INDUSTRIA QUÍMICA Y...

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INDUSTRIAINDUSTRIAQUQUÍÍMICA Y AFMICA Y AFÍÍN N

Prof. Dr. D. A. Aznar JimProf. Dr. D. A. Aznar JimééneznezDpto. C. Materiales e I.QuDpto. C. Materiales e I.Quíímicamica

UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRIDUNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID

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•Producción de energía: vaporización•Transporte de calor•Transporte de materias primas•Transporte de desechos•Acción mecánica•Fabricación de productos•Transporte de iones•Aclarado o lavado de piezas•Extinción de productos incandescentes•Lavado de gases•Preparación de baños•Acondicionamiento de aire•Mantenimiento de la presión•.....

FUNCIÓN DEL AGUA

EL AGUA EN LA INDUSTRIA

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Ind. Química30%

Alimentación11%

Papel28%

Refino petróleo6%

Curtidos4%

Mat.Construc.4%

Transf. caucho3%

Textil4%

Otras1%

Dotaciones de agua por sectores industriales

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PROCESOEntrada

de agua

Efluente (95%)

Producto (5%)

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Procesos empleados en la industria

• Reactores químicos• Cambiadores de calor• Evaporación/Secado• Cristalización• Destilación• Absorción• Extracción• Adsorción• Otras operaciones

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Soluciones paliativas:

CONTAMINAR-DESCONTAMINAR

Destruir: incineración, biodegradación, ...

Concentrar: lodos, precipitados, disoluciones, …

Diluir: emisarios, balsas, …

ProcesoAgua ¿Propiedades? VertidoSi

Depuración

No

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Soluciones preventivas:

DESCONTAMINAR≡NO-CONTAMINAR

No producir efluentes o minimizar su producción.

Reutilizar el efluente, disminuyendo el consumo de

materias primas, energía e instalaciones.

Sustituir la materia prima, produciendo menos efluentes.

Segregar ciertos efluentes para su tratamiento por

separado debido a sus características especiales.

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Proceso1Agua ¿Reciclar?No

CONCEPCIÓN ALTERNATIVA (R3)

Si

¿Propiedades? Proceso2Si

Depuración

No

¿Propiedades?

Si

Depuración

No

Residuos

¿Reutilizar?

Depuración

Vertido

No

Si¿Reducir?

No

Modificar elproceso

Si

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META DE LA MINIMIZACIÓNVertido cero

• La mayor parte de la generación de residuos en un proceso se elimina mediante cambios en el proceso.

• La mayor parte posible de los residuos generados se reutilizan, reciclan o valorizan.

•El residuo final se elimina.

• Como no toda la generación de residuos puede prevenirse, debe lograrse que el volumen que se elimina sea lo suficientemente pequeño para que pueda realizarse de forma segura.

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ORGANIZACIÓN1. Orientación y preparación de la auditoria

INDUSTRIAProceso de fabricación

ENTRADAS AL PROCESO4. Determinación entradas5. Registro de aguas y entradas6. Medición niveles de reciclaje

DESCARGAS LÍQUIDAS

7. Normas ambientales8. Medición de flujos9. Caracterización de efluentes

BALACE DE MASAS10. Estructuración información y descargas11. Desarrollo de balance de masas

DIAGRAMAS DE FLUJO2. División del proceso en operaciones unitarias3. Elaboración de diagramas de flujo

IDENTIFICACIÓN MEDIDAS REDUCCIÓN

DE EFLUENTES12.Identificación opciones de reducción de efluentes13.Identificación efluentes problema14.Opciones de reducción a largo plazo

EVALUACIÓN OPCIONES REDUCCIÓN

DE EFLUENTES15. Evaluación de opciones16. Priorización de opciones

MONITOREO•Control y seguimiento del Plan•Cumplimiento estándares, decretos y normas

EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS

•Costes de capital, mantenimiento, operación y otros•Análisis de viabilidad

PLAN DE ACCIÓN17. Diseño y puesta en marcha de medidas de prevención y alternativas de tratamiento

IDENTIFICACIÓN ALTERNATIVAS DE

TRATAMIENTO•Pretratamiento en planta•Descarga a curso de agua•Descarga a alcantarillado•Tratamiento fuera de industria

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JERARQUÍA DE PREVENCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN

Eliminación

Reducción en la fuente

Tratamiento

Reciclado

Reutilizar

Vertido cero

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Origen de los efluentes.

