Introducción a la Integración de Procesos Tier III · Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos 1 ... objetivo al inicio y un quiz al final. Módulo 8 – Introducción

Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos 11

PIECENAMPProgram for North American Mobility in Higher EducationProgram for North American Mobility in Higher Education

NAMPNAMP

Introducing Process integration for Environmental Control in EngIntroducing Process integration for Environmental Control in Engineering Curriculaineering Curricula

IntroducciIntroduccióón a la n a la IntegraciIntegracióón de Procesosn de Procesos

Tier IIITier III

MMóódulo 8dulo 8

PIECEPIECE


PIECENAMP

CCóómo usar esta presentacimo usar esta presentacióónn

Esta presentaciEsta presentacióón contiene links internos a otras diapositivas y links n contiene links internos a otras diapositivas y links externos a sitios web:externos a sitios web:

Ejemplo de un linkEjemplo de un link (texto subrayado en gris): link a una diapositiva en la (texto subrayado en gris): link a una diapositiva en la presentacipresentacióón a un sitio webn a un sitio web

: link a la tabla de contenido del tier: link a la tabla de contenido del tier

: link a la : link a la úúltima diapositiva revisadaltima diapositiva revisada

: cuando el usuario ha pasado por toda la presentaci: cuando el usuario ha pasado por toda la presentacióón, algunas n, algunas preguntas de opcipreguntas de opcióón mn múúltiple son efectuadas al final del tier. Este icono ltiple son efectuadas al final del tier. Este icono lleva al usuario nuevamente al enunciado de pregunta si la respulleva al usuario nuevamente al enunciado de pregunta si la respuesta esta elegida es errelegida es erróóneanea


PIECENAMP

Tabla de contenidoTabla de contenidoResumen del ProyectoResumen del Proyecto

Instituciones participantesInstituciones participantesCreadores del mCreadores del móódulodulo

Estructura y PropEstructura y Propóósito del Msito del MóóduloduloTier IIITier III

Enunciado de propEnunciado de propóósitositoEl proceso Kraft de fabricaciEl proceso Kraft de fabricacióón de pulpan de pulpaHoja de cHoja de cáálculo del Proceso Kraftlculo del Proceso KraftTratamiento de agua de desecho en el Proceso Kraft de Tratamiento de agua de desecho en el Proceso Kraft de fabricacifabricacióón de pulpa n de pulpa EnergEnergíía en el Proceso Kraft de fabricacia en el Proceso Kraft de fabricacióón de Pulpan de PulpaPregunta 1Pregunta 1Pregunta 2Pregunta 2Pregunta 3Pregunta 3


PIECENAMP

ObjetivosObjetivosCrear mCrear móódulos web para ayudar a las universidades a dulos web para ayudar a las universidades a realizar la introduccirealizar la introduccióón de la Integracin de la Integracióón de Procesos a la n de Procesos a la currcurríícula de Ingeniercula de IngenierííaaHacer de estos mHacer de estos móódulos ampliamente disponibles en cada dulos ampliamente disponibles en cada uno de los pauno de los paííses participantesses participantes

Instituciones ParticipantesInstituciones ParticipantesDos universidades de tres paDos universidades de tres paííses (Canadses (Canadáá, M, Mééxico y Estados xico y Estados Unidos de AmUnidos de Améérica)rica)Dos institutos de investigaciDos institutos de investigacióón en diferentes sectores n en diferentes sectores industriales: petrindustriales: petróóleo (Mleo (Mééxico) y pulpa y papel (Canadxico) y pulpa y papel (Canadáá))Cada una de las seis universidades ha patrocinado a 7 Cada una de las seis universidades ha patrocinado a 7 estudiantes de intercambio durante el periodo de la beca, estudiantes de intercambio durante el periodo de la beca, subvencionados en parte por cada uno de los gobiernos de subvencionados en parte por cada uno de los gobiernos de los tres palos tres paííses ses

Resumen del ProyectoResumen del Proyecto


PIECENAMP

Program for North American Mobility in Higher EducationProgram for North American Mobility in Higher Education NAMPNAMP

Process integration for Environmental Control in Engineering CurProcess integration for Environmental Control in Engineering Curricularicula PIECEPIECE

