Petróleos

1. Octubre 2020
EXTRACCIÓN Y REFINACIÓN
PROCESOS DE REFINACIÓN
Mtra. Evelia Rivera
Rodríguez

2. REFINACIÓN DEL PETRÓLEO
La refinación del petróleo es un proceso que incluye el fraccionamiento y transformaciones químicas
del petróleo para producir derivados comerciales, la mayoría de ellos combustibles para motores.
En México se cuenta con 6 refinerías con las siguientes
capacidades de procesamiento:
REFINERÍ
A
CAPACIDAD INSTALADA
(Barriles/Día)
Cadereyta 275,000
Madero 190,000
Minatitlán 285,000
Salamanca 245,000
Salina Cruz 330,000
Tula 315,000
Total 1,640,00
Posiciones de México en el ámbito internacional en 2014:
12° lugar en el consumo de petróleo.
14° lugar en capacidad instalada de refinación.
7° lugar en producción de petróleo crudo.
8°
16°
12°
En 2019:

3. ESQUEMA DE UNA REFINERÍA
CRUDO
REFORMADORA DE NAFTAS
MTBE
HIDRODESULFURADORA DE
NAFTAS
HIDRODESULFURADORA
DE DESTILADOS
INTERMEDIOS
DESTILACION
PRIMARIA
ISOMERIZACION DE PENTANOS
TRATADORA Y
FRACCIONADORA DE
HIDROCARBUROS
CRAQUEO
CATALITICO
(FCC)
TAME
DESTILACION
AL VACIO
SPLITER
RECUPERADORA DE AZUFRE
ALQUILACION
REDUCTORA DE VISCOSIDAD
Ó
PLANTA DE COQUE
Turbosina
Querosina
Diésel
Nafta primaria Nafta hidrodesulfurada
Pentanos
Gas combustible
Turbosina,
Querosina,
Diésel
Gasóleo
Residuo de vacío
Residuo primario
Gas ácido
Gas LPG
Azufre
Gas ácido
Efluente del reactor
Butano/Butileno
Combustóleo
Coque
POOL DE
GASOLINAS
Gasolina de coque
Gasolina
reformada
Gasolina
catalítica
TAME
MTBE
Alquilado
Gasolina
isomerizada
Gasolina (87
octanos)
Gasolina (92
octanos)
Planta de proceso
Producto

4. PLANTA DE DESTILACIÓN PRIMARIA Y ALTO VACÍO (PLANTA
COMBINADA)
Nafta pesada
a Reformadora
Nafta ligera
a Trat. y Fracc. De
Hidrocarburos
Querosina /Turbosina a
Hidrodesulfuradora de
Destilados Intermedios
Residuo primario a
Coque ó Reductora de
Viscosidad
Gasóleo Pesado a
Destilación al vacío
Diésel a
Hidrodesulfuradora de
Destilados Intermedios

5. PLANTA DE DESTILACIÓN PRIMARIA Y ALTO VACÍO (PLANTA
COMBINADA)
Querosina
Diésel
Gasóleo
Residuo
La separación cómo en toda
operación de destilación se lleva a
cabo con el intercambio de masa de
la fase gaseosa con la líquida.
Cuándo entran en contacto, la fase
líquida retiene los líquidos que
arrastra el gas; y la fase gas, libera
el gas atrapado en el líquido.
Fracción
No. De
Carbonos
Punto de
ebullición
°C
Gasolina C6 – C10 30 – 200
Turbosina C8 – C12 100 – 200
Querosina C11 – C13 150 – 250
Diésel C13 – C17 160 – 400
Gasóleo C13 – C21 200 – 420
Combustóleo C19 – C25 315 - 540
Residuales C20 – C45 425 – 540
DESTILACIÓN PRIMARIA.
A la destilación primaria también se le llama destilación atmosférica.

6. PLANTA DE DESTILACIÓN PRIMARIA Y ALTO VACÍO (PLANTA
COMBINADA)
Pasos del proceso:
1. Se calienta el crudo para disminuir la viscosidad y favorecer el
mezclado con agua de desalado.
2. Se inyecta el agua de lavado (agua de desalado) para diluir las sales
contenidas en el petróleo y formar pequeños electrolitos (gotas)
sensibles a las variaciones de un campo eléctrico.
3. Mediante las válvulas se forma una emulsión (mezcla de dos líquidos
inmiscibles).
4. La mezcla pasa a un recipiente en donde se hace fluír de manera
uniforme un campo eléctrico de alto voltaje (20,000 V), éste se genera
por un par de electrodos.
5. Las fuerzas eléctricas hacen que las gotas pequeñas de la emulsión
se hagan grandes y puedan coalecer (unirse) para separarse por
decantación.
6. Sale el crudo libre de sales y agua.

