DESHIDROGENACIÓN DEL PROPANO
Last updated on enero 27th, 2022 at 03:46 pm
A medida que aumenta la población mundial y se dispara la demanda de plásticos, el proceso de deshidrogenación del propano ha cobrado un gran impulso. La deshidrogenación del propano o PDH (por sus siglas en inglés) es un proceso que convierte una materia prima de propano en propileno, para un uso habitual en diversas aplicaciones petroquímicas.
A medida que aumenta la demanda mundial de propileno en el sector del automóvil, la fabricación de tapas de botellas, tejidos, material de envasado y la producción de diversos productos químicos derivados, la industria se está orientando más hacia la producción para fines específicos y se aleja de la coproducción. Esto se consigue principalmente mediante la deshidrogenación del propano, en la que este se deshidrogeniza selectivamente (es decir, la eliminación del hidrógeno de la corriente de propano) para convertirse en propileno al existir un catalizador a base de platino u óxido de cromo, según el tipo de proceso.
La química de la reacción de deshidrogenación de parafinas va acompañada de una fuerte reacción endotérmica, que debe mantenerse en un fuerte equilibrio termodinámico. El alto riesgo de que se produzcan reacciones laterales puede provocar coquización, craqueo de hidrocarburos, formación de capas de alquitrán en el catalizador de reacción e hidrogenación de olefinas. El PDH es un proceso revolucionario comercializado en la década de 1990 que convierte los flujos ricos en propano en propileno de alta pureza de grado polimérico.
Propileno – Un bloque de construcción vital
El propileno es un producto petroquímico intermedio vital cuyos derivados son:
- Ácido acrílico: utilizado en revestimientos
- Acrilonitrilo: se utiliza en los tejidos acrílicos
- Cumeno: utilizado para fabricar resinas epoxi y policarbonato
- Alcohol isopropílico: se utiliza como disolvente
- Fenol – utilizado en la fabricación de nailon y otros tejidos sintéticos
- Óxido de propileno
Aunque su demanda ha aumentado constantemente, la oferta se ha visto limitada. Esto se debe a que los craqueadores de vapor se centran más en la producción de etano que de propileno. Así como por la revolución del esquisto en Estados Unidos. Este país extrae más crudo ligero, que no produce tanto propano como el crudo pesado.
La mayor parte de la capacidad mundial era de coproducción, que no podía seguir el ritmo de la creciente demanda de propileno. Esto se complicó aún más por las enormes inversiones en terminales de transporte de GLP y GNL en Estados Unidos. El envío de etano y GLP refrigerados a las economías en auge de China e India redujo aún más la coproducción de propileno.
Esta situación se ha resuelto con la producción «a la carta» de propileno. Hay otros factores que hacen que la producción de propileno «a la carta» tenga sentido desde el punto de vista económico. Por ejemplo, la demanda de propileno ha superado a la de etileno en los últimos años y se prevé que continúe así en los próximos años.
La mayor parte de la producción «a la carta» de propileno se atribuye a la deshidrogenación del propano porque los recientes avances y la consiguiente madurez técnica del proceso han hecho que la PDH sea competitiva con las tecnologías de coproducción del mercado.
Proyecto de Alberta Heartlands
Un ejemplo más cercano es la nueva instalación de producción de PDH de Inter pipeline en el corazón de Alberta. La instalación de deshidrogenación de propano «a la carta» utiliza el propano generado por el complejo petroquímico Inter pipeline Redwater. Convierte 20 mil barriles diarios de propano de producción local gracias a los enormes depósitos de crudo pesado de la provincia.
La economía del proyecto se ha visto favorecida por el mayor margen de precios del propileno-propano en Alberta. El propano tiene un exceso de oferta en la provincia y es difícil de vender debido a la capacidad de los oleoductos para transportar el crudo pesado a las refinerías de la costa estadounidense del Golfo. Esto hace que sea un producto barato y que no se pueda utilizar. El propano no puede ser transferido por ferrocarril utilizando la metodología similar del «crudo por ferrocarril» porque redujo significativamente el diferencial propileno-propano.
