República bolivariana de Venezuela

Universidad del Zulia

Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Química

Ecología y Contaminación.

EFLUENTES DEL COMPLEJO PETROQUIMICO ANA MARIA

CAMPOS.

Realizado por:

Baca C, María A

Montiel V, Jesús D

Profesora:

Suher Yabroudi

Maracaibo, 6 de Mayo del 2015

COMPLEJO PETROQUIMICO ANA MARIA CAMPOS

Ubicado en la Costa oriental del lago de Maracaibo del estado Zulia, a pocos kilómetros al norte de Los Puertos de Altagracia, este complejo tradicionalmente denominado “El Tablazo” por su ubicación en la Zona del Municipio Miranda, se extiende sobre un área industrial de 858   Hectáreas. Tiene dos vías de acceso: Una por Maracaibo, se accede transitando 45 minutos por carretera, o en 20 minutos por lancha atravesando de occidente a oriente el Lago de Maracaibo. Su nombre, Tablazo, significa un sector marino y extenso de escaso fondo.

PROCESO PRODUCTIVO

PLANTA DE OLEFINAS I y II:

Fue diseñada con una capacidad de producción de 454 TMD de Etileno y hasta 280 TMD de Propileno. Actualmente la planta Olefinas I produce 13560 TM/Mes de Etileno y 6540 TM/Mes de Propileno, mientras que la planta Olefinas II produce 385000 TMA de Etileno y 13000 TMA de Propileno además de 7 TM/h de gasolina y 200 kg/h de aceite pesado.

El Etileno es consumido totalmente en El Tablazo por las plantas productoras de resinas plásticas (Polietileno de baja densidad, Polietileno de alta densidad y Cloruro de Polivinilo). El Propileno es utilizado en El Tablazo para la manufactura de tetrámero de Propileno y los excedentes son enviados al exterior para su conversión (Maquilado) en Polipropileno, que luego Pequiven distribuye al mercado nacional.

Para el proceso de producción de Etileno y Propileno se utilizan tres secciones principales:

a) Pirolisis: Esta sección está formada por ocho hornos donde en forma separada se descomponen por altas temperaturas (Pirolisis o craqueo) el Etano y el Propano, mezclados con vapor de agua. En los hornos se producen Etileno, Propileno y otros subproductos. El efluente de los hornos pasa por tubos, donde el calor generado se utiliza para producir vapor de agua y los gases son enfriados. Posteriormente, por contacto directo con agua en una torre de depuración se eliminan los sólidos y polímeros aceitosos, y se concluye el proceso de enfriamiento de los gases antes de comprimidos.

b) Compresión, Lavado caustico, conversión de acetileno y secado: Los gases ya depurados se comprimen durante cuatro etapas. Los líquidos formados en las tres primera etapas de compresión se colectan y son despojados en una torre a fin de obtener el primer subproducto del proceso: El Dripoleno, especie de gasolina rica en aromáticos y diolefinas. Luego de la tercera etapa de compresión, los gases son tratados con soda cáustica en contracorriente para eliminarles el dióxido de carbono presente, después son pasados por un reactor donde se hidrogenan las cantidades de acetileno igualmente presentes. Antes de entrar en la cuarta etapa de

compresión, al gas se le elimina también el vapor de agua que pudiera contener; esto se logra utilizando tamices moleculares en torres de secado.

c) Fraccionamiento a baja temperatura: A la salida de la cuarta etapa de compresión el gas pasa por diferentes torres de destilación donde se somete a procesos de refrigeración y fraccionamiento a baja temperatura para obtener los productos según las purezas requeridas: Etileno al 99,9% molar y Propileno al 95,5% molar. Los productos de la planta de olefinas se almacenan como líquidos a bajas temperaturas.

