INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

RECUPERACION Y USO DEL SOLVENTE Y PRODUCTO, EN LA OBTENCION DE LA 4,4’-DITIODIMORFOLINA

T E S ISQUE PARA OBTENER EL TITULO DEINGENIERO QUIMICO INDUSTRIAL PRESENTA.HUMBERTO PEREZ ROSAS

MÉXICO, D.F. 1999.

SECRETARIAO E

EDUCACION PUBLICA

I N S T I T U T O P O L I T E C N I C O N A C I O N A LESC U ELA SUPERIOR DE IN GENIER IA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTR AC TIV AS

DEPARTAMENTO DE PRACTICAS, V IS IT A S Y TITULACION T - 16 4

México, D F , a 17 de Noviembre de 1998.

Al(los) C. Pasante(s)' CarreraH U M B E R T O P E R E Z R O S A S I . Q . I .

C A L L E D U L C I N E A M A N Z A N A 6 L O T E 2 1

C O L . L A M A N C H A I .

N A U C A L P A N D E J U A R E Z E S T A D O D E M E X I C O .

Generación

19 9 2 - 19 9 7

Mediante la presente se hace de su conocimiento que este Departamento acepta que el C. Ing.................M .C .. EFREN URBMA-. VALLE ........................ sea orlentadore n e l T e m a d e T e s i s q u e p r o p o n e ( n ) u s t e d ( e s ) d e s a r r o l l a r c o m o p r u e b a e s c r i t a e n l a o p c i ó n

T E S I S Y E X A M E N O R A L I N D I V I D U A L b a j o e l

título y contenido siguientes-"RECUPERACION Y USO DEL SOLVENTE Y PRODUCTO, EN LA OBTENCION DE LA 4 ,4-DIT I0D IM 0RF0LINA".

R E S U M E N

I N T R O D U C C I O N

I . - G E N E R A L I D A D E S

I I . - D E S C R I P C I O N D E L P R O C E S O

I I I . - E X P E R I M E N T A C I O N

I V . - B A S E S D E D I S E Ñ O

A P E N D I C E

C O N C L U S I O N E S

B I B L I O G R A F I A

Se concede niazo máximo de un año para

I N G . I N O C E W S í W ^ C A S T I L L O T E R A N

Presidente de Academia.

I N G . R U S S E A k R I A P A D R O N

mecht!^e cle* Depto de Prácticas Visitas y Titulación

presentarlo a revisión por el Jurado

M E Z A E S P I N O Z ¿

El Subdirector Académico

IN S T IT U T O P O L IT E C N IC O N A C IO N A LE s c u e l a S u p e r i o r d e I n g b n i e r i a Q u í m i c a b I n d u s t r i a s E x t r a c t i v a s

SECRETARIADE

EDUCACION PUIUCAM E X I C O , D . F . , 2 3 d e S E P T I E M B R E d e 1 9 9 9

C. H U M B E R T O P E R E Z R O S A S

P a s a n t e d e I n g e n i e r o Q U I M I C O I N D U S T R I A L

P r e s e n t e :

L o s s u s c r i t o s t e n e m o s e l a g r a d o d e i n f o r m a r a u s t e d q u e , h a b i e n d o p r o c e d i d o a r e v i s a r e l b o r r a d o r

d e l a m o d a l i d a d d e t i t u l a c i ó n c o r r e s p o n d i e n t e , d e n o m i n a d o ! ' R E C U P , E R A O X Q í J . y . JISP. P.?L. . S . Q W f N T E . Y.,..PRODUCTO.,. .Efl.LA.9BOTCI.QU.PE U A»44DITI0piM0RFp.Lm"..,.........................

e n c o n t r a m o s q u e e l c i t a d o t r a b a j o y / o p r o y e c t o d e t e s i s , r e ú n e l o s r e q u i s i t o s p a r a a u t o r i z a r e l E x a m e n P r o ­

f e s i o n a l y p r o c e d e r a s u i m p r e s i ó n s e g ú n e l c a s o , d e b i e n d o t o m a r e n c o n s i d e r a c i ó n l a s i n d i c a c i o n e s y c o r r e c ­

c i o n e s q u e a l r e s p e c t o s e l e h i c i e r o n .

A t e n t a m e n t e

J U R A D O

C . M ^ C . E ^ t É N U R B I N A V A L L E

...................................................C - I N G . E L I S E O M O N T A Ñ E Z A V I L A C . J N G . I N O C E N C I O C A S T I L L O T E R A N

c . c . p . — E x p e d i e n t e .

Por estar siempre conmigo y darme salud y fuerza para lograr las metas propuestas.

A DIOS :

A M IS PADRES:

MARINA ROSAS DE PEREZ

HUMBERTO PEREZ CAUDILLO

Que con todo su amor, cariño, comprensión y apoyo incondicionalme han forjado como hombre y profesionista.

A M IS HERMANOS :

RICARDO

MARISOL

MIROSLAVA

Por todo el amor y apoyo incondicional que me han dado durante toda m i vida.

A M IS MAESTROS:

Por darme los conocimientos que me hacen crecer como persona y profesiomsta

A M IS AM IGOS :

Por brindarme su amistad, apoyo y comprensión.

INDICE PAGINAIntroducciónResumenObjetivos

CAP ITULO IGeneralidades 11.1 La 4,4’-Ditiodimorfolma 212 Aceleradores de la vulcanización 21.3 Acción de aceleradores 21.4 Actividad aceleradora y asuramiento 31.5 Agentes de vulcanización 31.6 Elección del agente de vulcanización 41.7 Reometría 51.8 Residuos 71.9 Raíces históricas 71.10 Residuos generados en la actualidad 81.11 Clasificación 91.12 Generación 101.13 Prevención de la contaminación 11114 Antecedentes históricos 111.15 Incentivaciones legales y reguladoras 12116 Demandas públicas 12117 Estrategias de gestión 13118 Auditorias 13119 Disminución de volúmenes 141.20 Reutilización 151.21 Destino y transporte de sustancias contaminantes 15

CAP ITULO I IProceso de fabricación de la 4,4’-Ditiodimorfolina 17II. 1 Diagramas de reacción 20

CAP ITULO I I IExpenmentación 231111 Desarrollo Experimental 241112 Comparación reometnca 26III.3 Diagramas de flujo 28111.4 Determinación del flujo volumétrico y voltaje 29111.5 Determinación de temperatura 32111.6 Obtención del porciento en peso de sólidos 36

PAGINA

CAP ITULO IVBases de diseño 40IV. 1 Condiciones de operación 40IV.2 Balances de materia y energía 40

Conclusiones 48Apéndice 50Bibliografía 61

III 7 Identificación del número de componentes 38

I N T R O D U C C I O N

E l compromiso de avance competitivo que la sociedad requiere implica entre otras cosas, el perfeccionamiento y/o innovación de las tecnologías empleadas así como la introducción, asimilación y desarrollo de otras que estén acordes con las necesidades de la Nación.

Es claro que el desarrollo demanda día con día mayores cantidades de matena pnma pero el aprovechamiento explotación de los recursos naturales no necesariamente debe conducir hacia su degradación, de ahí la necesidad de promover el aprovechamiento sin deterioro del ambiente, de los recursos naturales y el desarrollo de procesos productivos limpios.

Para alcanzar un desarrollo sustentable se debe reducir la cantidad de residuos que la sociedad produce y la utilización posible de aquellos que se generen.Contrariamente a lo que ocurre en la naturaleza, en la cual no se genera basura, los desechos de un proceso biológico se aprovechan en otro, la especie humana ha desarrollado actividades y procesos productivos lineales que consumen grandes cantidades de energía y agua y producen volúmenes enormes de residuos.

Usualmente los residuos son considerados por el generador como aspectos negativos y periféricos de sus actividades y no como una posible fuente de ingresos, generalmente se deshace de ellos a través de su dilución, dispersión o vertimiento en tiraderos Los impactos ambientales y en la salud humana ocasionados por la eliminación inadecuada de los residuos, han llevado a establecer regulaciones para su control y manejo ambientalmente idóneo, así como políticas para reducir su generación y estimular su reuso. reciclado y recuperación de matenales con valor economico

Las experiencias resultantes del manejo de los Residuos han mostrado que es más costoso remediar que prevenir y que, mientras la administración de los residuos y contaminantes crea costos a las empresas que los generan, su difusión en el ambiente constituye una carga para la sociedad entera Al mismo tiempo se ha aprendido que la prevención de la generación de residuos y contaminantes, así como su control adecuado, pueden significar un ahorro para las empresas y una contnbución importante para proteger el ambiente

Con el propósito de evitar la contaminación ambiental, este trabajo esta enfocado a la reutilización del residuo obtenido en el proceso de fabncación de la 4,4’- Ditiodimorfolina, dando a conocer una alternativa que se puede utilizar para su tratamiento y aplicación industrial.

Se mencionan algunos sistemas de clasificación, prevención y alternativas para evitar la generación de residuos.

Todo esto con el objetivo de evitar la contaminación y deterioro del ambiente.

RESUMEN

El producir bienes y servicios para satisfacer las necesidades de la humanidad da lugar a que no se tomen en cuenta los subproductos no deseados que se generan en su obtención, aunado a esto, el desaprovechamiento de los recursos naturales con que se cuenta para su producción.

E l presente trabajo se desarrolló para la utilización del residuo (obtenido en el proceso de fabricación de la 4,4’-Ditiodimorfolina) en un proceso de vulcanización, tomando en cuenta que debemos evitar la producción de materiales contaminantes que no siempre son residuos, sino productos fuera de lugar, ya que pueden tener una aplicación útil dentro de algún otro proceso, o puede ser utilizado en alguna otra actividad que pueda satisfacer por sus características.

Primeramente se obtuvo la información necesaria que nos ayuda a comprender que son los residuos, como se comenzaron a generar, las características especificas que nos ayudan a clasificarlos, las precauciones que se deben tener para su manejo dentro y fuera de la empresa, la forma para prevenir la contaminación que provocan utilizando alguna de las opciones que se mencionan dentro de las recopilaciones bibliográficas, y asi, e\itar su producción desde el origen, conservando de esta forma el ambiente y colaborando a disminuir la contaminación generada por dichos residuos

Se habla acerca de lo que es la 4,4’-Ditiodimorfolma, su proceso de fabricación y sus usos. Se llevo a cabo la fase experimental que consistió primeramente en evaluar las características del residuo y obtener una muestra significativa que posteriormente se comparo con la 4,4’-Ditiodimorfolma mediante una prueba reométnca

Finalmente, una vez caracterizado el residuo, se hicieron pruebas en un equipo a nivel laboratono considerando las vanaciones de flujo y temperatura, y se determinaron los parámetros de operación para el dimensionamiento del equipo

OBJETIVOS.

