produccion de diesel y gasolina

7/30/2019 Produccion de Diesel y Gasolina

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ECONOMADELAENERGA

OPTIMIZACINAPLICADA

P.O. Box 34404

Bethesda, Maryland 20827-0404

Correo de voz: 301-951-9006 Email: [email protected] URL: www.mathproinc.com

INTRODUCCIN A LAREFINACIN DEL PETRLEO Y

PRODUCCIN DEGASOLINA Y DISEL CON

CONTENIDO ULTRA BAJO DEAZUFRE

Elaborado para:

24 de octubre de 2011


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REFINACINDELPETRLEOYPRODUCCINDEULSGYULSD 24deoctubrede2011

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NDICE1. Introduccin .............................................................................................................. 12. Panorama General de la Refinacin del Petrleo ........................................................ 23. Panorama General del Petrleo Crudo ........................................................................ 3

3.1 Componentes qumicos del petrleo crudo ................................................................. 33.2 Caractersticas del petrleo crudo ............................................................................. 6

3.2.1 Gravedad API (densidad) ................................................................................... 63.2.2 Contenido de azufre .......................................................................................... 73.2.3 Clasificacin de los tipos de petrleo crudo segn su gravedad API y contenido deazufre 8

3.3 Calidad del petrleo crudo y economa de la refinacin ............................................... 103.3.1 La calidad promedio del crudo est disminuyendo ................................................ 103.3.2 La calidad del petrleo crudo influye su precio ..................................................... 11

4. Aspectos Fundamentales del Proceso de Refinacin ................................................... 134.1 Clasificacin de las refineras segn su configuracin y complejidad ............................. 154.2 Tipos de procesos de refinacin .............................................................................. 20

4.2.1 Destilacin del crudo ........................................................................................ 204.2.2 Procesos de conversin (craqueo) ...................................................................... 214.2.3 Procesos de mejoramiento ................................................................................ 254.2.4 Procesos de tratamiento (hidrotratamiento) ........................................................ 294.2.5 Procesos de separacin .................................................................................... 304.2.6 Servicio general y operaciones de soporte .......................................................... 304.2.7 Mezcla de productos ........................................................................................ 31

5. Aspectos Fundamentales de la Produccin de ULSF ................................................. 335.1 Propiedades fundamentales de la mezcla de componentes de gasolina y combustible disel 33

5.1.1 Mezclas de componentes de gasolina ................................................................. 335.1.2 Mezcla de componentes de combustible disel ..................................................... 345.1.3 La funcin especial de las unidades de conversin ................................................ 35

5.2 Procesos de refinacin vinculados con el cumplimiento de los estndares de ULSG y ULSD365.3 Mejoramiento de la refinera para cumplir con los estndares ms estrictos de azufre ..... 37

5.3.1 Produccin de ULSG ......................................................................................... 385.3.2 Produccin de ULSD ......................................................................................... 39

5.4 Economa del cumplimiento de los estndares ULSF ................................................... 395.4.1 Requisitos de la inversin ................................................................................. 395.4.2 Costos de refinacin ........................................................................................ 395.4.3 Uso de energa y emisiones de CO2 .................................................................... 41

6. Citas ......................................................................................................................... 42


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LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Tipos importantes de compuestos de hidrocarburos presentes en el petrleo crudo ........ 4Figura 2: Tpica produccin natural de crudos livianos y pesados ............................................... 6Figura 3: Tipos de petrleo crudo ......................................................................................... 8Figura 4: Gravedad API y niveles de azufre presentes en algunos tipos importantes de petrleocrudo ................................................................................................................................ 9Figura 5: Calidad regional y mundial promedio del petrleo crudo: 2008 (presente) y 2030(proyectado) .................................................................................................................... 10Figura 6: Tendencias mundiales de calidad del petrleo crudo (2008-2030) .............................. 11Figura 7: Diagrama de flujo de una refinera tpica (muy) compleja ......................................... 13Figura 8: Vista esquemtica de la destilacin del petrleo crudo y el procesamiento desde su origen..................................................................................................................................... 15

Figura 9: Esquema de clasificacin de una refinera ............................................................... 16Figura 10: Tipos de refineras y patrones de rendimiento caractersticos .................................. 19Figura 11: Tipos importantes de procesos de refinacin ......................................................... 20Figura 12: Caractersticas destacadas de los procesos de conversin primaria ........................... 22Figura 14: Proporcin tpica y propiedades caractersticas del estndar de mezclas de componentesde gasolina ...................................................................................................................... 33Figura 15: Proporcin tpica y propiedades caractersticas del estndar de mezclas de componentesde combustible disel ........................................................................................................ 35Figura 16: Procesos de refinacin para la produccin de ULSF ................................................ 36Figura 17: Consumo aproximado de hidrgeno en los procesos de produccin de ULSF .............. 40


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1. INTRODUCCINEsta gua autodidctica aborda los principios fundamentales de la refinacin del petrleo y su

relacin con la produccin de combustibles con contenido ultra bajo de azufre (ULSF), en particularla gasolina (ULSG) y el combustible disel (ULSD).1 Este es el primer producto de un anlisisintegral de la economa en la produccin de ULSG y ULSD, y el suministro de estos combustibles aBrasil, China, India y Mxico, a cargo de HART Energy y MathPro Inc. para el Consejo Internacionalsobre Transporte Limpio (ICCT, por sus siglas en ingls).

El objetivo de esa gua es (1) brindar un contexto y marco de organizacin a los fines de un anlisisgeneral, (2) identificar los factores tcnicos que determinan el costo de refinacin para laproduccin de ULSG y ULSD, y (3) facilitar la interpretacin de los resultados del anlisis. En estagua se tratan los siguientes temas:

Los aspectos fundamentales de la industria de refinacin del petrleo

El petrleo crudo y sus propiedades

Las clases de procesos y configuraciones de refinacin

Las propiedades de los flujos producidos por refinacin (componentes de mezcla) que forman lagasolina y el combustible disel

Las opciones de procesos de refinacin para la produccin de ULSG y ULSD

Esta gua est dirigida a los lectores interesados en la produccin de ULSG y ULSD, pero quedesconocen las operaciones de refinacin en general y el control del azufre en particular.

1 A los fines de esta gua, ULSF se define como combustible con contenido de azufre de < 30 partes por milln (ppm).


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2. PANORAMA GENERAL DE LA REFINACIN DELPETRLEOLa refinacin de petrleo es un eslabn nico y fundamental de la cadena de suministro depetrleo, del pozo a la bomba. Los dems eslabones de este proceso agregan valor al petrleo,principalmente mediante su traslado y almacenamiento (por ejemplo, extraccin del petrleo crudoa la superficie, traslado desde el yacimiento petrolfero a los depsitos y luego a las refineras,traslado de los productos refinados desde las refineras a las terminales de despacho einstalaciones de productos de consumo final, etc.). La refinacin agrega valor mediante laconversin del petrleo crudo (que, en s mismo, tiene escaso valor como producto de consumofinal) en una variedad de productos refinados, incluidos los combustibles para transporte. Elprincipal objetivo econmico de la refinacin consiste en maximizar el valor agregado en laconversin del petrleo crudo en productos terminados.

Las refineras son grandes plantas de produccin de gran densidad de capital, con sistemas de

procesamiento extremadamente complejos. En ellas se convierte el petrleo crudo y otros flujos deentrada en docenas de (sub)productos refinados, por ejemplo:

Gas licuado de petrleo (GLP)

Gasolina

Combustible pesado Queroseno (para iluminacin y

calefaccin)

Combustible disel

Materias primas de petroqumicos Aceites lubricantes y ceras

Gasleo de calefaccin Aceite combustible (para generacin

de energa elctrica, combustiblemarino, calefaccin industrial yurbana)

Asfalto (para pavimentacin y

techado)Entre los subproductos mencionados, los combustibles para transporte son los de mayor valor,mientras que los aceites combustibles y el asfalto son los de menor valor.

Muchos productos refinados, como la gasolina, se producen en diferentes grados, para cumplir condiferentes especificaciones y estndares (por ejemplo, ndices de octano o contenido de azufre).

En la actualidad, existen ms de 660 refineras en 116 pases, que producen ms de 85 millones debarriles de productos refinados por da. Cada refinera tiene una estructura fsica particular, ascomo determinadas caractersticas operativas y una economa particular. La estructura de unarefinera y sus caractersticas de funcionamiento estn determinadas principalmente por su

ubicacin, antigedad, disponibilidad de fondos para inversiones de capital, petrleos crudosdisponibles, demanda del producto (de los mercados locales y/o de exportacin), requisitos decalidad del producto, normativa y estndares ambientales, y las especificaciones y requisitos delmercado para los productos refinados.

La mayora de las refineras de Amrica del Norte estn diseadas para maximizar la produccin degasolina, a expensas de los dems productos refinados. En otros lugares, la mayora de lascapacidades de refinacin actuales y prcticamente todas las capacidades nuevas estn diseadas


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para maximizar la produccin de destilado (combustible disel y pesado) y, en algunas zonas, laproduccin de materias primas de petroqumicos, debido a que se ha registrado un aceleradocrecimiento en la demanda de estos productos en la mayora de las regiones del mundo.

3. PANORAMA GENERAL DEL PETRLEO CRUDOEn las refineras se convierte el petrleo crudo en productos terminados derivados del petrleo. Por

lo tanto, a fin de comprender los aspectos fundamentales de la refinacin del petrleo, se debe

empezar con el petrleo crudo.

3.1 Componentes qumicos del petrleo crudo

En las refineras del mundo, se procesan, en mayor o menor volumen, cientos de tipos diferentesde crudos (identificados generalmente por su origen geogrfico).

