Proceso CATADIENE para la obtención de 1.3 BD a partir de N-Butano

1. PROCESO CATADIENE

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.