University of University of OttawaOttawa

ÉÉcole cole PolytechniquePolytechnique dede

MontrMontrééalal

InstitutoInstitutoMexicanoMexicano del del

PetrPetróóleoleo

PapricanPaprican

Universidad Universidad AutAutóónomanoma de San de San

Luis Luis PotosPotosíí

University of University of Texas A&MTexas A&M

UniversidadUniversidad dedeGuanajuatoGuanajuato North Carolina North Carolina

State UniversityState University


PIECENAMP

MMóódulodulo 88EsteEste mmóódulodulo fuefue creadocreado porpor::

Carlos Alberto Miranda AlvarezCarlos Alberto Miranda Alvarez

JeanJean--Martin Martin BraultBrault

InstituciInstitucióón n AnfitrionaAnfitriona

DeDe Profesor Profesor AnfitriAnfitrióónn

Paul StuartPaul Stuart

Martin Martin PiconPicon--NuNuññezez


PIECENAMP

Estructura del MEstructura del Móódulo 8dulo 8¿¿CuCuáál es la estructura de este ml es la estructura de este móódulo?dulo?

Todos los mTodos los móódulos estdulos estáán divididos en 3 n divididos en 3 tierstiers, cada uno con , cada uno con una meta especuna meta especíífica:fica:

Tier I: AntecedentesTier I: AntecedentesTier Tier IIII: Aplicaciones a Caso de Estudio: Aplicaciones a Caso de EstudioTier III: Problema de DiseTier III: Problema de Diseñño Propuesto o Propuesto

Se pretende completar estos Se pretende completar estos tierstiers en ese orden particular. en ese orden particular. Los estudiantes son evaluados en varios puntos para medir Los estudiantes son evaluados en varios puntos para medir su grado de comprensisu grado de comprensióón, antes de proseguir al siguiente n, antes de proseguir al siguiente nivel. Cada tier contiene un enunciado de propnivel. Cada tier contiene un enunciado de propóósito u sito u objetivo al inicio y un quiz al final. objetivo al inicio y un quiz al final.


PIECENAMP

¿CuCuáál es el propl es el propóósito de este msito de este móódulo?dulo?

Es el objetivo de este mEs el objetivo de este móódulo cubrir los aspectos dulo cubrir los aspectos bbáásicos de los sicos de los MMéétodos todos yy herramientas de herramientas de IntegraciIntegracióón de Procesos n de Procesos , y colocar a la , y colocar a la IntegraciIntegracióón de Procesos n de Procesos en una perspectiva men una perspectiva máás s amplia. Estamplia. Estáá identificado como un prerrequisito para identificado como un prerrequisito para otros motros móódulos relacionadas con el aprendizaje de dulos relacionadas con el aprendizaje de IntegraciIntegracióón de Procesosn de Procesos. .

PropPropóósito del Msito del Móódulo 8dulo 8


PIECENAMP

Tier IIIProblema propuesto


PIECENAMP

El objetivo de este tier es resolver una aplicaciEl objetivo de este tier es resolver una aplicacióón real de la n real de la IntegraciIntegracióón de Procesos, en la cual el estudiante debe n de Procesos, en la cual el estudiante debe interpretar los resultados obtenidos con una variedad de interpretar los resultados obtenidos con una variedad de herramientas de Integraciherramientas de Integracióón de Procesos. Al final del Tier III, n de Procesos. Al final del Tier III, el estudiante debe ser capaz de identificar lo siguiente: el estudiante debe ser capaz de identificar lo siguiente:

Beneficios del uso de las herramientas de IntegraciBeneficios del uso de las herramientas de Integracióón de n de Procesos Procesos Oportunidades potenciales de ahorro en costo por el uso Oportunidades potenciales de ahorro en costo por el uso de herramientas de Integracide herramientas de Integracióón de Procesos n de Procesos ReducciReduccióón del impacto ambiental resultante por la n del impacto ambiental resultante por la aplicaciaplicacióón de herramientas de Integracin de herramientas de Integracióón de Procesos n de Procesos CCóómo puede ser usada la aplicacimo puede ser usada la aplicacióón de herramientas de n de herramientas de IntegraciIntegracióón de Procesos para obtener un proceso n de Procesos para obtener un proceso operable operable

