Unefm Tecnología Postgrado Especialización en Ingeniería de Procesos

1. Introducción a los Procesos de
Refinación del Petróleo
Unidad III
Ing. Esp. Edgar Loaiza Soto MSc.

2. Son espacios físicos donde se transforma el petróleo en productos
de gran utilidad en la vida cotidiana.
Refinerías
Destilación atmosférica, al
vacío y desalación
Isomerización y
Reformación
catalítica
Hidrodesulfuración
Craqueo térmico y
Craqueo catalítico
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
2

3. Esquema general de refinación
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
3

4. Tipos de refinerías
Uso Refinería
De combustibles El Palito y Puerto la Cruz
De especialidades (asfaltos, ceras, etcétera) San Roque y Bajo Grande
De propósitos múltiples Cardón y Amuay
Según su uso
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
4

5. Tipos de refinerías
Según su complejidad
Conversión Refinería
Sencilla Bajo Grande y San Roque
Media El Palito y Puerto la Cruz
Profunda Cardón y Amuay
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
5

6. + $ / B
LIVIANO
Complejidad
Conversión Sencilla
Calidad
de Crudo Gases
Naftas
Destilados
Residual
Reformación
HDS
Destilación
Atmosférica
Residual
Gasolinas
MEDIANO
Conversión
Media
HDS
Alquilación
FCC
Visbreaker
Residuales
Destilados
Asfalto
Destilación
al Vacio
PESADO
Conversión
Profunda
Gasolinas
Destilados
Coque
Coquificación
Retardada
Hidrotratamiento
Alta severidad
+ $ / Inv
Crudo y tipos de refinerías
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
6

7. 50
25
20
5
35
34
25
6
42
45
13
CONVERSIÓN SENCILLA CONVERSION MEDIA CONVERSION PROFUNDA
Residuales Destilados Gasolinas Otros
Porcentaje
(%)
Base: Crudo 32° API
Rendimientos típicos por tipos de refinerías

8. DESTILAC
ATMOSF.
CRUDO
SERVICIOS
INDUSTRIALES
REFORMACIÓN
HDT
NAFTA
GASOLINA
HDT
DIESEL
JET A1
DIESEL
PLANTA DE
AZUFRE
PLANTA
DE GAS
FUEL GAS
LPG
AZUFRE
DESTILADOS
NAFTA
RESIDUAL
Refinería conversión sencilla
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Marzo 2022
8

9. DESTILAC
ATMOSF.
CRUDO
SERVICIOS
INDUSTRIALES
REFORMACIÓN
HDT
NAFTA
GASOLINA
HDT
DIESEL
JET A1
DIESEL
PLANTA DE
AZUFRE
PLANTA
DE GAS
FUEL GAS
LPG
AZUFRE
DESTILADOS
NAFTA
RESIDUAL
DESTILACIÓN AL VACÍO
HDT
VGO
FCC
MHC
ALQUILACIÓN
OLEFINAS
ISOMERIZACIÓN
ALQUILATO
nC5/nC6 iC5/iC6
ASFALTO
RESIDUAL
Refinería conversión media
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9

10. DESTILAC.
ATMOSF.
CRUDO
SERVICIOS
INDUSTRIALES
REFORMACIÓN
HDT
NAFTA
GASOLINA
HDT
DIESEL
JET A1
DIESEL
PLANTA DE
AZUFRE
PLANTA
DE GAS
FUEL GAS
LPG
AZUFRE
DESTILADOS
NAFTA
RESIDUAL
COQUE
DC
DESTILACION AL VACIO
HDT
VGO
FCC
MHC
ALQUILACIÓN
OLEFINAS
ISOMERIZACIÓN
ALQUILATO
nC5/nC6 iC5/iC6
SDA
DAO
ASFALTO
HCK
VB
FUEL OIL
IGCC
SYNGAS
O2
Refinería conversión profunda
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11. Refinerías de PDVSA en Venezuela
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
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12. Remover el agua y las sales de un crudo
de producción para adecuarlo a su
procesamiento en refinería.
• Inyección de Agua (Disolución de sal)
•Coalescencia de pequeñas gotas
(Campo eléctrico).
• Decantación de agua con impurezas.
Principio:
Objetivo:
Desalación
Procesos de refinación
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12

