Petróleo paira case todo
2003/06/01 Imaz Amiano, Eneko - Elhuyar Zientziaren Komunikazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria
Iso si, hai que ter en conta que hai moitos tipos de cru e que non todos permiten obter de todo. Pode dicirse que practicamente cada xacemento ten un tipo de petróleo diferente, mesmo cerca.
Tipos e composición de crus
Os hidrocarburos son compostos orgánicos de carbono e hidróxeno e o cru de petróleo, incluído o gas natural, é una complexa mestura de hidrocarburos. É dicir, o petróleo é un hidrocarburo.
Distínguense distintos tipos de hidrocarburos en función das relacións existentes entre os átomos de carbono e hidróxeno destas moléculas que forman a mestura de hidrocarburos: alifáticos cando as cadeas de átomos de carbono son abertas, cíclicos cando as cadeas de carbono son pechadas e mixtos cando presentan radicais de características diferentes ás da cadea principal. O cru máis común é o alifático parafinico.
Pero xunto aos hidrocarburos, o petróleo tamén pode conter compostos orgánicos que conteñen outros elementos: xofre (o terceiro compoñente máis abundante), osíxeno, nitróxeno ou metais (o vanadio e o níquel son os máis abundantes). En xeral, todos estes compoñentes considéranse contaminantes na industria de refino de petróleo.
Dado que a composición do petróleo é tan diferente, as clasificacións dos petróleos crus son tamén diversas, dependendo de que se fagan. Por exemplo:
- Parafínicos, insaturados, nafténicos ou aromáticos, segundo o tipo de hidrocarburo predominante na composición.
- Densidade API: escala arbitraria paira expresar a densidade do cru e expresada en graos API. O cru é de grao lixeiro (superior a 38 API), medio ou pesado (inferior a 22 API). Canto máis átomos conteñan as moléculas dos hidrocarburos, máis pesado é o hidrocarburo. É a clasificación máis utilizada.
- Ácidos ou doces, se conteñen moitos ou poucos ácidos e compostos de xofre.
Refino de petróleo
O cru pode utilizarse directamente como fonte de enerxía, como combustible en fornos e caldeiras, pero non é o seu uso principal. Isto débese a que o rendemento económico é moito maior separando en fraccións os compoñentes que contén o cru, que se realiza en refinarías de petróleo. Ademais, quéimaa de cru produce una gran contaminación ao queimarse ou liberarse moitos compoñentes que non se separan no refino e que non son necesarios nesta combustión.
En calquera caso, tanto o petróleo como o gas natural son contaminantes e as principais fontes de emisión son a combustión de combustibles, refinarías de petróleo e industria química.
Desde que se comezaron a utilizar os derivados do petróleo, os labores de refino do petróleo foron cambiando en función dos produtos que se pretendían obter e das tecnoloxías dispoñibles. Ao principio facíase o chamado refino clásico. Os procesos físicos predominaban: destilación do cru a presión atmosférica e separación de fraccións, purificación de produtos (xeralmente desulfuración) e separación de gases licuados. O único proceso químico era o reforming de naftas paira obter as gasolinas adecuadas. Son as partes amarelas que aparecen no diagrama da refinaría.
Posteriormente iniciáronse os procesos de conversión paira obter produtos máis específicos. Isto débese a que a medida que se modifica a estrutura de consumo dos produtos petrolíferos, os produtos intermedios e, principalmente, os lixeiros (gasolinas e gasóleos) aumentaron (aparecen en verde no diagrama da refinaría). A demanda de produtos pesados diminuíu.
Dependendo das características do cru e dos produtos finais que se desexen obter, pódese modificar a estrutura e configuración da instalación. No entanto, nas refinarías exponse catro obxectivos principais: i) a repartición do cru en fraccións, ii) aumentar o valor das fraccións mínimas de demanda paira obter gasolina e produtos similares, iii) aumentar a calidade das gasolinas mediante reforming e iv) limpar os produtos obtidos mediante o refinado final. Os procesos crave paira iso son os mesmos en todas as refinarías (ver cadro inferior).
Refinarías e medio ambiente
En todos estes procesos que levan a cabo nas refinarías prodúcese una contaminación diferente, aínda que en Europa a ‘relación’ entre as refinarías e o medio ambiente foi evolucionando paulatinamente.
Ademais dos gases, petróleo ou outros compoñentes emitidos de forma accidental, a relación de contaminantes emitidos nos procesos é interminable: dióxido de carbono (CO 2), dióxido de xofre (SO 2), óxidos de nitróxeno (NON x), hidrocarburos aromáticos policíclicos (benceno, tolueno, etil-benceno, compostos orgánicos volátiles, dióxido de carbono, etc.), fenul-sulfuro, En 1990, por exemplo, 95 refinarías europeas vertieron á auga 3.340 toneladas de petróleo.