Proceso Productivo Olefinas II

PLANTA DE CLORO-SODA:

Esta planta fue puesta en marcha a finales de 1976. Tiene una capacidad instalada para producir 113 TMD de cloruro gaseoso, 127 TMD de soda cáustica al 50% y 50TMD de ácido clorhídrico al 30%. Como subproducto, la planta produce hasta 13 TMD de hipoclorito de sodio. El proceso utiliza como materia prima la sal común (Cloruro de Sodio) de la que se consumen, aproximadamente, 200 TMD.

La sal llega al complejo por vía marítima desde Las Salinas de Araya, Estado Sucre.El proceso de producción de Cloro y de Soda Cáustica consiste en la descomposición electrolítica de la salmuera (Solución de cloruro de sodio) en celdas que usan ánodos de titanio y cátodos de mercurio. El ácido clorhídrico se

obtiene en una unidad donde reaccionan el hidrógeno, como subproducto en la formación de la Soda Cáustica, y el Cloro gaseoso que proviene fundamentalmente de la desgasificación de los tanques de almacenamiento de Cloro líquido.

El Cloro producido está destinado casi en su totalidad a la planta de cloruro de polivinilo (PVC) conjuntamente con el Etileno de la planta de olefinas. El resto es consumido por el Instituto Nacional de Obras Sanitarias (INOS) para el tratamiento de aguas domésticas. Parte de la soda cáustica producida es usada en el complejo y el resto se destina al consumo nacional en las industrias textiles, papeleras, de jabón, la industria petrolera, química y otras.

Durante la operación de la planta se producen lodos, gases y efluentes líquidos que son tratados para eliminarles cualquier contaminante que pudiera afectar la flora y la fauna del Lago de Maracaibo. Es de sumo interés para Pequiven que todos sus efluentes cumplan especificaciones aceptables, de acuerdo a las normas establecidas.

Proceso Productivo Cloro-Soda

MANAJO DE EFLUENTES DE LA PLANTA CLORO SODA:

El objetivo del sistema de neutralización es obtener efluentes con”pH” en el rango de 6-9 para cumplir con los requerimientos de la planta de atamiento central de efluentes del complejo Zulia. El sistema estará constituido por las siguientes unidades fosa de bombeos de efluentes químicos, fosa de homogeneización, fosa de neutralización y fosa de recuperación de salmuera.

� La fosa de bombeo de efluentes químicos:

Tiene como finalidad colectar por gravedad todos aquellos efluentes de la planta que se recogen en tanquilla, para posteriormente ser bombeados a la fosa de homogeneización.

Fosa de homogeneización:Esta se encarga de homogeneizar los fluentes que son transferidos desde la fosa de bombeo y los que son enviados desde la fosa de recolección, una vez� homogeneizados los efluentes son transferidos a la fos de neutralización.

Fosa de Neutralización:En esta se inicia la neutralización de los efluentes. Para efectuar el neutralizado de los efluentes existe una unidad de dosificación compuesta por una línea de alimentación de soda cáustica y una línea de acido sulfúrico.

El efluente final de la Planta Cloro Soda, luego de estar en las especificaciones de pH requeridas, es enviando a la planta central de efluentes del complejo petroquímico el tablazo, donde su objetivo es garantizar la obtención garantizar la obtención de los parámetros de calidad indicados en la Normativa Ambiental Venezolana, emanada por el Ministerio de Ambiente y de los Recursos Naturales, según la sección III, artículo 18 del decreto 883 indicados en la tabla Nº 4,antes de su descarga al Lago de Maracaibo.

Sin embargo, la Planta Central de Efluentes al igual que Cloro Soda, no cuenta con un sistema de tratamiento para los cloruros y sulfato contenidos en el efluente, por ello se implementó en la Planta Central, un sistema de reserva para aquellos efluentes que exceden los rangos permisibles denominados “ efluentes fuera de especificación” Este sistema consiste en el almacenamiento temporal de estos efluentes en unas lagunas denominadas lagunas de retención, para luego ser tratadas en el sistema biológico de forma controlada. El almacenamiento de los efluentes es utilizado como herramienta de operación que permite reducir alteraciones en el sistema de tratamiento secundario sin embargo, esto no

representa la solución definitiva y adecuada, para el problema de los efluentes y del tratamiento a realizarse antes de su descarga a los cuerpos de agua. Este tipo de almacenamiento es una medida preventiva de control, y como tal funcionara siempre y cuando exista una comunicación abierta entre el personal de producción y el personal de la planta de tratamiento de aguas residuales

