A&MA&MA&MUniversity

Texas

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Módulo 2

RETOS AMBIENTALES:PANORAMA INDUSTRIAL

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Durante los últimos años, la percepción hacia los contaminantes ha cambiado, la industria tiene que encontrar maneras de fabricar productos sin crear contaminación o recuperar y reusar los materiales considerados desechos, esta filosofía es llamada prevención de la contaminación.

La integración de Procesos es, además de complementaria, altamente compatible con esta filosofía. Esta disciplina engloba un número de metodologías para diseñar y modificar los procesos industriales, basándose en la unidad de el proceso como un todo. Este módulo presenta una panorama general de los principales problemas ambientales que enfrentan varias industrias en Norte América.

También presenta la integración de procesos como un método sistemático para resolver problemas ambientales.

Propósito del Módulo 2

Dos industrias importantes (pulpa y papel y refinerías de petróleo) son usadas como prueba del concepto.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

ESTRUCTURA DEL MÓDULO 2

TIER 1: Conceptos Básicos

TIER 2: Caso de Estudio

TIER 3: Módulo Auxiliado por computadora

Éste módulo está dividido en tres tiers como sigue:

A&MA&MA&MUniversity

Texas

TIER 1 : CONCEPTOS BÁSICOS

Este tier proveerá los antecedentes y una descripción general de las principales industrias en América del Norte; se enfocará en los retos ambientales actuales que enfrentan la industria de la pulpa y el papel, y la industria de refinación de petróleo.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

TIER 1 : CONCEPTOS BÁSICOS

1. Principales industrias en América del Norte

2.1 Fuerzas impulsoras, obstáculos y potencial.

2.3 Asuntos regulatorios en Norte América.

2.2 Descargas ambientales.

2.4 Mejores tecnologías ambientales para procesos específicos.

2. Industria del Petróleo

3. Industria de Pulpa y Papel

3.1 Fuerzas impulsoras, obstáculos y potencial.

3.3 Asuntos regulatorios en Norte América.

3.2 Descargas ambientales.

3.4 Mejores tecnologías ambientales para procesos específicos.

CONTENIDO

Esta sección está dividida en tres partes:

A&MA&MA&MUniversity

Texas

A&MA&MA&MUniversity

Texas

1. PRINCIPALES INDUSTRIAS EN NORTEAMÉRICA

Los sectores industriales más importantes en América del Norte fueron clasificados no de acuerdo a su producción, sino revisando la cantidad de desechos y contaminantes.

Algunas estadísticas están organizadas por país :

CANADA USA MEXICO

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Canadá es el exportador más grande del mundo de pulpa como materia prima y de productos de papel, haciendo de esta

industria uno de los sectores contaminantes más importantes.

Más estadísticas: Canadian NPRITop 20 pollutantsMás información:

C A N A D A

SECTORES INDUSTRIALES QUE LIBERAN LAS MAYORES CANTIDADES DE CONTAMINANTES OFF-SIDE

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

Agua, Aguasresiduales y

otros sistemas

Pulpa, Papel y Plantas de papel

cartulina

Generación deelectricidad,

Transmisión yDistribución

Manufactura dePesticidas,

Fertilizantes yOtros Químicospara Agricultura

Extracción deGas y Petróleo

Tone

lada

s

A&MA&MA&MUniversity

Texas

ContaminanteTotal Liberado

(toneladas)Amoniaco 40915.0Ion Nitrato en solución a pH<6.0 22500.8Metanol 20427.5Ácido Hidroclórico 16595.3Ácido sulfúrico 9387.3Sulfuro de Hidrógeno 7234.3Xileno (isómeros varios) 6327.4Tolueno 5908.5Metil etil cetona 4137.6Carbon disulphide 4065.3n-Hexano 3562.8Zinc (y sus compuestos) 3310.0Hydrogen fluoride 3257.7Etileno 2472.0Etilen glicol l 2347.4Manganeso (y sus compuestos) 2195.4Estireno 1833.0Diclorometano 1777.2Isopropil alcohol 1751.0Formaldehído 1727.0Ciclohexane 1382.32-Butoxyethanol 1223.1Acetaldehído 1095.4Benceno 1047.1n-Butil alcohol 1047.1

Top 5 Contaminantes Liberados On Site en Grandes Cantidades, 2001

0.0

5000.0

10000.0

15000.0

20000.0

25000.0

30000.0

35000.0

40000.0

45000.0

Amoniaco Ion nitrato ensolución a

pH<6.0

Metanol ÁcidoHidroclórico

Ácido sulfúrico

Tone

lada

s

Top 20 Contaminantes Liberados On Site en grandes cantidades, 2001

C A N A D A

A&MA&MA&MUniversity

Texas

CANTIDADES LIBERADAS POR INDUSTRIA

0

2000000000

4000000000

6000000000

8000000000

10000000000

12000000000Pr

oduc

ción

Tot

al d

e de

sech

os

Libr

as

U S A

Más Estadísticas: TRITop 20 pollutantsMás información:

Incluye refinerías y subproductos de petróleo.

La industria del petróleo de U.S.A es un fuerte contribuidor a la salud económica de los Estados Unidos, su producción representa cerca del 25% de la producción global.

La industria de Pulpa y Papel también es importante ya que U.S.A. es el mayor consumidor de estos productos, tanto en toneladas por año como en términos de consumo per cápita.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Químico

Producción Total Relacionada al Manejo de Desechos (Libras)

Metanol 2,331,011,667 Tolueno 1,787,944,977 Ácido hidroclórico 1,504,105,058 Compuestos de zinc 1,355,504,817 Compuestos de cobre 1,263,772,355 Etileno 1,256,806,620 Cobre 1,088,001,030 n-Hexano 970,193,833 Compuestos de plomo 965,794,108 Cumeno 832,570,075 Amoniaco 800,432,076 Propileno 797,566,959 Compuestos de nitrato 701,130,070 Ácido sulfúrico 583,305,201 Etilen glicol 565,972,276 1,2-Dicloroetano 561,860,469 Chlorine 552,091,471 Xileno 479,477,559 Compuestos de manganes 477,625,043 Ácido nítrico 411,681,261

Subtotal (top 20) 19,286,846,925

Total (todos los químicos) 26,735,591,638

Top 10 Químicos con las Mayores Descargas Totales , 2001

-

500,000,000

1,000,000,000

1,500,000,000

2,000,000,000

2,500,000,000

Metano

lTolue

noCom

puesto

s de z

inc

Compu

estos d

e cob

reEtile

no

Cobre

n-Hex

ano

Compu

estos d

e Plomo

Cumen

o

Prod

ucci

ón T

otal

rela

cion

ada

al M

anej

o de

Des

echo

s

(Lib

ras)

U S A

A&MA&MA&MUniversity

Texas

M E X I C O

Más información

En México, el desarrollo de la industria del petróleo está fuertemente ligada a la tasa de empleo, la inflación, el crecimiento económico y el capital de inversión.

Contaminantes Peligrosos producidos por Industria

Las industrias de Petróleo proveen materia prima para las industrias químicas.e.g.

Gas natural Amoniaco FertilizantesMadera

0%Otros 0%

Textiles 1% Alimentos

1% Papel 1% Metales

primarios 12%

Minería 13 %

Maquinaria 26%

Químicos 46%

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Pulpa y Papel Petróleo

Como se mostró en la sección de estadísticas, existen dos industrias muy importantes para la economía y el desarrollo, las cuales también causan serios problemas ambientales, haciendo una conexión entre tres países.

Esta investigación está orientada a mostrar la manera en que la Integración de Procesos puede ser aplicada exitosamente. Para lograrlo, usaremos dos de las principales industrias en América del Norte:

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Ninguna industria de energía hoy en día está más comprometida que la del petróleo en servir al sector agrícola, consumidor, de transportación global y de generación de energía. El petróleo y el gas natural son medios esenciales para el crecimiento económico, lo que implica enormes responsabilidades sociales

y ambientales.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

2.1 Fuerzas impulsoras, obstáculos y potencial.

2.4 Asuntos Regulatorios en América del Norte.

2.3 Descargas Ambientales.

2.5 Mejores tecnologías ambientales disponibles para procesos específicos.

2. Industria del Petróleo

2.2 La industria de refinación de petróleo

2.2.1 Definición2.2.2 Productos Primarios2.2.3 Procesos Industriales en la Industria de Refinación de Petróleo2.2.4 Diagrama de flujo de Refinación

2.3.1 Fuentes atmosféricas de emisión de una Refinería2.3.2 Tipos de aguas de desecho producidas en refinerías2.3.3 Residuos de una Refinería2.3.4 Descargas ambientales por proceso

2.4.1 Regulación en U.S. 2.4.2 Normas Mexicanas2.4.3 Regulaciones Generales

A&MA&MA&MUniversity

Texas

De acuerdo a Abdallah S. Jum’ah, presidente de Arabia Saudita, la energía hoy en día, debe tener tres características que son totalmente interdependientes:

CONFIABILIDAD DE SUMINISTRO

La habilidad de cualquier nación para mantener el desarrollo doméstico dependerá de una fuente lista de combustibles y materia prima. Ningún otro proveedor hoy en dia es más capaz de asegurar tal continuidad de suministro que la industria del petróleo.

COSTO RAZONABLE

La industria del petróleo es uno de las industrias de más capital intensivo, alto mantenimiento, altamente reguladas y con impuestos excesivamente elevados a nivel mundial.

PROTECCIÓN AMBIENTAL

El ambiente debe ser protegido para lograr el desarrollo sustentable.

Con la finalidad de asegurar suministros confiables de petróleo y gas natural, debe existir un mecanismo suficientemente justo y estable para mantener entradas de capital de inversión. Por otro lado, la inversión ayudará a la industria a encontrar considerables medidas para proteger el ambiente.

Estas tres características pueden actuar como:

•FUERZAS IMPULSORAS

•OBSTÁCULOS

•POTENCIALES

First beak volume 20. 10 October 2002

Las características de la Industria del Petróleo están relacionadas. Con la finalidad de comprenderlas, se muestra elsiguiente diagrama.

2.1 FUERZAS IMPULSORAS, OBSTÁCULOS Y POTENCIAL

A&MA&MA&MUniversity

Texas

•La industria de refinación de Petróleo es un fuerte contribuidor a la salud económica de los Estados Unidos y México.

•Para México, esta industria se ha convertido en la parte mas importante de la economía nacional, es la primera fuente de ingresos para el país.

•Los Hidrocarburos se mantendrán por mucho tiempo como la opción principal de fuente combustible para el progreso de la economía futura a nivel mundial. Esta es una razón no solo para proteger el aire, agua y recursos terrestres, sino también para continuar sirviendo a la sociedad a través de estos productos.

Fuerzas impulsoras

Situaciones económicas y ambientales están involucradas en el desarrollo de la industria del petróleo, pero su reto final debe ser satisfacer las necesidades de la sociedad.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

OBSTÁCULOS

La industria del petróleo ha sido impactada dramáticamente durante las pasadas tres décadas por disturbios geopolíticos y por los volátiles precios del petróleo. Actualmente las refinerías deben lidiar con:

Capital creciente y costos operacionales de regulación ambiental.

Precios volátiles del crudo

Calidad variable de crudo

Bajos márgenes de rentabilidad de mercado y transporte.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

El impacto ambiental producido por la industria del petróleo cubre los efectos de todos y cada uno de los pasos en el ciclo energético, lo que significa:

•explotación•extracción •refinación •transportación •almacenamiento •consumo•descargas

OBSTÁCULOS

A&MA&MA&MUniversity

Texas

POTENCIALESLa fuente natural por si misma y la confiabilidad de suministro deben ser los mayores potenciales para el país que los posee.

La tecnología juega un rol importante en el desarrollo de la industria del petróleo. También, la investigación y el desarrollo influyen al mantener los precios del petróleo en un nivel razonable. En el pasado, nuevas tecnologías han mejorado nuestros métodos de exploración y producción, junto con las eficiencias aguas abajo que llevan a combustibles automotores de combustión limpia y productos de mayor valor de cada barril de petróleo crudo, permitiendo el incremento y la mejora de la industria.

