Destilacion Topping

Topping

Proceso físico de separación del petróleo crudo en sus diferentes fracciones. Se basa en el principio de la destilación, según el cual, calentando una mezcla líquida hasta su ebullición, los vapores que se liberan de la misma son más ricos en los componentes más volátiles. A su vez, estos vapores se condensan y la mezcla líquida obtenida se calienta nuevamente. Los vapores liberados de ella son todavía más ricos en componentes ligeros. Repitiendo cierto número de veces esta operación, se consigue separar las diferentes fracciones del petróleo, desde las más ligeras hasta las más pesadas, según las diversas exigencias.

Esta serie de destilaciones se realiza automáticamente en las columnas de topping formadas por etapas superpuestas. En cada etapa se produce un proceso de destilación. Las columnas de topping pueden alcanzar una altura de más de 100 m y un diámetro de varios metros.

En algunas refinerías, el proceso de topping se produce en 2 etapas, la primera a presión atmosférica y la segunda a presión reducida, para facilitar la separación de las fracciones más pesadas.

Unidad de Destilación Atmosférica o Topping

El crudo antes de ser fraccionado, debe ser acondicionado y preparado debidamente para lograr una operación eficiente. La primera etapa se lleva a cabo en los tanques de recepción.

El petróleo desgasificado que se recibe en las Refinerías, contiene impurezas que son perjudiciales para los equipos, productos y procesos. Las impurezas son:

• Sales, fundamentalmente cloruros de sodio, calcio y magnesio, presente en el agua de formación que tiene el crudo, estas sales en las condiciones del proceso se hidrolizan formando ácido clorhídrico, que es altamente corrosivo y por ende sumamente perjudicial para los equipos.

• Oxidos de hierro, productos de la corrosión de los equipos y medios de transporte del crudo desde yacimiento, que afectan los coeficientes de ensuciamiento de equipos, calidades de productos y catalizadores.

• Arcilla, arena, sólidos en general, provenientes de la formación productora y lodos de perforación, estos perjudican fundamentalmente los coeficientes de ensuciamiento de los equipos y afectan la calidad de los productos residuales por alto contenido de cenizas.

• Compuestos organometalicos, que afectan los catalizadores de unidades de conversión, desactivándolos.

• Cristales de sal u óxidos en suspensión, afectando tanto los productos como los procesos catalíticos, el caso de los compuestos de sodio es específicamente perjudicial para los tubos de los hornos, ya que catalizan la formación de carbón, reduciendo la vida útil del horno por disminución del coeficiente de transferencia de calor.

Para evitar o minimizar los efectos perniciosos de estas impurezas se realizan fundamentalmente tres tratamientos:

• Decantación en Tanques

• Desalado

• Inyección de Hidróxido de Sodio

La destilación atmosférica en la ingeniería del petróleo

Es la destilación que se realiza a una presión cercana a la atmosférica. Se utiliza para extraer los hidrocarburos presentes de forma natural en el crudo, sin afectar a la estructura molecular de los componentes.

En las unidades de destilación atmosférica, el objetivo es obtener combustibles terminados y cortes de hidrocarburos que luego se procesarán en otras unidades. Se basa en la transferencia de masa entre las fases líquido-gas de una mezcla de hidrocarburos. Permite la separación de componentes en función de su punto de ebullición. Para que se produzca el fraccionamiento o separación, es necesario que exista un equilibrio entre las fases líquido y vapor, que es función de la temperatura y presión del sistema. Así los componentes de menor peso molecular se concentran en la fase vapor y los de peso mayor, en el líquido. Las columnas se diseñan para que el equilibrio líquido-vapor se obtenga de forma controlada y durante el tiempo necesario para obtener los productos deseados.

El proceso consiste en vaporizar el crudo y luego condensar los hidrocarburos en cortes definidos, modificando la temperatura a lo largo de la columna fraccionadora. La fase líquida se obtiene mediante reflujos, que son reciclos de hidrocarburos que retornan a la columna después de enfriarse intercambiando calor con fluidos refrigerantes o con carga más fría. Su función es eliminar controladamente la energía cedida en el horno de precalentamiento.

La columna de destilación está rellena de bandejas de platos, que es donde se produce el equilibrio entre los vapores ascendentes y los líquidos que descienden.

En la zona de agotamiento o de despojamiento stripping, situada en la parte inferior de la columna, se le inyecta vapor de agua, que sirve para disminuir la presión parcial de los hidrocarburos, favoreciendo la vaporización de los compuestos más volátiles y ayudarles a que asciendan a la zona de la columna que tenga a presión y temperatura adecuada para que se produzca el equilibrio líquido-vapor y se produzca la extracción del producto definido.

Tren de intercambiadores de calor

El crudo necesita ser calentado para entrar a la torre de destilación y los productos que salen de ella tienen la temperatura del plato del cual provienen. Un estudio energético permite recuperar parte del calor de estos productos evitándose un consumo excesivo de combustible. Además los productos son llevados a temperaturas normales para su envío a tanque de almacenamiento.

Para ello, se utilizan los intercambiadores de calor que permite calentar o enfriar un fluido mediante el intercambio de calor. Estos equipos se diseñan según ciertas bases de ingeniería química y mecánica ya que dependen de los caudales y temperaturas involucrados.

Solo como ejemplo se muestra en la imagen una posible distribución de intercambiadores donde el crudo es calentado sucesivamente por las corrientes de kerosene, gas oil liviano y gas oil pesado. Estos productos salen desde la torre de destilación a 180ºC, 280ºC y 310ºC y se los enfría hasta 40ºC con la carga de petróleo que se va calentando sucesivamente desde 30ºC hasta los 330ºC para entrar al horno de calefacción. Debe entenderse que todo el calor es proporcionado por el horno al permitir que los productos evaporen en la torre y lleguen a las temperaturas de 180ºC, 280ºC y 310ºC.

Procesos de destilación atmosférica de crudos y al vacío

El objetivo es extraer los hidrocarburos presentes naturalmente en el crudo por destilación, sin afectar la estructura molecular de los componentes.

En las unidades de Topping, el objetivo es obtener combustibles terminados y cortes de

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