refinacion del petroleo

1. 1. ESQUEMA GLOBAL DE UNA REFINERIA
El propósito del material presentado a continuación es indicar en forma general, a que tipo de
procesos es sometido el crudo en una refinería y como es la secuencia operacional en que se
desarrollan dichos procesos. Cada centro refinador es particular y los procesos que se
desarrollan en cualquier refinería son de naturaleza muy variada, pero en términos generales,
dichos procesos pueden ser agrupados de la siguiente manera:
- Procesos de separación Física (Decantación, destilación).
- Procesos de Transformación o Conversión (alquilación, craqueo).
- Proceso de Purificación o tratamiento (Desulfuración, deshidrogenacion)
- Proceso de mezclado
- Proceso de Almacenaje y Distribución.
En forma general, los procesos antes mencionados se interconectan entre si de la siguiente
manera:
El petróleo deshidratado, llamado crudo en las refinerías, se calienta en un horno y se carga
en una columna de Destilación que opera a presión atmosférica, donde se separa en butanos y
gas húmedo más ligero, gasolinas no estabilizadas, nafta pesada, queroseno, gas-oil pesado y
crudo de cabeza o residuo. El crudo de cabeza se envía a otro proceso, llamado torre de vacío
donde se separa en una corriente superior de gas-oil de vacío y una cola de crudo reducido.
La separación de productos que se logra en estos procesos iniciales, no produce cambios en la
naturaleza del crudo, sino que simplemente los hidrocarburos que lo conforman se separan en
función de ciertos rangos de temperatura de ebullición las cuales agrupan a los diversos
hidrocarburos que componen el petróleo. El crudo reducido, obtenido en la columna de vacío,
se envía a una unidad de craqueo térmico o de coquización retardada para producir gas
húmedo, gasolina de coquización, gasóleo y coque (residuo)
Los gasóleos obtenidos de de las unidades de Destilación atmosférica y de vacío, así como el
proveniente del coquizador (craqueador térmico) se utilizan como alimentación a las unidades
de Craqueo Catalítico o de Craqueo con hidrogeno. Estas unidades van a romper las moléculas
pesadas en compuestos cuyas temperaturas de ebullición corresponden al intervalo de la
gasolina y del destilado combustible. Estos procesos corresponden a los procesos de
transformación, donde las moléculas de hidrocarburos son rotas y en algunos casos
recombinadas por las reacciones provocadas, para así obtener productos de mejor calidad.
Los productos procedentes del craqueo con hidrógeno son saturados. Los productos
insaturados provenientes del Craqueo Catalítico se saturan y su calidad se mejora mediante
Reformado Catalítico o Hidrogenación. Las corrientes de gasolina provenientes de las
columnas de destilación, del Coquizador y de las unidades de Craqueo se alimentan a un
Reformador Catalítico, para mejorar su número de octanos. Las gasolinas Reformadas se
emplean para elaborar las mezclas para gasolinas normales y especiales.
Las corrientes de gas húmedo de la unidad de Destilación, del Coquizador y de las unidades de
Craqueo, se fraccionan en la sección de recuperación de vapor, en gas combustible, GLP

2. (gases licuados del petróleo, básicamente propano), hidrocarburos insaturados (propilenos,
butilenos y pentenos), butano normal e isobutano. El gas combustible se emplea como
combustible en los hornos de la refinería, el butano normal se isomeriza en la unidad de
Isomerización y en conjunto con los hidrocarburos insaturados y el isobutano, proveniente de la
recuperadora de vapor, se alimenta a la unidad de Alquilación para la producción de alquilatos
los cuales se mezclan con las gasolinas para producir gasolinas especiales para automóviles y
gasolinas de aviación.
Los destilados medios de la unidades de Destilación, del coquizador y de las unidades de
craqueo, se mezclan con los combustibles diesel, Combustibles para reactores y combustible
para calefacción. El gasoleo pesado de la unidad de Vacío y el crudo reducido de base Naftenica
o Parafínica, se procesan para obtener las bases para preparar los aceites lubricantes..
Cada refineria posee su propio y unico esquema de proceso, el cual viene determinado por el
equipo disponible, costos de operación y demanda de producto. El modelo ótimo de flujo para
una refinería viene dictado por consideraciones económicas, y no hay dos refinerias que sean
identicas en sus operaciones.
Una breve descripción de los tipos de procesos generales de una refineria es la siguiente:
Procesos de separación Física (Decantación, destilación): Son aquellos en los cuales se
aprovecha la diferencia de densidades de los componentes de la mezcla para obtener la
separación de los componentes. El petróleo crudo se separa físicamente, mediante
Fraccionamiento en torres de destilación atmosféricas y de vacío, en grupos de moléculas de
hidrocarburos con diferentes intervalos de temperaturas de ebullición, denominados
“fracciones”. En ocasiones en las refinerías es necesario separar agua remanente en el crudo,
la cual no fue removida en las instalaciones de campo.
Procesos de Transformación o Conversión (alquilación, craqueo): Son procesos
destinados a modificar o romper las moléculas de los hidrocarburos a fin de trasformarlos en
productos de mayor atractivo comercial. Los procesos de conversión más utilizados para
modificar el tamaño y/o la estructura de las moléculas de hidrocarburos, son los siguientes:
• Descomposición (división) mediante hidrocraqueo, craqueo térmico y catalítico, coquización y
ruptura de la viscosidad;
• Unificación (combinación) mediante alquilación y polimerización;
• Alteración (rectificación) con isomerización y reforma catalítica,
• Tratamiento.
Proceso de Purificación o tratamiento (Desulfuración, deshidrogenacion, desalación):
Otras operaciones de las refinerías necesarias para dar soporte al procesado de los
hidrocarburos son la recuperación de residuos ligeros; la eliminación del
agua amarga; el tratamiento y refrigeración de residuos sólidos, aguas residuales y agua de
proceso; la producción de hidrógeno; la recuperación de azufre, y el tratamiento de gases ácidos
y gas residual. El petróleo crudo suele contener agua, sales inorgánicas, sólidos en suspensión
y trazas metálicas solubles en agua. El primer paso del proceso de refino consiste en eliminar
estos contaminantes mediante desalinización (deshidratación), a fin de reducir la corrosión, el

3. taponamiento y la formación de incrustaciones en el equipo, y evitar el envenenamiento de los
catalizadores en las unidades de proceso.
Proceso de mezclado:. es el proceso consistente en mezclar y combinar fracciones de
hidrocarburos, aditivos y otros componentes para obtener productos acabados con unas
propiedades específicas de rendimiento idóneo, esto es, los diferentes destilados en los
procesos de refinación, se combinan para producir una mas amplia gama de productos que
cumplan con los requerimientos de los diferentes clientes
Procesos Auxiliares, de Almacenaje y Distribución: Todas las refinerías tienen multitud de
instalaciones, funciones, equipos y sistemas que dan soporte a las operaciones de procesado
de los hidrocarburos. Las operaciones de soporte habituales son la generación de calor y
energía; el movimiento de productos; el almacenamiento en depósitos; la expedición y
manipulación; las llamas y sistemas de descarga de presión; los hornos y calentadores; las
alarmas y sensores, y el muestreo, la verificación y la inspección. Entre las instalaciones y
sistemas que no forman parte del proceso están los sistemas de lucha contra incendios, de
abastecimiento de agua y de protección, controles de ruido y contaminación, laboratorios, salas
de control, almacenes, e instalaciones de mantenimiento y administrativas.
La figura mostrada a continuación resume en forma esquemática los diversos procesos que se
desarrollan en una refinería.

4. 7.-PROCESOS DE REFINACIÓN
En las secciones previas hemos conocido sobre los procesos para el acondicionamiento del
crudo, los diferentes tipos de crudos que podemos manejar en un proceso de refinación, y
algunos de los ensayos o pruebas a los cuales se someten los crudos y productos con la
finalidad de validar que los mismos cumplan con las especificaciones esperadas. En esta
sección vamos a conocer mas detalle sobre los que se pueden considerar los procesos basicos
que se desarrollan en una refineria para obtener los mencionados productos. Como ya se dijo
en una refineria los procesos no solo abarcan el procesamiento del crudo, sino tambien
procesos de purificación o eliminación de contaminantes del petroleo y los productos. Los
procesos de refinación van desde la simple separación de los componentes partiendo de la
diferencia de densidades entre los mismos, asi como la producción de nuevos productos o
mayor volumen a partir de la transformación de productos de menor calidad o valor comercial,
obtenidos de los procesos iniciales.
Entre las operaciones unitarias más empleadas pueden mencionarse el movimiento de fluidos,
la transmisión de calor, la destilación, la absorción, la filtración y la extracción. Algunas de las
operaciones esencialmente químicas son el tratamiento con ácido sulfurico y con álcalis, la
filtración y el contacto con tierra de batán, el craking o descomposición térmica de los aceites
pesados en ligeros, y la hidrogenación. Para iniciar el conocimiento de los procesos asociados
al manejo del petroleo y sus productos, en la refineria, en las proximas secciones se describiran
una serie de dichos procesos, pero como paso previo vamos a definir algunos conceptos
importantes que debemos tener presentes a lo largo de esta revisión:
a) Conversión: Proceso que involucra cambios en la estructura de los hidrocarburos,
ya que convierte productos de menor demanda en productos de mayor demanda. La
finalidad de este proceso es mejorar la calidad de los productos comercialización y
para preparar los materiales que alimentan a la industria química y petroquímica.
Entre estos procesos tenemos el craqueo, reformación, polimerización, Isomerización
y alquilación.
b) Catalizador: Agente o sustancia capaz de acelerar o retardar una reacción sin alterar
el resultado final de la misma . Sustancia que aumenta la velocidad de un proceso sin
consumirse en la reacción.
c) Mercaptanos: Compuestos que contienen azufre, de olor desagradable y están
presentes en los derivados de alto contenido de azufre.
d) Polimeros: Material de punto de ebullición alto (generalmente mayor a 221 grados
C) producidos en la reformación catalítica y tambien en la alquilación.
e) Número de octano: Número que indica la calidad relativa antidetonante de una
gasolina en comparación con un combustible de referencia. Se define tambien como
el porcentaje volumetrico de Isooctano (C8H18) que debe mezclarse con heptano
para que produzca la misma intensidad de detonación del combustible sometido a
prueba en una maquina especial. Mientras mas alto sea el número de octanos, menos
posibilidades de detonación.
f) Antidetonación: Caracteristica que tiene un componente de la gasolina o algun otro
agente añadido para bajar la tendencia de explosiónes secundarias de la gasolina.