R e c u p e r a r e l s o l v e n t e d e r e a c c i ó n d e l a 4 , 4 " - D i t i o d i m o r f o l i n a y d a r u n a

u t i l i z a c i ó n a l s ó l i d o o b t e n i d o .

D e t e r m i n a r l a c a n t i d a d d e p r o d u c t o s ó l i d o d e d i f e r e n t e s l o t e s y o b t e n e r s u s

p a r á m e t r o s .

C a r a c t e r i z a r l o s c o m p o n e n t e s d e l s ó l i d o .

A p l i c a r e l s u b p r o d u c t o e n l a v u l c a n i z a c i ó n d e l h u l e p a r a d e t e r m i n a r s u

p o s i b l e a p l i c a c i ó n .

H a c e r e s t u d i o s d e u n e v a p o r a d o r p a r a r e c u p e r a r e l s o l v e n t e y d e t e r m i n a r l a s v a r i a n t e s d e o p e r a c i ó n .

H a c e r l a s b a s e s d e d i s e ñ o d e l e v a p o r a d o r .

C A P IT U L O I

G E N E R A L ID A D E S

GENERALIDADES

LA 4,4’-DITIODIMORFOLINA ( SULFASAN ).

La 4,4’-Ditiodimorfolina es un compuesto utilizado como agente de vulcanización donador de azufre, su objetivo es intervenir en la reacción, a fin de que el azufre se combine lo más rápido posible gracias a la propiedad que tiene por un lado, de dejar azufre en estado atómico, y por otro, de efectuar enlaces hábiles muy susceptibles de ser ocupado por el azufre

Para entender la utilización de este compuesto como agente de vulcanización, es necesario conocer algunos aspectos teóricos acerca del grupo de compuestos a los que pertenece.

ACELERADORES DE LA VULCANIZACIÓN

Los aceleradores de la vulcanización son sustancias que, añadidas en cantidades pequeñas a la mezcla de caucho, aumentan considerablemente la rapidez de vulcanización (operación que convierte una composición mixta esencialmente plástica en esencialmente elástica)

Su utilidad se extiende más alia de este efecto, pues meioran notablemente la calidad del producto, por consiguiente, se considera que la mdustna moderna del caucho no podua subsistir sin el empleo de los aceleradoies de la vulcanización

El primero de estos fue la anilina, usada poi Geoige Oenslagei en la Diamond Rubber Company, de Akron, en 1906 La anilina era superior a los oxidos de metales no sólo en la aceleración de la vulcanización, sino también en el mejoramiento de las propiedades del producto final Como la anilina es demasiado toxica para uso geneial. se experimentaron varios derivados y la tiocarbamlida. pioducto de la reacción de la anilina con el sulfuro de carbono, fue adoptada > usada en gran escala duiante mas de veinte años

TEORÍA SOBRE LA ACCIÓN DE LOS ACELERADORES

En ausencia de un acelerador, la combinación del azufre con las moléculas de caucho natural es lenta. Unos autores suponen que el acelerador obra por catahsis conviniendo el azufre elemental en una forma más activa que actúa como agente vulcanizador. Según otros la descomposición térmica del acelerador proporciona radicales que quitan átomos de hidrógeno a las moléculas de isopreno e inician la reacción en cadena entre el azufre y el caucho. Según ciertas teorías, el azufre en forma activa se une al caucho en los dobles enlaces o sustituye átomos de hidrógeno a-metilémco durante la vulcanización formando puentes o enlaces cruzados de sulfuro y disulfuro

2

ACTIVIDAD ACELERADORA Y ASURAMIENTO

La actividad de aceleración de un matenal se mide por la velocidad en que la vulcanización puede ser realizada Un acelerador mu> rápido se denomina ultia acelerador" y uno menos rápido es un acelerador “semi-ultra"

Se han hecho tentativas para clasificar a los aceleradores tomando poi base el tiempo y la temperatura requendos para producir una vulcanización satisfactoria, pero todavía no se ha hecho una clasificación completamente aceptable por las dificultades de determinar las concentraciones equivalentes, explicar los efectos de los materiales auxiliares y medir exactamente la velocidad de vulcanización a diversas temperaturas

En la práctica, por regla general, se elige el acelerador que da la vulcanización mas rápida posible sin peijuicio de los requisitos de elaboración y del pioducto v consideiando el efecto del material en la calidad de vulcanizado y en la economía de producción

Los requisitos de las operaciones de elaboración se relacionan principalmente con el problema de evitar el “asuramiento”. Se da este nombre a la v ulcanizacion incipiente que puede ocurrir durante alguna de las fases del proceso antes de la vulcanización final o durante entre las fases del proceso.El tiempo en que una mezcla vulcamzable puede tolerar una temperatura sin asurarse se llama tiempo de asuramiento Un medio cómodo para determinar el grado de la acción retardada es medir la viscosidad de la mezcla, manteniendo a la temperatura de piueba deseada > anotar los cambios de viscosidad con el tiempo de calentamiento

AGENTES DE VULCANIZACIÓN.

El azufre agente de vulcanización de caucho casi univeisal. se usa generalmente en foima de azufre molido comercial Las combinaciones organicas suliuiosas capaces de liberal azufre a las temperaturas de vulcanización sirven también paia esta operacion Los principales miembros de este grupo son el disulfuio de bis (dimetiltiocarbamoilo) v sus homologos, el correspondiente tetrasulfuro. el tatrasuifuro de dipentametileno. el 1 tocol VA-3, sulfuras de alquifenoles y la 4,4-ditiodimorfolina (Sulfasán).

El requisito principal que debe cumplir un agente \ulcamzadoi es que efectúe la vulcanización después de ser expuesto a temperatura conveniente Las principales transformaciones producidas por la vulcanización son la represión de la plasticidad, aumento de la elasticidad y aumento de la resistencia Un agente vulcanizador debe sei soluble en el caucho o estar dividido en partículas finas para que pueda dispersarse con facilidad y uniformidad en el caucho. Debe ser preferentemente no tóxico y no teñir

ELECCIÓN DEL AGENTE DE VULCANIZACIÓN.Algunos compuestos orgánicos de azufre lo desprenden cuando se calientan, este

puede efectuar la vulcanización del caucho, entre estas sustancias se hallan los sulfuras de alquifenoles, el Thiokol VA-3 (un polisulftiro elastómero con exceso de azufre). N-N - tntio-bis (dietilamina) y 4,4' -ditiodimorfolina Se usan matenales de este tipo cuando se desea que haya la menor calidad posible de azufre libre en el vulcanizado o cuando se requieren excelentes propiedades de envejecimiento

Cuando se usa el azufre elemental como agente vulcamzadoi. hay que añadn cieitas matenas auxiliares para obtener propiedades convenientesUna de estas sustancias es el acelerador orgánico La elección de este tiene impoitancia porque influye en-

1. En la segundad de fabricación del material2 En la velocidad de vulcanización3 En las propiedades físicas del vulcanizado

El tiempo de asuramiento y la velocidad de \ ulcamzacion dependen de la temperatura y de la concentración del acelerador y son afectados por otros matenales de la fórmula, entre ellos la cantidad de azufre y la clase y cantidad del pigmento usado

Entre las propiedades físicas del vulcanizado que pueden ser influenciadas poi el acelerador están el modulo de elasticidad o grado de rigidez, la resistencia final a la tracción, las propiedades de solidificación, arrastre \ esfuerzo-defoimacion. piopiedades dinamicas. caracteres de envejecimiento, olor \ coloi

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REOMETRÍA

Las propiedades de la vulcanización se miden actualmente utilizando un instrumento denominado Reometro de Disco Oscilante (RDO), el cuál determina la respuesta mecánica de un compuesto de hule a un esfuerzo oscilante como función del tiempo a una temperatura dada de curado.

La curva resultante (Reometría) proporciona información muy valiosa sobre las propiedades de procesamiento y curado de un compuesto de hule

En ¡a reometría podemos apreciar tres etapas principales de la vulcanización:

Las curvas reométricas son de importancia básica en el estudio de la vulcanización o control de la producción, porque proporciona un sistema de comparación de las propiedades de un compuesto de hule.

Inducción o Scorch. Curado y Sobrecurado. Reversión.

Diferentes tipos de curvas reométricas

% Peso Temperatura200

1009080706050403020100

Tiempo optLmo de curado

Tiempode

Inducción

J I orque

TorqueMáximo

Mínimo

1 2 3 4 5 60

Tiempo (minutos)

F ig u ra N o. 1 C u rv a s R e o m é tr ic a s

5

Diferentes tipos de curvas reométricas (continuación).

% Peso Temp.

% Peso Temp.

% Peso Temp.

Tiempo

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RESIDUOSLa contaminación de nuestro planeta ha aumentado considerablemente debido a la

generación de compuestos químicos (residuos) que rompen el equilibrio de los ecosistemas perjudicando los factores que lo constituyen.

Para poder evitar de alguna forma la generación de residuos, es conveniente conocer algo sobre su naturaleza y su poder.

D EF IN IC IÓ N .E l término residuo fue aceptado por primera vez en 1970 con ocasión del primer

estudio nacional sobre el tema, y se puso de moda a mediados de los años setenta con la aparición de iniciativas legislativas para su regulación.

Una definición simple del término residuo:Es un objeto móvil sin empleo conocido y permanentemente descartado. Esta

definición se refiere únicamente a residuos sólidos.

E l empleo de la denominación residuos sólidos parece sugerir la inclusión exclusiva de sólidos lodos, alquitranes y residuos similares. No obstante, muchos líquidos son considerados residuos tóxicos debido especialmente a su alto potencial o a que se componen de una mezcla de residuos tóxicos con agua. Muchos residuos líquidos son almacenados en contenedores en su origen y transportados de este modo, convirtiéndose por tanto en residuos sólidos Definidos de esta forma, los residuos tóxicos incluirían sólidos, lodos, líquidos y gases envasados

Puede considerarse que la forma de residuos carece de importancia a la hora de definir su peligrosidad No obstante, puede considerarse tóxico un residuo que presenta otras de las propiedades como por ejemplo, su presencia de combustión, inflamabilidad, reactividad, explosión, corrosión, radiactividad, infección, irritación, sensibilidad o bioacumulación.

RAÍCES HISTÓRICAS

La contaminación ambiental debido a sustancias tóxicas provenientes de residuos o de otros orígenes posee una larga historia Parece que muchos acaudalados romanos sufrieron envenenamiento por ingestión de plomo hace ya dos milenios, y es probable que ei declive del imperio romano fuese debido, al menos en parte, a una psicosis originada entre los emperadores por causa del plomo. No obstante, la raíz fundamental de este problema, tal como lo conocemos hoy en día, se encuentra en el rápido desarrollo del progreso tecnológico que tuvo su inicio durante la revolución industrial.

