keyla bermúdez
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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAInstituto Universitario de Tecnología Industrial
“RODOLFO LOERO ARISMENDI”Extensión Ciudad Guayana
San Félix-Estado Bolívar Química Industrial
LÍNEAS DE ACCIÓN PARA EL MEJORAMIENTO DE LOS ANÁLISIS QUÍMICOS REALIZADOS AL ÁCIDO CLORHÍDRICO EN LA
PLANTA DE REGENERACION DE LA SIDERURGICA DEL ORINOCO ALFREDO MANEIRO C.A
PUERTO ORDAZ ESTADO BOLÍVAR
Autor: Bermúdez Keyla C.I. Nº V- 21.248.391
Ciudad Guayana, Julio, 2016
CAPÍTULO IV
PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
Para dar respuestas a los objetivos planteados en esta investigación, la cual llevó por título: “Proponer líneas de acción para el mejoramiento de los análisis químicos realizados en la planta de regeneración de (HCl) en la Siderúrgica del Orinoco Alfredo Maneiro C.A Puerto Ordaz Estado Bolívar donde se obtuvo los siguientes resultados:
Funcionamiento del equipo perteneciente a la planta de regeneración de Ácido Clorhídrico
Para la obtención de algunos productos finales se requieren diversos
procesos, y el proceso de decapado en laminación en caliente, forma parte
de uno de ellos, actualmente está conformada por dos líneas de decapado,
hay cuatro celdas de decapado y al comienzo de cada una sale la solución
mediante una bomba de recirculación que la lleva hasta el final de la celda
volviéndola a pasar en contra-cascada. Este proceso inicia cuando la bobina
laminada en caliente se enfría, pero debido al proceso de laminación en
caliente, se produce una capa de óxido sobre el material, que es removida
durante el proceso de decapado con HCl (ácido clorhídrico), el cual consiste
en sumergir la banda de acero en tanques con ácido a diferentes
concentraciones.
En relación al ácido clorhídrico, es recibido como ácido fresco a una
concentración ente 30% y 35% siendo el resto agua donde es depositado en
tanques de almacenamiento para que al diluirlo con agua, baje a una
concentración de 18% de HCl, con el fin de reforzar el ácido regenerado que
se envía a los tanques de proceso continuamente a razón de 3 m3/h, a través
del tanque 3 de proceso hasta llegar al tanque 1 por cascada. Se requiere
del proceso de decapado para la remoción de la cascarilla de laminación, de
tal manera de obtener una superficie limpia para posterior transformación o
tratamiento: Laminación en Frío, pintura, fosfatización, electrodeposición
(recubrimiento de estaño o cromo).
Del mismo modo, el proceso de decapado cuenta con una planta de
regeneración de ácido, cuya finalidad es la de recuperar la solución de ácido
saturado proveniente del decapado, aprovechando la gran finalidad que tiene
éste de formar compuestos solubles lográndose con ellos que los consumos
sean mínimos y por lo tanto, los costos de operación sean relativamente
bajos, de esta forma se minimiza la preparación de solución ácida a partir del
ácido fresco, contribuyendo con el medio ambiente, ya que desechar la
solución usada, sería anti-económico, nada práctico y no sustentable.
Con respecto a lo antes planteado, se hace evidente la importancia del
ácido clorhídrico en el proceso de decapado y que, debido a este proceso, se
ha generado un consumo excesivo de reactivo, donde existen muchos
factores que inciden en la pérdida de la solución, la temperatura es un factor
clave en el proceso, ya que el tiempo de decapado disminuye con el
aumento de la temperatura, el inconveniente del aumento de la temperatura
es la evaporación de ácido que viene a formar parte de unas de las
principales pérdidas de HCl en el proceso, el calentamiento de la solución
tiene lugar en un sistema de recirculación que se hace a través de nueve (9)
intercambiadores de calor, de igual forma las aguas ácidas descargadas de
las celdas de enjuagues continuamente que contienen sustancias
consideradas indeseables por sus efectos adversos al proceso y al medio
ambiente.
