Petroli per a gairebé tot
2003/06/01 Imaz Amiano, Eneko - Elhuyar Zientziaren Komunikazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria
Això sí, cal tenir en compte que hi ha molts tipus de cru i que no tots permeten obtenir de tot. Pot dir-se que pràcticament cada jaciment té un tipus de petroli diferent, fins i tot a prop.
Tipus i composició de crus
Els hidrocarburs són compostos orgànics de carboni i hidrogen i el cru de petroli, inclòs el gas natural, és una complexa mescla d'hidrocarburs. És a dir, el petroli és un hidrocarbur.
Es distingeixen diferents tipus d'hidrocarburs en funció de les relacions existents entre els àtoms de carboni i hidrogen d'aquestes molècules que formen la mescla d'hidrocarburs: alifàtics quan les cadenes d'àtoms de carboni són obertes, cíclics quan les cadenes de carboni són tancades i mixtos quan presenten radicals de característiques diferents a les de la cadena principal. El cru més comú és l'alifàtic parafinico.
Però al costat dels hidrocarburs, el petroli també pot contenir compostos orgànics que contenen altres elements: sofre (el tercer component més abundant), oxigen, nitrogen o metalls (el vanadi i el níquel són els més abundants). En general, tots aquests components es consideren contaminants en la indústria de refinament de petroli.
Atès que la composició del petroli és tan diferent, les classificacions dels petrolis crus són també diverses, depenent de què es facin. Per exemple:
- Parafínicos, insaturats, naftènics o aromàtics, segons la mena d'hidrocarbur predominant en la composició.
- Densitat API: escala arbitrària per a expressar la densitat del cru i expressada en graus API. El cru és de grau lleuger (superior a 38 API), mitjà o pesat (inferior a 22 API). Com més àtoms continguin les molècules dels hidrocarburs, més pesat és l'hidrocarbur. És la classificació més utilitzada.
- Àcids o dolços, si contenen molts o pocs àcids i compostos de sofre.
Refinament de petroli
El cru pot utilitzar-se directament com a font d'energia, com a combustible en forns i calderes, però no és el seu ús principal. Això es deu al fet que el rendiment econòmic és molt major separant en fraccions els components que conté el cru, que es realitza en refineries de petroli. A més, la crema de cru produeix una gran contaminació en cremar-se o alliberar-se molts components que no se separen en el refinament i que no són necessaris en aquesta combustió.
En qualsevol cas, tant el petroli com el gas natural són contaminants i les principals fonts d'emissió són la combustió de combustibles, refineries de petroli i indústria química.
Des que es van començar a utilitzar els derivats del petroli, les labors de refinament del petroli han anat canviant en funció dels productes que es pretenien obtenir i de les tecnologies disponibles. Al principi es feia l'anomenat refinament clàssic. Els processos físics predominaven: destil·lació del cru a pressió atmosfèrica i separació de fraccions, purificació de productes (generalment desulfuració) i separació de gasos liquats. L'únic procés químic era el reforming de naftas per a obtenir les gasolines adequades. Son les parts grogues que apareixen en el diagrama de la refineria.
Posteriorment es van iniciar els processos de conversió per a obtenir productes més específics. Això es deu al fet que a mesura que es modifica l'estructura de consum dels productes petrolífers, els productes intermedis i, principalment, els lleugers (gasolines i gasoils) han augmentat (apareixen en verd en el diagrama de la refineria). La demanda de productes pesats ha disminuït.
Depenent de les característiques del cru i dels productes finals que es desitgin obtenir, es pot modificar l'estructura i configuració de la instal·lació. No obstant això, en les refineries es plantegen quatre objectius principals: i) el repartiment del cru en fraccions, ii) augmentar el valor de les fraccions mínimes de demanda per a obtenir gasolina i productes similars, iii) augmentar la qualitat de les gasolines mitjançant reforming i iv) netejar els productes obtinguts mitjançant el refinat final. Els processos clau per a això són els mateixos en totes les refineries (veure quadre inferior).
Refineries i medi ambient
En tots aquests processos que es duen a terme en les refineries es produeix una contaminació diferent, encara que a Europa la ‘relació’ entre les refineries i el medi ambient ha anat evolucionant gradualment.
A més dels gasos, petroli o altres components emesos de manera accidental, la relació de contaminants emesos en els processos és interminable: diòxid de carboni (CO 2), diòxid de sofre (SOTA 2), òxids de nitrogen (NO x), hidrocarburs aromàtics policíclics (benzè, tolueno, etil-benzè, compostos orgànics volàtils, diòxid de carboni, etc.), fenul-sulfur, En 1990, per exemple, 95 refineries europees van abocar a l'aigua 3.340 tones de petroli.