U.S. es el generador más grande y más sofisticado de productos de petróleo refinado en el mundo, representando cerca del 25% de la producción global.

Aspectos sociales y ambientales serán decisivos en las condiciones que enmarcan el futuro de la industria del gas y petróleo. La tecnología es una herramienta que puede ayudar a realizar esta tarea.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

2.2 INDUSTRIA DE REFINACIÓN DE PETRÓLEO

Refinación de Petróleo es la separación física, térmica y química del petróleo crudo en sus principales fracciones (destilados), que posteriormente son procesados a través de una serie de etapas de separación y conversión hasta obtener productos terminados de petróleo.

Las refinerías de Petróleo son sistemas complejos de múltiples operaciones, las cuales dependen de las propiedades del crudo a refinar y de los productos deseados.

2.2.1 DEFINICIÓN

A&MA&MA&MUniversity

Texas

2.2.2 Los productos primarios de esta industria se dividen en tres categorías:

COMBUSTIBLESSUMINISTRO PARA LA INDUSTRIA

QUÍMICA

Nafta, etano, propano, butano, etileno, propileno, butileno, butadieno, benceno, tolueno y xileno.

PRODUCTOS TERMINADOS NO COMBUSTIBLES

Solventes, aceites lubricantes, grasas, cera de petróleo, jalea de petróleo, asfalto y coque.

Gasolina de motor, diesel y aceite combustible destilado, combustible de jet, aceite combustible residual, queroseno y coque.

Estos productos son usados como alimentación primaria en un vasto número de productos: fertilizantes, pesticidas, pinturas, ceras, tiners, fluidos solventes limpiadores, detergentes, refrigerantes, resinas, anti-freeze, selladores, aislantes, látex, compuestos de goma, plásticos duros, plástico en hojas y fibras sintéticas.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

2.2.3 PROCESOS INDUSTRIALES EN LA INDUSTRIA DE REFINACIÓN DE PETRÓLEO

El proceso de refinación involucra cinco procesos principales que son brevemente descritos a continuación:

PROCESOS DE SEPARACIÓN

Estos procesos involucran la separación del petróleo crudo en sus diferentes fracciones de compuestos hidrocarbonadosbasándose en la diferencia de puntos de ebullición. Usualmente estas fracciones requieren procesamiento adicional para fabricar productos terminados que puedan ser vendidos en el mercado.

• Destilación atmosférica• Destilación al vacío• Recuperación de productos ligeros

(procesamiento de gas)

SEPARACIÓN CONVERSIÓN TRATAMIENTO MEZCLADO AUXILIARES

OPERACIONES ASOCIADAS

Con el objetivo de comprender de donde provienen las descargas al ambiente, haremos una revisión del proceso de refinación.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

SEPARACIÓN CONVERSIÓN TRATAMIENTO MEZCLADO AUXILIARES

OPERACIONES ASOCIADAS

Incluye procesos usados para fragmentar moléculas grandes de cadena larga en otras mas pequeñas por medio de calor usando catalizadores.

• Cracking (térmico y catalítico)• Reformado• Alquilación• Polimerización• Isomerización• Coking• Visbreaking

PROCESOS DE CONVERSIÓN

2.2.3 PROCESOS INDUSTRIALES EN LA INDUSTRIA DE REFINACIÓN DEL PETRÓLEO

A&MA&MA&MUniversity

Texas

SEPARACIÓN CONVERSIÓN TRATAMIENTO MEZCLADO AUXILIARES

OPERACIONES ASOCIADASPROCESOS DE TRATAMIENTO

Los procesos de tratamiento de petróleo son usados para separar los compuestos indeseables y las impurezas como azufre, nitrógeno y metales pesados de los productos.

• Hidrodesulfurización• Hidrotratamiento• Endulzamiento químico• Remoción de gas ácido• Desfaltado

2.2.3 PROCESOS INDUSTRIALES EN LA INDUSTRIA DE REFINACIÓN DEL PETRÓLEO

A&MA&MA&MUniversity

Texas

SEPARACIÓN CONVERSIÓN TRATAMIENTO MEZCLADO AUXILIARES

OPERACIONES ASOCIADASPROCESOS DE MEZCLADO/COMBINACIÓN

Éstos son usados para crear mezclas con las diversas fracciones problema para producir un producto final deseado, algunos ejemplos de esto son los aceites lubricantes, asfaltos, o gasolina con diferentes grados de octanaje.

• Almacenamiento• Mezclado• Loading• Unloading

2.2.3 PROCESOS INDUSTRIALES EN LA INDUSTRIA DE REFINACIÓN DE PETRÓLEO

A&MA&MA&MUniversity

Texas

SEPARACIÓN CONVERSIÓN TRATAMIENTO MEZCLADO AUXILIARES

OPERACIONES ASOCIADAS

PROCESOS AUXILIARES

Procesos que son vitales para las operaciones al proveer energía, tratamiento de desechos y otros servicios útiles. Los productos de estas unidades usualmente son reciclados y usados en otros procesos dentro de la refinería y son importantes ya que minimizan la contaminación de aire y agua.

• Boilers• Tratamiento de agua de desecho• Producción de hidrógeno• Planta de recuperación de azufre

2.2.3 PROCESOS INDUSTRIALES EN LA INDUSTRIA DE REFINACIÓN DEL PETRÓLEO

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Unidad de endulzamiento

Visbreaker

Hidrotratamiento

CrackingCatalítico

Extracción desolventes

Y remoción De ceras

Estabilizador

Des

tilac

ión

A tm

osfé

rica

Destilaciónal vacío

LPH y Gas

Gasolina

Nafta

Destilados Medios

Gas Oil

Compuestos deBase lubricante

Gasolina dulce

Destilados Medios

Gas

Gasolina

Gas Oil ligero

Aceite lubricante

Ceras

Gasolina, Nafta yDestilados medios

Aceite combustible

Asfalto

Trat

amie

nto

y M

ezcl

ado

Heating oils

Gas combustible refinado

Aceitescombustibles

Combustibles industriales

Asfaltos

Grasas

Aceites lubricantes

Combustibles de aviación

Diesels

LPG

Gasolina

Solventes

Crudo lavado

2.2.4 DIAGRAMA DE FLUJODE UNA REFINERÍA

A&MA&MA&MUniversity

Texas

2.3 DESCARGAS AL AMBIENTE

Ahora que hemos visto los fundamentos del Proceso de Refinación, podemos plantear algunas preguntas:

¿Cuáles son las descargas de esta industria?¿Cómo son descargadas? ¿De donde vienen?

Para responder a estas preguntas, en esta sección se expondrá:

Fuentes de emisión al aireFuentes de aguas de desechoResiduosDescargas al ambiente por proceso

A&MA&MA&MUniversity

Texas

2.3.1 FUENTES DE EMISIÓN AL AIRE PROCEDENTES DE REFINERÍAS

EMISIONES DE COMBUSTIÓN: asociadas con la quema de combustibles en la refinería, incluyen combustibles usados para la generación de electricidad.

EMISIONES DE FUGAS EN EQUIPOS (emisiones fugitivas): liberadas por válvulas, bombas u otros artefactos de proceso con fisuras, infiltraciones o fugas. Están compuestas primariamente de compuestos volátiles como amoniaco, benceno, tolueno, propileno, xileno y otros.

EMISIONES DE RESPIRADEROS DE PROCESO: típicamente incluye emisiones generadas durante el proceso de refinación en sí mismo. Corrientes gaseosas de todos los procesos de la refinería contienen cantidades variables de gas combustible, sulfuro de hidrógeno y amoniaco.

EMISIONES DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO: liberadas cuando el producto es transferido a y desde tanques de almacenamiento.

EMISIONES DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUA DE DESECHO: de tanques, estanques y drenaje de sistemas de aguas residuales.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

2.3.2 TIPOS DE AGUA DE DESECHO PRODUCIDA EN LAS REFINERÍAS

AGUA RESIDUAL SUPERFICIAL: se genera de manera intermitente y puede contener constituyentes de derrames a la superficie, goteras en equipos y materia de drenaje.

AGUA DE ENFRIAMIENTO la cual normalmente no entra en contacto con las corrientes aceitosas y contiene menos contaminantes que el agua de desecho de proceso. Puede contener aditivos químicos usados para prevenir el crecimiento biológico en las tuberías de los intercambiadores de calor .

AGUA DE DESECHO DE PROCESO que ha sido contaminada por contacto directo con el petróleo, representa una parte significativa del agua de desecho total de la refinería. La mayor parte de estas aguas amargas son también sometidas a tratamiento para remover amoniaco y sulfuro de hidrógeno.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

2.3.3 RESIDUOS DE REFINERÍA

La mayoría de los residuos de las refinerías se encuentran en forma de lodos, sosas gastadas, catalizadores de proceso gastados, lodos de filtración y ceniza de incinerador.

RESIDUOS NO PELIGROSOS son incinerados, enviados a almacenamiento en rellenos o regenerados para proveer productos que puedan ser vendibles o enviados nuevamente a la refinería para su reuso.

DESECHOS PELIGROSOS están regulados por el Acta de Conservación y Recuperación de Recursos (Resource Conservation and Recovery Act, RCRA). Entre los desechos peligrosos listados se encuentran lodos aceitosos, emulsiones aceitosas derramadas, materiales flotadores resultantes de la flotación con aire disuelto, sólidos de corrosión de plomo de los fondos de los tanques y desechos provenientes de la limpieza de intercambiadores de calor.

QUÍMICOS TÓXICOS son usados también en grandes cantidades por las refinerías. Son monitoreados por el Inventario de Descargas Tóxicas (TRI).

Estos residuos pueden ser clasificados como sigue:

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Contaminante

Flujo promedio kg/t decrudo

Particulate matter 0.8Óxidos de azufre 1.3Óxidos denitrógeno 0.3Benceno, tolueno yxileno (BTX) 0.0025VOC 1

Contaminante

Flujo primedio mg/l deagua dedesecho

BOD 150-250COD 300-600Phenoles 20-200Aceite 100-300Benceno 1-100Benzopireno 1-100Metales pesados 0.1-100Cromo 0.2-10

2.3.4 DESCARGAS

EMISIONES AL AIREEFLUENTES LÍQUIDOS

Aproximadamente 3.5-5 metros cúbicos de agua de desecho por tonelada de crudo son generadas cuando se recicla el agua de enfriamiento.

Las refinerías generan desechos sólidos y lodos en el rango de 3 a 5 kg por tonelada de crudo procesado, 80% de estos lodos pueden considerarse peligrosos por su contenido de compuestos orgánicos tóxicos y metales pesados.

DESECHOS SÓLIDOS

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Proceso Emisiones al Aire Agua de desecho de Proceso

Desechos Residuales Generados

Desalado de petróleo crudo

Gas de chimenea del calentador (CO, SOx, NOx, hidrocarburos y partículas), emisiones fugitivas (hidrocarburos)

Flujo = 2.1 Gal/Bbl petróleo, H2S, NH3, fenol, altos niveles de sólidos suspendidos, sólidos disueltos, alta BOD, temperatura l d

Petróleo crudo/lodos desalados (hierro oxidado, arcilla, tierra, agua, aceite y cera emulsificada, metales)

Destilación Atmosférica

Gas de chimenea del calentador (CO, SOx, NOx, hIdrocarburos y partículas), emisiones fugitivas (hydrocarburos)

Destilación al vacío Emisiones del eyector de vapor (hidrocarburos), Gas de chimenea del calentador (CO, SOx, NOx, hidrocarburos y partículas), respiraderos y emisiones fugitivas (hidrocarburos).

Cracking térmico /Visbreaking

Gas de chimenea del calentador (CO, SOx, NOx, hidrocarburos y partículas), respiraderos y emisiones fugitivas

Flujo = 2.0 Gal/Bbl petróleo, H2S, NH3, fenol, sólidos suspendidos, pH, BOD y elevados.