Volumen

Caudal a tratar (promedio, mínimo máximo)

Características del efluente

Posibilidad de reutilización del agua tratada así como de los demás

subproductos (lodos, biogás, etc.)

Superficie disponible para la ubicación de la depuradora, y

diferencia de cota entre el colector de entrada y el desagüe.

Situación de la depuradora con respecto a zonas urbanas, acuíferos,

etc.

Problemas sanitarios que pueda crear.

Coste estimado de la depuradora y de su mantenimiento.

Necesidades energéticas.

Disponibilidad de agua, precio y posibilidad de reutilización.

Limites de vertido del efluente.

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INDUSTRIA LACTEA

1200 l/lav11 lav/día, 50 ºC ACLARADO

AGUA 80 ºC400 l/lav Recuperación

Materias grasas

350 l/lav

P = 460 kWh/día

DBO5 = 2000 mg/lQ1 = 12,65 m3/día

PROCESO ORIGINAL1ª ETAPA

800 l/lav

<1,8 mS

Si

PROCESO MODIFICADO1ª ETAPA

50 l/lav11 lav/día, 40 ºC ACLARADO

AGUA 80 ºC

P = 24,4 kWh/día

DBO5 = 200 mg/lQ1 ≈ 0,55 m3/día

No

RecuperaciónMaterias grasasP = 24,4 kWh/día

REDUCIR EN LA FUENTE

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Estearato Na150 kg/día

Agua10 m3/día

Mezcla de arcillas4t/día

Mezcladora/amasadora

Espesador

20% SS

Efluente (7,3 m3/´día)estearato Na 12,3 g/LSS 10 g/L (Øpartícula = 0,1-1 μm)

RECICLARRECICLAR

Cocción(1.100 ºC)

60% SS

Procesadodel verde

agua vapor(2,6 m3/día)

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Agua10 m3/día

Estearato Na150 kg/día

Mezcla de arcillas4t/día

Mezcladora/amasadora

Espesador

20% SS

Efluente (7,3 m3/´día)estearato Na 12,3 g/LSS 10 g/L (Øpartícula = 0,1-1 μm)

agua vapor(2,6 m3/día)

Cocción(1.100 ºC)

60% SS

Procesadodel verde

Lavadode gases

Agua2,7 m3/día

Agua0,1 m3/día

Intercambiadorde calor

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REUTILIZARREUTILIZAR

⎯⎯ ⎯ ⎯

⎯

⎯ ⎯ ⎯ ⎯⎯⎯⎯

Lavado 1º Lavado 2º Lavado 3ero

UltrafiltraciónPermeado

Retenido

Tanque deelectrorrecubrimiento

++

+

+

++

++

+

+ + ++ ++

+ ++

+ ++

+ ++

⎯⎯ ⎯ ⎯

⎯

⎯ ⎯ ⎯ ⎯⎯⎯⎯

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10 m3/h> 5% Disolventes

recuperación

Flotación

DQO8000 / DBO5 2000

Efluente biodegradable 400 m3/h DQO 1200 / DBO5 700

40 m3/h DQO 1800/ DBO5 200 DQO 450 / DBO5 200Precipitación/

Floculación

20 m3/h DQO30000 / DBO5 1000

30 m3/h DQO 6000 / DBO5 3500Oxidación

Húmeda

475 m3/h DQO 1450 / DBO5 840

475 m3/h DQO 3700 / DBO5 690

COMPLEJO COMPLEJO QUQUÍÍMICOMICO

4 m3/h DQO 3000 / DBO5 1200

5 m3/h DQO > 100000 > 10% sales

Incineración 0,8 m3/h 60-70 % sales

Evaporación

SEGREGARSEGREGAR

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HF/HNO3HF/HNO3HF/HNO3

[HNO3] = 6-10% [HF ] = 2-3,5%

DECAPADO DE ACEROS

Limpiezamecánica

acero500 ton/día

60 - 320 m3 /día[Me ] ≈ 50/60 g/l

CaOH2O Ca(NO3)2 (aq)