Segons dades de l'Organització Europea d'Empreses Petrolíferes per a la Protecció del Medi Ambient i la Salut (CONCAWE), en 1993 es van generar un milió de tones de residus en 89 refineries europees. Aquestes escombraries es divideix en tres grups: 1) llots, petrolífers i no, 2) residus del refinament, líquids, semi-líquids i sòlids, i 3) residus no procedents de refineries (de construcció, detergents…). No tenen per tant en compte els gasos emesos a l'aire. En la taula de la dreta podeu veure els tipus de residus que han identificat.
La quantitat de “llots biològics” augmenta any rere any a causa de l'augment del tractament biològic dels abocaments. Els residus de catàlisis també han augmentat a causa de l'augment del rendiment del refinament de petroli degut a l'augment de les obligacions ambientals dels productes.
No obstant això, entre els abocaments de les refineries pot ser que sigui d'especial importància el sofre degut als danys causats per la pluja àcida en el nord i centre d'Europa. En l'estudi realitzat per la mateixa entitat en 1995 en 79 refineries s'indica que l'emissió mitjana era de 1.350 mg/Nm 3 SOTA 2. En 1998 es van emetre 1.125 mg/Nm 3. La reducció és atribuïda al rigor de la legislació ambiental, així com a la diferència d'emissions entre països nòrdics i mediterranis (550 mg/Nm 3 en països nòrdics i 1.870 mg/Nm 3 en els mediterranis, en 1998). Podeu veure en el gràfic l'origen per processos d'abocament de SOTA 2.
Finalment, si bé el refinament del petroli genera contaminació, cal tenir en compte que la cadena no acaba en refineries, ja que, en definitiva, l'ús de molts dels productes que en ella es generen també produeix contaminació. Per això, en alguns països, els components més contaminants del petroli s'han anat extraient en el propi procés de refinat, ja que la seva localització facilita el seu control.
Per tant, per a acabar, podem dir que traiem molt partit al petroli, però…
Processos clau en refineries
Separació
S'utilitzen processos físics de refinament per a separar les fraccions de cru. No s'alteren les molècules dels components, només se separen per grandària o família química. La separació es realitza mitjançant diferents processos:
- Destil·lació atmosfèrica del cru. El líquid s'evapora totalment o parcialment, separant les fraccions condensades a diferents temperatures: gasos, naftas, querosens, destil·lats mitjans (gasoils) del residu brut (base principal del fuel). És la tècnica més utilitzada.
- Processos de desulfuració. Per a cada tipus de destil·lat s'utilitza un procés de desulfuració separat (per hidrogen, per corrent de sosa càustica…). L'objectiu és extreure sofre.
- Separació de GLP. El fraccionament dels GLP separats en destil·lació distingeix entre butà, propà i gas combustible. Aquesta última es crema en els forns de la refineria.
Conversió
S'utilitzen processos químics de refinament per a separar els productes específics de les fraccions. En els processos químics, l'estructura molecular canvia: disminueix la grandària de les molècules (cracking o trencament), les amplia (generalment mitjançant catalitzadors) o es converteix en una molècula d'una altra família petroquímica (transformació catalítica, reforming i isomerització, per exemple) sense alterar la longitud de la cadena. Els processos de conversió més habituals són:
- Destil·lació al buit de la fracció pesada. Requereix una temperatura inferior a la de la destil·lació atmosfèrica. S'obtenen gasoils pesats i residus (a vegades asfalt) i cada fracció tindrà un tractament diferent. S'aplica a la sorra de la destil·lació atmosfèrica del petroli.
- Cracking tèrmic i catalític. L'escalfament o tractament del residu amb un catalitzador trenca les molècules d'hidrocarburs. S'utilitza per a reduir la viscositat del residu, obtenir coc de petroli, productes lleugers i mitjans i vapor d'hidrocarburs per a ser enviat a fraccionar. Si el craqueig catalític es realitza amb hidrogen es denomina hidrocracking. L'hidrogen s'utilitza per a eliminar elements contaminants com a sofre, nitrogen o metalls.
- Reforming catalític de naftas. Després de la desulfuració, les reaccions de deshidrogenació i isomerització augmenten el contingut de compostos aromàtics de naftas i, per tant, els números d'octà de gasolina. L'abundància d'hidrogen resultant d'aquestes reaccions s'utilitza per als processos de desulfuració abans esmentats.
- Producció d'hidrogen. En la refineria clàssica es produïa l'hidrogen necessari per a la desulfuració en la unitat de reforming catalític. No obstant això, quan es requereix una desulfuració més profunda o majors quantitats de destil·lats, la producció d'hidrogen també ha de ser major, la qual cosa s'aconsegueix en unitats de reforming a vapor. En ells es descompon totalment l'hidrocarbur en H 2 i CO 2.
- Optimització de la fracció de butà. A partir de diversos corrents de butà presents en la refineria, s'obtenen valuosos productes líquids d'alt número d'octà per a la preparació de gasolines sense plom.
A vegades es realitzen simultàniament processos físics i químics, com a destil·lacions amb catalitzadors. L'objectiu dels processos mixtos sol ser reduir el nombre de passos a donar en la unitat de producció.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