Procesos de PDH – CATOFIN vs OLEFLEX vs STAR
Existen tres tecnologías comerciales de proceso de PDH disponibles en el mercado. El proceso CATOFIN PDH está licenciado a Lummus Technology, OLEFLEX está licenciado a UOP, y STAR está licenciado a ThyssenKrupp Uhde.
1. CATOFIN
CATOFIN utiliza un catalizador a base de óxido de cromo dispuesto en un reactor paralelo de lecho fijo horizontal. El proceso puede funcionar a una presión y temperatura óptimas del reactor, maximizando así el rendimiento de propileno. El costo de capital de la instalación de una planta basada en CATOFIN, los gastos de funcionamiento, el consumo de energía y el costo del catalizador son menores en comparación con otras tecnologías, lo que reduce el costo de producción.
La eficiencia de la conversión de propano a propileno es del 45 %-50 %, en caso de que no haya producción del gas de reciclaje H2 ni la necesidad de una unidad de regeneración continua del catalizador. Así se reduce la complejidad de la operación y el costo.
2. OLEFLEX
OLEFEX utiliza un catalizador a base de óxido de platino en un reactor de lecho móvil y es un proceso de deshidrogenación catalítica continua para convertir la materia prima de propano en propileno. El catalizador mantiene una alta actividad que permite una elevada productividad y reduce el tiempo del cambio de catalizador. Una flexibilidad que ofrece OLEFEX es que también puede deshidrogenar isobutano, isopentano como mezcla o por separado.
Aunque el proceso es más fiable y seguro en comparación con el CATOFIN, necesita una regeneración continua del catalizador, lo que aumenta el costo, tiene un diseño interno más complicado debido al reactor de lecho móvil y su gasto de funcionamiento es más elevado con una eficiencia de conversión del 35 %-45 %.
3. STAR
El proceso STAR es más nuevo y tiene algunas ventajas sobre el OLEFEX y el CATOFIN. Por ejemplo, no tiene un catalizador de lecho móvil, lo que hace que el proceso sea fiable y más seguro, con costos de mantenimiento reducidos. La materia prima se transfiere a la unidad de preparación de la alimentación para eliminar los contaminantes y, a continuación, se introduce en un reactor donde se calienta y se mezcla con la corriente del proceso. A continuación, la materia prima se introduce en un reformador externo calentador con tubos de reformador llenos de catalizador.
STAR utiliza una presión más alta en comparación con otras tecnologías en la sección de reacción. Esto aumenta la presión de succión en la entrada del compresor de gas bruto descendente, por lo que la menor relación de compresión y el reducido flujo de volumen de entrada ofrecen un importante ahorro de energía para la compresión de gas bruto.
Ambos procesos tienen lugar a temperaturas superiores a 650 ˚C con una presión relativamente baja y la reacción es endotérmica, lo que significa que absorbe el calor del entorno. La diferencia entre las tres tecnologías de OLEFLEX, STARS y CATOFIN proviene del catalizador utilizado, la presión y la temperatura de funcionamiento, el tipo de lecho del reactor, el rendimiento y el proceso tecnológico.
Mientras que STARS es comparativamente nuevo, OLEFIN y CATOFIN han sido procesos maduros implantados en todo el mundo en varias plantas de PDH «a la carta».
Conclusión
Las tres tecnologías de PDH mencionadas funcionan a una temperatura de 600 ˚C-650 ˚C, ya que a temperaturas superiores a estas se producen importantes reacciones secundarias, como la formación de coque, que reducen la eficiencia de la conversión. Con la entrada en funcionamiento de más plantas de procesamiento de PDH «a la carta» en todo el mundo, se espera que el aumento de la demanda mantenga los precios del propileno en 800 dólares/tonelada. El aumento de los precios del petróleo, especialmente tras la falta de inversión en nuevas exploraciones y desarrollos de crudo, hará subir los precios del propileno y sus derivados.