5. g) Desulfuración: Proceso para la remoción de componentes de azufre contenidos en
el crudo, elemento contaminante del mismo, con la finalidad de recuperarlo luego
como azufre en estado natural a través de plantas diseñadas para la recuperación de
azufre.
Un vistazo a la evolución de los diferentes procesos que se desarrollan en una refineria lo
podemos observar en la tabla siguiente:
Año Nombre del proceso Finalidad Sub producto del
proceso
1862
1870
1913
1916
1930
1932
1933
1935
1935
1937
1939
1940
Destilación Atmosferica
Destilación al vacío
Craqueo térmico
Desmercaptanización
Reforma térmica
Hidrogenación
Extraccion de Disolventes
Desparafinador de disolventes
Polimerización Catalitica
Craqueo catalítico
Ruptura de Viscocidad
Alquilación
Producir queroseno
Lubricantes (original),
cargas de craqueo
(1930’s)
Producir Gasolinas
Reducir azufre y olor
Mejorar octano
Eliminar Azufre
Mejorar viscocidad de
lubricantes
Mejorar punto de goteo
Mejorar producción de
gasolina y octano
Gasolina de mejor octano
Reducir viscosidad Fuel
oil
Aumentar octano y
rendimiento de gasolinas
Nafta, alquitran, etc
Asfalto, residuo
Carga de coquización
Residuo, combustible
para barcos.
Azufre
Residuo
Azufre
Aromáticos
Ceras
Cargas
Petroquimicas
Cargas
Petroquimicas
Destilado, Alquitran
Gasolina de aviación
de alto octano
Año Nombre del proceso Finalidad Sub producto del
proceso
1940 Isomerización Carga a Alquilación Nafta

6. 1942
1950
1952
1954
1956
1957
1960
1974
1975
Craqueo catalítico liquidos
Desasfaltado
Reforma Catalítica
Hidrodesulfuración
Desmercaptanización con
inhibidores
Isomerización catalitica
Hidrocraqueo
Desparafinado Catalítico
Hidrocraqueo de residuos
Rendimiento y octano de
gasolina
Carga a Craqueo
Mejorar Nafta de Baja
calidad
Eliminar azufre
Eliminar Mercaptanos
Convertir en moleculas
de alto numero de octano
Mejorar calidad y reducir
azufre
Mejorar punto de Goteo
Aumentar rendimiento de
gasolina de los residuos
Cargas petroquimicas
Asfalto
Aromáticos
Azufre
Disulfuro
Carga de alquilación
Cargas de Alquilación
Cera
Residuos Pesados
Como se observa en la tabla, el primer proceso de refinación fue el de destilación, el cual
de hecho continua siendo la base de la mayoria de complejos de refinación a nivel mundial.

7. 7.1 DESTILACIÓN DE CRUDO
Este constituye el proceso empleado imicial empleado en la gran mayoria de las refinerias. En
general es un proceso dirijido a la separación o el fraccionamiento de los componentes de una
mezcla en funcion de su temperatura de ebullicion, aprovechando la volatilidad de los mismos.
La sencillez del procedimiento y su bajo costo de operación lo convierten en la operación basica
de los procesos de elaboración de productos quimicos o petroliferos, por lo que en las refinerias
abundan las torres de destilación, bien sea en operaciones de preparación de la carga, previos
a la reacción, o en las de fraccionamiento del producto despues de la misma.. Trabajando como
una maquina termica,entre una fuente caliente (el horno o el hervidor) y otro frio (el
condensador), la destilación establece una contracorriente de líquido y de vapor, discontinua en
caso de las torres de platos o continua en las de relleno (empacadas). El contacto de las dos
fases (liquido y vapor), da lugar a un intercambio de componentes,los mas volatiles se
acumulan en el vapor, que sale por la parte alta de la torre, mientras los mas pesados pasan a
la fase liquida que se extrae por el fondo.
El principio basico o fundamental es el fenomeno termodinamico denominado “equilibrio
Liquido-Vapor”, en el cual el intercambio reciproco de los componentes de las dos fases
conduce a un equilibrio teorico, caracterizado por la proporcionalidad entre las concentraciones
de los componentes de cada fase. .
El liquido se calienta en un recipiente cerrado, se evapora hasta que dicho vapor alcanza una
determinada presión, que depende solamente de la temperatura, esta presión, que es la ejercida
por el vapor en equilibrio con el liquido, es la tensión de vapor del liquido a esta temperatura.
Cuando aumenta la temperatura, la tensión de vapor del liquido aumenta regularmente, hasta
la temperatura en que la tensión de vapor alcanza el valor de la presión atmosferica, momento
en cual el liquido comienza a hervir: al alcanzar lo que se denomina temperatura de ebullición.
Como ya se ha podido comprender de lo anterior, la destilación en el caso de una refineria
consiste en separar del petróleo crudo las diferentes fracciones de propiedades muy parecidas
de acuerdo a sus diferentes puntos de ebullición. En este proceso no hay cambio alguno de la
naturaleza quimica de los componentes o fracciones, simplemente se separan basandose en
sus diferentes propiedades fisicas.

8. La torre de destilación esta constituida por diferentes secciones o zonas:
1. Sección de Precalentamiento : lo constituyen los intercambiadores de Calor y el Horno
para crudos que puede operar entre 570 y 1300 grados F.
2. Sección de Alimentación: esta sección la constituyen las compuertas que sirven de
entrada a la torre, y el plato correspondiente a dicho nivel,para que se lleve a cabo el
proceso de destilación, El lugar al que ingresa el petróleo en la torre se denomina “zona
flash” y es aquí el primer lugar de la columna en el que se empiezan a separar los
componentes.
3. Sección de rectificación: se le llama de esta manera porque corrige la calidad del vapor
que sale por el tope de la torre. Esta constituida por todos los platos o bandejas que
estan por encima del plato de alimentación.
4. Sección de Agotamiento: La constituyen todos los platos que estan por debajo del plato
de alimentación, incluyendo este. Se llama de agotamiento porque en esta se agota todos
los componentes volatiles,pasando a la sección de rectificación, estando esta llena de
componentes pesados,por gravedad saldran estos por la parte inferior de la torre. Los
componentes volatiles que aún quedan se recirculan vaporizandolos en el horno,
ascendiendo hacia los platos de arriba. En esta sección ocurre inyección de vaporpara
mantener una temperatura superior y una presión adecuada. Los residuos pasan por el
enfriador para luego ir otros procesos aguas abajo.