Cada tipo de crudo es nico y es una mezcla compleja de miles de componentes. La mayora de loscomponentes presentes en el petrleo crudo son hidrocarburos (componentes orgnicoscompuestos por tomos de hidrgeno y carbono). Asimismo, se pueden encontrar no slo carbonoe hidrgeno, sino tambin pequeas (pero importantes) cantidades de otros (hetero) elementos,en particular azufre, nitrgeno y ciertos metales (por ejemplo, nquel, vanadio, etc.). El petrleocrudo est compuesto por la molcula de hidrocarburo ms pequea y simple CH 4 (metano) hasta las molculas ms grandes y complejas que contienen 50 o ms tomos de carbono (ademsde hidrgeno y heteroelementos).

Las propiedades fsicas y qumicas de cualquier tipo de hidrocarburo o molcula dependen no slode la cantidad de tomos de carbono en la molcula, sino tambin de la naturaleza de los enlaces

qumicos entre ellos. Los tomos de carbono se unen fcilmente entre s (y con hidrgeno yheterotomos) en diferentes formas (enlaces simples, dobles y triples) para formar diferentesclases de hidrocarburos, conforme se ilustra en la Figura 1 de la pgina siguiente.

La parafina, los aromticos y los naftenos son componentes naturales del petrleo crudo, ytambin se producen mediante varias operaciones de refinacin. Normalmente las olefinas no estnpresentes en el petrleo crudo. Se producen en determinadas operaciones de refinacin destinadasprincipalmente a la produccin de gasolina. Como se muestra en la Figura 1, los componentesaromticos tienen mayor proporcin de carbono-hidrgeno (C/H) que los naftenos, los cuales, a suvez, tienen mayor proporcin de C/H que las parafinas.

Cunto ms pesado (ms denso) es el crudo, ms alta es su proporcin de C/H. Debido a losprocesos qumicos de la refinacin, cunto mayor es la proporcin de C/H del crudo, ms intenso ycostoso es el proceso de refinacin que se requiere para producir determinados volmenes degasolina y combustibles destilados. Por ello, la composicin qumica del petrleo crudo y su divisinen fracciones de distinto punto de ebullicin incluyen en los requisitos de inversin de la refinera yla energa que utiliza, los dos aspectos ms importantes del costo total de la refinacin.


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Las proporciones de los diferentes tipos de hidrocarburos, su distribucin de la cantidad de carbonoy la concentracin de heteroelementos en un tipo de crudo determina el rendimiento y la calidad delos productos refinados que se pueden producir en la refinera a partir de dicho crudo y, por lotanto, el valor econmico del crudo. Los diferentes tipos de crudo requieren distintas refineras yoperaciones para maximizar el valor de la gama de productos que producen.

Figura 1: Tipos importantes de compuestos de hidrocarburos presentes en el petrleo crudo


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3.2 Caractersticas del petrleo crudo

La valoracin de los costos de refinacin del petrleo crudo requiere una descripcin completa del

crudo y sus componentes, incluida la calificacin de sus propiedades. Sin embargo, existen dospropiedades que son especialmente tiles para clasificar y comparar rpidamente los petrleoscrudos: la gravedadAPI(medida de densidad) y el contenido de azufre.

3.2.1 Gravedad API (densidad)

La densidadde un crudo indica qu tan liviano o pesado es en su totalidad. Los crudos ms livianostienen una mayor proporcin de pequeas molculas, que las refineras pueden convertir engasolina, combustible pesado y disel (cuya demanda est en aumento). Los crudos ms pesadostienen proporciones ms altas de molculas grandes, que las refineras pueden (1) utilizar encombustibles industriales pesados, asfalto y otros productos pesados (cuyos mercados son menos

dinmicos y, en algunos casos, se estn reduciendo), o (2) procesarlas en molculas ms pequeasque se pueden utilizar en combustibles para transporte.

En la industria de refinacin, la densidad de un crudo se expresa generalmente en trminos degravedadAPI, un parmetro de medicin de unidades en grados (oAPI), por ejemplo, 35o API. Lagravedad API vara en forma inversa a la densidad (es decir, cunto ms liviano es el material, msalta es la gravedad API). Por definicin, el agua tiene una gravedad API de 10o.

La Figura 2 muestra la calidad de un tpico crudo liviano (35 API) y un tpico crudopesado (25API), en funcin de su produccin natural de gases livianos, componentes de la gasolina ydestilados (principalmente combustible pesado y disel), y aceites pesados. La figura tambinmuestra el perfil promedio de demanda de estas categoras de productos en los pasesdesarrollados.

Figura 2: Tpica produccin natural de crudos livianos y pesados

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Light Crude Heavy Crude Products

Light Gas

Gasoline

Distillate

Heavy Oils


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Fuente: Consultora de Hart Energy (2010)

Las producciones naturales de aceites pesados a partir de los crudos livianos y pesados superan lademanda de productos refinados pesados, y la produccin natural de aceite pesado a partir delcrudo pesado es ms del doble en comparacin con el crudo liviano. Estas caractersticas generalesde los crudos implican que (1) las refineras deben ser capaces de convertir al menos algunos, y

quizs la mayora, de los aceites pesados en productos livianos, y (2) cunto ms pesado es elcrudo, ms es la capacidad de conversin que se necesita para producir cualquier gama deproductos.

3.2.2 Contenido de azufre

Entre los heteroelementos presentes en el petrleo crudo, el azufre es el que ms afecta el procesode refinacin.

Los niveles suficientemente altos de azufre en el flujo de refinacin pueden (1) desactivar(contaminar) los catalizadores que aceleran las reacciones qumicas deseadas en ciertos

procesos de refinacin, (2) provocar la corrosin en el equipo de refinera, y (3) generar laemisin a la atmsfera de compuestos de azufre, que no son agradables y pueden estar sujetosa estrictos controles reglamentarios.

El azufre de los combustibles para vehculos automotores ocasiona la emisin de compuestos deazufre indeseables e interfiere con los sistemas de control de emisiones de este tipo que estndestinados a regular las emisiones perjudiciales, como los compuestos orgnicos voltiles,xidos de nitrgeno y particulados.

Consecuentemente, las refineras deben tener la capacidad de extraer el azufre del crudo y losflujos de refinacin en la medida que sea necesario para atenuar estos efectos no deseados.

Cunto ms alto sea el contenido de azufre del crudo, ms alto es el grado de control de azufreque se necesita y el costo que insume este procedimiento.

El contenido de azufre del crudo y los flujos de refinacin se mide generalmente en tanto por ciento(%) en peso o en partes por milln por peso (ppmw). En la industria de la refinera, el petrleocrudo se denomina con poco azufre (bajo nivel de azufre), si su nivel de azufre es inferior al valorumbral (por ejemplo, 0,5 % (5.000 ppmw)) y sulfuroso (alto nivel de azufre), si el nivel de azufresupera el umbral ms alto. La mayora de los crudos sulfurosos registran niveles de azufre de entre1,0 y 2,0 %, pero en algunos casos se registran niveles de azufre de > 4 %.

En un determinado tipo de crudo, la concentracin de azufre tiende a incrementar en forma

progresiva, con un aumento en la cantidad de carbono. Por lo tanto, las fracciones de crudo en elaceite combustible y el punto de ebullicin del asfalto tienen mayor contenido de azufre encomparacin con el que se registra en el punto de ebullicin del combustible pesado y el disel,que, a su vez, tienen ms contenido de azufre que el que se registra en el punto de ebullicin de lagasolina. Del mismo modo, los componentes ms pesados presentes en, por ejemplo, el punto deebullicin de la gasolina tienen ms contenido de azufre que los componentes ms livianos en dichopunto de ebullicin.


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3.2.3 Clasificacin de los tipos de petrleo crudo segn su gravedad API y

contenido de azufre

La Figura 3 muestra un esquema que se utiliza mucho para clasificar los tipos de petrleo crudoen base a su gravedad API y contenido de azufre. Cada clase de crudo se define por rango de

gravedad API y rango de contenido de azufre. Los nombres de las categoras indican tales rangosen trminos cualitativos.

En la Figura 4 se enumeran algunos tipos importantes de crudo que se comercializan en el mundoy su clasificacin segn la gravedad API y el contenido de azufre de cada uno de estos petrleoscrudos.

Figura 3: Tipos de petrleo crudo

Crude Oil Class

Property Range

Gravity

(API )

Sulfur

(wt.%)

Light Sweet 35-60 0-0.5

Light Sour 35-60 > 0.5

Medium Medium Sour 26-35 0-1.1

Medium Sour 26-35 > 1.1

Heavy Sweet 10-26 0-1.1

Heavy Sour 10-26 > 1.1


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Figura 4: Gravedad API y niveles de azufre presentes en algunos tipos importantes de petrleo crudo

Crude OilCountry of

Origin

Crude Oil Class

Properties

Gravity(API ) Sulfur(wt.%)

Brent

West Texas Intermediate

U.K.

U.S.A.Light Sweet

40.0

39.8

0.5

0.3

Arabian Extra Lt. Export Saudi Arabia Light Sour 38.1 1.1

Daqing China

Medium Medium Sour

33.0 0.1

Forcados Export Nigeria 29.5 0.2

Arabian Light Export

Kuwait Export Blend

Saudi Arabia

KuwaitMedium Sour

34.0

30.9

1.9

2.5

Marlim Export

Cano Limon

Brazil

ColombiaHeavy Sweet

20.1

25.2

0.7

0.9

Oriente Export

Maya Heavy Export

Ecuador

MexicoHeavy Sour

25.0

21.3

1.4

3.4


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3.3 Calidad del petrleo crudo y economa de la refinacin

3.3.1 La calidad promedio del crudo est disminuyendo

La gravedad API promedio y el contenido de azufre del total de tipos de crudo para refinacin quese procesa en las refineras varan segn la regin. En algunas regiones el tipo de crudo que seprocesa es ms liviano o con poco azufre que en otras regiones. Sin embargo, con el tiempo, lacalidad promedio de los tipos mundiales de crudo para refinacin ha ido decayendopaulatinamente. La gravedad API promedio ha disminuido lentamente. El contenido promedio deazufre ha aumentado ms rpidamente y esta tendencia probablemente continuar en un futuroinmediato.