Tipicamente pocos o ningún desecho residual generado.

Coking Gas de chimenea del calentador (CO, SOx, NOx, hidrocarburos y partículas), respiraderos y emisiones fugitivas (hidrocarburos) y emisiones de decoking (hidrocarburos y partículas).

Flujo = 1.0 Gal/Bbl. Alto pH, H2S, NH3, sólidos suspendidos, COD.

Polvo de Coke (partículas de carbón e hidrocarburos).

Flujo = 26 Gal/Bbl petróleo, H2S, NH3

sólidos suspendidos, cloruros, mercaptanos, fenol, pH elevado.

Tipicamente pocos o ningún desecho residual generado.

2.3.4 DESCARGAS AL AMBIENTE POR PROCESOPARTE 1

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Proceso Emisiones al aire Agua de desecho de proceso

Desechos Residuales Generados

Cracking catalítico Gas de chimenea del calentador (CO, SOx, NOx, hidrocarburos y partículas), emisiones fugitivas (hidrocarburos) y regeneración de catalizadores (CO, NOx,

Flujo 1.5 Gal/Bbl. Niveles elevados de aceite, sólidos suspendidos, fenoles, cianuro, H2S, NH3, Alto pH, BOD, COD.

Catalizadores gastados (metales del petróleo crudo e hidrocarburos), catalizadores gastados finos de los precipitadores electrostáticos (silicato de aluminio y metales)

Hidrocracking catalítico

Gas de chimenea del calentador (CO, SOx, NOx, hidrocarburos y partículas), emisiones fugitivas (hidrocarburos) y regeneración de catalizadores (CO, NOx, SOx, y polvo de

Flujo = 2.0 Gal/Bbl Alto COD, sólidos suspendidos, H2S, niveles relativamente bajos de BOD.

Catalizadores gastados finos (metales del petróleo crudo e hidrocarburos).

Hidrotratamiento/Hidroprocesamiento

Gas de chimenea del calentador (CO, SOx, NOx, hidrocarburos y partículas), respiraderos y emisiones fugitivas (hidrocarburos) y regeneración de catalizadores (CO, NOx, SOx, y polvo de

Flujo = 1.0 Gal/Bbl H2S. NH3, High pH, fenoles, sólidos suspendidos, BOD, COD.

Catalizadores gastados finos (silicado de aluminio y metales).

Alquilación Gas de chimenea del calentador (CO, SOx, NOx, hidrocarburos y partículas), respiraderos y emisiones fugitivas (hidrocarburos)

pH bajo, sólidos suspendidos, sólidos disueltos, COD, H2S, ácido sulfúrico gastado.

Lodos neutralizados de alquilación (ácido sulfúrico o fluoruro de calcio, hidrocarburos).

Isomerización Gas de chimenea del calentador (CO, SOx, NOx, hidrocarburos y partículas), respiraderos y emisiones fugitivas (hidrocarburos)

pH bajo, sales de cloro, lavado cáustico, relativamente bajos H2S and NH3.

Cloruro de calcio, lodo del gas HCl neutralizado.

2.3.4 DESCARGAS AL AMBIENTE POR PROCESOPARTE 2

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Proceso Emisiones al aire Agua de desecho de proceso

Desechos residuales generados

Polimerización H2S del lavado cáustico. H2S, NH3, lavado cáustico, mercaptanos y amoniaco, pH alto.

Catalizadores gastados conteniendo ácido fosfórico.

Reformado catalítico Gas de chimenea del calentador (CO, SOx, NOx, hidrocarburos y partículas), HCl potencialmente en las fracciones ligeras), respiraderos y emisiones f iti (hid b )

Flujo = 6.0 Gal/Bbl. Altos niveles de petróleo, sólidos suspendidos, COD. Relativamente bajo H2S.

Catalizadores finos de los precipitadores electrostáticos (silicato de alúmina y metales).

Extracción con solventes

Solventes fugitivos. Solventes de aceite Pocos o ningún desecho residual

Remoción de ceras Solventes fugitivos, calentadores.

Solventes de aceite Pocos o ningún desecho residual

Desfaltado de Propano

Gas de chimenea del calentador (CO, SOx, NOx, hidrocarburos y partículas), propano fugitivo.

Solventes de aceite Pocos o ningún desecho residual generado.

TratamientoMerox Respiraderos y emisiones fugitivas (hidrocarburos y disulfuros)

Poco agua de desecho generada o nada.

Solución cáustica Merox gastada, desecho de mezcla aceite-disulfuro.

Tratamiento de aguas de desecho

Emisiones fugitivas (H2S, NH3, e hidrocarburos)

No aplica Lodos del separador API (fenoles, metales y aceite), lodos de precipitación química (coagulantes químicos, aceite), DAF flotadores, lodos biológicos (metales, aceite, sólidos suspendidos), cal gastada

2.3.4 DESCARGAS AL AMBIENTE POR PROCESOPARTE 3

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Proceso Emisiones al aire Agua de desecho de Proceso

Desechos residuales generados

Tratamiento de gases y recuperación de azufre

SOx, NOx, y H2S de respiraderos y emisiones gaseosas de cola.

H2S, NH3, aminas, solución Stretford.

Catalizadores gastados.

Mezclado Emisiones fugitivas (hidrocarburos)

Poca o nada de agua de desecho generada

Pocos desechos residuales generados o ninguno.

Limpieza de Intercambiadores de calor

Emisiones fugitivas periódicas (hidrocarburos)

Se genera agua de desecho aceitosa.

Lodos de intercambiadores de calor (aceite, metales y sólidos suspendidos)

Tanques de almacenamiento

Emisiones fugitivas (hidrocarburos)

Agua drenada de tanques contaminados con producto.

Lodos de fondo de tanque (hierro oxidado, arcilla, arena, agua, cera y aceite emulsificados, metales)

Blowdown and flare Productos de combustión (CO, SOx, NOx, e hidrocarburos) de chimeneas, emisiones fugitivas

Poca o nada de agua de desecho generada.

Pocos desechos residuales generados o ninguno.

2.3.4 DESCARGAS AMBIENTALES POR PROCESOPARTE 4

A&MA&MA&MUniversity

Texas

2.4 REGULACIÓN EN AMÉRICA DEL NORTE

La industria de Refinación de Petróleo es única en cuanto a que los requerimientos ambientales orientados a la industria son de dos tipos básicos:

Para el propósito de este módulo, nos centraremos en las refinerías, que serán usadas para mostrar algunas técnicas de Integración de Procesos.

Las refinerías de petróleo son plantas complejas, y la combinación y secuencia de procesos es usualmente muy específica de acuerdo a las características de la materia prima y los productos. Por esta razón, las regulación para este sector es muy específica y dispersa, porque una sola unidad de procesamiento tiene regulaciones para descargas al agua, aire y suelo, todas éstas legisladas por diferentes documentos oficiales.

Requerimientos dirigidos a reducir el impacto ambiental de las mismas refinerías.

Requerimientos exigiendo calidades específicas de producto con el propósito de reducir el impacto ambiental asociado con el uso del mismo.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

En el caso de los Estados Unidos, existen numerosas regulaciones federales que afectan la industria de Refinación. La Agencia para la Protección Ambiental (Environmental ProtectionAgency, EPA) contiene varios documentos dependiendo del tipo de recurso que pretende proteger, (e.g. aire, agua y suelo).

Cada uno de estos documentos presenta requerimientos que aplican para cada sector industrial. Entonces, cuando los requerimientos para cierta industria son necesitados, partes específicas del documento serán usadas. Por ejemplo,

El Acta de enmiendas del Aire Limpio (Clean Air Act Amendments) de 1990 contiene algunos programas para reducir las emisiones al aire por industria dentro de las que se incluye a las refinerías:

New Source Review, New Source Performance StandardsNational Emission Standards for Hazardous Air Pollutants

Al mismo tiempo, en The New Source Performance Standards se encuentran algunas secciones para las refinerías:

Subparte J Standards of Performance for Petroleum RefineriesSubparte KKK Standards of Performance for Volatile Organic Liquid Storage Vessels.Subparte GG Standard of Performances for Stationary Gas Turbines.Subparte GGG Standards of Performance for Equipment Leaks of VOC in Petroleum Refineries

2.4.1 REGULACIÓN EN U.S.

EPAwebsite

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Todas las secciones contienen diagramas de flujo, donde, dependiendo del proceso usado, debe aplicarse cierta norma.

http://www.tnrcc.state.tx.us/permitting/airperm/opd/60/60hmpg.htm

Para más información:

2.4.1 REGULACIONES EN U.S.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Legislación Provisions That Affect Petroleum Refining

Clean air Act de 1970 (CAA) y regulaciones National Ambient Air Quality Standards (NAAQS) establece seis constituyentes; nuevosestandars de NAAQS que requieren el control de partículas sólidas de 2.5 micrones o maspequeñas; gasolina libre de plomo; combustibles bajos en azufre; gasolina reformulada,

i d i liClean Air Act Amendments of 1990 (CAAA) y regulaciones posteriores.

El programa de Combustibles Oxigenados para "áreas no logradas" , bajo nivel de azufre encombustible diesel; Programa de combustibles reformulados; Programa de remoción degasolina con plomo; Regulaciones de presión de vapor de Reid para reducir VOCs y otrosprecursores de ozono; Oxygenated Fuels Program for “ nonattainment areas” low sulfur

Resource Conservation and Recovery Act (RCRA)

Estandares y regulaciones para el manejo y disposición de desechos sólidos peligrosos.

Clean Water Act (CWA) Regula las descargas y derrames en aguas superficiales.

Safe Drinking Water Act (SDWA) Regula el almacenamiento de agua de desecho en pozos de inyección en subsuelo.

Comprehensive Environmental Response, Compensation, and Liability Act (CERCLA)

“super-reserva”, La responsabilidad de CERCLA por sustancias peligrosas puede aplicar adesechos generados durante la refinación, incluye descargas anteriores, están excentos elpetróleo y el petróleo crudo; toma medidas contra el daño a los recursos naturales.

Emergency Planning and Community Right-to-Know (EPCRA).

Requiere reportes anuales de las descargas y transferencias de químicos tóxicos listados;reporta la presencia de "sustancias extremadamente peligrosas" en exceso o Requires annualreporting on the releases and transfers of listed toxic chemicals; reporting presence of“extremely hazardous substances’ in excess or threshold planning quantities; reporting certain

1990 Oil Pollution act and Spill Prevention Control and Countermeasure Plans

Responsabilidad contra instalaciones que descargan aceite en aguas navegables o tratan dehacerlo.

OSHA Health Standards and Process Safety Management Rules

Limites de exposición a benceno y otros químicos en el lugar de trabajo, planes de seguridadrequeridos en todas las refinerías.

Toxic Substances Control Act Colección de datos de compuestos químicos para evaluación de riesgo, mitigación y control;pueden ser químicos que plantean riesgos no medidos.

Energy Policy Act of 1992 Uso de combustibles alternativos para transporte; estándares de eficiencia para nuevosedificios federales, edificios con hipotecas respaldadas federalmente y equipo comercial eindustrial; R&D programas por tecnologías; reducirán la demanda por productos de petróleo.

REQUERIMIENTOS FEDERALES QUE AFECTAN LA INDUSTRIA DE REFINACIÓN

A&MA&MA&MUniversity

Texas

En México, SEMARNAT (Secretaria de Medio Ambiente y Recursos Naturales) está a cambio de las regulaciones ambientales, pero no cubre todos los aspectos de una refinería porque algunos de ellos son muy específicos, por ejemplo,

El Proyecto NOM-088-ECOL-1994 establece los niveles máximos permisibles de contaminantes en las descargas líquidas que provienen del almacenamiento y distribución del petróleo y sus derivados.