9. 5. Sección de condensación: Esta formado por el condensador y el acumulador. El medio
enfriante es el agua (condensador). De la torre de fraccionamiento sale el vapor y entra
al condensador formandose un liquido llamado destilado que pasa al acumulador y por
gravedad saldra de este el vapor como agua, parte de ese liquido entra como reflujo a la
torre de fraccionamiento. Los gase que salen del acumulador lo conforman etano,
metano, propano, butano, entre otros.
6. Seccion de bandejas: En los platos es que ocurre la transferencia de masa desde el
reflujo hasta el vapor y viceversa. El reflujo estra por el bajante y el vapor por la bandeja.
El liquido se evapora cediendo los vapores livianos al vapor. Existe un intercambio de
compuestos volatiles. Parte del vapor se condensa y el liquido adquiere los componentes
pesados. En el liquido disminuyen los componentes volatiles ya que el vapor adquiere
parte de ellos. En el vapor disminuyen los componentes pesados ya que el liquido
adquiere parte de ellos.
7. Seccion de Obtencion de productos: A diferentes niveles,en funcion de la temperatura
de ebullicion de los destilados que se condensan se van extrayendo a traves de las
corrientes laterales.
Dentro de los procesos de destilación se manejan dos esquemas de trabajo que se
denominan: la destilación atmosferica y la destilación al vacio.
Destilación Atmosferica.
Es el mas comun de los procesos de destilación inicial del petróleo crudo, consiste en
fraccionar el crudo en una serie de productos o cortes elementales como gas,gasolina ligera,
gasolina pesada, queroseno, gasoil y residuo atmosferico. Generalmente se suele realizar
en una columna unica que funciona a una presión ligeramente superior a una atmosfera y
que posee extracciones laterales.
En las torres de destilación atmosférica basicamente consiste en:
 .El crudo desalinizado se precalienta utilizando calor recuperado del proceso. Después
pasa a un calentador de carga de crudo de fuego directo, y desde allí a la columna de
destilación vertical, justo por encima del fondo, a presiones ligeramente superiores a la
atmosférica y a temperaturas comprendidas entre 650 °F y 700 °F para evitar el craqueo
térmico que se produciría a temperaturas superiores.
 Las fracciones ligeras (de bajo punto de ebullición) se difunden en la parte superior de
la torre, de donde son extraídas continuamente y enviadas a otras unidades para su
ulterior proceso, tratamiento, mezcla y distribución.
 Las fracciones con los puntos de ebullición más bajos (el gas combustible y la nafta
ligera) se extraen de la parte superior de la torre por una tubería en forma de vapores.
La nafta, o gasolina de destilación directa, se toma de la sección superior de la torre
como corriente de productos de evaporación. Tales productos se utilizan como cargas
petroquímicas y de reforma, material para mezclas de gasolina, disolventes y GPL.
 Las fracciones del rango de ebullición intermedio (gasóleo, nafta pesada y destilados) se
extraen de la sección intermedia de la torre como corrientes laterales y se envían a las
operaciones de acabado para su empleo como queroseno, gasóleo diesel, fuel,
combustible para aviones de reacción, material de craqueo catalítico y productos para

10. mezclas. Algunas de estas fracciones líquidas se separan de sus residuos ligeros, que
se devuelven a la torre como corrientes de reflujo descendentes.
 Las fracciones pesadas, de alto punto de ebullición (denominadas residuos o crudo
reducido), que se condensan o permanecen en el fondo de la torre, se utilizan como
fuel, para fabricar bitumen o como carga de craqueo, o bien se conducen a un
calentador y a la torre de destilación al vacío para su ulterior fraccionamiento
Los distintos productos se van extrayendo en forma continua.
A veces se utilizan dos torres para la destilación inicial del petróleo cuando este posee una
cantidad importante de hidrocarburos ligeros, agua o compuestos sulfurados corrosivos. El
crudo precalentado a unos 400 grados F se introduce a una torre primaria que funciona bajo
presion ( 45 a 75 lpc). Por la cabeza o parte superior de la torre se obtiene gas y una gasolina
ligera, mientras que el crudo descabezado, obtenido del fondo de la torre se envia al horno y, a
continuación a la torre principal. Las ventajas de dicho esquema reside en los siguiente:
- Los compuestos sulfursdos ( SH2 y Mercaptanos) volatiles se eliminan por la cabeza de la
torre primaria.
- Al funcionar bajo presión permite recoger por la cabeza gasolina ligera con una tensión de
vapor elevada, como consecuencia de que se condensan la mayor parte de los butanos,
aliviando de esta manera a los compresores de gas.
- Al eliminar los elementos ligeros se puede reducir la potencia del horno.
- La presencia de agua en el crudo, perjudica a la marcha normal del fraccionamiento, pudiendo
provocar explosiones en el horno por vaporizaciones intempestivas, llegando a provocar el
arrastre de los platos.
En la destilación se obtienen normalmente 10 destilados que se separan en intervalos de 75
grados F desde 125 a 575 grados F. Estas son:
1. gases ligeros, metano, etano y algun propano ( rango de ebullición de -259 gdos F a –
44 gdos F). Se utiliza como combustible de refineria y/o alimentación a procesos
petroquimicos.
2. Propano ( Punto de ebullición – 44 gdos F), es el gas que forma la base del GLP el cual
es alimentación a procesos petroquimicos.
3. Butanos ( Rango de ebullición 11 a 31 gdos F). Se mezcla con gasolina de motor para
elevar su volatilidad, asi como tambien se puede utilizar en procesos petroquimicos.
4. Nafta Ligera (rango de ebullición de 30 a 300 gdos F). Es el componente principal de la
gasolina. Cuando se elimina el pentano (despentanización) puede mezclarse con nafta
pasada y servir como alimentación a la planta de reformación catalitica.
5. Nafta Pesada (rango de ebullición 300 a 400 gdos F). Esta sisrve de alimentación para
el reformador catalitico, o mezclado con gasoil para producir combustible para aviones a
motor.
6. Kerosina (rango de ebullición 400 a 500 gdos f). Componente para combustibles JET,
combustible de calefacción, solventes y alumbrado.
7. Gasoil Liviano (rango de ebullición 400 a 600 gdos F). Se utiliza en Fuel oil y
combustibles Diesel,podria mezclarse con crudos livianos para reducirles el Pour Point
(punto de espesamiento).

11. 8. Gasoil pesado (rango de ebullicion 600 a 800 gdos F). Este es combinado con el gasoil
de vacio para ser empleado como crudo reducido de alimentación al craqueo catalitico.
9. Gasoil de vacio (rango de ebullición 800 a 1100 gdos F) . Es Alimentación para el craqueo
catalitico, y fuente para producir lubricantes.
10.Residuos (rango de ebullición, 1100 gdos F y mas). Preparación de Fuel oil pesado
cuando se mezcla con gasoil, adicionalmente se utilizan como fuente para la producción
de asfalto y ceras.
En el lenguaje normal de refinación, las naftas se denominan comunmente aceites livianos,
la Kerosina y los gasoil ligeros son los destilados medios, el gasoil de vacio y residuales
forman el crudo reducido. .
Destilación al Vacio
Las torres de destilación al vacío proporcionan la presión reducida necesaria para evitar el
craqueo térmico al destilar el residuo, o crudo reducido, que llega de la torre atmosférica a
mayores temperaturas, cuando se quiere fraccionar productos que contengan hidrocarburos
pesados cuyas temperaturas de ebullición son superiores a las del craqueo o para destilar
productos nobles que podrian alterarse si se les calentara de nuevo.. Los diseños internos de
algunas torres de vacío se diferencian de los de las torres atmosféricas en que en lugar de
platos se utiliza relleno al azar y pastillas separadoras de partículas aéreas. A veces se emplean
también torres de mayor diámetro para reducir las velocidades.
Una torre de vacío ordinaria de primera fase produce gasóleos, material base para aceites
lubricantes y residuos pesados para desasfaltación de propano. Una torre de segunda fase, que
trabaja con un nivel menor de vacío, destila el excedente de residuo de la torre atmosférica que
no se utiliza para procesado de lubricantes, y el residuo sobrante de la primera torre de vacío
no utilizado para la desasfaltación. Por lo común, las torres de vacío se usan para separar
productos de craqueo catalítico del residuo sobrante. Asimismo, los residuos de las torres de
vacío pueden enviarse a un coquificador, utilizarse como material para lubricantes o asfalto, o
desulfurarse y mezclarse para obtener fuel bajo en azufre y para preparación de carga a
craqueo termico al extraer un gasoil de vacio a partir de residuo atmosferico.
Corrientemente se hace un vacio a 20 mm de Hg en el primer condensador barometrico y,
teniendo en cuenta la perdida de carga, la presión en la cabeza de la torre puede llegar a 30
mm de Hg. Utilizando platos de destilación con poca carga de liquido se puede llegar a tener un
vacio de 50 mm de Hg en la zona de expansión de la torre.
En este tipo de procesos se puede obtener hasta cinco (5) tipos de destilados a partir de
residuos de destilación atmosferica,que se separan en intervalos de 75 grados F desde 400 a
575 grados F.
. En los procesos de destilación, como se emnciono anteriormente se emplea la temperatura
para lograr la separación de los diversos destilados, los niveles de temperatura empleados no
causan modificación en la estructura molecular de los hidrocarburos que conforman los diversos
productos. Sin embargo hay una serie de procesos de refinación en los cuales el uso de la
temperatura esta destinado a promover cambios en los hidrocarburos, y a los mismos se les
denomina procesos termicos. En las proximas secciones vamos a conocer cuales son dichos
procesos.