Tier III Enunciado de PropTier III Enunciado de Propóósitosito


PIECENAMP

El proceso Kraft de El proceso Kraft de fabricacifabricacióón de pulpan de pulpa

Las caracterLas caracteríísticas bsticas báásicas de un proceso Kraft de fabricacisicas de un proceso Kraft de fabricacióón de pulpa se muestran en la n de pulpa se muestran en la siguiente diapositiva. Las astillas de madera (conteniendo 50% dsiguiente diapositiva. Las astillas de madera (conteniendo 50% de agua) son llevadas de e agua) son llevadas de una tolva a una unidad de preevaporaciuna tolva a una unidad de preevaporacióón para facilitar la subsecuente impregnacin para facilitar la subsecuente impregnacióón de las n de las astillas con quastillas con quíímicos. Un alimentador a alta presimicos. Un alimentador a alta presióón transfiere las astillas de la vasija de n transfiere las astillas de la vasija de preevaporacipreevaporacióón a un digestor. En el digestor, las astillas son "cocinadas" usn a un digestor. En el digestor, las astillas son "cocinadas" usando licor ando licor blanco (una mezcla de qublanco (una mezcla de quíímicos como micos como NaOHNaOH, , NaNa22SS, , NaNa22COCO33 y agua) para solubilizar la y agua) para solubilizar la lignina en las mismas. En el proceso de coccilignina en las mismas. En el proceso de coccióón se produce metanol. Despun se produce metanol. Despuéés de la s de la digestidigestióón de la lignina, los qun de la lignina, los quíímicos de coccimicos de coccióón son retirados de la pulpa. Una unidad de n son retirados de la pulpa. Una unidad de lavado a contracorriente y de mlavado a contracorriente y de múúltiples etapas es usada para minimizar el transporte de ltiples etapas es usada para minimizar el transporte de ququíímicos con la pulpa. Los qumicos con la pulpa. Los quíímicos residuales del proceso de fabricacimicos residuales del proceso de fabricacióón de pulpa son n de pulpa son llamados licor negro diluido (licor negro dllamados licor negro diluido (licor negro déébil). El licor negro contiene sales de sodio bil). El licor negro contiene sales de sodio (hidr(hidróóxidos, sulfuro, carbonato, cloruro, sulfito y sulfato), lignina xidos, sulfuro, carbonato, cloruro, sulfito y sulfato), lignina disuelta, metanol y agua. disuelta, metanol y agua. Antes de que el efluente del digestor sea alimentado a los lavadAntes de que el efluente del digestor sea alimentado a los lavadores, la pulpa cocida y el ores, la pulpa cocida y el licor son pasados a un tanque de soplado donde la pulpa es separlicor son pasados a un tanque de soplado donde la pulpa es separada de licor negro diluido ada de licor negro diluido que es alimentado a un sistema de recuperacique es alimentado a un sistema de recuperacióón por conversin por conversióón a licor blanco. El primer n a licor blanco. El primer paso en la recuperacipaso en la recuperacióón es la concentracin es la concentracióón del licor negro diluido por medio de n del licor negro diluido por medio de evaporadores de mevaporadores de múúltiple efecto. La soluciltiple efecto. La solucióón concentrada es rociada en un horno de n concentrada es rociada en un horno de recuperacirecuperacióón. El proceso de evaporacin. El proceso de evaporacióón resulta en la generacin resulta en la generacióón de una gran cantidad de n de una gran cantidad de condensado combinado clasificado como una corriente de agua de dcondensado combinado clasificado como una corriente de agua de desecho y de desecho esecho y de desecho gaseoso cuyo contaminante primario esgaseoso cuyo contaminante primario es HH22SS. El fundido del horno es disuelto en agua para . El fundido del horno es disuelto en agua para formar licor verde que es reaccionado con cal (formar licor verde que es reaccionado con cal (CaOCaO) para producir licor blanco y "lodo" de ) para producir licor blanco y "lodo" de carbonato de calcio. El licor blanco recuperado es mezclado con carbonato de calcio. El licor blanco recuperado es mezclado con materiales frescos y materiales frescos y reciclado al digestor. El carbonato de calcio en lodo es descompreciclado al digestor. El carbonato de calcio en lodo es descompuesto tuesto téérmicamente en un rmicamente en un horno para producir cal que es usada en la reaccihorno para producir cal que es usada en la reaccióón den de causterizacicausterizacióónn. Hay varios desechos . Hay varios desechos gaseosos emitidos por el proceso, algunos de los cuales pueden sgaseosos emitidos por el proceso, algunos de los cuales pueden ser usados para la er usados para la generacigeneracióón y cogeneracin y cogeneracióón de vapor. n de vapor.

Tier III – Enunciado del Problema

Referencia: ElReferencia: El--HalwagiHalwagi, M. M., , M. M., Pollution Prevention through Process Integration: Systematic DesPollution Prevention through Process Integration: Systematic Design Toolsign Tools. Academic Press, 1997.. Academic Press, 1997.