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E l comienzo de la revolución industrial aceleró el progreso en muchos campos. Los avances en las ciencias médicas y en salud pública redujeron las tasas de mortalidad, facilitando un incremento espectacular de la población humana.De modo paralelo, el consumo individual creció de forma acelerada a medida que la producción industrial, la extracción de recursos y la agricultura intensiva proporcionaban un mayor número de bienes de consumo. En compañía de todos estos bienes llegaron las sustancias tóxicas, a veces formando parte de estos mismos bienes al ser convertidos en residuos, o en los residuos generados durante su fabricación.

Inicialmente no se comprendieron ni tan siquiera se reconocieron las consecuencias de los residuos y los desperdicios de la sociedad tecnológica sobre el medio ambiente y la salud. Fueron precisos varios años, e incluso décadas, para comprobar las distintas manifestaciones de sus efectos crónicos que, en algunos casos, no eran fácilmente reconocibles debido al hecho de que todos estamos expuestos a la acción de una gran variedad de productos químicos.

Todo cambio cuando se desarrollaron ciencias tales como la epidemiología, la toxicología y la química analítica, que posibilitaron el reconocimiento por parte de los investigadores de relaciones previamente ignoradas, sobre los efectos a largo plazo de los compuestos químicos tóxicos.

Se fue produciendo una rápida conciencización que provocó un aumento de la preocupación popular, el surgimiento de movimientos medio ambientales y, como consecuencia, la promulgación de una nueva legislación que indica el tratamiento que deben recibir actualmente los residuos tóxicos

RESIDUOS GENERADOS EN LA ACTUALIDAD

De acuerdo a la Norma Oficial Mexicana NOM-OS2-ECOL/93, que establece las características de los residuos peligrosos y el listado de los mismos, publicado en el Diario Oficial de la Federación el 22 de Octubre de 1993, se considera que los residuos en cualquier estado físico por sus características corrosivas, reactivas, explosivas, tóxicas, inflamables, venenosas, biológico infecciosas representan un peligro para el equilibrio ecológico, por lo que es necesario definir cuales son esos residuos identificándolos y ordenándolos por giro industrial y por proceso, los generados por fuente no especifica, así como los límites que hacen a un residuo peligroso por su toxicidad al ambiente.

CLASIFICACIÓN

Las razones que determinan si un residuos es o no peligroso son de dos tipos En primer lugar, las pruebas de laboratono pueden indicar si muestran una o más de las características susceptibles de convertir al residuo en tóxico. Además, se pueden encontrar en un listado de residuos específicos recopilado por el gobierno debido a su conocido, o sospechoso, potencial para desarrollar características peligrosas.

Como anteriormente se mencionó el listado y características de los residuos peligrosos se encuentran en la Norma Oficial Mexicana NOM-052-ECOL/93

Las características que puede convertir un residuo en peligroso se definen como-

CRETIB: El código de clasificación de las características que contienen los residuospeligrosos y que significan: corrosivo, reactivo, explosivo, tóxico, inflamable y biológico infeccioso.

Los procedimientos para llevar a cabo la prueba de extracción para determinar los constituyentes que hacen a un residuo peligroso por su toxicidad, se encuentran en la Norma Oficial Mexicana NOM-053-ECOL/93 publicada en el Diano Oficial de la Federación el 22 de Octubre de 1993.

Otros sistemas de clasificación

Los sistemas reguladores de clasificación tienden a ignorar los diferentes peligros relativos entre residuos, ya que todos ellos, una vez clasificados como tóxicos reciben el mismo tratamiento reguladorLos sistemas reguladores de clasificación no especifican definiciones de peligros, n i son apropiados para evaluar los métodos de tratamiento

E l sistema regulador de clasificación, se limita a identificar las características de peligrosidad, y quizás sus componentes, pero no descnbe adecuadamente las concentraciones de dichos componentes ni todas sus cualidades, físicas o químicas de importancia. Sin esta información es prácticamente imposible analizar el tratamiento del residuo, su potencial de reciclaje o su destino probable, en caso de ser liberado al medio ambiente.

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Una alternativa al sistema regulador de clasificación consiste en ordenar los residuos de acuerdo a la siguiente jerarquía:

1 Según su forma o fase de distribución (por ejemplo, líquida o sólida).2 Según si son orgánicos o inorgánicos.3 Según su categoría química (por ejemplo, disolventes o metales pesados)4 Según los componentes peligrosos que afecten a su tratamiento.

GENERACIÓN

Los residuos son producidos por los fabricantes de artículos de uso habitual, compañías de servicios, así como universidades, hospitales, organismos gubernamentales y viviendas.

Los residuos tratados en el mismo lugar de su generación se denominan residuos locales. Los residuos tratados en un lugar diferente al de su generación se reconocen como residuos transportados, y en los Estados Unidos es preciso utilizar un documento llamado declaración para efectuar el seguimiento desde su origen hasta su destino final

Origen industrialLa sociedad suele por lo general asociar la producción de residuos a las grandes

industnas químicas.La manufactura primana de elaboración de productos a partir de matenas pnmas

naturales podría ser considerada como la pnncipal generadora.Todas las actividades mdustnales ongman residuos, esto es debido a que no existe ningún proceso productivo que transforme todos los matenales de entrada en objetos o servicios

Dependiendo de la economía y de otros factores, estos “productos secundarios” u “objetos producidos de nula utilidad” pueden convertirse en residuos

Los residuos industnales son de muy diverso ongen.

• Materiales agotados: Materias primas ya utilizadas e inútiles para ultenores usossin la aplicación de nuevos procesamientos

• Productos secundarios: Matenales generados en procesos específicos defabncación de productos que no poseen uso alguno en su forma actual sin ultenores procesamientos.

• Tratamientos: Lodos provementes del tratamiento de aguas residuales,del control de emisiones a la atmósfera, e incluso del tratamiento y recuperación de otros residuos tóxicos

• Productos químicoscomerciales: Productos ya existentes que se convierten en residuos por

distintas causas.

La emisión de residuos corre, por lo general, de modo paralelo a la producción y a la tecnología.

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PREVENCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN

La prevención de la contaminación abarca las numerosas actividades que contnbuyen a disminuir la generación de residuos Estas actividades pueden ser estudiadas desde muy diversos ángulos:La minimización o reducción de residuos, la reducción en el lugar de origen, la desviación de residuos, la prevención de la contaminación, el reciclaje o reutilización

En un plan de acción reciente la Agencia de Protección Medioambiental (EPA) sugirió la siguiente planificación para la gestión de residuos-

• Reducción en el origen.• Reciclaje.• Tratamiento.• Eliminación

Existe bastante controversia sobre el tipo de medidas que podrían considerarse como preventivas, especialmente con la reciente norma gubernamental que obliga a los productores a demostrar que están haciendo todo lo posible para reducir sus residuos

E l término minim ización de residuos se aplica a cualquier técnica de gestión o modificación que contribuya a la reducción última de la masa de los residuos enviados a instalaciones de tratamiento, almacenamiento o eliminación

El término prevención de la contaminación, incluye en su definición

• El empleo de sustancias químicas para la reducción de nesgos• La identificación y cuantificación de todo tipo de emisiones.• La minimización de residuos.

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

La creencia generalizada supone que los esfuerzos para la prevención de la contaminación tienen su origen en los años ochenta, aunque hay numerosas evidencias de que ya en el siglo X IX existían industrias que llevaban a cabo prácticas para reducir su generación de residuos.

En aquella época, estos se consideraban como una práctica económica para la obtención de un producto vendible en lugar de un residuo, así como para lograr una reducción de costes en matenas primas, intentos que continuaron ya entrado el siglo XX.En 1915 se publicó en Londres un tratado sobre la utilización de residuos, y a mediados de siglo la bibliografía técnica sobre el tema incluía ya numerosos artículos sobre la reducción de residuos.

11

En un informe sobre reducción de la polución industrial aparecido en un penódico en 1964, Rocheleau y Taylor, E.U. Dupont de Nemuris & Co. afirmaron-

Se ha puesto especial énfasis en tomar medidas de control interno debido a que la implantación de un sistema de tratamiento de aguas residuales no es más que una parte de los problemas de gestión industrial. Actualmente ya forma parte habitual de la política de casi todas las industrias químicas la aplicación de controles efectivos sobre aguas residuales en la fase más temprana posible de la creación de procesos nuevos o mejorados.

E l autentico cambio que se esta llevando a cabo en nuestros días reside en el considerable incremento que se está produciendo en los costes de eliminación, así como el número de iniciativas legales reguladoras y en el nivel de exigencia social, fenómenos que contribuyen a que la industria trate de frenar en lo posible la producción de residuos.

INCENTIVOS LEGALES Y REGULACIONES

La práctica actual tiende a afirmar que los residuos son solamente recursos que no se encuentran en el lugar adecuado. Con frecuencia, una revisión de los procesos de fabricación consigue identificar métodos adicionales de reducción de residuos, incluso con costes reducidos o nulos.

Una motivación adicional para la puesta a punto de controles de minimización de residuos consiste en que la ley los exige.Con el fin de enviar los residuos a una planta de eliminación es preciso que la empresa que los produce certifique que cuenta con los medios más modernos para su minimización Aunque este requisito no se ha visto acompañado aun por los métodos más eficaces para su implantación, se espera que la nueva legislación sobre prevención de la contaminación y de sustancias tóxicas gaseosas, incluyan medidas reguladoras sumarias que obliguen a que las industnas recalcitrantes asuman los programas de minimización de residuos

DEMANDAS PUBLICAS

Otro incentivador fundamental es el hecho de que la sociedad no está dispuesta a tolerar por más tiempo la producción continúa de residuos

Uno de los grupos más activos en contra de la instalación de vertederos para residuos afirma en su boletín informativo que:

Reduciendo o impidiendo el proceso de creación de nuevos vertederos la sociedad esta obligando a la industria y al gobierno a prestar una mayor atención al hecho de que la gente muestre oposición a los métodos actuales de tratamiento y eliminación de residuos.

12

Es norma imprescindible para estos grupos que la producción de todos los residuos podría y debería ser eliminada. Aunque la mayoría de los ingenieros medioambientales y de los directivos industriales no están dispuestos a aceptar esta posibilidad, es incuestionable que la minimización de residuos debe ser un objetivo a conseguir.

ESTRATEGIAS DE GESTIÓN

Visión general.Considerando el objetivo último de minimizar la producción de residuos en las

instalaciones de manufactura se sugiere a continuación algunas ideas de como se debería proceder:

1. Planificación y Organización.2. Descripción de los residuos y de las pérdidas3. Creación de alternativas para la minimización de residuos4. Viabilidad técnica, reguladora y económica.5. Aplicación (incluyendo la formación)6. Control y optimización.