12. 8. PROCESOS DE CONVERSION
Los procesos de conversión, como el craqueo, la combinación y la rectificación, modifican el
tamaño y la estructura de las moléculas de hidrocarburos para convertir las fracciones en
productos de más valor. Como resultado de la conversión se crean varias moléculas de
hidrocarburos que no suelen encontrarse en el petróleo crudo, aunque son importantes para el
proceso de refino. Las olefinas (alquenos, olefinas di cíclicas y alquinos) son moléculas de
hidrocarburos de cadena o anillo insaturados con un enlace doble como mínimo. Por lo común,
se forman por craqueo térmico y catalítico, y rara vez se encuentran de modo natural en el
petróleo crudo sin procesar, como ya se había mencionado en la sección de materia prima de
refinación.
Entonces podemos decir que los procesos de conversión son aquellos en los cuales ocurre la
descomposición, rearreglo o combinación de hidrocarburos mediante la aplicación de calor con
o sin la ayuda de catalízadores, esto es podemos hablar de procesos de conversión térmicos y
procesos de conversión cataliticos. Los procesos comerciales de conversión que no emplean
catalizadores son diseñados para prevenir la formación de Coque tanto como sea practico
(reducción de viscocidad o craqueo térmico), o controlar la operación del proceso de forma que
el Coque pueda ser recuperado como un producto comercial (coquización). El rearreglo
molecular para lograr mejorar el Número de octano de la Nafta virgen, empleada como
alimentación a dicho proceso, puede lograrse a traves de procesos de reformado térmico.
Las principales variables involucradas en los procesos térmicos son el tipo de alimentación,
tiempo, presión y temperatura. En estos procesos, los hidrocarburos de igual peso molecular,
pueden listarse en orden decreciente como función de la tendencia a romperse, de la siguiente
manera: Parafinas, Olefinas, Diolefinas, Naftenos y Aromaticos. Las fracciones o hidrocarburos
más pesadas generalmente se rompen más facilmente que las fracciones mas ligeras. El
rendimiento de productos ligeros se incrementa con el incremento del tiempo de reacción hasta
un punto en que ocurre lo contrario, decrese con el aumento del tiempo de reacción. La presión
es una variable secundaria, su principal efecto es retener las moleculas más pesadas en la zona
de craqueo, a la temperatura de descomposición, al mismo tiempo que, controla la densidad
molecular y permite la transferencia de calor. La principal variable dentro de estos procesos, la
temperatura, varía entre 700 a 1100 grados ºF para permitir la descomposición a una velocidad
suficientemente alta para procesos comerciales.
En la desintegración se forman productos de más bajo punto de ebullición tales como gases y
gasolinas. Los procesos termicos los podemos clasificar de la siguiente manera:
- Craqueo o desintegración termica
- Reformado termico
El Craqueo térmico y el Reformado térmico han sido reemplazados por los procesos de
Craqueo Catalítico y Reformado Catalítico, en la mayoria de las refinerias, como proceso para
incrementar la producción de gasolinas y el mejoramiento de la calidad de las Naftas. Los
procesos de Coquificación y Reducción de viscocidad, aplicaciones especiales del craqueo
térmico, representan más de la mitad de la capacidad térmica hoy en uso, sin embargo los
procesos térmicos juegan un papel de importancia ya que ellos permiten mas flexibilidad y
control de la gama de distribucción de productos en una refineria.

13. 8.1. CRAQUEO TERMICO
El craqueo de hidrocarburos se conoce desde finanles del siglo 19, pero su auge data
realmente desde principios del siglo 20 con el desarrollo de la industria automovilistica. El primer
equipo vio a luz en 1935. A pesar de la notable realización de unidades combinadas en las que
destilación, craqueo termico, reformado termico, coquización y reducción de viscocidad se
realizaban simultaneamente, un recien llegado, a finales de los años 30, el craqueo catalitico
ganó terreno y se impuso en la industria petrolera.
El craqueo termico puede decirse que es el proceso de transformacion de hidrocarburos que
pone en juego la temperatura como agente de activación. Es endotermico y, en consecuencia
el horno resulta el equipo esencial. El resto del equipo permite separar los productos, y es tanto
mas complejo cuanto mas severas sean las especificaciones de pureza que han de cumplir
aquellos. Esencialmente el craqueo termico consiste en la ruptura de las moleculas de
hidrocarburos, bajo la unica influencia de la temperatura seguida de otras rupturas o
recombinaciones de los grupos formados inicialmente. Las olefinas es un tipo de hidrocarburo
que se produce en este tipo de reacciones y que por lo general no esta presente en el crudo de
alimentación.
Las aplicaciones industriales alcanzan a todos los cortes de hidrocarburos susceptibles de
fabricarse en una refineria. La gama de productos es extremadamente variada: gases ligeros,
no saturados, olefinas y poliolefinas, gas domestico, aromaticos, gasolina, fueloil,gasoil y coke.
El craqueo térmico, en las modernas aplicaciones, es siempre un proceso muy flexible, que
permite equilibrar ventajosamente los programas del fabricante de las refinerias. Entre las
ventajas brindadas por el craqueo termico tenemos:
Horno
Cámara de
Reacción Separador
Alimentación Total
Alimentación
Fresca
Gasolina
Pesada
Gasolina
Ligera
Residuos
CRAQUEO TÉRMICO
Gases Ricos C3, C4
Torre
Primaria
Torre
Estabilizadora Torre de
Expansión de
Residuos

14. Revalorizar un producto barato,transformandolo en otro muy solicitado,por ejemplo el gasoil
en gasolina.
 Eliminar productos de salidas restringidas, por ejemplo, transformación
 completa de un fueloil pesado en gas, gasolina y coke.
 Producir productos escasos en el mercado, por ejemplo olefinas ligeras para
petroquimica.
 Mejorar la caliad de un producto: aumento del número de octano de una gasolina
o reducción de la viscocidad de un fuel oil pesado.
La temperatura, y el tiempo durante el cual se aplica, son los parametros esenciales que
influyen sobre la transformacion. Actualmente no se utiliza el craqueo térmico para producir
gasolina de calidad. Algunos procesos comerciales asoiados a este tipo de metodo son los
siguientes:
 Reducción de viscocidad (Viscosity Breaking)
 Craqueo en fase liquida (Mixed-phase craking)
 Craqueo en fase gaseosa (Vapor-phase craking)
 Craqueo selectivo (Selective Craking)
 Craqueo Termico de Naftas (Thermal Craking of naphtas)
 Coquifización.

8.2. PROCESOS CATALITICOS
A pesar de que las primeras experiencias de transformación de los hidrocarburos en
presencia de un catalizador, parecen remontarse a finales del siglo 19, la primera unidad
industrial fue construida en 1936, en los Estados Unidos. Los procesos catalíticos corresponden
a mejoras en los procesos térmicos para la conversión de los crudos reducidos de los procesos
de Destilación, de crudos vírgenes pesados, de gases producto de otros procesos y aun de
residuos pesados de los mismos procesos térmicos y catalíticos. Este tipo de procesos
constituyen en mucho el núcleo de las refinerías modernas en la búsqueda de maximizar el
volumen de productos de alto valor comercial que se obtienen en los centros de refinación.
CRAQUEO CATALITICO
Este es uno de los procesos conversión o transformación en refinación, empleados para
convertir productos pesados de alto punto de ebullición en productos mas livianos, de menor
punto de ebullición, debido al rompimiento de las moléculas pesadas de hidrocarburos. La
alimentación puede variar desde Naftas hasta crudos reducidos. El proceso de craqueo
catalítico de hidrocarburos juega un rol central en las refinerías modernas, ya que no solo
genera combustibles líquidos (gasolina, Kerosén, combustibles diesel), sino que también brinda
materias primas para procesos derivados muy importantes, tales como la síntesis de Metil-Tert-
Butil Éter (MTBE), alquilación, Isomerización, etc. Que también contribuyen al pool de gasolinas.
El catalizador, uno de los principales actores en este proceso, modifica profundamente, el
mecanismo de ruptura de los enlaces entre los átomos de carbono y aumenta la velocidad de
transformación. Permite así mismo reducir la severidad de las reacciones y, en consecuencia,

15. elimina la mayor parte de las reacciones secundarias, productoras de gas, Coke y residuos
pesados en detrimento de las gasolinas, que disminuye en beneficio del correspondiente a los
gases. La evolución del proceso desde 1936 se ha caracterizado por las siguientes tendencias:
 Mejoramiento de las propiedades del catalizador para obtener rendimiento y calidad
creciente, también una vida más larga.
 Mejoramiento de las técnicas de realización del proceso que han conducido al llamado
lecho móvil y los procesos de lecho fluidizado.
Las gasolinas del craqueo catalítico, y, en particular sus fracciones ligeras, contienen muchas
estructuras isomerizadas, tanto olefinicas como parafínicas, mientras que sus fracciones
pesadas son marcadamente aromáticos. Los butanos producidos en gran cantidad, están, así
mismo, isomerizados en fuertes proporciones y la concentración en olefinas del corte C3-C4 es
también importante. Se encuentran muy pocas diolefinas y estructuras policiclicas complicadas
y los productos líquidos pesados están también en escasas cantidades. Estos son los rasgos
especiales que diferencian al craqueo catalítico del craqueo térmico, esto es con el craqueo
catalítico puede obtenerse un mayor rendimiento de gasolina de alto octanaje que por
cualquiera de las operaciones térmicas conocidas.
El mecanismo total del proceso de craqueo catalítico incluye por lo menos cuatro tipo de
reacciones a saber:
 Descomposición térmica
 Reacciones Catalíticas en la superficie del catalizador.
 Reacciones catalíticas secundarias de los productos de de las reacciones antes
nombradas.
 Separación de los productos polimerizables para evitar unas posterior reacción mediante
su absorción sobre la superficie del catalizador, en forma de coque.
La última reacción, la absorción, es de gran importancia práctica, pues permite grandes
transformaciones sin tropezar con dificultades mecánicas por la formación de coque. La
absorción de los productos polimerizables hace que se completen reacciones de
descomposición hasta un grado que no puede nunca lograrse con el craqueo térmico en escala
comercial. Esto elimina casi totalmente la necesidad de recirculación, que se utiliza tan
extensamente en el craqueo térmico
Catalizadores
El craqueo de los hidrocarburos líquidos tiene lugar sobre muchos tipos de materiales
catalíticos, pero se obtienen altos rendimientos de productos deseables con silicatos de alúmina
hidratada. El catalizador puede ser una arcilla natural activada (tratada con ácido) del tipo de
bentonita o, más frecuentemente, preparados sintéticos de sílice-alúmina o de sílice-oxido de
magnesio, cuyas propiedades físicas y químicas pueden ser mejoradas y controladas. Su
actividad da lugar esencialmente a los mismos productos, pero puede aumentarse en alguna
proporción por incorporación de pequeñas cantidades de otros materiales tales como los óxidos
de circonio, boro (que tiende a volatizarse durante su empleo), y de torio.

