Evaluación de la formación de ácido clorhídrico a partir de la hidrólisis de las sales inorgánicas en crudos con presencia de ácidos nafténicos

Evaluation of hydrochloric acid formation from hydrolysis of inorganic salts in crudes with naphthenic acids content

La formación de ácido clorhídrico en las unidades aguas arriba de las torres de destilación atmosférica, producto de la hidrólisis de sales inorgánicas tales como cloruro de magnesio (MgCl₂) y cloruro de calcio (CaCl₂) principalmente, ha representado un gran problema de corrosión en esta sección para la industria del petróleo. En el presente estudio se recreó el proceso de formación del ácido clorhídrico empleando crudos colombianos con diferentes rangos de contenidos de sales comprendidos entre 1,87 y 2,62kg de sal/159m³ de crudo (4,12 - 5,78 Libras de sal/ 1000 barriles de crudo), manejando temperaturas entre 150 y 350°C. A su vez se tuvo en cuenta la concentración de los ácidos nafténicos presentes en cada crudo para evaluar su posible influencia en la formación de ácido clorhídrico.

Los crudos fueron procesados en una planta piloto viscorreductora de crudo a presión atmosférica.Los porcentajes de formación de HCl, producto del balance de masa, mostraron rangos de evolución cloruros por el orden del 96,2 – 100% para el cloruro de magnesio y del 3,1% para el cloruro de calcio. Se observó que en los crudos tratados, la evolución a ácido clorhídrico se debió principalmente al proceso normal de hidrólisis de las sales.

Introducción

La industria del petróleo, se ha visto en la necesidad de recurrir a la explotación de crudos pesados o de oportunidad debido a la disminución de las reservas de crudos livianos o convencionales y el incremento de la demanda energética mundial. El procesamiento de crudos pesados representa altos costos por los problemas de corrosión e integridad que genera. Uno de los sistemas más afectados por la corrosión en una unidad de destilación primaria de crudos es el sistema de cima de la torre de destilación atmosférica debido a que en este sistema se presenta corrosión acuosa por HCl, especies sulfuradas y ácidos orgánicos débiles, además de corrosión bajo depósito debido a la sublimación de sales de amonio y amina producto de la neutralización de los ácidos y en algunos casos corrosión por erosión en las líneas de cima. La principal fuente de formación de HCl se atribuye a la hidrólisis de las sales inorgánicas presentes en el crudo. Estas sales, como el cloruro de magnesio (MgCl₂), cloruro de calcio (CaCl₂) y cloruro de sodio (NaCl), que no son retiradas completamente en el desalinizador, ingresan a la sección de precalentamiento y luego llegan al horno atmosférico hidrolizándose para formar HCl. El horno atmosférico se encuentra a un intervalo de temperatura entre 220 y 370°C. A esta temperatura, buena parte de la concentración de MgCl₂ ya se ha hidrolizado previamente y el NaCl se caracteriza por no ser reactivo a estas condiciones.

Para controlar la corrosión en los sistemas de cima se emplea la inyección de NaOH en la corriente de salida del desalinizador, en concentraciones entre 0,5 a 1,36kg/159m³ de crudo (1 a 3 libras/1000 barriles de crudo), con el fin de transformar la mayoría de los cloruros en cloruros de sodio por tener una hidrólisis más lenta.