13. Separar fracciones de hidrocarburos de
acuerdo a sus diferentes puntos de
ebullición.
Crudo
Objetivo:
Alimentación:
Productos:
Procesos de Refinación
Destilación atmosférica
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• Gases
•Nafta liviana
• Nafta pesada
• Querosén
• Gasoil
• Residuo atmosférico (residuo largo)
13

14. Vapores livianos (C2 - 150 °C)
Reflujo líquido (Nafta liviana)
Kerosén
(150 - 280 °C)
Gasóleo
(250 - 350 °C)
Líquido
Rehervidor
Residuo pesado (>343 °C)
Sección de
fraccionamiento
Vapores
Despojamiento
Procesos de Refinación
Torre principal de destilación atmosférica
Crudo
Sección de vapor
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14

15. Separar fracciones de hidrocarburos con
puntos de ebullición > temperatura a la que
comienza la desintegración térmica (340 0C /
400 0C), mediante reducción de la presión de
operación.
Residuo Atmosférico (Residuo Largo)
Objetivo:
Alimentación:
Productos:
Procesos de Refinación
Destilación al vacío
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• Gasóleos de vacío
• Lubricantes
• Asfalto
• Residuo de vacío (residuo corto)
15

16. Torre principal de destilación al vacío
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Procesos de Refinación
16

17. Reducir compuestos de azufre y nitrógeno de las
corrientes de la refinería mediante la adición de
Hidrógeno
Destilados, Gasóleos y Naftas.
S, N: Contaminantes al medio ambiente
S, N, O: Contaminantes para catalizadores
Calidad del producto; Color, ácidez,cetano.
HDT, HDM, HDS y NHT
Generalidades:
Procesos de Refinación
Hidrotratamiento
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Objetivo:
Alimentación:
Tipos:
17

18. Gasóleos de vacío (350 0C / 550 0C).
Tubo elevador (Riser) - 2 recipientes Orthoflow
- 1 recipiente
Modelo Shell - 3 recipientes
Procesos de Refinación
Craqueo catalítico
Tipos:
Objetivo:
Convertir fracciones pesadas de hidrocarburos en
productos más liviano de mayor valor comercial.
Alimentación:
Productos:
Olefinas, naftas de alto octanaje, destilados y diluentes de
residual
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Marzo 2022
18

19. Procesos de Refinación
Esquema simplificado de la unidad de FCC
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20. Olefinas (Propileno/Butilenos).
Amilenos en ciertos casos
Alquilato, GLP.
. Acido Fluorhídrico (HF).
. Acido Sulfúrico (H2SO4).
Producir un componente de alto octanaje denominado
alquilato a partir de olefinas e isobutano.
1.0 Olefinas + 1.2 i-C4 1.7 Alquilato
Procesos de Refinación
Objetivo:
Alimentación:
Reacción:
Productos:
Tipos:
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Alquilación
20

21. Productos:
Objetivo:
n-butano
Isobutano
Procesos de Refinación
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Isomerización
Conversión de parafinas en isómeros ramificados
de mejor calidad antidetonante (octanos) para la
producción de gasolina
Alimentación:
21

22. Productos:
Alimentación:
Tipos:
Aumentar octanaje de la gasolina mediante reacciones químicas
complejas, donde las parafinas y naftenos son convertidos en
aromáticos.
Nafta pesada (45/50 octanos).
Nafta reformada (94/104 octanos), GLP y gases (H2).
No regenerativo.
Semi regenerativo.
Regeneración continua.
Objetivo:
Procesos de Refinación
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Reformación catalítica
22