PLANTA DE AMONÍACO Y UREA:

La capacidad de producción actual de la planta de amoniaco es de 13500 TM/mes y la de Urea que usa 68228 TMA de Amoniaco y 83734 TMA de CO2 como materia prima, tiene una capacidad instalada de 103375 TMA. Estas Plantas usan como materia prima el “Gas residual” fundamentalmente Metano, producto de la planta de procesamiento de Gas natural del Complejo.a) Se parte del gas natural constituido por una mezcla de hidrocarburos siendo el

90% metano (CH4) para obtener el H2 necesario para la síntesis de NH3.b) Desulfuración: El gas natural pasa primero a través de un lecho absorbente,

para remover las últimas trazas de azufre que actúan reduciendo la vida del catalizador.

c) Reformado con Vapor: Una vez adecuado el gas natural se le somete a un reformado catalítico con vapor de agua (craqueo- rupturas de las moléculas de CH4). El gas natural se mezcla con vapor en la proporción (1:3,3)-(gas: vapor) y se conduce al proceso de reformado, el cual se lleva a cabo en dos etapas. En el Reformador I, el gas junto con el vapor se hace pasar por el interior de los tubos del equipo donde la reacción global es fuertemente endotérmica, y para conseguir un alto porcentaje de reformado hay que operar a temperaturas superiores a 700ºC. A fin de alcanzar estas temperaturas, la reacción se verifica en un horno donde se quema combustible, circulando los reaccionantes dentro de unos tubos rellenos de catalizador (óxido de Níquel (NiO)), así se favorece la formación de H2. En el reformador Secundario los gases procedentes del reformador primario, se mezclan con una corriente de aire para proporcionar la cantidad de nitrógeno necesario para el gas de síntesis estequiométrico N2 + 3H2. Además, tiene lugar la combustión del metano alcanzándose temperaturas superiores a 1000ºC.

Proceso productivo Amoniaco.

d) Purificación: Los gases procedentes del reformado secundario, contienen cantidades importantes de monóxido de carbono que hay que convertir en hidrógeno por medio de vapor agua, debido a que el CO representa una pérdida potencial de materia prima en la obtención de hidrógeno para la síntesis del amoniaco, siendo por otro lado un veneno para el catalizador

e) Compresión y Síntesis: A continuación el gas se comprime a la presión de 200 atm aproximadamente (compresor centrífugo con turbina de vapor) y se lleva al reactor donde tiene lugar la producción del amoníaco, sobre un lecho catalítico.

En la Planta de Urea el proceso de producción es similar al descrito para la planta de amoníaco, salvo algunas pequeñas variantes como las sección de absorción del co2, que en estas plantas se hace exclusivamente con el etanolamina (MEA).El amoníaco producido puede ser enviado directamente a las plantas de urea para su procesamiento o se puede almacenar en tanques.

MANEJO DE EFLUENTES DE PLANTA DE AMONIACO Y UREA.

Se han utilizado diferentes tratamientos para los efluentes, basadas en el producto es decir en el amoniaco, los efluentes característicos en la producción de NH3 y urea se caracterizan por tener un elevado contenido de amoniaco, la mayoría proviene de los gases de lavado y en los gases de limpieza de las operaciones además de un alto contenido en hidróxido de sodio o carbonatos de sodio debido a los porcesos de limpieza de gas.

Intercambio Iónico: La eliminación en flujo continuo de NH4 con una resina acida cationica fue seguida por una resina básica en forma hidroxida para la eliminación de aniones, luego ambas resinas eran regeneradas y los lavados eran combinados para formar NO3NH4 recuperado que se recicla de nuevo al proceso de la planta.