16. Los catalizadores naturales o sintéticos, principalmente de Silica-Aluminio o Silica-
Magnesio, se emplean en forma de camadas de “bolitas” o micro esferas, y también en polvo.
Es de mencionar que en iguales condiciones de operación del craqueo y composición del
catalizador; los catalizadores naturales permiten obtener rendimientos mayores que los
sintéticos en la producción de gasolinas. Es esencial que sean estables frente a las cargas de
impacto físico, y al choque térmico, y que resistan la acción del dióxido de carbono, aire,
compuestos de nitrógeno y vapor, así como a los compuestos de azufre.
La forma y dimensión de las partículas del catalizador, su estado, lecho fijo o móvil, tienen
poca influencia sobre la catálisis. Lo que es importante es el número de centros de activos
ofrecidos, por su superficie, es decir, su actividad. Esta ultima esta directamente ligadas a la
conversión y, en ciertos casos, es la conversión misma quien sirve de medida a la actividad de
un catalizador.
A pesar de no participar activamente en las reacciones que provoca, el catalizador no
permanece inalterado pues se recubre de Coke que le hace perder su actividad. El coke se
elimina por combustión con lo que el catalizador recupera su actividad.
Para una misma composición química del catalizador, su presentación física influye poco en
los rendimientos. Se ha informado que los catalizadores de sílice alúmina dan las gasolinas de
mayor número de octano, y los de sílice-óxido de magnesio los mayores rendimientos,
ocupando un puesto intermedio las arcillas naturales. Ni la sílice ni la alúmina aislada son
eficientes para provocar reacciones de craqueo catalítico. En realidad ambas por separado
provocan descomposiciones de los hidrocarburos. Por otra parte, cada tipo de proceso es capaz
de un ajuste en sus condiciones de marcha hasta alcanzar un fin deseado. Evidentemente el
tipo capaz de una mayor flexibilidad es el preferido. A este respecto, es notable la gran
flexibilidad del proceso “fluido”, cuyos valores catalizador / aceite y velocidad espacial, pueden
variar en las proporciones de 1 a 3 y de 1 a 15, respectivamente.
Volumen de Hidrocarburo liquido cargado por hora
Velocidad espacial= ---------------------------------------------------------------
Volumen del catalizador en el reactor
Como puede entonces entenderse los rendimientos y calidades esperadas dependen, ante
todo, de la calidad de alimentación y, después, de la severidad del craqueo, traducida por el
parámetro conversión.
Variables del proceso
Cada proceso tiene sus características propias, tanto desde el punto de vista del modo de
circulación del catalizador, como de las condiciones operativas. Las principales variables del
proceso son temperatura, presión, relación catalizador-tasa de crudo (relación de masa de
catalizador entrando al reactor por hora, versus la masa de crudo por hora) y la velocidad del
proceso (masa o volumen de la carga de crudo por hora por peso o volumen del catalizador en
la zona de reacción). El control de dichas variables, así como la extensión del reciclado interno
permite una amplia flexibilidad en la distribución y calidad de los mismos.

17. Como un ejemplo de lo anterior tenemos que se puede obtener una mayor conversión con:
a) temperaturas más altas.
b) Presiones más altas.
c) Una menor velocidad de proceso
d) Una mayor relación catalizador-crudo.
Existen marcadas diferencias en la naturaleza e intensidad de la respuesta dada por los
diferentes hidrocarburos al craqueo catalítico. A continuación se examinan algunas diferencias:
a) Hidrocarburos parafínicos: En general craquean a mayor velocidad que en
craqueo térmico, presentan una mayor proporción de hidrocarburos C3 y C4 en
los gases de craqueo. El punto de ebullición de los productos más pesados es
inferior al de los productos de alimentación y el tamaño y estructura del
hidrocarburo es importante para determinar la intensidad de la reacción y la
naturaleza del producto. Otros efectos observados son la isomerización a
estructuras ramificadas, la Formación de hidrocarburos aromáticos, etc, como
resultado de reacciones secundarias que implican la acción del catalizador sobre
las olefinas. A 500 grados C las parafinas normales comprendidas entre C3 y C18,
y también la parafina sólida (aproximadamente C24) se craquea 5 a 660 veces
mas de prisa en presencia de un catalizador de Sílice- Alumina- oxido de Zirconio
que en craqueo térmico a la misma temperatura.
b) Hidrocarburos Olefinico: Estos responden a catalizadores de Craqueo mas
rápidamente y a menores temperaturas que las parafinas correspondientes. Las
principales reacciones son escisiones de enlaces carbono-carbono que , como en
el caso de las parafinas, producen mayores proporciones de C-3, C-4, y
fragmentos mayores, isomerización, por cambios en la posición del doble enlace
y de los grupos, polimerización y saturación, aromatización, y formación de
carbono con transiciones de hidrogeno inter e intramoleculares
.
c) Hidrocarburos Naftenicos: En presencia de Sílice-Alumina, este tipo de
hidrocarburos experimentan deshidrogenación y rotura de enlaces C-C en el anillo
y en las cadenas Laterales, a temperaturas superiores a los 550 grados C, la
ruptura del anillo llega a ser el Fenómeno mas importante. Los hidrocarburos
naftenicos más sencillos (ciclo pentano, ciclohexano y decalina) son resistentes,
respondiendo especialmente solo a temperaturas relativamente altas.
Particularmente a medida que aumenta su tamaño, reaccionan más fácilmente ya
que en efecto la velocidad de craqueo de los náfrenos parece depender más de
sus pesos moleculares que de su estructura. Los hidrocarburos naftenicos a partir
del C9 o C10, producen considerable cantidad de hidrocarburos aromáticos y por
lo tanto dan lugar a una gasolina de alto número de octano.
d) Hidrocarburos aromáticos: El craqueo es mucho más rápido que el
correspondiente a un proceso térmico, se caracteriza por la disociación limpia de
las cadenas laterales sin ruptura del anillo. Por ejemplo, pueden Craquizarse a

18. 500 grados C el etil-, isopropil-, n-butil-, y amilbencenos con una recuperación del
benceno casi cualitativa. Realmente los anillos sencillos son muy resistentes a la
ruptura en tanto que los sustituyentes alquilicos o cicloalquilicos largos confieren
aumento de reactividad.
Tipos de Instalaciones
Los diversos tipos instalaciones de procesos de craqueo catalítico definen
únicamente el método de manipulación del catalizador. Cada uno de ellos emplea un
solo tipo, y ello no tiene real influencia en los resultados ya que las características de
los productos son casi las mismas independientes del tipo de instalación. La calidad de
los productos y su distribución es función de la composición de la carga y el rango de
temperaturas de ebullición así como de las condiciones operativas de la unidad (cantidad de
reciclo, tipo de catalizador. Actividad del catalizador, nivel de conversión etc.).
En los procesos de lecho fijo, los vapores de aceite se pasan a través de un lecho de
catalizador en perdigones a 830 – 880 grados F durante un tiempo fijo (9 a 15 minutos, antes
que el depósito de carbono (coke) sobre el catalizador sea excesivo, al final del cual se detiene
la circulación de la carga. Los vapores residuales se purgan por el efecto combinado de barrer
el sistema con vapor y del vacío producido por los eyectores de vapor. En otro breve ciclo se
quema con aire el carbono depositado sobre el catalizador y tras una nueva purga el catalizador
queda listo para su reutilización. Un proceso esencialmente continuo se consigue disponiendo
tres reactores múltiples, cada uno de los cuales sirve a su vez como reactor y regenerador del
catalizador.
El proceso de lecho móvil requiere de un recipiente de reacción y un horno separador en
el cual se regenera el catalizador. El reactor trabaja en continuo entre los 800 y 960 grados F a
una presión de 6 a 12 lpc. El catalizador regenerado, caliente, se devuelve a la parte superior
del reactor.
En el caso de un proceso de lecho fluido, el catalizador se presenta en forma de
microesferas o polvo de 5 a 500 micrones, de origen natural o sintético. La operación de este
tipo de instalación se basa en el principio de que los sólidos de un adecuado tamaño de
partículas, cuando se mezclan íntimamente con un gas en movimiento, forman un sistema
homogéneo sólido-gas que tiene las propiedades de un fluido. El proceso es continuo: los
vapores precalentados del aceite entran en el reactor (denominado Riser) llevando el
catalizador en forma de un polvo dispersado. Al entrar en el reactor la mezcla fluidizada sufre
una pedida de velocidad que permite que algo de polvo se deposite, formando un lecho denso
pero todavía fluido que se mueve de arriba abajo hacia la salida. Es en este lecho donde tiene
lugar el craqueo a temperaturas entre los 875 y 980 grados F.
En el reducido tiempo de contacto con los hidrocarburos reactivos (típicamente menor a 10
segundos) el catalizador se desactiva por deposición carbonosa, y entonces pasa a un
regenerador donde el coque es quemado. El regenerador es un lecho fluidizado denso, con
tiempo de residencia muy superiores a los del riser, y con condiciones muy severas para el
catalizador (temperaturas superiores a 700 grados C, en presencia de vapor de agua). Una vez
regenerado, el catalizador regresa al reactor para enfrentar nuevamente a la carga, y reiniciar
así el ciclo.

