Una refineria de petroli és una planta industrial que transforma el petroli cru en productes útils mitjançant processos com ara la destil·lació i la purificació. A través de tècniques com ara la destil·lació a pressió normal i sota buit, el petroli se separa en fraccions amb un interval d'ebullició definit.
Aquestes fraccions es refinen encara més usant mètodes com l'extracció o la neteja química. Per millorar la qualitat dels productes, com ara l'índex d'octà, s'utilitzen processos de conversió com la isomerització o el reformat catalític. A més, s'hi afegeixen additius als productes per millorar o modificar certes propietats.
Els productes obtinguts inclouen combustibles d'alt valor, com ara gasolina, dièsel, querosè i gasoil. També es generen matèries primeres per a la indústria química, com a gas liquat de petroli, nafta i destil·lats mitjans.
Les refineries de petroli són grans complexos industrials, compostos per tancs, columnes de rectificació, sistemes de canonades i bengales. Aquests negocis són molt intensius en energia, ja que fins al 50% dels costos de producció provenen de lenergia, que se subministra principalment des dels propis productes energètics.
El petroli: la primera matèria d'una refineria
La primera matèria d'una refineria és el petroli cru, una barreja complexa d'hidrocarburs. Els principals tipus d'hidrocarburs presents són els alcans (parafines), els cicloalcans (naftens) i els aromàtics. Cada tipus de petroli té una composició química específica que depèn del seu origen, cosa que també influeix en les seves propietats físiques, com el color i la viscositat.
El petroli cru també conté compostos amb nitrogen, oxigen i sofre, com amines, porfirines, mercaptans, tioèters, alcohols i quinones. A més, pot incloure traces de metalls com ferro, coure, vanadi i níquel. La proporció d'hidrocarburs purs varia entre el 97% i el 50% en els olis més pesats. El contingut de carboni és entre el 83% i el 87% i el d'hidrogen entre el 10% i el 14%. Altres elements, com els compostos metàl·lics, són generalment inferiors a 1000 ppm.
El petroli cru varia segons la regió. Exemples coneguts inclouen el West Texas Intermediate (WTI), un cru lleuger de baix contingut de sofre; el Brent Blend, provinent del Mar del Nord; i el cru pesant de Tapis de Malàisia i Mines d'Indonèsia, entre d'altres.
Quins productes s'obtenen en una refineria?
Els productes acabats duna refineria poden ser gasosos, líquids o sòlids.
En una refineria moderna, aproximadament el 3% dels productes són gasos liquats com a propà i butà, el 9% són derivats com a nafta, i el 24% és gasolina. Altres productes inclouen querosè (4%), dièsel (21%), combustible pesat (11%) i productes sòlids com betum (3.5%) i lubricants (1.5%).
El rendiment dels productes depèn de la naturalesa del cru processat i de la configuració de la refineria. Els crus lleugers, per exemple, produeixen més productes lleugers com GLP, gasolina i querosè, mentre que els crus pesants generen més productes pesants com el fueloil. A més, les refineries modernes poden utilitzar processos com el craqueig per convertir aquests productes pesants en altres de més lleugers.
Com funciona una refineria de petroli?
El petroli cru extret dels dipòsits se sotmet a un tractament preliminar per eliminar impureses com ara sediments i aigua. Després es transporta a la refineria, on se sotmet a un procés de destil·lació per separar-ne els components en fraccions amb diferents punts d'ebullició. Aquests components es processen per produir productes acabats.
Un dels subproductes del procés és el gas de refineria, que s'utilitza com a font d'energia als forns o processos químics.
Purificació i dessalinització del petroli
Abans de la destil·lació, el petroli cru es dessala per evitar la corrosió a l'equip. Aquest procés implica afegir aigua al cru per formar una emulsió que se separa en un dessalador electrostàtic. L'oli cru dessalat es bomba després a la unitat de destil·lació.
Processament primari: Destil·lació del petroli cru
El cru dessalat s'escalfa en dues etapes: primer a intercanviadors de calor, i després a forns fins aproximadament 400°C. Després se sotmet a destil·lació en una columna de fins a 50 metres d'alçada. En aquest procés, el cru se separa en diferents components segons els seus punts d'ebullició, com ara benzina, querosè, dièsel i residus.
Els residus d'aquesta primera destil·lació se sotmeten a una destil·lació al buit per obtenir productes com ara gasoil al buit i altres subproductes.
Processos de conversió i mescla
Per millorar la qualitat dels productes i eliminar contaminants com el sofre i el nitrogen, s'utilitzen processos addicionals com l'hidrotractament, el reformat catalític, la isomerització i la lloga- ció.
- Hidrotractament: El petroli cru és tractat amb hidrogen per eliminar compostos de sofre i nitrogen.
- Reformat catalític: Aquest procés millora l'octanatge de la nafta i produeix hidrocarburs aromàtics, a més de generar hidrogen.
- Isomerització: Els alcans es converteixen en isoalcans per millorar l'octanatge.
- Llogació: Es combinen isoalcans i alquens per formar hidrocarburs de més pes molecular i alt octanatge.
Craqueig
El craqueig tèrmic, catalític i hidrocraqueig s'utilitzen per trencar cadenes d'hidrocarburs pesants i produir productes més lleugers, com ara gasolina i dièsel. Al craqueig tèrmic, s'aplica calor sense catalitzadors, mentre que al catalític i l'hidrocraqueig s'utilitzen catalitzadors per accelerar les reaccions.