23. NHT PLT
Nafta D6-27
500 ppm S
25 ppm N
6200 T/D
Nafta Pesada
Desulfurada.
0.5 ppm S
0.5 ppm N
5300 T/D
Catalizador
Gastado
Catalizador
Regenerado
Reformado (Pool Gasolina)
3
C 99.9% (Almacenaje)
C4 98% (Almacenaje)
370 T/D
4800 T/D
30 T/D
64 T/D
Nafta Liviana Almacenaje
900 T/D
Hidrogeno Fresco
Gases Agrios a UTA
Quemado
Oxi-Clorinación
Secado
Reducción
CCR
CATALIZADOR
Platino / g alúmina-
clorada Pt: 0.2 a 0.75%p
Cl: 0.8 – 1.3% p
Promotores
Re, Sn, Ge, Ir: 0.2-0.8%
Procesos de Refinación
Reformación catalítica
H2 (SGC, Hidroprocesos, Mechurrio)
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24. Productos:
Convertir residuo corto en productos más
livianos de mayor valor comercial
Alimentación:
Objetivo:
Tecnologías con más de 70 años de madurez, trenes de
tambores que operan de forma alterna (llenado/vaciado).
Residuo corto. Puede considerarse también
residuo largo, lechada de FCC.
Gas de Refinería, PP, BB, Naftas (LCN y HCN), destilados
(LCGO, HCGO) y Coque.
Generalidades:
Procesos de Refinación
Craqueo térmico
Introducción a los Proceso de Refinación
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25. Productos:
Residuo corto (+560 oC ).
Gases, naftas, destilados.
Tipos:
Rechazo de Carbono
•Coquificación Retardada/Fluida Adición de H2
• Hidrocraqueo de lecho fijo/ebullente
Objetivo:
Convertir fracciones pesadas de hidrocarburos en productos livianos
de mayor valor comercial.
Alimentación:
Procesos de Refinación
Coquificación retardada
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
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26. Generalidades:
Tecnología Exxon-1970’s. Basada en coquificación fluida,
incluye un gasificador de coque en su esquema y se obtiene
mínima producción de coque.
Objetivo:
Convertir la brea en productos más livianos de mayor valor
agregado.
Alimentación:
Residuos de vacío
Productos
Flexigas (FXG): Gas de bajo poder calorífico. Flexicoque, gas de
Refinería, PP, BB, Nafta (pesada, liviana), gasóleos (pesados,
livianos) y Lechada.
Procesos de Refinación
Flexicoquificación
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27. Objetivo:
Productos:
Alimentación:
Procesos de Refinación
Azufre
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
Recuperación de azufre mediante la combustión
del sulfuro de hidrógeno H2S) y dióxido y dióxido
de azufre (SO2).
Gas ácido (H2S) y
Gas agrio (NH3 + H2S).
Azufre
27

28. Lavado Cáustico
Eliminación de mercaptanos, H2S, CO2 en
destilados livianos (kerosén).
Reducción contenido de aceites y sólidos en
efluentes descargados a un medio acuoso.
Hidrógeno
Producción de hidrógeno a partir de gas natural
Aminas
Eliminación de H2S presente en gases de Refinería.
Aguas Agrias
Despojamiento de H2S y NH3 presentes en aguas de
proceso.
Merox
Remoción de mercaptanos y disulfuros
(olefinas/naftas).
Efluentes
Procesos de Refinación
Especialidades
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
28

29. Aromáticos
Extracción y fraccionamiento de benceno, tolueno y
xileno presentes en la nafta reformada.
Bases Lubricantes
Desaromatización y desparafinación de gasóleos de
vacío.
Parafinas
Desparafinación de gasóleos de vacío y posterior
enfriamiento y filtrado.
Asfaltos
Residuo corto de crudos generalmente pesados.
Procesos de Refinación
Especialidades
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
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30. Características:
Mezcla compleja de hidrocarburos, termoplástico, flexible,
adhesivo, impermeabilizante, inerte, duradero.
Mezcla:
Fondos de las plantas de vacío (Brea) mezcladas con
diluente: DP-750 (Roofer Flux, Asfaltos de Penetración, AC,
PG). HVGO (Asfaltos de Penetración, AC, PG). Nafta (RC-
250).
Tipos:
RC (Rapid Curing) Asfaltos de Penetración AC (Asphalt
Cement) RF (Roofer Flux) PG (Performance Grade)
Procesos de Refinación
Asfaltos
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
30

31. 1914 Primera refinería en San Lorenzo Edo Zulia (2 MBD)
1925 - 1931 Refinerías en La Salina/Cabimas/Casigua (6,7 MBD)
1938 Arranca Refinería de Caripito (26 MBD)
1949 Inicia operaciones Refinería Cardón (30 MBD)
1950 Inicia operaciones Refinería Puerto La Cruz (30 MBD)
1950 Arranca unidad de El Chaure (30 MBD)
1950 Inicia operaciones Refinería Amuay (60 MBD)
1952 Inicia operaciones Refinería Bajo Grande (15 MBD)
1952 Inicia operaciones Refinería en San Roque (2,1 MD)
1958 Arranca unidad de Refinería del IVP en Morón (2,5 MBD)
1960 Arranca operaciones la Refinería El Palito (55 MBD)
1982 Adecuación Refinería El Palito
1982 Adecuación Refinería Amuay (MPRA)
1996 Adecuación Refinería Cardón (PARC)
1997 Integración del Centro de Refinación Paraguaná
2004 Adecuación Refinería Puerto La Cruz (VALCOR I)
Evolución de la refinación en Venezuela
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
31