Reactor
Dentro del reactor es en donde se deposita toda la solución a regenerar, y
en él se forma el lecho fluidizado debido a la combustión del gas y el
oxígeno. Este recibe la solución concentrada del venturi incinera el óxido
férrico (Fe2Cl3) y el cloruro de hidrogeno. El ácido residual y el agua se
evaporar a 850oC.Cuenta con 48 quemadores, son de acero sincromal, con
una ranura de 6.5mm de ancho. Sobre las boquillas de estos quemadores se
aloja una capa de 600mm de óxido férrico (Fe2Cl3) que provoca una presión
de 160 mm. de Hg en la caja de soplado y una salida uniforme de aire al
reactor.
Figura N°1.- Esquema del Reactor
Ciclón
El ciclón es un canal de retorno, por donde circula un 18% de la solución
de óxido férrico (Fe2Cl3), mientras que un 2% del óxido es desechado y un
80% queda en el interior del reactor. Los gases que son expulsados (vapor
de agua, vapores de HCl, y oxido férrico) pasan por el ciclón, chocan con un
tubo cilíndrico cayendo el Oxido por gravedad y pasando los vapores al
Venturi por el interior del tubo.El ciclón es fundamentalmente un separador
de “polvillo” de la corriente de gases provenientes del reactor, la cual está
compuesta por:
Gases de combustión.
Vapor de agua y cloro.
Polvillo de óxido de hierro.
La corriente de gases provenientes del reactor, es acelerada y dirigida
tangencialmente al ciclón y el tubo central, donde por centrifugación chocan
con las paredes del ciclón. Las partículas más pesadas de esa corriente de
gases (el polvillo) son desaceleradas al chocar con las paredes del ciclón,
perdiendo así su energía cinética y ganando energía potencial.. Por lo tanto,
comienza a formarse una espiral descendiente de polvillo que finalmente cae
por gravedad en el canal de retorno y regresa al reactor, los gases continúan
su viaje al separador a través del tubo central
Figura N°2.- Esquema del Ciclón
Venturi
Está constituido por un separador húmedo al cual llega por primera vez la
solución gastada a regenerar a unos 100oC. Los gases que son recibidos del
Reactor con temperatura entre 800 y 850oC, son enfriados a 80-100oC, y
posteriormente son lavados eliminando aproximadamente un 2% de óxido de
hierro (Fe2O3)
Figura N°3.- Esquema del Venturi
Separador
Este forma parte del venturi ya que se encuentra en la parte inferior del
mismo. Su función es mantener el ácido a regenerar en constante
recirculación logrando concentrarlo.
Figura N°4.- Esquema del Separador
Absorbedor
Es quien se encarga de recibir todos los gases provenientes del venturi y
absorbe el ácido clorhídrico enviándolo a un tanque de almacenamiento. Los
vapores al salir del Venturi llegan al Absorbedor, el cual utiliza agua en
contra corriente, dentro de él se encuentran unos anillos que aseguran el
enjuague de los vapores de HCl. A medida que los gases suben a través la
torre, los vapores de HCl se mezclan con agua para formar HCl regenerado,
siendo este acido expulsado por la parte inferior del Absorbedor en forma de
cascada.
Figura N°5.- Esquema del Absorbedor
Ventilador
El ventilador gira a unos 3750 RPM (revoluciones por minuto) por lo que
se dice que es de alta velocidad. Entre el absorbedor y el ventilador se
encuentra una válvula llamada: válvula de estrangulación, la cual se encarga
de controlar toda la depresión en todo el sistema. el objetivo del ventilador es
arrastrar los gases hacia la chimenea.
Chimenea
Tiene como principal objetivo el tratamiento de las emisiones de vapores
a la atmósfera
Dosimat
Instrumento utilizado para conocer la concentración de las soluciones
mediante una titulación. Tiene una capacidad de 0 a 20 ml.
Figura N°6.- Equipos de titulación de la Solución
Figura N°7 y 8.- Foso de Sedimentación descargas de decapado 1 y planta de regeneración N° 1 y N °2.