PIECENAMP

CAUSTERIZACIÓN

SEDIMENTACIÓN

Y FILTRACIÓN

DIGESTOR

TANQUE DE SOPLADO

HORNO DE

RECUPERACIÓN

TANQUE DE

DISOLUCIÓN

HORNO DE CAL

EVA

PO

RA

DO

RES

DE

MÚ

LTIP

LE

EFEC

TO

Cal

Licor blanco recuperado

Pulpa para procesamiento

posterior

GasesGas fuera

Astillas de

madera

VaporLicor negro diluido

Vapor

Licor negro concentrado (licor negro

fuerte)

Condensado

Gas de chimenea

Fundido

Gas fuera Agua

Licorverde

Carbonato

de calcio

Aire

Gases

Desecho Gaseoso

LAVADORES

Referencia: ElReferencia: El--HalwagiHalwagi, M. M., , M. M., Pollution Prevention through Process IntegrationPollution Prevention through Process Integration:: Systematic Design ToolsSystematic Design Tools.. Academic PressAcademic Press, 1997., 1997.Tier III – Enunciado del Problema


PIECENAMP

Tratamiento de agua de desecho en el proceso de Kraft de Tratamiento de agua de desecho en el proceso de Kraft de fabricacifabricacióón de pulpan de pulpa

Las plantas de pulpa y papel emplean altos niveles de agua frescLas plantas de pulpa y papel emplean altos niveles de agua fresca que llevan a la a que llevan a la generacigeneracióón de una cantidad significativa de efluente acuoso. Por tanto, ln de una cantidad significativa de efluente acuoso. Por tanto, la optimizacia optimizacióón de el uso de n de el uso de agua y de las descargas de agua de desecho representa un reto imagua y de las descargas de agua de desecho representa un reto importante para la industria. Debido portante para la industria. Debido al contacto directo del agua con varias especies, las corrientesal contacto directo del agua con varias especies, las corrientes acuosas estacuosas estáán cargadas con varios n cargadas con varios componentes incluyendo metano, elementos de nocomponentes incluyendo metano, elementos de no--proceso y especies orgproceso y especies orgáánicas e inorgnicas e inorgáánicas. El nicas. El metanol estmetanol estáá clasificado como un contaminante de alta prioridad por la indusclasificado como un contaminante de alta prioridad por la industria de fabricacitria de fabricacióón de n de pulpa . En adicipulpa . En adicióón, n, ééste puede proveer una fuente de ingresos si es recuperado correcste puede proveer una fuente de ingresos si es recuperado correctamente. tamente.

El metanol puede encontrarse en la mayorEl metanol puede encontrarse en la mayoríía de las corrientes de agua de desecho del a de las corrientes de agua de desecho del proceso Kraft de fabricaciproceso Kraft de fabricacióón de pulpa, particularmente en el condensado que sale de los n de pulpa, particularmente en el condensado que sale de los evaporadores de mevaporadores de múúltiple efecto y los condensadores usados para condensar el vaporltiple efecto y los condensadores usados para condensar el vapor de la unidad de de la unidad de preevaporacipreevaporacióón antes de que las astillas de madera sean llevadas al digestor.n antes de que las astillas de madera sean llevadas al digestor. Todas las corrientes de Todas las corrientes de desecho son tratadas por biotratamiento y luego son descargadas desecho son tratadas por biotratamiento y luego son descargadas a un ra un ríío. Cualquier corriente o. Cualquier corriente descargada al rdescargada al ríío debe tener una composicio debe tener una composicióón de metanol no excedente a 15n de metanol no excedente a 15 ppmwppmw. La siguiente . La siguiente informaciinformacióón estn estáá disponible para la instalacidisponible para la instalacióón de biotratamiento:n de biotratamiento:

•• ComposiciComposicióón aceptable de metanol entrando a biotratamiento n aceptable de metanol entrando a biotratamiento << 1.0001.000 ppmwppmw•• ComposiciComposicióón promedio de metanol a la salida = 15n promedio de metanol a la salida = 15 ppmwppmw•• Costo de operaciCosto de operacióón del biotratamiento = 0.11*n del biotratamiento = 0.11*MM + 0.0013*+ 0.0013*GG donde donde MM es la carga es la carga

mmáásica (sica (kgkg//h) de metanol y h) de metanol y GG es el flujo de agua de desecho (es el flujo de agua de desecho (kgkg//h)h)




