Factibilidad técnico-económica de producción de carbonato de sodio en planta cloro-soda.
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Date
2024
Authors
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Publisher
Universidad de Concepción
Abstract
The production of liquid chlorine through the chlor-alkali process is fundamentally important for the chemical processing industry. This process requires thorough purification of the brine used, for which various purification processes are carried out, with sodium carbonate playing an essential role in the removal of contaminants. Nationally, OxyChile is the only company
that carries out this process.
To increase autonomy and profitability, the design of a carbonation tower is proposed. This tower will enable the on-site production of sodium carbonate by absorbing carbon dioxide from the plant's boilers using a sodium hydroxide solution. For this purpose, a detailed analysis of the brine purification operations carried out in the Talcahuano facility by OxyChile is conducted. Additionally, the essential role of sodium carbonate as a chemical product of interest is examined, highlighting its significance in widespread application.
By scaling down the design parameters and geometry of a carbonation tower present at the Occidental Chemical plant in Battleground, the construction of a carbonation tower consisting of two columns is suggested. Each column will be 19,5 ft (5,9 m) high and 14 in
(0,36 m) in diameter, with a transfer unit height of 7,3 ft (2,2 m), composed of random packing with 5/8 inch PALL rings made of polypropylene and a liquid flow recirculation system in these transfer units.
A blower will be used to push the tail gas flow from the boilers, overcoming the pressure drop across the equipment. Additionally, a pump is required at the outlet of each column to propel the liquid flow.
By conducting an economic analysis that includes estimating the costs of acquisition and installation of the main equipment related to the operation of the carbonation tower and comparing these costs with the annual expenses of purchasing sodium carbonate in the
Talcahuano facility of Occidental Chemical, the economic feasibility of the proposed project is validated. It is found that the installation costs of the main equipment represent 23% of the company's annual expense solely for the purchase of sodium carbonate, thus supporting the financial feasibility of the project.
La producción de cloro líquido a través del proceso chlor-alkali (cloro soda) reviste una importancia fundamental para la industria de procesos químicos. Este proceso requiere de la exhaustiva purificación de la salmuera utilizada, para lo cual se llevan a cabo diversos procesos de purificación donde el carbonato de sodio juega un vital papel en la remoción de contaminantes. A nivel nacional, OxyChile es la única empresa que lleva a cabo este proceso. Con el objetivo de aumentar la autonomía y rentabilidad de la planta Talcahuano de OxyChile, se propone el diseño de una torre de carbonatación. Esta torre permitirá la producción in situ de carbonato de sodio mediante la absorción de dióxido de carbono proveniente de las calderas de la planta, utilizando una solución de hidróxido de sodio. Para este propósito, se lleva a cabo un análisis detallado de las operaciones de purificación de salmuera realizadas por la empresa OxyChile. Además, se examina el papel fundamental que desempeña el carbonato de sodio, destacando su relevancia en el proceso productivo global. Mediante un proceso de escalamiento de los parámetros de diseño y de la geometría de una torre de carbonatación presente en la planta de Occidental Chemical localidad Battleground, se sugiere la construcción de una torre de carbonatación compuesta por dos columnas de 19,5 ft ( 5,9 m) de altura y 14 in (0,36 m) de diámetro, cada una con una unidad de transferencia de 7,3 ft (2,2 m) de altura, compuesta por empaque aleatorio de anillos PALL de polipropileno de 5 8 de pulgada y un sistema de recirculación de líquido. Se contempla el uso de un soplador para impulsar el flujo de gas de cola proveniente de las calderas, permitiendo superar la caída de presión a lo largo del equipo. Además, se requiere la instalación de una bomba en la salida de cada columna para impulsar el flujo de líquido. Al llevar a cabo un análisis económico que implica la estimación de los costos de adquisición e instalación de los principales equipos relacionados con el funcionamiento de la torre de carbonatación, y al contrastar estos costos con los gastos anuales de compra de carbonato de sodio en la localidad de Talcahuano de la empresa Occidental Chemical, se valida la viabilidad económica del proyecto propuesto. Se constata que los costos de instalación de los equipos relacionados representan un 23% del gasto anual de la empresa únicamente en la compra de carbonato de sodio, respaldando así la factibilidad financiera del proyecto.
La producción de cloro líquido a través del proceso chlor-alkali (cloro soda) reviste una importancia fundamental para la industria de procesos químicos. Este proceso requiere de la exhaustiva purificación de la salmuera utilizada, para lo cual se llevan a cabo diversos procesos de purificación donde el carbonato de sodio juega un vital papel en la remoción de contaminantes. A nivel nacional, OxyChile es la única empresa que lleva a cabo este proceso. Con el objetivo de aumentar la autonomía y rentabilidad de la planta Talcahuano de OxyChile, se propone el diseño de una torre de carbonatación. Esta torre permitirá la producción in situ de carbonato de sodio mediante la absorción de dióxido de carbono proveniente de las calderas de la planta, utilizando una solución de hidróxido de sodio. Para este propósito, se lleva a cabo un análisis detallado de las operaciones de purificación de salmuera realizadas por la empresa OxyChile. Además, se examina el papel fundamental que desempeña el carbonato de sodio, destacando su relevancia en el proceso productivo global. Mediante un proceso de escalamiento de los parámetros de diseño y de la geometría de una torre de carbonatación presente en la planta de Occidental Chemical localidad Battleground, se sugiere la construcción de una torre de carbonatación compuesta por dos columnas de 19,5 ft ( 5,9 m) de altura y 14 in (0,36 m) de diámetro, cada una con una unidad de transferencia de 7,3 ft (2,2 m) de altura, compuesta por empaque aleatorio de anillos PALL de polipropileno de 5 8 de pulgada y un sistema de recirculación de líquido. Se contempla el uso de un soplador para impulsar el flujo de gas de cola proveniente de las calderas, permitiendo superar la caída de presión a lo largo del equipo. Además, se requiere la instalación de una bomba en la salida de cada columna para impulsar el flujo de líquido. Al llevar a cabo un análisis económico que implica la estimación de los costos de adquisición e instalación de los principales equipos relacionados con el funcionamiento de la torre de carbonatación, y al contrastar estos costos con los gastos anuales de compra de carbonato de sodio en la localidad de Talcahuano de la empresa Occidental Chemical, se valida la viabilidad económica del proyecto propuesto. Se constata que los costos de instalación de los equipos relacionados representan un 23% del gasto anual de la empresa únicamente en la compra de carbonato de sodio, respaldando así la factibilidad financiera del proyecto.
Description
Tesis presentada para optar al título de Ingeniero/a Civil Químico/a.
Keywords
Carbonato de sodio, Dióxido de carbono, Cloruro de sodio