Una clasificación de esta norma puede encontrarse en el sitio web:

http://www.semarnat.gob.mx

El documento completo puede ser revisado en:http://cronos.cta.com.mx/cgi-bin/normas.sh/cgis/index.p

2.4.2 NORMAS MEXICANAS

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Parámetro Valor máximoPM 50Óxidos de Nitrógenoa 460Óxidos de azufre 150 para unidades

de recuperación de azufre; 500 para otras unidades

Niquel y vanadio (combinados)

2

Sulfuro de hidrógeno 152

Parámetro Valor máximopH 6--9BOD 30COD 150TSS 30Aceite y grasa 10Cromo Hexavalente 0.1 Total 0.5Plomo 0.1Fenol 0.5Benceno 0.05Benzo(a)pireno 0.05Azufre 1Nitrógeno(total)a 10Incremento de temperatura <=3 C

Además de todas las complicadas regulaciones, una agencia especializada de las Naciones Unidas, el Banco Mundial (World Bank), ha establecido niveles de emisión para el diseño y operación de las refinerías, aunque la legislación por países debe ser cumplida. Los lineamientos mostrados abajo presentan niveles de emisión normalmente aceptables para el World Bank Group.

Emisiones de la Industria del Petróleo(miligramos por metro cúbico)

Efluentes de la Industria del Petróleo(miligramos por litro)

La generación de lodos debe ser minimizada hasta 0.3 kg por tonelada de crudo procesado, con un máximo de 0.5 kg por tonelada de crudo procesado.

Desechos sólidos

2.4.3 REGULACIONES GENERALES

World Band Group, 1998. Pollution Prevention and Abatement Handbook. World Bank Group. Paginas 377-381.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Tratamiento primario de agua de desechoConsiste en la separación de aceite, agua y sólidos en dos etapas.

1a etapaSeparador API o platointerceptor corrugado.

2a etapaMétodos físicos y químicos son utilizados para separar aceites emulsificados del agua de desecho.

www.panamenv.com

Entre los métodos físicos se puede incluir el uso de una serie de estanques de sedimentación con gran tiempo de retención, o el uso de Flotación con aire disuelto (dissolved air flotation, DAF).

Químicos, como hidróxido férrico o hidróxido de aluminio son usados para coagular impurezas.

Más información sobreel equipo

Mas información sobre el equipo

www.panamenv.com

2.5 TECNOLOGÍAS AMBIENTALES USADAS EN LA INDUSTRIA DEL PETRÓLEO

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Tratamiento Secundario de agua de desecho

Aceite disuelto y otros contaminantes orgánicos pueden ser consumidos biológicamente.

El tratamiento biológico puede requerir oxígeno por diferentes técnicas:

• Unidades de Lodos Activados• Filtros por goteo• Contractores biológicos rotativos.

Genera biomasa como desecho la cual es tratada anaeróbicamente.

PulidoAlgunas refinerías lo emplean como una etapa adicional de tratamiento de agua de desecho para alcanzar los límites de descarga especificados.

• Carbón activado• Carbón de Antracita• Arena

2.5 TECNOLOGÍAS AMBIENTALES USADAS EN LA INDUSTRIA DEL PETRÓLEO

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Para cumplir con los límites de emisión de SOx y recuperar el azufre vendible, las corrientes gaseosas salientes del proceso de refinación deben ser tratadas.

Las corrientes gaseosas salientes del proceso contienen altos niveles de:

Sulfuro de hidrógeno + gases combustibles ligeros.

Esto se logra: • Disolviendo el sulfuro de hidrógeno en solvente químico como dietanolamina (DEA) en una torre de absorción.• Usando adsorbentes como tamices moleculares, carbón activado, esponja de hierro y óxido de zinc.

Estos gases combustibles (metano y etano) deben ser separados antes de que el azufre elemental sea

recuperado.

Amina + sulfuro de hidrógenoEntonces es calentado y procesado por steam stripping para remover el sulfuro de hidrógeno gaseoso.

Dos procesos son típicamente combinados para remover el azufre de las corrientes gaseosas de sulfuro de hidrógeno:

Proceso Claus

Proceso Beaven

Proceso Scot

Proceso Wellman-Land

Sulfuro de hidrógeno

2.5 TECNOLOGÍAS AMBIENTALES USADAS EN LA INDUSTRIA DEL PETRÓLEO

Tratamiento de gases y Recuperación de Azufre

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Otras fuentes de emisión vienen de la regeneración periódica de catalizadores, estas emisiones pueden contener:

Niveles altos de monóxido de carbono + partículas + VOCs.

CALENTADOR DE MONÓXIDO DE CARBONOQuema monóxido de carbono y VOCs

PRECIPITADOR ELECTROSTÁTICO O CICLÓN SEPARADORPara remover partículas sólidas

Antes de ser liberadas a la atmósfera

2.5 TECNOLOGÍAS AMBIENTALES USADAS EN LA INDUSTRIA DEL PETRÓLEO

Tratamiento de Gases

Tratamiento de desechos sólidos

Tratamiento de lodos usando bioremediación o extracción con solvente, seguido de combustión de residuos o usando asfalto. Los residuos pueden requerir estabilización antes de ser almacenados para reducir la filtración de metales tóxicos.

www.e2t.com/E2T/app_pc05.htm

Mas información:www.ppcesp.com

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Pulpa y Papel Petróleo

Como se mostró en la sección de estadísticas, existen dos industrias muy importantes para la economía y el desarrollo, las cuales también causan serios problemas ambientales, haciendo una conexión entre tres países.

Esta investigación está orientada a mostrar la manera en que la Integración de Procesos puede ser aplicada exitosamente. Para lograrlo, usaremos dos de las principales industrias en América del Norte:

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Los usos y aplicaciones del papel y los productos de papel son ilimitados. Es importante porque nos da una oportunidad de grabar, almacenar y diseminar información. También, es el material más ampliamente usado para envolver y empacar y tiene aplicaciones estructurales.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

3.1 Fuerzas impulsoras, obstáculos y potencial.

3.4 Regulación en América del Norte.

3.3 Descargas al ambiente.

3.5 Mejores tecnologías ambientales disponibles para procesos específicos.

3. Industria del Papel

3.2 Revisión del proceso de Pulpa y Papel.

3.2.1 Diferentes métodos3.2.2 Principales pasos del proceso

3.4.1 Regulaciones en U.S. 3.4.2 Regulaciones en Canadá3.4.3 Regulaciones generales

A&MA&MA&MUniversity

Texas

3.1 FUERZAS IMPULSORAS

Los productos derivados del bosque de los Estados Unidos hacen una fuerte contribución a la economía de la nación, produciendo 1.2% del producto interno bruto.

La industria emplea casi 1.3 millones de personas solo en los Estados Unidos.

Productos de papel y madera son usados para muchas aplicaciones diferentes en casa y trabajo.

La industria de la Pulpa y el Papel provee empleo a un vasto número de gente y juega un rol vital en la economía global de Estados Unidos y Canadá.

La industria de Pulpa y papel es el tercer contaminante industrial más grande al aire, agua y suelo tanto en Estados Unidos como en Canadá, y libera más de cien millones de kilogramos de contaminantes tóxicos cada año.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

3.1 OBSTÁCULOS

La industria de Pulpa y Papel en Norte América está amenazada por:

Plantaciones de bosques con especies de árboles de rápido crecimiento están siendo desarrolladas en países como Brasil, Indonesia y Chile.

El estándar de calidad de las vigas se ha vuelto más costoso y difícil de alcanzar.

Nuevos competidores, con menores costos de fibras, han ingresado al mercado (e.g. Rusia, Austria, Chile, Australia, Nueva Zelanda e Indonesia).

A&MA&MA&MUniversity

Texas

3.1 POTENCIALES

La fortaleza económica de los Estados Unidos a finales de los 90 ha revivido la industria de la pulpa y el papel. Ahora, esta industria cuenta con uno de los mayores ritmos de crecimiento promedio annual.

La industria de Pulpa y Papel tiene algunas ventajas:

•Potencial en el mercado de Estados Unidos y Canadá.

•Acceso a contribución económica substancial para cosechar vigas para pulpa.

•Alta calidad de los derivados de fibra de madera.

•Acceso a suministros de energía seguros y de bajo costo.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

La manufactura de pulpa para papel y cartulina emplea diferentes métodos:

MECÁNICO-QUÍMICOCombinación de los

procesos previos.

Separa las fibras usando métodos como abrasión de disco y billeting, esta pulpa puede usarse sin blanqueamiento para hacer papeles de impresión para aplicaciones en que bajo brillo es aceptable. Para otras aplicaciones, blanqueadores como los peróxidos e hidrosulfitos deben usarse.

MECÁNICO Pulpas químicas se fabrican al preparar las materias primas usando los procesos Kraft (sulfato) y sulfito. Los procesos Kraft producen una variedad de pulpas usadas principalmente para empacar, como papel de gran resistencia y cartulina. Oxígeno, peróxido de hidrógeno, ozono, ácido perácetico, hipoclorito de sodio,dióxido de cloro, cloro y otros químicos son usados para transformar el lignin a su forma álcali soluble.

QUÍMICO

3.2 REVISIÓN DEL PROCESO DE PULPA Y PAPEL

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Los pasos principales en la manufactura de pulpa y papel son:

Estas etapas son comunes para los tres procesos, aunque se diferencian en las unidades que usan para cada tarea.

Almacén deMadera

ObtenciónDe pulpa

Blanqueado

Fabricación de Papel

Los impactos más significativos de la manufactura de pulpa y papel resultan de los procesos de obtención de pulpa y blanqueado.

3.2 REVISIÓN DEL PROCESO DE PULPA Y PAPEL

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Caldera, mesa de fabricación de hojas.

Preparar la reserva de la pulpa, hoja, deshidratación, secado y caleder.

FABRICACIÓN DE PAPEL

Dióxido de cloro, hipoclorito, oxígeno, peróxido, ozono, de la cloración antes y después de las torres, lavadores a vacío, bombas y mezcladores.

Abrillantamiento de pulpas blanqueadas usando químicos que remueven selectivamente el lignin.

BLANQUEADO

Evaporación, calentador de recuperación de concentración, causterizador, calcinador.

Recuperación de químicos inorgánicos del licor gastado de obtención de pulpa y la combustión de residuos orgánicos para producir energía.

RECUPERACIÓN QUÍMICA (KRAFT

PULPING)

Químico (Kraft, sulfito)-digestores, refinadores mecánicos, digestores y refinadores semiquímicos.

Convertir astillas de madera de papel de desecho en fibras adecuadas para la fabricación de papel.

OBTENCIÓN DE PULPA

PRINCIPALES TECNOLOGÍAS

PROPÓSITOPROCESO

3.2 REVISIÓN DEL PROCESO DE PULPA Y PAPEL

La siguiente tabla presenta el propósito de cada uno de los procesos presentados antes y las tecnologías usadas para alcanzar su objetivo.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

3.3 DESCARGAS AL AMBIENTE

Flujo d iKg / t de ADP

Oxidación de l icor negro

Compuestos bajos en azufre:

Sulfuro de hidrógeno

Metil mercaptano

Sulfuro de dimetil

Disulfuro de Dimetilo

Partículas sólidas 75 -150

Óxidos de azufre 0.5 - 30

Óxidos de nitrógeno 1--3

Compuestos orgánicos volátiles (VOCs)

15

Obtención de pu lpa

Óxidos de azufre 15-30Unidades generadoras de vapor y e lectricidad

Cenizas flotantes 100

Contaminante

0.3-3

Flujo p ro me d io

Kg / t o f ADP

Agua de desecho 20-250 m3/tBOD 10--40Sólidos suspendidos totales 10--50COD 20-200Compuestos orgánicos clorinados:DioxinasFuranosHalidos orgánicos adsorbibles.

Contaminante

0-4

Los principales desechos sólidos de preocupación incluyen lodos de tratamiento de agua de desecho:: 50-150 kg/t de ADP.

EMISIONES AL AIRE EFLUENTES LÍQUIDOS

DESECHOS SÓLIDOS

ADP: Pulpa secada al aire (Air dried pulp), definida como 90% fibra de hueso seco y 10% agua.t:toneladas métricas.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

REGULACIÓN EN U.S. El grupo federal clave responsable por el ambiente es la EPA, que es una agencia regulatoria que establece y refuerza los estándares ambientales.