PIECENAMP

Tratamiento de agua de desecho en el proceso de Kraft de Tratamiento de agua de desecho en el proceso de Kraft de fabricacifabricacióón de pulpa (2)n de pulpa (2)La cantidad de metanol en el agua de desecho puede ser reducida La cantidad de metanol en el agua de desecho puede ser reducida usando stripping con aire y usando stripping con aire y recuperado de las corrientes acuosas para proveer ventas de metarecuperado de las corrientes acuosas para proveer ventas de metanol mayores que los costos de nol mayores que los costos de recuperacirecuperacióón. El flujo de aire es determinado como siguen. El flujo de aire es determinado como sigue::

LL = 0.5*= 0.5*ƒƒ**GGDonde Donde LL y y GG son los flujos mson los flujos máásicos (sicos (kgkg//h) de aire y agua de desecho, respectivamente, y h) de aire y agua de desecho, respectivamente, y ƒƒ es la es la remociremocióón fraccional mn fraccional máásica de metanol del agua por stripping. El costo de operacisica de metanol del agua por stripping. El costo de operacióón del stripping n del stripping con aire es dado por la siguiente relacicon aire es dado por la siguiente relacióón:n:

Costo de OperaciCosto de Operacióón n ((USUS$$//h) = 0.003*h) = 0.003*LL ((kgkg aireaire//h)h)Este costo incluye la compresiEste costo incluye la compresióón de aire y la condensacin de aire y la condensacióón del metanol.n del metanol.

El operador de la planta de tratamiento de agua de desecho tambiEl operador de la planta de tratamiento de agua de desecho tambiéén tiene problemas n tiene problemas prediciendo cuando el proceso de tratamiento pasarprediciendo cuando el proceso de tratamiento pasaráá de un rde un réégimen operacional a otro o cuando gimen operacional a otro o cuando el proceso producirel proceso produciráá agua con concentraciones superiores a los lagua con concentraciones superiores a los líímites permitidos de metanol y mites permitidos de metanol y otros contaminantes. otros contaminantes. ÉÉl dispone de los l dispone de los úúltimos tres altimos tres añños de datos de operacios de datos de operacióón de las n de las instalaciones de tratamiento pero no sabe como interpretar tal cinstalaciones de tratamiento pero no sabe como interpretar tal cantidad de informaciantidad de informacióón. n.




PIECENAMP

Tratamiento de agua de desecho en el proceso de Kraft de Tratamiento de agua de desecho en el proceso de Kraft de fabricacifabricacióón de pulpa (3)n de pulpa (3)

Junto con el metanol como uno de los principales contaminantes eJunto con el metanol como uno de los principales contaminantes encontrados en los efluentes acuosos de ncontrados en los efluentes acuosos de las plantas con proceso Kraft, se presentan otros compuestos orglas plantas con proceso Kraft, se presentan otros compuestos orgáánicos e inorgnicos e inorgáánicos. Estos incluyen nicos. Estos incluyen cloroformo, formaldehcloroformo, formaldehíído, fenol, etc. dependiendo de la planta y el proceso usado. Eldo, fenol, etc. dependiendo de la planta y el proceso usado. El fenol es importante fenol es importante primariamente por su toxicidad, deterioro del oxprimariamente por su toxicidad, deterioro del oxíígeno y turbidez. Ademgeno y turbidez. Ademáás, el fenol puede causar sabor y s, el fenol puede causar sabor y olor desagradables en los peces y el agua potable. olor desagradables en los peces y el agua potable.

Muchas tMuchas téécnicas pueden ser usadas para separar fenol. Tres tecnologcnicas pueden ser usadas para separar fenol. Tres tecnologíías externas son as externas son consideradas aquconsideradas aquíí para la remocipara la remocióón de fenol. Estos procesos incluyen adsorcin de fenol. Estos procesos incluyen adsorcióón usando carbn usando carbóón n activado, intercambio iactivado, intercambio ióónico usando resina polimnico usando resina poliméérica y stripping usando aire. rica y stripping usando aire.

