VIII Mesa Redonda de Plantas de Ácido Sulfúrico Puerto Varas-Chile

Transcripción

1 El ahorro de energía en plantas de producción de ácido sulfúrico de baja capacidad VIII Mesa Redonda de Plantas de Ácido Sulfúrico Puerto Varas-Chile David F. Mardero

2 El Acido Sulfúrico Es el ácido áid mineral más importante t en la fbi fabricación ió de otros productos como fertilizantes, agroquímicos, farmacéuticos, detergentes, productos para tratamiento de agua, etc. Producción mundial anual alcanza aproximadamente las ton (año 2007). América Latina produce Ton aproximadamente. Uruguay produce anualmente ton.

3 Oportunidades de producción local Fletes marítimos y terrestres. -Costos de fletes. -Combustibles. -Transporte de líquidos vs. sólidos Accesibilidad a las materia prima.

4 Reacciones exotérmicas El Proceso La combustión del azufre: S + O 2 (g) SO 2 (g) La oxidación del SO 2 : SO 2 (g) + 0,5O 2 (g) SO 3 (g) La Absorción del SO 3 : SO 3 (g) + H 2 O(l) H 2 SO 4 (l) H 0 = -297 KJ/mol H 0 = -99 KJ/mol H 0 = -132,5 KJ/mol

5 Tecnologías de producción Plantas de doble absorción. Plantas de simple absorción. Otras.

6 Simple Absorción

7 Simple Absorción

8 Simple Absorción

9 Doble Absorción

10 Doble Absorción

11 Doble Absorción

12 La Energía Energía g de Alto Grado proveniente de la combustión y la oxidación o conversión, procesos que se desarrollan por encima de los 400 C. Se utiliza para: Generación de vapor de alta presión Generar energía eléctrica Energía í de Bajo Bj Grado proveniente de la absorción. Se utiliza para: Calefacción domiciliaria Plantas de desalinización en evaporadores de múltiple efecto Generación de energía eléctrica en ciclos Rankine orgánicos

13 Balance de Energía Planta de 120 t/d Simple Absorción Doble Absorción Energía producida GJ/h % GJ/h % Combustión 15,2 53,9 15,2 53,5 Conversión 4,8 17,0 4,9 17,3 Absorción 6,9 24,5 7,0 24,6 Dilución del ácido 0,65 2,3 0,65 2,3 Secado 0,65 2,3 0,65 2,3 Total calor de reacción 28,22 100,00 28,4 100,00 Compresión 0,8 0,8 Perdidas (1,0) (1,2) Energía neta 28,0 28,0 Energía obtenida Alto Grado (Vapor) 17, ,5 55 Bajo grado (Enf. Ácido) 9, ,7 42 Gas chimenea 0,6 2 0,6 2 Producto 0,2 1 0,2 1

14 Diagrama de Energía SA

15 Diagrama de Energía DA

16 Simple o doble absorción? Evaluación de opciones Circunstancias Individuales del Proyecto: Capacidad de producción. Concentración de los gases a procesar. Disponibilidad de materias primas para utilizar en procesos de mitigación de emisiones. Disponibilidad de mercados para productos de dichos procesos.

17 Simple o doble absorción? Diferentes Opciones de Mitigación de Emisiones en SA: Procesos con producción de sub-productos Procesos con generación de SO 2 Procesos con generación de H 2 SO 4

18 La investigación

19

20 Comparación de Costos Se compararán los costos de la instalación de una planta de doble absorción frente a una de simple absorción con un equipo de tratamiento de los gases con H 2 O 2 Inversiones Simple absorción: 5 M de USD Doble absorción: 6,5 M de USD Planta de oxidación por H 2 O 2 : 0,5 M de USD Precios utilizados de: Energía eléctrica: USD 0,08 por KWH H 2 O 2 USD 650 por tonelada 100% Azufre USD 160 por tonelada Vapor alta presión USD 15 por tonelada (Leña) Mano de obra USD 5,00 por tonelada H 2 SO 4 producido

21 Comparación de Costos Costos variables por ton S.A. con H 2 O 2 D.A. Azufre US$ 52,50 US$ 52,50 H 2 O 2 3,50 - Energía eléctrica y vapor (14,70) (12,80) Otros 5,00 5,00 Total US$ 46,30 US$ 44,70 Costos fijos por ton S.A. con H 2 O 2 D.A. Mano de obra US$ 5,00 US$ 5,00 Mantenimiento 4,00 4,00 Amortización (15 años) 9,26 11,00 Seguros y otros 5,20 5,26 Total US$ 23,46 25,46 TOTAL US$ 69,76 US$ 70,16 * Para la evaluación se considera la compra de toda la energía eléctrica y la venta del vapor

22 Conclusiones Para unidades de pequeño porte, los procesos de mitigación de emisiones ii de una SA S.A. para llevarla l a niveles semejantes de una D.A., no aumentan los costos de producción siempre que se cumplan los siguientes supuestos: Se cuente con el mismo personal para ambos sistemas Mayor mantenimiento en la DA se incluye en la inversión un reactor mas grandes para poder alojar salidas y entradas para la absorción intermedia La energía de bajo grado no se utiliza Se evalúe para ambos sistemas el consumo de energía y producción de vapor Para unidades más grandes, donde el aprovechamiento energético puede mejorarse, incluso utilizando la energía de bajo grado, y la disminución de los costos fijos con el aumento de escala, hace que frecuentemente se opte por el proceso de D.A

23 Conclusiones La simple absorción con un sistema de abatimiento de emisiones no solo es económicamente viable ibl sino que el equipo propuesto para la oxidación del SO 2 se puede utilizar para reducir las emisiones en las etapas de puesta en marcha o fuera de régimen de la planta El proceso de S.A. es mucho más estable, sencillo de controlar y se alcanza más rápidamente áid las condiciones dii de trabajo bj que una unidad de doble absorción A pequeña escala en la DA el vapor generado no es suficiente para mover el soplador si se debe fundir el azufre. Dependiendo de la matriz energética, se generan emisiones indirectas de SO 2 y CO 2 asociadas al consumo de energía eléctrica

24 Turbocompresor 250 HP

25 Muchas Gracias