ALCANTARILLADO

CaF2, Fe(OH)3, Ni(OH)2, Cr(OH)3, As(OH)3

VERTEDERO CONTROLADO

H2OH2OH2O

H2o

TRATARTRATAR

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HF/HNO3HF/HNO3HF/HNO3

[HNO3] = 6-10% [HF ] = 2-3,5%

Limpiezamecánica

acero500 ton/día

60 - 320 m3 /día[Me ] ≈ 50/60 g/l

H2OH2OH2O

H2o

pH = 9-11Filtración Microfiltración

SALIDA DELCONCENTRADOSALIDA DEL

DILUIDO

K

A

MB

KF/KNO3

HF/HNO3

K+

…………

F-/NO3-

ÁNODO

CÁTODO

KOH

OH-H+ H2O

KF/KNO3

1,8N KOH/ 0,5N KF

Hornodefundición

Fe(OH)3, Ni(OH)3,Cr(OH)3

NO3-

ÁNODO CÁTODO

F- NO3- F-

K+ K+ K+

K+

F- NO3- F-

K+ K+

A A A AK K K K

K+

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FARMACOQUÍMICA: PROCESOS

RECEPCIÓN DE

MATERIAS PRIMAS

PalletsPlásticos

PapelBidones

CARGA DEL

REACTOR

Matérias prímasEnergía

Agua

BidonesBotellas

PROCESO DE

REACCIÓN

Energía

Vapor-aguaVacío-energía

Frío-salmuera/hieloAgua refrigeración

Nitrógeno

Agua de procesoEmisión de gases

Aceite compresorAceite bomba

Colas destilación

Agua refrigeraciónVapor-aguaSalmuera

DECANTACIÓN/

EXTRACCIÓN

EnergíaAgua

Disolvente


Disolventes recuperadosAceite compresor

Aceite bomba

SEPARACIÓN

DE FASES

Energía


Frío-salmuera/hieloAgua refrigeración

Nitrógeno

Aceite bombaAguas ácidasFase acuosa

Aceite compresor

Agua refrigeraciónVapor-aguaSalmuera


CENTRIFUGADO/

FILTRADO

Coadyuvantes filtraciónPapel filtro

Energía Nitrógeno

Agua de procesoEmisión de gasesAguas residuales


Energía


Nitrógeno

SECADO



Vapor-agua

PRODUCTO

TERMINADO

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LAVADO

DE GASES

SISTEMA

CRIOGÉNICO

Emisión de gases

EDARI

Aguade proceso

Agua deneutralización

Agua tratada Lodos

TORRES DE

DESTILACIÓN

Fase acuosa Aguas residuales

Aguas de procesoAgua refrigeraciónVapor-agua

Colas de destilaciónCabeza de destilación

RTP’s

Gestor autorizado

CoagulanteFloculanteFosfatos

Urea

Emisión de gases Nitrógeno líquido

Disolventes Nitrógeno

Aguas delavado de gases

Aguas ácidasAguas básicas


Agua refrigeración

Colas de destilaciónCabezas de destilación


DisolventeLodos

Disolventes

DEPOSITO DE

NEUTRALIZACIÓN

Aguas ácidas Aguas básicas

Aguas de neutralización

Disolventes recuperados

FARMACOQUÍMICA: TRATAMIENTOS

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Prevención de la contaminaciónDefinición

• El empleo de materiales, procesos o prácticas que reduzcan o eliminen la generación de contaminantes o residuos en la fuente.

• Prácticas que reduzcan el empleo de materiales peligrosos, energía, agua y otros recursos.

• Prácticas que protejan los recursos naturales mediante su conservación o un uso más eficiente.

(Environmental Protection Agency)

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COSTE DE INVERSIÓN

AC

CIÓ

N M

ED

IOA

MB

IEN

TA

L

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Procesos de fabricación• La producción es sólo una etapa del proceso de fabricación.

Otras etapas son:– Diseño– Desarrollo del producto– Control de calidad– Gestión

• Las etapas implicadas en el diseño de un nuevo producto pueden dividirse en:– Planificación del producto. Identificación de áreas de

interés– Desarrollo del producto. – Diseño del producto.

• Existen muchas áreas en que el diseño del producto puede influir en la generación de residuos

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Min Min

Max Max

Pre

ven

ció

n d

e la c

on

tam

inaci

ón

po

ten

cial

Info

rmació

n so

bre

el p

roce

so

I+D básica Definición Diseño conceptual

Diseño preliminar

Diseño de detalle

Construcción y puesta en

marcha

Prevención de la contaminación en el diseño

Información sobre el proceso

Prevención de la contaminación potencial a corto plazo

Prevención de la contaminación potencial a largo plazo

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Modificaciones en los procesos

• La mejora de la eficacia de los procesos productivos minimiza la generación de residuos.

