luego al vacío . Las fracciones de bajo punto de ebullición generalmente se vaporizan por debajo de 400 °C a presión atmosférica sin craquear los compuestos de hidrocarburos. Por lo tanto, todas las fracciones de bajo punto de ebullición del crudo se separan mediante destilación atmosférica. Una unidad de destilación de crudo (CDU) consta de la columna de destilación pre-flash. Los productos petrolíferos obtenidos del proceso de destilación son nafta ligera, media y pesada , queroseno , diésel y residuo de petróleo. [ 66 ] [ 67 ] [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ] La destilación al vacío o destilación a presión reducida es un tipo de destilación realizada a presión reducida, que permite la purificación de compuestos que no se destilan fácilmente a presión ambiente o simplemente para ahorrar tiempo o energía. Esta técnica separa los compuestos en función de las diferencias en sus puntos de ebullición. Esta técnica se utiliza cuando el punto de ebullición del compuesto deseado es difícil de alcanzar o provocará la descomposición del compuesto. [ 72 ] Las presiones reducidas disminuyen el punto de ebullición de los compuestos. La reducción del punto de ebullición se puede calcular utilizando un nomograma de temperatura-presión mediante la relación de Clausius-Clapeyron . [ 73 ] [ 67 ] [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ]
Hidrodesulfuración
La hidrodesulfuración (HDS), también llamada hidrotratamiento, es un proceso químico catalítico ampliamente utilizado para eliminar el azufre (S) del gas natural y de productos derivados del petróleo refinado, como la gasolina , el combustible para aviones , el queroseno , el gasóleo y los aceites combustibles . [ 74 ] [ 75 ] [ 76 ] El propósito de eliminar el azufre y crear productos como el gasóleo con contenido ultrabajo de azufre es reducir las emisiones de dióxido de azufre ( SO₂ ) que resultan del uso de esos combustibles en vehículos automotores , aeronaves , locomotoras ferroviarias , barcos , centrales eléctricas que queman gas o petróleo, hornos residenciales e industriales y otras formas de combustión de combustible . [ 1 ] [ 77 ] [ 78 ]
reformado catalítico
El reformado catalítico es un proceso químico utilizado para convertir naftas de petróleo crudo en productos líquidos llamados reformados, que son componentes de mezcla de alta calidad para gasolina de alto octanaje. El proceso convierte hidrocarburos lineales de bajo octanaje (parafinas) en alcanos ramificados (isoparafinas) y naftenos cíclicos , que luego se deshidrogenan parcialmente para producir hidrocarburos aromáticos de alto octanaje . [ 79 ] La deshidrogenación también produce cantidades significativas de hidrógeno gaseoso como subproducto , que se alimenta a otros procesos de refinería como el hidrocraqueo y la hidrodesulfuración . Una reacción secundaria es la hidrogenólisis , que produce hidrocarburos ligeros de menor valor, como metano , etano , propano y butanos . [ 80 ] [ 81 ]
Craqueo catalítico fluidizado
El craqueo catalítico fluidizado (FCC) es el proceso de conversión utilizado en las refinerías de petróleo para convertir las fracciones de hidrocarburos de alto punto de ebullición y alto peso molecular del petróleo (crudos) en gasolina , gases alquenos y otros productos derivados del petróleo. [ 82 ] [ 83 ] [ 84 ] El craqueo de los hidrocarburos del petróleo se realizaba originalmente mediante craqueo térmico , ahora prácticamente reemplazado por el craqueo catalítico, que produce mayores volúmenes de gasolina de alto octanaje ; y produce gases subproductos, con más enlaces dobles carbono-carbono (es decir, alquenos), que tienen mayor valor económico que los gases producidos por el craqueo térmico. [ 85 ] [ 3 ] [ 86 ]
Hidrocraqueador
La hidrocraqueo es un proceso de craqueo catalítico asistido por la presencia de hidrógeno gaseoso añadido. A diferencia de un hidrotratador , la hidrocraqueo utiliza hidrógeno para romper los enlaces C–C (el hidrotratamiento se realiza antes de la hidrocraqueo para proteger los catalizadores en el proceso). En 2010, se procesaron 265 millones de toneladas (261.000.000 toneladas largas; 292.000.000 toneladas cortas) de petróleo con esta tecnología. La principal materia prima es el gasóleo de vacío, una fracción pesada del petróleo. [ 87 ] [ 88 ] [ 89 ] [ 90 ]
Merox
Merox es un acrónimo de oxidación de mercaptanos . Se trata de un proceso químico catalítico patentado desarrollado por UOP que se utiliza en refinerías de petróleo y plantas de procesamiento de gas natural para eliminar los mercaptanos del GLP , propano , butanos , naftas ligeras , queroseno y combustible para aviones , convirtiéndolos en disulfuros de hidrocarburos líquidos . Existen otros procesos alternativos para la eliminación de mercaptanos, como el proceso de endulzamiento farmacológico y el lavado cáustico.