7. PLANTA DE DESTILACIÓN PRIMARIA Y ALTO VACÍO (PLANTA
COMBINADA)
La torre de vacío, o torre al alto vacío tiene la función
de separar los componentes que se encuentran en el
gasóleo.
Para no manejar la temperatura muy alta, la
destilación se lleva al vacío (presión menor a la
atmosférica).
El vacío se logra mediante unos equipos llamados
eyectores.
Normalmente en vez de platos, la columna de alto
vacío usa empaque.
Gasóleo Pesado
Gasóleo ligero
Carga a Planta de
Coque o Viscoreductora
DESTILACIÓN AL VACÍO.

8. PLANTA DE DESTILACIÓN PRIMARIA Y ALTO VACÍO (PLANTA
COMBINADA)
DESTILACIÓN AL VACÍO. EYECTORES.
El eyector, para hacer la succión, aprovecha el cambio
de fase del vapor.
Cuando el líquido entra en contacto con el vapor, éste
último se condensa provocando el efecto de succión.
Video de eyector

9. PLANTA DE FRACCIONAMIENTO CATALÍTICO
(FCC – FRACCIONATION CATALITIC CRACKING)
Reactor Fraccionadora
Separación de
gases
Gas combustible
Propileno
Butadieno
Gasóleos Efluente
del reactor
Gases
Gasolina
ACL
(Aceite cíclico ligero)
ACP ó Aceite Decantado
(Aceite cíclico pesado)
PLANTA
FCC
Gasóleo pesado
Gasóleo ligero
Residuo
primario
Petróleo crudo
DESTILACIÓN
PRIMARIA
DESTILACIÓN DE
ALTO VACÍO
• La función de ésta planta es convertir el Gasóleo en Gasolina.
• El gasóleo se craquea (rompe) mediante una reacción química que
se realiza a una temperatura de 530 °C y en la presencia de un
catalizador de sílice – alúmina.
Hidrocarburos de 20 a 60 carbonos se craquean para
formar hidrocarburos más pequeños, principalmente
en el rango de las gasolinas
CH4 – (CH2)20 – CH4
CH4 – (CH2)4 – CH4
Gasolina
Gasóleos
Cat SiAlO3
550 °C
Catalizador de sílice
alúmina

10. Gasóleos
Vapor de
levantamiento
Efluente del reactor a Fraccionadora
1. Se inyecta vapor para levantar al
catalizador a la cima del reactor
2. Se alimenta la carga,
mezclándose con el catalizador y
el vapor.
RISER
CICLONES
3. La reacción se lleva a cabo en el
Riser.
REACTOR
REGENERADO
R
4. El vapor, la carga y el catalizador
entran a los ciclones, en donde se
separa el catalizador.
5. El catalizador cae de los ciclones,
todavía impregnado de
hidrocarburo.
SECCIÓN
DE
AGOTAMIENTO
6. En la sección de agotamiento del
reactor, se inyecta vapor de
agotamiento para evitar que
hidrocarburo pase a la zona de
regeneración.
Vapor
Aire
7. En el regenerador, se quema el
carbón con aire produciendo
calor
8. El catalizador regenerado (libre
de carbón) fluye al Riser y
proporciona el calor suficiente
para llevarse a cabo la reacción
CICLONES
REACTOR DE FCC

11. Efluente del reactor a
Fraccionadora
Aceite Cíclico Pesado
(Aceite Decantado)
Aceite Cíclico Ligero
Gasolina Catalítica
Proceso Girbotol
Amina
Amina gastada
Gas ácido
Gas combustible
Propano / Propileno
Butano / Butileno
TORRE
FRACCIONADORA
SECCIÓN DE SEPARACIÓN DE
GASES

12. PLANTA HIDRODESULFURADORA DE NAFTAS
Petróleo crudo
DESTILACIÓN
PRIMARIA
PLANTA
HDS -
Naftas
Reactor
Debutanizador
a
Nafta primaria
(Nafta amarga)
Efluente
del reactor
Butanos y
ligeros
Naftas desulfurada
(Nafta
Hidrodesulfuradora)
Torre de destilación
R – SH + H2 RH + H2S Gas ácidoC
Catalizador: Ni, Co, Mo
• La función de ésta planta es eliminar el azufre de la nafta primaria para
ser alimentada a la planta de reformación de naftas, la cual tiene un
catalizador de platino que se dañaría con el azufre.