Para ilustrar esta tendencia, la Figura 5 muestra la calidad estimada del crudo, segn la gravedad

API y el contenido de azufre, en varias regiones del mundo para el ao 2008 (presente) y 2030(proyectado). En la Figura 6 se muestran las curvas del promedio de gravedad API y el contenidode azufre proyectadas en funcin del tiempo, para el perodo 2008 al 2030.

Figura 5: Calidad regional y mundial promedio del petrleo crudo:2008 (presente) y 2030 (proyectado)

Region

2008 (Actual) 2030 (Projected)

Gravity(API)

Sulfur(wt%)

Gravity(API)

Sulfur(wt%)

North America 31.2 1.21 28.7 1.66

Latin America 25.1 1.59 23.5 1.57

Europe 37.1 0.37 37.4 0.38

Commonwealth of Independent States 32.5 1.09 35.1 0.97

Asia-Pacific 35.4 0.16 35.7 0.16

Middle East 34.0 1.75 33.9 1.84

Africa 36.5 0.31 37.1 0.26

World Average 33.0 1.1 32.9 1.3

Fuente: Anlisis de Consultora de Hart Energy (2010)


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Figura 6: Tendencias mundiales de calidad del petrleo crudo (2008-2030)() API, () Azufre [%]

Fuente: Anlisis de Consultora de Hart Energy (2010)

Estas tendencias reflejan la inestable relacin entre la calidad promedio de las reservas de crudo

mundial y la produccin anual de petrleo crudo. En promedio, las reservas mundiales de crudoregistran una menor gravedad API y un mayor contenido de azufre que la produccin mundialactual. Las grandes reservas de Medio Oriente (con predominio de crudo mediano sulfuroso),Amrica del Sur (con predominio de crudo pesado sulfuroso) y Canad (con predominio de crudopesado sulfuroso) contribuyen cada vez ms con el suministro mundial de petrleo crudo. El crudoque se produce en Europa y Asia es, en promedio, de alta gravedad API y bajo contenido deazufre, pero constituye una parte menos importante del suministro mundial de petrleo.

3.3.2 La calidad del petrleo crudo influye su precio

La prensa popular con frecuencia hace referencia al precio del petrleo crudo, como si todos lospetrleos crudos tuvieran el mismo precio. En realidad, esto no es as. Cunto ms alta es lacalidad del crudo, ms alto es su precio de mercado, en relacin con el precio promediopredominante de todo el petrleo crudo. En otras palabras, los crudos livianos con poco azufretienen un sobreprecio, en comparacin con el crudo mediano sulfuroso y pesado.

Los crudos livianos con poco azufre tienen un costo de refinacin ms alto que los crudos mspesados y sulfurosos, debido a que (1) los crudos livianos generan una mayor produccin natural


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de los componentes que se incorporan en los productos livianos ms valiosos, y (2) los crudos conpoco azufre tienen menos azufre. Por esta razn, los crudos livianos con poco azufre requierenmenos energa para su procesamiento y menos inversin de capital para satisfacer la demanda ylos estndares de calidad de un determinado producto, que los crudos ms pesados y sulfurosos.

Por lo tanto, las refineras se enfrentan a una decisin econmica fundamental para satisfacer lademanda y cumplir con los estndares de calidad del producto. stas pueden pagar un sobrepreciopor los crudos de mayor calidad para aprovechar sus beneficios econmicos o hacer una inversinms alta en acciones de capital de refinera y costos ms altos de refinacin para beneficiarse delos precios relativamente ms bajos de los crudos de menor calidad.

Las diferencias de precios del crudo liviano con poco azufre y el crudo sulfuroso pesado varan conel tiempo y segn la regin, debido a la interaccin de diversos factores tcnicos y econmicos.Estos factores incluyen las diferencias en la calidad del crudo, el balance entre la oferta y lademanda del crudo, los mercados locales del producto y sus especificaciones, y la capacidad derefinacin local. Sin embargo, por lo general, las diferencias de precios entre el crudo liviano con

poco azufre y el sulfuroso pesado tienden a (1) aumentar (en trminos absolutos) con elincremento del nivel de precios mundial del petrleo y (2) oscilar entre el 15% y 25% del preciopromedio del crudo liviano con poco azufre.


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4. ASPECTOS FUNDAMENTALES DEL PROCESO DEREFINACINLas refineras de petrleo son grandes plantas de produccin continua y gran densidad de capital.En las refineras se transforma el petrleo crudo en productos terminados y refinados (en especialGLP, gasolina, combustible pesado, combustible disel, materias primas de petroqumicos, gasleode calefaccin, aceite combustible y asfalto) mediante (1) la separacin de crudos en diferentesfracciones (cada una con un punto de ebullicin y distribucin de la cantidad de carbono nicos) yluego (2) el procesamiento de estas fracciones en productos terminados, mediante una secuenciade transformaciones fsicas y qumicas.

La Figura 7 muestra un diagrama de flujo simplificado de una refinera tpica moderna que

produce una amplia variedad de combustibles de alta calidad y otros productos. Este diagrama esslo una estimacin del alcance y la complejidad de las acciones de capital de una refinera, lacantidad de unidades de proceso en una refinera tpica y los subproductos que se producen en larefinera. La valoracin de esta complejidad es fundamental para tener una nocin bsica de laindustria de la refinera.

Figura 7: Diagrama de flujo de una refinera tpica (muy) compleja


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Muchos aspectos de las operaciones de refinacin que se indican en la Figura 7 merecen unaexplicacin. Las refineras producen docenas de productos refinados (que varan desde los muylivianos, como el GLP, a los muy pesados, como el aceite combustible residual). Esto sucede noslo debido a la demanda comercial de los diferentes productos, sino tambin por el hecho de quelas propiedades del petrleo crudo y las capacidades de las refineras imponen restricciones a losvolmenes de cualquier producto que se pueda elaborar en una refinera. Las refineras pueden (yas lo hacen) cambiar sus operaciones de refinacin para responder a los constantes cambios en elpetrleo crudo y los mercados de productos, pero slo dentro de los lmites fsicos determinadospor las caractersticas de funcionamiento de sus refineras y las propiedades de los petrleoscrudos que procesan. Finalmente, la complejidad de las operaciones de refinacin es tal que sepueden comprender y optimizar por completo, desde un punto de vista econmico, slo a travs

del uso de modelos matemticos en las operaciones de las refineras en general. Los modelosmatemticos utilizados en las operaciones de refinacin son los nicos medios confiables paragenerar respuestas alcanzables (es decir, viables) y econmicas (es decir, ptimas) para loscambios en el ambiente mercantil y la introduccin de nuevas especificaciones de productos (por logeneral, ms estrictas).

La Figura 8 muestra una representacin esquemtica ms simple de una refinera de petrleo, queresulta ms til a los fines de esta gua. Esta figura ilustra, mediante un esquema, la separacin


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como: un marcador numrico que denota, respecto de una refinera en particular, la amplitud,capacidad e intensidad de capital de los procesos de refinacin de la unidad de destilacin del crudodesde su origen (que, por definicin, tiene una complejidad de 1.0). A mayor complejidad de unarefinera, mayor es la intensidad de las inversiones de capital de la refinera y su capacidad deagregar valor al petrleo crudo mediante:

(1) la conversin de ms fracciones de crudo pesado en productos livianos y de alto valor, y

(2) la elaboracin de productos livianos conforme las especificaciones de calidad ms estrictas (porejemplo, combustibles con contenido ultra bajo de azufre).

En trminos generales, todas las refineras pertenecen a una de cuatro clases, que se definensegn la configuracin del proceso y la complejidad de la refinera, como se muestra en la Figura9.

Figura 9: Esquema de clasificacin de una refinera

Configuration

Complexity

Ranking Range

Topping Low < 2

Hydroskimming Moderate 2 -- 6

Conversion High 6 -- 12

Deep Conversion Very high > 12

Las refineras con unidades de destilacin atmosfrica o topping slo realizan la destilacindelcrudo y ciertas operaciones deapoyo esenciales. No tienen capacidad de modificar el patrn derendimiento natural de los petrleos crudos que procesan. Slo realizan el fraccionamiento delcrudo en gas liviano y combustible de refinera, nafta (punto de ebullicin de la gasolina),destilados (queroseno, combustible pesado, disel y combustible de calefaccin) y el aceitecombustible residual o pesado. Una parte de nafta puede ser apropiada en algunos casos para lagasolina con ndices de octano muy bajos.

Las refineras con unidades de destilacin atmosfrica no disponen de instalaciones para elcontrol de los niveles de azufre del producto y, por ende, no pueden producir ULSF.

Las refineras con esquema de hydroskimming no slo incluyen la destilacin del crudo y losservicios de apoyo, sino tambin el reformadocataltico, diferentesunidadesde hidrotratamientoy mezclade productos. Estos procesos permiten (1) convertir la nafta en gasolina y (2) controlarel contenido de azufre de los productos refinados. El reformado cataltico convierte la nafta dedestilacin directa de modo que cumpla con las especificaciones de ndices de octano de lagasolina y elabora subproductos del hidrgeno para las unidades de hidrotratamiento. Lasunidades de hidrotratamiento extraen el azufre de los productos livianos (incluida la gasolina y


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el combustible disel) para cumplir con las especificaciones del producto y/o permitir elprocesamiento de crudos con mayor contenido de azufre.

Las refineras con esquema de hydroskimming, comunes en las regiones con una alta demandade gasolina, no tienen la capacidad de alterar los patrones de rendimiento natural de los crudosque procesan.

Las refineras de conversin (o craqueo) incluyen no slo todos los procesos presentes en lasrefineras con esquema de hydroskimming, sino tambin, y lo que es ms importante, el craqueocataltico y/o hidrocraqueo. Estos dos procesos de conversin transforman las fracciones depetrleo crudo pesado (principalmente gasleo), las cuales tienen altos rendimientos naturalesen la mayora de los petrleos crudos, en flujos de refinacin liviana que se aaden a lagasolina, combustible pesado, disel y materias primas de petroqumicos.