Reactor Biológico: Se emplea un reactor biológico sumergido de medio fijo para la nitrificación de aguas con un elevado contenido de NH4+ y libres de compuestos orgánicos, en estos se produce la oxidación biológica completa, este proceso es mucho más eficiente que la biofiltracion.

Air Stripping: El barrido por aire del amoniaco Proceso que consiste en un flujo de contra-corriente de aire y agua (efluente a tratar) a través de una columna empacada con diferentes materiales de relleno, de los cuales los más usados son de formas plásticas que tienen una gran superficie de contacto, y aseguran que la transferencia entre la fase acuosa y gaseosa sea óptima para permitir a los componentes volátiles moverse desde la corriente líquida hacia la corriente de aire.

La extracción del amoníaco por arrastre con aire es efectiva para aguas residuales con concentraciones de amoníaco entre 10 y 100 mg/l.

Puede alcanzar hasta un 99% dependiendo del efluente a tratar. Se han registrado remociones del orden del 90% para compuestos orgánicos volátiles, COV y 90 a 95% para amoniaco y Trihalometanos (THM), dependiendo de la concentración inicial y la temperatura ambiental.

PLANTA DE MVC Y PVC

La planta de Monocloruro de Vinilo (MVC) está diseñada para producir 101MTMA de MVC y 82,7 MTMA de EDC, utilizando el Etileno proveniente de Plantas de Olefinas y el Cloro producido por la Planta de Clorosoda. El MVC es destinado finalmente hacia la Plantas de polimerización para la síntesis de 9000-10000 TM/mes Policloruro de Vinilo (PVC). El Proceso se inicia con la cloración directa del Etileno en presencia de Cloruro férrico para formar el 1,2 Dicloro-etano (EDC). Luego el EDC pasa por un sistema de lavado ácido, básico y neutro, para ser depositado en el tanque de almacenamiento. El EDC es sometido a un proceso de purificación, donde se le elimina el agua e impurezas (HCl-Hidrocarburos pesados) por destilación. El siguiente procedimiento es el craqueo del EDC en hornos con temperaturas de 505 º C para producir por descomposición térmica MVC y Ácido Clorhídrico (HCl).Otro proceso involucrado es la Oxihidrocloración, el cual tiene como función la de convertir el acetileno mezclado con el Ácido Clorhídrico; resultando del craqueo 1,2 Dicloro-etano (EDC).

Proceso Productivo PVC

Proceso Productivo MVC.

DESCRIPCION DEL TRATAMIENTO DE EFLUENTES DE LA PLANTA MVC Y PVC:

La Unidad de tratamiento de efluentes fue diseñada para manejar las aguas de desecho procedentes de las unidades de producción de EDC y MVC, así como las aguas vertidas o de rebose, derrame de agua contaminada en el piso y sistema de alcantarilla de aguas contaminadas del proceso, con el fin de remover el EDC y MVC de los efluentes antes de descargarlos a la planta central de tratamiento de efluentes. Al agua de desecho final se le realiza un control de pH con el fin de mantenerlo en un rango de valores de control entre 7 y 9. Esta unidad consta de una columna despojadora de desechos, que se alimenta con el agua provista de hidrocarburos clorados, principalmente EDC.

Neutralizacion:

Las corrientes ácidas del fondo de la columna de enfriamiento y absorción C-21 y de la descarga de la bomba P-22 A/S de la sección de oxiclorinación, entran al tambor de precipitación D-61, para separar los sólidos en suspensión presentes ; posteriormente, se unen en el mezclador estático N-61 con las corrientes ácidas del sistema de lavado del EDC de reciclo procedentes del clorador de benceno D-51, la Corriente de agua de purga de la columna de enfriamiento súbito C-71 y el fondo de la columna C-74 del sistema de incineración. Debido a la acidez de estas corrientes, se requiere de un sistema de neutralización para mantener valores confiables de pH entre 6 ,5 y 7,5 antes de alimentarlas a la columna despojadora de hidrocarburos clorados C-61.Desde el mezclador estático N-61, las aguas