Unidad de coquización
Una unidad de coquización es una unidad de procesamiento de refinería de petróleo que convierte el petróleo residual de la columna de destilación al vacío en gases de hidrocarburos de bajo peso molecular , nafta , gasóleos ligeros y pesados , y coque de petróleo . El proceso craquea térmicamente las moléculas de hidrocarburos de cadena larga presentes en el petróleo residual, transformándolas en moléculas de cadena más corta, dejando atrás el exceso de carbono en forma de coque de petróleo. Una unidad de coquización retardada es un tipo de unidad cuyo proceso consiste en calentar el petróleo residual hasta su temperatura de craqueo térmico en un horno con múltiples pasadas paralelas. Esto craquea las moléculas de hidrocarburos pesados de cadena larga del petróleo residual, transformándolas en gasóleo de coquización y coque de petróleo . [ 91 ] [ 92 ] [ 93 ]
Unidad de alquilación
Una unidad de alquilación (alqui) es uno de los procesos de conversión utilizados en las refinerías de petróleo . Se utiliza para convertir isobutano y alquenos de bajo peso molecular (principalmente una mezcla de propeno y butenos ) en alquilato, un componente de gasolina de alto octanaje. El proceso se lleva a cabo en presencia de un ácido como el ácido sulfúrico (H₂SO₄ ) o el ácido fluorhídrico ( HF ) como catalizador . Dependiendo del ácido utilizado, la unidad se denomina unidad de alquilación con ácido sulfúrico (SAAU) o unidad de alquilación con ácido fluorhídrico (HFAU). En resumen, la unidad de alquilación produce un componente de mezcla de gasolina de alta calidad al combinar dos moléculas de hidrocarburos más cortas en una molécula de gasolina de cadena más larga, mediante la mezcla de isobutano con una olefina ligera como el propileno o el butileno proveniente de la unidad de craqueo catalítico fluidizado (FCCU) de la refinería en presencia de un catalizador ácido. [ 94 ] [ 95 ]
Unidad de dimerización
La unidad de dimerización convierte las olefinas en componentes de mezcla de gasolina de mayor octanaje. Por ejemplo, los butenos se pueden dimerizar en isoocteno, que posteriormente se hidrogena para formar isooctano . La dimerización también tiene otros usos. La gasolina producida mediante dimerización es altamente insaturada y muy reactiva, y tiende a formar gomas espontáneamente. Por esta razón, el efluente de la dimerización debe mezclarse inmediatamente con la gasolina terminada o hidrogenarse.
Isomerización
La isomerización convierte moléculas lineales, como el pentano normal , en moléculas ramificadas de mayor octanaje para su mezcla con gasolina o como materia prima para unidades de alquilación. También se utiliza para convertir butano normal lineal en isobutano para su uso en la unidad de alquilación.
Reformado con vapor
El reformado con vapor o reformado de metano con vapor (SMR) es un método para producir gas de síntesis ( hidrógeno y monóxido de carbono ) mediante la reacción de hidrocarburos con agua. Generalmente, se utiliza gas natural como materia prima. El objetivo principal de esta tecnología suele ser la producción de hidrógeno , aunque el gas de síntesis tiene otros usos, como la producción de amoníaco o metanol . La reacción se representa mediante este equilibrio: [ 96 ]
tanque de almacenamiento de GNL
Un tanque de almacenamiento de gas natural licuado o tanque de almacenamiento de GNL es un tipo especializado de tanque utilizado para el almacenamiento de gas natural licuado . Los tanques de almacenamiento de GNL pueden encontrarse en tierra, sobre tierra o en buques metaneros . La característica común de los tanques de almacenamiento de GNL es su capacidad para almacenar GNL a la temperatura muy baja de -162 °C (-260 °F). Los tanques de almacenamiento de GNL tienen dos contenedores, donde el interior contiene GNL y el exterior contiene materiales aislantes. El tipo de tanque más común es el tanque de contención total. [ 97 ] Los tanques varían mucho en tamaño, dependiendo de su uso.
