Destilación del Petróleo: Tipos de Torres y Procesos en Refinerías

¿Qué es una Torre de Destilación de Petróleo?

El petróleo, en su estado crudo, es una mezcla compleja de hidrocarburos. Para obtener sus derivados, se emplean diversos procesos químicos. Uno de los métodos fundamentales para separar los componentes del petróleo crudo es la destilación fraccionada. Este proceso no produce productos puros, sino fracciones con rangos de ebullición específicos.

Las refinerías son complejos industriales donde se somete al petróleo crudo a procesos de separación física. Las torres de destilación son el corazón de este proceso. En una torre de destilación industrial típica para petróleo, existen alrededor de 100 bandejas o platos.

Dentro del petróleo, existen numerosos compuestos, a partir de los cuales se pueden obtener alrededor de 2000 productos diferentes.

Funcionamiento de las Refinerías

Las refinerías están compuestas por altas torres que, en su fase inicial, trabajan a presión atmosférica. Estas torres contienen múltiples compartimentos (bandejas), cada uno operando a una temperatura diferente. Por lo tanto, cada bandeja cumple una función específica en la separación de los componentes.

Recorrido del Crudo

1. El petróleo crudo se calienta inicialmente en un horno hasta alcanzar temperaturas de hasta 400 °C, transformándose en vapor.
2. Luego, este vapor se introduce en la parte inferior de la torre de destilación.
3. A medida que los vapores ascienden por la torre, se enfrían gradualmente.
4. Los diferentes hidrocarburos se condensan en las bandejas correspondientes a sus puntos de ebullición.
5. Las sustancias condensadas se recolectan en sus respectivas bandejas, mientras que el petróleo no evaporado (crudo reducido) se acumula en la base.

Tipos de Torres de Destilación

Torre de Destilación al Vacío

Las torres de destilación al vacío están diseñadas para operar en condiciones termodinámicas que permiten destilar las fracciones pesadas del crudo sin que se produzca su descomposición térmica. Para lograr esto, se reduce la presión de trabajo hasta alcanzar presiones absolutas de aproximadamente 20 mm Hg en la zona de carga de la columna. El vacío se genera típicamente con eyectores de vapor.

La destilación al vacío es una operación complementaria a la destilación atmosférica. Procesa el crudo que no se vaporiza en la columna de destilación atmosférica. Si se intentara vaporizar todo el crudo a presión atmosférica, se necesitaría elevar la temperatura por encima del umbral de descomposición química, lo cual es indeseable en esta etapa del refino.

Torre de Destilación Atmosférica (a Presión)

En las torres de destilación atmosférica, el crudo desalado se precalienta utilizando calor recuperado del proceso. Posteriormente, pasa a un calentador de carga de crudo de caldeo directo. Desde allí, se introduce en la columna de destilación vertical, justo por encima del fondo, a presiones ligeramente superiores a la atmosférica y a temperaturas entre 343 °C y 371 °C. Se mantiene este rango de temperatura para evitar el craqueo térmico, que ocurriría a temperaturas superiores.

Las fracciones ligeras (con bajo punto de ebullición) se difunden hacia la parte superior de la torre, donde se extraen continuamente y se envían a otras unidades para su posterior procesamiento, tratamiento, mezcla y distribución.

Destilación a Presión Reducida

La destilación es un proceso que separa líquidos solubles basándose en sus puntos de ebullición. Después de la destilación fraccionada (o topping), se obtiene un material denominado "éter de petróleo", que también requiere ser destilado para su aprovechamiento. Sin embargo, si se destila de la misma manera que el crudo, su punto de ebullición sería demasiado alto, lo que podría quemar el líquido o provocar la evaporación de una gran parte del material.

La temperatura de descomposición de este material es inferior a su punto de ebullición. Aproximadamente a 350 °C, las cadenas carbonadas comienzan a descomponerse, temperatura insuficiente para destilar el material. La solución a este problema es la destilación a presión reducida.

Este proceso consiste en disminuir la presión a la que se somete el líquido a destilar (de la presión normal de 760 mm Hg a aproximadamente 40 mm Hg). Esta reducción de presión disminuye el punto de ebullición del material, evitando su descomposición o pérdida por evaporación durante la destilación.

Strippers (Despojadores)

Los strippers son pequeñas torres cuya función principal es eliminar los componentes de bajo peso molecular (volátiles) de los combustibles extraídos lateralmente en las torres fraccionadoras. Su funcionamiento se basa en la disminución de la presión parcial de los componentes mediante la inyección de un fluido (generalmente en fase vapor) en el equipo.

En estos equipos se ajusta el punto de inflamación de los combustibles. Los fluidos comúnmente utilizados son vapor o gas seco.