45) Hidrógeno en Refinerías - Cuanto más compleja es una refinería, más hidrógeno consumo.
Actualmente, el consumo mundial de H₂ es de 90 MT/año, siendo el mayor uso industrial en las refinerías de petróleo para producir combustibles (aproximadamente, 40 MT/año).
En el mundo existen 732 refinerías de petróleo operativas en el mundo, aunque debido a la desinversión en el sector Oil&Gas, dicho número mengua cada año. Según los datos de la AOP - Asociación Española de Operadores de Productos Petrolíferos en 2021 en España estaban operativas 9 refinerías.
Solamente las refinerías que están en continua renovación son capaces de aguantar con robustez situaciones como las provocadas por la guerra. Ya que, el petróleo crudo de diferentes orígenes dispone de diferentes calidades y difiere, en cierta medida, en su tratamiento de refino. En esa tesitura, la rentabilidad de las refinerías está íntimamente ligado a estar en la vanguardia, dado que su modelo de negocio se sustenta sobre márgenes muy pequeños con volúmenes muy grandes.
La ingeniería química ha permitido eliminar las impurezas de los distintos crudos, empleando un catalizador de Co-Mo y siendo el hidrógeno una pieza fundamental.
1)Hidrodesulfuración (HDS):
El azufre (S) presente en el crudo se hace reaccionar con hidrógeno gaseoso, para obtener de ese modo ácido sulfhídrico. Posteriormente, mediante el proceso Claus se recupera azufre elemental del sulfuro de hidrógeno gaseoso en forma de escamas o pastillas amarillas, que tiene utilidad en usos agrícolas, como fungicida, o en la industria de fabricación de los neumáticos, como agente de vulcanización.
2)Hidrocraqueo:
El hidrógeno permite romper los hidrocarburos de cadena larga, de poco valor añadido, para obtener moléculas más cortas (como gasolina o keroseno).
3)Hidrogenación de Olefinas/Aromáticos:
En presencia de catalizadores selectivos, se eliminan los enlaces dobles de los hidrocarburos.
4)Hidrodenitrificación (HDN):
Con la intención de reducir el porcentaje de nitrógeno que se encuentra en las fracciones del petróleo (ver 3 apartado imagen).
5)Hidrodeoxigenación:
Aunque la presencia de oxigeno es muy baja, en los nuevos crudos como shale oil y fracking es algo mayor, al igual que en el coprocesado de aceites vegetales (10-12%p O) para obtener gasóleos hidrobiodiesel (HVO).
Hoy en día, el H₂ gris que consumen proviene del reformado de gas natural con vapor de agua (Steam methane reforming, SMR). Dicho proceso es una reacción endotérmica basado en la reacción del metano con vapor de agua a alta temperatura en presencia de un catalizador.
No obstante, y por poner un ejemplo cercano, Petronor, S.A.-Repsol en los próximos meses comenzará a producir H₂ verde en su electrolizador de 2,5 MW, y a parte de los 10MW que instalará en el puerto de Bilbao, mediante el electrolizador de 100MW que tiene previsto poner en marcha en 2025, descarbonizará gran parte de su proceso productivo.
45) Hydrogen in Refineries - The more complex a refinery is, the more hydrogen it consumes.
Currently, the global consumption of H₂ is 90 MT/year, with the largest industrial use being oil refineries to produce fuels (approximately 40 MT/year).
In the world there are 732 operating oil refineries in the world, although due to disinvestment in the Oil & Gas sector, this number decreases every year. According to data from the AOP - Spanish Association of Petroleum Product Operators in 2021 in Spain 9 refineries were operating.
Only refineries that are undergoing continuous renovation are capable of robustly enduring situations such as those caused by war. Since, crude oil from different origins has different qualities and differs, to some extent, in its refining treatment. In this situation, the profitability of refineries is closely linked to being at the forefront, given that their business model is based on very small margins with very large volumes.
Chemical engineering has made it possible to eliminate impurities from different crudes, using a Co-Mo catalyst and hydrogen being a fundamental part.
1)Hydrodesulfurization (HDS):
Sulfur (S) present in the crude is reacted with hydrogen gas, to thereby obtain hydrogen sulfide. Subsequently, through the Claus process, elemental sulfur is recovered from gaseous hydrogen sulfide in the form of flakes or yellow tablets, which is useful in agricultural uses, as a fungicide, or in the tire manufacturing industry, as a vulcanizing agent.
2) Hydrocracking:
Hydrogen makes it possible to break long-chain hydrocarbons, with little added value, to obtain shorter molecules (such as gasoline or kerosene).
3) Hydrogenation of Olefins/Aromatics:
In the presence of selective catalysts, hydrocarbon double bonds are removed.
4) Hydrodenitrification (HDN):
With the intention of reducing the percentage of nitrogen found in the oil fractions (see 3 section image).
5)Hydrodeoxygenation:
Although the presence of oxygen is very low, in new crudes such as shale oil and fracking it is somewhat higher, as in the co-processing of vegetable oils (10-12% p O) to obtain hydrobiodiesel gas oils (HVO).
Today, the gray H₂ they consume comes from steam methane reforming (SMR) of natural gas. Said process is an endothermic reaction based on the reaction of methane with steam at high temperature in the presence of a catalyst.
However, and to give a close example, Petronor, S.A.-Repsol in the coming months will begin to produce green H₂ in its 2.5 MW electrolyser, and part of the 10MW that it will install in the port of Bilbao, through the electrolyser of 100MW that it plans to start up in 2025, will decarbonize a large part of its production process.