Tratamiento de gases de amina
El tratamiento de gases con aminas , también conocido como lavado con aminas, endulzamiento de gases y eliminación de gases ácidos, se refiere a un grupo de procesos que utilizan soluciones acuosas de varias alquilaminas (comúnmente denominadas simplemente aminas ) para eliminar el sulfuro de hidrógeno (H₂S ) y el dióxido de carbono (CO₂ ) de los gases. [ 98 ] [ 99 ] [ 100 ] Es un proceso unitario común utilizado en refinerías, y también se utiliza en plantas petroquímicas , plantas de procesamiento de gas natural y otras industrias. El proceso Claus es un proceso de desulfuración , que recupera azufre elemental de mezclas gaseosas que contienen sulfuro de hidrógeno (H₂S ) . Patentado por primera vez en 1883 por el químico Carl Friedrich Claus , el proceso Claus sigue siendo el proceso de desulfuración más importante en la industria petroquímica . Es estándar en refinerías de petróleo, plantas de procesamiento de gas natural y plantas de gasificación o gas de síntesis . En 2005, el azufre subproducto de las instalaciones de procesamiento de hidrocarburos constituyó la gran mayoría de los 64 teragramos (64 millones de toneladas métricas) de azufre producidos en todo el mundo. [ 101 ] [ 102 ] [ 103 ] [ 104 ] [ 105 ] [ 64 ]
Generación de energía
Las torres de refrigeración hacen circular el agua de refrigeración, las plantas de calderas generan vapor para los generadores de vapor y los sistemas de aire de instrumentación incluyen válvulas de control de accionamiento neumático y una subestación eléctrica .
Tratamiento de residuos
Los sistemas de recolección y tratamiento de aguas residuales constan de separadores API , unidades de flotación por aire disuelto (DAF) y otras unidades de tratamiento, como un biotratador de lodos activados, para que el agua sea apta para su reutilización o eliminación. [ 106 ]
El refinado con solventes utiliza solventes como el cresol o el furfural para eliminar los compuestos no deseados, principalmente aromáticos, del aceite lubricante o del diésel.
- El proceso de desparafinado con solventes elimina el componente ceroso pesado, como la vaselina, de los productos de la destilación al vacío.
- Tanques de almacenamiento para guardar petróleo crudo y productos terminados, generalmente recipientes cilíndricos verticales con algún tipo de control de emisiones de vapor y rodeados por un terraplén de tierra para contener los derrames.
Diagrama de flujo de una refinería típica
La imagen que se muestra a continuación es un diagrama de flujo esquemático de una refinería de petróleo típica que representa los diversos procesos unitarios y el flujo de productos intermedios que se produce entre la materia prima de petróleo crudo y los productos finales. El diagrama representa solo una de las cientos de configuraciones diferentes de refinerías de petróleo. El diagrama tampoco incluye ninguna de las instalaciones habituales de la refinería que proporcionan servicios como vapor, agua de refrigeración y energía eléctrica, así como los tanques de almacenamiento para la materia prima de petróleo crudo, los productos intermedios y los productos finales. [ 1 ] [ 107 ] [ 108 ] [ 109 ]
Existen muchas otras configuraciones de proceso además de la que se muestra arriba. Por ejemplo, la unidad de destilación al vacío también puede producir fracciones que se pueden refinar para obtener productos finales como aceite para husillos utilizado en la industria textil, aceite ligero para maquinaria, aceite para motores y diversas ceras.
Unidad de destilación de petróleo crudo
La unidad de destilación de crudo (CDU) es la primera unidad de procesamiento en prácticamente todas las refinerías de petróleo. La CDU destila el crudo entrante en varias fracciones con diferentes rangos de ebullición, cada una de las cuales se procesa posteriormente en las demás unidades de procesamiento de la refinería. A la CDU se la suele denominar unidad de destilación atmosférica porque opera a una presión ligeramente superior a la atmosférica. [ 1 ] [ 2 ] [ 69 ] A continuación se muestra un diagrama de flujo esquemático de una unidad de destilación de crudo típica. El crudo entrante se precalienta mediante el intercambio de calor con algunas de las fracciones calientes destiladas y otras corrientes. Luego se desaliniza para eliminar las sales inorgánicas (principalmente cloruro de sodio).
Tras el proceso de desalación, el petróleo crudo se calienta aún más mediante intercambio de calor con algunas de las fracciones calientes destiladas y otras corrientes. A continuación, se calienta en un horno de combustión (calentador) a una temperatura de aproximadamente 398 °C y se dirige a la parte inferior de la unidad de destilación.
El enfriamiento y la condensación de la parte superior de la torre de destilación se logran parcialmente mediante el intercambio de calor con el petróleo crudo entrante y parcialmente mediante un condensador enfriado por aire o por agua. El calor adicional se extrae de la columna de destilación mediante un sistema de recirculación, como se muestra en el diagrama a continuación.
