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Air Liquide responde a las necesidades de esta industria con nuevas aplicaciones de los gases industriales y servicios

Los gases industriales en la industria petroquímica y química final

Miguel Frutos Arrizabalaga. Responsable Mercado Química y Refino de AL Air Liquide España01/12/2004

La utilización de gases industriales en la industria química y petroquímica se realiza cada vez más para incrementar la productividad de los procesos, bien basándose en un mejor control de los mismos (control de temperatura, parámetros operacionales) como haciéndolo para aumentar los niveles de seguridad implicados en dichos procesos.

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Desde hace muchos años, la industria química es un sector en desarrollo en la economía mundial, incorporando cada vez más tecnologías tendentes a una mejora de los ratios de producción, así como a minimizar el impacto medioambiental de las emisiones de este tipo de industria.

Air Liquide, multinacional ubicada en más de 70 países, dedicada a la fabricación y suministro de gases industriales y servicios asociados, responde a las necesidades de la industria química con nuevas aplicaciones de los gases industriales y servicios, destinadas a colaborar con ella en la consecución de sus objetivos de rentabilidad y minimización y control de las emisiones medioambientales.

La seguridad primaria en los procesos de elaboración de productos consiste en evitar la formación de atmósferas peligrosas

Aplicación de gases

Entre las aplicaciones de gases más comúnmente utilizadas en la industria química, podemos destacar las siguientes, que pasaremos más adelante a desarrollar: inertizado y “blanketing”; purgas; recuperación de compuestos orgánicos volátiles; regulación de temperatura y reacciones a muy baja temperatura; tratamiento de aguas y limpieza de superficies.

Inertizado y “blanketing”

Es una técnica de protección que, por lo común, no tiene relación directa con los procesos de fabricación, sino más bien con la seguridad de las instalaciones y la calidad de los productos.

Estos productos pueden estar en estado sólido (bloques, granos), líquido (gases licuados o productos líquidos o en fusión) o gaseoso (gases o disolventes vaporizados).

Los ejemplos de aplicación son muy variados:

  •  Protección de depósitos, reactores o centrífugas donde se almacenen productos peligrosos, malolientes, etc.
  • Sobrepresión de nitrógeno en equipos de regulación y control que impida el acceso de vapores corrosivos al interior.
  •  Protección de fibras sintéticas a la salida de la extrusora.
  •  Transporte de productos químicos elaborados en atmósfera de nitrógeno, etc.

La seguridad primaria en los procesos de elaboración de productos consiste en evitar la formación de atmósferas peligrosas, generadoras de incendios y/o explosiones, evitando la presencia del principal comburente, que es el oxígeno.

Purgas

Igual que en el caso anterior, el trabajar con productos sensibles hace necesario en muchos momentos del proceso realizar purgas que permitan garantizar las condiciones esenciales del producto: seguridad, economía y calidad.

Se distinguen principalmente, según las características de los recipientes a purgar, tres formas diferentes de realizar la purga:

  •  Purga por desplazamiento. El caso más simple es el barrido de una canalización. Se inyecta el nitrógeno por un extremo, produciéndose un frente móvil de inertización.
  •  Purga por dilución. Se realiza en recintos intermedios con puntos de entrada y salida del gas alejados entre sí. El volumen de gas a utilizar se corresponde con el volumen del recinto, dependiendo de los niveles iniciales y finales deseados del gas a purgar.
  •  Purga por ciclos de compresión-expansión. Se emplea cuando la geometría del recinto y la ubicación de las entradas y salidas no permite un barrido. El cálculo de los ciclos necesarios depende de las presiones que puedan obtenerse en el depósito.
Todos los procesos biológicos aplicados a depurar aguas requieren oxígeno

Recuperación de COV´s

Cada vez son más las operaciones en las que se requiere diluir un producto en un disolvente (pinturas, tintas, resinas, etc.). Además de las exigencias medioambientales, que regulan la emisión de estos compuestos, con restricciones cada vez mayores debido a la carestía y precio de esos disolventes, cada vez resulta más interesante recuperarlos de las emisiones a la atmósfera mediante algún proceso simple y fiable.

La recuperación por vía criogénica, utilizando el poder frigorífico del nitrógeno líquido, permite el licuado y recuperación posterior del disolvente en atmósferas inertes, sin posibilidad de que se formen mezclas explosivas. Así se puede llegar al nivel requerido, emitiendo a la atmósfera el resto sin problemas de contaminación medioambiental.

En la fase de recuperación aprovechamos el poder del nitrógeno líquido, que nos proporciona:

  •  El calor latente de vaporización y el calor sensible del nitrógeno gas para condensar y separar el disolvente.
  •  La inercia química del nitrógeno vaporizado durante el secado del producto, que elimina los problemas inherentes a los límites de inflamabilidad de los vapores del disolvente.

