Prueba de separación de gases en la planta utilizando membrana de Pd/Cu. Simulación de escenarios para el uso de un equipo separado

MEYER G. O.; BLANCO M. V.; BORZONE E. M.; MILIDONI M.; ROLDÁN F.; RIVAS S.; BARUJ A.; VEGA C.

2011-04-20/2013-12-04

Química

Tecnologia sanitaria y curativa-Otros

En este informe se presentan los resultados obtenidos del empleo del prototipo de separación de hidrógeno diseñado y construido en el Departamento Fisicoquímica de Materiales, basado en el uso de una membrana de Pd/Cu. Los experimentos fueron realizados el 2-3 diciembre 2013 con resultado satisfactorio. Se redujo la presión del Tanque 2 (1.500 litros) de 0.94 bar a 0.44 bar, luego de unas 9 horas de separación. El tiempo registrado no es representativo del proceso, ya que se realizaron varias paradas para modificar la configuración del equipo. El hidrógeno separado fue venteado por la chimenea de la cámara de transferencia y medida la radiación emitida por lacorriente de gas saliente con dos detectores: el detector usual del proceso ubicado en la chimenea y uno adicional de NaI colocado sobre el conducto que conducía el gas removido. El detector dechimenea no registró gases radiactivos en la corriente debido a que la cantidad de ellos se encontró en todo momento por debajo de su límite de detección. El detector de NaI, notablemente mássensible, detectó trazas de elementos radiactivos que pudieron ser asociados a diferentes etapas delproceso. Se destacan como las observaciones más importantes del funcionamiento del equipo:- las válvulas solenoides utilizadas poseen una ligera pérdida a través de su cierre. El cambio delas mismas por válvulas de bola permitió eliminar dicha fuga.- cuando la temperatura de refrigeración de la corriente de gases que abandonan la membrana esmuy baja, se observó condensación de humedad, llegando a obturar las cañerías de salida. Elcontrol de la temperatura en el intercambiador de calor permitió evitar este inconveniente.Se comprobó la posibilidad de separar del tanque gases no radiactivos, sin emisión de especiesradiactivas al medio.Durante el proceso implementado se removieron 32 moles de hidrógeno del Tanque 2, elequivalente a lo producido en más de 3 batch de proceso. El resultado obtenido es consideradoaltamente positivo e impulsa el diseño de un sistema basado en membrana base-Pd de mayor área, que permita la separación en menor tiempo para su uso como parte del proceso en planta.En base a estos resultados, que resultan coherentes con las mediciones realizadas en el laboratoriocon gas similar al de proceso, se analizó la ventaja de implementación del proceso de separación endiferentes escenarios que requerían de diferentes modificaciones al proceso operativo y a lasinstalaciones actuales.En un primer escenario que mantiene el protocolo actual de reducción de la presión de Tq2 cada 4semanas, sin modificaciones en la instalación más que la conexión del equipo separador, se podríanreducir las emisiones actuales asociadas al proceso en un 91.5%, producto de la realización de unventeo controlado cada 48 semanas.Un segundo escenario consideró la posibilidad de modificar la frecuencia con la que se realiza laseparación de hidrógeno en Tq2, iniciando cada 4 semanas y reduciendo a 3 y 2 a medida queaumenta el contenido de gases diferentes al hidrógeno. Este proceder tampoco requieremodificaciones a la instalación. Se realizaría un venteo como el actual cada 122 semanas deoperación y la reducción de la emisión sería superior al 96.6%.Un tercer escenario que considera la partición de Tq2 en dos sectores equivalentes de 750 litroscada uno, con su oliva y pescante. Con una operación que incluye un proceso de separación cada 2 semanas y uno de venteo cada 24 semanas de operación se consigue la reducción de la emisión avalores indetectables.