Lo que hace una refinería

# Lo que hace una refinería

Una refinería separa, convierte, trata y mezcla petróleo crudo para convertirlo en productos útiles. El horizonte es complicado porque cada parte de ese trabajo necesita equipo distinto.

La versión corta

La destilación separa el crudo en rangos útiles de punto de ebullición.
Las unidades de conversión transforman material más pesado en productos de mayor valor.
El tratamiento y la mezcla hacen que los combustibles finales cumplan las especificaciones requeridas.

Todos en Baytown han mirado las torres. A menos personas les han explicado, con palabras sencillas, qué ocurre dentro. Esta es esa explicación, traducida a partir de los propios manuales del gobierno y de la Energy Information Administration.

Empiece con el barril

El petróleo crudo no es una sola cosa; es una multitud. Saque un barril del suelo y tiene miles de moléculas diferentes: algunas tan ligeras que hervirían en una tarde cálida, otras tan pesadas que se quedarían en su mano como alquitrán, además de un poco de azufre, nitrógeno, oxígeno y una traza de metal. Nada de eso es útil tal como sale. Una refinería existe para ordenar esa multitud por peso, romper las moléculas pesadas en otras más ligeras, quitar el azufre y mezclar lo que queda para producir cosas que puedan quemar una camioneta, un avión o una podadora. La Energy Information Administration dice que toda refinería hace las mismas tres cosas en el mismo orden: separar, convertir, tratar.

Un número para recordar: en un año reciente, la refinería promedio de Estados Unidos obtuvo unos cuarenta y cinco galones de producto de cada barril de cuarenta y dos galones. No es magia: las moléculas más ligeras ocupan más espacio que las pesadas de las que salieron. La planta vende más volumen del que compra.

Separar: la torre

El crudo sale del barco o del ducto, se lava para quitarle la sal y se calienta en un horno a alrededor de 650 a 700 grados, suficiente para que la mayor parte sea vapor cuando entra por el fondo de una columna de acero de unos 120 pies de altura. Esa columna es la torre que se ve desde el ferry. Adentro hay platos, uno sobre otro, y la física es suficientemente sencilla para explicársela a un niño: las cosas ligeras suben. Las moléculas más ligeras —gases, propano, butano— llegan hasta arriba. La nafta del rango de gasolina se condensa un poco más abajo. El queroseno y el combustible de avión, más abajo todavía. El diésel y el gasóleo, debajo. Y la fracción más pesada, que nunca se vuelve vapor, drena por el fondo como un residuo negro que la planta llama “resid”. El manual técnico de OSHA enumera los cortes exactamente en ese orden, de arriba hacia abajo.

El resid no es desperdicio —todavía tiene buenas moléculas—, pero no puede simplemente calentarse más, porque a esas temperaturas empezaría a romperse por sí solo, sin control. Así que va a una segunda torre, más ancha, que funciona al vacío, donde la menor presión deja hervir lo pesado a una temperatura que puede soportar. De la torre de vacío salen más gasóleos, las bases para aceite lubricante y un fondo tan pesado que se vuelve asfalto o feed, alimentación, para el coker.

Convertir: el trabajo pesado

La destilación simple le daría al país demasiado aceite pesado y muy poca gasolina, así que el centro de toda refinería grande es un conjunto de unidades que reorganizan moléculas. El manual de OSHA describe cada una; aquí están, en una línea cada una.

El cat cracker, craqueador catalítico, toma gasóleo pesado y lo rompe en piezas del rango de gasolina sobre un catalizador tan fino que fluye como líquido, a 900 a 1,000 grados. El catalizador se cubre de coque y se quema limpio en un regenerador, una y otra vez, todo el día. Esta es la unidad que fabrica la mayor parte de la gasolina de Estados Unidos.
El hydrocracker, hidrocraqueador, hace la misma ruptura, pero bajo hidrógeno a mil libras de presión o más, lo que produce diésel y combustible de avión más limpios.
El coker, coquizador, es adonde va el fondo mismo del barril: se calienta a unos 900 grados y se mantiene en tambores enormes durante un día mientras se rompe en aceite más ligero y un residuo sólido parecido al carbón —petroleum coke, coque de petróleo— que se corta del tambor con chorros de agua. Alrededor de una vigésima parte de cada barril termina como coque.
La alky unit, unidad de alquilación, toma las pequeñas moléculas de gas que expulsan los crackers y, con un ácido fuerte como intermediario, las arma en alkylate, alquilato: lo más limpio y de mayor octanaje que entra en la gasolina.
El reformer, reformador, toma nafta de bajo octanaje y la reorganiza sobre un catalizador de platino para convertirla en reformate, reformado de alto octanaje, y libera hidrógeno como subproducto; hidrógeno que luego usa la planta en muchas otras partes.