Las refineras de conversin tienen la capacidad de mejorar los patrones de rendimiento naturalde los crudos que procesan, segn lo necesario para satisfacer las demandas de mercado deproductos livianos. Sin embargo, stas an elaboran (ineludiblemente) productos pesados, debajo valor, como el combustible residual y el asfalto.

Las refineras de conversinprofunda (o coquizacin) son, segn lo indica su nombre, una claseespecial de refineras de conversin. stas incluyen no slo el craqueo cataltico y/ohidrocraqueo para convertir las fracciones de gasleo, sino tambin la coquizacin. Las unidadesde coquizacin destruyen la fraccin del petrleo crudo ms pesado y menos valioso (aceiteresidual) mediante su conversin en flujos ms livianos que sirven como alimentacin adicional aotros procesos de conversin (por ejemplo, el craqueo cataltico) y para los procesos demejoramiento (por ejemplo, el reformado cataltico) que elaboran los productos livianos msvaliosos.

Las refineras de conversin profunda que poseen suficiente capacidad de coquizacin destruyenbsicamente todo el aceite residual de sus crudos para refinacin y los convierten en productoslivianos.

Casi todas las refineras de los Estados Unidos son refineras de conversin o conversin profunda,como es el caso de las refineras ms nuevas instaladas en Asia, Medio Oriente, Amrica del Sur yotras reas que experimentan un acelerado aumento en la demanda de productos livianos. Por elcontrario, la mayora de las capacidades de refinacin en Europa y Japn se concentran en lasrefineras con esquema de hydroskimming y las de conversin.

En la Figura 10 se presenta un resumen de las caractersticas destacadas de los distintos tipos derefineras y con sus patrones caractersticos de rendimiento del producto en los que la calidad delcrudo es constante.3

En los Estados Unidos y en muchos otros pases, como Brasil, China, India y Mxico, las refinerasde conversin y de conversin profunda representan ms del 95% de la capacidad total deproduccin de crudo, y fundamentalmente el 100% de la capacidad de produccin de crudo en lasrefineras con ms de 50 mil barriles/da (> 50 K Bbl/da) de la capacidad de destilacin del crudo.

3Los actuales patrones de rendimiento de las refineras pueden desviarse en forma significativa de estos patrones, segn el petrleo pararefinacin especfico y las caractersticas especficas de funcionamiento de las unidades de procesamiento de las refineras.


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Todas las refineras nuevas que se construyen en estos pases son de conversin o de conversinprofunda. Por consiguiente, el tema que se trata en la prxima seccin (Seccin 5) se aplicaespecficamente a estos dos tipos de refineras.


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Figura 10: Tipos de refineras y patrones de rendimiento caractersticos

Refinery Category Characteristic Processes

Product YieldProfile (vol%)

Comments

GasolineDiesel &

Jet

Topping Crude distillation 31 30

Product sulfur levels same as crude fraction sulfurlevels

Product yields and quality determined solely bycrude properties

Gasoline has low octane

Hydroskimming

Crude distillation

Reforming

Hydrotreating

28 30

Product sulfur levels controllable by hydrotreating

Some capability to improve product yields andquality

Gasoline octane improved by reforming

Conversion

Crude distillation

FCC and/or hydrorcracking

Reforming

Alkylation & other upgrading

Hydrotreating

44 32


Substantial capability for yield and qualityimprovement

Deep Conversion

Crude distillation

Coking

FCC and/or hydrorcracking

Reforming

Alkylation & other upgrading

Hydrotreating

47 42


Maximum yields of high-value refined products

Maximum capability for quality improvement

Essentially all residual oil "destroyed"

Notas:

(1)Los rendimientos de la gasolina y combustible destilado son clculos aproximados, basados en el procesamiento de una calidadde crudo promedio

Fuente: Consultora de Hart Energy


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4.2 Tipos de procesos de refinacin

Las transformaciones fsicas y qumicas que experimenta el crudo en una refinera ocurren a travsde varios procesos especficos, cada uno de ellos llevados a cabo en una instalacin o unidad deproceso diferente. Las grandes y modernas refineras incluyen cincuenta procesos especficos, que

operan en una estrecha interaccin. Sin embargo, a los fines de esta gua, estos procesos sepueden considerar en funcin de unos tipos amplios, como se muestra en la Figura 11.

Figura 11: Tipos importantes de procesos de refinacin

Class Function Examples

Crude DistillationSeparate crude oil charge into boiling range fractions for

further processing

Atmospheric disti llation

Vacuum distillation

Conversion ("Cracking")Break down ("crack") heavy crude fractions into lighter

refinery streams for further processing or blending

Fluid catalytic cracking (FCC)

Hydrocracking

UpgradingRearrange molecular structures to improve the properties

(e.g., octane) and value of gasoline and diesel components

Catalytic reforming

Alkylation, Isomerization

Treating

Remove hetero-atom impurities (e.g., sulfur) from refinerystreams and blendstocks

Remove aromatics compounds from refinery streams

FCC feed hydrotreating

Reformer feed hydrotreatingGasoline and distillate

hydrotreating

Benzene saturation

SeparationSeparate, by physical or chemical means, constituents of

refinery streams for quality control or for further processing

Fractionation (numerous)

Aromatics extraction

BlendingCombine blendstocks to produce finished products that

meet product specifications and environmental standards

Gasoline blending

Jet and diesel blending

UtilitiesRefinery fuel, power, and steam supply; sulfur recovery; oil

movements; crude and product storage; emissions control;etc.

Power generation

Sulfur recovery

Estas categoras se analizan brevemente a continuacin.

4.2.1 Destilacin del crudoLa destilacin del crudo es el punto de partida de cualquier refinera, ms all de su tamao oconfiguracin total. Es una funcin especfica que afecta a todos los procesos de refinacin, desdesu origen.

La destilacin del crudo separa los diferentes componentes del petrleo crudo (por lo general unamezcla de petrleos crudos) en un nmero de flujos de refinacin intermedios (conocidos como


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fracciones de crudo o cortes), que se caracterizan por sus puntos de ebullicin (una medida desu volatilidad, o propensin a evaporarse). Cada fraccin que resulta de la unidad de destilacin delcrudo (1) se define mediante un punto de ebullicin nico (por ejemplo, 180-250 F, 250-350 F,etc.) y (2) est compuesta por cientos o miles de distintos compuestos de hidrocarburo, todos loscuales tienen puntos de ebullicin dentro del rango de corte. Estas fracciones incluyen (a fin de

aumentar el punto de ebullicin) gases livianos, naftas, destilados, gasleos y aceites residuales(como se muestra en la Figura 7). Cada una de estas fracciones pasa por un proceso de refinacindiferente para continuar su procesamiento.

Las naftas son materiales combustibles con punto de ebullicin. Por lo general se envan a lasunidades de mejoramiento (para mejorar el octano, controlar el azufre, etc.) y luego a la mezcla decombustibles. Los destilados, incluido el queroseno, por lo general atraviesan ms tratamientos yluego se incorporan al combustible pesado, disel y gasleo de calefaccin. El gasleo pasa por lasunidades de conversin, donde se fraccionan en flujos ms livianos (gasolina, destilado).Finalmente, el aceiteresidual(o residuos) es dirigido a otras unidades de conversin, o se mezclacon el combustible industrial pesado y/o asfalto. Los residuos tienen relativamente escaso valor

econmico, en realidad un valor ms bajo que el petrleo crudo del cual se extraen. La mayora delas refineras modernas convierten, o mejoran, colas de componentes pesados de bajo valor enproductos livianos ms valiosos (gasolina, combustible pesado, combustible disel, etc.).

Debido a que todo el petrleo crudo que se trata en las refineras atraviesa un proceso dedestilacin, la capacidad de refinacin se expresa normalmente en trminos de destilacin delpetrleo crudo segn la capacidad de produccin.

4.2.2 Procesos de conversin (craqueo)

Los procesos de conversin provocan reacciones qumicas que rompen (descomponen) molculas

de hidrocarburo (de escaso valor econmico) de gran tamao y de alta ebullicin, lo que da origena molculas apropiadas ms pequeas y livianas, despus del procesamiento, para mezclar congasolina, combustible pesado, combustible disel, materias primas de petroqumicos y otrosproductos livianos de alto valor. Las unidades de conversin forman el ncleo central de lasoperaciones de refinacin modernas debido a que (1) permiten que las refineras alcancen altosrendimientos de transporte de combustibles y otros productos livianos valiosos, (2) brindanflexibilidad operativa para mantener la elaboracin de productos livianos conforme a lasfluctuaciones normales en la calidad del petrleo crudo y, (3) permiten el uso econmico de loscrudos sulfurosos pesados.

Los procesos de conversin de mayor inters son el craqueo cataltico fluidizado (FCC, por sus

siglas en ingls), el hidrocraqueo y la coquizacin.4

La Figura 12 ofrece una breve comparacin de algunas propiedades destacadas de estos tresprocesos.

4 La reduccin de la viscosidad, otro proceso de conversin, tiene una funcin similar a la coquizacin. sta se utiliza principalmente enEuropa.


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Se debe proporcionar una explicacin del dato sobre el Ajuste de Proporcin de C/H del cuadroque se incluye en la Figura 12. Como se indic anteriormente, cuanto ms pesado (ms denso) esel crudo, ms alta es su proporcin de C/H. Del mismo modo, en un petrleo crudo en particular,cuanto ms pesada es la fraccin del punto de ebullicin, ms alta es su proporcin de C/H. Estemismo fenmeno se aplica a los productos refinados: Cuanto ms pesado es el producto, ms alta

es su proporcin de C/H. En consecuencia, las operaciones de refinacin deben, en conjunto,reducir la proporcin de C/H del petrleo crudo y los flujos intermedios que procesan. Gran partede esto (aunque no toda) recae sobre los procesos de conversin.