19. El calor generado, transportado por el catalizador, se utiliza para sostener las reacciones de
craqueo, que son endotérmicas. El inventario del catalizador varia de acuerdo a la capacidad
de la unidad, pero típicamente es de alrededor de 250 toneladas.
Los tipos de procesos mas utilizados son los de lecho fluidizado y de lecho móvil.
Craqueo Catalítico de lecho Fluidizado.
Las condiciones normales de operación de una unidad de este tipo son:
a) Temperaturas del reactor ........................... 880 a 980 grados F
b) Presión ....................................................... 10 a 16 lpca
c) Velocidad de reacción .............................. 1 a 3 vs 1
d) Relación catalizador-crudo ........................ 8 a 12 vs 1
Por ejemplo el craqueo de una alimentación formada por gas-oil con la cual se alcance un 60% de
conversión, puede resultar en:
35-45 % ...... Gasolina desbutanizada.
40 % ....... Crudo
12 % ........ Butanos + butilenos ( 50% olefinas)
8 % ......... propano +
El número de octano de la gasolina es de 94 a 98 %.
.Craqueo Catalítico de lecho Móvil
En este tipo de plantas se procesan crudos de alimentación de 25 a 30 grados API, pudiendo
adicionarse volumen de gasoil al proceso a nivel de los reactores. Este esquema permite una
distribución de productos de la siguiente manera:
35 a 55 % Gasolina desbutanizada
25 a 50 % Gasoil ligero y pesado
10 a 18 % Butano-Butileno
3 a 5 % coke.
El numero de octano de las gasolinas es de 96 a 98.
Las condiciones de operación normal son:
a) Temperaturas en el reactor....................... 840 – 920 grados F
b) Presión en el reactor ................................. 10 - 15 lpca
c) Velocidad de proceso .............................. 1 – 2,5 Vs 1,0
d) Relación catalizador – Crudo ................... 3 – 6.0 Vs 1.0

20. 1.3 REFORMACION CATALITICA
La reformación o Reformado catalítico, con catalizador de platino, constituye el rasgo
dominante del desarrollo de la industria del refino después de la segunda guerra mundial y figura
entre los primeros procesos utilizados, en esta industria, en gran escala con catalizador
multifuncional. Es un proceso para el mejoramiento de naftas de bajo octanaje, que se
encuentran en el rango de ebullición de las gasolinas, producto del craqueo térmico, para
otorgarles una mayor calidad antidetonante (alto Octanaje) para mezclas de gasolinas para
motores de automóviles, Aviación, así como para uso petroquímico, con rendimientos
relativamente buenos. La volatilidad se incrementa y al mismo tiempo se reduce el contenido
de azufre. El proceso requiere someter la nafta a reacciones químicas complejas a alta presión
y temperatura para obtener un producto rico en aromáticos y en menor grado en isoparafinas.
Tipos de Reacciones
Los proceso de reformado catalítico se realizan con catalizadores llamados doble función, o
multifuncionales, constituido por un metal depositado sobre un soporte o base ácida. Esta
asociación permite lograr:
- Una función hidrogenante y deshidrogenante, debido al metal.
- Funciones “ácidas” (cataliticas) debido al soporte.
Con una carga normal de hidrocarburos, estos catalizadores permiten realizar las reacciones
que llamaremos elementales y que son en orden decreciente de velocidad :
a) deshidrogenación de naftenos, que llamaremos deshidrogenación.
b) Isomerización de las parafinas y de los naftenos (e igualmente de los
alquiloaromáticos).
c) Hidrocraqueo de las parafinas y de los naftenos ( y la hidrodesalquilación de los
alquiloaromáticos).
d) Deshidrociclinanación de parafinas en aromáticos.
e) Desulfuración
f) Saturación de olefinas.
Catalizador
Como ya se menciono, este proceso fue uno de los primeros y continua siendo de los procesos
de reformación catalitica que usan catalizadores que contiene platino. El porcentaje en peso de
este metal como materia prima activa varia entre 0,2 y 0,8%, la mayoria de los catalizadores
tienen una vida util de 4 a 7 años, dependiendo esto de la calidad de la carga y de la severidad
de la operación. A medida que el catalizador envejece disminuye el rendimiento del productos
liquidos y aumenta la generación de gases. Sen embargo esta operación se mantiene hasta
que se procede a regenerar el catalizador. Este tipo de catalizador es sensible a una serie de
productos presentes en muchas de las reacciones y que se convierten en “venenos” para el,
tales como:

21. a) compuestos de azufre: Impiden que ocurra la deshidrogenación de las naftas, ademas
altas concentraciones de este compuesto desactivan al catalizador.
b) Compuestos de Nitrogeno: Concentraciones demasiado altas pueden conducir a un
excesivo hidrocraqueo (adición de hidrogeno a las moleculas proveniente del craqueo)
lo cual puede desactivar el catalizador.
c) Agua y Compuestos de oxigeno: los compuestos oxigenados reaccionan con el
hidrogeno que se encuentra presente para formar agua, la cual tiene un efecto perjudicial
permanente en el catalizador.
d) Metales: Entre ellos se tiene arsenico, plomo y el hierro que promueven la deposición de
coque y consecuentemente desactivan el catalizador.
e) Arsenico: Es un veneno severo porque se combina con el platino formando arseniuro.
Materia Prima
Como ya se habia mencionado, las naftas de bajo numero de octano producidas en craqueo
térmico y otras variaciones del mismo tales como de coquización y de reducción de viscocidad
constituyen una excelente carga del proceso de reformado despues de someterlas a un
tratamiento previo, con Hidrógeno, para saturar las olefinas. En fin con cortes apropiados, el
reformado catalítico es un proceso económico para producir aromaticos que se separan del
efluente de la reacción con una unidad de extracción.
Tambien puede expresarse, que la alimentación mas conveniente es aquella que tiene un alto
contenido de compuestos naftenicos debido a deshidrogenización de naftenos que es la
reaccion mas rapida y la que produce compuestos de mejor calidad. El rango de ebullición se
considera importante porque las naftas livianas ademas de tener un buen octanaje tienden a
producir una gran cantidad de gas mientras que las naftas pesadas producen polimeros y
compuestos de bajo octanaje.
La composición de hidrocarburos de la alimentación, el tipo de catalizador y la severidad de las
condiciones de operación del reformador (presión, temperatura, volumen de proceso, tasa de
reciclo de hidrogeno, etc) determinan la reacción primaria para un determinado caso
Tipos de Instalaciones
Dependiendo del tipo de Proceso y la forma de manipulación del catalizador los tipos de
instalaciones de este tipo de proceso en el mundo pueden clasificarse de la siguiente manera:
 Lecho Movible
 Lecho Ajustable
 Lecho Fluidizado
Los tipos de lecho movible y fluidizado utilizan catalizadores a base de óxidos de metales no
preciosos y cuentan con facilidades para su regeneración.
El de lecho Ajustable utiliza predominantemente catalizadores que contienen platino, en
unidades para regeneración cíclica o ocasional. La gran mayoría de las unidades disponibles
en el circuito de refinación mundial son del tipo de lecho ajustable.

