Tratamiento terciario - Generació n de vapor

El vapor se produce por medio de operaciones con calentadores y calderas en centrales generadoras de vapor y en diversas unidades de proceso, utilizando calor producido por gas de chimenea u otras fuentes. Ente los sistemas de generació n de vapor está n los siguientes:
• calentadores (hornos), con sus quemadores y un sistema de aire de combustió n;
• sistemas de tiro o de presió n para extraer del horno el gas de chimenea, sopladores de hollín, y sistemas de aire comprimido que sellan las aberturas para impedir que escape el gas de chimenea;
• calderas, formadas por varios tubos que transportan la mezcla de agua y vapor a travé s del horno propiciando la má xima transferencia té rmica (estos tubos pasan entre colectores de distribució n de vapor situados en la parte superior de la caldera y colectores de agua situados en el fondo de la misma),
• colectores de vapor que recogen é ste y lo envían al sobrecalentador antes de que entre en el sistema de distribució n de vapor.

Tratamiento terciario - Torres de refrigeración (II)

El agua de las torres de refrigeració n pueden contaminarla los materiales y subproductos de proceso, como el dió xido de azufre, el á cido sulfhídrico y el dió xido de carbono, con las consiguientes exposiciones. Existe riesgo de exposició n a productos químicos de tratamiento del agua o a á cido sulfhí- drico cuando se tratan aguas residuales y se utilizan conjuntamente torres de refrigeració n. Al estar el agua saturada de oxígeno por haber sido refrigerada con aire, las posibilidades de corrosió n son mayores. Un medio de prevenir la corrosió n es añ adir al agua refrigerante un material que forme una película protectora sobre las tuberías y otras superficies metá licas.

Cuando el agua refrigerante está contaminada con hidrocarburos, se desprenden vapores inflamables y se mezclan con el aire de descarga. Si hay una fuente de ignició n o se produce una chispa elé ctrica, existe la posibilidad de que se declare un incendio. Tambié n se corre este riesgo cuando hay zonas relati- vamente secas en torres de refrigeració n de tiro inducido de estructura combustible. La interrupció n de la alimentació n elé c- trica a los ventiladores de las torres de refrigeració n o a las bombas de agua puede tener graves consecuencias en las opera- ciones de proceso.

Tratamiento terciario - Torres de refrigeración (I)

Las torres de refrigeració n extraen calor del agua de proceso por evaporació n y transferencia de calor latente entre el agua caliente y el aire. Hay dos tipos de torres, de contraflujo y de flujo cruzado.

• En la refrigeració n por contraflujo, el agua de proceso caliente se bombea a la cá mara situada en la parte má s alta y se permite que caiga por la torre. A todo lo largo de é sta hay numerosos listones, o boquillas rociadoras, para dispersar el flujo de agua y facilitar la refrigeració n. Simultá neamente, entra aire por la parte inferior de la torre, creá ndose así un flujo de aire concurrente en sentido contrario al del agua. Las torres de tiro inducido tienen los ventiladores en la salida de aire. Las torres de tiro forzado tienen los ventiladores o soplantes en la entrada de aire.
• Las torres de flujo cruzado introducen el flujo de aire en sentido perpendicular al flujo de agua por toda la estructura.
El agua refrigerante recirculada debe tratarse para eliminar las impurezas y cualquier hidrocarburo disuelto. Las impurezas del agua refrigerante corroen y se incrustan en las tuberías y en los intercambiadores de calor; las sales disueltas se incrustan en las tuberías, y las torres de refrigeració n de madera resultan dañ adas por microorganismos.

Operaciones auxiliares de las refinerías - Tratamiento terciario

Los tratamientos terciarios eliminan contaminantes específicos a fin de cumplir los requisitos de descarga exigidos por la norma- tiva. Entre ellos está n la cloració n, la ozonizació n, el intercambio ió nico, la ó smosis inversa, la adsorció n por carbono activado y otros. Se puede difundir oxígeno comprimido en las corrientes de agua residual para oxidar ciertas sustancias químicas o satisfacer requisitos reglamentarios sobre contenido de oxígeno.