En la primera fase se deberían especificar las responsabilidades individuales y establecer el grupo de personas que deberían organizar el proyecto de Minimización de Residuos

En la segunda fase habría que proceder a reconocer los diferentes tipos de residuos y su origen

En las etapas tercera y cuarta se debería analizar esta información dentro de un amplio marco que comprenda las perspectivas medioambiental, económica, legal, política y técnica Como resultado final de este análisis quedana delimitado un projecto global de minimización de residuoSu aplicación comprometería prácticamente todos los aspectos de la empresa, desde la investigación y el desarrollo hasta la producción, formación, manutención y adquisición de materias primasEstos esfuerzos deberían, por último, ser verificados con el fin de asegurar que sus objetivos se cumplan del mejor modo posible

AUDITORIAS

Un proceso de minimización viable da comienzo con una auditoria mediante la cual se obtiene un diagnostico global de todas las clases de residuos. A partir de este momento es necesario identificar, seleccionar, aplicar, controlar y comunicar todas las opciones posibles para la minimización de residuos.

13

Mediante una auditoria se identifica el modo en que los residuos se producen y los obstáculos que impiden su reducción.

Para tal objetivo, se hace un estudio global de los siguientes datos para cada flu jo de residuos:

• Causa o causas especificas.• Volumen de generación.• Características físicas.• Características químicas.• Volumen de producción del proceso.• Métodos actuales de gestión desde la generación hasta la eliminación final• Coste de cada uno de los métodos de gestión

Esta información puede ser obtenida de vanas fuentes, entre las que se incluyen los informes prescnptivos únicos o penódicos exigidos por los departamentos reguladores El conjunto de fuentes informativas facilita una fase para la identificación y el estudio inicial de cada flujo de residuos.

DISMINUCIÓN DE VOLÚMENES

Por lo general, los costes de tratamientos de residuos han aumentado de modo tan dramático que son el único factor que mueve a una industria a efectuar mejoras en sus procedimientos con la modificación, implantación o sustitución total de sus equipamientos

Cada alternativa propuesta debe estar estudiada en temimos de viabilidad técnica, reguladora o económica

Para poder disminuir la producción de residuos, es necesario hacer modificaciones en los procesos de producción, estas modificaciones incluyen cambios en

• Las matenas pnmas• El equipamiento.• Los procedimientos operativos• El almacenamiento de matenales• Los productos elaborados.

Para obtener un éxito total, además de haber hecho las modificaciones antenores, es necesario preparar al personal para que exista una mejor comprensión de estos cambios ya que de lo contrario, las medidas de minimización de residuos puede fracasar si el personal no logra entender la necesidad de utilizarlas.

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REUTILIZACIÓN

Muchos de los matenales considerados como residuos podrían ser empleados en otro tipo de proceso. En algunos casos las sustancias contaminadas pueden ser de calidad suficiente para servir como disolventes o matenales de limpieza para operaciones menos exigentes.

En el caso del residuo de la 4,4’-DITIODIMORFOLINA, se pretende reutilizar como un agente vulcanizante al igual que el producto puro pero con una calidad menor

DESTINO Y TRANSPORTE DE SUSTANCIAS CONTAMINANTES

La emisión de sustancias contaminantes al medio ambiente es inevitable, tanto resultado de procesos industnales como debido a la utilización de productos manufacturados en el tratamiento y eliminación de residuos. A l ser liberados al medio ambiente, las sustancias contaminantes circulan y sufren alteraciones dependiendo de vanos factores naturales y artificiales interrelacionados.

La emisión de sustancias contaminantes se producen en uno de los tres estados de la matena-

LíquidoSólidoGaseoso.

Entre las emisiones en estado líquido se encuentran los vertidos contaminados y las descargas acuosas directas sobre aguas superficiales, así como las filtraciones hacia aguas subterráneas. Las emisiones a la atmósfera pueden estar constituidas por emanaciones volátiles de la superficie de lagunas o descargas directas a la atmósfera de chimeneas, incluyendo tanto las emisiones gaseosas como la emisión de partículas

La emisión de sustancias contaminantes sólidas se produce en la atmosfera y en las aguas y, por lo general, se componen de sustancias contaminantes adsorbidas a sólidos o disueltas en líquidos.

E l objetivo de vertidos consiste en gestionar (y por tanto, controlar) la emisión de sustancias contaminantes para disminuir de este modo los daños ocasionados al medio ambiente.

15

Las emisiones atmosféricas pueden ser debidas a muchas razones:

Puntuales: Chimenea de un incinerador; ventilador de gases de un vertedero.Lineales: Polvo del pavimento; emisiones de automóviles en carreteraZonales: Emisiones volátiles de una charca.Volumétricas: Emisiones volátiles o particuladas de un edificio con ventanas y

puertas abiertas.Instantáneas: Emisiones volátiles procedentes de vertidos accidentales.

Las emisiones gaseosas están constituidas pnmordialmente por compuestos orgánicos en los que el procedimiento fundamental de emisión es la volatilización, pero pueden ser también debidas a procesos de fabricación o de tratamiento de residuos

Los procesos de combustión pueden dar origen a gases o a matena particulada formada por polvillo de cenizas o de carbón no quemado.

16

CAPITU LO II

D E S C R IP C IO N D E L P R O C E S O

D E F A B R IC A C IÓ N D E L A 4 ,4 ’ - D IT IO D IM O R F O L IN A

17

PROCESO DE FABRICACIÓN DE LA 4,4’ DITIODIMORFOLINA

Los reactivos utilizados como materia pnma en el proceso de fabncación de la 4,4’-Ditiodimorfolina son los siguientes:

Nombre de compuesto Formula químicaAgua H20Hidróxido de Sodio NaOHMonocloruro de Azufre S2C12Morfolina C4H„NOSolvente parafrnico C„H2,h2

Tabla No 1 Sustancias utilizadas en el proceso de obtención de Sulfasan.

A continuación se muestra en forma muy general el proceso de fabncación de la 4,4’-Ditiodimorfolina en el siguiente diagrama de bloques:

NaOHH,0

Producto SEPARADOR

Solvente parafinico S,CI,

Fase acuosa

VSolvente

Diagrama No 1 Fabricación de la 4,4’-Ditiodimorfolina.

18

El solvente es tratado mediante un proceso de separación y la empresa costea los gastos para que el solvente se mande maquilar de la siguiente forma

Residuo

Confinamiento

=> Solvente Parafinico

VReutilización

Diagrama No 2 Proceso de separación utilizado actualmente.

La reacción principal del proceso es la siguiente

C4H9NO + NaOH + S2C12 _______ ^ C 8H ,6N202S2 + H zO + NaCl+ SUBPRODUCTOS.

Además de esta reacción, existen otras reacciones paralelas por la mezcla de los reactivos (matena prima) y los compuestos que se forman durante la reacción (subproductos).

19

Para el mejor entendimiento se presentan las reacciones posibles en diagramas de reacción

DIAGRAMAS DE REACCIÓN

C 4H 9NO + S2C I2

Diagrama No 3 Reacciones de C4H,NO con S2C12 y productos secundarios.

20

h 2o + S2C12

C l,2 SC12 S2C12 1/4 S8 + C l2

S2C I2

1'

S2C14

h 2o

SO, + HOC1 + S

h 2o

h 2s o 3 -► H 2S203

Diagrama No 4 Reacciones del Agua con Monocloruro de azufre y productos secundarios.

21

5 7 *■

oON S S "O o4,4’-DitiodimorfoIina

Diagrama No 5 Reacciones entre compuestos bases y productos secundarios.

22

C A P IT U L O I I I

E X P E R IM E N T A C IÓ N

23

EXPERIMENTACIÓN

Este rubro esta dedicado a describir el desarrollo experimental del presente trabajo, comenzando desde la obtención de muestras, hasta la separación de los componentes de sulfasan.

Desarrollo experimental

Primeramente se tomaron 12 muestras de diferentes lotes de 500 mi cada una, se llevaron al laboratono y se observo que en forma general presentan las siguientes características físicas.

• Color amarillo claro.

• Olor característico del producto (4,4’-Ditiodimorfolma)

• Pequeños sólidos de color blanco suspendidos en el líquido.

Posteriormente se destilaron 250 mi de cada muestra mediante una destilaciónsimple de acuerdo a las instrucciones siguientes’

1 Pesar la probeta graduada y anotar su peso

2. Medir en la probeta (previamente pesada) 250 mi de muestra

3 Pesar la probeta con muestra y registrar su peso

4. Alimentar la muestra en el equipo de destilación y comenzar la destilación hasta obtener un residuo seco (mientras se lleva a cabo la destilación se registran las temperaturas del domo y del fondo).

5 Al concluir la destilación, extraer el residuo del matraz y pesarlo para cuantificar la cantidad de sólidos presentes en la mezcla.

6 Anotar las características del sólido obtemdo.

7. Con los datos de cada muestra, se procede a calcular la densidad, así como, el porciento en peso de sólidos contenidos en cada lote.

24

Datos obtenidos

N o . d e

m u e s t r a

P e s o d e l a m u e s t r a

a n t e s d e d e s t i l a r

( g )

D e n s i d a d d e l a

m u e s t r a

( g / « n 5 )

s o l v e n t e

r e c u p e r a d o

( g ) ( % )

S ó l i d o

O b t e n i d o

( g )

% P e s o d e

s ó l i d o s

1 1 7 5 . 1 0 . 7 0 0 4 1 6 6 . 0 9 5 . 0 0 7 . 0 1 8 8 4 0 0

2 1 7 3 . 5 0 . 6 9 4 0 1 6 4 . 0 9 5 . 0 0 6 . 9 6 3 4 4 . 0 1

3 1 7 3 . 5 0 . 6 9 4 0 1 6 6 . 0 9 6 . 0 0 6 . 9 0 2 3 3 . 9 7

4 1 7 3 . 5 0 . 6 9 4 0 1 6 4 . 0 9 5 . 0 0 7 . 1 7 7 1 4 1 3

5 1 7 3 . 7 0 . 6 9 4 8 1 6 4 . 0 9 5 . 0 0 7 . 3 3 2 5 4 2 2

6 1 7 3 . 2 0 . 6 9 2 8 1 6 3 . 0 9 5 . 0 0 7 . 5 4 2 7 4 . 3 5

7 1 7 5 . 0 0 . 7 0 0 0 1 6 8 . 1 9 6 . 0 0 6 . 8 3 1 4 3 9 0

8 1 7 5 . 3 0 . 7 0 1 2 1 6 5 . 0 9 5 . 0 0 7 . 4 4 0 9 4 2 4

9 1 7 5 . 4 0 . 7 0 1 6 1 6 5 . 0 9 4 . 0 0 7 . 7 7 6 7 4 . 4 3

1 0 1 7 5 . 0 0 . 7 0 0 0 1 6 5 . 0 9 5 . 0 0 7 . 4 4 6 7 4 . 2 5

1 1 1 7 5 . 1 0 . 7 0 0 4 1 6 5 . 0 9 5 . 0 0 7 . 3 4 2 5 4 1 9

1 2 1 7 3 . 3 0 . 6 9 3 2 1 6 4 . 0 9 5 . 0 0 7 . 2 4 0 9 4 1 7

P r o m e d i o 1 7 4 . 3 0 . 6 9 7 2 1 6 5 . 0 9 5 . 0 0 7 . 2 5 1 2 4 . 1 6

Tabla No 2 Datos obtenidos de diferentes lotes para estandarizar la cantidad de residuo a tratar

NOTA: Las temperaturas registradas durante la destilación fueron similares paratodas las muestras, y los porcentajes de sohente y sólidos recuperados no ajustan al 100% debido a la perdida de muestra en el equipo de laboratono

Temperatura del domo 85° C

Temperatura del fondo 87° C

A l concluir las pruebas anteriores, los residuos obtemdos fueron mezclados para hacer una sola muestra. Esta fue utilizada como agente de vulcanización y comparada con Vultax (Mezcla de varios agentes vulcanizantes) y el producto del cual procede, para hacer la comparación, se efectúo una reometría..

