0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 Flujo de Aire(L/min)
Concentracion(gSO2/L)
Fig. 5-10 Variación de la concentración de SO2 con el flujo de aire (Nivel Laboratorio)
Variación de pH con el flujo de aire
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 Flujo de aire(L/min)
pH
Fig. 5-11 Variación del pH con el flujo de aire (Nivel Laboratorio) Como se puede observar en las figuras 5-10 y 5-11, la disminución máxima de la concentración de SO2 y el incremento máximo del pH del efluente se da a flujos mayores a 0.9 L/min.
Si la concentración de SO2 disminuye de 3.838 gSO2/L (ver tabla N° 5-18) a 0.055 gSO2/L (ver tabla N° 5-20) entonces la desorción máxima de SO2 del efluente ácido es 3.783 gSO2/L. Por tanto se recuperaría 5262.153 gSO2/min.(7.577 gSO2/día) para usar como materia prima en la producción de H2SO4.
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5.3.5. VARIACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE SO2 Y pH A DIFERENTES FLUJOS DE AIRE EN ESTADO NO ESTACIONARIO A NIVEL PLANTA.
A nivel planta se trabajó con una torre de burbujeo diseñada para un 2.356 m3 de efluente a tratar, a un tiempo de residencia de 1.6938 min de dicho efluente en la torre de burbujeo. Como se hizo a nivel laboratorio que nuestra variable independiente fuera el flujo de aire y las variables dependientes la concentración de SO2 y el pH del efluente, de igual forma se hizo para nivel planta, teniendo en cuenta que debemos encontrar la desorción máxima de SO2 y el incremento máximo del pH del efluente.
A continuación presentamos la variación de la concentración de SO2 y del pH a diferentes flujos de aire.
TABLA Nº 5-21
VARIACIÓN DE CONCENTRACIÓN DE SO2 Y pH A DIFERENTES FLUJOS DE AIRE (NIVEL PLANTA)
NºExperimentos Flujo de Aire Concentración ft3/min gSO2/L pH
1 5 0.325 2.18
2 10 0.066 2.59
3 15 0.050 2.79
4 20 0.050 2.79
5 25 0.050 2.79
Variación de la concentración de SO2 con el flujo de aire
0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350
0 5 10 15 20 25
Flujo de aire(ft3/min)
Concentracion(gSO2/L)
Fig. 5-12 Variación de la concentración de SO2 con el flujo de aire (Nivel Planta)
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Variación de pH con el flujo de aire
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
0 5 10 15 20 25
Flujo de aire(ft3/min)
pH
Fig. 5-13 Variación de pH con el Flujo de aire (Nivel Planta)
Como se puede observar en las figuras 5-12 y 5-13, la disminución máxima de la concentración de SO2 y el incremento máximo del pH del efluente se da a flujos mayores a 15 ft3 /min.
Si la concentración de SO2 disminuye de 3.838 gSO2/L (ver tabla N°5-18) a 0.050 gSO2/L (ver tabla N° 5-21) entonces la desorción máxima de SO2 del efluente ácido es 3.788 gSO2/L. Por tanto se recuperaría 5269.108 gSO2/min.(7.587 TMSO2/día) para usar como materia prima en la producción de H2SO4.
Actualmente se ha instalado el sistema de desorción de SO2 (torre de burbujeo) en el proceso de neutralización de la Planta de Ácido Sulfúrico, donde sus condiciones de operación son:
- Flujo de aire comprimido ft3
15min. - Presión de aire 20 psi.
- Temperatura de operación 40 ºC.
- Volumen del efluente a tratar en la torre de burbujeo: 2.356 m3 - Tiempo de residencia del efluente 1.6938 min.
- Flujo de entrada y salida del efluente a la torre de burbujeo 1.391 m3/min.
- Número de orificos del burbujeador (aspersores) son 20.
No se ha realizado un diseño riguroso, por la experiencia de los ingenieros y trabajadores. Sin embargo, con este trabajo de tesis como base se puede realizar.
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El efluente proveniente del Scrubber/Stripper tiene un pH de 1.79, con el sistema desorción el pH del efluente se incrementa a 2.79 y la concentración de SO2
disminuye a 0.050 gSO2/L teniendo una desorción máxima de SO2 de 3.788 gSO2/L y una recuperación de 7.587 TMSO2/día, de esta manera el SO2
recuperado (desorbido) se envía a la torre de secado de la planta de ácido sulfúrico para su posterior conversión a H2SO4 , incrementando de esta manera la producción de ácido sulfúrico 11.622 TMH2SO4/día. En el punto 2 el pH marca 4.05 trabajando con la relación optima de Caliza/Cal (16.32/1)(el pH en el punto 2 nos da 4.05 cuando neutralizamos el efluente que sale de la torre de burbujeo, es decir incrementa el pH de 2.79 a 4.05),en el punto 3 el pH es 5.03 debido al tiempo de residencia en la poza de neutralización, donde ya no se utiliza NaOH para incrementar el pH en el punto 3. El punto 4 marca un pH de 5.02 y el punto 5 el pH se incrementa a 6.45 debido a que a este punto contribuyen los efluentes de la Planta de Aglomeración, Tostación Polvo de Cinc, Separación de Sólidos, Zileret y Laboratorios de Investigaciones Metalúrgicas, ya que estos efluentes tienen características básicas.
5.3.6. DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PLANTA DE ACIDO SULFURICO CON EL DESORBEDOR DE SO2
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5.3.7. IMPACTO AMBIENTAL DE LA TESIS
En base al plan maestro empresarial (PAMA), la empresa alcanza objetivos a corto plazo que consideran la toma de medidas apropiadas de mitigación para reducir la contaminación debida a la emisión de efluentes líquidos vertidos al río Mantaro.
Estos efluentes alcanzan la calidad química requerida en los estándares de emisión considerados en las aguas de clase III o aguas de riego de vegetales y bebidas de animales.
La presente tesis logró reducir el desprendimiento de gases en el proceso de neutralización con el sistema de desorción, ya que el desprendimiento de gases en la poza de neutralización contaminaba el medio ambiente y así mismo provocaba irritación a la piel y a los ojos de los trabajadores que operan en el proceso de neutralización. El efluente ácido proveniente del Scrubber/Stripper contiene 3.838 gSO2/L con la torre de burbujeo se logra disminuir a 0.050 gSO2/L y un incremento de pH a 2.79, de esta forma se neutraliza el efluente ácido que sale de la torre de burbujeo con la proporción óptima de 16.32/1(Caliza/Cal) para incrementar el pH y llegar en el punto 5 un pH mayor a 5.5 y así el efluente que se descarte al río Mantaro se encuentre dentro de las aguas de clase III.