Industria petroquímica
Composición del crudo y estructura de los hidrocarburos
El petróleo crudo está compuesto principalmente por hidrocarburos, moléculas formadas por átomos de hidrógeno y carbono. Estos hidrocarburos varían en tamaño, estructura y longitud. El más simple, el metano, contiene solo un átomo de carbono por molécula y se presenta en estado gaseoso bajo condiciones estándar. A medida que aumenta el número de átomos de carbono, los hidrocarburos pasan a ser líquidos y, con masas moleculares aún mayores, sólidos. Esta variación estructural permite que el petróleo crudo se transforme en una amplia gama de productos, como butano, combustible de aviación, gasolina, diésel, lubricantes y numerosos tipos de plásticos. El crudo es la materia prima de un extenso conjunto de productos petroquímicos, incluidos combustibles, disolventes, lubricantes y polímeros, obtenidos mediante destilación fraccionada y procesos avanzados de refino como el cracking, el reformado y el hidrocracking.
Destilación del crudo en fracciones
La longitud de cada molécula de hidrocarburo determina su punto de ebullición, lo que hace posible separar el petróleo crudo en fracciones mediante destilación. En este proceso, el crudo se vaporiza al mezclarse con vapor sobrecalentado. Los vapores entran en una columna de destilación que alcanza aproximadamente 600°C en la base y desciende hasta unos 20°C en la parte superior. A medida que ascienden, los vapores atraviesan una serie de bandejas. Cada fracción condensa a la altura correspondiente a su punto de ebullición y se recoge. Las fracciones recuperadas incluyen gases, gasolina, nafta, queroseno, diésel, fuelóleo y diversos residuos.
Procesamiento adicional y conversión de fracciones
No todas las fracciones obtenidas por destilación tienen el mismo valor económico, por lo que a menudo se someten a procesos adicionales para convertir fracciones menos valiosas en productos de mayor demanda. Esto se logra mediante técnicas como el cracking, la unificación y la alteración. El cracking es el método más común y consiste en descomponer moléculas grandes de hidrocarburos en moléculas más pequeñas, volátiles y combustibles. Estas moléculas ligeras son especialmente valiosas como combustibles debido a su mejor flujo e ignición. La unificación combina moléculas pequeñas para formar otras mayores, mientras que la alteración modifica la estructura molecular sin cambiar el número de átomos.
Tipos de cracking utilizados en el refino
El cracking puede llevarse a cabo mediante varios métodos, cada uno adaptado a distintos objetivos industriales. El cracking térmico emplea temperaturas muy elevadas y, en algunos casos, presión alta para romper los enlaces moleculares. El cracking con vapor consiste en diluir los hidrocarburos con vapor y exponerlos brevemente a temperaturas extremas para inducir su descomposición. El cracking catalítico utiliza un catalizador en un reactor de lecho fluidizado a temperaturas más bajas, promoviendo las reacciones necesarias para dividir los hidrocarburos. Cuando se introduce hidrógeno en el proceso catalítico, se convierte en hidrocracking, una técnica que mejora tanto el rendimiento como la calidad del producto final. Los productos del cracking suelen someterse posteriormente a una destilación adicional para separar los nuevos componentes en fracciones útiles.