residuales pasan al tambor de neutralización D-62 el cual posee un sistema de control de pH en dos etapas. En la primera etapa, se dosifica soda cáustica (NaOH) como regulador de pH, para obtener valores entre 4,5 y 5,5, en la corriente de entrada al D-62. La segunda etapa consiste en un compensador de control de pH, el cual utiliza dosificación de NaOH en la tubería de reciclo de la bomba P-61 A/S del tambor D-62 para proveer un control confiable del pH final entre valores 6,5 y 7,5. La corriente de fondo del tambor de neutralización D-62 con un valor de pH mayor a 6 se envía como alimentación a la columna despojadora C-61; adicionalmente, el sistema tiene instalado un desvío automático de esta corriente hacia la piscina de neutralización 1 que se activa cuando el pH es menor que 6.

Almacenaje de aguas de desecho contaminadas

Piscina de neutralización No. 1La piscina para almacenamiento de aguas residuales se diseñó para colectar y mezclar las aguas contaminadas no procesadas. Se provee agitación mediante el mezclador N-62 con el fin de mantener los sólidos suspendidos dispersos, evitar la separación de fases y garantizar un buen control de pH. Las corrientes que se colectan en esta piscina son aguas residuales procedentes de la columna de seguridad C-55, aguas residuales provenientes de las columnas de lavado C-74 y de enfriamiento súbito C-71 del sistema de incineración y aguas residuales vertidas o derramadas en el pavimento de las áreas de procesos a través de la bomba P-39 (Unidades 10, 20, 30 y 50), bomba P-47 (Unidad 40), bomba P-79 (Unidad 70) y bomba P-814 (Unidad 80). La piscina No. 1 está provista de una bomba (P-64), que posee una corriente de reciclo a la piscina. También, se controla el pH mediante la dosificación de una solución acuosa de soda cáustica a una concentración que oscila entre 10 y 15 % en peso en la corriente de descarga de la bomba, para obtener un pH entre 6 y 7. En esta corriente se ha instalado un sistema de desvío automático con válvulas, la cual se activa cuando el pH se encuentra por debajo del valor predeterminado, cierra la válvula de alimentación a la piscina No. 2 y abre la válvula para retornar la corriente a la piscina No. 1.

Piscina No. 2En caso de inundación de la piscina No. 1, las aguas residuales se envían hacia la piscina No. 2 mediante la bomba P-61 la cual se coloca en servicio para prevenir el desborde hacia la estación norte de efluentes. Asimismo, puede pasar desde la piscina No. 1, hacia la piscina No. 2 por vasos comunicantes. Esta piscina está equipada con un sistema de control de pH con un agitador N-63 y dosificación de soda cáustica en la tubería de descarga de las bombas P-63 A/S, con el fin de ajustar el valor de pH entre 6,5 y 7,5.Se requiere que el pH esté en este rango en la alimentación a la columna despojadora de hidrocarburos clorados C-61 para controlar la corrosión y aumentar el factor de servicio del sistema. Las aguas pueden enviarse a la columna C-61 mediante la bomba P-63 A/S; en esta corriente está instalado un sistema de desvío automático con válvulas, el cual se activa cuando el pH se encuentra por debajo del valor predeterminado.

Despojamiento con vapor

La columna despojadora de hidrocarburos clorados C-61, es una columna con 20 platos perforados cuya función es separar el EDC y otros productos clorados de las aguas de proceso y las aguas de lluvia contaminadas mediante la utilización de vapor en forma directa para su recuperación y reciclo al proceso. Las alimentaciones a la columna C-61 son las siguientes:1. Descarga de la bomba P-63 A/S de las piscinas de neutralización de alimentación a la columna C-61.2. Descarga de la bomba P-33 A/S del tambor de reflujo de la columna principal del sistema de purificación de EDC.3. Descarga de la bomba P-61 A/S del tambor de neutralización D-62.