Como se muestra en el diagrama de flujo, la fracción de destilado superior de la columna de destilación es nafta. Las fracciones que se extraen de los laterales de la columna en distintos puntos entre la parte superior e inferior se denominan fracciones secundarias . Cada una de estas fracciones (es decir, el queroseno, el gasóleo ligero y el gasóleo pesado) se enfría mediante intercambio de calor con el crudo de entrada. Todas las fracciones (es decir, la nafta superior, las fracciones secundarias y el residuo inferior) se envían a tanques de almacenamiento intermedio antes de su posterior procesamiento.
Ubicación de las refinerías
Una empresa que busca un emplazamiento para construir una refinería o una planta química debe tener en cuenta las siguientes cuestiones:
- El emplazamiento debe estar a una distancia razonable de las zonas residenciales.
- Debe existir la infraestructura necesaria para el suministro de materias primas y el envío de productos a los mercados.
- Debe disponerse de la energía necesaria para el funcionamiento de la planta.
- Deben existir instalaciones disponibles para la eliminación de residuos.
Factores que influyen en la selección del emplazamiento para una refinería de petróleo:
- Disponibilidad de terrenos
- Condiciones del tráfico y del transporte
- Condiciones de los servicios públicos: suministro eléctrico, suministro de agua.
- Disponibilidad de mano de obra y recursos
Las refinerías que utilizan grandes cantidades de vapor y agua de refrigeración necesitan un suministro abundante de agua. Por lo tanto, las refinerías de petróleo suelen ubicarse cerca de ríos navegables o en la costa, cerca de un puerto. Esta ubicación también facilita el acceso al transporte fluvial o marítimo. Las ventajas del transporte de crudo por oleoducto son evidentes, y las compañías petroleras suelen transportar grandes volúmenes de combustible a las terminales de distribución por esta vía. Un oleoducto puede no ser práctico para productos de baja producción, por lo que se utilizan vagones cisterna, camiones cisterna y barcazas.
Las plantas petroquímicas y las plantas de fabricación de solventes (fraccionamiento fino) necesitan espacios para el procesamiento posterior de un gran volumen de productos de refinería, o para mezclar aditivos químicos con un producto en origen en lugar de en las terminales de mezcla.
Seguridad y medio ambiente
El proceso de refinación libera a la atmósfera diversos productos químicos (véase AP 42 Compilación de factores de emisión de contaminantes atmosféricos ) y un olor característico suele acompañar la presencia de una refinería. Además de los impactos de la contaminación atmosférica, también existen preocupaciones relacionadas con las aguas residuales, [ 106 ] los riesgos de accidentes industriales como incendios y explosiones, y los efectos del ruido industrial en la salud . [ 110 ]
Muchos gobiernos de todo el mundo han impuesto restricciones a los contaminantes que liberan las refinerías, y la mayoría de estas han instalado el equipo necesario para cumplir con los requisitos de las agencias reguladoras de protección ambiental pertinentes. En Estados Unidos, existe una fuerte presión para impedir la construcción de nuevas refinerías, y no se ha construido ninguna refinería importante en el país desde la planta de Marathon en Garyville, Luisiana, en 1976. Sin embargo, muchas refinerías existentes se han ampliado durante ese tiempo. Las restricciones ambientales y la presión para impedir la construcción de nuevas refinerías también pueden haber contribuido al aumento de los precios del combustible en Estados Unidos. [ 111 ] Además, muchas refinerías (más de 100 desde la década de 1980) han cerrado debido a la obsolescencia y/o a fusiones dentro de la propia industria. [ 112 ]
Las preocupaciones ambientales y de seguridad hacen que las refinerías de petróleo a veces se ubiquen a cierta distancia de las principales áreas urbanas. Sin embargo, hay muchos casos en los que las operaciones de refinería están cerca de áreas pobladas y representan riesgos para la salud. [ 113 ] [ 114 ] En los condados de Contra Costa y Solano de California , un collar costero de refinerías, construidas a principios del siglo XX antes de que esta área estuviera poblada, y las plantas químicas asociadas se encuentran adyacentes a áreas urbanas en Richmond , Martinez , Pacheco , Concord , Pittsburg , Vallejo y Benicia , con eventos accidentales ocasionales que requieren órdenes de " confinamiento en el lugar " para las poblaciones adyacentes. Varias refinerías se encuentran en Sherwood Park, Alberta , directamente adyacente a la ciudad de Edmonton , que tiene una población de más de 1.000.000 de residentes. [ 115 ]