Operaciones auxiliares de las refinerías - Tratamiento secundario

Después del tratamiento previo se eliminan los só lidos en suspen- sió n por decantación o mediante flotació n del aire disuelto. El agua residual con bajos niveles de só lidos se tamiza o se filtra, pudiendo añ adirse floculantes para facilitar la separación. Se utilizan materiales de altas propiedades de adsorció n en filtros de lecho fijo o se añ aden al agua residual para formar un lodo que se elimina por decantació n o filtración. Los procesos de tratamiento secundario degradan y oxidan bioló gicamente la materia orgá nica soluble utilizando lodo activado, estanques no aireados o aireados, mé todos de percolación o tratamientos anaerobios. Se utilizan otros mé todos de tratamiento adicionales para eliminar aceites y productos químicos del agua residual.

Operaciones auxiliares de las refinerías - Eliminación del agua amarga

En los procesos de craqueo catalítico e hidrotratamiento, y siempre que se condensa vapor en presencia de gases que contienen ácido sulfhídrico, se produce agua que contiene sulfuros, conocida como agua amarga.

Con el agua residual que contiene sulfuros y/o amoníaco se utiliza un proceso de separació n, y para eliminar los fenoles del agua residual se utiliza la extracción de disolventes. Tal vez sea necesaria la refrigeración del agua residual que se va a reciclar, con objeto de extraer el calor, y/o la oxidació n mediante pulverización o separación con aire para eliminar los fenoles, nitratos y amoníaco que hayan quedado.

Operaciones auxiliares de las refinerías - Tratamiento previo

El tratamiento previo consiste en la separación inicial de los hidrocarburos y só lidos contenidos en las aguas residuales. Se utilizan separadores API, placas interceptoras y estanques de decantació n para eliminar los hidrocarburos, lodos oleosos y sólidos en suspensión mediante separación por gravedad, despu- mació n y filtració n. El agua residual á cida se neutraliza con amoníaco, cal o ceniza de sosa. El agua residual alcalina se trata con á cido sulfú rico, á cido clorhídrico, gas de chimenea rico en dió xido de carbono o con azufre. Algunas emulsiones de aceite en agua se calientan primero para facilitar la separació n del aceite del agua. La separació n por gravedad se basa en la diferencia entre la densidad del agua y la de los gló bulos de aceite inmisci- bles, que permite eliminar el aceite libre despumá ndolo de la superficie del agua residual.

Operaciones auxiliares de las refinerías - Tratamiento de las aguas residuales

Las aguas residuales de las refinerías comprenden el vapor condensado, el agua de separación, disoluciones cá usticas agotadas, descarga procedente de la purga de torres de refrigera- ció n y calderas, agua de lavado, agua de neutralización de residuos ácidos y alcalinos, y otras aguas relacionadas con los procesos. Normalmente, las aguas residuales contienen hidrocar- buros, materiales disueltos, só lidos en suspensió n, fenoles, amoníaco, sulfuros y otros compuestos. El tratamiento de aguas residuales se aplica al agua de proceso, al agua de derrames y a las aguas cloacales antes de su descarga. En ocasiones, estos trata- mientos requieren la obtenció n de permisos o exigen un reciclaje. Existe riesgo de incendio si vapores procedentes de aguas residuales que contienen hidrocarburos entran en contacto con una fuente de ignició n durante el proceso de tratamiento. Existe riesgo de exposició n a los diversos productos químicos y resi- duales durante las operaciones de toma de muestras de proceso, inspecció n, mantenimiento y revisiones generales.

Plantas de gas saturado e insaturado - Operaciones auxiliares de las refinerías

Entre las operaciones auxiliares que sirven de soporte a los procesos de la refinería, está n las que proporcionan calor y refrigeración de proceso, el alivio de presiones, el control de emisiones a la atmó sfera, la recogida y tratamiento de las aguas residuales, el suministro de servicios bá sicos (energía, vapor, aire y gases para la planta), y el bombeo, almacenamiento, tratamiento y refrigera- ció n del agua de proceso.