La reometría realizada a los compuestos anteriormente mencionados, se muestra en la figura No. 2

25

Figura No 2 Comparación reometnca del Sulíasan puro con el residuo tratado v otios agentes de vulcanización

( HARI MOTOR ̂̂ min STOCK DAÍfc. wMonsanto. (j míxjney RANGE SEL ^ ARC ± !________ ° OPER $AC°52 PREHEAT _ sec TFMP ( O______°C PROJ NO___________ §

Para la obtención de la muestra estándar, se realizaron destilaciones por lotes a nivel laboratono, pero anteriormente, esta destilación se aplicaba a nivel industrial dentro de la empresa, obviamente el proceso era tardado y costoso por la cantidad de energía, tiempo y horas hombre que se pierden al hacer el cambio de lote.

Se ha pensado realizar una evaporación utilizando un evaporador de película fina y evitar los problemas mencionados anteriormente.

Para cumplir con tal propósito, es necesario realizar pruebas a nivel laboratono y determinar si es costeable o no el uso del evaporador a nivel mdustnal

El equipo a nivel laboratono con el que se cuenta para la evaluación de este proyecto, consta del siguiente material:

• Una columna de vidrio de 1.00 metro de longitud y 6 cm de diámetro.

• Un refrigerante.

• Un reostato.

• Un matraz Erlenmeyer de 1 litro.

• Un matraz Erlenmeyer de 250 mililitros.

• Una bomba

• Un calentador de agua

• Un regulador de voltaje

• Un dedo frío

• Dos termómetros de 400°C

• Separador de mezcla (con válvula).

• Un calentador para la columna (Resistencia).

• Material aislante para la columna.

La instalación del equipo, se realizó de tal forma que el equipo opere de acuerdo al arreglo que muestra el diagrama de flujo No 1.

27

Diagrama de Flu|o No 1

Operación del equipo a nivel laboratorio

ICDINAVVCSB

Intercamtnador de Calor Destilador enchaquetado Indicador de Nivel Alimentación de Vapor Valmda de Compuerta Sistema Bomba

ESCOBA SUPBMt Di B jjB jgjjt ggjjjHU E BMSlHtS m u n iH SINSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

HUUBERTO PEREZ ROSASa u a u i a a D i s n u a o K i « m l a b o r a t o r io

u l s m m m D t u - D m o n a o R r o L u u

Antes de comenzar con la experimentación se caracterizó el equipo a utilizar, para experimentar a las condiciones de operación deseadas.

Determinación del flujo volumétrico y voltaje

Para determinar el gasto volumétrico que proporciona la bomba a diferentes voltajes, se realizaron los siguientes pasos:

1. Conectar la bomba al regulador de voltaje

2 Conectar las mangueras de carga y descarga a la bomba

3 Establecer una escala base en el regulador de voltaje.

4. Colocar la manguera de carga de la bomba en un recipiente que contenga aproximadamente1 litro de agua y la manguera de descarga en la probeta de 250 mi

5 Encender el regulador de voltaje.

6 Tomar el tiempo de llenado de la probeta cinco veces sin variar el voltaje base.

7 Variar el voltaje base a un voltaje mayor y repetir los pasos del 4 al 7 hasta obtener los datos necesarios para la realización de la gráfica (Voltaje VS Gasto Volumétnco).

8 Calcular el Gasto Volumétnco de acuerdo a la siguientes formulas

Gv = ( Volumen llenado / Tiempo promedio de llenado )

Tiempo promedio de llenado = ( X de tiempo de llenado / No De llenados realizados )

Gv = [ litros / minuto ]

Tiempo promedio = [ segundos ]

29

Datos obtenidos en cada medición.

No. escala regulador de

voltaje

Volumen de la probeta

(mi)

Tiempo de llenado

(segundos)

Tiempopromedio(segundos)

Gasto volumétrico ( lt / m in .)

1 250 4831 250 4721 250 453 465 0.032251 250 4661 250 451

1.2 250 3761.2 250 3691.2 250 371 372 0.040321.2 250 3671.2 250 377

2 250 2022 250 2012 250 197 200 4 0 074852 250 2012 250 201

3 250 1123 250 112 «3 250 117 1134 0132273 250 1123 250 114

4 250 744 250 744 250 75 76 4 0 201074 250 754 250 75

5 250 575 250 575 250 60 57.8 0.259515 250 585 250 57

Tabla No 3 Determinación del gasto volumétnco proporcionado por la bomba a diferentes voltajes

30

Determinación de temperatura.

El calentamiento de la columna se realizó utilizando una resistencia, a la cual se le proporciona energía eléctrica mediante un reostato

E l reostato cuenta con una escala de 0 - 160 y a medida que se aumenta el valor en la escala, la resistencia proporciona una temperatura mayor, por lo tanto, es necesano determinar la temperatura que proporciona la resistencia a determinada escala del reostato

La determinación de la temperatura se realizó de la siguiente forma-

1. Colocar el termómetro dentro de la resistencia (para evaluar la temperatura de pared de la columna).

2 Conectar el reostato e iniciar con una de las escalas menores (en este caso 30).

3. Esperar hasta que la temperatura medida por el termómetro no varíe y registrar el dato.

4. Alimentar el número de la escala del reostato y repetir los pasos 3 y 4 hasta el número de la escala del reostato deseada.

Las lecturas obtenidas a diferentes escalas fueron las siguientes

No. De escala Reostato Temperatura °C

30 4050 7860 9880 14490 164

Tabla No 4 Temperatura de la pered de columna a diferentes escalas en el reostato

NOTA: Las lecturas obtenidas se realizaron sm flujo de muestra a través de lacolumna, por lo tanto, con flujo de muestra la temperatura vana bruscamente dependiendo de la cantidad de mezcla alimentada.

32

Escala Reg u ladorVoltaje VS Gasto Volumétrico

4 5

4

3 5

5

o>(Ucd

2 5

2

1 5

1

0 5

00 0 3 2 2 5 0 0 4 8 5 0 1 3 2 2 7

G a s t o V o l u m é t r i c o ( l t / m i n

0 2 0 1 0 7

(ruillu i do (kisto Vokinkltiu» VS I scala cn el Reguladot de Voltaje

i . p . n . f . s . i . q . i . f : .

i

0 2 5 9 5 1

Al determinar la cantidad de flujo que se puede alimentar y la forma en que se puede variar la temperatura ( para evitar que la columna se rompa ), se instaló el equipo y se destiló el subproducto de acuerdo a los siguientes pasos:

1 Verificar que las uniones sean herméticas y la instalación segura.

2 Conectar las resistencias de calentamiento y alimentar la mezcla simultáneamente con un gasto volumétnco mínimo a la columna hasta alcanzar el régimen permanente

Nota: Es importante iniciar la alimentación al conectar las resistencias, debido a que si seprecalienta el equipo sin la alimentación de la mezcla, el equipo se sobrepresiona y puede haber accidentes.

3. Aumentar la escala del reometro para alcanzar la temperatura deseada (esto se hace gradualmente para evitar que la columna se rompa)

4. Alimentar el gasto volumétrico requendo y esperar hasta que el equipo alcance el régimen permanente.

5. Tomar un volumen de muestra del destilado y del residuo.

Nota: En este punto se debe medir el tiempo de muestreo que se utiliza para realizarlos balances de matena y energía.

6 Obtener el peso de los volúmenes muestreados y registrar los datos

7 Aumentar el gasto volumétnco y esperar nuevamente el régimen permanente para repetir los pasos 6,5 y 7 hasta que se alcance el máximo gasto volumétnco deseado

8 Disminuir el gasto volumétnco al mínimo y aumentar la escala en el reostato para aumentar la temperatura de la columna

9 Repetir los pasos del 4 al 9 hasta que se hayan obtenido todos los datos expenmentales necesanos para los cálculos correspondientes

Conociendo las vanables que se pueden manejar en el proceso de separación, se pensó en comenzar la operación del equipo con las condiciones mínimas y aumentar gradualmente hasta alcanzar las condiciones máximas, así de esta forma, se puede hacer una evaluación de los resultados mínimos y máximos obtenidos por el equipo durante la destilación.

34

Los datos obtenidos durante la expenmentación a diferentes condiciones de operación se muestran en la tabla No. 5

Escala en Reostato

Escala en Regulador de Voltaje

Volumendel

destilado(m i)

Volumendel

Residuo(m i)

Peso del Residuo

(g)

Densidaddel

Residuo( g / cm3)

Tiempo de muestreo

( seg.)

1.5 6 101 68 0.6732 12060 2.0 4 122 82.1 0.6729 105

2.5 2 104 69.4 0.6673 60

1.5 32 77 52.75 0.6850 12080 2.0 11 107 71.8 0.6710 90

2.5 9 95 63.15 0.6647 60

1.5 58 30 22.2 0.7400 10590 2.0 58 88 60.7 0.6897 120

2.5 64 127 85.5 0.6732 120

1 5 21 88 15 0.7142 120110 2.0 98 52 35.7 0.6865 120

2.5 40 55 37 7 0 6854 60

Tabla No 5 Resultados experimentales del evaporador bajo diferentes condiciones de operacion

Una vez obtemdos los datos y las muestras a diferentes condiciones de operación, se evalúa el porciento peso de sólidos contenidos en cada una de las muestras siguiendo los pasos siguientes:

1. Acondicionar las cápsulas de reloj a peso constante.

2 Colocar 5 m i de muestra en la cápsula de reloj, pesar en la balanza analítica y registrar su peso.

3. Se realiza el cálculo correspondiente y por diferencia obtenemos el peso de la muestra.

Peso de la muestra = Peso de cápsula de reloj - Peso de cápsula de relojcon muestra reloj vacía

4. Evaporar el líquido contenido en la muestra hasta obtener un sólido seco.

35

5 Pesar nuevamente la cápsula de reloj (con el sólido seco) y registrar su peso.6 Con los datos obtenidos se calcula el porciento en peso de sólidos presentes en la muestra.