En trminos generales, la reduccin de la proporcin de C/H se puede lograr de alguna de estasdos maneras: ya sea mediante el desecho del exceso de carbono (en la forma de coque depetrleo) o la adicin de hidrgeno. El FCC y la coquizacin adoptan la primera opcin. Elhidrocraqueo sigue la segunda opcin.

Craqueo cataltico fluidizado

El craqueo cataltico fluidizado (FCC) es el proceso de refinacin desde el origen ms importante enla destilacin del crudo, en lo que respecta a la capacidad de produccin de toda la industria y elefecto general que posee en las operaciones de refinacin y en su aspecto econmico. El procesoopera a altas temperaturas y baja presin y emplea un catalizador5 para convertir el gasleopesado a partir de la destilacin del crudo (y otros flujos pesados) en gases livianos, materiasprimas de petroqumicos, mezcla de componentes de gasolina (nafta de FCC), y mezcla decomponentes de combustible disel (aceitecclico ligero).

Figura 12: Caractersticas destacadas de los procesos de conversin primaria

Features FCC Hydro-cracking Coking

Primary Feeds

SR Distillate

SR Gas Oil

SR Residual Oil

Coker Gas Oil

FCC Slurry Oil

Process Type

Catalytic

Thermal

C/H Ratio Adjustment

5Un catalizador es un material (por lo general un metal u xido de metal) que promueve o acelera una reaccin qumica especfica, sin que elmismo participe en dicha reaccin.


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Carbon rejection

Hydrogen addition

Primary Functions

Increase light product yield

Produce additional FCC feed

Remove hetero-atoms (including sulfur)

Sulfur Content of Cracked Products Moderate to High < 100 ppm Very High

El FCC ofrece (1) altos rendimientos de gasolina y material destilado (en el rango de 60-75 vol%en la carga de FCC), (2) alta confiabilidad y bajos costos operativos y, (3) flexibilidad operativa

para adaptarse a los cambios en la calidad del petrleo crudo y los requisitos de los productosrefinados. En sentido amplio, las refineras orientadas a la produccin de combustibles paratransporte, la unidad de FCC representa ms del 40% del total de la produccin de gasolina ycombustibles destilados (por ejemplo, disel) que elabora una refinera. La proporcin de gasolinaen destilados (G/D) en el proceso de FCC depende de las condiciones operativas del FCC y elcatalizador. En las refineras de los Estados Unidos, la proporcin de G/D es ms alta en veranoque en invierno, lo que refleja los cambios que se producen en el patrn de demanda decombustible. En otros lugares, la proporcin de G/D tiende a ser ms baja que la que se registra enlos Estados Unidos, nuevamente, para dar respuesta a los patrones de demanda local.

El FCC tambin produce cantidades significativas de gases livianos (C1 a C4), incluidas las olefinas.

Las olefinas livianas son qumicos altamente reactivos y valiosos, ya sea como materias primas depetroqumicos o como materia prima para los procesos de mejoramiento de las refineras (lascuales producen alto octanaje, mezcla de componentes de gasolina con bajo contenido de azufre).Mediante una adecuada seleccin de catalizadores, las unidades FCC se pueden disear paramaximizar la produccin de mezcla componentes de gasolina (nafta de FCC), mezcla decomponentes de destilados (aceite cclico ligero) o materias primas de petroqumicos.

El azufre es un contaminante para los catalizadores de FCC, es decir, el contacto con el azufrereduce la efectividad de los catalizadores de FCC. Para corregir este problema, muchas refinerastienen unidades de desulfuracin frente al FFC que remueve la mayora del azufre de la carga deFCC. Incluso si dichas unidades estn en su lugar, el flujo de refinacin producido por la unidad deFCC an contiene algo del azufre que se encontraba en la carga de FCC. En realidad, los productosdel FCC no tratados (la nafta de FCC y el aceite cclico ligero) son las principales fuentes de azufrepresentes en la gasolina y el combustible disel.

La carga de FCC no tratada (denominada aceite lodoso) tiene varias disposiciones en la refinera,incluso la carga para la unidad de coquizacin (en las refineras que tienen unidades de FCC y decoquizacin).


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Hidrocraqueo

El hidrocraqueo, al igual que el FCC, convierte los destilados y el gasleo a partir de la destilacindel crudo (como as tambin otros flujos de refinera pesados), principalmente en gasolina ydestilados. Este es un proceso cataltico que opera a temperatura moderada y a alta presin. Aplica

hidrgeno generado externamente para descomponer el destilado y las cargas de gasleo pesadoen gases livianos, materias primas de petroqumicos, y mezcla de componentes de gasolina ycombustible disel.

Como sucede con el FCC, el hidrocraqueo ofrece altos rendimientos de productos livianos y unaextensa flexibilidad operativa. El rendimiento del producto a partir del hidrocraqueo depende delmodo como est diseada y opera la unidad. Desde un extremo operativo, un hidrocraqueadorpuede convertir esencialmente toda su carga en mezcla de componentes de gasolina, conrendimientos de 100 vol% en la carga. De manera alternativa, un hidrocraqueador puedeproducir combustible pesado y disel, con rendimientos combinados de 85% a 90 vol%, junto conbajos volmenes de gasolina.

El hidrocraqueo presenta una notable ventaja respecto del FCC. La entrada de hidrgeno alhidrocraqueador no slo causa reacciones de craqueo, sino tambin otras reacciones que extraenlos heterotomos, en especial el azufre, de los flujos hidrocraqueados. Estas reacciones de

hidrotratamiento producen flujos hidrocraqueados con contenido de azufre muy bajo y mejorespropiedades.

En consecuencia, los flujos hidrocraqueados son componentes de mezcla particularmente tilespara la produccin de ULSF. Los flujos hidrocraqueados no slo que casi no contienen azufre, sinoque tambin tienen un bajo contenido de aromticos. Los aromticos son hidrocarburos que tienenmolculas en forma de anillo (Figura 1). Los aromticos en el punto de ebullicin de destilados

tienen un deficiente funcionamiento del motor (es decir, baja cantidad de cetano) y deficientescaractersticas de emisin en el combustible disel. Las reacciones qumicas en el hidrocraqueorompen los anillos aromticos y, de ese modo, producen una mezcla de componentes de destiladosespecial, con un destacado funcionamiento y caractersticas de emisin. En consecuencia, loshidrocraqueadores en las refineras con FCC y/o unidades de coquizacin, a menudo reciben comocarga el alto contenido de aromticos, flujos de destilados de alto contenido de azufre, a partir deestas unidades.

El hidrocraqueo es ms efectivo que el FCC o la coquizacin en cuanto a la conversin del gasleopesado y la elaboracin de productos de bajo contenido de azufre. Sin embargo, la construccin yel funcionamiento de los hidrocraqueadores son ms costosos, en gran medida debido a su

consumo demasiado alto de hidrgeno.

Coquizacin

La coquizacin es proceso de conversin trmica, no cataltico que descompone el aceite residual,el residuo ms pesado que resulta de la destilacin del crudo, en un rango de intermedios mslivianos para continuar su procesamiento. En la industria de la refinacin, la coquizacin es el


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medio principal (aunque no el nico) de conversin del aceite residual, el fondo del barril decrudo, en productos ms livianos y valiosos.

Los productos craqueados a partir de la coquizacin incluyen gases livianos (incluidas las olefinaslivianas), nafta de baja calidad (nafta del proceso de coquizacin) y flujos destilados (destilado de

coque), los cuales deben continuar su procesamiento, y grandes volmenes de gasleo de coque ycoque de petrleo ( 2530 % en la carga).

El gasleo de coque se utiliza principalmente como carga de FCC adicional. Sin embargo, el gasleode coque contiene altos niveles de azufre y otros contaminantes, los cuales disminuyen el valor dela carga de FCC, en comparacin con el gasleo de destilacin directa.

Segn el tipo de petrleo crudo, el coque de petrleo que se produce en el coquizador se puedevender para varios fines de uso, por ejemplo, como combustible en refineras o plantas de energaexternas, o simplemente ser enterrado.

4.2.3 Procesos de mejoramientoLos procesos de mejoramiento provocan reacciones qumicas que combinan o reestructuran lasmolculas en los flujos de bajo valor para producir otros de mayor valor, principalmente unamezcla de componentes de gasolina con alto octanaje y bajo contenido de azufre. Todos losprocesos de mejoramiento de principal inters emplean catalizadores, incluyen molculas dehidrocarburo pequeas y se aplican a la produccin de gasolina.

Entre los procesos de mejoramiento, los ms importantes son el reformado cataltico, laalquilacin, la isomerizacin, lapolimerizacin y la esterificacin.

La Figura 13 ofrece un breve resumen de algunas propiedades destacadas de estos procesos.

Estos procesos se analizan brevemente a continuacin, en un orden ms o menos decreciente de lacapacidad instalada y la importancia de la produccin de gasolina.

Reformado cataltico

El reformado cataltico (o, simplemente, reformado) es el proceso de mejoramiento ms usado,en particular, en las refineras de los Estados Unidos. Las unidades de reformado procesan diversosflujos de nafta (principalmente, pero no de manera exclusiva, nafta de destilacin directa a partirde la destilacin del crudo).6 Los reformadores catalticos realizan una serie de reaccionescatalticas en estos flujos de nafta, que aumentan significativamente el nivel de octano de los

mismos (en algunos casos hasta alcanzar una cantidad de 50 octanos). El rendimiento delreformador (llamado reformado) es una mezcla de componentes de gasolina especial, de altooctanaje. El reformado representa alrededor del 25% del yacimiento de gasolina de los EstadosUnidos.

6La nafta de destilacin directa y otros flujos de nafta estn en el punto de ebullicin de la gasolina ( 60o400o F).


