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[4] M. Izquierdo Herrera, “Ingeniería básica de una planta de producción de butadieno a partir de la
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[5] H. Kurokawa et al., “Dehydrogenation of n-Butane to Butenes and 1,3-Butadiene over PtAg/Al2O3
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[6] Fridman et Al, “METHOD OF SHUTTING DOWN A REACTOR,” US 10 , 035 , 119 B2, 2018.](https://image.slidesharecdn.com/obtencinde13bdapartirden-butan-210825155959/85/Obtencion-de-1-3-BD-a-partir-de-n-butano-18-320.jpg)
Obtención de 1,3 BD a partir de n butano
- 2. 1. MATERIA PRIMA GAS NATURAL GAS DE SINTESIS ETANO PROPANO BUTANO C5+ La materia prima típica para la unidad CATADIENE tiene la siguiente composición COMPONENTES %W N-propano 3.0 N-butano 95 C5+ 2 Figura 1: Materias primas para procesos petroquímicos a partir del Gas Natural Materia prima: N-butano
- 3. 2. OBTENCIÓN DE MATERIA PRIMA Figura 2: Obtención de la Materia prima a partir del Gas Natural
- 4. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO 4.1 PRINCIPALES EQUIPOS DEL PROCESO Figura 3: Principales equipos del proceso de deshidrogenación de n-butano
- 5. a) HORNO Son calderos de calor residual, pueden se calderas pirotubulares o verticales, este tipo de calderos generan vapor por la remoción de calor de un proceso. b) REACTOR Diseñado para maximizar la conversión y selectividad con el menor costo posible. El sistema de reacción CATADIENE consiste en reactores de lecho fijo en paralelo y un sistema de regeneración de aire. El patente del catalizador usado es la empresa SÛD CHEMIE c) TORRE QUENCH Es la zona de enfriamiento rápido de los gases para obtener determinadas propiedades. En el proceso los efluentes calientes del los reactores ingresan a la torre donde los vapores son enfriados por contacto directo con una corriente de enfriamiento. d) COMPRESOR Este equipo esta construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles. En el proceso la corriente fluye hacia el tren de comprensores con el fin de comprimir el gas, manteniendo la temperatura baja. DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS
- 6. d) COMPRESOR Este equipo esta construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles. En el proceso la corriente fluye hacia el tren de comprensores con el fin de comprimir el gas, manteniendo la temperatura baja. e) ABSORBEDOR Este equipo realiza la absorción de los gases en un liquido de lavado. En el proceso pertenece a la zona de recuperación para eliminar los gases inertes. f) STRIPPER Es un equipo que tiene el fin de hacer la remoción adicional de liquido que no se pudo retirar de los gases. g) DEPROPANIZADOR Es la unidad de recuperación de ligeros en una columna de destilación que separa una mezcla de propano y butano en dos corrientes liquidas. h) SEPARADOR Es la unidad de separación de C4 y butandienos, los C4 separados son enviados a la combinación con garga fresca de butano, el butadieno por otro lado ya es producto final. Has tipos de separadores bifásicos y son horizontales, verticales y esféricos. En el proceso el uso de uno de los separadores dependerá de las condiciones de alimentación.