Los costos operacionales para cada mLos costos operacionales para cada méétodo comprenden el costo de material fresco y eltodo comprenden el costo de material fresco y el cosstocossto de de regeneraciregeneracióón. Para el carbn. Para el carbóón activado, el vapor es usado para regenerar el agente separadorn activado, el vapor es usado para regenerar el agente separador de de masa cuando se usa sosa cmasa cuando se usa sosa cááustica (ustica (NaOHNaOH) para la regeneraci) para la regeneracióón de la resina de intercambio in de la resina de intercambio ióónico. nico. En el caso del stripping con aire, la corriente gaseosa que abanEn el caso del stripping con aire, la corriente gaseosa que abandona la unidad de intercambio de dona la unidad de intercambio de masa no puede ser descargada a la atmmasa no puede ser descargada a la atmóósfera a causa de las regulaciones de calidad del aire. Por lo sfera a causa de las regulaciones de calidad del aire. Por lo tanto, el aire de salida de la unidad de separacitanto, el aire de salida de la unidad de separacióón es alimentado a una unidad de recuperacin es alimentado a una unidad de recuperacióón de n de fenol en la cual se usa un refrigerante para condensar el fenol.fenol en la cual se usa un refrigerante para condensar el fenol. El costo operacional relacionada a El costo operacional relacionada a cada tecnologcada tecnologíía es entonces 0.737a es entonces 0.737 USUS$, 1.150$, 1.150 USUS$ y 2.069$ y 2.069 USUS$ por$ por kgkg de fenol removido por de fenol removido por carbcarbóón activado, resina de intercambio in activado, resina de intercambio ióónico y stripping con aire respectivamente. nico y stripping con aire respectivamente.




PIECENAMP

EnergEnergíía en el proceso Kraft de fabricacia en el proceso Kraft de fabricacióón de pulpan de pulpa

El proceso Kraft de fabricaciEl proceso Kraft de fabricacióón de pulpa es un proceso muy intensivo energn de pulpa es un proceso muy intensivo energééticamente: los usos finales ticamente: los usos finales de energde energíía comunes a todas las plantas de pulpa y papel incluyen el bombea comunes a todas las plantas de pulpa y papel incluyen el bombeo, manejo de aire e o, manejo de aire e iluminaciiluminacióón. Ademn. Ademáás, las necesidades de vapor y el gran ns, las necesidades de vapor y el gran núúmero de corrientes de proceso hacen de mero de corrientes de proceso hacen de este sector industrial un buen candidato para la integracieste sector industrial un buen candidato para la integracióón de calor mejorada. La concentracin de calor mejorada. La concentracióón de n de licor negro es, usualmente, la mayor corriente individual usada licor negro es, usualmente, la mayor corriente individual usada en la operacien la operacióón de una planta de n de una planta de proceso Kraft. Los evaporadores instalados en los 60's y 70's fuproceso Kraft. Los evaporadores instalados en los 60's y 70's fueron construidos con cuatro o cinco eron construidos con cuatro o cinco efectos, mientras que la mayorefectos, mientras que la mayoríía de las plantas Kraft hoy en da de las plantas Kraft hoy en díía usan evaporadores con cinco o seis a usan evaporadores con cinco o seis efectos, con un concentrador para incrementar posteriormente el efectos, con un concentrador para incrementar posteriormente el contenido de scontenido de sóólidos. La activacilidos. La activacióón n del boiler de recuperacidel boiler de recuperacióón con el licor negro con alto contenido de sn con el licor negro con alto contenido de sóólidos mejora el desempelidos mejora el desempeñño global o global del boiler y es una tendencia general en la industria. del boiler y es una tendencia general en la industria.

Para considerar este problema de consumo de energPara considerar este problema de consumo de energíía, una planta Kraft de pulpa usa biomasa. a, una planta Kraft de pulpa usa biomasa. En efecto, ademEn efecto, ademáás de ser la alimentacis de ser la alimentacióón para la produccin para la produccióón de pulpa y papel, la biomasa es n de pulpa y papel, la biomasa es tambitambiéén una fuente den una fuente de energenergíía para la industria. La cual tambia para la industria. La cual tambiéén tiene acceso a los residuos del n tiene acceso a los residuos del cultivo de pulpa de madera, algunos de los cuales pueden ser remcultivo de pulpa de madera, algunos de los cuales pueden ser removidos del bosque con base ovidos del bosque con base sostenible. Todo el licor negro y la mayorsostenible. Todo el licor negro y la mayoríía de los residuos de la planta son usados en los sitios a de los residuos de la planta son usados en los sitios de la misma planta para sistemas de cogeneracide la misma planta para sistemas de cogeneracióón de combustible, para proveer vapor y n de combustible, para proveer vapor y electricidad para uso "en sitio". La cogeneracielectricidad para uso "en sitio". La cogeneracióón tambin tambiéén conocida como Energn conocida como Energíía y Calor a y Calor combinados (combinados (Combinated Heat and PowerCombinated Heat and Power,, CHPCHP) es la producci) es la produccióón simultn simultáánea de electricidad y nea de electricidad y calor calor úútil del mismo calor o energtil del mismo calor o energíía. Un sistema de cogeneracia. Un sistema de cogeneracióón tn tíípico consiste en un motor, pico consiste en un motor, turbina de vapor o turbina de combustiturbina de vapor o turbina de combustióón que opera un generador eln que opera un generador elééctrico. Un intercambiador ctrico. Un intercambiador de calor de desecho recupera calor desprendido por el motor y/o de calor de desecho recupera calor desprendido por el motor y/o gas exhausto para producir gas exhausto para producir agua caliente o vapor. agua caliente o vapor.