% Peso sólidos = (Peso de sólidos / Peso de la muestra) * 100

Peso de sólidos = Peso de la cápsula con sólido - Peso de la cápsula vacía

Nota: Los pasos mencionados anteriormente, se realizan para cada una de las muestras.

Escala en Reostato

Escala en Regulador de

Voltaje

Peso de la muestra

(g)

Peso del sólido

(g)

% Peso de sólido

1.5 3.5244 0.1504 4.267360 20 3.5348 0 1503 4 2520

2.5 3 5071 0 1427 4 06881.5 3 5551 02101 5 9098

80 20 3.5387 0.1956 5 52742.5 3.5413 0.1850 5.22401.5 3 6646 0 4101 11 1908

90 2.0 3.5921 0 2632 7.32712.5 3.5589 0 1714 4 81601.5 3.7987 0.7115 18.7300

110 2.0 3.6404 0.3953 10.85862.5 3.6029 0.2625 7.2857

muestraoriginal 3.5139 0.2625 4.1406

T a b la N o 6 Porciento peso de solidos contenidos en cada muestra experimental

36

G v tiempo de

(lt/min.) retención% sólidos (min.)

4.0688 5.2240 4.8160 7.285711 000 100 -

4.2520 5.5274 7.3271 10 8586

0 075 14.86

0 050 4.2673 5.9098 11.1908 18.7300 21.1

1 ___ 1

60 70 80 90 100 110

Escala en el Reostato

Grafica N o 3 Concentración de solidos tratados a diferentes flu jos > tempei aturas

N O T A : La gráfica muestra que el porcentaje de sólidos aumenta al disminuirel flujo y al aumentar la temperatura, además, ayuda a comprender que la mezcla al estar en el precalentador, debe alcanzar una temperatura casi igual a su temperatura de ebullición, con el objeto de que cuando la mezcla se alimente a la columna, el solvente se evapore inmediatamente y el sólido caiga al fondo de la columna (flash).

37

La identificación del número de compuestos contenidos en el subproducto, se realizó mediante una cromatografía en placa fina utilizando los matenales siguientes

• Solventes ( No polar hexano, Semipolar Acetato de Etilo ).• Placa de acero adaptada para la preparación de muestras• Las placas características para este tipo de Cromatografía ( placa fina).• Tubos capilares.• Acetona ( disolvente).• Yodo ( revelador).• 2 Vasos de precipitados (100 m i)• 1 Frasco con tapadera (100mi).• Espátula.• 2 Pipetas.

Identificación del número de compuestos.

La cromatografía se llevó a cabo de acuerdo a las siguientes instrucciones-1. Colocar una mínima porción ( aproximadamente 0.2 g ) de muestra de

4,4’-Ditiodimorfolina en un orificio de la placa de preparación de muestras y diluir con acetona ( aproximadamente 0.3 m i)

2. Seguir las mismas instrucciones del paso No 1 para el subproducto de la 4,4’-Ditiodimorfolma

3. La mezcla de solventes se hace 4.1 ( siendo el solvente en exceso el hexano ), y se coloca en un vaso de precipitados, procurando que el nivel alcanzado por la mezcla de solventes sea aproximadamente de 2 mm amba de la base del vaso.

4 Tomar una placa cromatografica y hacer una marca en el lugar donde se van a colocar las muestras a analizar.

5 Con un capilar tomar muestra de 4,4-Ditiodimorfolina y colocarla en un extremo de la marca hecha previamente sobre la placa cromatografica (Al hacer esto, se sopla tres veces para evitar la expansión de muestra sobre la placa).

6. Con un capilar tomar muestra del subproducto y colocarla en el extremo contrano a la muestra de 4,4’-Ditiodimorfolina sobre la marca hecha previamente (Nuevamente se sopla tres veces para evitar la expansión de la muestra).

7. Colocar la placa dentro del vaso que contiene la mezcla de solventes procurando que el nivel del líquido no toque la marca hecha en la placa.

3 8

8 Esperar a que el solvente ascienda a través de la placa hasta alcanzar el nivel máximo de esta

9 Sacar la placa y esperar a que el solvente se evapore.lO.Colocar aproximadamente 5 g de yodo y tapar.11 Colocar la placa cromatografica dentro del frasco con yodo, tapar y esperar la revelación

de la placa.Las placas reveladas nos muestran el número de compuestos contenidos en la

4,4’-Ditiodimorfolina y su subproducto, esta prueba se realizó repetidas veces y los resultados no variaron.

P L A C A S C R O M A T O G R A F I C A S

4,4’Ditiodimorfolina (1)Subproducto (2)

m

o O

m m

o < o o o

o o 0 o

Q. n m

(1) (2) (1 ) (2)

No. 1 No. 2

Figura N o 3 Determ inac ión de l núm ero de compuestos contenidos e l el Sulfasan y su R e s id u o

Analizando las placas se puede decir que el Sulfasan esta constituido por dos compuestos y el residuo contiene tres más.

39

C A P IT U L O IV

B A S E S D E D IS E Ñ O

40

BASES DE DISEÑO.

Las bases de diseño se fijaron de acuerdo a los resultados y discusiones obtenidos en cada fase del desarrollo experimental y tomando en cuenta estos datos, se especifican las condiciones de operación, así como, las características de los productos obtenidos y las necesidades de energía que se deben cubrir.

Las variables de operación son:Presión y temperatura de operación, cantidad de flujo y la capacidad del equipo que por la capacidad de carga se considera un equipo tipo planta piloto.

Las operaciones unitarias que comprendió el proceso de acuerdo al diagrama de flujo No. 1 son las siguientes:Evaporación.Secado.Además se debe considerar el almacenamiento de la mezcla a tratar del producto y solvente recuperado.

CONDICIONES DE OPERACIONLa presión y temperatura bajo las cuales se operara en el lugar donde se instalara el

equipo son:Presión atmosférica 585 mm de HgTemperatura ambiente 20° CEl equipo se operara en forma intermitente y trabajar a presión atmósfenca.

CARACTERISTICAS DE LA CARGADe acuerdo a los resultados mostrados en la tabla No 1 la composición promedio de

la carga de alimentación será de 4.16% en peso de Sulfasan y 95.84% de Solvente parafmico.La temperatura de ebullición es de 86-87 °C (solvente parafmico).

La cantidad de flujo que se pretende alimentar al equipo es de 500 Kg / h.

41

BALANCE DE M A TE R IA Y ENERGIA.

El balance se realizó tomando como base los datos experimentales para dar una idea al proyectista acerca del diseño del equipo real.De acuerdo al diagrama de flujo No.l la alimentación al primer mtercambiador de calor tiene las siguientes características.

MA1 = 500 K g/h Ta, =20 °C P, = 585 mm de Hg xA1 =0.9584 xB1 =0 0416

Se desea que las condiciones de salida seanMA2 = 500 K g/h

= 70 °C P2 = 585 mm de Hg x^ = 0.9584 xB2 =0.0416

Por consiguiente el balance correspondiente a este mtercambiador se realizó de la siguiente forma

Considerando que no existen perdidas de calorQced QabsMv¿,v = M Cp ATCPmez = Zx.Cp,

Considerando que la mezcla será calentada utilizando una presión de vapor de 4 Kg / cm2 y la presión atmosférica es de 0.795 Kg / cm2, se calculo la presión de vapor

P = P + PA v * man A atmPv = 4 + 0 795 = 4 795 K g/cm 2Con la presión de vapor y utilizando las tablas de vapor para el agua, se encontró el calor latente

T.V.*̂vagua --------------► 505.37 Kcal/Kg

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CALCULO DEL Cp PROMEDIO Para el balance de matena se considero el heptano como el solvente parafmico.

Cppron, = I Cp, / n, Cpmez = I Cp, * x,Cphep = (0.507 + 0.57 ) / 2 = 0.5385 Kcal / Kg °C Cpsu, =0.65 Kcal /Kg°CCpmez = (0.5385 * 0.9584)+ (0.65 * 0.0416 ) = 0.5431 K cal/K g°C

Una vez teniendo todos los valores necesanos se calculo la masa de vapor necesana en el mtercambiador de calor.

Mv = M * Cpme2 * (T 2 - T ,) / XvMv = 500 * 0.5431 * (70 - 20) / 505.37 Mv = 26.86 Kg / hLa cantidad de calor requenda en esta etapa es de 13577 5 Kcal / h.

BALANCE EN EL EVAPORADORPara poder calcular el área real de transferencia de calor del e\ aporador se parte del

balance de matena y energía a nivel laboratono y se calcula la capacidad de evaporación, esta fue utilizada para obtener el área de transferencia de calor a las condiciones de flujo reales.

CALCULO DEL AREA EVAPORATIVA DEL EQUIPO EXPERIMENTALLongitud de la columna = 1 m Diámetro de la columna = 6 cmArea del anillo en la columna = m2 Area del cuerpo de la columna = 2 n r 1Area total de transferencia de calor = Area anillo de columna + Area cuerpo de columna. Area = n * 0.032 + 2 * n * 0.03 * 1 Area = 0.1913 m2

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CONDICIONES DE ALIMENTACION Y DESCARGA DEL EVAPORADOR(EXPERIMENTAL).

Gv de tabla No 2 = 0.07485 lt / mmDensidad de la mezcla de tabla No 1 = 0.69720 K g / hMA1 = Gv * pmez * 60Mai =0.07485 * 0.6972 * 60 = 3.131 Kg / hComposición Entrada % peso Producto % peso Evaporado % pesoHeptano 0.9584 0.9447 1 0Sulfasan 0 0416 0.0553 0.0

Q = He E + MP HP - MaHa E = MP * ( xP - xA ) / xA = Ma - MP HP = I Cp, x, * AT Ha = I Cp, x, * ATLa entalpia del evaporado (heptano) se obtiene de tablas de vapor a la temperatura correspondiente.