Con esta técnica se producen economías sobre el volumen de gas de tratamiento, ya que la presencia de nitrógeno permite trabajar con mayores contenidos de disolvente, disminuyendo las inversiones en el circuito de secado

Regulación de temperatura y reacciones

Muchas operaciones químicas y fisicoquímicas en fase líquida deben llevarse a cabo a una temperatura determinada, y controlada. Cuando estas operaciones van acompañadas de una producción espontánea de calor (reacción exotérmica), el mantenimiento de la temperatura requerida obliga a poner en juego algún dispositivo de enfriamiento.

El nitrógeno líquido es un medio de almacenar importantes cantidades de frigorías y capaz de liberarlas en una amplia gama de temperaturas, desde la ambiente hasta -196 ºC. El poder frigorífico del nitrógeno líquido permite hacer frente a demandas excepcionales que las instalaciones convencionales son incapaces de atender. Su utilización permite:

  • Una inversión modesta.
  •  Un equipo fiable de altas prestaciones y enorme sencillez.
  •  Un procedimiento de gran flexibilidad.
  •  Fácil adaptación a las instalaciones existentes.
  •  Mejora del rendimiento de la reacción.

Para inyectar las frigorías del nitrógeno líquido y regular la temperatura en una reacción Air Liquide desarrolla sus propios equipos de inyección, regulación y control. Podemos destacar tres formas principales de realizar el proceso: inyección directa, refrigeración mediante un cambiador dentro del reactor y refrigeración mediante un fluido frigoportante.

El cálculo y desarrollo de la solución adaptada a cada caso depende de las características de los ciclos de refrigeración (y calentamiento en el caso de que lo haya) del proceso, a estudiar por los servicios de ingeniería y técnicas avanzadas de Air Liquide.

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Depuración de aguas residuales

Todos los procesos biológicos aplicados a depurar aguas requieren oxígeno. El interés en reducir los parámetros de vertido de las aguas residuales de la industria química, ha favorecido la utilización de oxígeno en las depuradoras, sobre todo cuando éstas se encuentran sobrecargadas, o cuando interesa aumentar su capacidad de depuración.

En algunos casos, la utilización de oxígeno ha permitido aumentar a más del doble la capacidad de depuración de una E.D.A.R., sin realización de obra civil y sin modificación de la balsa biológica propiamente dicha.

En otros casos, el diseño de sistemas de depuración biológica que trabajen con oxígeno puro (en vez de con sistemas de aireación) permite reducir la inversión necesaria a realizar cuando se estudia la instalación de una estación de depuración de aguas.

El tratamiento del agua en la planta con oxígeno permite además reducir las concentraciones de hierro y manganeso en el agua, por reacciones de oxidación y precipitación, así como favorecer la oxidación de sulfuros.

La reducción de las incrustaciones que se producen en las tuberías de recirculación del agua, por depósitos de carbonatos u otros productos, así como la agresividad del agua se pueden reducir o eliminar por el equilibrado calcocarbónico de las aguas de proceso, por adición de sosa y CO2. Un perfecto control sobre este agua permite un menor mantenimiento de las tuberías.

La utilización en cualquier proceso de ácidos minerales (como el sulfúrico, nítrico, etc.) comporta riesgos en la seguridad. En muchos casos la sustitución de estos ácidos para reacciones de neutralización por CO2 –bien en aguas residuales como en aguas o productos de proceso– permite realizar estas operaciones sin riesgos (sin sobreacidificaciones, ni riesgos de seguridad a los operarios por posibles fugas) y a un precio totalmente competitivo con los costes actuales.

Limpieza de superficies

La limpieza de superficies que contengan restos de adhesivos, desmoldantes, o productos difíciles de retirar, implican el uso de tecnologías costosas tanto por la mano de obra puesta en juego, como por los productos necesarios para ello (en muchos casos disolventes agresivos medioambientalmente).

Además, la necesidad en muchos casos de desmontar las piezas a limpiar implica paradas en la producción que obligan a reducir la producción posible.

La limpieza de superficies por el método Cleanblast, de proyección de partículas de hielo seco a alta velocidad, permite un resultado óptimo, sin deterioro de la superficie a tratar, sin utilizar disolventes agresivos medioambientalmente, y con una rapidez de tratamiento que redunda en una ganancia de productividad. Esta tecnología se emplea para limpieza de múltiples superficies, desde moldes de fabricación de neumáticos y otros productos, hasta alternadores eléctricos o rotativas de imprenta.

Conclusiones

La utilización de gases industriales en la industria química y petroquímica se realiza cada vez más para aumentar la productividad de los procesos, bien basándose en un mejor control de los mismos (control de temperatura, parámetros operacionales) o en un aumento de los niveles de seguridad implicados en dichos procesos.

Además, la utilización de tecnologías “verdes”, que impliquen el uso de productos no agresivos medioambientalmente se está viendo favorecido día a día, tanto en el ámbito de la legislación, que cada vez se endurece más en estos campos, como en el terreno de la responsabilidad de producción y concienciación ciudadana, favoreciéndose por las organizaciones preocupadas por la conservación del medio la difusión de los productos finales o intermedios fabricados según tecnologías poco agresivas con la naturaleza.

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