PIECENAMP

EnergEnergíía en el proceso Kraft de fabricacia en el proceso Kraft de fabricacióón de pulpa (2)n de pulpa (2)

La cogeneraciLa cogeneracióón produce una cantidad dada de energn produce una cantidad dada de energíía ela elééctrica y calor de proceso con 10% a 30% ctrica y calor de proceso con 10% a 30% menos combustible que el necesario para producir la electricidadmenos combustible que el necesario para producir la electricidad y el calor de proceso por separado. y el calor de proceso por separado. Las instalaciones con sistemas de cogeneraciLas instalaciones con sistemas de cogeneracióón los usan para producir su propia electricidad, y usan el n los usan para producir su propia electricidad, y usan el calor en exceso sin usar (desecho) del vapor de proceso, calentacalor en exceso sin usar (desecho) del vapor de proceso, calentamiento de agua y otras necesidades miento de agua y otras necesidades ttéérmicas. Ellos tambirmicas. Ellos tambiéén pueden usar el calor excesivo de proceso para producir vapor n pueden usar el calor excesivo de proceso para producir vapor para la para la producciproduccióón de electricidad. En la recuperacin de electricidad. En la recuperacióón qun quíímica, lamica, la planta de vapor y las planta de vapor y las ááreas de cogeneracireas de cogeneracióón, n, ssóólidos del licor de pulpa, desechos de madera comprados ylidos del licor de pulpa, desechos de madera comprados y autogenerados y lodos del clarificador autogenerados y lodos del clarificador primario de la planta de tratamiento de agua de desecho son quemprimario de la planta de tratamiento de agua de desecho son quemados para recuperar quados para recuperar quíímicos de micos de coccicoccióón y para producir energn y para producir energíía. Los licores gastados de la fabricacia. Los licores gastados de la fabricacióón de pulpa conforman mas del n de pulpa conforman mas del 70'% de los combustibles derivados de biomasa usados en la indus70'% de los combustibles derivados de biomasa usados en la industria de la pulpa y el papel hoy en tria de la pulpa y el papel hoy en ddíía. a. En el proceso de recuperaciEn el proceso de recuperacióón, el licor negro concentrado de los evaporadores es rociado en n, el licor negro concentrado de los evaporadores es rociado en el el boiler de recuperaciboiler de recuperacióón donde el contenido orgn donde el contenido orgáánico del licor es quemado, liberando energnico del licor es quemado, liberando energíía y a y produciendo vapor para su uso en la planta. Ademproduciendo vapor para su uso en la planta. Ademáás de la combustis de la combustióón, la porcin, la porcióón inorgn inorgáánica del nica del licor negro concentrado produce un gas de chimenea. licor negro concentrado produce un gas de chimenea. La razLa razóón de produccin de produccióón "electricidad a calor" (n "electricidad a calor" (electricityelectricity--toto--heat productionheat production) para un sistema de ) para un sistema de cogeneracicogeneracióón de una turbina de vapor "n de una turbina de vapor "backback--pressurepressure" convencional var" convencional varíía en el rango de 40a en el rango de 40--6060kWhkWh//GJGJ, que es relativamente bueno para las necesidades de vapor y ele, que es relativamente bueno para las necesidades de vapor y electricidad en plantas ctricidad en plantas Kraft antiguas. Razones de "electricidad a calor" mucho mKraft antiguas. Razones de "electricidad a calor" mucho máás grandes son posibles usando s grandes son posibles usando biomasa y tecnologbiomasa y tecnologíías de cogeneracias de cogeneracióón de licor negro basadas en turbinas de gas mas que en n de licor negro basadas en turbinas de gas mas que en turbinas de vapor. El desarrollo de tecnologturbinas de vapor. El desarrollo de tecnologíías orientadas a la comercializacias orientadas a la comercializacióón para convertir n para convertir licor negro o residuos de biomasa en gas combustible estlicor negro o residuos de biomasa en gas combustible estáán en curso, junto con los sistemas de n en curso, junto con los sistemas de limpieza que serlimpieza que seríían necesarios para permitir el uso del gas en ciclos de turbinasan necesarios para permitir el uso del gas en ciclos de turbinas de gas. de gas.