13. REACTOR DE
HIDRODESULFURACIÓN Datos del reactor:
Es un recipiente que contiene una cama de
catalizador (Reactor de lecho fijo).
El catalizador puede contener níquel, cobalto y/o
molibdeno.
Secuencia del proceso:
1. La nafta primaria de alimentación se
introduce en la parte superior del equipo a la
temperatura y presión requeridas.
2. El fluido pasa por la cama de catalizador,
llevándose a cabo la reacción de
hidrogenación, eliminando el azufre.
350°C
Nafta
primaria
(Nafta
amarga)
Nafta
desulfurada
Catalizador: Níquel - Cobalto, Molibdeno
14 kg/cm2

14. PLANTA REFORMADORA DE NAFTAS
(PLANTA DE REFORMACIÓN CATALÍTICA)
Reactor Estabilizadora
Gasolina
hidrodesulfuradora
Efluente
del reactor
Gas LP
Licuables
Reformado
(Gasolina)
• La función de ésta planta es convertir las parafinas y naftenos
contenidos en las naftas, en compuestos ramificados y aromáticos, los
cuáles dan mayor octanaje a la gasolina.
PLANTA
REFORMADOR
A
Petróleo crudo
DESTILACIÓN
PRIMARIA
PLANTA
HIDRODESULFURADORA
DE NAFTAS
Hidrógeno
La estabilizadora es una torre de destilación común, la gasolina que sale
del reactor tiene muchos ligeros que hacen que el PVR (Presión de Vapor
Reid) sea alto, por lo que se separan. Entonces ya se puede llamar una
gasolina estabilizada.
CH3 – (CH2)5 – CH3
Parafinas
Naftenos
(CH3)3CCH2CH(CH3)2
CH3 – (CH)2 – CH2 – CH3
(CH2)2
Isómeros
Aromáticos
Catalizador: Pt
+ H2
+ H2

15. REACTOR DE REFORMACIÓN
549°C
549°C
549°C
549°C
445°C
479°C
501°C
Nafta
hidrodesulfurada
Efluente del reactor a
torre estabilizadora
Datos del reactor:
El recipiente de reacción son 3 ó 4 reactores
apilados uno sobre otro.
Contiene cómo catalizador, platino (Pt)
Es un reactor de lecho fluidizado.
La reacción es endotérmica.
Secuencia del proceso:
1. La nafta de alimentación se calienta en el
horno hasta 549°C para alcanzar las
condiciones de la reacción.
2. La nafta caliente entra al primer reactor, al
ser la reacción endotérmica, pierde calor por
lo que es necesario aumentar nuevamente su
temperatura.
3. La misma secuencia se repite en los reactores
subsecuentes, hasta que el efluente sale por la
parte inferior del reactor.
REACTOR 1
HORNO
(Calentador a
fuego directo)
REACTOR 2
REACTOR 3
REACTOR 4

16. REACTOR DE REGENERACIÓN
REACTOR 1
REACTOR 2
REACTOR 3
REACTOR 4
REACTOR DE
REGENERACIÓN
Tolvas de control
de flujo
Tolvas de
separación de
finos
Datos del reactor de regeneración:
El reactor es un recipiente por donde pasa el
catalizador gastado con alta temperatura.
El catalizador se dice que está gastado porque está
desactivado debido a que se encuentra rodeado de
carbón.
En el reactor de reformación se forma el carbón que
cubre la superficie del catalizador y lo desactiva.
Secuencia del proceso:
1. El catalizador gastado que sale del reactor de
reformación se eleva mediante nitrógeno al reactor
de regeneración (Se usa nitrógeno para evitar el
riesgo de introducir hidrocarburo a alta
temperatura).
2. El catalizador entra al reactor y encuentra aire
caliente en contracorriente por lo que se lleva una
combustión eliminando el carbón.
3. El catalizador ya sin carbón sale del rector y se
eleva con nitrógeno hasta la parte superior del
reactor de reformación.
Nitrógeno de elevación
Hidrógeno de
elevación
Aire de
combustión

