La inertización de procesos industriales con recuperación de volátiles. Franz Bechtold Abelló Linde, S.A. Expoquimia 16 de noviembre de 2011

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1 La inertización de procesos industriales con recuperación de volátiles Franz Bechtold Abelló Linde, S.A. Expoquimia 16 de noviembre de 2011

2 Inertización de procesos La necesidad del uso de atmósferas inertes, fundamentalmente de nitrógeno, viene motivada por los siguientes aspectos principales: Seguridad: Eliminar el riesgo de inflamaciones y explosiones Calidad: Preservar las características de los productos originales Producción: Controlar reacciones indeseables e inestables Protección de los equipos: Reducir la corrosión y el ataque químico de los elementos de una instalación 11/16/2011 2

3 Triangulo de explosividad Circunstancias necesarias para que exista una explosión: Presencia de un combustible (producto a proteger): factor inevitable Presencia de un comburente (oxígeno del aire): se puede eliminar desplazando la atmósfera de aire en contacto con el producto inyectando un gas inerte Presencia de una fuente de calor: aunque se tomen todas las medidas de seguridad existe la posibilidad de un accidente 11/16/2011 3

4 Cálculo de inflamabilidad Las principales propiedades relacionadas con la inflamabilidad y explosividad de los productos químicos son: Temperatura de autoinflamación Temperatura por encima de la cual, el producto se inflama espontáneamente sin necesidad de la presencia de una llama o chispa. Límites de inflamabilidad Márgenes de composición de una mezcla de vapores de producto y aire, entre los cuales puede producirse una inflamación. Existe un límite inferior y otro superior. Límite inferior de inflamabilidad Porcentaje de vapores de producto en aire, por debajo del cual su cantidad es insuficiente para propagar su combustión. (LEL- Lower Explosion Limit) Límite superior de inflamabilidad Porcentaje de vapores de producto en aire, por encima del cual su cantidad es demasiado elevada para propagar la combustión.(uel- Upper Explosion Limit) 11/16/2011 4

5 Lista de productos Producto ACETILENO ACETONA ALCOHOL ETILICO BENCENO BUTANO HIDROGENO METANO MONOXIDO DE CARBONO OXIDO DE ETILENO PROPANO TOLUENO TRICLORO ETILENO Límites de inflamabilidad en aire (% volumen) Temperatura de inferior superior auto-inflamación 2,3 82, ,6 13, ,3 19, ,3 7, ,5 8, ,0 75, ,0 15, ,5 74, ,0 100, ,1 9, ,2 7, ,9 40, /16/2011 5

6 Triangulo de inflamabilidad Los límites de inflamabilidad permiten calcular la composición de la atmósfera, que garantiza la no inflamabilidad de los productos almacenados o manipulados. Diagrama de inflamabilidad es el sistema gráfico para representar la inflamabilidad de una mezcla de un combustible con el aire respecto a una atmósfera inerte. Los diagramas de inflamabilidad contemplan las concentraciones del componente inerte (ej: nitrógeno), combustible y comburente (aire/oxígeno). Los vértices del triángulo representan el 100% de cada componente. La zona de inflamabilidad depende del combustible, de la presión y la temperatura. 11/16/2011 6

7 Triangulo de inflamabilidad Diagrama de de tres tres componentes P = 1 bar bar T = C C 100 vol-% Aire Aire (oxígeno) LEL LEL Rango Rango de de inflamabilidad UEL UEL Gas Gas inerte inerte 100 vol-% Combustible 100 vol-% 11/16/2011 7

8 Triangulo de inflamabilidad Factores que afectan el diagrama: incremento de la temperatura Oxígeno Diagrama de de tres tres componentes (90 ) (90 ) Rango Rango de de inflamabilidad P > 1 bar bar T > C C Gas Gas inerte inerte Combustible 11/16/2011 8

9 Triangulo de inflamabilidad LEL UEL Por debajo de estos valores la mezcla oxígeno-metano no es inflamable 11/16/2011 9

10 Triangulo de inflamabilidad Los procesos de purga más usuales son la puesta en marcha o las paradas de instalaciones que contienen productos combustibles : Llenado/vaciado de un depósito de gas Puesta en marcha de un digestor anaeróbio donde se produce metano Puesta en marcha o parada de varios procesos de una refinería En la parada de un proceso químico o el desmontaje de un depósito de combustible la concentración del producto en la atmósfera suele ser del 100%. La ventilación con aire modifica las concentraciones de producto/aire pasando por la zona de inflamabilidad. 11/16/

