Modelado, simulación y optimización del proceso de producción de ácido nítrico, para evaluación de su ciclo de vida

Abstract

El proceso de producción de ácido nítrico de la empresa, se está montando en el predio que posee en la localidad de Villa Mercedes (San Luis). El proceso se caracteriza por dos reacciones exotérmicas: entre el amoníaco y el oxígeno para formar óxidos de nitrógeno, y la absorción de estos óxidos con agua. El proceso utiliza esta energía para acondicionar los reactivos a la temperatura de reacción, y para concentrar la solución acuosa de ácido nítrico al 65% a las condiciones de producto concentrado al 100%. Incluso con la integración energética del proceso, queda un exceso de energía que debe ser eliminada en torres de enfriamiento. Este servicio auxiliar, típico de la industria química, se basa en aprovechar el calor latente del agua para enfriar, evaporando una parte de la misma. El agua evaporada debe ser repuesta, y por razones de mantenimiento de los equipos, debe ser agua tratada, dado que la fuente de agua de la planta es agua de pozo. El método elegido para tratar el agua es por ósmosis inversa, dado que se trata de un proceso más económico que la purificación por evaporación, o el tratamiento con resinas de intercambio. Como resultado del proceso de ósmosis inversa, se genera un efluente acuoso con sales concentradas, que normalmente forma parte de los efluentes de cualquier planta, y normalmente se vuelcan en un curso de agua. Por la ubicación de la planta, esta disposición del efluente no es posible, por lo que se plantea su volcamiento en una laguna de evaporación cerrada. El objeto de este estudio es el dimensionamiento de una laguna, que en las condiciones meteorológicas del sitio, sea suficiente para evaporar todo el efluente líquido de la planta de ósmosis inversa. Para ello: - Se modeló el proceso de producción de ácido nítrico, que permitiera un cálculo riguroso de balance de masa y energía, hasta lograr conocer la demanda crítica de reposición de agua de la planta de ósmosis inversa y la energía excedente disponible para su aprovechamiento. - Se realizó un relevamiento de los datos meteorológicos de la zona de Villa Mercedes (San Luis). - Se realizó una simulación del comportamiento de la laguna. - Se propuso alternativas de recuperación del exceso de energía a los fines de minimizar el tamaño de la laguna, lo cual constituye una propuesta de optimización del proceso de producción de ácido nítrico.