17. PLANTA HIDRODESULFURADORA DE DESTILADOS INTERMEDIOS
Petróleo crudo
DESTILACIÓN
PRIMARIA
PLANTA
HDS – Destilados intermedios
Reactor
Torre
agotadora
Turbosina
Querosina
Diésel
Efluente
del reactor
Licuables
Destilados intermedios
(Turbosina, Querosina, Diésel)
Torre de destilación
R – SH + H2 RH + H2S Gas ácido
Catalizador: Ni, Co, Mo
• La función de ésta planta es eliminar el azufre de los destilados
intermedios para cumplir la normas ambientales que restringen las
cantidad de emisiones de azufre a la atmosfera.
Turbosina
Querosina
Diesel

18. REACTOR DE
HIDRODESULFURACIÓN Datos del reactor:
Es un recipiente que contiene una cama de
catalizador (Reactor de lecho fijo).
El catalizador puede contener níquel, cobalto y/o
molibdeno.
Secuencia del proceso:
1. El reactor es capaz de procesar cualquiera de
los destilados intermedios, turbosina,
querosina o diésel.
2. Procesa un solo destilado intermedio a la vez,
turbosina, querosina o diésel.
3. El fluido pasa por la cama de catalizador,
llevándose a cabo la reacción de
hidrogenación, eliminando el azufre
350°C
Turbosina
Kerosina
Diésel
Turbosina
Querosina
Diésel
Catalizador: Níquel - Cobalto, Molibdeno
60 kg/cm2

19. PLANTA REDUCTORA DE VISCOCIDAD
(PLANTA VISCOREDUCTORA)
Calentadores
de craqueo
térmico
Torre
fraccionadora
Residuo de vacío
Torre de destilación
• La función de ésta planta es romper las cadenas largas del residuo de
vacío mediante un craqueo por temperatura. La mezcla de los productos
finales constituyen un fluido de menor viscosidad que la alimentación.
PLANTA
REDUCTORA DE
VISCOCIDAD
Gasóleo ligero
Residuo
primario
Petróleo crudo
DESTILACIÓN
PRIMARIA
DESTILACIÓN DE
ALTO VACÍO
Residuo de vacío
Torre de
destilación
Torre de destilación
Gas ácido
Gasolina
Diésel
Combustóleo
- C – C – C – C – C – C – C – C – C – C – C –
Aplicando temperatura se puede craquear la
cadena:
Compuestos
pesados

20. DIAGRAMA DEL PROCESO
Secuencia del proceso:
1. El residuo de vacío se alimenta al calentador
de craqueo térmico para calentarse hasta
450°C y 25 kg/cm2.
2. No procesa varios productos a la vez, tiene
que procesarse sólo uno.
Residuo de
vacío
CALENTADOR DE
CRAQUEO
TÉRMICO
CALENTADOR DE
CRAQUEO
TÉRMICO DE
RECIRCULACIÓN
TORRE
FRACCIONADORA
Gas ácido
Gasolina
Diésel
Combustóleo
450°C
450°C
25 kg/cm2

21. PLANTA DE ALQUILACIÓN
Gasóleo
pesado
Gasóleo
ligero
Residuo
primario
Petróleo crudo
DESTILACIÓN
PRIMARIA
DESTILACIÓN DE
ALTO VACÍO
PLANTA FCC
PLANTA DE
ALQUILACIÓ
N
Butano
/
butileno
PLANTA FRACCIONADORA
DE HIDROCARBUROS
PLANTA ISOMERIZADORA
DE BUTANOS
Butanos
Gases y nafta
ligera
PLANTAS
HIDRODESULFURADORAS
Butanos
Isobutanos
PLANTA MTBE
Butileno
Gasolina
alquilada
Reactor de
alquilación
Isobutano
Olefinas
C3
C4
Recuperador
de ácido
Fraccionador
Catalizador (Ácido Fluorhídrico)
Isobutano de reciclo
LPG
n-butano
ALQUILAD
O
Reacciones principales
Cat. HF
Cat. HF
• La función de ésta planta es unir olefinas ligeras que son fáciles de reaccionar con isobutano
para formar una gasolina, estás gasolinas son de muy alto octanaje.