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Figura 13: Caractersticas destacadas de los procesos de mejoramiento primario

Las reacciones qumicas principales en el reformado generan compuestos aromticos(hidrocarburos con molculas en forma de anillo, como se muestra en la Figura 1). Los aromticosen el punto de ebullicin de la gasolina tienen un nivel de octano muy alto y caractersticas quefavorecen la produccin de gasolina.

El reformado cataltico es un proceso de refinacin fundamental. Es la principal fuente de refinacin

para elevar el ndice octano para gasolina y el principal medio para regular el octano del yacimientode gasolina. El reformado cataltico puede producir reformados con un Nmero de octano deinvestigacin (RON, por sus siglas en ingls) superior a 100 (>100 RON). 7 Es el nico proceso derefinacin en el cual el octano es sujeto a control mediante la manipulacin de las condiciones

7El Nmero de octano de investigacin (RON) y el Nmero de octano del motor (MON) son las dos medidas estndares del ndice de octano

de la gasolina. Las especificaciones de octano de los grados de gasolina son indicados, por lo general, como promedios de RON y MON(designado (R+M)/2 en la bomba.

Reforming Alkylation Isomerization Polymerization Etherification

Primary Feeds

SR Naphtha (med. and hvy.)

SR Naphtha (light)

Natural Gasoline

Iso-butane

C3 Olefin

C4 Olefins

Methanol / Ethanol

Primary Products

Gasoline Blendstock Reformate Alkylate Isomerate Poly Gasoline MTBE

Other Hydrogen

Primary Functions

Improve refinery yield of gasoline

Add octane to the gasoline pool

Control gasoline pool octane

Produce refinery hydrogen


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operativas. Los ajustes menores en las condiciones operativas permiten que los reformadoresoperen con diferentes ndices, para producir octanos reformados en cualquier rango de RON deentre 85 y 100.

Los reformadores tienen otra importante funcin de refinacin. Los compuestos aromticos tienen

una proporcin mayor de C/H que los compuestos de hidrocarburo de los cuales se producen,mediante el reformado cataltico. En consecuencia, los reformadores elaboran hidrgeno, como unsubproducto. El hidrgeno producido mediante el reformado abastece alrededor de 45% delhidrgeno que se consume en las refineras de los Estados Unidos.

La alta concentracin de componentes aromticos en el reformado es la fuente principal de octanoreformado. Estos compuestos aromticos son tambin valiosos para las materias primas depetroqumicos. Por ende, muchas refineras ubicadas cerca de centros petroqumicos disponen deprocesos para extraer algunos de estos aromticos para la venta como materias primas depetroqumicos.

Los aromticos, en especial el benceno, se consideran compuestos txicos, lo cual ha ocasionadopresiones externas para generar octano incremental de fuentes que tienen menor contenidoaromtico.

Alquilacin

La alquilacin combina las olefinas livianas (principalmente olefinas C4 y algunas C3) con isobutano(ver Figura 1) para producir una mezcla de componentes de gasolina (alquilato) de alto octanaje (90-94 RON). Las olefinas livianas y la mayora (o todos) los isobutanos provienen de la unidad deFCC de la refinera.8 Por ende, las unidades de alquilacin se encuentran slo en las refineras quedisponen de unidades de FCC. Los Estados Unidos tienen la mayor capacidad de FCC, encomparacin con otros pases y, en consecuencia, cuentan con la mayor capacidad de alquilacin.

Debido a la naturaleza del proceso de alquilacin, el alquilato no contiene aromticos ni azufre, locual lo convierte en una mezcla de componentes de gasolina especial.

Prcticamente todas las unidades de alquilacin utilizan un fuerte catalizador cido lquido, ya seacido fluorhdrico (HF) o cido sulfrico (H2SO4), segn el proceso de que se trate. Ambos procesosrequieren una operacin cuidadosa a causa de los posibles riesgos ambientales y de salud pblicaque representan estos cidos. Es necesario tener precaucin con los centros de unidades de HF,principalmente debido a las posibles emisiones de vapor de HF, el cual es altamente txico.Asimismo, se debe tener cuidado con los centros de unidades de H2SO4, sobre todo en el manejo,almacenamiento y transporte de grandes volmenes de cido fuerte concentrado.

Isomerizacin

La isomerizacin reorganiza las molculas de parafina normalde bajo octanaje C5 y C6 (Figura 1)en la nafta de destilacin directa liviana, para producir las correspondientes isoparafinas de alto

8Algunas refineras que estn ubicadas cerca de los lugares de produccin de gas natural obtienen isobutano adicional de las plantas de

lquidos del gas natural.


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octanaje C5 y C6 y, de ese modo, incrementar en forma significativa el octano que resulta del flujode nafta (isomerato) para convertirlo en una valiosa mezcla de componentes de gasolina.

Como un beneficio adicional del proceso, la isomerizacin elabora un producto que prcticamenteno contiene azufre ni benceno. Por ende, algunas refineras han agregado recientemente la

capacidad de isomerizacin, como un medio para cumplir los estrictos estndares del nuevobenceno en su produccin de gasolina.

Polimerizacin

La polimerizacin combina dos o tres molculas de olefina liviana (C3 o C4) para producir unamezcla de componentes de gasolina de alto octanaje y olefnica (poligasolina).

La polimerizacin es un proceso relativamente econmico. Pero no se usa demasiado debido a quela poligasolina es una mezcla de componentes de gasolina no muy deseada. Es altamente olefnicay las olefinas son inestables en la gasolina (tienden a formar gomas cuando se almacenan).

Esterificacin

La esterificacin combina olefinas C4 y/o C5 producidas por las plantas de FCC con alcoholcomprado (metanol y etanol) para producir ter (una clase de compuesto orgnico que contieneoxgeno).

Los teres son una mezcla de componentes de gasolina especial, con contenido de octano muy altoy otras propiedades de mezcla deseables.

El proceso de esterificacin ms comn combina metanol con isobutano (unaolefina C4) para producir ter butlico terciario metlico (MTBE, por sus siglas en ingls).

Otros teres de uso comercial (aunque slo en pequeos volmenes) incluyen el ter butlicoterciario etlico (ETBE, por sus siglas en ingls) (producido a partir de etanol e isobutano) y el termetlico terciario amlico (TAME, por sus siglas en ingls), producido a partir de metanol eisoamileno (una olefina C5). Los teres son producidos tanto en unidades de refinacin (las cualestienden a ser pequeas) como en plantas mercantes dedicadas (las cuales tienden a ser msgrandes).

Segn la ley federal, el MTBE se ha ido eliminando progresivamente del yacimiento de gasolina delos Estados Unidos (a partir de 2006), en respuesta a la preocupacin pblica por las filtracionesregistradas de MTBE en las aguas subterrneas. Esta eliminacin ocasion que las refineras de losEstados Unidos cerraran sus unidades de esterificacin. Sin embargo, las plantas mercantes de los

Estados Unidos continan produciendo algunas cantidades de MTBE, para exportacin en losmercados europeo y mexicano, entre otros. En estas regiones, el uso de ter (principalmente MTBEy ETBE) como mezcla de componentes de gasolina contina en aumento. En el ao 2010, enMxico se consumieron alrededor de 43 mil barriles/da de MTBE, mientras que en China elconsumo fue de 49 mil barriles/da.


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4.2.4 Procesos de tratamiento (hidrotratamiento)

Los procesos de tratamiento provocan reacciones qumicas que extraen los heterotomos (porejemplo, azufre, nitrgeno, metales pesados) y/o ciertos compuestos especficos de las fraccionesde petrleo crudo y los flujos de refinacin, para diferentes fines. Los fines ms importantes son

(1) cumplir las especificaciones del producto refinado (por ejemplo, el contenido de azufre en lagasolina y el combustible disel, el contenido de benceno en la gasolina, etc.) y (2) proteger loscatalizadores que se usan en los diferentes procesos de refinacin de la desactivacin(contaminacin) ocasionada por el contacto prolongado con heterotomos.9 Sin duda, entre lasdiversas tecnologas de tratamiento, la que se usa con ms frecuencia es la hidrogenacin catalticao hidrotratamiento.

Los hidrotratadores extraen los heterotomos ocasionando una reaccin de los flujos de refinacinque contienen el/los heterotomo/s con hidrgeno en presencia de un catalizador. El hidrgeno secombina con el/los heterotomo/s para formar molculas distintas de los hidrocarburos que seseparan fcilmente de los flujos de refinacin.10

El hidrotratamiento tiene diversas formas y grados de severidad. Como consecuencia de ello, se lodesigna con diferentes trminos en la industria de la refinacin y en la bibliografa relacionada. Elhidrotratamiento destinado a eliminar el azufre se define usualmente como hidrodesulfuracin,mientras que el proceso por el cual se elimina el nitrgeno se denomina hidrodenitrificacin, y assucesivamente. El hidrotratamiento se realiza a altos ndices (es decir, alta temperatura, presin yconcentracin de hidrgeno), y a menudo implica tambin algn hidrocraqueo incidental. Elhidrotratamiento profundo de este tipo se denomina hidrorefinacin. Este procedimiento realizado abajos ndices se utiliza para modificar ciertas caractersticas de los productos de especialidadrefinados (por ejemplo, diferentes propiedades de aceites lubricantes) para cumplir lasespecificaciones. El hidrotratamiento leve con frecuencia se denomina hidroacabado.

La mayora de las refineras que elaboran productos livianos tienen muchas unidades dehidrotratamiento. stas operan en diferentes fracciones de petrleo crudo, flujos de refineraintermedios, materias primas y componentes de mezcla, que varan de las naftas livianas al crudopesado, y cumplen diferentes propsitos. Por ejemplo:

Todos los reformadores catalticos tienen hidrotratadores de nafta que reducen el contenido deazufre de la carga del reformador a < 1 ppm, para proteger el catalizador reformador. Algunosreformadores tambin tienen hidrotratadores posteriores (unidades de saturacin del benceno)para extraer el benceno del reformado.