22. De igual manera, los tipos de procesos los podemos clasificar dependiendo de si al
catalizador se ele somete o no a un proceso de regeneración, y asi tenemos que podemos
agruparlos de la siguiente manera:
a) Proceso no regenerativo: No se regenera el catalizador
b) Proceso semiregenerativo: Se regenera el catalizador pocas veces
c) Proceso regenerativo completo: Existe un reactor de repuesto para regenerar el
catalizador.
d) Proceso de regeneración continua: Se regenera el catalizador continuamente sin sacarlo
de circulación.
Condiciones de operación
Los rangos de operación de un proceso de este tipo lo podemos expresar de acuerdo a la
tabla anexa:
 Temperatura 800 – 1000 grados F
 Presiones 50 - 750 lpc
 Velocidad de proceso 0,7 - 5,0 Vol/Hr/Vol
 Relación de reciclo 3,0 - 10,0 Moles de Gas/Moles Nafta
Horno HornoHorno
Reactor Reactor Reactor
Separador de
Alta Presión
Estabilizador
Carga de
Nafta pesada
Gas de Reciclo
REFORMADO CATALITICO. SEMIGENERATIVO
Intercambiador
De Calor
Gas Combustible
Y GLP
Nafta Reformada
(90 -98 Octanos)
Intercambiador
De Calor

23. 8.4. ISOMERIZACIÓN
La isomerización es un proceso de conversión de una molécula en otra de igual composición
molecular pero de conformación estructural distinta de sus átomos. Las moléculas que cumplen
esta diferencia estructural se llaman isomeros y pueden variar en sus propiedades físicas y/o
químicas respecto a la molécula de la cual se origina. Los isomeros son moléculas que tienen
el mismo tipo y cantidad de átomos que el hidrocarburo del cual provienen, pero con diferente
estructura en su conformación. En el caso particular de las parafinas, que son hidrocarburos
constituidos por cadenas de carbonos asociados a hidrogeno, se tienen para una misma fórmula
general (CnH (2n+2)) una gran variedad de estructuras; cuando la cadena de átomos de carbono
es lineal, el compuesto se denomina parafina normal, y si la cadena es ramificada, el compuesto
es una isoparafina
El uso o aplicación actual de los procesos de Isomerización en la industria de la Refinación,
es el de proveer carga adicional para las unidades de Alquilación o bien la producción de
fracciones de alto número de octano para mezclas de gasolina, las cadenas lineales de
parafinas (N – Butano, N – Pentano y N- Hexano), son convertidos a sus respectivos Isómeros
por medio de un proceso Catalítico continuo
En los procesos de Destilación en refinación la practica es separar la corriente de Nafta en
dos cortes, ligero y pesado; el ligero que corresponde a moléculas de cinco y seis átomos de
carbono se alimenta al proceso de Isomerización, mientras que el pesado, con moléculas de
siete a once átomos de carbono, es la carga al proceso de reformación antes descrito. En el
grupo de las parafinas que forman parte de las gasolinas, las isoparafinas tienen número de
octano superior a las parafinas normales, de tal manera que para mejorar la calidad del producto
se utiliza un proceso en el que las parafinas normales se convierten en isoparafinas a través de
reacciones de isomerización. A continuación se puede observar la representación del butano y
su respectivo isomero.
Butano Normal (C4H10) CH3 – CH2 – CH2 - CH3
Iso Butano ( C4H10) CH3 – CH – CH2 – CH3
I
CH3 I
Características del proceso
La Isomerización es aplicada para la conversión de parafinas en isómeros ramificados de
mejor calidad antidetonante, y así proveer el isobutano necesario para las reacciones de los
procesos de alquilación, para la producción aditivos para gasolinas de motor.. Butanos
provenientes de la destilación atmosférica (nafta pesada) entra como alimentación de la torre
desbutanizadora, en ella se separa el butano de los compuestos que contienen impurezas,
para que de esta manera en el reactor entre butano mayormente puro.

24. Por el fondo de la torre desbutanizadora sale el exceso de pentanos como residuo, es decir
las impurezas que contenía el butano. El butano líquido sale de esta torre a través de cortes
laterales, se mezcla en esa parte del proceso con hidrógeno líquido comprimido, también se
mezcla con tetracloruro de carbono (CCl4), este permite que no ocurra formación de
compuestos ácidos en el reactor, y pueda ocurrir daño en la reacción. La mezcla resultante
entra a un precalentador para obtener una temperatura de 130 a 240 grados C y a una presión
de 28 a 38 bars. En el reactor ocurre la reacción de conversión de normal butano a isobutano
(estado gaseoso).
Por el fondo del reactor saldrá una corriente de isobutano, el cual pasa por un intercambiador
de calor donde se enfría y luego pasa a un enfriador donde desciende aun mas la temperatura.
Esta mezcla pasa a un separador, del cual salen dos corrientes, una de hidrógeno gaseoso por
la parte superior, el cual se comprime luego y se vuelve líquido, y otra por la parte inferior,
corriente liquida, de isobutanos con componentes volátiles producto de la reacción con
hidrógeno, la cual pasa a una torre estabilizadora (torre de fraccionamiento) por el tope de la
cual saldrán los gases que pasaran a una torre lavadora donde se despojaran los gases,
utilizando soda, y obtener gas combustible. Del fondo de la torre estabilizadora, sale una
corriente de isobutano liquido que aun contiene butanos que no fueron convertidos en el reactor,
la cual pasa a la torre desbutanizadora para donde comienza nuevamente el ciclo de
Isomerización.
Reacción de conversión de normal a isobutano.
Pt
CH3 – CH2 – CH2 – CH3 CH3 – CH – CH3
I
CH3
Normal Butano Isobutano
Pt: Platino (Catalizador)
La Gasolina natural, Nafta ligera y GLP, también pueden formar parte de la alimentación,
para una primera etapa preparatoria de fraccionamiento o ruptura. Los rendimientos son altos
(95%), y entre 40 a 60% de conversión por ciclo son rendimientos características de este
proceso.
Catalizadores
La isomerización, como ya se menciono, es la conversión del butano, pentano y hexano
normal en sus respectivos Isómeros. Es un proceso de fase vapor de lecho fijo que se lleva a
cabo bajo una atmósfera de hidrógeno seco. El catalizador es usualmente Cloruro de Aluminio
(AlCl3) o Ácido Clorhídrico (HCl) cargado en silica-aluminia, aunque también pueden utilizarse
otros tipos de metales. El cloruro de Aluminio se emplea de varias maneras:

25. 1. Con ácido Clorhídrico anhidro
2. Sobre un soporte de alúmina granulada o bauxita, y disuelta en tricloruro de antimonio
fundido.
En todos los procesos es necesario secar el material de alimentación, a fin de que la
humedad no sea transportada a la zona de reacción. La extensión de la reacción puede
estimarse en forma aproximada en base a los datos de energía libre. Ajustable o contactores
de líquido. Catalizadores de platino u otros metales se utilizan en procesos con lecho ajustable,
que pueden ser regenerables o no.
Condiciones de operación
Las condiciones de reacción varían ampliamente, dependiendo de un proceso en particular
y la carga a proceso, entre 100 – 900 grados F y 150 – 1000 Lpc. El tiempo de residencia en el
reactor es de 10 a 40 minutos.
Las gasolinas de Isomerización, se consideran excelentes, sobre todo en motores actuales
de alta compresión.
Vapor
Exceso de Pentanos
Reactor
de
Isomerización
Alimentación
de
Butanos
Cloruro
Orgánico
Hidrogeno
Enfriador ( con
Agua)
Separador
Torre
Estabilizadora
Torre
Lavadora
(con soda)
Isobutanos
Intercambiador
de Calor
Precalentador
Torre Desbutanizadora
PROCESO DE ISOMERIZACIÓN
Compresor
Reciclo de Isobutanos
Gases
Gas
Combustible
Intercambiador
de Calor

26. 8.5. CRAQUEO CON HIDROGENO
La cada vez mayor disponibilidad relativa de crudos pesados, con altos contenidos de azufre
y metales y bajos rendimientos de destilados, hace necesario el contar con unidades de proceso
que permitan modificar esos rendimientos para poder cumplir con una creciente demanda,
produciendo al mismo tiempo combustibles de calidad ecológica. Esto apunta hacia la
introducción de procesos de conversión que aumenten la producción de destilados y disminuyen
los residuos pesados. A este tipo de procesos se les ha llamado en su conjunto procesos de
fondo de barril, y constituyen ya una sección específica de la mayor parte de las refinerías.
Mientras los procesos de hidrotratamiento se basan en la reacción catalítica del hidrógeno
con los compuestos de azufre a condiciones severas de presión y temperatura en presencia de
catalizadores de características muy especiales, los procesos de hidrodesintegración se
diferencian fundamentalmente, de los anteriores, en el tipo de catalizador, el cual se diseña
para orientar las reacciones a la descomposición de las moléculas para generar productos
ligeros; la presencia de hidrógeno permite que estos productos resulten de carácter no olefinico
y bajos en azufre.
Este proceso se constituye en el más significativo avance en la industria petrolera, dentro
del área de refinación, en los últimos años. Su aceptación en la Industria fue lenta, pero debido
a su gran flexibilidad y otras ventajas, como su orientación ecológica, esta tecnología ha
adquirido cada vez más importancia dentro de los procesos de refinación incluidos en las
nuevas instalaciones. Básicamente, como ya se menciono, es un método Catalítico, muy
eficiente, capaz de convertir productos de mediano punto de ebullición o residuales, en gasolina
de alto octanaje, productos para alimentar el reformador, gasolina de jet, y/o, Fuel oil de alto
grado.
Este método no compite directamente con Craqueo Catalítico. Estos últimos procesan gas
oil vírgenes mientras que en hidrocraqueo, la alimentación consiste en Gas oil refractivos
producidos en operaciones de craqueo y coquificacion. Este tipo de proceso complementa en
lugar de reemplazar al craqueo catalítico, en patrones de refinación en las nuevas refinerías.
Complementa el craqueo Catalítico en el mejoramiento de la calidad de productos tales como
residuales pesados de Craqueo, Naftas pesadas de Craqueo, aromáticas, aceites de
coquización y otros similares.
Características del Proceso
. Este es un proceso que presenta menores costos de producción de gasolina y otros
productos, debido al alto rendimiento de conversión de estas unidades. El mencionado alto
rendimiento hace que la disponibilidad de crudo se convierte en un elemento de importancia, ya
que con la simple incorporación de una unidad de Craqueo con Hidrógeno y una unidad de
Hidrogenación a cualquier facilidad existente un refinador puede incrementar la producción de
gasolinas y al mismo tiempo reducir el volumen de crudo necesario para lograrlo.
Sin embargo, la disponibilidad de hidrogeno es también un factor económico importante
cuando se considera utilizar este proceso. En muchas refinerías es necesario complementar las
necesidades de gas de reformación con una unidad adicional para producir el Hidrógeno
requerido por la planta de Craqueo con hidrogeno, a menos que las dimensiones operacionales
de la instalación no lo permitan. Debido a la naturaleza del Hidrógeno y las altas presiones

