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Enriquecimiento con oxígeno

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Enriquecimiento con oxígeno - Proceso FCC

Originalmente, los procesos de combustión toman del aire el oxígeno necesario para arder.

Comparada con otras alternativas, el uso de oxígeno en el enriquecimiento del aire para la combustión de la unidad de cracking catalítico (FCCU), es una opción más rentable. La aplicación de oxígeno en estos casos se justifica sobre todo cuando los sopladores de aire están limitados, o bien, cuando la limitación es la velocidad del gas en el regenerador. Esta alternativa también es útil cuando hay variaciones estacionales o variaciones en la alimentación de la unidad.

Las ventajas de aplicar oxígeno son:

  • Incremento de la capacidad del regenerador,
  • Posibilidad de aumentar la conversión del proceso para una alimentación dada,
  • Aumento en la performance de manejo, cuando hay una mayor formación de coque,
  • Y mayor facilidad de afrontar cambios en la composición de la alimentación.
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Enriquecimiento con oxígeno - Proceso CLAUS

El gas proveniente de refinerías, de las plantas de procesamiento de gas natural y de las plantas de gasificación, por lo general contiene ácido sulfhídrico (H2S) y otros compuestos que requieren un procesamiento posterior. En la mayoría de los casos, estas corrientes son tratadas en una unidad de recuperación de azufre.
Dado que requiere un menor costo de inversión, la aplicación de oxígeno en el enriquecimiento del proceso Claus puede ser una opción viable en el caso de un aumento de producción (con la consecuente necesidad de incrementar la capacidad del proceso, debido al mayor contenido de azufre en la alimentación o por razones ambientales o legislativas).
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Enriquecimiento con oxígeno - Calderas de recuperación: TOMLOX®

Con TOMLOX® (patentes concedidas), se logra una mejora en las características de la combustión del horno, debido a una mayor capacidad de emisión y mezclado, por medio de la reducción en la cantidad de nitrógeno aportada por el aire de combustión y reemplazando el aire por oxígeno. Todo esto permite una disminución de la masa total de oxígeno abastecida al horno bajo.

Lo anterior, reduce el volumen de gas combustible y las cargas muertas en el horno bajo y, pese a la disminución de la estequiometría del oxígeno y el mantenimiento de la temperatura de combustión, acelera el índice de combustión significativamente. La transferencia es también reducida, debido a la baja velocidad con que asciende el gas, pudiendo ser procesada una mayor cantidad de licor negro.

Esta nueva tecnología de bajo capital, ha sido implementada y probada por un año en la planta de Stora Enso Norrsundet en Suecia, comprobándose los siguientes beneficios:
  • Aumento en la capacidad de quema de licor de forma segura.
  • Aumento en la producción de pulpa incremental con altos márgenes (si la caldera es el “cuello de botella”).
  • Extensión de la vida útil de las calderas de recuperación existentes (retrasa la inversión en nuevas calderas de recuperación).
  • Extensión del tiempo entre lavados, a pesar de la mayor capacidad.
  • Corto tiempo de entrega (cuatro meses desde la decisión hasta el arranque).
  • Se utiliza cuando se necesita.
  • Mayor reactividad y control, con mejoras en las emisiones de aire.
  • Mayor eficiencia térmica debido a un menor flujo de gas combustible y niveles de aire en exceso.
  • Mayor transferencia de calor en el horno y menor temperatura en el gas de salida, debido a la mayor emisividad.
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Enriquecimiento con oxígeno - Hornos de cal: adición de oxígeno

El oxígeno ha sido utilizado por muchos años para incrementar la capacidad y ahorrar combustible en hornos de cal, tecnología que también es aplicada en hornos de cemento e instalaciones similares. Además, el aumento del índice de producción de estos hornos en hasta un 30% por medio de la adición de oxígeno, permite posponer inversiones en capacidad adicional. Cabe destacar que la alternativa de comprar más cal y desechar el excedente de barro de cal, es costosa.
También se pueden lograr ahorros de combustible del orden del 30% por tonelada de cal, lo que se suma a los beneficios. Incluso, los considerables ahorros de combustible pueden, en algunos casos, hacer que el agregado de oxígeno sea rentable aún cuando no se requiere incrementar la capacidad de producción.

En suma, utilizando oxígeno para enriquecer el horno de cal, se logran las siguientes ventajas:
  • Incremento de la capacidad (de hasta +30%).
  • Reducción del consumo de combustible (aceite, gas natural, etc.).
  • Disminución del consumo específico de energía.
  • Disminución del riesgo de H2S.
Cabe destacar que la tecnología de Linde para aumentar la capacidad del horno de cal usando oxígeno puede ser alcanzada con un bajo nivel de inversión. El costo de la aplicación es mayormente variable.
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Enriquecimiento con oxígeno - Oxidación de licor blanco

Licor blanco parcialmente oxidado.

El oxígeno puede ser utilizado solo o como un complemento del aire para la oxidación de licor blanco. En efecto, en muchas plantas donde se aplica el oxígeno de Linde para la oxidación del licor blanco, éste es usado como un complemento del aire.

Agregando oxígeno al equipo de oxidación existente, se puede incrementar la capacidad sin grandes inversiones.

En suma, los beneficios de agregar oxígeno a los equipos existentes de oxidación con aire son:
  • Aumento de la producción de licor blanco oxidado.
  • Utilización de equipo existente.
  • Bajo costo de inversión.
  • Instalación simple.
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