• Esta modificaciones pueden incluir– Tecnologías más avanzadas– Cambio a reactivos menos contaminantes– Cambio en los procesos de limpieza– Empleo de catalizadores– Segregación de residuos– Mejorar la operación y el mantenimiento

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Enfoque integrado

CONSIDERAR todas y cada una de las fases del proceso productivo.

DETERMINAR una adecuada relación entre la cuantía de las emisiones contaminantes producidas y las características del medio ambiente receptor.

TENER EN CUENTA la posible transferencia de la contaminación desde un medio receptor de la polución a otro.

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MTDMTD AAIAAI VLEVLE

IPPCIPPC

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Aplicación practica de un mecanismo de permiso

único e integrado

¿Que es?

¿Que contiene?

Informe urbanísticoProyecto básicoDocumentación licencia de

actividadDatos confidencialesDocumentación de vertidos

a cuenca o costasMemoria resumenEstudio impacto ambiental y

accidentes graves

Instalación: ubicación, tipo y alcance de sus actividades.

Sustancias y energía empleadas o generadas.

Fuentes de emisión. Medios receptores y efectos previsibles.

Tecnologías previstas para evitar o, en su defecto, reducir emisiones.

Prevención y valorización de residuos.

Resumen comprensible para el profano con todas las indicaciones especificadas en los puntos anteriores.

¿Que se aporta?

Proyecto Básico

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¿Que son?

¿En que se apoyan?

BREF (Documentos de referencia sobre MTD’s)

Introducción sobre la industria y/o actividades de referencia

Explicación del procesoPrescripciones consideradas para determinar

las MTD’s para la industria o actividad de referencia.

Técnicas existentes que se pueden considerar como MTD y valores de emisión asociados a las mismas (BATAEV).

Técnicas que se encuentran actualmente en proceso de desarrollo y que podrían llegar a MTD

Autocrítica del documentoPlazo recomendable para la revisión del

documento

¿Cóm

o se determinan?

Mejores: más eficaces medioambientalmenteTécnicas: Tecnología, diseño y uso

Disponibles: viables técnica y económicamente

Generación de pocos residuos.Uso de sustancias menos peligrosas.Desarrollo de técnicas de recuperación y

reciclado.Procesos, instalaciones o métodos probados

positivamente a escala industrial.Incorporar avances técnicos y científicos.Carácter, efectos y volumen de las emisiones.Fecha de entrada en funcionamiento de las

instalaciones.Plazo que requiere la instalación de una MTD.Reducción del consumo de materias primas.Aumento de la eficacia del consumo energético.Prevenir o reducir el impacto de las emisiones.Reducción de riesgo de accidentes.Información publicada por la UE u organismos

internacionales.

NO SE IMPONDR

NO SE IMPONDRÁÁ LA UTILIZACI

LA UTILIZACIÓÓN DE UNA T

N DE UNA TÉÉCNICA ESPEC

CNICA ESPECÍÍFICAFICA

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¿QUÉ ES UN BREF?

•Documentos de referencia para cada uno de los sectores representativos del contexto técnico europeo

•Redactados en función de la información disponible. Vigencia temporal limitada.

•Información de referencia para un debate específico a nivel local

¿QUÉ NO ES UN BREF?

•Interpretación de la Directiva

•Definición de las obligaciones legales

•Consideraciones locales de implantación

•Indicación de los VLE

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¿Que son?

¿En que se apoyan?

Información sobre MTD’s y guias del MIMAM

Características técnicas de la instalaciónImplantación geográficaCondiciones localesNaturaleza de las emisiones y potencial

transferenciaPlanes nacionales: Kyoto, política

REACH, …Incidencia en la saludValores límite de la legislación vigente.

¿Cóm

o se determinan?

Valores Limite exigibles basados en consideraciones tecnológicas productivas de

cada sector

Para cada actividad productiva afectada.Basados en las MTD’s para dicha actividad. Variables en el tiempo, reduciéndose a

medida que mejoren las técnicas. Además de las MTD´s se considerarán:

Las características técnicas de la instalación. La implantación geográfica. Las condiciones locales del medio

ambiente

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ACTIVIDADES INDUSTRIALES AFECTADAS

1. Instalaciones de combustión

2. Producción y transformación de metales

3. Industrias minerales

4. Industria química

5. Gestión de residuos

6. Pasta y papel

7. Fibras textiles

8. Curtidos

9. Industria agroalimentaria

10.Consumo de disolventes orgánicos

11.Industria del carbono

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