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).