Los criterios del NIOSH para la exposición ocupacional a disolventes de petróleo refinado están disponibles desde 1977. [ 116 ]
Salud de los trabajadores
Fondo
El refinado moderno de petróleo implica un sistema complejo de reacciones químicas interrelacionadas que producen una amplia variedad de productos derivados del petróleo. [ 117 ] [ 118 ] Muchas de estas reacciones requieren parámetros precisos de temperatura y presión. [ 119 ] El equipo y el monitoreo necesarios para asegurar el correcto desarrollo de estos procesos son complejos y han evolucionado gracias al avance del campo científico de la ingeniería petrolera . [ 120 ] [ 121 ]
La amplia gama de reacciones a alta presión y/o alta temperatura, junto con los aditivos químicos necesarios o los contaminantes extraídos, produce una cantidad asombrosa de riesgos potenciales para la salud del trabajador de la refinería de petróleo. [ 122 ] [ 123 ] Gracias al avance de la ingeniería química y petrolera, la gran mayoría de estos procesos están automatizados y confinados, lo que reduce considerablemente el impacto potencial en la salud de los trabajadores. [ 124 ] Sin embargo, dependiendo del proceso específico en el que participe un trabajador, así como del método particular empleado por la refinería en la que trabaje, persisten riesgos significativos para la salud. [ 125 ]
Aunque en Estados Unidos no se realizaba un seguimiento ni se informaba sistemáticamente de las lesiones laborales en aquella época, existen informes sobre los efectos en la salud del trabajo en refinerías de petróleo que datan del siglo XIX. Por ejemplo, una explosión en una refinería de Chicago causó la muerte de 20 trabajadores en 1890. [ 126 ] Desde entonces, numerosos incendios, explosiones y otros sucesos importantes han llamado la atención del público sobre la salud de los trabajadores de refinerías de petróleo. [ 127 ] Estos sucesos siguen ocurriendo en el siglo XXI, con explosiones registradas en refinerías de Wisconsin y Alemania en 2018. [ 128 ]
Sin embargo, existen muchos otros peligros menos visibles que ponen en riesgo a los trabajadores de las refinerías de petróleo.
exposición a sustancias químicas
Dada la naturaleza altamente automatizada y tecnológicamente avanzada de las refinerías de petróleo modernas, casi todos los procesos están contenidos dentro de controles de ingeniería y representan un riesgo de exposición para los trabajadores sustancialmente menor en comparación con épocas anteriores. [ 124 ] Sin embargo, ciertas situaciones o tareas laborales pueden socavar estos mecanismos de seguridad y exponer a los trabajadores a una serie de peligros químicos (véase la tabla anterior) o físicos (descritos a continuación). [ 129 ] [ 130 ] Ejemplos de estos escenarios incluyen:
- Fallos del sistema (fugas, explosiones, etc.). [ 131 ] [ 132 ]
- Inspección estándar, muestreo de productos, parada de procesos o actividades de mantenimiento/limpieza de equipos. [ 129 ] [ 130 ]
Una revisión sistemática de 2021 asoció el trabajo en la industria petroquímica con un mayor riesgo de diversos tipos de cáncer, como el mesotelioma . También halló riesgos reducidos de otros tipos de cáncer, como el de estómago y el de recto . La revisión sistemática mencionó que varias de las asociaciones no se debían a factores directamente relacionados con la industria petrolera, sino a factores del estilo de vida, como el tabaquismo . La evidencia de efectos adversos para la salud de los residentes cercanos también fue escasa, y se centró principalmente en barrios de países desarrollados . [ 133 ]
BTX son las siglas de benceno, tolueno y xileno . Este es un grupo de compuestos orgánicos volátiles (COV) comunes que se encuentran en el entorno de las refinerías de petróleo y sirven como paradigma para un análisis más profundo de los límites de exposición ocupacional, la exposición química y la vigilancia entre los trabajadores de refinerías. [ 134 ] [ 135 ]