Tratar: sacar el azufre

El azufre envenena el platino, corroe la tubería y, cuando se quema el combustible, se convierte en el ácido de la lluvia ácida y en hollín en el aire. Por eso casi toda corriente pasa por un hydrotreater, hidrotratador: se calienta, se mezcla con hidrógeno y se empuja a presión a través de un lecho catalítico, hasta que el azufre y el nitrógeno salen como sulfuro de hidrógeno y amoníaco y se separan. OSHA dice que este paso elimina alrededor del noventa por ciento de los contaminantes. Es la razón de que el diésel de la bomba sea “ultra-low sulfur”, ultra bajo en azufre: regla federal desde 2010, quince partes por millón, frente a hasta cinco mil una generación atrás. La EPA atribuye a ese cambio una reducción de más del noventa por ciento en emisiones dañinas de camiones y equipo. Cada vez que no huele un autobús diésel, agradézcale a un hydrotreater.

Mezclar: la última mesa

Nada que sale de una sola unidad se vende tal como está. Blending, mezcla, es el paso final y silencioso donde corrientes de una docena de unidades se combinan en proporciones exactas con aditivos para alcanzar una especificación: regular de 87 octanos, premium de 91 a 94, diésel, jet, y las líneas especiales —base de aceite lubricante, cera, asfalto. El número de la bomba en Garth Road es el promedio de dos pruebas de laboratorio, y se decidió en una sala de blending a unas millas de donde usted carga combustible.

Las cosas que puede ver desde afuera

El flare. Un flare, antorcha, es una válvula de seguridad con una llama encima. La EPA lo describe como un dispositivo que quema gas residual en un punto alto y alejado en vez de dejarlo escapar sin quemar, y dice que su trabajo principal en una refinería es manejar emergencias: una unidad se dispara, la presión tiene que ir a alguna parte con rapidez y el flare la quema con una eficiencia de noventa y ocho por ciento en vez de permitir que se forme una nube explosiva a nivel del suelo. Un flare grande suele ser el sistema de seguridad haciendo su trabajo, no la planta rompiéndose; y también es una fuente de emisiones por derecho propio, por eso el flaring, uso de antorcha, está regulado y la planta debe reportar los eventos grandes. Las dos cosas son ciertas a la vez. La página de alertas de planta explica cómo leer uno.
Vapor. Las plumas de las torres de enfriamiento y respiraderos son principalmente agua. Las refinerías usan vapor por toneladas: para sacar moléculas ligeras de las pesadas, reducir presión en las torres, mover equipo.
Las chimeneas de los hornos. Los calentadores que llevan el crudo a temperatura; las chimeneas más altas del horizonte.
El tank farm, parque de tanques. Crudo esperando entrar, producto esperando salir y la única cosa sin la que una refinería no puede operar: espacio.

La de Baytown

El complejo del Ship Channel son tres plantas en un mismo sitio, según la hoja informativa de la empresa: una refinería con capacidad de crudo de alrededor de 588,000 barriles al día, entre las más grandes del país; una planta química; y una planta de olefinas. Lo que fabrica la refinería es la lista de arriba: grados de gasolina, diésel de ultra bajo azufre, jet, aceites lubricantes, ceras, hidrocarburos especiales. Lo que hace la planta química es la página siguiente.

Cómo leer el horizonte desde el puente

Cruce el Fred Hartman al atardecer y podrá ponerle nombre a lo que mira, una vez. Las altas y delgadas con plataformas cada veinte pies son las torres: columnas de destilación, los separadores. Las altas sin plataformas y con una pluma son heater stacks, chimeneas de calentadores, los conductos de los hornos. La única chimenea con una llama es el flare, normalmente hacia un extremo donde el viento se la lleva. Los pares de cilindros anchos y bajos con un derrick alto entre ellos son tambores de coker; el derrick sostiene el taladro que corta el coque. Las filas largas y bajas de cuadros son bancos de intercambiadores y el pipe rack que lleva tubería entre todo. Las esferas contienen gas presurizado: propano, butano. Los tanques redondos y planos a lo lejos guardan crudo y producto, y los más grandes contienen más de lo que usa un vecindario en un año. El edificio cuadrado sin ventanas cerca del centro es el cuarto de control. Aprenda esas siete formas y todo el Ship Channel se vuelve legible; la refinería, la planta de olefinas y las unidades químicas son el mismo alfabeto escrito en palabras distintas.

Un barril, una casa

Siga un solo barril por la unidad y hasta una cocina de Baytown. Casi la mitad se vuelve gasolina, en la camioneta de la entrada. Un poco más de una cuarta parte se vuelve diésel: el autobús escolar, la camioneta de reparto, el tractor del arrozal subiendo por 146. Una décima parte se vuelve combustible de avión, que es como llegan los abuelos desde Ohio. Una vigésima se vuelve coque, que alimenta hornos de cemento y acerías. Unos cuantos galones se vuelven propano para la parrilla, asfalto para la calle de enfrente, la base del aceite del motor y la cera del queso. La Energy Information Administration mantiene la división exacta; la versión clara es que el barril que bajó del barco en el muelle el martes está, para el viernes, en cada habitación de la casa. La refinería no fabrica un solo producto. Fabrica el día ordinario.