El propósito de la EPA es conducir investigaciones y sugerir soluciones a los problemas ambientales. Simultáneamente, ha sido su obligación monitorear y analizar el ambiente.

Los componentes de la legislación de más influencia en la industria de la pulpa y el papel son los lineamientos de limitación de efluentes que definen las condiciones mínimas de los efluentes para 1977 y 1983.

REGULACIÓN DEL AGUA

REGULACIÓN DEL AIRE

3.4 ASUNTOS REGULATORIOS

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Cerca de 1970, los estándares de calidad de las corrientes en los Estados Unidos fueron en su mayor parte, responsabilidad de los estados individuales. El gobierno federal fue dominante hasta 1970, cuando la Agencia de Protección Ambiental (Environmental Protection Agency, EPA) fue establecida. En 1972, El Acta Federal de Control de Contaminación del Agua estipulóun programa gradual para satisfacer los criterios de descarga convencionales, el primer nivel objetivo para 1977 era equivalente a "Mejor tecnología práctica" (best practical technology”, BPT), y el segundo nivel para 1983 fue "mejor tecnología disponible económicamente factible" (best available technology economically achievable, BATEA).A principios de 1980, estas regulaciones incluyeron sustancias tóxicas o sub-tóxicas a través del National Pollutant Discharge EliminationSystem (NPDES). Entre estas se encontraba un gran número de productos secundarios del proceso de blanqueamiento clorado. Después, la EPA incrementó la lista de contaminantes prioritarios. Las regulaciones federales de los E.U. que tratan la protección al ambiente cambian cada cuatro años. Es un reto constante para esta industria mantenerse actualizada.

ANTECEDENTES

PARÁMETROSPARÁMETROSPARÁMETROS

CONTAMINANTES TÓXICOS

REGULACIÓN DEL AGUA

Otras agencias: • Effluent Standards and Water Quality Information Advisory Committee (ES&WQIAC).• The Council of Environmental Quality.• National Commission on Water Quality

ANTECEDENTES

CONTAMINANTES TÓXICOS

Desempeño estándar de Nuevas fuentes en kg/kkgMáx. promedio en 30-días Máximo/ día

Subcategoría BDO5 TSS BDO5 TSS Kraft disuelto 6.1 8.35 11.75 15.5Mercado kfaft 2.65 2.9 5.15 5.35Kraft BCT 3.7 5 7.05 9.3Fine Draft 2.55 3.75 4.95 7Sulfito grado papel 4.65 2.9 8.98 5.35Mercado de sulfito 4.65 2.9 8.95 5.35Sulfito disuelto de bajo alfa 11.15 10 21.45 18.6Sulfito disuelto de alto alfa 13.8 9.45 26.5 17.6GW: chemimechanical 3.9 3.3 7.5 6.15GW: thermomechanical 2.3 3.15 4.45 5.85GW:CMN papeles 2 3.15 3.85 5.85GW: papel fino 1.9 3 5.6 5.6Soda 3.15 4.3 60 7.95Deink 3.9 4 7.5 7.45NI papel fino 1.35 1.4 2.6 2.6NI papel para pañuelos 2.15 2.2 4.15 4.1NI papel para pañuelos (FWP 1.9 1.95 3.7 3.65

GW: groundwood NI: no-integrada

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Acenafteno DDT y metabolitosAcroleína DiclorobencenoAcrilonitrilo DiclorobencidinaAldrin/dieldrin DicloroetilenosAntimonio y sus compuestos 2,4-DiclorofenolArsénico y sus compuestos Dicloropropano y dicloropropenoAsbestos 2,4-Dimetilfenol

DinitrotoluenoBenceno DifenilhidracinaBencidinaBerilio y compuestos Endosulfan y metabolitos

EndrinCadmio y compuestos EthilbencenoTetracloruro de CarbonoChlordane HaloeteresBencenos Clorinados HalometanosEtanos clorinados Heptacloro y metabolitosCloro-alquil éteres HexaclorociclohexanoNaftaleno clorinado HexaclorociclopentadienoFenoles clorinadosCloroformo Isophorone2-ClorofenolCromo y compuestos Plomo y compuestosCobre y compuestosCianuros Mercurio y compuestosNaftaleno Plata y compuestosNiquel y compuestosNitrobenceno 2,3,7,8-Tetraclorodibenzo-p-dioxinaNitrofenoles TetracloroetilenoNitrosaminas Talio y compuestos

ToluenoPentaclorofenol ToxafenoFenol TricloroetileneÉsteres de ftalatoBifeniles policlorinados Cloruro vinílicoHidrocarbonos aromáticospolinucleares Zinc y compuestos

Selenio y compuestos

CONTAMINANTES TÓXICOS

Establecimiento de Acuerdode Contaminantes tóxicos:

A&MA&MA&MUniversity

Texas

ANTECEDENTESANTECEDENTESANTECEDENTES

INFORMACIÓN GENERAL

REGULACIONES DEL AIRE

Hablando sobre la industria de la Pulpa y el Papel, el objetivo de las regulaciones del aire es la eliminación de contaminantes del aire peligrosos como metanol, gases azufrosos reducidos totales y cloro. La Tecnología de Control Máxima Alcanzable (MACT) es el nivel de control del 12% de las mejores plantas en promedio de la base de datos de la EPA en esa categoría. Las reglas de MACT tienen tres etapas clasificadas por tipo de planta. MACT I es para plantas químicas de pulpa, incluyendo kraft, semiquímicas y de sulfito.•MACT II es para kraft, soda, semiquímica y fuentes de combustión de sulfito incluyendo unidades de recuperación, tanques de fundido disuelto, y hornos de cal. •MACT III es para máquinas de papel, fabricación mecánica de pulpa, fibras secundarias y fibras que no sean de madera.

PARÁMETROS

El Acta del Aire Limpio de 1963, fue un punto de referencia en la legislación. Representó la primera asignación por el gobierno federal de fondos significativos para los problemas de contaminación del aire. En 1970, el Presidente Richard Nixon decidió formar la Agencia de Protección al Ambiente de los E.U.A. la cual incorporaría a la Administración Nacional de Control de la Contaminación del Aire.

Las enmiendas del Acta del Aire Limpio de 1970, cubrían 3 áreas primarias:•Logro y mantenimiento de los Estándares Nacionales Ambientales de Calidad del Aire (NAAQS).•Establecimiento de regulaciones cubriendo la emisión de ciertos contaminantes de recursos móviles y estacionarios. •Establecimiento de Estándares de Rendimiento de Nuevas Fuentes (NSPS).EPA estableció estándares para varios contaminantes: dióxido de azufre, partículas suspendidas totales, monóxido de carbono, óxido de nitrógeno, oxidantes fotoquímicos, hidrocarburos, y plomo. NAAQS debía efectuar revisiones cada cinco años.

La CAA de 1990 es la legislación de contaminación del aire más dramáticamente impactante de todos los tiempos que se ha convertido en ley. Posiblemente más importante para la industria de la pulpa y el papel fue el nuevo programa de control de compuestos tóxicos del aire. La ley de 1990 dependió de la tecnología para controlar las emisiones de 189 contaminantes peligrosos del aire.

Tipo de planta Punto de emisión PM HAP TGO HAP

Kraft y soda

Horno derecuperación

PM < 0.015 granos/piecúbico seco estandar con8% de oxígeno

< 0.025 lb/ton desólidos de licor negro(black liquor solids,BLS)

Tanque de fundición(Smelt dissolvingtank)

PM < 0.12 lb/ton BLS Ninguno

Horno de limadura PM < 0.01 granos/piecúbico estandar con 8% de oxígeno

Ninguno

Sulfito

Unidades decombustión de sulfito

PM < 0.02 granos/piecúbico estandar con 8% de oxígeno

Semiquímica (Stand aloneUnidades derecuperación química

ninguno < 2.97 lb/ton BLS o90% de reducción

PM HAP: Material peligroso en partículas sólidas (particulate matter hazardous material). TGO HAP: Material orgánico gaseoso peligroso total (total gaseous organic hazardous

material.)

Límites MACT II Representativos

PARÁMETROS

A&MA&MA&MUniversity

Texas

REGULACIONES CANADIENSES

En 1992, el gobierno federal canadiense decretónuevas Regulaciones para los Efluentes de la industria de la Pulpa y el Papel (PPER) en el Acta de Pesca (Fisheries Act).

Las PPER establecen límites de BOD5, TSS, y toxicidad aguda y además contiene numerosos reportes de requerimientos. Las regulaciones que limitan la descarga de dioxinas clorinadas y furanos también entraron en vigor en 1992 bajo el Acta Canadiense de Protección Ambiental (Canadian EnvironmentalProtection Act, CEPA).

Las regulaciones de CEPA y PPER resultaron en inversiones masivas para cambiar los procesos de blanqueado e instalar unidades de tratamiento secundario para finales de 1996 en muchas plantas canadienses.

El primer grupo de regulaciones para la industria de la pulpa y el papel, que entró en vigor en 1971, no limitaba la cantidad total de contaminación, sino que más bien permitía la descarga de contaminantes en proporción a la producción de la planta.

En 1991, el gobierno federal respondió a la presión pública introduciendo un esquema regulatorio que requería plantas para implementar sistemas de tratamiento secundario y se soportaba en límites para controlar la descarga de ciertos contaminantes dañinos, incluyendo dioxinas y furanos.

En 1992, las Regulaciones de efluentes de Pulpa y Papel (Pulp and Paper Effluent Regulations) establecieron los estándares mínimos.

ANTECEDENTES

PARÁMETROS

REGULACIONES CANADIENSES

ANTECEDENTESANTECEDENTES

PARÁMETROS

NIVELES MÁXIMOS DE BOD Y CANTIDADES MÁXIMAS DE SÓLIDOS SUSPENDIDOS AUTORIZADOS POR PLANTA.

REGULACIÓN DEL AGUA

REGULACIÓN DEL AIRE

NO HAY VINCULACIÓN LEGAL FEDERAL CANADIENSE O REGULACIONES POR PROVINCIA PARA EMISIONES AL AIRE DE PLANTAS DE PULPA DE PAPEL PARA LA CALIDAD DEL AIRE.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Exceptuando donde una autorización o autorización transitoria es expedida autorizando el depósito de BOD o sólidos suspendidos, la máxima BOD o toda la materia de BOD y la cantidad máxima de sólidos suspendidos que pueden depositarse en caso de una empresa está determinada por:

Con respecto a periodos de 24 horas, la fórmula:

Para un mes, la fórmula es:

RPRFQd *5.2*=

RPRDFQm *5.1**=

Donde :F = es igual a un factor de 5 para BOD y 7.5 para sólidos suspendidos, expresados en kilogramos por tonelada de producto terminado. R = es la velocidad de producción de referencia. D = número de días del mes.

Fuente original: Departamento de Justicia de Canadá

CANTIDAD MÁXIMA DE SÓLIDOS SUSPENDIDOS AUTORIZADA PARA LAS PLANTAS.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

3.4.3 REGULACIONES GENERALES

Parámetro Valor máximo

PM 0 para hornos de recuperacSulfuro de Hidrógeno 15 (para hornos de cal)Azufre total emitidoPlantas de sulfito 1.5 kg/t ADPKraft y otros 1.0 kg/t ADPÓxidos de nitrógeno 2 kg/t ADP

Parámetro Valor máximopH 6--9

COD

300 mg/l y 15 kg/t para kraft yCTMP plantas de pulpa; 700 mg/ly 40kg/t para plantas de sulfito depulpa; 10 mg/l y 5kg/t de pulpa defibra mecánica y reciclada; 250mg/l para plantas de papel

AOX

40 mg/l y 2 kg/t (para 8 mg/l y 0.4kg/t y actualizaciones y para 4mg/l y 0.2 kg/t para nuevasplantas) y 4 mg/l para plantas depapel.