Plantas de gas saturado e insaturado - Procesos de mezcla de gasolina, combustible de destilación y material base para lubricantes (II)

A menudo se incorporan aditivos a la gasolina y los combusti- bles de automoció n durante o despué s de la mezcla, para confe- rirles propiedades específicas no inherentes a los hidrocarburos de petró leo. Entre estos aditivos está n los que mejoran el índice de octano, los antidetonantes, los antioxidantes, los inhibidores de goma, los antiespumantes, los inhibidores de la corrosió n, los limpiadores de carburadores (anticarbonilla), los detergentes de limpieza de inyectores, los odorizantes de gasó leo diesel, los colorantes, los antiestá ticos para destilados, los oxidantes de gasolina (metanol, etanol y metilbutilé ter terciario), los desactivadores de metales y otros.
Las operaciones de mezcla, tanto dentro como fuera del proceso, requieren estrictos controles para mantener la calidad del producto. Deben limpiarse los derrames y repararse las fugas para evitar resbalones y caídas. Los aditivos, tanto en bidones como en sacos, deben manipularse correctamente para evitar fatiga y exposiciones. Durante la mezcla existe riesgo de contacto con aditivos, productos químicos, benceno y otros materiales peligrosos, por lo que se requieren controles té cnicos apropiados, equipo de protecció n personal y una higiene adecuada para reducir al mínimo las exposiciones.

Plantas de gas saturado e insaturado - Procesos de mezcla de gasolina, combustible de destilación y material base para lubricantes (I)

La mezcla es la combinació n física de varias fracciones de hidrocarburos líquidos diferentes para obtener productos acabados con unas características específicas. Los productos se mezclan dentro del proceso por medio de un sistema de distribuidores, o bien fuera del proceso en tanques y recipientes. La mezcla de gasolina, destilados, combustible para aviones de reacció n y materiales base para lubricantes dentro del proceso, se realiza inyectando cantidades proporcionales adecuadas de cada componente en la corriente principal, cuya turbulencia favorece una mezcla perfecta.

• Las gasolinas son mezclas de reformados, alquilatos, gasolina de destilació n directa, gasolinas de craqueo té rmico y catalítico, gasolina de coquificador, butano y aditivos apropiados.
• El fuel y el gasó leo diesel son mezclas de destilados y aceites reciclados, y el combustible para aviones de reacció n puede ser un producto de destilació n directa o estar mezclado con nafta.
• Los aceites lubricantes son mezclas de materiales base refinados.
• El asfalto es una mezcla de distintos materiales residuales, segú n el uso a que se destine.

Plantas de gas saturado e insaturado - Las plantas de gas insaturado

Las plantas de gas insaturado recuperan hidrocarburos ligeros de las corrientes de gas hú medo procedentes de las unidades de craqueo catalítico y los acumuladores superiores de los coquiza- dores retardados o los receptores de fraccionamiento. En un proceso normal, los gases hú medos se comprimen y se tratan con amina para eliminar el á cido sulfhídrico antes o despué s de su entrada en un absorbedor de fraccionamiento, donde se mezclan con un flujo concurrente de gasolina desbutanizada. Las fracciones ligeras se separan por calor en un rehervidor, enviá ndose el gas de la descarga a un absorbedor de esponja y el residuo a un desbutanizador. Una parte del hidrocarburo desbu- tanizado se recicla y el resto pasa a un divisor para la separació n. Los gases de la parte superior van a un despropanizador para utilizarlos como carga en la unidad de alquilació n (vé ase la Figura 78.25).
En las plantas de gas insaturado que manejan cargas de CFC puede producirse corrosió n por á cido sulfhídrico y cianuros hú medos, ademá s de por á cido sulfhídrico y depó sitos en las secciones de alta presió n de los compresores de gas, debido a los compuestos de amonio, cuando las cargas proceden del coquificador retardado o del TCC. Existe riesgo de exposició n a á cido sulfhídrico y a compuestos de aminas, como MEA, DEA y MDEA.