Las personas dentro

Dos mil empleados según el propio conteo de la empresa y aproximadamente otros tantos contratistas en un día promedio, solo en la grande: operadores, mecánicos, técnicos de instrumentación, técnicos de laboratorio, inspectores, ingenieros, oficina, seguridad en la puerta, estación médica. La lista de apellidos del pueblo está en esos badges. La mayoría nunca verá la planta completa; una unidad es una carrera. Lo que comparten es lo que esta página intenta darle a usted: saben para qué sirven las formas. El cuarto de control es donde vive ese conocimiento; el día del operador es cómo se ve un martes.

Por qué importa que usted lo sepa

Porque las personas que la operan son sus vecinos, porque lo que usted mira desde el puente es una de las máquinas más grandes de la Tierra, y porque un pueblo que vive junto a una refinería merece entenderla con las mismas palabras claras que usan sus operadores. Los nombres de unidades de esta página son los mismos que aparecen en los badges de Lee College. Ahora usted puede leerlos.

Léalo sin rodeos

El petróleo crudo es una mezcla.
El calor inicia la separación.
La presión cambia algunas reacciones.
Los catalizadores cambian las rutas de reacción.
El hidrógeno ayuda a eliminar contaminantes.
El azufre tiene que controlarse.
La mezcla termina muchos productos.
El almacenamiento conecta las unidades con los mercados.
Las tuberías conectan el proceso.
Los operadores mantienen las condiciones dentro de límites.
El mantenimiento mantiene confiable el equipo.
El horizonte es un mapa del proceso.

Fuentes

U.S. Energy Information Administration, “Energy Explained”: oil and petroleum products; refining crude oil — the refining process; refining inputs and outputs; octane in depth; use of oil. OSHA Technical Manual, Section IV, Chapter 2, “Petroleum Refining Processes”. U.S. EPA, estándares de combustible diésel (40 CFR 80 Subpart I) y Air Pollution Control Technology Fact Sheet sobre flares. Hoja informativa ExxonMobil Baytown Complex.

En español

Lo que hace una refinería: el crudo no es una cosa sino una multitud de moléculas de distintos pesos, con azufre, nitrógeno y trazas de metales. Toda refinería hace tres cosas en orden — separar, convertir, tratar — según la Administración de Información Energética. Separar: el crudo se calienta a unos 650–700 grados y entra a una torre de unos 120 pies; lo ligero sube (gases, propano, butano), luego la nafta de gasolina, el queroseno y el combustible de avión, el diésel, y el residuo pesado sale por el fondo; ese residuo va a una torre al vacío que produce gasóleos, bases lubricantes y asfalto. Convertir: el craqueador catalítico rompe el gasóleo pesado en gasolina a 900–1,000 grados; el hidrocraqueador hace lo mismo con hidrógeno a alta presión para diésel y combustible de avión más limpios; el coquizador cocina el fondo del barril en tambores enormes y deja coque de petróleo; la unidad de alquilación arma alquilato de alto octanaje con un ácido como catalizador; el reformador reconvierte nafta sobre platino y produce hidrógeno. Tratar: el hidrotratador quita cerca del noventa por ciento del azufre y el nitrógeno; por eso el diésel es de ultra bajo azufre — quince partes por millón desde 2010, según la EPA. Mezclar: nada se vende tal como sale de una unidad; la gasolina regular de 87 octanos se decide en una sala de mezclas. Lo que se ve desde afuera: la antorcha es una válvula de seguridad con llama — quema el gas de emergencia al noventa y ocho por ciento en vez de dejar que forme una nube explosiva; el vapor de las torres de enfriamiento es agua; las chimeneas son los hornos; el parque de tanques es espacio. El complejo de Baytown: refinería (unos 588,000 barriles diarios, entre las más grandes del país), planta química y planta de olefinas, según la hoja de datos de la empresa.

Cómo leer el horizonte desde el puente. Las altas y delgadas con plataformas cada seis metros son las torres de destilación; las altas sin plataformas y con pluma son las chimeneas de los hornos; la sola con llama es la antorcha; los pares de cilindros gordos con una torre de perforación en medio son los tambores del coquizador; las filas largas y bajas son los intercambiadores y el rack de tubería; las esferas son gas a presión; los tanques planos a lo lejos son crudo y producto; el edificio sin ventanas en medio es la sala de control. Siete formas y todo el Canal se vuelve legible. Un barril, una casa. Casi la mitad se vuelve gasolina; poco más de un cuarto, diésel; una décima, combustible de avión; una vigésima, coque; unos galones, propano para la parrilla, asfalto para la calle, la base del aceite del motor y la cera del queso. El barril que bajó del barco el martes está, el viernes, en cada cuarto de la casa. La gente que está adentro. Unos dos mil empleados y otros tantos contratistas en un día promedio, solo en la grande; la lista de apellidos del pueblo está en esas credenciales; una unidad es una carrera.

Versión en español de /work/life/what-a-refinery-does/.