Las pérdidas en las plantas de regeneración podrían estar presentes en
descargas eventuales de ácido en los venturi por fallas del proceso, aguas
ácidas de las chimeneas y vapores de HCl de la chimenea, induciendo esto a
la contaminación atmosférica.
Figura N°9 y 10.- Foso de sedimentación descargas de decapado 2 y planta de Regeneración N° 3.
Figura N° 11.- Canal de Recolección de las fugas de ácido, aguas de condensados de poliblock y descargas de aguas de las celdas y pre-celdas de enjuague de Decapado
Figura N°12.- Descargas de aguas ácidas
Concentraciones de ácido clorhídrico (HCl), oxido ferroso (FeO) y férrico (Fe2O3) en el laboratorio perteneciente a la planta.
La determinación del ácido clorhídrico (HCl) que se ha venido realizando
ha sido mediante mediciones en volumen y concentraciones de HCl y Fe++,
donde a través de un balance de volumen determinan las pérdidas de la
solución, balance que no logra cuantificar con certeza las pérdidas del
sistema de decapado y plantas de regeneración, proporcionándose una
discrepancia. En tal sentido, Se requiere cuantificar las pérdidas de ácido
regenerado en los decapados y en las plantas de regeneración, con el
propósito de explicar el desvío del consumo específico de ácido,
En dependencia del proceso que se utilice, hay que determinar la
concentración típica de estas, así como el volumen de agua a procesar, y las
aguas ácidas descargadas del lavador de gases, que de igual manera
forman parte de las pérdidas de HCl, que se pudieran mostrar en el proceso
de decapado, aun mas considerando las paradas de planta por
mantenimiento o por cualquier eventualidad presentada que pudiera inferir en
las pérdidas de ácido, es de importante mención también, que debido al
impacto de las pérdidas de HCl, la corrosión prematura se hace presente en
las instalaciones de decapado y plantas de regeneración reflejando que los
(Pisos parrillera, tuberías, válvulas, duchas, techos, pasamanos, equipos,
entre otras), se encuentran en un deterioro continuo.
La toma de muestras para la verificación de las mediciones realizadas por
los técnicos de procesos. Con la autorización y colaboración del tutor
industrial se procedió a tomar muestras propias, para verificar si las
mediciones realizadas fuesen correctas o por lo menos tener un
porcentaje de certeza de que los técnicos estaban registrando bien la
data, solo se tomaron 3 mediciones cuyos días fueron alternos, se
llevaron al laboratorio, obteniendo de esta manera los resultados del
personal de laboratorio de materia prima.
Calculo de la concentración de HCl
Cl Total = Cl (Libre) + Cl (Combinado)
g/l Cl total = (mol./l de Cl + 2 x mol./l de FeCl2 + 3 x mol./l de FeCl3) x 35,45
Cantidad de HCl
Volumen * concentración de HCl + concentración de HCl
El mantenimiento de un rango constante de concentración de HCl y Fe en
el baño de decapado permite lograr igual tiempo de decapado e idéntico
efecto de decapado.
A continuación se presenta la tabla con los respectivos resultados.
Tabla N°1: Balance de masa del volumen enviado a las plantas de regeneración
Turnos: número de turnos en los que se realizó el estudio 1, 2 y 3.
Volumen enviado: Cantidad de ácido regenerado por la planta de
regeneración enviada a los tanques de las líneas de decapado. (Expresado
en litros)
Volumen retornado: Cantidad de ácido saturado enviado a los tanques de
almacén para su posterior envió a la planta de regeneración para su
tratamiento (regeneración). (Expresado en litros)
Volumen regenerado: Cantidad de ácido regenerado enviado a los tanques
de las líneas de decapado para su posterior uso. (Expresada en litros)
Volumen saturado por regenerar: cantidad de ácido saturado enviado a la
planta de regeneración para su próxima regeneración. (Expresada en litros)
Concentración de Fe++: La presencia de iones de hierro en la soluciones
de ácido clorhídrico favorece el proceso de decapado porque catalizan las
reacciones de disolución de la cascarilla. (Expresada en g/l)
Tabla N°2: Balance de masa del volumen enviado a las plantas de regeneración (continuación).