La principal vía de exposición a los compuestos BTX es la inhalación, debido a su bajo punto de ebullición. La mayor parte de la producción gaseosa de BTX se produce durante la limpieza de tanques y la transferencia de combustible, lo que provoca la liberación de estos compuestos al aire. [ 136 ] La exposición también puede ocurrir por ingestión a través de agua contaminada, pero esto es improbable en un entorno laboral. [ 137 ] La exposición y absorción dérmica también es posible, pero nuevamente es menos probable en un entorno laboral donde se utiliza el equipo de protección personal adecuado. [ 137 ]
En Estados Unidos, la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA), el Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) y la Conferencia Estadounidense de Higienistas Industriales Gubernamentales (ACGIH) han establecido límites de exposición ocupacional (LEO) para muchos de los productos químicos mencionados anteriormente a los que los trabajadores pueden estar expuestos en las refinerías de petróleo. [ 138 ] [ 139 ] [ 140 ]
El benceno, en particular, tiene múltiples biomarcadores que se pueden medir para determinar la exposición. El benceno mismo se puede medir en el aliento, la sangre y la orina, y los metabolitos como el fenol , el ácido t , t -mucónico ( t , t MA) y el ácido S-fenilmercaptúrico ( s PMA) se pueden medir en la orina. [ 145 ] Además de monitorear los niveles de exposición a través de estos biomarcadores, la OSHA exige a los empleadores que realicen análisis de sangre regulares a los trabajadores para detectar signos tempranos de algunos de los resultados hematológicos temidos, de los cuales el más reconocido es la leucemia. Las pruebas requeridas incluyen un hemograma completo con recuento diferencial de células y un frotis de sangre periférica "de forma regular". [ 146 ] La utilidad de estas pruebas está respaldada por estudios científicos formales. [ 147 ]
Posible exposición química durante el proceso
Peligros físicos
Los trabajadores corren el riesgo de sufrir lesiones físicas debido a la gran cantidad de maquinaria de alta potencia ubicada en las proximidades de la refinería de petróleo. La alta presión requerida para muchas de las reacciones químicas también presenta la posibilidad de fallas localizadas en el sistema que pueden provocar traumatismos contusos o penetrantes por la explosión de componentes del sistema. [ 162 ]
El calor también representa un peligro. La temperatura necesaria para el correcto desarrollo de ciertas reacciones en el proceso de refinación puede alcanzar los 870 °C (1600 °F ) . [ 124 ] Al igual que con los productos químicos, el sistema operativo está diseñado para contener este peligro de forma segura sin causar lesiones al trabajador. Sin embargo, en caso de fallos del sistema, esto supone una grave amenaza para la salud de los trabajadores. Entre las preocupaciones se incluyen tanto las lesiones directas por insolación como las posibles quemaduras graves si el trabajador entra en contacto con reactivos o equipos sobrecalentados. [ 124 ]
El ruido es otro peligro. Las refinerías pueden ser entornos muy ruidosos y se ha demostrado previamente que están asociadas con la pérdida de audición entre los trabajadores. [ 163 ] El ambiente interior de una refinería de petróleo puede alcanzar niveles superiores a 90 dB . [ 164 ] [ 110 ] En los Estados Unidos, un promedio de 90 dB es el límite de exposición permisible (PEL) para una jornada laboral de 8 horas. [ 165 ] Las exposiciones al ruido que promedian más de 85 dB durante 8 horas requieren un programa de conservación de la audición para evaluar regularmente la audición de los trabajadores y promover su protección. [ 166 ] La evaluación regular de la capacidad auditiva de los trabajadores y el uso fiel de protección auditiva debidamente verificada son partes esenciales de dichos programas. [ 167 ]
Aunque no es exclusivo de la industria, los trabajadores de refinerías de petróleo también pueden estar expuestos a riesgos como accidentes relacionados con vehículos , lesiones asociadas con maquinaria, trabajo en espacios confinados, explosiones/incendios, riesgos ergonómicos , trastornos del sueño relacionados con el trabajo por turnos y caídas. [ 168 ]
Controles de peligro
La teoría de la jerarquía de controles puede aplicarse a las refinerías de petróleo y a sus esfuerzos por garantizar la seguridad de los trabajadores.
