En esta publicación nos enfocamos en la separación de hidrocarburos del petróleo, para explicar los procedimientos que se realizan para obtener derivados tan demandados como la gasolina y el gasoil, que se usan para el combustible de los vehículos.
Además, abordaremos los métodos que se utilizan para la separación de hidrocarburos, con los procesos críticos por los que hay que pasar, y también entraremos en las innovaciones que se están desplegando en este campo, mediante el uso de tecnologías novedosas que posibilitan obtener mejores productos petrolíferos, reducir los costes operativos y disminuir la huella medioambiental.
Asimismo, profundizaremos en la importancia de la correcta separación de los hidrocarburos del petróleo en bruto a la hora de obtener combustibles de calidad. Aunque veremos igualmente que, más allá de la potenciación con aditivos, para garantizar una óptima preservación de todas sus propiedades resulta clave un adecuado control de la cadena de suministro completa, incluyendo el almacenamiento, con la vista puesta en que llegue al consumidor final en perfectas condiciones.
¿Qué es el proceso de separación de hidrocarburos?
El proceso de separación de hidrocarburos consiste en la aplicación de una serie de técnicas para separar y extraer los diferentes compuestos presentes en el petróleo crudo.
Este procedimiento se realiza en las refinerías, y es imprescindible para ‘desmadejar’ la mezcla compleja de hidrocarburos existente en el petróleo en bruto extraído de los yacimientos, y poder obtener fracciones útiles, susceptibles de transformarse en los distintos derivados que se comercializan en el mercado.
Así, mediante la separación de los hidrocarburos del petróleo, se pueden obtener diversos productos petrolíferos potenciales en forma de fracciones, procesadas de acuerdo a sus puntos de ebullición y peso molecular, el cual puede ser liviano, por ejemplo en el caso de gases ligeros como el propano y el butano, o más pesado como en el del fuelóleo y los asfaltos.
Combustibles como la gasolina, el gasoil y el queroseno tendrían un peso intermedio. Al igual que el etileno y el propileno, materias primas básicas para la industria petroquímica que en su caso no se obtienen por separación, sino a través de procesos de craqueo.
Como vamos a ver a continuación, hay distintas fases para realizar el proceso de separación de hidrocarburos.
¿Cómo es el proceso de separación de hidrocarburos?
Hidrocarburos como la gasolina y el gasoil se separan del petróleo mediante destilación fraccionada, un procedimiento que tiene dos etapas:
1-Destilación atmosférica
Este primer paso se realiza a presión atmosférica, y opera a partir de las diferencias en los puntos de ebullición de los distintos componentes del petróleo en crudo. Así, este se calienta en intercambiadores de calor y un horno hasta alcanzar temperaturas de 350-400 °, para después ser enviado a una torre de fraccionamiento que también recibe el nombre de columna de destilación.
En la torre o columna, la gasolina y el gasóleo, al ser componentes más ligeros, se vaporizarán primero, ascendiendo hacia la parte superior, donde se recogen ya separados. Mientras que en la parte inferior quedarán los hidrocarburos más pesados como el queroseno, el fueloil y el asfalto.
Con ello, se obtienen las fracciones de los combustibles, pero no estos como tales, listos para su uso, ya que la refinación todavía no estaría completa.
Cabe destacar que si bien la base del proceso sigue siendo la misma de siempre, con el tiempo se han ido introduciendo innovaciones, como por ejemplo torres de destilación mejoradas con platos perforados y los intercambiadores de calor más eficientes, que han permitido respectivamente optimizar la separación para aumentar la calidad de los productos finales y reducir los costes energéticos asociados al procedimiento.
2-Destilación al vacío
Con la destilación a presión atmosférica no se pueden separar las fracciones con residuos más pesados. Para lograr su separación, se emplea una unidad de destilación al vacío, que reduce la presión dentro de la columna. Esto permite que las fracciones más pesadas hiervan y se separen a temperaturas más bajas de las que serían necesarias en condiciones de presión atmosférica. Cabría tener en cuenta que si se aplicaran esos valores térmicos más altos a los hidrocarburos más pesados se formaría coque, y además podrían dañarse los productos.
Hay que señalar también que la destilación al vacío ha mejorado mediante el uso de intercambiadores de película delgada y nuevos diseños de columnas, que posibilitan una mayor eficacia y precisión en la separación de fracciones pesadas.
Asimismo, se ha trabajado en nuevos materiales y soluciones que reduzcan las incrustaciones de residuos en las columnas, lo que mejora la operativa y el ciclo de vida a largo plazo de este tipo de instalaciones.
Aplicación de otros procesos avanzados en la separación de hidrocarburos
Tras la destilación al vacío pueden aplicarse otros procedimientos, destinados en último término a conseguir productos petrolíferos totalmente refinados.
Craqueo catalítico
El craqueo catalítico es un proceso para convertir los hidrocarburos pesados obtenidos en la destilación al vacío en productos más ligeros y de mayor valor, como la gasolina por ejemplo.
El procedimiento consiste en romper las moléculas pesadas en fracciones más ligeras, y se lleva a cabo en una unidad de craqueo catalítico fluido (FCC), donde el crudo se descompone a alta temperatura mediante un catalizador.
En los últimos tiempos, se están utilizando zeolitas como catalizadores, un tipo de mineral que optimiza la producción de fracciones ligeras con una menor huella de carbono. Y también, se están introduciendo nuevas tecnologías de craqueo que permiten ganar en eficiencia y reducir los costes operativos.
Hidrotratamiento
El hidrotratamiento es un proceso clave en la separación de hidrocarburos del petróleo, ya que consigue eliminar estos contaminantes como el azufre y nitrógeno, para obtener productos más valiosos y limpios, como por ejemplo el diésel de bajo azufre.
El procedimiento incluye el uso de hidrógeno y de catalizadores como el cobalto, aunque para mejorar la catalización están empezando a utilizarse metales como el platino y el paladio, que aumentan la eficiencia del proceso a efectos medioambientales.
Isomerización y alquilación
La isomerización se emplea para mejorar el octanaje de la gasolina. Mientras que la alquilación posibilita combinar los hidrocarburos ligeros para dar lugar a compuestos de mayor valor, siendo un procedimiento de aplicación recurrente para obtener gasolina de alto rendimiento, y que está evolucionado en la actualidad también para prescindir de los ácidos corrosivos usados tradicionalmente.
Al margen de estos procesos, en las refinerías se aplican otros tratamientos, como es el caso del reformado para las gasolinas y el desulfurado para gasóleos, que buscan respectivamente aumentar el octanaje y eliminar un componente altamente nocivo para el medioambiente.
En definitiva, la separación de hidrocarburos es fundamental para la obtención de productos refinados que cumplan con los máximos estándares de calidad y den respuesta a la demanda del mercado.
Con la aplicación de los procesos que hemos visto, se depuran las características de los productos petrolíferos, mientras que las innovaciones en tecnologías y materiales que se están introduciendo buscan tanto aumentar la eficiencia operativa y disminuir los costes de refino, como reducir su impacto ambiental.
Una óptima separación de hidrocarburos es muy importante para producir combustibles que tengan las mejores propiedades, aunque para la conservación de las mismas resulta esencial también que gasolinas y gasóleos estén adecuadamente preservados en las estaciones de servicio. A su perfecto almacenamiento aquí contribuimos desde Rafibra con soluciones como las tapas de registro estancas o las válvulas antirretorno de agua, que impiden la entrada de líquidos que estropeen los combustibles almacenados en los tanques.
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