Fósforos totales 0.05 kg/tNitrógeno total 0.4 kg/tTemperatura < 3 C

Niveles de emisión para diseño y operación de cada proyecto deben ser establecidos por el proceso de asesoramiento ambiental en base a la legislación del país y el Manual de Prevención de la Contaminación, el cual establece lo siguiente.

Emisiones al aire(miligramos por metro cúbico normal)

Efluentes Líquidos

Source: Pollution Prevention and Abatement Handbook 1998. World Bank Group. P 395-399

A&MA&MA&MUniversity

Texas

3.5 TECNOLOGÍAS AMBIENTALES INDUSTRIA DE PULPA Y PAPEL

En el proceso kraft de obtención de pulpa, altas emisiones de compuestos reducidos en azufre, medidas como azufre total reducido (TRS), sulfuro de hidrógeno, metil mercaptano, sulfuro de dimetil y dimetil disulfuro son emitidos.

Emisiones de Óxido de azufre son lavadas (usando scrubbers) con soluciones ligeramente alcalinas.

Los compuestos gaseosos reducidos de azufre son colectados usando cabezales, domos y equipo de ventilación.

Condensados del digestor y la evaporación de licor negro son procesadas por stripping para eliminar los compuestos de azufre reducidos.

La corriente superior procedente del stripper y los no condensables son incinerados en un horno de cal o una unidad de combustión.

Tratamiento de gases

Mas información:www.jrfindia.com Más información:

www.wesinc.com

A&MA&MA&MUniversity

Texas

3.5 TECNOLOGÍAS AMBIENTALES INDUSTRIA DE PULPA Y PAPEL

Tratamiento de agua de desecho

Para remover sólidos suspendidos:

• Neutralización• Tamizado• Sedimentación• Flotación

Para remover el contenido orgánico:

• Lodos activados• Lagunas aereadas• Fermentación anaeróbica

Tratamiento de desechos sólidos

Entre los pasos del tratamiento de desechos sólidos se incluyen la deshidratación de lodos y combustión en un incinerador, o calentador de combustión de combustible fósil.

Más información:www.sequencertech.com

A&MA&MA&MUniversity

Texas

TIER 2 : CASO DE ESTUDIO

Este tier demostrará la relevancia de la Integración de Procesos para ejemplos específicos de procesos clave en la industria de la Pulpa y el papel así como en las Refinerías.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

CASO DE ESTUDIO 1

PROCESO KRAFT DE OBTENCIÓN DE PULPA

Como vimos en el Tier 1, el proceso de obtención de pulpa puede conseguirse por medios químicos, semiquímicos o mecánicos. Cerca del 80% de la pulpa de madera en los Estados Unidos es producida empleando el proceso químico Kraft.

Un problema ambiental asociado con el proceso kraft es la emisión atmosférica de cantidades considerables de sulfuro de hidrógeno. Los serios problemas ambientales y de salud resultado de descargas de sulfuro de hidrógeno a la atmósfera claman por procesos efectivos de reducción de desechos azufrados en las plantas de pulpa y papel.

El propósito de este caso de estudio es emplear la metodología de redes de intercambio de masa para desarrollar un diseño óptimo de redes de reuso/reciclaje para reducir la emisión de sulfuro de hidrógeno para plantas de pulpa y papel.

(Dunn y El-Halwagi, 1993)

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Digestor

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO KRAFT

Lavadores

Evaporadores

Horno de recuperación

Tanque dedisolución

Slaker

Causterizadores

Clarificador de licor blanco

Horno de cal

ASTILLAS

PULPA

Licor negro diluido

Licor negro concentrado

FundidoLicor verde

Lodo de cal

Licor blanco

CalCondensados contaminados

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Digestor

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO KRAFT

Lavadores

Evaporadores

Horno de recuperación

Tanque de disolución

Slaker

Causterizadores

Clarificador de licor blanco

Horno decal

ASTILLAS

PULP

Licor negrodiluido

Licor negroconcentrado

FundidoLicor verde

Lodo de cal

Licor blanco

cal

Astillas de madera, conteniendo lignin, celulosa y hemicelulosason adicionados al licor blanco (NaOH, Na2S, Na2CO3). Las astillas son preparadas para solubilizar el lignin.

Condensadocontaminado

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Digestor

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO KRAFT

Lavadores

Evaporadores

Horno de recuperación

Tanque de disolución

Slaker

Causterizadores

Clarificador deLicor blanco

Horno decal

ASTILLAS

PULPA

Licor negro diluido

Licor negroconcentrado

FundidoLicorverde

Lodo decal

Licor blanco

cal

El lignin solubilizado sale como licor negro, dejando atrás la celulosa y hemicelulosa que son constituyentes de la pulpa.

CondensadoContaminado

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Digestor

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO KRAFT

Tanque dedisolución

Slaker

Causterizadores

Clarificador deLicor blanco

Horno decal

ASTILLAS

PULPA

Licor blanco

Es enviado a blanqueamiento en el proceso de fabricación de papel, dependiendo del producto final deseado.

Lavadores

Evaporadores

Horno de recuperación

Licor negro diluido

Licor negroconcentrado

FundidoLicorverde

CondensadoContaminado

Lodo decal

cal

A&MA&MA&MUniversity

Texas

ASTILLAS

Digestor

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO KRAFT

Tanque de Disolución

Slaker

Causterizadores

Clarificador deLicor blanco

Horno decal

PULPA

Los constituyentes principales del licor negro son: NaOH, Na2S, Na2CO3, Na2SO4, Na2S2O3, NaCl, agua.

Lavadores

Evaporadores

Horno de recuperación

Licor negro diluido

Licor negroconcentrado

FundidoLicorverde

CondensadoContaminado

Licor blanco

Lodo decal

cal

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Digestor

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO KRAFT

Tanque dedisolución

Slaker

Causterizadores

Clarificador deLicor blanco

Horno decal

PULPA

ASTILLAS

Lavadores

Evaporadores

Horno de recuperación

Licor negro diluido

Licor negroconcentrado

FundidoLicorverde

CondensadoContaminado

El licor negro diluido es procesado a través de una serie de evaporadores para incrementar el contenido de sólidos de 15% a 70% aproximadamente.

Licor blanco

Lodo decal

cal

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Digestor

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO KRAFT

Tanque dedisolución

Slaker

Causterizadores

Clarificador deLicor blanco

Horno decal

PULPA

El licor negro concentrado es incinerado para suministrar energía para el proceso de obtención de pulpa y de fundido inorgánico.

ASTILLAS

Lavadores

Evaporadores

Horno de recuperación

Licor negro diluido

Licor negroconcentrado

FundidoLicorverde

CondensadoContaminado

Licor blanco

Lodo decal

cal

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Digestor

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO KRAFT

Tanque dedisolución

Slaker

Causterizadores

Clarificador deLicor blanco

Horno decal

PULPA

Na2CO3 y Na2S

ASTILLAS

Lavadores

Evaporadores

Horno de recuperación

Licor negro diluido

Licor negroconcentrado

FundidoLicorverde

CondensadoContaminado

Licor blanco

Lodo decal

cal

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Digestor

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO KRAFT

Tanque dedisolución

Slaker

Causterizadores

Clarificador deLicor blanco

Horno decal

PULPA

El fundido es disuelto en agua para formar el licor verde.

ASTILLAS

Lavadores

Evaporadores

Horno de recuperación

Licor negro diluido

Licor negroconcentrado

FundidoLicorverde

CondensadoContaminado

Licor blanco

Lodo decal

cal

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Digestor

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO KRAFT

Tanque dedisolución

Slaker

Causterizadores

Clarificador deLicor blanco

Horno de cal

PULPA

NaOH, Na2S, Na2CO3 y agua.

ASTILLAS

Lavadores

Evaporadores

Horno de recuperación

Licor negro diluido

Licor negroconcentrado

FundidoLicorverde

CondensadoContaminado

Licor blanco

Lodo decal

cal

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Lodo decal

cal

Digestor

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO KRAFT

Tanque de disolución

Slaker

Causterizadores

Clarificador deLicor blanco

Horno decal

PULPA

La cal (CaO) es transformada en CaOH2en presencia de agua.

ASTILLAS

Lavadores

Evaporadores

Horno de recuperación

Licor negro diluido

Licor negroconcentrado

FundidoLicorverde

CondensadoContaminado

Licor blanco

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Digestor

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO KRAFT

Tanque dedisolución

Slaker

Causterizadores

Clarificador deLicor blanco

Horno decal

PULPA

El CaOH2 reacciona con Na2CO3 para formar NaOHy CaCO3 como precipitado.

ASTILLAS

Lavadores

Evaporadores

Horno de recuperación

Licor negro diluido

Licor negroconcentrado

FundidoLicorverde

CondensadoContaminado

Licor blanco

Lodo decal

cal

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Digestor

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO KRAFT

Tanque dedisolución

Slaker

Causterizadores

Clarificador deLicor blanco

Horno decal

PULPA

El CaCO3 es calentado para regenerar el CaO y liberar CO2.

ASTILLAS

Lavadores

Evaporadores

Horno de recuperación

Licor negro diluido

Licor negroconcentrado

FundidoLicorverde

CondensadoContaminado

Licor blanco

Lodo decal

cal

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Digestor

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO KRAFT

Tanque dedisolución

Slaker

Causterizadores

Clarificador deLicor blanco

Horno decal

PULP

NaOH, Na2S, NaCO3 y agua.

ASTILLAS

Lavadores

Evaporadores

Horno de recuperación

Licor negro diluido

Licor negroconcentrado

FundidoLicorverde

CondensadoContaminado

Licor blanco

Lodo decal

cal

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Digestor

FUENTES DE EMISIÓN DEL PROCESO KRAFT

Lavadores

Evaporadores

Horno deRecuperación

Tanque dedisolución

Slaker

Causterizadores

Clarificador deLicor Blanco

Horno decal

PULPA

Licor negro diluido

Licor negroconcentrado

FundidoLicor verde

Lodos decal

Licor Blanco

calStripping Con aire

Condensadocontaminado

AireAgua dedesecho

EmisionesAl aire

Evaporadores

Horno de recuperación

StrippingCon aireR2

R1

R3

Tres fuentes principales en el Proceso Kraft son responsables de la mayoría de las emisiones de H2S.

ASTILLAS

A&MA&MA&MUniversity

Texas

AGENTES INTERNOS DE SEPARACIÓN DE MASA

Digestor

Lavadores

Evaporadores

Horno derecuperación

Tanque dedisolución

Slaker

Causterizadores

Clarificador de Licor blanco

Horno decal

ASTILLAS

PULPA

Licor negroconcentrado

Fundido

Lodos decal

White Liquor

CalStrippingCon aire

Condensadocontaminado

AireAgua dedesecho

Emisiones alaire

Weak BlackLiquor

GreenLiquor

S2Licor negro

diluido

S3Licorverde

S1Licor Blanco

Muchas operaciones de Intercambio de masa como absorción o adsorción pueden ser empleadas para reducir las emisiones de H2S.

Tres corrientes líquidas preexistentes en la planta (proceso de agentes de separación de masa, MSAs) pueden usarse.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Tres agentes externos de separación de masa (externalMSAs) serán considerados como candidatos potenciales para la recuperación de H2S:

• S4, Dietanolamina (DEA)

• S5, Carbón activado

• S6, Solución caliente de carbonato de potasio al 30 %

en peso.