Es improbable que se eliminen o sustituyan ciertas sustancias en las refinerías de petróleo, ya que muchas de las materias primas, los residuos y los productos terminados son peligrosos de una u otra forma (por ejemplo, inflamables o cancerígenos). [ 148 ] [ 169 ]
Ejemplos de controles de ingeniería incluyen un sistema de detección/extinción de incendios , sensores de presión/químicos para detectar/predecir la pérdida de integridad estructural, [ 170 ] y un mantenimiento adecuado de las tuberías para prevenir la corrosión inducida por hidrocarburos (que conduce a fallas estructurales). [ 131 ] [ 132 ] [ 171 ] [ 172 ] Otros ejemplos empleados en refinerías de petróleo incluyen la protección posterior a la construcción de componentes de acero con vermiculita para mejorar la resistencia al calor/fuego. [ 173 ] La compartimentación puede ayudar a prevenir que un incendio u otra falla del sistema se propague y afecte otras áreas de la estructura, y puede ayudar a prevenir reacciones peligrosas al mantener diferentes productos químicos separados entre sí hasta que puedan combinarse de forma segura en el entorno adecuado. [ 170 ]
Los controles administrativos incluyen una planificación y supervisión cuidadosas de los procesos de limpieza, mantenimiento y parada de la refinería. Estos procesos ocurren cuando muchos de los controles de ingeniería se desactivan o suprimen y pueden ser especialmente peligrosos para los trabajadores. Es necesaria una coordinación detallada para garantizar que el mantenimiento de una parte de la instalación no cause exposiciones peligrosas a quienes realizan el mantenimiento ni a los trabajadores de otras áreas de la planta. Debido a la alta inflamabilidad de muchos de los productos químicos involucrados, las áreas para fumadores están estrictamente controladas y cuidadosamente ubicadas. [ 129 ]
El equipo de protección personal (EPP) puede ser necesario dependiendo del producto químico específico que se procese o produzca. Se requiere especial cuidado durante el muestreo del producto parcialmente terminado, la limpieza de tanques y otras tareas de alto riesgo como se mencionó anteriormente. Dichas actividades pueden requerir el uso de ropa exterior impermeable, capucha para ácido, overoles desechables, etc. [ 129 ] En general, todo el personal en áreas operativas debe usar protección auditiva y visual adecuada , evitar la ropa hecha de material inflamable ( nylon , dacrón , acrílico o mezclas) y pantalones y mangas largos. [ 129 ]
Reglamentos
Estados Unidos
La salud y seguridad de los trabajadores en las refinerías de petróleo son monitoreadas de cerca a nivel nacional tanto por la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) como por el Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH). [ 174 ] [ 175 ] Además del monitoreo federal , CalOSHA de California ha sido particularmente activa en la protección de la salud de los trabajadores en la industria y adoptó una política en 2017 que exige a las refinerías de petróleo realizar un "Análisis de Jerarquía de Controles de Peligros" (ver la sección "Controles de Peligros" anterior) para cada peligro de seguridad del proceso . [ 176 ] Las regulaciones de seguridad han resultado en una tasa de lesiones por debajo del promedio para los trabajadores de la industria de refinación. En un informe de 2018 de la Oficina de Estadísticas Laborales de EE. UU. , indican que los trabajadores de refinerías de petróleo tienen una tasa significativamente menor de lesiones ocupacionales (0.4 casos registrables por OSHA por cada 100 trabajadores de tiempo completo) que todas las industrias (3.1 casos), la extracción de petróleo y gas (0.8 casos) y la fabricación de petróleo en general (1.3 casos). [ 177 ]
A continuación se muestra una lista de las regulaciones más comunes a las que se hace referencia en las citaciones de seguridad de refinerías de petróleo emitidas por OSHA: [ 178 ]
- Líquidos inflamables y combustibles ( 29 CFR 1910.106 )
- La norma de Comunicación de Peligros (HazCom) ( 29 CFR 1910.1200 )
- Espacios confinados que requieren permiso ( 29 CFR 1910.146 )
- Ubicaciones peligrosas (clasificadas) ( 29 CFR 1910.307 )
- La norma sobre equipos de protección personal (EPP) ( 29 CFR 1910.132 )
- Norma sobre el control de energía peligrosa (bloqueo/etiquetado) ( 29 CFR 1910.147 )
Corrosión
La corrosión de los componentes metálicos es un factor importante de ineficiencia en el proceso de refinación. Debido a que provoca fallas en los equipos, es un factor determinante en el programa de mantenimiento de la refinería. Los costos directos relacionados con la corrosión en la industria petrolera estadounidense, a partir de 1996, se estimaron en US$3700 millones. [ 172 ] [ 179 ]
La corrosión se presenta de diversas formas en el proceso de refinación, como la corrosión por picaduras causada por gotas de agua, la fragilización por hidrógeno y la corrosión bajo tensión por ataque de sulfuros. [ 180 ] Desde el punto de vista de los materiales, el acero al carbono se utiliza en más del 80 por ciento de los componentes de la refinería, lo cual es beneficioso debido a su bajo costo. El acero al carbono es resistente a las formas más comunes de corrosión, particularmente a las causadas por impurezas de hidrocarburos a temperaturas inferiores a 205 °C, pero otros productos químicos y entornos corrosivos impiden su uso en todas partes. Los materiales de reemplazo comunes son aceros de baja aleación que contienen cromo y molibdeno , mientras que los aceros inoxidables con mayor contenido de cromo se utilizan en entornos más corrosivos. Los materiales más costosos que se utilizan comúnmente son las aleaciones de níquel , titanio y cobre . Estos se reservan principalmente para las áreas más problemáticas donde hay temperaturas extremadamente altas y/o productos químicos muy corrosivos. [ 181 ]
La corrosión se combate mediante un complejo sistema de monitoreo, reparaciones preventivas y el uso cuidadoso de los materiales. Los métodos de monitoreo incluyen tanto inspecciones fuera de línea realizadas durante el mantenimiento como monitoreo en línea. Las inspecciones fuera de línea miden la corrosión una vez que se ha producido, lo que permite al ingeniero saber cuándo se debe reemplazar el equipo basándose en la información histórica recopilada. Esto se conoce como gestión preventiva.
