Conocida también como “acidez nafténica”, la acidez total es una de las características de los petróleos que más influencia su precio y su procesamiento. Petróleos considerados de acidez elevada tienden a ser más baratos que los petróleos de baja acidez y son alternativas importantes para refinerías de todo el mundo. Provenientes de países como Brasil (post-sal), Rusia, Venezuela, China e India, y también presente en crudos no convencionales como shale oils y sand oils, esos petróleos ácidos tienden también a ser más pesados. Al mismo tiempo que representan buenas oportunidades para los refinadores, esas materias primas también traen consigo algunos desafíos para las unidades de refino, uno de estos es la corrosión nafténica.

La acidez de un petróleo es evaluada por el TAN (total acid number), que es la medida de cuanto KOH es necesario para neutralizar 1g del petróleo. Petróleos con TAN mayor que 0,5 mg/g son considerados ácidos. Esa acidez es promovida no solamente por ácidos nafténicos, pero también por otros tipos de ácidos carboxílicos y H2S.

La corrosión nafténica ocurre en la ausencia de agua y de manera localizada, caracterizada por pitting, con bordes marcados (Figura 1). La reacción de los ácidos carboxílicos con el hierro genera un producto de corrosión (sal) e hidrógeno, de acuerdo con la siguiente reacción:

Dado que los compuestos Fe(RCOO)₂ son altamente solubles en hidrocarburos, se instala un mecanismo de corrosión – erosión que puede llevar a la pérdida de contención sin que sea detectada baja espesura en otras partes del equipo o tuberías.

^{Figura 1 - tubería damnificada por corrosión nafténica
Fonte: Webcorr – the corrosion clinic - https://www.corrosionclinic.com/types_of_corrosion/what-is-naphthenic-acidcorrosion_NAC_prediction_modeling.htm accesado en 04/04/2022.}

La ocurrencia e intensidad de la corrosión nafténica no dependen solamente del TAN, sino que también de las condiciones operacionales y otras características de la composición del petróleo. Los factores de mayor influencia son:

1. Temperatura – la corrosión nafténica ocurre habitualmente en el rol entre 200ºC y 400ºC, arriba de 400ºC ocurre la degradación de los ácidos carboxílicos;
2. Contenido de azufre – en el caso de que el hidrocarburo contenga H2S u otro agente formador de sulfuro de hierro (FeS) puede ocurrir la formación de capa protectora. Entre tanto es necesario que exista concentración suficiente de esos compuestos para que la capa se mantenga estable. Por eso, en sistemas como fondos de torres de destilación donde la concentración de H2S es baja, y en caso de petróleos con bajo azufre y alta acidez, la corrosión nafténica es más crítica;
3. Velocidad – la corrosión nafténica tiende a ocurrir en regiones de alta velocidad de flujo, como curvas de tuberías e intercambiadores de calor. Eso ocurre, posiblemente, porque en esas regiones es más fácil ocurrir la degradación de la capa protectora de FeS;
4. Cambio de fase – la corrosión nafténica ocurre intensamente en superficies donde estén ocurriendo cambios de fases o flujo bifásico, como platos de torres, borbujeadores, hornos e intercambiadores de calor.

En una refinería que procesa petróleos de alta acidez la ocurrencia de corrosión nafténica será más intensa en las unidades de destilación atmosférica y a vacío, donde hay hidrocarburos más pesados con alta temperatura, sin embargo, no alta lo suficiente para destruir los compuestos ácidos.

En las unidades de FCC los ácidos responsables por la corrosión nafténica son destruidos en el conversor, entretanto ese mecanismo de corrosión puede ocurrir en el sistema de carga de la unidad, especialmente al final de la batería de precalentamiento, horno de carga y líneas de inyección de carga en el riser, donde las temperaturas superan los 200ºC.

Prevención:

La prevención contra corrosión nafténica contempla diversos factores que deben ser considerados y aplicados de acuerdo con el objetivo de la refinería y de la frecuencia de procesamiento de petróleos ácidos. Las principales formas de prevención son:

• Blend de petróleo: realizar control de la acidez a través de la mezcla de un petróleo de acidez elevada con uno de baja de modo que el TAN del blend quede menor que 0,5mg/g;
• Adecuación metalúrgica: en refinerías que tienen el procesamiento de petróleos ácidos como objetivo de largo plazo, la sustitución del acero al carbono por acero de aleación de bajo carbono y contenido de molibdeno arriba de 2% auxilia en el aumento de la resistencia de los equipos a la corrosión nafténica. En casos de torres de destilación es posible la instalación de linning de material resistente;
• Utilización de inhibidores de corrosión: existen inhibidores de corrosión desarrollados para auxiliar en la prevención de ese tipo de corrosión;
• Tratamiento de la carga: con el aumento de disponibilidad de cargas no usuales hay diversos recursos para destrucción de los ácidos nafténicos en el petróleo bruto y en productos pesados, desde la inyección de grandes cantidades de soda (que genera gran cantidad de efluente y no es la solución preferencial) hasta tratamientos térmicos y catalíticos.

FCC S.A. posee un equipo de especialistas listos para auxiliar en caso de cambios de elenco de petróleo.