Optimización de la planta de Cloruro Férrico en la empresa OXY Chile.

Abstract

El cloruro de hierro o tricloruro de hierro (tradicionalmente llamado cloruro férrico) es un compuesto químico utilizado por muchos años a escala industrial como un acondicionador de lodos, etapa previa a procesos de filtración. Se utiliza ampliamente como agente lixiviante, para la obtención y purificación de molibdeno, para el abatimiento de metales pesados como arsénico, para el grabado y tratamiento de superficies metálicas, entre otras aplicaciones. La empresa “Occidental Chemical Chile”, en adelante, Oxy Chile, produce y comercializa el compuesto como solución al 42%m/m. Debido a sus características, la demanda de cloruro férrico ha aumentado, por lo que la empresa requiere elevar su producción. Por esta razón, en este trabajo, se propone e implementa un modelo de optimización para la planta de cloruro férrico de Oxy Chile. Se evaluaron los reactores del primer sistema de producción a partir de sus balances másicos y energéticos y se determinaron sus variables de optimización. También se modeló el sistema reactivo de producción utilizando los programas Aspen Plus v11 y Matlab. Finalmente, se analizaron y determinaron condiciones óptimas de operación. Las variables analizadas son: la temperatura de operación del reactor, la temperatura de entrada del fluido reaccionante y la concentración de los reactivos. Se evaluó el efecto de la variación de estas variables sobre la producción de los reactores y sobre el producto final del sistema. Por último, se sugirieron propuestas de mejora al primer sistema de producción que no tienen relación con las variables de optimización. Se concluye que, al aumentar la temperatura de operación de los reactores se aumentó la producción del reactor disolvedor de hierro, sin embargo, no ocurrió lo mismo para el reactor clorador primario. Al aumentar la temperatura de entrada del fluido, no aumentó la producción final para el reactor clorador primario, pero aumento la producción del reactor disolvedor de hierro. Por último, se estableció que para optimizar el sistema se debe buscar una relación entre el flujo de alimentación del cloro y la temperatura de entrada del fluido al reactor clorador primario para llegar a condiciones óptimas de operación.

Iron chloride or iron trichloride (traditionally called ferric chloride) is a chemical compound used for many years on an industrial scale as a sludge conditioner, stage prior to filtration processes. It is widely used as a leaching agent, for obtaining and purifying molybdenum, for the abatement of heavy metals such as arsenic, for the etching and treatment of metal surfaces, among other applications. The company "Occidental Chemical Chile", hereinafter, Oxy Chile, produces and markets the compound as a 42%m/m solution. Due to its characteristics, the demand for ferric chloride has increased, so the company needs to increase its production. For this reason, in this paper, an optimization model for the ferric chloride plant of Oxy Chile is proposed and implemented. The reactors of the first production system were evaluated based on their mass and energy balances and their optimization variables were determined. The reactive production system was also modeled using the Aspen Plus v11 and Matlab programs. Finally, optimal operating conditions were analyzed and determined. The variables analyzed are: the operating temperature of the reactor, the inlet temperature of the reacting fluid and the concentration of the reactants. The effect of the variation of these variables on the production of the reactors and on the final product of the system was evaluated. Finally, proposals for improvement to the first production system that are not related to the optimization variables were suggested. It is concluded that, by increasing the operating temperature of the reactors, the production of the iron dissolving reactor increased, however, the same did not happen for the primary chlorinator reactor. By increasing the inlet temperature of the fluid, the final production for the primary chlorinator reactor did not increase, but the production of the iron dissolving reactor increased. Finally, it was established that in order to optimize the system, a relationship between the chlorine feed flow and the inlet temperature of the fluid to the primary chlorinator reactor must be sought to reach optimal operating conditions.