Plantas de gas saturado e insaturado - Las Plantas de gas saturado

Las Plantas de gas saturado separan los componentes de los gases de la refinería, como butanos para alquilació n, pentanos para mezcla de gasolinas, gases de petró leo licuados para usarlos como combustible y etano para productos petroquímicos. Hay dos procesos diferentes de gas saturado: absorció n-fracciona- miento o fraccionamiento directo. En el de absorció n-fracciona- miento, los gases y líquidos procedentes de las diversas unidades se envían a un absorbedor/desetanizador donde el C2 y las frac- ciones ligeras se separan por absorció n de aceite pobre y se extraen para utilizarlos como gas combustible o material de carga para procesos petroquímicos. La restantes fracciones, má s pesadas, se separan y envían a un desbutanizador, y el aceite pobre se recicla y vuelve al absorbedor/ desetanizador. El C3/C4 se separa de los pentanos en el desbutanizador, se lava para eliminar el á cido sulfhídrico, y se pasa a un divisor para separar el propano y el butano. En las plantas de fraccionamiento se prescinde de la fase de absorció n. Los procesos de gas saturado dependen de la carga y de la demanda del producto.
Se produce corrosió n debido a la presencia de á cido sulfhí- drico, dió xido de carbono y otros compuestos procedentes del tratamiento anterior. Las corrientes que contienen amoníaco deben secarse antes del procesado. En el aceite de absorció n se utilizan aditivos antiincrustaciones para proteger los intercam- biadores de calor. En los sistemas superiores se utilizan inhibi- dores de la corrosió n para controlar é sta. Existe riesgo de exposició n a á cido sulfhídrico, dió xido de carbono, hidró xido só dico, MEA, DEA y MDEA arrastrados del tratamiento anterior.

Plantas de gas saturado e insaturado

Las cargas procedentes de diversas unidades de la refinería se envían a plantas de tratamiento de gas, donde se extraen los butanos y butenos para utilizarlos como carga de alquilació n, los componentes pesados se envían a la mezcla de gasolinas, se recu- pera el propano para GPL y se extrae el propileno para usarlo en productos petroquímicos.

Lavado del ácido sulfhídrico

El lavado del á cido sulfhídrico es un importante proceso de trata- miento primario de la carga de hidrocarburos, utilizado para prevenir el envenenamiento del catalizador. Dependiendo del tipo de carga y de la naturaleza de los contaminantes, los mé todos de desulfuració n varían desde la absorció n de carbó n activada a temperatura ambiente hasta la hidrogenació n catalí- tica a alta temperatura seguida de tratamiento con ó xido de zinc.

Tratamiento del gas residual

Para tratar el gas residual procedente de las unidades de recupe- ració n de azufre se utilizan la oxidació n y la reducció n, depen- diendo de la composició n del gas y de los planteamientos econó micos de la refinería. Los procesos de oxidació n queman gas residual para convertir todos los compuestos de azufre en dió xido de azufre, y los procesos de reducció n convierten los compuestos de azufre en á cido sulfhídrico.

Recuperación de azufre

En la recuperació n de azufre se elimina á cido sulfhídrico de los gases á cidos y las corrientes de hidrocarburos. El proceso Clause convierte el á cido sulfhídrico en azufre elemental mediante reac- ciones té rmicas y catalíticas. Despué s de quemar á cido sulfhídrico en condiciones controladas, los deshidratadores eliminan el agua
y los hidrocarburos de las corrientes de carga de gas, las cuales se exponen seguidamente al catalizador para recuperar azufre adicional. El vapor de azufre de la combustió n y la conversió n se condensa y recupera.

Procesos de desmercaptanización y tratamiento

ESquema del proceso de hidrofesulfuración

Desmercaptanización y secado

En la desmercaptanización (eliminación del mercaptanos) se tratan los compuestos de azufre (á cido sulfhídrico, tiofeno y mercaptano) para mejorar el color, el olor y la estabilidad a la oxidació n, y se reducen las concentraciones de dió xido de carbono en la gasolina. Algunos mercaptanos se eliminan poniendo el producto en contacto con compuestos químicos hidrosolubles (por ejemplo, á cido sulfú rico) que reaccionan con los mercaptanos. Para convertir los mercaptanos en disulfuros má s aceptables se utiliza líquido cá ustico (hidró xido só dico), compuestos de aminas (dietanolamina) o desmercaptanizació n con catalizador de lecho fijo.
El secado del producto (eliminació n del agua) se realiza por absorció n de agua, con o sin adsorbentes. Algunos procesos secan y desmercaptanizan simultá neamente por adsorció n en tamices moleculares.