Los sistemas en línea son un desarrollo más moderno y están revolucionando la forma en que se aborda la corrosión. Existen varios tipos de tecnologías de monitoreo de corrosión en línea, como la resistencia a la polarización lineal, el ruido electroquímico y la resistencia eléctrica. El monitoreo en línea generalmente ha tenido tasas de reporte lentas en el pasado (minutos u horas) y ha estado limitado por las condiciones del proceso y las fuentes de error, pero las tecnologías más nuevas pueden reportar tasas de hasta dos veces por minuto con mucha mayor precisión (denominado monitoreo en tiempo real). Esto permite a los ingenieros de procesos tratar la corrosión como otra variable de proceso que se puede optimizar en el sistema. Las respuestas inmediatas a los cambios del proceso permiten controlar los mecanismos de corrosión, de modo que se pueden minimizar y, al mismo tiempo, maximizar la producción. [ 171 ] En una situación ideal, contar con información de corrosión en línea precisa y en tiempo real permitirá identificar y reducir las condiciones que causan altas tasas de corrosión. Esto se conoce como gestión predictiva.
Los métodos de materiales incluyen la selección del material adecuado para la aplicación. En áreas de corrosión mínima, se prefieren los materiales económicos, pero cuando existe riesgo de corrosión severa, deben utilizarse materiales más costosos pero de mayor durabilidad. Otros métodos de materiales consisten en barreras protectoras entre las sustancias corrosivas y los metales del equipo. Estas pueden ser un revestimiento de material refractario, como cemento Portland estándar u otro cemento especial resistente a los ácidos, que se proyecta sobre la superficie interna del recipiente. También existen recubrimientos delgados de metales más costosos que protegen los metales más económicos contra la corrosión sin requerir mucho material. [ 182 ]
Véase también
- Gas ácido – Gas con pH ácido
- AP 42 Compilación de factores de emisión de contaminantes atmosféricos
- Separador de aceite y agua API : dispositivo para el tratamiento de aguas residuales industriales. Páginas que muestran descripciones breves de los destinos de redirección.
- Biorrefinería : Refinería que convierte la biomasa en energía y otros subproductos beneficiosos.
- Combustible de etanol : un tipo de biocombustible.
- Combustible de butanol : combustible para motores de combustión interna.
- Antorcha de gas : dispositivo de seguridad para la quema de gases inflamables.
- H-Bio – Refinación de diésel con aceite vegetal
- Tratamiento de aguas residuales industriales : procesos para el tratamiento de aguas residuales producidas como subproducto industrial.
- Refinación de petróleo crudo con factor K
- Lista de refinerías de petróleo
- Procesamiento de gas natural : procesos industriales diseñados para purificar el gas natural crudo.
- Índice de complejidad de Nelson : cálculo de conversión en refinería de petróleo.
- Gas ácido : término que se utiliza para referirse a un gas con cantidades significativas de sulfuro de hidrógeno.
- Destilación atmosférica de petróleo crudo – Proceso de separación de petróleo a presión atmosférica
- Lista de países por producción de petróleo
Referencias
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External links
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- Searchable United States Refinery MapArchived April 28, 2009, at the Wayback Machine
- Complete, detailed refinery description
- Ecomuseum Bergslagen – history of Oljeön, Sweden
- Fueling Profits: Report on Industry Consolidation (publication of the Consumer Federation of America)
- Price Spikes, Excess Profits and Excuses (publication of the Consumer Federation of America)
- 2022 AFPM Refinery Listing (free) with Detailed Unit Information (note the data is collected annually by the US Dept. of Energy)
- National Occupational Research Agenda Oil and gas Extraction Council
- Oil refining
- Chemical processes
- Chinese inventions
- Distillation
- Northern Wei
- Oil refineries
- Economy of the Song dynasty
- Occupational safety and health