22. DIAGRAMA DEL PROCESO
Olefinas,
Isobutano
REACTOR DE
ALQUILACIÓN
PRINCIPAL
RECUPERADOR DE
ÁCIDO
(decantador)
Hidrocarburo
Ácido
Ácido gastado a
regeneración
AGOTADOR DE
ÁCIDO
Recirculación de
ácido
COLUMNA
DESISOBUTANIZADORA
COLUMNA
DEPROPANIZADORA
Efluente del
reactor
Alquilado
Propano
n–Butano
Secuencia del proceso:
1. Las olefinas y el butano entran en el reactor junto con el ácido fluorhídrico que actúa como catalizador. El reactor es de lecho
fluidizado ya que el ácido actúa para transferir momentáneamente su hidrógeno y después recuperarlo para volverse a formar el
ácido, pero ya con el alquilado formado.
2. El ácido fluorhídrico es recuperado para volver a utilizarse en el proceso.
3. Después se separan los productos, obteniendo el alquilado, el cuál es una gasolina de alto octano (en promedio 98 octanos)
50 °C
10 kg/cm2

23. PLANTA DE MTBE
Gasóleo
pesado
Gasóleo
ligero
Residuo
primario
Petróleo crudo
DESTILACIÓN
PRIMARIA
DESTILACIÓN DE
ALTO VACÍO
PLANTA FCC
PLANTA DE
MTBE
Isobutanos
PLANTA FRACCIONADORA
DE HIDROCARBUROS
PLANTA ISOMERIZADORA
DE BUTANOS
Butanos
Gases y nafta
ligera
PLANTAS
HIDRODESULFURADORAS
Butanos
Isobutanos
MTBE
Reactor
Metanol
Isobutileno
Fraccionador
MTBE
BUTANO
S
Metanol
Isobutileno
MTBE
• La función de ésta planta es producir MTBE (Metil Terbutil Eter), que es un
aditivo para la gasolina, éste es uno de los compuestos oxigenados que sustituyó
al tetraetilo de plomo, él cuál se dejó de usar a finales de la década de los 80’s
por la alta contaminación debido al plomo. Su octano es de 113.

24. DIAGRAMA DEL PROCESO
Isobutileno
Metanol
43 °C
10 kg/cm2
Butano
MTBE
Secuencia del proceso:
1. Se alimenta el metano y el isobutileno al
reactor.
2. Después de reaccionar se separan los dos
productos en una columna de destilación.
3. El catalizador es una resina sintética de
intercambio catiónico fuertemente ácida y de
arquitectura esferoidal.
REACTOR
COLUMNA DE
SEPARACIÓN

25. PLANTA DE TAME
Gasóleo
pesado
Gasóleo
ligero
Residuo
primario
Petróleo crudo
DESTILACIÓN
PRIMARIA
DESTILACIÓN DE
ALTO VACÍO
PLANTA FCC
PLANTA DE
TAME
Isobutanos
PLANTA FRACCIONADORA
DE HIDROCARBUROS
PLANTA ISOMERIZADORA
DE BUTANOS
Butanos
Gases y nafta
ligera
PLANTAS
HIDRODESULFURADORAS
Butanos
TAME
Columna de
destilación
reactiva
Metanol
Isobutileno
Fraccionador
MTBE
BUTANO
S
Metanol
Isobutileno TAME
• La función de ésta planta es producir TAME (Teramil Metil Eter), que es un
aditivo para la gasolina, éste es uno de los compuestos oxigenados que sustituyó
al tetraetilo de plomo, él cuál se dejó de usar a finales de la década de los 80’s
por la alta contaminación debido al plomo. Su octano es de 106.
CH3 – CH2 – C – O – CH3
CH3
CH3

26. DIAGRAMA DEL PROCESO
28
Metanol
TAME
Secuencia del proceso:
1. Se alimenta el metano y el isobutileno a la
torre de destilación reactiva.
2. La torre de destilación reactiva contiene en
medio de los platos rollos de catalizador. El
catalizador es una resina de intercambio
iónico.
3. La corriente que sale del domo son
hidrocarburos ligeros, que son lavados con
agua en una columna de absorción a
contracorriente. Los hidrocarburos salen del
domo libres de metanol y agua, y la mezcla de
metano – agua sale por el fondo.
4. Por último la mezcla metanol – agua, entra a
una torre de destilación en donde se separan.
Isopentano
23
7
COLUMNA DE
DESTILACIÓN
REACTIVA
TORRE DE
LAVADO DE
METANOL
LICUABLES
Metanol de reciclo
Agua
Metanol TORRE DE
RECUPERACIÓN
DE METANOL
El catalizador se
encuentra en rollos
de catalizador, al
mismo tiempo se
realiza la reacción
y la destilación.
65 °C
4 kg/cm2