Del pozo a la refinería: entendiendo la ruta del negocio

Para Global Energy – julio de 2022

Cuando el coronel Edwin Drake perforó el primer pozo en 1859 en Titusville, Pensilvania, se inició la era del petróleo. Inversionistas que lo apoyaron vieron la oportunidad de competir en el mercado de la iluminación al proporcionar un producto similar al aceite de ballena: el keroseno. En esos tiempos la gasolina y la nafta se consideraban productos de desecho y se dejaban evaporar.

Durante treinta años la refinación consistió en separar diversos productos procesando el petróleo por lotes, lo cual básicamente consistía en almacenarlo en tanques, en los cuales el aceite se calentaba y vaporizaba, y un condensador donde los vapores se devolvían al estado líquido. Los primeros automóviles, como el famoso Stanley, eran impulsados por vapor, alimentados por keroseno.

En 1890, con el desarrollo de los motores de combustión interna, estos necesitaban un combustible más ligero y se detonó el uso de la gasolina. Eso cambió el perfil y el propósito de la refinación. Para 1910, unos 500,000 automóviles viajaban por las carreteras de los Estados Unidos, y la demanda de gasolina excedía la oferta existente. En 1891, el ruso Vladimir Shukov patentó el proceso de craqueo térmico en Rusia, y en 1912 en Chicago, la compañía Amoco Corporation puso en marcha el primer cracker estadounidense.

La industria automotriz continuó exigiendo mayores volúmenes de gasolina y de una mejor calidad, para extender el uso eficiente de los motores de combustión interna, y en 1949 se puso en marcha el primer reformador catalítico para mejorar el contenido de octano de la nafta que ya se mezclaba con la gasolina. En la segunda mitad del siglo XX, se crea el proceso de hidrotratamiento para eliminar los contaminantes, constituyéndose en una respuesta para preservar el medio ambiente, ante las demandas sociales que ya se presentaban.

Así tiene su origen el hidrocraqueo para optimizar la producción de gasolina, controlando el incremento de los destilados medios. El hidrocraqueo trajo un problema adicional, relacionado con la producción de coque y las refinerías resolvieron dicho problema creando recipientes térmicos para almacenar el coque producido.

La mayoría de los cambios ocurridos en la refinación en los últimos 30 años han sido impulsados por las preocupaciones y demandas de los ciudadanos ante la contaminación ambiental y la respuesta de los refinadores ha sido la incorporación de tecnología. Así se crea el proceso de catálisis el cual facilita el aumento de la velocidad de una reacción química utilizando sustancias conocidas como catalizadores.

Considerando la refinación

como un proceso evolutivo de alta tecnología, llama la atención que aún se mantienen los cinco procesos básicos de su concepto original:

  • Separación: se hace por destilación o absorción; las moléculas permanecen intactas y no se produce ninguna reacción química.
  • Crackeo: Utiliza catalizadores, con o sin hidrógeno, para separar moléculas grandes en otras más pequeñas.
  • Reconfiguración: Cambia la configuración de moléculas individuales.
  • Combinación: Hace moléculas más grandes a partir de moléculas más pequeñas, para que puedan ser utilizadas como base para la gasolina.
  • Tratamiento: es la remoción de contaminantes usando catalizadores y algunas sustancias químicas.

Para entender mejor el proceso de refinación es importante conocer de donde proviene la materia prima que se usa para transformarla en productos derivados para el mercado. Dicha materia prima es el crudo, el cual proviene del subsuelo y se encuentra entrampado en yacimientos. El crudo está compuesto de hidrocarburos y en algunos yacimientos se encuentra líquido a ciertas condiciones de presión y temperatura, en otros se encuentra líquido. Casi siempre los yacimientos de líquidos contienen gas en solución, y los yacimientos de gas contienen líquidos. Cuando se produce en un yacimiento de líquido, al llegar a la superficie, se pasa a través de un recipiente que permite la separación del líquido y el gas. Allí el líquido va al tope del separador y la mezcla de petróleo y agua se queda en el fondo de este, tratándose posteriormente para separar el agua. (Figura 1).

Como mencionamos previamente, el crudo producido está compuesto por hidrocarburos que son una combinación de Carbono (C) y hidrógeno (H). Cada componente tiene su punto de ebullición, el cuál es la temperatura necesaria para lograr que se separe el vapor del líquido. Esta es la característica fisicoquímica más importante para un proceso de refinación y el fundamento del concepto de destilación, el cual se basa en separar los componentes por medio de sus temperaturas de ebullición que puedan variar entre los 90 ºF, y superar los 900 ºF. Cada tipo de crudo tiene su curva de destilación obtenida con base en los diferentes hidrocarburos y sus temperaturas de ebullición. Los refinadores los denominan fracciones, las cuales oscilan entre los 90 ºF para hidrocarburos livianos, como el metano y butano, hasta los 800 ºF y más para el gas-oíl y residuos (Figura 2).

Las curvas de destilación han sido la base para construir las torres de destilación, que inicialmente procesaban volúmenes pequeños de crudo, el cual se calentaba en hornos conectados a una tubería que recogía los vapores o gases en la parte superior y luego los enfriaban para obtener líquidos. A lo largo del tiempo este proceso evolucionó y se crearon torres de destilación, las cuales puedan manejar volúmenes que superan los 200 mbpd de crudo y utilizan el concepto de columnas de destilación y fraccionamiento para obtener más productos (Figura 3).

En México la refinación se ha convertido en un tema que ha generado mucha discusión, ocasionado por la decisión de construir una refinería en el sector de Dos Bocas, en el estado de Tabasco, muy cerca del principal terminal que México tiene para almacenar y cargar tanqueros de los clientes que compran el crudo a la empresa productiva nacional, y ahora a las empresas privadas que ya están aportando producción al país.

Ha habido muchos cuestionamientos asociados a esta decisión, relacionados con su ubicación, costos y tiempo de construcción. No obstante, el propósito de esta es adecuado, por el incremento en el país del volumen de crudo procesado. Actualmente, las seis refinerías existentes procesan unos 600 mbpd con una eficiencia de operación del 50%, pero la capacidad total del país supera los 1200 mbpd, y es una tarea pendiente realizar los trabajos de mantenimiento necesarios para alcanzar un 90 % de eficiencia en los procesos, y así colocarse en los estándares de clase mundial. La incorporación de la refinería de Deer Park, en Estados Unidos, está incrementando la capacidad adicional del país en unos 300 mbpd.

Si reconocemos los fundamentos principales del negocio, lo básico es que se disponga de suficiente capacidad de refinación para procesar la máxima cantidad de crudo producido, y agregar el valor adicional generado por este proceso y otros componentes que contribuyen a mejorar el PIB del país. De modo que la cadena de valor de los hidrocarburos no solo está conformada por los procesos de exploración y producción, hay que incorporar el proceso de refinación y siempre mantenerse competitivos. Allí está la clave del negocio.