Segundo datos da Organización Europea de Empresas Petrolíferas paira a Protección do Medio Ambiente e a Saúde (CONCAWE), en 1993 xeráronse un millón de toneladas de residuos en 89 refinarías europeas. Este lixo divídese en tres grupos: 1) lodos, petrolíferos e non, 2) residuos do refino, líquidos, semi-líquidos e sólidos, e 3) residuos non procedentes de refinarías (de construción, deterxentes…). Non teñen por tanto en conta os gases emitidos ao aire. Na táboa da dereita podedes ver os tipos de residuos que identificaron.
A cantidade de “lodos biolóxicos” aumenta ano tras ano debido ao aumento do tratamento biolóxico das verteduras. Os residuos de catálisis tamén aumentaron debido ao aumento do rendemento do refino de petróleo debido ao aumento das obrigacións ambientais dos produtos.
Con todo, entre as verteduras das refinarías poida que sexa de especial importancia o xofre debido aos danos causados pola choiva aceda no norte e centro de Europa. No estudo realizado pola mesma entidade en 1995 en 79 refinarías indícase que a emisión media era de 1.350 mg/Nm 3 SO 2. En 1998 emitíronse 1.125 mg/Nm 3. A redución é atribuída ao rigor da lexislación ambiental, así como á diferenza de emisións entre países nórdicos e mediterráneos (550 mg/Nm 3 en países nórdicos e 1.870 mg/Nm 3 nos mediterráneos, en 1998). Podedes ver no gráfico a orixe por procesos de vertedura de SO 2.
Por último, aínda que o refino do petróleo xera contaminación, hai que ter en conta que a cadea non acaba en refinarías, xa que, en definitiva, o uso de moitos dos produtos que nela se xeran tamén produce contaminación. Por iso, nalgúns países, os compoñentes máis contaminantes do petróleo fóronse extraendo no propio proceso de refinado, xa que a súa localización facilita o seu control.
Por tanto, paira terminar, podemos dicir que sacamos moito partido ao petróleo, pero…
Procesos crave en refinarías
Separación
Utilízanse procesos físicos de refino paira separar as fraccións de cru. Non se alteran as moléculas dos compoñentes, só se separan por tamaño ou familia química. A separación realízase mediante diferentes procesos:
- Destilación atmosférica do cru. O líquido se evapora total ou parcialmente, separando as fraccións condensadas a diferentes temperaturas: gases, naftas, querosenos, destilados medios (gasóleos) do residuo bruto (base principal do fuel). É a técnica máis utilizada.
- Procesos de desulfuración. Paira cada tipo de destilado utilízase un proceso de desulfuración separado (por hidróxeno, por corrente de eslamiada cáustica…). O obxectivo é extraer xofre.
- Separación de GLP. O fraccionamiento dos GLP separados en destilación distingue entre butano, propano e gas combustible. Esta última quéimase nos fornos da refinaría.
Conversión
Utilízanse procesos químicos de refino paira separar os produtos específicos das fraccións. Nos procesos químicos, a estrutura molecular cambia: diminúe o tamaño das moléculas (cracking ou rotura), amplíaas (xeralmente mediante catalizadores) ou se converte nunha molécula doutra familia petroquímica (transformación catalítica, reforming e isomerización, por exemplo) sen alterar a lonxitude da cadea. Os procesos de conversión máis habituais son:
- Destilación ao baleiro da fracción pesada. Require una temperatura inferior á da destilación atmosférica. Obtéñense gasóleos pesados e residuos (ás veces asfalto) e cada fracción terá un tratamento diferente. Aplícase á area da destilación atmosférica do petróleo.
- Cracking térmico e catalítico. O quecemento ou tratamento do residuo cun catalizador rompe as moléculas de hidrocarburos. Utilízase paira reducir a viscosidad do residuo, obter coque de petróleo, produtos lixeiros e medios e vapor de hidrocarburos paira ser enviado a fraccionar. Se o craqueo catalítico realízase con hidróxeno denomínase hidrocracking. O hidróxeno utilízase paira eliminar elementos contaminantes como xofre, nitróxeno ou metais.
- Reforming catalítico de naftas. Tras a desulfuración, as reaccións de deshidrogenación e isomerización aumentan o contido de compostos aromáticos de naftas e, por tanto, os números de octano de gasolina. A abundancia de hidróxeno resultante destas reaccións utilízase paira os procesos de desulfuración antes mencionados.
- Produción de hidróxeno. Na refinaría clásica producíase o hidróxeno necesario paira a desulfuración na unidade de reforming catalítico. Con todo, cando se require una desulfuración máis profunda ou maiores cantidades de destilados, a produción de hidróxeno tamén debe ser maior, o que se consegue en unidades de reforming a vapor. Neles descomponse totalmente o hidrocarburo en H 2 e CO 2.
- Optimización da fracción de butano. A partir de diversas correntes de butano presentes na refinaría, obtéñense valiosos produtos líquidos de alto número de octano paira a preparación de gasolinas sen chumbo.
En ocasións realízanse simultaneamente procesos físicos e químicos, como destilacións con catalizadores. O obxectivo dos procesos mixtos adoita ser reducir o número de pasos a dar na unidade de produción.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