11 Triangulo de inflamabilidad Oxígeno LEL LEL Rango Rango de de inflamabilidad Parada Estado Estado inicial inicial UEL UEL Atmósfera 100% combustible Gas Gas inerte inerte Combustible 11/16/

12 Triangulo de inflamabilidad Oxígeno Zona inflamabilidad Parada Proceso ventilación Concentración variable a lo largo de la línea Gas Gas inerte inerte Combustible 11/16/

13 Triangulo de inflamabilidad Los procesos de purga más usuales son la puesta en marcha o las paradas de instalaciones que contienen productos combustibles : Llenado/vaciado de un depósito de gas Puesta en marcha de un digestor anaeróbio donde se produce metano Puesta en marcha o parada de varios procesos de una refinería En la parada de un proceso químico o el desmontaje de un depósito de combustible la concentración del producto en la atmósfera suele ser del 100%. La ventilación con aire modifica las concentraciones de producto/aire pasando por la zona de inflamabilidad. Para evitar la zona de inflamabilidad debe inertizarse el proceso inyectando un gas inerte. 11/16/

14 Triangulo de inflamabilidad Oxígeno Parada Parada LEL LEL Rango Rango de de inflamabilidad UEL UEL Como seguridad es necesario sobredimensionar la inertización Gas Gas inerte inerte B B Combustible Margen de seguridad 11/16/

15 Triangulo de inflamabilidad Oxígeno Parada Parada LEL LEL Rango Rango de de inflamabilidad UEL UEL Si la concentración inicial es X X Gas Gas inerte inerte Combustible 11/16/

16 Procesos de inertización GAN nitrógeno gas COV s Compuestos Orgánicos Volátiles Control de emisiones COV s 11/16/

17 Compuestos Orgánicos Volátiles: COV s Un compuesto orgánico es todo compuesto que contenga carbono y uno o más de los siguientes elementos: hidrógeno, halógenos, oxígeno, azufre, fósforo, silicio o nitrógeno, salvo los óxidos de carbono y los carbonatos o bicarbonatos inorgánicos. Un Compuesto Orgánico Volátil es todo compuesto orgánico que tenga a 293,15 K una presión de vapor de al menos 0,01 kpa, o que tenga una volatilidad equivalente en las condiciones particulares de uso. El término COV o VOC (en inglés: Volatile Organic Compounds), agrupa a una gran cantidad de tipos de compuestos químicos, entre los que se incluyen los hidrocarburos alifáticos, los aromáticos y los hidrocarburos clorados; aldehidos, cetonas, éteres, ácidos y alcoholes. 11/16/

18 Control de emisiones Medioambientales Normas legales Programas voluntarios Seguridad Inflamabilidad Económicos Incremento de producción Precio del disolvente Marketing Imagen 11/16/

19 Comparación de diferentes tecnologías alto Incineración Volumen flujo Destrucción Biológica Adsorción Absorción Condensación bajo Concentración alta 11/16/

20 Criocondensación Condensación del COV a temperaturas muy bajas (hasta -100ºC) Sistema aconsejado para purgas: No muy elevadas, hasta m 3 /h Altas concentraciones de producto Productos de gran valor añadido: permite recuperar los condensados Flexible: puede trabajar para diferentes productos (no a la vez) solo cambiando la temperatura de trabajo 11/16/

21 Criocondensación: principio del método Nitrógeno líquido, LIN Limpio Gas de Proceso Contaminado Nitrógeno gas, GAN COVs condensados 11/16/

22 Esquema de inertización con recuperación de volátiles 11/16/

23 Esquema de inertización con recuperación de volátiles 11/16/

24 Resumen Inertización de procesos y tanques de almacenamiento en la industria química Seguridad Calidad Producción Protección de los equipos La inertización con gases inertes es la solución más rápida, sencilla y eficaz Las purgas de los procesos químicos deben tratarse adecuadamente La criocondensación elimina los VOC s o o Recuperación de productos de valor a ñadido Reutilización del nitrógeno 11/16/

25 Gracias por su atención

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