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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Teresa Marta Paz Ojeda
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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

Preservar las características de los productos originales Producción: Controlar reacciones indeseables e

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

eliminar desplazando la atmósfera de aire en contacto con el producto inyectando un gas inerte Presencia de

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

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.

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

Temperatura de inferior superior auto-inflamación 2,3 82,0 335 2,6 13,0 465 3,3 19,0 425 1,3 7,1 560 1,5

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

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.

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

(oxígeno) LEL LEL Rango Rango de de inflamabilidad UEL UEL

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

componentes (90 ) (90 ) Rango Rango de de inflamabilidad P > 1

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/

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

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/

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%.

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/

es necesario sobredimensionar la inertización Gas Gas

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/

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

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/

000 m 3 /h Altas concentraciones de producto Productos de gran valor añadido: permite

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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