T.V.He ------------ ► 112 1607 Kcal / Kg

87 °C

HP = [( 0.9447 * 0 5385 ) + ( 0 0553 * 0 65 ) ] * ( 87 - 0 )HP = 47.386 Kcal / KgHa = [( 0.9584 * 0.5385 ) + ( 0.0416 * 0 65 )] * ( 70 - 0 )Ha = 38 019 Kcal / Kg

Para calcular la masa del producto se utilizó la ecuación siguiente.^Bl — X B2 MpMp - xB, Ma / xB2MP = (0.0416 * 3.131 ) / 00553MP = 2.355 Kg / hUna vez teniendo todos los valores necesarios, se calculó la cantidad de evaporado ( E ).E = Ma - M P E = 3.131 - 2.355 E = 0.776 Kg / h

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Posteriormente se procedió a calcular la cantidad de calor requerida en el evaporador experimental.Q = He E + MP HP - Ma HaQ = (0.776 * 112 1607)+ (2.355 *47.386 ) - ( 3 131 * 38.019)Q = 78.46 Kcal / KgCon los valores del Evaporado y el Area del equipo (experimental) se calculo la capacidad evaporativa de la siguiente formaCE = E / ACE = 0.776 / 0.1913CE = 4.056 Kg / h m2

Una vez calculado el valor anterior, se realizó un balance de matena y energía tomando en cuenta el flujo real que se pretende alimentar al equipo tipo piloto

Como solamente se varia la cantidad de flujo y las composiciones no cambian, seprocedió a calcular la masa de producto, la masa de evaporado y la cantidad de calor para elequipo real, utilizando las ecuaciones de los cálculos anteriores correspondientes a cada variable.Ma = 500 K g/hMP = (00416 * 500 ) /0 0553 MP = 376 13 K g/hE = 500 - 376.13 E = 123.87 K g/hQ = ( 123.87 * 112.1607 ) + ( 376.13 * 47.386 ) - ( 500 * 38 018 )Q = 12707 642 Kcal/h

CALCULO DEL AREA REAL DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN EL EVAPORADOR

Utilizando el calculo antenor y sabiendo la capacidad evaporativa requenda, se despejó el área de la siguiente ecuación y se calculó su valor numénco

CE = E / A por lo tanto, A = E / CEA = 123.87/4.056A = 30.53 m2

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BALANCES DE M A TE R IA Y ENERG IA A LA SALIDA DEL EVAPORADOR.

BALANCE EN EL INTERCAMBLADOR DE HEPTANOCaracterísticas de la alimentación al intercambiadorE = 123.87 K g/hT = 87 °CP = atmosféricaxA = 1.0xB = 0.0Características del efluente del mtercambiadorCond = 123.87 K g/hT 40 °CP atmosféricaXA 1.0

0.0

Utilizando los valores anteriores se calculó el calor total a la entrada y a la salida del mtercambiador, para que al restar al calor total el calor remanente, se obtenga el calor absorbido por la comente enfriadora (agua), así como, la cantidad de flujo necesaria para absorber dicho calor

Qt = EH eQt = 128.87 * 112.1607 Qt = 13893.34 Kcal/h

Qrem = Cond * Cpprom * AT Qrem = 123 87 * 0.5385 * ( 40 - 0 ) Qrem = 2668.16 Kcal/h

Qcfd Qt ' QremQced = 13893.34 - 2668.16Qced = 11225.18 Kcal/h

Magua Opsg(2a AT QcedT2 = ( 11225 /(350 * 1)) + 2 0 T2 = 52.071 °C

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B A L A N C E E N EL E N F R I A D O R D E S U L F A S A N

Características de la alimentación al intercambiador: MP = 376.13 K g/h T = 87 °CP = atmosféricaxA = 0.9447xB = 0.0553Características del efluente del mtercambiadorMP = 376.13 K g/hT = 40 °CP = atmosféricaxA = 0.9447XB = 0.0553

Los cálculos en este mtercambiador se realizaron utilizando la misma secuencia de calculo del intercambiador de calor de heptano

Q tp = Mpe Cppron, A T eQTp = 376.13 * [ ( 0.9447 * 0.5385 ) + ( 0.0553 * 0 65 ) ] * ( 87 - 0 )QTp = 17823.27 Kcal/hQrlm = Mps * CPprom * ATSQrem = 376.13 *[ ( 0 9447 * 0 5385 ) + ( 0 0553 * 0 65 ) ] * ( 40 - 0 )Qrem = 8194 608 Kcal/hQ ced = Q tp ' Q remQced = 17823.27 - 8194.608Qced = 9628.66 Kcal/hMagua Cpagua AT — QcedT2 = ( 9628.66 / ( 300 * 1 )) + 20T2 = 52 09 °C

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C O N C L U S I O N E S

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C O N C L U S I O N E S .

Se analizó el solvente de doce lotes de producción y se encontró que los sólidos en solución son del 4.1 ± 0.15 por ciento en peso, que consiste de producto de4,4’-Ditiodimorfolina solubilizado en el solvente, trazas de azufre y otros componentes no identificados en menor cantidad, esto se verifico por cromatografía en placa fina.

El producto después de evaporado el solvente, tiene características ácidas, y fue neutralizado. Se comparo las propiedades de vulcanización con el producto comercial objeto del estudio, mostrando ser mejor este último y con características cercanas al producto de donde proviene, haciéndolo adecuado para su comercialización

Los elementos que constituyen al subproducto no afectan en el proceso de vulcanización puesto que la resistencia alcanzada en la prueba reometrica es mayor a la del producto de baja calidad y no menor a la del producto comercial.

Con el equipo piloto de destilación se logró separar el solvente parafmico contenido en este el solvente madre, la calidad del compuesto disulforado no varía si se utiliza solvente recuperado.

De acuerdo al tipo de mezcla a separar y los datos obtenidos durante la fase experimental, se sugiere utilizar un evaporador de película que trabaje a las condiciones de operación consideradas en el balance de matena y energía, se piensa que el equipo a utilizar será del tipo planta piloto pues la cantidad de matena a tratar no requiere de un equipo mayor

Los resultados obtenidos muestran que es factible la separación del solvente y los subproductos de la reacción, esto trae consigo ahorros en transporte, activos fijos del solvente, y ahorros en el sólido recuperado, debido a que se puede comercializar evitando gastos de confinamiento, así como la utilización de un residuo posible contaminante.

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A P E N D IC E

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L E G I S L A C I Ó N A M B I E N T A L P A R A L A I N D U S T R I A Q U Í M I C A

L E Y G E N E R A L D E L E Q U I L I B R I O E C O L Ó G I C O Y L A P R O T E C C I Ó N A LA M B I E N T E

T I T U L O P R I M E R O Disposiciones generales

C A P I T U L O I Normas preliminares

Art. Io La presente ley es reglamentaria de las disposiciones de la Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos que se refiere a la preservación y restauración del equilibrio ecológico, así como a la protección al ambiente, en el territorio nacional y las zonas sobre las que la nación ejerce su soberanía y jurisdicción.Sus disposiciones son de orden público e interés social y tienen por objeto establecer las bases para:

I. Definir los principios de la política ecológica general y regular los instrumentos para su aplicación;

II. El ordenamiento ecológico;III. La preservación, la restauración y el mejoramiento del ambiente,IV. La protección de las áreas naturales y la flora y faunas silvestres y acuáticas;V. El aprovechamiento racional de los elementos naturales de manera que sea

compatible la obtención de beneficios económicos con el equilibrio de los ecosistemas,VI. La prevención y control de la contaminación del aire, agua y suelo,VII. La concurrencia del gobierno federal, de las entidades federativas y de los

municipios, en matena, yVIII. La coordinación entre las diversas dependencias y entidades de la

administración pública federal, así como la participación corresponsable de la sociedad, en las matenas de este ordenamiento.

Art. 3o Para los efectos de esta Ley y en relación al contenidos del presente trabajo, se toman en consideración las siguientes definiciones técnicas

I. Ambiente: El conjunto de elementos naturales o inducidos por el hombreque mteractúan- en un espacio y tiempo determinados;

IV. Contaminación: La presencia en el ambiente de uno o máscontaminantes o de cualquier combinación de ellos que cause desequilibno ecológico;

V. Contaminante: Toda matena o energía en cualesquiera de sus estadosfísicos y formas que al incorporarse o actuar en la atmósfera, agua, suelo, flora, fauna o cualquier elemento natural, altere o modifique su composición y condición natural;

VII: Control: Inspección, vigilancia y aplicación de las medidas necesariaspara el cumplimiento de las disposiciones establecidas en este ordenamiento;

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XI. Equilibrio ecológico: La relación de interdependencia entre loselementos que conforman el ambiente que hace posible la existencia, transformación y desarrollo del hombre y demás seres vivos,

XVII. Impacto ambiental: Modificación del ambiente ocasionado por laacción del hombre o de la naturaleza;

XXII. Prevención: El conjunto de disposiciones y medidas anticipadas para evitar el deterioro del ambiente;

XXXIII. Protección: El conjunto de políticas y medidas para mejorar elambiente y prevenir y controlar su deterioro.

XXVI. Residuo: Cualquier material generado en los procesos de extracción, beneficio, transformación, producción, consumo, utilización, control o tratamiento cuya calidad no permita usarlo nuevamente en el proceso que lo genero;

XXVII. Residuos peligrosos: Todos aquellos residuos, en cualquier estado físico, que por sus características corrosivas, tóxicas, venenosas, reactivas, explosivas, inflamables, biológicas infecciosas o irritantes, representan un peligro para el equilibrio ecológico o el ambiente;

S E C C I Ó N V Evaluación del impacto ambiental.

Art. 28 La realización de obras o actividades públicas o privadas, que puedan causar desequilibrios ecológicos o rebasar los límites y condiciones señalados en los reglamentos y las normas técnicas ecológicas emitidas por la federación para proteger al ambiente, deberán sujetares a la autorización previa del Gobierno Federal, por conducto de la Secretaría o de las entidades federativas o municipios, conforme a las competencias que señala esta Ley, . como al cumplimiento de los requisitos que les impongan una vez evaluado el impacto ambiental que pudieren onginar, sin perjuicio de otras autorizaciones que corresponda otorgar a las autoridades competentes

Cuando se trate de la evaluación del impacto ambiental por la realización de otras actividades que tengan por objeto el aprovechamiento de recursos naturales, la Secretaría requerirá a los interesados que en la manifestación de impacto ambiental correspondiente, se incluya la descripción de los posibles efectos de dichas obras o actividades en el ecosistema del que se trate, considerando el conjunto de elementos que lo conforman y no únicamente los recursos que serían sujetos de aprovechamiento

Art. 29 Corresponderá al Gobierno Federal, por conducto de la Secretaría, evaluar el impacto ambiental a que se refiere el artículo 28 de esta Ley, particularmente tratándose de las siguientes materias

III. Industria química, petroquímica, siderúrgica, papelera, azucarera, de bebidas, de cemento, automotriz y de generación y transmisión de electricidad.

VI. Instalaciones de tratamiento, confinamiento o eliminación de residuos peligrosos, así como residuos radiactivos.

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S E C C I Ó N V I Normas técnicas ecológicas

Art. 36 Para los efectos de esta Ley, se entiende por norma técnica ecológica, el conjunto de reglas científicas o tecnológicas emitidas por la Secretaría, que establezcan los requisitos, especificaciones, condiciones, procedimientos, parámetros y límites permisibles que deberán observarse en el desarrollo de actividades o uso y destino de bienes, que causen o puedan causar desequilibrio ecológico o daño al ambiente, y, además que informen principios, criterios, políticas y estrategias en la matena.