La corriente procedente de la piscina de neutralización se une con la corriente del tambor de reflujo de la columna principal del sistema de purificación de EDC y se precalienta en el intercambiador de placas E-63. Posteriormente, se mezcla con la corriente de fondo del tambor de neutralización D-62. Las aguas residuales combinadas alimentan al plato de tope de la columna despojadora C-61. El calor requerido para el eficiente despojamiento de los hidrocarburos clorados en la columna C-61, se suministra mediante la inyección directa de vapor en el fondo de la columna, con una relación de 0,1 kg de vapor/kg de aguas residuales de alimentación. Los hidrocarburos clorados y el vapor de despojamiento se condensan en el intercambiador de tope E-61 y se acumulan en el tambor de condensados D-68 donde se retornan al tambor de EDC crudo (D-23) de la unidad 20 del proceso por medio de la bomba P-66 A/S. Los gases no condensados presentes en el D-68 se condensan parcialmente en el intercambiador E-62, la presión en este tambor se controla mediante la PIC-6209, el cual, envía los gases incondensables al sistema de incineración (unidad 70). La temperatura en el tope de la columna C-61 debe mantenerse entre 100 y 103 °C. Esta temperatura se mantiene mediante el controlador de relación de flujo de vapor/flujo de alimentación total FFIC-6201. Adicionalmente, el sistema de despojamiento de aguas residuales está equipado con un tambor de vaporización parcial D-63 para la recuperación del calor. Este tambor D-63, se diseñó como un separador de vapor líquido donde la energía de la corriente del fondo de la columna C-61 se recupera mediante la reducción de presión a través del eyector A-61, la temperatura y la presión bajan de 110 °Cy 0,9 barg a 93 °Cy 0,8 barg .

El líquido remanente en el tambor D-63 se bombea al precalentador de placas E-63 con la bomba P-62 A/S, posteriormente, pasa por el enfriador de placas E-64 donde se enfría hasta 45 °C antes de entrar a la sección de concentración de lodos, como se observa en la Figura 2. Esta corriente contiene pequeñas cantidades de hidróxidos metálicos y cloruros.

Sección de concentración de lodos

Después de neutralizar y despojar los hidrocarburos clorados de las aguas de desecho de la planta, esta corriente pasa al agitador y concentrador de lodos S-61. Este equipo tiene instalado un agitador de rotación lenta N-65 en la cámara de floculación para mejorar la floculación de las partículas de hidróxido de hierro y otros sólidos suspendidos. En el tambor D-66 se separa la solución de sulfito de sodio al 2% la cual se dosifica a la corriente de entrada al concentrador de lodos S-61 mediante las bombas P-61 A/S. La coagulación para garantizar una eficiente floculación y sedimentación, se propicia por la adición del polielectrolito el cual neutraliza las cargas eléctricas de los microflóculos de hidróxido de hierro. Esta solución se prepara en el tambor D-64, por dilución con agua de servicio hasta una concentración de 0,1% y homogeneizada mediante el agitador N-67. Seguidamente, la solución se dosifica a la corriente de entrada al concentrador S-61 mediante las bombas (P-67 A/S). Los flóculos se separan en el concentrador de lodos S-61. En este equipo, varias láminas paralelas de plástico proporcionan una gran área superficial, que favorecen la precipitación de los sólidos. El flujo de rebose se envía al tambor D-65, desde el cual las aguas de desecho tratadas se bombean al límite de batería. El valor del pH se monitorea mediante un analizador en línea. Los sólidos precipitados se colectan en el cono del concentrador de lodos una vez por día.

Una bomba P-69 A/S especial para lodos descarga el lodo acumulado en el cono hacia el filtro prensa S-62 y el agua del filtrado se envía a la corriente de salida del concentrador de lodos. Para un eficiente secado se requiere de una presión de 15 bar. La torta obtenida en el filtro prensa se remueve hacia los tambores especiales para lodo. En este equipo no se especifica si se utilizará transporte local. La concentración de sólidos es de alrededor de 35%.

Unidad de Tratamiento de efliuentes MVC y PVC