Muchas unidades de FCC, en especial en las refineras que producen un tipo de crudo sulfurosopara refinacin o combustible con bajo contenido de azufre y combustible disel, tienen carga deFCC de hidrotratadores. Estos hidrotratadores reducen las emisiones de xidos de azufre delFCC, protegen el catalizador de FCC de la contaminacin por nitrgeno y metales, mejoran los

9Algunos catalizadores no pueden tolerar concentraciones de azufre que excedan de 1 ppm.

10Por ejemplo, las reacciones de hidrgeno con azufre para producir sulfuro de hidrgeno, un gas liviano que se separa fcilmente.


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rendimientos del craqueo y reducen el contenido de azufre de los productos obtenidos en elproceso de FCC (incluidos aquellos que se incorporan a la gasolina y a las mezclas de disel).

Casi todas las unidades de FCC de las refineras que producen gasolina con bajo contenido deazufre tienen hidrotratadores posteriores (hidrotratador de nafta de FCC) para extraer el mayorcontenido de azufre de la nafta de FCC, una importante mezcla de componentes de gasolina que

produce el FCC.

Los hidrotratadores de destilados eliminan el azufre de las mezclas de componentes decombustible destilado individual o las mezclas de las mismas, como as tambin otros flujos derefinacin, para cumplir con las especificaciones sobre el contenido de azufre final en losproductos terminados (y, en algunos casos, tambin con las especificaciones de aromticos y dela cantidad de cetano).

4.2.5 Procesos de separacin

Prcticamente todas los flujos de refinacin son mezclas de compuestos de hidrocarburos. Los

procesos de separacin utilizan las diferencias en las propiedades fsicas y qumicas de estoscompuestos para separar un flujo de refinacin en dos o ms flujos nuevos.

La destilacin o fraccionamiento, los procesos de separacin ms comunes, utilizan las diferenciasen las temperaturas en las cuales se alcanzan los puntos de ebullicin para producir como efecto laseparacin en mezclas relativamente ms livianas (menos ebullicin) y pesadas (mayor ebullicin).La destilacin emplea tecnologas reconocidas y es, sin lugar a dudas, el proceso de refinacin msusado. Las unidades de destilacin (fraccionadores) estn presentes en todas las refineras.

Las unidades de destilacin requieren entradas significativas de energa trmica para hervir loscomponentes ms voltiles de la mezcla que se est separando. Como consecuencia, las unidades

de destilacin de una refinera, incluida la destilacin del crudo (Seccin 4.1.1), de maneracolectiva representan una fraccin significativa del total de uso de energa de la refinera.

La extraccin, otro proceso de separacin comn, utiliza las diferencias en la solubilidad relativa dediferentes compuestos en un solvente lquido para extraer los compuestos especficos de lasmezclas de hidrocarburos. La aplicacin de refinacin de extraccin ms comn es la extraccin dearomticos, mediante la cual se extraen en forma selectiva ciertos compuestos aromticos (ver laFigura 1) de los flujos reformados altamente aromticos que se producen mediante el reformadocataltico (Seccin 4.1.3). Los aromticos que se extraen (benceno, tolueno y xileno) sonprincipalmente materias primas de petroqumicos.

4.2.6 Servicio general y operaciones de soporte

Las refineras abarcan muchas unidades de proceso adicionales de diferente complejidad ypropsito. En algunas se elaboran productos de especialidad (ceras, lubricantes, asfalto, etc.). Enotras se controla las emisiones a la atmsfera y al agua, e incluso en otros casos proporcionanapoyo a los procesos principales que se analizan a continuacin.

Las instalaciones de soporte principales incluyen:


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Produccin y recuperacin de hidrgeno.

Recuperacin de azufre (de los procesos de desulfuracin).

Manejo y separacin de gas liviano.

Tratamiento de aguas residuales.

Movimiento y almacenamiento de petrleo.

Generacin de electricidad y vapor.

Los hidrocraqueadores e hidrotratadores requieren una considerable entrada de hidrgeno. Segnse indic previamente, algunos de los requerimientos del hidrgeno de refinacin (alrededor del45% del total de las refineras de los Estados Unidos) se cumplen a travs de los subproductos delhidrgeno producidos en el reformador. El resto de los requisitos del hidrgeno son cumplidos porlas plantas de hidrgeno en la refinera o (en algunos lugares) mediante las compras de hidrgenode las plantas mercantes de hidrgeno cercanas. Estas plantas producen hidrgeno a partir de gasnatural. Debido a que estas plantas son costosas, sin tener en cuenta su fuente, la mayora de las

refineras tambin tienen instalaciones para recuperar y reciclar el hidrgeno consumido en elhidrocraqueo e hidrotratamiento de los flujos vertidos.

Los procesos de refinacin utilizan combustible y vapor para calentar y/o hervir los flujos deproceso y proporcionar la energa necesaria para provocar reacciones qumicas, y utilizanelectricidad para hacer funcionar las bombas y los compresores. Algunas refineras comprancombustible (gas natural), electricidad y/o vapor. Otras generan algunos o todos sus servicios en ellugar. Esta generacin en el lugar implica el uso de una caldera de vapor tradicional e instalacionesde generacin de energa o cogeneracin. La cogeneracin es la produccin integrada deelectricidad y vapor, con un rendimiento trmico muy alto, a travs del uso de gas naturalcomprado o gas liviano producido en la refinera como combustible.

4.2.7 Mezcla de productos

La mezcla de productos, la operacin en el proceso final de cada refinera, a pesar del tamao o laconfiguracin total, consiste en la mezcla los flujos de refinacin en diferentes proporciones paraelaborar productos refinados terminados, cuyas propiedades cumplen todas las normas industrialesy gubernamentales aplicables, a un costo mnimo. Las diferentes normas corresponden a laspropiedades fsicas (por ejemplo, densidad, volatilidad, punto de ebullicin), qumicas (porejemplo, contenido de azufre, de aromticos, etc.) y las caractersticas de funcionamiento (porejemplo, nmero de octano, punto de humo).

La produccin de cada producto terminado requiere la mezcla de varios componentes debido a que(1) las refineras no producen el volumen suficiente de una nica mezcla de componentes paracumplir la demanda de cualquiera de los principales productos de mezcla, como la gasolina, elcombustible pesado y el combustible disel, (2) muchos componentes de mezcla tienenpropiedades que satisfacen algunos, pero no todos, los estndares pertinentes para los productosrefinados con los cuales se deben mezclar y, (3) la reduccin del costo provoca que los productosrefinados sean mezclados para cumplir, en lugar de superar, las especificaciones, en la medida de


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lo posible. Por lo general, la gasolina es una composicin de 610 componentes de mezcla. Elcombustible disel es una composicin de 46 componentes de mezcla.

La mezcla de gasolina es la operacin de mezcla ms compleja y altamente automatizada. En lasrefineras modernas, los sistemas automatizados miden y mezclan los componentes de mezcla y

aditivos. Los analizadores en lnea (complementados por los anlisis de laboratorio de las muestrasde mezcla) supervisan en forma constante las propiedades de la mezcla. El control computarizadoy los modelos matemticos establecen las frmulas de mezcla que producen los volmenes deproductos requeridos y cumplen todas las especificaciones de mezcla, a un costo de produccinmnimo. La mezcla de otros productos, por lo general, implica menos automatizacin y anlisismatemtico.


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5. ASPECTOS FUNDAMENTALES DE LA PRODUCCINDE ULSFEsta seccin aborda cuatro temas relacionados con la produccin de ULSG y ULSD en las refinerasde conversin y de conversin profunda:

1. Las propiedades fundamentales, en especial el contenido de azufre, de los flujos de refinacin ylos componentes de mezcla que se mezclan para producir gasolina y combustible disel.

2. Los procesos de refinacin necesarios para producir ULSG y ULSD.

3. Los mtodos para actualizar las refineras existentes y as cumplir los estndares de ULSG yULSD.

4. Los costos de refinacin vinculados con el cumplimiento de los estndares de ULSF.

5.1 Propiedades fundamentales de la mezcla de componentes de gasolina y

combustible disel

5.1.1 Mezclas de componentes de gasolina

Cada refinera produce de uno a cuatro grados de gasolina (diferenciados por su ndice de octano,contenido de azufre y otras propiedades fsicas). Por lo general, cada grado es una mezcla de seisa diez componentes de mezcla (producidos en la refinera o comprados). Todos los grados semezclan a partir del mismo conjunto de componentes de mezcla, pero con diferentes frmulas.

La Figura 14 enumera las mezclas de componentes de gasolina ms comunes e indica los rangos

tpicos para las propiedades de mezcla ms importantes de cada componente de mezcla, incluido elcontenido de azufre.

Figura 14: Proporcin tpica y propiedades caractersticas del estndar de mezclas de componentes de gasolina

Source Blendstock

TypicalShare(Vol%)

Typical Properties

Octane Sulfur

(ppm)

RVP

(psi)

Aromatics

(vol%)

Benzene

(vol%)

Olefins

(vol%)RON

MON

Crude Distillation Str. Run Naphtha 5 10 71 70 120 12 - - -

Upgrading Units

Isomerate 0 10 82 80 1 13 - - -

Alkylate 5 10 94 92 < 10 3 - - -

Reformate 20 -30 97 88 < 4 5 60 5 -

Conversion UnitsFCC Naphtha 30 35 92 80

500 -1500

5 25 1 30

Coker Naphtha 0 5 88 80 500 19 0.5 0.5 50


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Hydrocracked Naphtha 5 15 78 76 < 4 11 2 2 -

Purchases

Natural Gas Liquids 0 5 73 71 150 13 3 1 1

MTBE 0 15 118 102 < 5 8 - - -

Ethanol 0 10 123 103 < 5 18 - - -

La Figura 14 muestra los rangos de las distintas propiedades de los componentes de mezcla debidoa que los valores patrimoniales especficos dependen de las propiedades del petrleo crudo y (paraalgunas mezclas de componentes, en particular el reformado y la nafta de FCC) el ndice deprocesamiento en las unidades que los producen. Por ejemplo, como norma general, el contenidode azufre de la nafta de FCC es de alrededor de 1/10 del crudo a partir del cual se produce. Poresta causa, el petrleo crudo que contiene 2 % de azufre (20.000 ppm) podra producir una naftade FCC con contenido de azufre de 0,2 % (2000 ppm).

