DESTILACION EN LA INDUSTRIA DE LOS COMBUSTIBLES

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CIENCIAS NATURALES

7°A

DESTILACIÓN EN LOS PROCESOS INDUSTRIALES PARA LA OBTENCION DE COMBUSTIBLE

Alonso Salfate

Benjamín Contreras

Joaquín Cofre

Isaías González

Sebastián Pardo

Álvaro Requena

Carlos Castro

INTRODUCCION

La destilación es una técnica que nos permite separar mezclas, comúnmente líquidas, de sustancias que tienen distintos puntos de ebullición. Cuanto mayor sea la diferencia entre los puntos de ebullición de las sustancias de la mezcla, más eficaz será la separación de sus componentes, es decir,  los componentes se obtendrán con un mayor grado de pureza.

         De este modo la destilación del crudo, es el punto de partida en cualquier refinería a objeto de extraer los hidrocarburos presentes naturalmente en él, sin afectar la estructura molecular de los componentes.

        A groso modo, se puede indicar que la destilación del crudo separa los diferentes componentes del petróleo (generalmente es una mezcla de petróleos) en un número de productos de refinación intermedios, es decir, debido a sus diferencias de volatilidades, estos van separándose a medida que se desplazan a través de una torre diseñada para tal fin, de acuerdo a sus puntos de ebullición, el cual es único, para cada compuesto. Finalmente aclarar que para que se produzca la “separación o fraccionamiento” de  los cortes de los hidrocarburos, se debe alcanzar el equilibrio entre la fases líquido- vapor, ya que de esta manera los componentes de menor peso molecular se concentran en la fase vapor y por el contrario los de mayor peso en la parte líquida, aprovechando las diferencias de volatilidad de los hidrocarburos.

        Posterior a éste tratamiento viene otro proceso anexo denominado Cracking o craqueo, donde mediante unidades de vacío se rompen o descomponen a través de destilación, moléculas de hidrocarburos de escaso valor económico, de gran tamaño y alta ebullición, en moléculas más pequeñas y livianas que pueden ser mezcladas con otros productos livianos de alto valor, sin que estas fracciones presenten descomposición térmica,  valiéndose para ello del control de la presión y la aplicación constante de vapor de agua al sistema.

DESARROLLO

Cuando se habla de métodos de destilación de una mezcla, hablamos de seis técnicas, que comprenden  

1.- Tamización

2.- Filtración

3.- Separación Magnética                                    

4.- Decantación

5.- Cristalización y precipitación

6.- Destilación

Dentro de éstas nos enfocaremos en la Destilación, orientada al proceso de los combustibles, específicamente, petróleo.

Para obtener productos de características precisas y utilizar de la manera más rentable posible las diversas fracciones presentes en el petróleo, es necesario efectuar una serie de operaciones de tratamiento y transformación

Fases en la destilación  en procesos industriales orientados al combustible..

1.-Desalado del crudo

El propósito de este proceso, es eliminar las sales e impurezas que tienen los petróleos crudos. Los sólidos en suspensión y sales disueltas en el crudo son extraídos en los desaladores ya que es antieconómico decantarlas y eliminarlas por gravedad en los tanques de almacenamiento. (Figura 1)

2.-Destilación atmosférica o Topping

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

Básicamente es la separación de la mezcla de hidrocarburos líquidos en componentes más específicos, mediante la aplicación de calor hasta lograr vaporizar cada componente, aprovechando que cada uno de ellos posee un punto diferente de ebullición. Es importante recalcar que  para que se produzca el fraccionamiento o separación, es necesario que exista un equilibrio entre las fases líquido y vapor, que es función de la presión y temperatura del sistema.

Así los componentes de menor peso molecular se concentran en la fase vapor y los de mayor peso en el líquido. Las columnas se diseñan para que el equilibrio  líquido.-vapor  se obtenga en forma controlada y durante el tiempo necesario para obtener los productos deseados.

¿Cómo Funciona?

El petróleo o crudo se calienta a 350°C  y se envía a una torre de fraccionamiento metálica de 50 metros, en cuyo interior hay numerosos  “platos de burbujeo”. Un plato de burbujeo o de fraccionamiento, es una chapa perforada, montada horizontalmente, habiendo en cada orificio un pequeño tubo con capuchón. De tal modo, los gases calientes que ascienden por dentro de la torre atraviesan el líquido más frío retenido por  los platos. Tan pronto dicho líquido desborda un plato, cae al inmediato inferior. (Figura 2)

La temperatura dentro de la torre de fraccionamiento, queda progresivamente graduada desde 350°C en su base hasta menos de 100°C en su cabeza.  Como funciona continuamente, se prosigue a la entrada de crudo caliente mientras que los platos  ubicados a convenientes alturas,  extraen diversas facciones que reciben nombres genéricos y responden a características  bien definidas. Pero su proporción es relativa  y depende de la calidad del crudo destilado, de las dimensiones de la torre y de fraccionamiento y de otros detalles técnicos. (Figura 3)

¿Qué productos resultan?

De la cabeza de la torre emergen gases, gas de destilería, gas seco que se une al gas natural y gas licuado se expende en cilindros.

De las fracciones líquidas se obtiene;

         Gasolinas: Cuyo punto de obtención es cercano a los 30°C. La gasolina es una mezcla de cientos de hidrocarburos individuales desde  C4 hasta C11 átomos de carbono.

Naftas: Fracciones muy livianas y de baja temperatura de destilación, menor a 175°C. Están compuestos de hidrocarburos de C5 a C12 átomos de carbono.

Kerosenos: Los kerosenes se destilan entre 175°C y 275°C, siendo de densidad mediana. Sus componentes son hidrocarburos de C12 a C18 átomos de carbono.

Producto de la destilación, queda un residuo que no destila y se extrae de la base de la torre, que  es un  líquido negro y viscoso de excelente poder calorífico aportando alrededor de 10.000 calorías/g.

 Una alternativa es utilizarlo como combustible en termoeléctricas, barcos y fábricas de cemento de vidrio, etc. La otra es someterlo a una segunda destilación fraccionada  o destilación al vacío. Con torres de fraccionamiento similares a las descritas se separan nuevas fracciones  que en este caso, resultan ser aceites lubricantes livianos, medios y pesados, según su densidad y temperatura de destilación. (Figura 4)

3.-Unidad de destilación al vacío o Cracking

Como resultado de la destilación primaria obtenemos compuestos con grandes pesos moleculares.  El objetivo final  de la industria petrolera es el de aumentar la producción de nafta a expensas de productos más pesados y menos valiosos, como el kerosene y fuel oil. Hoy en día se utiliza el método de cracking. Su funcionamiento está diseñado para funcionar  en condiciones termodinámicas adecuadas  para destilar las fracciones pesadas del petróleo, sin que se produzca la descomposición térmica de los mismos.

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