27. involucradas, el costo de los equipos es elevado. Sin embargo, este último aspecto es
sobrepasado por las ventajas que brinda este proceso, tales como:
 Mejor balance en la producción de gasolinas y Destilados.
 Mejora en el número de octano (calidad) del Pool de gasolinas y su sensibilidad
 Mayores rendimientos en la producción de gasolinas.
 Reducción en la producción de Fuel-oil.
Químicamente el Craqueo con Hidrógeno puede ser catalogado como un proceso que es
combinación de Craqueo, Hidrogenación e Isomerización. Es también un proceso de
tratamiento o endulzamiento, ya que el hidrogeno se combina y prácticamente elimina
contaminantes presentes en la alimentación, tales como Azufre, Nitrógeno, etc.
Procesos comerciales de Craqueo con hidrogeno, son operados a temperaturas que van
desde 400 a 800 grados F, y presiones desde 100 a 2000 lpc. La severidad de la operación y
el consumo de hidrogeno son dependientes del producto de alimentación y la distribución de
dproductos finales que se requiera, así como, del mismo proceso y del Catalizador utilizado.
El flujo de proceso consiste básicamente en mezclar el hidrógeno con el producto de
alimentación, calentarlos y ponerlos en contacto con un catalizador en un reactor de lecho
ajustable a una especificada presión parcial del hidrógeno. Una gran cantidad del los productos
de alimentación requieren ser pretratados; siendo este el primer paso en un sistema de dos
etapas.
Catalizadores
Las necesidades básicas de catalizador pueden resumirse en un catalizador de craqueo,
como por ejemplo Silica-Alumina, junto con un agente de hidrogenación, como por ejemplo
platino, Níquel u oxido de Tungsteno.

28. 9. PROCESOS COMPLEMENTARIOS DE REFINACIÓN
Dentro de una refinería, los procesos no solo se circunscriben o limitan a la producción de los
diferentes derivados del petróleo, sino que incluyen los procesos de mezclado de volúmenes
de los productos obtenidos de los procesos para mejorar o elaborar nuevos productos, sino que
también incluyen procesos en los cuales algunos de los productos resultantes son sometidos a
procesos para eliminarles contaminantes que afecten la calidad de los mismos, así como
también el recobro de algunos compuestos como el caso de los aromáticos. Algunos de los
contaminantes que es necesario eliminar son: Agua, sal, Azufre, Nitrógeno, asfalto, caras,
órgano metales, ácidos, metales pesados y algunos componentes inestables. Dichos
contaminantes pueden ser removidos o convertidos en otros productos no perjudiciales. La
selección de un determinado proceso de tratamiento para una determinada situación depende
de la naturaleza de la fracción a ser tratada y de las especificaciones que se buscan en el
producto intermedio o final.
DESULFURACION O HIDROTRATAMIENTO
Los procesos de hidrodesulfuración son aquellos destinados a eliminar la presencia de
azufre (que es una impureza contaminante) en el crudo o los productos de refinación. Este
proceso consiste en tratar el producto en forma combinada con hidrógeno y temperatura en
presencia de un catalizador. El resultado son productos libres de azufre y una mezcla de gases
entre los que se cuenta un gas denominado acido sulfhídrico. Esta mezcla de gases
posteriormente sera tratado para obtener azufre en estado sólido y gas combustible.
Adicionalmente a la remoción del azufre, este proceso permite eliminar oxigeno, nitrógeno,
cloruros, compuestos metálicos, agua, así como saturar las olefinas presentes, lo cual le brinda
estabilidad a los productos por la saturación de los mencionados compuestos olefinicos. Existen
procesos de Refinación tales como Reformado Catalítico y Craqueo con Hidrogeno en los
cuales ocurren también estos procesos que ocurren en la hidrodesulfuración, sin embargo
algunos productos de Destilación y Craqueo térmico pueden requerir ser tratados para remover
dichos contaminantes.
En los proceso de Hidrodesulfuración, el hidrogeno empleado se consume en el reactor
efectuando las siguientes reacciones:
1. Saturación de Olefinas con producción de parafinas y naftenos.
2. Hidrogenación de los compuestos de azufre con producción de parafinas y H2S.
3. Hidrogenación de los compuestos nitrogenados con producción de parafinas y NH3.
4. Eliminación de oxigeno con producción de hidrocarburos y agua.
Las instalaciones de este tipo trabajan a temperaturas de 660 a 750 grados F y presiones
de 370 a 600 lpc en presencia de catalizadores de tipo Cobalto-Molibdeno.
En términos generales este tipo de tratamiento son aplicados en los siguientes casos:

29. 1. Nafta pesada: Luego de fraccionada en la unidad de destilación atmosférica y previo
a pasar a la unidad de reformado, se desulfura la carga dado que el azufre es un
veneno para los catalizadores de platino.
2. Keroseno: Este producto de la destilación atmosférica es tratado para disminuir su
contenido de azufre, con lo cual se suprime totalmente la corrosividad, por otro lado,
se origina una mejora de la estabilidad de los carburantes para reactores y de la
altura de la llama en los kerosenes para lámparas.
3. Gasoil: el tratamiento con hidrogeno permite reducir el contenido de azufre hasta
0.1% y mejorar levemente el número de cetanos. En este caso de una carga
destinada al craqueo, se requiere principalmente el aumento del contenido de
parafinas, dado que determina mejores rendimientos de nafta y condiciones de
craqueo menos severas.
4. Aceite: Reducción del contenido de azufre, de la estabilidad, del color y del indice de
viscosidad.
EXTRACCIÒN DE AROMATICOS
El proceso de extracción de aromáticos (Benceno, Tolueno, Xileno, Etilbenceno) ,
empleando solventes, es un proceso continuo empleando operaciones unitarias de Destilación,
Extracción y Absorción. Solos o combinados para separar los aromáticos de las mezclas de
Hidrocarburos. El producto que se desea obtener de dichos procesos normalmente es el
aromático, por si mismo, bien sea para uso petroquímico o para añadirlos a la gasolina como
un componente para aumentar el número de octano. Sin embargo, el kerosén o parafinas,
productos a los cuales se les elimina el olor (inodorizados). También puede ser el producto
primario para ser utilizado como combustible de Jet o en solventes especiales no aromáticos.
El producto tratado puede ser cualquier corriente de refinería, desde crudo hasta nafta de
craqueo o reformación, con bajo o amplio rango de ebullición entre 150 y 700 grados F. La
preparación del producto de alimentación y La condiciones de operación dependen de la
naturaleza de la alimentación asi como del tipo de proceso.
DESALACIÓN
La salmuera, solución salina de sales como sulfatos y cloruros, normalmente esta asociada
con el petróleo en forma de pequeñas capsulas en suspensión o emulsión. Las sales
inorgánicas, especialmente los cloruros, precipitan durante el procesamiento y pueden provocar
corrosión y fallas en los equipos. Esto en secuencia causa reducción en la capacidad de
procesamiento y otros efectos secundarios. La remoción de dichas sales es a menudo esencial
para mantener un ciclo operacional económico. Un contenido de sal de 20 lbs por cada 1000
barriles de crudo se considera un cantidad que puede ser tolerada en los procesos, pero en
ocasiones los procesos de desalado se recomiendan incluso a niveles mas bajos. Existen una
gran cantidad de esquemas operacionales para el desalado, tanto químicos, como mecánicos
o eléctricos. La selección de alguno de este tipo de procesos dependen del tipo de dispersión
de la sal, la viscosidad del crudo y otros factores.
Emulsiones suaves de salmueras pueden ser eliminadas simplemente por calentamiento del
crudo a cualquiera que sea la presión requerida para evitar perdidas de vapor (200 a 300 grados

30. F, y 50 a 250 lpc) y luego darle tiempo de asentamiento en un contenedor. La coalescencia se
induce al pasar el crudo por una torre empacada (arena, grava, fibra de vidrio, etc).
El uso de químicos es a menudo necesario para romper emulsiones, de salmuera, muy
estables. El crudo es generalmente calentado, mezclado con agua de lavado y químicos, y
entonces se le brinda tiempo para que asiente (de pocos minutos a 2 hrs). El uso de un campo
electromagnético fuerte, en el contenedor de asentamiento, puede ayudar a la coalescencia,
bien sea con ayuda de química o no.
Tanque de
Asentamiento
Tanque de
Asentamiento +
Electromagnetismo
Columna
Empacada
Intercambiador
De Calor
Salmuera
Salmuera
Salmuera
Crudo
Desalado
Crudo
Desalado
Crudo
Desalado
Crudo
Agua
Caliente
Química
(opcional)
DESALACIÓN (MECANICA, QUÍMICA, ELECTRICA)