Las propiedades indicadas son de los flujos crudos, es decir, los flujos que no continuaron suprocesamiento para mejorar sus propiedades. En particular, los contenidos indicados de azufre no

reflejan el hidrotratamiento descendente de las unidades que produjeron los flujos.

Debido a su alto contenido de azufre y alta proporcin por contenido en el yacimiento de gasolina,la nafta de FCC es la fuente principal de azufre en la gasolina, que aporta hasta un 90% del azufreque sta contiene, antes del procesamiento para el control de azufre. La nafta del proceso decoquizacin y de destilacin directa aporta la mayor parte del azufre restante.

En consecuencia, la produccin de ULSG requiere una desulfuracin severa (principalmentemediante el hidrotratamiento) de la nafta de FCC. En las refineras de conversin profunda, serequiere adems la desulfuracin de la nafta del proceso de coquizacin. Conforme a losestndares de azufre ms estrictos, la produccin de ULSG tambin requiere la desulfuracin de la

nafta de destilacin directa y lquidos de gas natural.

5.1.2 Mezcla de componentes de combustible disel

Cada refinera produce uno o dos grados de disel (que se distinguen principalmente por suscontenidos de azufre, al igual que por su cantidad de cetano, densidad y otras propiedades fsicas).Por lo general, cada grado es una mezcla de tres a cinco componentes de mezcla producidos en larefinera (y, en algunos lugares, biodisel comprado y (en unos pocos casos) disel Fischer-Tropsch). Como sucede con la gasolina, todos los grados de disel se mezclan a partir del mismoconjunto de componentes de mezcla, pero con diferentes frmulas.

La Figura 15 enumera las mezclas de componentes de combustible disel ms comunes e indicalos rangos tpicos de las propiedades de mezcla ms importantes de cada componente de mezcla.


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Figura 15: Proporcin tpica y propiedades caractersticas del estndar de mezclas de componentes de combustible disel

Source BlendstockTypicalShare(Vol%)

Typical Properties

Sulfur(ppm)

CetaneNumber

Aromatics(vol%)

SpecificGravity

Crude Distillation Str. Run Kerosene 25 - 33 3000 45 19 0.82

Str. Run Distillate 31 - 35 7000 53 21 0.85

Conversion Units

FCC Light Cycle Oil 15 - 21 12500 22 80 0.93

Coker Distillate 8 - 10 32000 33 40 0.89

Hydrocracked Distillate 7 - 15 100 45 20 0.86

Esta figura no muestra los rangos de las propiedades de los componentes de muestra, pero (comosucede con las mezclas de componentes de gasolina) los valores de estas propiedades dependende las propiedades del petrleo para refinacin.

Como se mencion anteriormente, las propiedades indicadas son de los flujos crudos, es decir,los flujos que no continuaron su procesamiento para mejorar sus propiedades. En particular, loscontenidos indicados de azufre no reflejan el hidrotratamiento descendente de las unidades queprodujeron los flujos.

El aceite cclico ligero de FCC es el contribuyente ms grande de contenido de azufre delyacimiento de disel, antes del procesamiento para el control de azufre. El destilado de coque (quese produce en las refineras de conversin profunda) y los destilados de destilacin directarepresentan el azufre restante.

La produccin de ULSD requiere una desulfuracin severa (principalmente mediante el

hidrotratamiento) de todas las mezclas de componentes de combustible disel producidas en larefinera.

5.1.3 La funcin especial de las unidades de conversin

Las figuras 14 y 15 indican que:

Los procesos de mejoramiento, a travs de sus tecnologas de proceso y los requerimientos delcatalizador, producen la mezcla de componentes de gasolina con contenido ultra bajo de azufre.

Los procesos de conversin (FCC, hidrocraqueo y coquizacin) producen componentes de mezclatanto para gasolina como para disel. En muchas refineras, la unidad de FCC, en particular, es

el contribuyente ms grande del yacimiento de gasolina y de disel.

El FCC y la coquizacin son las principales fuentes de azufre presentes en el yacimiento degasolina y de disel (y, en particular, el yacimiento de gasolina).

En consecuencia, la tarea principal en la produccin de ULSG y ULSD es controlar el contenido deazufre de las mezclas de componentes de gasolina y de combustible disel producidos mediante los


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procesos de conversin (aunque el queroseno de destilacin directa y los flujos de destiladostambin requieren desulfuracin).

5.2 Procesos de refinacin vinculados con el cumplimiento de los estndares

de ULSG y ULSD

Mediante la utilizacin de versiones ms actualizadas de unos pocos procesos de refinacinreconocidos, las refineras pueden producir ULSG y ULSD con contenido de azufre de niveles bajosde < 5 ppm en la puerta de la refinera.11

Muchos de estos elementos de tecnologa actual de control de azufre fueron desarrollados pararesponder a los estrictos estndares de ULSG y ULSD adoptados en los Estados Unidos, Canad,Europa Occidental y Japn, entre otros, durante la ltima dcada. En la actualidad, el aspectoeconmico, el funcionamiento y la confiabilidad de la tecnologa de control estricto del azufre sonbien conocidos.

La Figura 16 muestra los principales procesos de refinacin que contribuyen con el cumplimientode los estndares de ULSF.

Figura 16: Procesos de refinacin para la produccin de ULSF

Process Process Type Primary Purpose

Reduces Sulfur In.

Gasoline Diesel

Hydrocracking Conversion Yield Improvement

FCC Feed Hydrotreating Treating Yield Improvement

FCC Naphtha Hydrotreating Treating Sulfur Control

Other Naphtha Hydrotreating Treating Sulfur Control

Distillate Hydrotreating Treating Sulfur Control

La Figura 16 muestra estos procesos en dos categoras.

Control de azufre: El nico fin de estos procesos es lograr el control de azufre necesario paracumplir con los estndares de ULSF actuales. En prcticamente todos los casos, estos procesos

son requeridos para la produccin de ULSF y, en la mayora de los casos, son suficientes paradicho propsito.

11Adems,latecnologadetuberasyprocedimientosoperativosestndisponiblesparalaentregadeestoscombustiblesasusdestinos

deusofinalconcontenidodeazufre


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Las inversiones en estos procesos son inversiones de permanecer en el negocio. No generanun rendimiento econmico de la inversin. Bsicamente permiten que las refineras cumplan losestndares actuales de azufre y, de este modo, puedan permanecer en el mercado.

Mejoramiento de la produccin: El objetivo principal de estos procesos es incrementar laelaboracin de productos livianos de las refineras, mediante la conversin de fracciones de

crudo pesado en flujos ms livianos. El hidrocraqueo incrementa directamente la elaboracin deproductos livianos de las refineras. La carga de FCC de hidrotratamiento cumple con el mismopropsito, indirectamente, mediante el mejoramiento de las operaciones de FCC (Seccin 4.2).Estos procesos contribuyen con el cumplimiento de los estndares ULSF, pero no son necesariospara hacerlo. En general, estos procesos no son suficientes por s solos para producir ULSF.

Las inversiones en estos procesos son principalmente inversiones rentables. Se realizan paramejorar las realizaciones del producto y las economas de refinacin generales, en la medida quesea suficiente para producir un rendimiento satisfactorio de la inversin. Estas inversionesofrecen beneficios adicionales, incluidos los que guardan alguna relacin con el control de azufre.Sin embargo estos son rara vez suficientes por s solos para justificar econmicamente la

inversin en estos procesos.

La produccin de ULSF tambin requiere la capacidad adecuada para la produccin de hidrgeno,suministro de energa de la refinera, recuperacin de azufre, movimiento y almacenamiento depetrleo.

Ambos tipos de inversin en la capacidad de la refinera (entre otros conceptos) entran en juego en(1) el diseo y la construccin de nuevas refineras de base y (2) la expansin de las refinerasactuales, para incrementar la capacidad de produccin del crudo y los productos derivados, ascomo cumplir con las nuevas normas reglamentarias. Sin embargo, en la mayora de los casos,slo las inversiones para el control de azufre entran en juego cuando se moderniza una refinera

para cumplir con las nuevas normas reglamentarias, sin que se produzca un aumento simultneode la demanda del producto.

5.3 Mejoramiento de la refinera para cumplir con los estndares ms estrictos

de azufre

En trminos generales, existen tres medios para mejorar una refinera existente con el fin deproducir ULSF o hacerlo de conformidad con un estndar nuevo y ms exigente.

Agregar nuevas unidades de procesos de base para el control de azufre, con mayor

probabilidad nafta de FCC de hidrotratamiento, para el ULSG e hidrotratamiento de destilado deULSD y (menos probabilidad), nafta de FCC de hidrotratamiento.

Ampliar la capacidad de produccin de las unidades de procesos actuales para el control deazufre.


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Acondicionamiento de las unidades de procesos actuales que permita tener un mayor control deazufre.12

En algunos casos, el medio ms prctico o econmico de producir ULSF puede ser mediante lacombinacin de estas tres vas.13 Cada va requiere mejoramiento y capacidad adicional para la

produccin y recuperacin de hidrgeno, el suministro de energa de la refinera, la recuperacin deazufre, movimiento y almacenamiento de petrleo, adems de otros servicios de apoyo, incluidosnuevos catalizadores, nuevos procedimientos operativos, etc.

Dado que cada refinera es nica, es probable que tambin tengan una exclusiva va demejoramiento.

5.3.1 Produccin de ULSG

produccion de diesel y gasolina

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