AGENTES EXTERNOS DE SEPARACIÓN DE MASA

A&MA&MA&MUniversity

Texas

RED REACTIVA

DE INTERCAMBIO

DE MASA

R1 R2 R3A la atmósfera

Emisiones del horno de recuperación, R1

Emissiones del evaporador, R2

R3, Emisiones de Stripping con aire

Licor blanco, S1

Licor verde, S2

Licor negro, S3

DEA, S4

Carbón Activado, S5

Solución caliente de K2CO3 S6

S1

S2

S3

S4

S5

S6

A&MA&MA&MUniversity

Texas

RED REACTIVA

DE INTERCAMBIO

DE MASA

Emisiones del Horno de Recuperación, R1

Emisiones del Evaporador, R2

R3, Emisiones del Stripping con aire

R1 R2 R3A la atmósfera

Licor blanco, S1

Licor verde, S2

Licor negro, S3

DEA, S4

Carbón Activado, S5

Solución caliente K2CO3 , S6

S1

S2

S3

S4

S5

S6

Causterizador DigestorTanque de disoluciónDigestor SlakerEvaporadores

A&MA&MA&MUniversity

Texas

DATOS PARA EL PROBLEMA DEL PROCESO KRAFT

Corriente

Descripción de las corrientes de

emisión

Gi

m3/s

yis

kmol/m3

yit

kmol/m3

R1 Horno de recuperación 170.000 3.08 x 10-5 2.1 x 10-7

R2 Evaporador 0.433 8.20 x 10-5 2.1 x 10-7

R3 Stripping con aire 465.800 1.19 x 10-5 2.1 x 10-7

Corriente Descripción de corrienteVelocidad de Flujo

Máx. m3/s

xjs

kmol/m3

xjt

kmol/m3

S1 Licor blanco 0.040 3.2 x 10-1 3.10 x 100

S2 Licor verde 0.049 2.9 x 10-1 1.29 x 100

S3 Licor negro 0.100 0.2 x 10-1 1.00 x 10-1

S4 DEA ∞ 2.0 x 10-6 2 x 10-2

S5 Carbón activado ∞ 1.0 x 10-6 1.7 x 10-3

S6 Solución caliente KCO3 ∞ 0.3 x 10-2 2.8 x 10-1

DATOS DE LAS CORRIENTES DE DESECHO

DATOS PARA LOS AGENTES DE SEPARACIÓN

A&MA&MA&MUniversity

Texas

La solución a este problema tendrá dos enfoques diferentes:

ALGEBRÁICO GRÁFICO

METODOLOGÍA DE DISEÑO

Buscamos los potenciales de la reducción de desechos en el Proceso Kraft estableciendo un equilibrio entre los objetivos económicos y ambientales con el objetivo de obtener la configuración óptima para un sistema de reducción de desechos.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

ENFO

QU

E GRÁFICO

INTERPRETARLOS

RESULTADOS

Estos son los principales pasos que seguiremos para encontrar el diseño óptimo de redes de reuso/reciclaje para reducir las emisiones de sulfuro de hidrógeno de una planta de pulpa y papel usando un ENFOQUE GRÁFICO.

GRÁFICAR LACORRIENTE RICA

OBTENER ELPUNTO PINCH

GRAFICAR LACORRIENTE

POBRE

CREAR UNA CORRESPONDENCIA

UNO A UNO

A&MA&MA&MUniversity

Texas

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

0.008

0.009

0.01

0.00E+00 1.00E-05 2.00E-05 3.00E-05 4.00E-05 5.00E-05 6.00E-05 7.00E-05 8.00E-05 9.00E-05y

Mas

a In

terc

ambi

ada

kmol

H2S

/s

0.00544

0.00907

0.00904

R3

R2

R1

y1,2,3t y3

s y1s y2

s

ENFO

QU

E GRÁFICO

CORRIENTE RICA COMPUESTA

El primer paso es graficar la masa intercambiada o cada corriente rica contra su

composición.

Cada corriente está representada como una flechacuya cola corresponde a su composición inicial y la cabeza a su composición objetivo.

La pendiente de las flechas será igual a la velocidad de flujo y la distancia vertical entre la cola y la cabeza de cada flecha representa la masade contaminante que se pierde con cada corrienterica:

MRi=Gi(yis – yi

t), i=1,2,…,NR.

Cada flecha debe colocarse comenzando con la corrientede desecho que tenga la composición objetivo más baja.

A&MA&MA&MUniversity

TexasEN

FOQ

UE G

RÁFICO

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

0.008

0.009

0.01

0.00E+00 1.00E-05 2.00E-05 3.00E-05 4.00E-05 5.00E-05 6.00E-05 7.00E-05 8.00E-05 9.00E-05

Mas

s Ex

chan

ged

kmol

H2S

/s

y

The rich composite stream is obtained by applying superposition to the rich streams.

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

0.008

0.009

0.01

0.00E+00 1.00E-05 2.00E-05 3.00E-05 4.00E-05 5.00E-05 6.00E-05 7.00E-05 8.00E-05 9.00E-05

Mas

sa In

terc

ambi

ada

kmol

H2S

/s

La corriente rica compuesta representa la masa acumulada de contaminantes perdidos por todas las corrientes.

y

CORRIENTE RICA COMPUESTA

A&MA&MA&MUniversity

TexasEN

FOQ

UE G

RÁFICO

El segundo paso es generar la correspondencia uno a uno entre las composiciones de las tres corrientes de desecho y las seis corrientes de MSAs.

Consideremos una corriente de desecho i, y un MSA, j, para los que el equilibrio está dado por:

yi*= fi(xj*)

Para que cualquier operación de intercambio de masa se termodinámicamente factible se deben satisfacer algunas condiciones:

xj<xj*y/o yi>yi*

Para generar la correspondencia uno a uno se usa la siguiente ecuación:

y=f(xj+εj)

Donde εj es la diferencia de composición mínima permisible, lo cual significa que adicionamos una fuerza impulsora que permita la transferencia de masa.

La explicación completa de estos conceptos es proporcionada en el Módulo 3.

CORRESPONDENCIA UNO A UNO

A&MA&MA&MUniversity

TexasEN

FOQ

UE G

RÁFICO

y2t= 2.5763 x 10-9(10)2.8136(1.29+3.20)

y2t= 11068

y1t= 2.0402 x 10-9(10)1.1786(3.10+7.64)

y1t= 9186

Correspondencia objetivo

y2s= 2.5763 x 10-9(10)2.8136(0.29+3.20)

y2s= 17.00

y1s= 2.0402 x 10-9(10)1.1786(0.32+7.64)

y1s= 4.91

Correspondencia de suministro

y2= 2.5763 x 10-9(10)2.8136(x2+ε2)

ε2 = 3.20y1= 2.0402 x 10-9(10)1.1786(x1+ε1)

ε1 = 7.64Adicionando la fuerza

impulsora

y2= 2.5763 x 10-9(10)2.8136x2y1= 2.0402 x 10-9(10)1.1786x1Ecuación de equilibrio

MSA2Licor verde

MSA1Licor blanco

Algunos ejemplos de la generación de la correspondencia uno a uno son los siguientes:

La ecuación de equilibrio para el MSA3 (Licor negro)es:

y3=352.8 x30.71512

CORRESPONDENCIA UNO A UNO

A&MA&MA&MUniversity

Texas

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.00E+00 1.00E-05 2.00E-05 3.00E-05 4.00E-05 5.00E-05 6.00E-05 7.00E-05 8.00E-05 9.00E-05 1.00E-040.32 3.1

0.29 1.290.02 0.01

y

x1

x2

x3

Mas

a in

terc

ambi

ada

kmol

H2S

/s

ENFO

QU

E GRÁFICO

La masa de contaminante que puede ganarse en cadaproceso de MSA es graficada contra la escala de composición

del MSA.

La masa de contaminante que puede ganarse con cada MSA puede calcularse como sigue:

MSj= Ljc (xj

t – xjs) j=1,2,…,NSP

También en este caso, las flechas representan cada uno de los procesos MSA, siendo la cola la composición de

suministro y la cabeza la composición objetivo.

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.00E+00 1.00E-05 2.00E-05 3.00E-05 4.00E-05 5.00E-05 6.00E-05 7.00E-05 8.00E-05 9.00E-05 1.00E-04

Mas

a in

terc

ambi

ada

kmol

H2S

/s

y

Nuevamente usamos la regla diagonal de Superposición para obtener la masa

acumulada de Contaminante ganado portodos los MSAs.

CORRIENTE POBRE COMPUESTA

A&MA&MA&MUniversity

Texas

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.00E+00 1.00E-05 2.00E-05 3.00E-05 4.00E-05 5.00E-05 6.00E-05 7.00E-05 8.00E-05 9.00E-05 1.00E-04y

Mas

aIn

terc

ambi

ada

kmol

H2S

/s

ENFO

QU

E GRÁFICO

Intercambio de masa Integrado

PUNTO PICH

Punto Pinch

El próximo paso es graficarambas corrientes compuestasen el mismo diagrama.

Para garantizar la factibilidadtermodinámica, la corriente pobrecompuesta debe estar arriba y a la izquierda de la corrientecompuesta de desecho.

La corriente pobre compuesta puededeslizarse hasta que toque la corrientecompuesta de desecho. El punto dondelas dos corrientes compuestas se tocanes llamado "punto pinch de intercambiode masa".

CorrientePobre

Compuesta

CorrienteRica

Compuesta

Excesode Masa

Intercambiada

La superposición vertical entre las dos corrientes compuestas es la cantidadmáxima del contaminante que puedeser transferida de las corrientes de aguade desecho a los MSA del proceso.

La distancia vertical referida como Exceso de masa Intercambiada corresponde a la capacidad de los MSA del proceso de remover los contaminantes que no pueden ser usados por la infactibilidad termodinámica.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

ENFO

QU

E ALGEBR

ÁICO

CREARCORRESPONDENCIA

UNO A UNO

DIAGRAMA DECASCADA DE

INTERCAMBIODE MASA

TABLA DE CARGASINTERCAMBIABLES

(TEL)

DIAGRAMA DECOMPOSICIÓN-

INTERVALO

El enfoque Algebráico sigue los siguientes pasos:

A&MA&MA&MUniversity

TexasEN

FOQ

UE ALG

EBRÁICO

DIAGRAMA DE COMPOSICIÓN-INTERVALO (COMPOSITION-INTERVAL DIAGRAM, CID)

El CID es una herramienta útil para visualizar el intercambio de masa asegurando la factibilidad termodinámica.

A&MA&MA&MUniversity

TexasEN

FOQ

UE ALG

EBRÁICO

DIAGRAMA DE COMPOSICIÓN-INTÉRVALO (CID)

1. La escala de composición para la corriente de desecho está establecida.

INTE

RVA

LOS

2. Se crean escalas de composición correspondientespara el proceso MSAs.

0 1 2 3 4 5 6

1

2

3

4

5

6

7

82000

17.0

210

9186

11068

11900

30800

4.86

CORRIENTES RICAS CORRIENTES POBRES DE PROCESO

y x 109 x2 x1

A&MA&MA&MUniversity

TexasEN

FOQ

UE ALG

EBRÁICO

0 1 2 3 4 5 6

82000

17.0

210

9186

11068

11900

30800

4.86

CORRIENTES RICAS CORRIENTES POBRESDE PROCESO

y x 109 x2 x1

DIAGRAMA DE COMPOSICIÓN-INTERVALO (CID)

3. Cada corriente de proceso está representada con una flecha vertical.

La cola de cada flecha representa su composición de suministro y la cabeza representa la composición objetivo.

S3

R1

R3

R2

S1

S2

Las líneas horizontales están dibujadas a las cabezas y colas de las flechas para definir los intervalos de composición.

INTE

RVA

LOS

1

2

3

4

6

5

7

Estos intervalos están enumeradosDe arriba a abajo.

A&MA&MA&MUniversity

TexasEN

FOQ

UE ALG

EBRÁICO

TABLA DE CARGAS INTERCAMBIABLES (TABLE OF EXCHANGEABLE LOADS, TEL)

Al construir el TEL, queremos determinar las cargas de intercambio de masa de los procesos en cada intervalo de composición.

Las cargas intercambiables de cada corriente de desecho que pase a través de cada intervalo es definida como:

Wi,kR = Gi(yk-1 – yk)

W1,1R = 0.433(0.000082-0.0000308)

W1,2R = 117(0.0000308-0.0000119)

W2,2R = 0.433(0.0000308-0.0000119)

Wj,kS = Lj(xj.k-1 – xj,k)

W1,4S = 0.049(1.29-1.261)

W1,5S = 0.04(3.1-1.708)

W2,5S = 0.049(1.261-0.678)

WkR = Σ Wi,k

R

W2R = W1,2

R + W2,2R = 0.0022

WkS = Σ Wj,k

S

W5S = W1,5

S + W2,5S = 0.0842

A&MA&MA&MUniversity

TexasEN

FOQ

UE ALG

EBRÁICO

k

Masa residual delIntervalo precedente

δ k-1

δ k

Masa residual aIntervalo subsecuente

El Balance de Materia para contaminante clave debe hacerse para cada intervalo.

