Procesos Básicos de la Refinación de Petróleo

La refinación del petróleo crudo involucra varios procesos fundamentales para transformar el petróleo bruto en productos útiles. Estos procesos se pueden clasificar en las siguientes categorías:

• Separación: Se utilizan técnicas como la destilación (separación por puntos de ebullición) y la absorción (separación por afinidad a un solvente) para separar las diferentes fracciones de hidrocarburos presentes en el petróleo crudo.
• Craqueo (Cracking): Este proceso rompe las moléculas grandes de hidrocarburos en moléculas más pequeñas y valiosas. Esto se logra mediante la aplicación de calor y, a veces, catalizadores.
• Reformación (Reforming): Este proceso reorganiza la estructura molecular de los hidrocarburos sin cambiar significativamente su tamaño. Un ejemplo clave es el aumento del índice de octano de las naftas (gasolinas) para mejorar su rendimiento en motores.
• Combinación (Alkylation): Este proceso combina moléculas pequeñas de hidrocarburos (olefinas) con isoparafinas para producir moléculas más grandes y de alto octanaje, ideales para mezclas de gasolina.

Propiedades de los Combustibles

Las propiedades de los combustibles derivados del petróleo son cruciales para su desempeño y aplicación. A continuación, se describen las propiedades más importantes:

Contenido de Carbono y Relación Hidrógeno/Carbono (H/C)

Una alta relación hidrógeno-carbono (H/C) es deseable en un combustible, ya que indica una mayor liberación de energía durante la combustión. Los hidrocarburos saturados (alcanos) tienen una mayor relación H/C y, por lo tanto, producen más energía.

Combustibilidad y Valor Calórico

La combustibilidad se refiere a la capacidad de un combustible para quemarse en presencia de aire, liberando energía y generando emisiones. El valor calórico es la cantidad total de energía liberada por la combustión completa de una unidad de masa del combustible. Es crucial considerar la mezcla estequiométrica (la proporción ideal de combustible y aire) para asegurar una combustión completa y evitar emisiones indeseadas.

Inflamabilidad

La inflamabilidad indica la temperatura mínima a la cual un combustible emite suficientes vapores que pueden inflamarse al entrar en contacto con una llama o fuente de ignición.

Viscosidad

La viscosidad describe la resistencia de un líquido a fluir. Está relacionada con la fricción interna del líquido. La viscosidad depende en gran medida de la temperatura y se mide comúnmente en Stokes (St) o centistokes (cSt) para la viscosidad cinemática (viscosidad absoluta dividida por la densidad).

Densidad

La densidad es la relación entre la masa y el volumen de un combustible. Aunque la densidad varía con la presión y la temperatura, en los líquidos, los efectos de la presión suelen ser despreciables.

Poder Calorífico

El poder calorífico indica la cantidad de calor liberada por la combustión de una unidad de masa del combustible. En combustibles sólidos y líquidos, se puede expresar en diferentes formas:

• Bruto: Combustible tal como se recibe.
• Seco: Combustible sin el agua molecular absorbida.
• Neto seco: Combustible sin cenizas y seco.
• Neto húmedo: Combustible sin cenizas y húmedo.

Punto de Inflamación

Es la temperatura mínima a la que un combustible debe calentarse para que sus vapores se inflamen en presencia de aire.

Punto de Congelación

Es la temperatura más baja a la que un combustible aún puede fluir.

Punto de Enturbiamiento

El punto de enturbiamiento es la temperatura a la cual las parafinas (ceras) presentes en el combustible comienzan a cristalizar, dando al combustible un aspecto turbio. La presencia de estas ceras solidificadas puede espesar el combustible y obstruir los filtros. También se conoce como temperatura de precipitación de cera.

Contenido de Agua

Incluso pequeñas cantidades de agua en el combustible pueden causar problemas, dependiendo del porcentaje y del tamaño de las gotas de agua.

Calor Específico

El calor específico es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa de combustible en un grado Celsius (o Fahrenheit). Proporciona información sobre la cantidad de calor requerida para calentar el combustible a la temperatura deseada.

Volatilidad

La volatilidad es la tendencia de un combustible a evaporarse. Se determina mediante la curva de destilación, que muestra el porcentaje de volumen vaporizado en función de la temperatura.

Residuo Carbonoso

Es la cantidad de carbono residual que queda después de que un combustible se ha evaporado y quemado bajo condiciones controladas.

Azufre

El contenido de azufre es un factor crítico debido a su impacto ambiental y a la corrosión que puede causar. El azufre, al quemarse, produce óxidos de azufre, que contribuyen a la lluvia ácida y a problemas de salud. Además, reduce el calor de combustión y genera corrosión en los equipos.

Contaminantes en el Combustible

Diversos contaminantes pueden estar presentes en los combustibles, afectando su calidad y rendimiento:

• Agua: Puede promover el crecimiento de microorganismos que se alimentan del combustible, generando lodos corrosivos y obstruyendo filtros.
• Azufre: Durante la combustión, el azufre se oxida a óxidos de azufre (SOx). El dióxido de azufre (SO2) es el principal producto, pero en presencia de la atmósfera, puede oxidarse a trióxido de azufre (SO3). El SO3 reacciona con la humedad para formar ácido sulfúrico (H2SO4), causando corrosión.
• Sodio: Puede causar problemas de oxidación y, a menudo, se elimina mediante separadores centrífugos.
• Aluminio/Silicio: Estas partículas abrasivas pueden dañar los equipos.
• Óxidos de Nitrógeno (NOx): Se forman durante la combustión y su formación depende de la temperatura de combustión, la concentración de nitrógeno en el combustible, la presencia de oxígeno y el tiempo de exposición a altas temperaturas.
• Lodos: Son el resultado de la mezcla y manipulación de combustibles, y pueden causar obstrucciones en los sistemas de combustible.