PIECENAMP

Pregunta 1. Tratamiento de agua de desecho en el proceso Kraft Pregunta 1. Tratamiento de agua de desecho en el proceso Kraft de fabricacide fabricacióón de pulpan de pulpa¿¿QuQuéé herramientas de Integraciherramientas de Integracióón de Procesos pueden ser usadas para alcanzar n de Procesos pueden ser usadas para alcanzar todos los temas presentados en las diapositivas relacionadas al todos los temas presentados en las diapositivas relacionadas al metanol? Define metanol? Define los pasos en la metodologlos pasos en la metodologíía que usara que usaríías para responder los siguientes puntos:as para responder los siguientes puntos:

(A)(A) MinimizaciMinimizacióón de metanol en las corrientes de agua de desecho asn de metanol en las corrientes de agua de desecho asíí como el uso como el uso reducido de agua y la descarga reducida de agua de desechoreducido de agua y la descarga reducida de agua de desecho

(B)(B) TradeTrade--offoff entre la minimizacientre la minimizacióón de costos operacionales relacionados a los n de costos operacionales relacionados a los elementos establecido en (A) y los beneficios resultantes de la elementos establecido en (A) y los beneficios resultantes de la recuperacirecuperacióón de n de metanol metanol

(C)(C) InterpretaciInterpretacióón y uso de los datos operacionales de proceso para ayudar al n y uso de los datos operacionales de proceso para ayudar al operador de la planta de tratamiento a obtener un mejor control operador de la planta de tratamiento a obtener un mejor control de la operacide la operacióón n de la planta de tratamiento de agua de desecho de la planta de tratamiento de agua de desecho

Pregunta 2. Tratamiento de agua de desecho en el proceso Kraft Pregunta 2. Tratamiento de agua de desecho en el proceso Kraft de fabricacide fabricacióón de pulpan de pulpa (2)(2)

Usando tu conocimiento de las herramientas de integraciUsando tu conocimiento de las herramientas de integracióón de proceso, describe la n de proceso, describe la metodologmetodologíía que puede ser usada para elegir el mejor agente separador de ma que puede ser usada para elegir el mejor agente separador de masa asa para tratar las corrientes de desecho de fenol en esta planta Krpara tratar las corrientes de desecho de fenol en esta planta Kraft de pulpa y papel. aft de pulpa y papel.

Tier III – Preguntas


PIECENAMP

Pregunta 3. EnergPregunta 3. Energíía en el proceso Kraft de fabricacia en el proceso Kraft de fabricacióón de pulpa n de pulpa

Con el conocimiento de IntegraciCon el conocimiento de Integracióón de Procesos adquirido a lo largo de los dosn de Procesos adquirido a lo largo de los dostierstiers anteriores, propanteriores, propóón una metodologn una metodologíía que ayude a identificar las posibilidades a que ayude a identificar las posibilidades de ahorro de energde ahorro de energíía asa asíí como el potencial para cogeneracicomo el potencial para cogeneracióón en una planta Kraft n en una planta Kraft de fabricacide fabricacióón de pulpa. Elabora cada uno de los pasos tomados en cuenta paran de pulpa. Elabora cada uno de los pasos tomados en cuenta para el el estudio y recuerda incluir en tu propuesta el impacto de tu soluestudio y recuerda incluir en tu propuesta el impacto de tu solucicióón en el n en el ambiente.ambiente.

Tier III – Preguntas


PIECENAMP

Este es el fin del MEste es el fin del Móódulo 8. Por favor presente su reporte a su dulo 8. Por favor presente su reporte a su profesor para evaluaciprofesor para evaluacióón. n.

Siempre estamos interesados en sugerencias sobre como mejorar Siempre estamos interesados en sugerencias sobre como mejorar el curso. Contel curso. Contááctenos en ctenos en httphttp://://processprocess--integrationintegration..tamutamu..eduedu//

Fin del Tier III

Documents

Introducción a la Integración de Procesos Tier III · Módulo 8 – Introducción a la Integración de Procesos 1 ... objetivo al inicio y un quiz al final. Módulo 8 – Introducción