Las normas técnicas ecológicas determinarán los parámetros dentro de los cuales se garanticen las condiciones necesanas para asegurar la preservación y restauración del equilibno ecológico y la protección al ambiente

Art. 37 Las actividades y servicios que onginen emanaciones, emisiones, descargas, o depósitos, que causen o puedan causar desequilibno ecológico o producir daño al ambiente o afectar los recursos naturales, la salud, el bienestar de la población, o los bienes propiedad del Estado o de los particulares, deberán observar los límites y procedimientos que se fijen en las normas técnicas ecológicas aplicables

T I T U L O C U A R T O Protección al ambiente

C A P I T U L O IPrevención y control de la contaminación de la atmósfera

Art. 113 No podrán emitirse contaminantes a la atmósfera, que ocasionen o puedan ocasionar desequilibnos ecológicos o daños al ambienteEn todas las emisiones a la atmósfera, deberán ser observadas las previsiones de esta Ley y de las disposiciones reglamentanas que de ella emane, así como las normas técnicas ecológicas expedidas por la secretaría Cuando dichas emisiones contengan matenales o residuos peligrosos, se requenrá para su emisión la previa autonzación de la Secretaría

C A P I T U L O I I IPrevención y control de la contaminación al suelo.

Art. 134 Para prevención y control de la contaminación del suelo, se consideran los siguientes critenos:

II. Deben ser controlados los residuos en tanto que constituyen la pnncipal fuente de contaminación de los suelos;

III. Es necesario racionalizar la generación de residuos sólidos municipales e industriales ; e incorporar técnicas y procedimientos para su rehusó y reciclaje, y

IV. La utilización de plaguicidas, fertilizantes y sustancias tóxicas, debe ser compatible con el equilibrio de los ecosistemas.

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Art. 136 Los residuos que se acumulen o puedan acumularse y se depositen o infiltren en los suelos deberán reunir las condiciones necesanas para prevenir o evitar.

I. La contaminación del suelo.II. Las alteraciones nocivas en el proceso biológico de los suelos;III Las alteraciones en el suelo que alteren su aprovechamiento, uso o

explotación, yIV. Riesgos y problemas de salud.

R E G L A M E N T O D E L A L E Y G E N E R A L D E L E Q U I L I B R I O

E C O L Ó G I C O Y L A P R O T E C C I Ó N A L A M B I E N T E E N M A T E R I A

D E R E S I D U O S P E L I G R O S O S

C A P I T U L O IDisposiciones generales

Art. Io El presente reglamento rige en todo el territono nacional y las zonas donde la nación ejerce su soberanía y junsdicción, y tiene por objeto reglamentar la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente, en lo que se refiere a residuos peligrosos.

Art. 3o Para efectos de este reglamento se consideran las definiciones contenidas en la Ley General del Equilibno Ecológico y la Protección al ambiente y las siguientes

Almacenamiento: Acción de retener temporalmente residuos en tanto seprocesan para su aprovechamiento, se entregan al servicio de recolección, o se dispone de ellos

Degradación: Proceso de descomposición de la matena, por medios físicos,químicos o biológicos.

Disposición final: Acción de depositar permanentemente los residuos en sitios ocondiciones adecuadas para evitar daños al ambiente.

Incineración: Método de tratamiento que consiste en la oxidación de losresiduos, vía combustión controlada.

Reciclaje: Método de tratamiento que consiste en la transformación delos residuo con fines productivos

Recolección: Acción de transfenr los residuos al equipo destinado oconducirlos a las instalaciones de almacenamiento, tratamiento o rehusó, o a los sitios para su disposición final.

Tratamiento: Acción de transformar los residuos, por medio del cual secambian las características.

Art. 5 Serán responsables del cumplimiento de las disposiciones delreglamento y de las normas técnicas ecológicas que de él se denven, el generador deresiduos peligrosos, así como las personas físicas o morales, públicas o pnvadas quemanejen, importen o exporten dichos residuos.

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Art. 6 Para efecto de lo dispuesto en el artículo anterior, las personas físicaso morales, públicas o privadas que con motivo de sus actividades generen residuos, están obligadas a determinar si éstos son peligrosos.

Para determinar los residuos peligrosos, deberán realizarse las pruebas y el análisis necesarios conforme a las normas técnicas ecológicas correspondientes, y se estará al listado de residuos peligrosos que expida la Secretaría, previa la opinión de las Secretarías de Comercio y Fomento Industrial, de Salud, de Energía, Minas e Industria Paraestatal, de Agricultura y Recursos Hidráulicos y de la Secretaría de Gobernación.

Art. 15 Las áreas de almacenamiento deberán reunir como mínimo, las siguientes condiciones.

I. Estar separadas de las áreas de producción, servicios, oficinas, y de almacenamiento de materias pnmas o productos terminados,

II. Estar ubicadas en zonas donde se reduzcan los nesgos por posiblesemisiones, fugas, incendios, explosiones e inundaciones;

III. Contar con muros de contención, y fosas de retención para la captación de los residuos o de los lixiviados;

IV. Los pisos deberán contar con trincheras o canaletas que conduzcan los derrames a las fosas de retención, con capacidad para retener una quinta parte de lo almacenado;

V. Contar con pasillos lo suficientemente amplios, que permitan el tránsito de montacargas mecánicos, electrónicos o manuales, así como el movimiento de los grupos de segundad y bomberos en caso de emergencia,

VI. Contar con sistemas de extinción contra incendios,VII. Contar con señalamientos y letreros alusivos a la peligrosidad de los mismos,

en lugares y formas visiblesArt. 16 Además de lo dispuesto en el artículo antenor, las áreas de

almacenamiento cerradas deberán cumplir con las siguientes condicionesI. No deben existir conexiones con drenajes en el piso, válvulas de drenaje,

juntas de expansión, albañales o cualquier tipo de apertura que pudieran permitir que los líquidos fluyan fuera del área protegida

II. Las paredes deben estar construidas con matenales no inflamables;III. Contar con la ventilación natural o forzada.

En los casos de ventilación forzada debe tener una velocidad de recepción de por lo menos seis cambios de aire por hora; y

IV. Estar cubiertas y protegidas de la interperie y, en su caso, contar conventilación suficiente para evitar acumulación de vapores peligrosos y con iluminación aprueba de explosión.

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Art. 17 Además de lo dispuesto en el artículo 15, las áreas abiertas deberán cumplir con las siguientes condiciones:

I. No estar localizadas en los sitios por debajo del nivel de agua alcanzado en la mayor tormenta registrada en la zona, más un factor de segundad de 1.5;

II. Los pisos deben de ser lisos y de material impermeable en la zona donde seguarden los residuos y de material antiderrapante en los pasillos. Estos deben ser resistentesa los individuos peligrosos almacenados,

III. Contar con pararrayos, yIV. Contar con detectores de gases o vapores peligrosos con alarma audible,

cuando se almacenen residuos volátiles

N O T A : Los artículos mencionados (de la Ley General del Equilibno Ecológico y laProtección al Ambiente y del Reglamento de la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente en Matena de Residuos Peligrosos), fueron seleccionados de acuerdo a las características y perspectivas del presente trabajo.

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RECOMENDACIONES PARA DISEÑAR.

En la selección de materiales para construcción para un sistema dado de fluido, es importante tomar en consideración primero las características del sistema, prestando una atención especial a los factores extraños que pueden influir en la corrosión Puesto que estos factores serán peculiares para un sistema particular, es importante ofrecer un conjunto de reglas empíricas seguras que cubran todas las situaciones.

La selección de matenales para los equipos de procesamiento se debe basar, de preferencia, en la experiencia con materiales en condiciones similares. Cuando no se disponga de esa información o sea expenencia, será conveniente obtener ayuda y asesoramiento de personas expenmentadas en trabajos de ingeniería de corrosión, que estén familiarizados con las características de resistencia química y con las limitaciones de los matenales de construcción.Al elegir los matenales de construcción, es preciso tomar en cuenta con cuidado los aspectos prácticos y las limitaciones de diseño, fabricación, instalación y mantenimiento

Siempre que sea práctico se deberán proporcionar medios de acceso para la inspección y mantenimientoLas especificaciones tienen que estar suficientemente completas para asegurarse que se utilice el tipo de matenal o la composición que se desee y que se proporcione la condición correcta de acabado superficial y tratamiento térmico Es conveniente la inspección durante la fabncación y antes de la aceptación

Tomando en cuenta las recomendaciones antenores y utilizando la tabla No 24-3 del manual del ingeniero químico citado en la bibliografía, se recomiendan los siguientes matenales como posibles matenas pnmas en el diseño de equipoAcero Inoxidable, Férrico 17% CrAcero Inoxidable, austenítico 18 Cr, tipo de 8 NiAcero Inoxidable, austenítico 18 Cr, tipo de 12 Ni, 2.5 MoAcero Inoxidable, austenítico 10 Cr, tipo de 29 Ni, 2.5 Mo, 3 5 CuAleación Hastelloy Ca (55 Ni; 17 Mo,16 Cr; 6 Fe; 4w)

De los materiales antenores la mejor opción será utilizar Aleación Hastelloy Ca (55 Ni, 17 Mo;16 Cr; 6 Fe; 4w), pero los otros matenales también se pueden utilizar, quedando como factor de elección, la economía del material.

Las condiciones a las cuales se debe operar el equipo están especificadas en el presente capítulo y en el antenor.

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N O M E N C L A T U R A .

s Sumatoria.

Pmez Densidad de la mezcla.A T Gradiente de temperatura.xv Calor latente de vapor

agua Calor latente del aguaA Area de transferencia de calor en el evaporador.cE Capacidad evaporativa del evaporadorCp Capacidad calorífica.CPhep Capacidad calorífica del heptano.Cp, Capacidad calorífica del componente i^ Pmez Capacidad calorífica de la muestraCPprom Capacidad calorífica promedioCp.», Capacidad calorífica del sulfasánE EvaporadoG, Gasto volumétncoh a Entalpia de alimentación al evaporadorh e Entalpia del evaporadoH P Entalpia del producto.1 Longitud del evaporador.M Cantidad de masa.m a Masa de alimentación al evaporador.

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Masa de salida del precalentador

Masa del producto.

Masa de vapor

Núm ero de componentes i

Presión a la entrada del precalentador

Presión de salida de l precalentador.

Presión atmosférica.

Presión manom etnca

Presión de vapor.

Ca lo r necesario en e l evaporador.

Ca lo r absorbido

Ca lo r cedido

Ca lor remanente

Ca lo r total.

Rad io del evaporador

Tablas de vapor

Temperatura a la entrada del evaporador

Temperatura a la salida del evaporador.

Temperatura de a lim entac ión al precalentador.

Temperatura de salida de l precalentador.

Fracción peso de heptano a la entrada del precalentador

Fracción peso de heptano a la salida de l precalentador.

Fracción peso de residuo a la entrada del precalentador.

Masa de alimentación al precalentador.

Fracción peso de residuo a la salida de l precalentador.

Fracción peso del componente i.

60

B I B L I O G R A F I A

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63