- 7. 4.2VARIABLES DE PROCESO ❑ TEMPERATURA El proceso de conversión de n-butano y n-buteno a Butadieno son altamente endotérmicas. Las temperaturas optimas se seleccionan usualmente para maximizar la producción de 1,3 Butadieno y minimizar la formación de conque. La temperatura del reactor también esta en función de la composición de la alimentación. Por ejemplo mantener luna temperatura adecuada para minimizar la formación de polímeros. ❑ PRESIÓN Por ser la reacción del proceso altamente endotérmica, se ve favorecida a temperaturas elevadas y presiones bajas. Recalentar el catalizador se lleva a cabo a casi un poco mas de la temperatura atmosférica. Es importante la existencia de equipos que permiten variar las presiones según precise el proceso. ❑ TIEMPO DE RESIDENCIA El tiempo de residencia para la alimentación en el reactor es aproximadamente 5 a 15 minutos
- 8. CONDICIONES OPERATORIAS DEL REACTOR ❑ la tecnología CATADIENE utiliza reactores cíclicos de lecho fijo ❑ Tiene una alta tolerancia a las impurezas de la alimentación. ❑ Catalizador económico y robusto, resistente a contaminantes. ❑ No existe pérdidas del catalizador ❑ No tiene problemas de ensuciamiento significativo ❑ Inyección baja en azufre (15 ppm en la alimentación del reactor). ❑ Las condiciones operatorias de Presión y Temperatura son: PRESIÓN ABSOLUTA: 0.15-0.20 bar TEMPERATURA: 600-680 °C ❑ El catalizador del proceso CATADIENE está compuesto principalmente de alúmina, oxido de cromo y otro material inerte. ❑ La vida útil esperada del catalizador es de 1 a 2.5 años Figura 4: Reactores del proceso de deshidrogenación de n-butano
- 9. 4.3 DIAGRAMA DE BLOQUES CALENTAMIENTO DE LA ALIMENTACÍON ENFFRIAMIENTO RÁPIDO SISTEMA DE REACTORES RECUPERACIÓN DE GASES DEPROPANIZADORA SEPARADOR AIRE Reciclo n-butano/n-buteno 1-3 Butadieno C3- FUEL GAS Alimentación fresca de n-butano DIAGRAMA DE BLOQUE n-butanos Conv.BD 30-40% COMPRESIÓN Butadieno n-butano n-buteno Prod. gaseosos C4
- 10. 4.3 DIAGRAMA DE FLUJO H-101 H-102 I-101 2 R-101 R-103 3 T-101 4 V-101 5 6 7 8 9 B-101 10 Q-101 B-102 12 13 I-103 14 11 R-102 1 I-102 26 27 I-104 C-101 I-105 15 16 17 TA-101 I-106 18 19 21 20 DP-101 22 23 C4s separación 24 25 Reciclo n-butenos/n-butanos Butadieno n-butanos n-butenos C3- 1-3 BUTADIENO H-101 Horno de Alimentación H-102 Horno para el aire R-101 Reactor de regeneración del catalizador R-102 Reactor de deshidrogenación R-103 Reactor de purga I-101 Intercambiador Calor recuperado I-102 Intercambiador con corriente de aire I-103 Aeroenfriador I-104 Cooler I-105 Cooler B-101 Bomba de alimentación al Quench T. B-102 Bomba de Quench Tower B-103 Bomba de stripping T-101 Turbina de gas DP-101 Depropanizadora aire Gases residuales n-butano S-101 B-103 I-107 I-108 E-26 Gases residuales S-101 Stripping TA-101 Torre de absorción Zona de reacción Zona de enfriamiento rápido Zona de compresión Zona de recuperación/purificación 75 25 Zona de calentamiento Calor recuperado Purga de vapor 12-15 600-680 600 vapor Butadieno n-butano n-buteno Prod. gaseosos Conv.BD 30-40% 600 Conv. Total 67 % 75 25 100 375 300-350 12-15 12-15 n-butanos 2250 120-150 Rend.60-65% Presión mmHg Temperatura °C LEYENDA
- 11. 3. CB&I LUMMUS CATADIENE PROCESS Figura 5: Diagrama del proceso CATADIENE