32. Características post-nacionalización
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
Esquema de refinación sencilla con alta producción
de residuales
Problema para colocación de residuales: contracción
de la demanda y mayores exigencias de calidad
Adecuación del patrón de refinación
Asegurar flexibilidad para procesar crudo pesado en
el sistema de refinación
Mayor valor de exportaciones por mayores
rendimientos y calidad de productos
32

33. Sistema de Refinación PDVSA
Introducción a los Proceso de Refinación Marzo
2022
33

34. 22 Refinerías
Caribe
(3 Refinerías)
13%
Venezuela (5
Refinerías)
42%
Estados
Unidos
(6 Refinerías)
36%
Europa
(8 Refinerías)
9%
Total: 3.035
MBD
Distribución de la Capacidad de Refinación Actual (%)
Sistema de Refinación PDVSA
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
34

35. Sistema Refinador en Venezuela
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
35

36. • Tia Juana liviano
• Furrial/Mesa 30
• Leona 24
• Tia Juana Mediano
• Guafita
• Mesa 28
• Maralago 22
• Menemota
• Merey
31,9 1,2 0,22 105 49
29,5 1,1 0,3 56 49
24,0 1,5 0,5 181 57
20,9 2,1 1,6 327 64
28,6 0,7 ---- 172 56
28,0 1,3 0,4 93 51
22,0 2,9 0,6 714 63
20,7 2,4 0,7 473 63
16,0 2,49 1,3 365 71
Crudos venezolanos
°API %azufre Acidez
Metales
ppm %Fondo*
*Fondo: Residuo largo +650°F
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
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37. Crudos Procesados en el Sistema de
Refinación Nacional
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
37

38. Sistema Refinador en Venezuela
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
38

39. Centro de Refinación Paraguaná
Década
Cardón Amuay
1949-1959 Inicio de Operaciones
Destilación, FCC, Alquilación
Inicio de Operaciones
Destilación, Hidrotratamiento
1960-1977 Ampliación Cap. Destilación
Complejo Hidrodesulfurador
Unidades Viscoreductoras
Ampliación Cap. Destilación
Complejo Hidrodesulfurador
1978-1990 Aumento Capacidad FCC
Envasado de Lubricantes
Alquilación II
Proyecto MPRA:
FCC, Flexicoquer, Alquilación,
Isomerización, Gases Livianos
1991
Interacción Amuay-Cardón (IAC)
1991-1996 Complejo de Oxigenados
Proyecto PARC:
Coquización Retardada, Reformador,
Hidrotratamiento, Azufre, Aminas
Coquización Retardada
Unidad de Azufre #3
Flexsorb
TAME
1997- 2000 Integración Amuay-Cardón en Centro de Refinación Paraguaná (CRP),
incluyendo a la Refinería Bajo Grande - Aumento de capacidad FCC Cardón
Evolución de las Refinerías de Amuay y Cardón
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
39

40. Evolución de las Refinerías de Amuay y Cardón
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
40

41. Fuentes de suministro del CRP
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
41

42. CRP Refinería de Amuay
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
42

43. CRP Refinería de Amuay
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
43

44. CRP Refinería Cardón
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
44

45. CRP Refinería Cardón
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
45

46. CRP Refinería Bajo Grande
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
46

47. CRP Refinería Bajo Grande
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
47

48. Centro de refinación Paraguaná
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
48

49. Centro de refinación Paraguaná
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
49

50. Rendimientos del CRP
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
50

51. Refinería El Palito
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
51

52. Refinería El Palito
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
52

53. Refinería de Puerto la Cruz
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
53

54. Refinería de Puerto la Cruz
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
54

55. Calidad de productos
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
55

56. Adecuaciones de las instalaciones
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
56

57. Refinerías en proyecto
Introducción a los Proceso de Refinación
Marzo 2022
57