TABLA DE CARGAS INTERCAMBIABLES (TEL)

Masa recuperadaDe corrientesDe desecho

WkR

Masa transferida a MSAs

WkS

A&MA&MA&MUniversity

TexasEN

FOQ

UE ALG

EBRÁICO

TABLA DE CARGAS INTERCAMBIABLES (TEL)

Una δk negativa indica que la capaicdad de las corrientes pobresde proceso a ese nivel es mayor quela carga de las corrientes de desecho.

La δk mas negativa es la capacidad en exceso de los MSAs del proceso al remover el contaminante.

0

0.00002 1 0

0.00002

0.002219 2 0

0.00224

0.000477 3 0

0.00272

0.001106 4 0

0.00382

0.005235 5 0.05568

-0.04662

0 6 0.03708

-0.08370

0 7 0.01844

-0.10214

A&MA&MA&MUniversity

TexasEN

FOQ

UE ALG

EBRÁICO

TABLA DE CARGAS INTERCAMBIABLES (TEL)

En el diagrama de cascada revisado, la localización a la cual la masa residual era la más negativa, debe ser cero. Esta corresponde al punto pinch.

PUNTO PINCH

0

2.22E-05 1 0

0.00002

0.002219 2 0

0.00224

0.000477 3 0

0.00272

0.001106 4 0

0.00382

0.005235 5 0.004608

0.00445

0 6 0.003068

0.00138

0 7 0.001526

0.00

La capacidad en exceso del MSA de proceso debe ser reducida disminuyendo el flujo.

El nuevo flujo es calculado como sigue:

m3/s

Otra TEL debe ser construida después de remover la capacidad en exceso del MSA.

003259.032.010.3102.104.0 =

−−

−=EL

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Con el enfoque gráfico observamos que el contaminante puede ser removido usando solo un MSA, así que no hay necesidad de una red. Este problema tiene diferentes soluciones que pueden considerarse dependiendo de cuanto se desea gastar. La siguiente figura representa una de las soluciones, en la cual se debe realizar un balance de materia para obtener el flujo correcto para cada absorbedor.

Absorbedor 1

Absorbedor2

Absorbedor 3

R1 R2 R3

Licor blanco

117 m3/s3.08e-5 kmol/m3

465.8 m3/s1.19e-5 kmol/m3

0.44 m3/s8.20e-5 kmol/m3

2.1e-7kmol/m3 2.1e-7kmol/m32.1e-7kmol/m3

0.0158 m3/s0.320 kmol/m3

1.56e-4 m3/s0.320 kmol/m3

0.0158 m3/s0.320 kmol/m3

0.547 kmol/m3 0.547 kmol/m3 0.547 kmol/m3

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Absorbedor

R1 R2 R3

Licor blanco

117 m3/s3.08e-5 kmol/m3

465.8 m3/s1.19e-5 kmol/m3

0.44 m3/s8.20e-5 kmol/m3

581.24 m3/s2.1e-7 kmol/m3 0.00326 m3/s

0.32 kmol/m3

3.10 kmol/m3

Otra manera de realizar esta tarea es la siguiente, en la cual las corrientes ricas están destinadas a desecho y pueden ser mezcladas y tratadas como una corriente, también, su arreglo es más deseable en términos de costos porque solo se requiere una unidad.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

CASO DE ESTUDIO 2

DESECHOS DE REFINERÍAS DE PETRÓLEO

Una de las principales preocupaciones en las refinerías es la liberación de fenoles, aunque descritos como tales, la categoría puede incluir una variedad de compuestos químicos similares entre los cuales se encuentran polifenoles, clorofenoles y fenoxiácidos. La importancia de estos compuestos se debe a su toxicidad a la vida acuática y a la gran demanda de oxígeno de la que provocan en las aguas que los reciben. Los fenoles son tóxicos para los peces y también pueden causar sabor y olor cuando están presentes en el agua potable.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

El siguiente caso de estudio aplica algunas habilidades de Integración de Procesos para mostrar la metodología nuevamente y hacerla más comprensible. Este problema fue tomado de El-Halwagi, M. “Pollution Prevention through Process Integration”, 1997.

“El proceso genera dos fuentes principales de agua de desecho fenólica; una de la unidad de cracking catalítico y otra del sistema de visbreaking. Dos tecnologías pueden ser usadas para remover fenol de R1 y R2: extracción con solventes usando gas oil ligero, S1 (un proceso MSA) y adsorción usando carbón activado, S2 (un MSA externo). Una diferencia de composición mínima permisible, εj, de 0.01 puede usarse para los dos MSAs.

Encuentra el costo mínimo de los MSAs necesitados para remover el fenol de R1 y R2 construyendo un diagrama pinch para el problema.¿Cómo caracterizarías el punto al cual ambas corrientes compuestas se tocan? ¿Es un verdadero punto pinch?"

Corriente Gi

kg/syi

s yit

R1 8.00 0.1 0.01R2 6.00 0.08 0.01

Corriente Rica

Corriente Lcj

kg/sxj

s xjt mj bj

cj

$/kgS1 10.00 0.01 0.02 2.00 0.00 0.00S2 0.00 0.11 0.02 0.00 0.08

MSAs

DATOS

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

A&MA&MA&MUniversity

Texas

Estabilizador

Des

tilac

i ón

Atm

osfé

rica

DestilaciónAl vacío

Unidad deendulzamiento

Visbreaker

Hidrotratamiento

Cracking Catalítico

Extracción con Solventes y

Remoción de ceras

LPH y Gas

Gasolina

Nafta

Destilados medios

Gas Oil

Compuestos deBase lubricante

El primer paso en una refinería de petróleo es precalentar el crudo, entonces es lavado con agua para remover varias sales.

Trat

amie

nto

y M

ezcl

ado

Gas Combustible refinado

Aceite Combustible Refinado

Combustibles Industriales

Asfaltos

Grasas

Aceites lubricantes

Combustibles de aviación

Diesels

Heating oils

LPG

Gasolina

Solventes

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

Gas

Gasolina

Gas oil Ligero

Agua de desecho, R1

Gasolina dulce

Destilados medios

Aceite lubricante

Ceras

Gasolina, Naftha yDestilados Medios

Aceite combustible

Asfalto

Agua de desecho, R2

El gas oil y los compuestos pesados son alimentados a unaunidad de cracking catalítico para ser convertidos en fracciones de menor peso molecular. La principal corrientede desecho de este proceso es el condensado del stripping en las columnas de fraccionamiento. Este condensado, quecomunmente contiene amoniaco, fenoles y sulfuros comocontaminantes, tiene que pasar por un stripper pararemover el amoniaco y los sulfuros. El producto de fondo del stripper debe ser tratado para eliminar los fenoles.

El gas oil ligero que sale del fraccionador puede servir como solvente (lean-oil) en un proceso de extracción de fenol, siendo ésta una transferencia de masa beneficiaria porque además de purificar el agua, los fenoles pueden actuar como inhibidores de la oxidación y como estabilizantes de color.

Los objetivos principales del visbreaking son reducir la viscosidad y los puntos de fluencia de los fondos en la destilación al vacío e incrementar la alimentación a las unidades de cracking catalítico. La fuente de agua de desecho es el acumulador de cabezas del fraccionador, donde el agua es separada del vapor de hidrocarburos. Esta agua contiene fenoles, amoniaco y sulfuros.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

R1

R2

y1t, y2

t y2s y1

s

Mas

a in

terc

ambi

ada

1. GRAFICAR LA CORRIENTE RICA

A&MA&MA&MUniversity

Texas

1. GRAFICAR LA CORRIENTE RICA

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

R1

R2

y1t, y2

t y1 y2s

Mas

a In

terc

ambi

ada

A&MA&MA&MUniversity

Texas

2. CORRESPONDENCIA UNO A UNO

y = m(x+ε) + b

y1s = 2(0.01+0.01) = 0.04

y1t = 2(0.02+0.01) = 0.06

y2s = 0.02(0.00+0.01) = 0.0002

y2t = 0.02(0.11+0.01) = 0.0024

Para generar la correspondencia uno a uno, usamos la siguiente ecuación:

y=f(xj+εj)

Donde εj es la diferencia de composición mínima permisible. εj=0.01

En este caso la ecuación de equilibrio es lineal:

A&MA&MA&MUniversity

Texas

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

MS1

y

x1

x2S2

S1

3. GRAFICAR LA CORRIENTE POBRE

x1s x1

t

A&MA&MA&MUniversity

Texas

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

Mas

a in

terc

ambi

ada

y

x1

x20.00 0.01 0.02 0.03 0.04

1.00 2.00 3.00 4.00 5.00

La Corriente 1 no sería útil, ya que se deben usar MSAs antes y después de usar esta corriente. Lo que significa que éste no es un verdadero punto pinch.

4. OBTENER EL PUNTO PINCH

A&MA&MA&MUniversity

Texas

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

Mas

a in

terc

ambi

ada

0.1

5. INTERPRETAR LOS RESULTADOS

y

Unidad 1

Unidad 2

Unidad 3

La corriente pobre puede recorrerse para remover el contaminante en otro rango de composiciones, pero aún se necesitarían tres unidades.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

5. INTERPRETAR LOS RESULTADOS

y

x1

x20.00 0.01 0.02 0.03 0.04

1.00 2.00 3.00 4.00 5.00

Unidad 1

Unidad 2

Si la corriente pobre remueve el contaminante debido a su composición más alta, solo se requieren 2 unidades.

A&MA&MA&MUniversity

Texas

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

Mas

a in

terc

ambi

ada

Masa removida por el proceso MSA

Masa removida por un MSA externo

y

5. INTERPRETAR LOS RESULTADOS

A&MA&MA&MUniversity

Texas

•Alan P. Rossiter. Waste Minimization through Process Design. pp 43-49. McGraw Hill. 1995.

•Nicholas P. Cheremisinoff, Handbook of Pollution Prevention Practices. pp 269-313, 353-358. Marcel Dekker Inc. 2001.

•The World Bank Group. Pollution Prevention and Abatement Handbook 1998. pp 377-381, 395-399. 1998

•El-Halwagi, M. M. Pollution Prevention through Process Integration. Academic Press. 1997.

•Dunn R., El-Halwagi, M. M. Optimal Recycle/Reuse Policies for Minimizing the Wastes of Pulp and Paper Plants. J. Environ. Sci. Health, A28(1), 217-234 (1993).

•El-Halwagi, M.M., El-Halwagi, A.M., Manousiouthakis, V. Optimal Design of the Phenolization Networks for Petroleum-Refinery Wastes. Trans IChemE, Vol 70, Part B, pp 131-139. August 1992.

•Environmental Update #12, Hazardous Substance Research Centers/Southwest Outreach Program, June 2003.

•Abdallah S. Jum’ah, president and CEO, Saudi Aramco. Petroleum and social responsibility: and agenda for action. News Feature. First bread volume 20. 10 October 2002.

•Energy and Environmental Profile of the U.S. Petroleum Refining Industry. December 1998. U.S. Department of Energy, Office of Industrial Technologies

•EPA Office of Compliance Sector Notebook Project, Profile of the Petroleum Refining Industry, September 1995.

•National Pollutant Release Inventory (Canada)

•2001 Toxic Release Inventory Executive Summary (US)

•Input to the AMG Working Group Studying the Impact of Greenhouse Gas Abatement on the Competitiveness of Canadian Industries. Pulp, Paper and Paperboark Mills. Manufacturing Industries Branch. Industry Canada. March 11, 2002

•Instituto Nacional de Estadistica, Geografia e Informatica (Mexico)