Estudio para maximizar la eficiencia de conversión del reactor de la planta de ácido sulfúrico N° 1 de la Fundición de Caletones

Abstract

El trabajo desarrollado en la presente memoria, tiene como objetivo maximizar la conversión de SO2 a SO3 del reactor catalítico de la Planta de limpieza de gases N°1 de la fundición de Caletones, División El Teniente de Codelco. Un análisis de los parámetros, condiciones y variables de operación del reactor catalítico permitió determinar que la única variable manipulable a lo largo del proceso, es la temperatura de entrada a cada uno de los lechos. Luego, se elaboraron metodologías matemáticas que permiten representar teórica y experimentalmente el comportamiento del convertidor catalítico de la planta de limpieza de gases N°1 para distintas condiciones de operación. En lo que respecta, a la metodología teórica, se utilizó como base el modelo creado por Matthew Joseph King, el que permitió entender y desarrollar los balances de materia y energía, presentes en cada uno de los cuatro lechos del reactor. A se vez, la metodología experimental se basa en la operación del convertidor catalítico de la planta de limpieza de gases N°1 bajo distintas temperaturas de entrada para cada uno de los lechos, hasta encontrar las temperaturas óptimas de operación, denominadas “Set Point”, utilizando para ello el método estadístico denominado “Bosques aleatorios”. Al comparar ambas metodologías, se logró deducir, que para maximizar la eficiencia en un lecho con catalizadores nuevos, se hace necesario disminuir la temperatura de entrada al lecho, tal como lo planteaba King, hecho demostrado en los lechos 1 y 2 que operan con catalizadores con menos de un año de uso. Sin embargo, el modelo no es aplicable a catalizadores antiguos, ya que, en este caso para maximizar la eficiencia del proceso, se debe aumentar la temperatura de entrada a cada lecho, tal como queda demostrado en los lechos 3 y 4 del reactor, lo cual a su vez es coincidente con lo informado por los proveedores de los catalizadores. Por tanto, la correcta selección de las temperaturas de entrada en cada lecho y el buen funcionamiento de los damper, resultan ser factores fundamentales a la hora de maximizar la eficiencia del proceso. Lo que implico, que los arreglos realizados llevan a maximizar la conversión de SO2 a SO3 desde 96% a un 97,6%, lo que a su vez significa una disminución importante en las emisiones de azufre a la atmósfera.