- 12. PROCESO CATADIENE ❑ El proceso CATADIENE es la única tecnología disponible para convertir n-butano en n-butenos y n-butenos en butadieno en un solo paso de reacción. ❑ Diecinueve plantas de CATADIENE se han construido en el mundo, con una capacidad de 1 200 000 MTA, la planta CATADIENE mas reciente se encuentra en TOBOLSK, RUSIA, esta planta tiene una capacidad de 180 000 MTA. La mayoría de las primeras plantas de CATADIENE cerraron en la década de 1970 y 1980. ❑ El esquema de procesamiento para el proceso CATADIENE consta de los siguientes pasos. 1. Deshidrogenación de butano para producir butadieno 2. Compresión del efluente del reactor 3. Recuperación y purificación del producto ❑ Variables de proceso Rango de Temperatura: 575 – 625 °C Presión absoluta: 0.14 -0.24 bar
- 13. BALANCE DE MATERIAY ENERGÍA DEL PROCESO CATADIENE ❑ Balance materia típico de la obtención de 1,3 Butadieno a partir de N-butano ❑ Balance de energía típico de la obtención de 1,3 Butadieno a partir de N-butano
- 14. 4. IMPLEMENTACIÓN DEL PROCESO EN EL PERÚ ❑ La materia prima (n-butano) producido en la planta de fraccionamiento de Pisco, actualmente se exporta hacia mercados de Ecuador, Colombia y Brasil donde lo convierten en butadieno para producir caucho. ❑ Aprovechando el butano del Gas Natural de Camisea, se podría implementar una Industria Petroquímica ❑ La creciente demanda de productos derivados de los butadienos en los mercados de Perú y otros países de Latinoamérica garantizan el desarrollo de la industria. ❑ Según datos del Instituto Nacional de Estadística e Informática del Perú (INEI) la producción de llantas para autos, camionetas ha alcanzado niveles altos en los últimos años.
- 15. MATERIA PRIMA EN EL PERÚ ❑ De acuerdo a estudios, la producción de gas natural proveniente de Camisea, está en incremento con un crecimiento anual de 62% y se provee que seguirá este crecimiento, por ende habrá mayor producción de butanos.
- 16. ARTÍCULO N°1: DESHIDROGENACIÓN DE N-BUTANO A BUTENOS Y 1,3-BUTADIENO SOBRE CATALIZADORES DE PtAg / Al2O3 EN PRESENCIA DE H2 Journal of Materials Science and Chemical Engineering, 2018 Figura: Esquema de preparación del catalizador Tabla: Distribución de los subproductos durante la deshidrogenación Figura: Deshidrogenación de n-butano sobre catalizadores A-D
- 17. PATENTE: MÉTODO DE APAGADO DE UN REACTOR CON UN CATALIZADOR QUE CONTIENE CROMO ETAPA 1: CATALIZADOR CON T° <500-800 °C> ETAPA II: CATALIZADOR A T° ENTRE 300-500°C ETAPA III: CATALIZADOR CON T° <155-320> ETAPA III: CATALIZADOR CON T° <50-150> ETAPA FINAL: CATALIZADOR A T° AMBIENTE Enfriado con un primer gas de enfriamiento Retirado del primer gas de enfriamiento, tratado con gas reductor y enfriado con un segundo gas de enfriamiento Enfriado con un tercer gas de enfriamiento Enfriado con un cuarto gas de enfriamiento
- 18. BIBLIOGRAFÍA [1] C. L. Pissani Solá, “‘DISEÑO DE UNA PLANTA DE DESHIDROGENACIÓN CATALÍTICA PARA LA PRODUCCIÓN DE BUTADIENO,’” UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO, 2015. [2] S. S. Soman, “Production of Butadiene from Butane,” FACULTY OF TECHNOLOGY & ENGINEERING M.S.UNIVERSITY BARODA, 2012. [3] Lummus Technology a CB&I company, “LUMMUS CATADIENE® nButane Dehydrogenation Unit for Butadiene Production.” . [4] M. Izquierdo Herrera, “Ingeniería básica de una planta de producción de butadieno a partir de la deshidrogenación de nbutanos,” Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla, 2016. [5] H. Kurokawa et al., “Dehydrogenation of n-Butane to Butenes and 1,3-Butadiene over PtAg/Al2O3 Catalysts in the Presence of H2,” J. Mater. Sci. Chem. Eng., vol. 6, pp. 16–24, 2018. [6] Fridman et Al, “METHOD OF SHUTTING DOWN A REACTOR,” US 10 , 035 , 119 B2, 2018.