Nombre de la tecnología: Desmineralización para alimentación de calderas con regeneración en contracorriente

Fecha de introducción en Empresas Polar: 1979

Planta: Cervecería Modelo

Proveedor: Mannesmann Anlagenbau A.G.

Descripción general:

 

El proceso de desmineralización de agua para alimentación de calderas es probablemente el más exigente en tratamiento de aguas blancas en Empresas Polar. La eliminación de sales debe garantizar la operación tanto de la caldera de alta presión como de la turbina generadora de energía.

El proceso de desmineralización convencional (ver descripción) presenta una serie de problemas como son el muy alto consumo de químicos y la calidad variable del agua tratada.

La instalación de una planta desmineralizadora totalmente automatizada consistente en filtros catiónico y aniónicos de doble cámara (débil y fuerte) y la inclusión de un desgasificador para reducir fuertemente la carga sobre los filtros aniónicos, así como la regeneración en contracorriente significó un enorme avance para garantizar la calidad haciendo un uso eficiente de los productos químicos de regeneración.

Filtros

 VEA formula

Descripción de proceso

El proceso de desmineralización consiste en la eliminación total de los Iones presentes en el agua, tanto de origen Catiónico (Sodio, Calcio, Magnesio, etc.) como de origen Aniónico (Bicarbonatos, Cloruros, Sulfatos, Sílice, etc) por medio del uso de un conjunto de resinas de intercambio iónico, las cuales deben conformar un arreglo de forma que se pueda llevar a cabo el proceso de desmineralización en tres pasos principales.

Primer paso: Reducción de los cationes presentes en el agua mediante el uso de resinas del tipo Catiónica Débil y Catiónica Fuerte, las cuales fueron descritas en el capítulo de teoría de Intercambio Iónico y que llevan a cabo la siguiente reacción:

Segundo paso: El CO2 desprendido, producto de la eliminación de los cationes asociados al ión bicarbonato (HCO3-) y su posterior transformación a CO2, se elimina por medio de la desgasificación del agua des-cationizada.

 

 

Tercer paso: Reducción de los aniones presentes y que fueron convertidos tanto en ácidos fuertes como débiles en el primer paso de la desmineralización, este proceso se realiza mediante el uso de resinas del tipo Aniónica Débil y Aniónica Fuerte, las cuales fueron descritas en el capítulo de teoría de intercambio iónico y que llevan a cabo la siguiente reacción:

 VEA Formula2
Los mencionados pasos o procesos se llevan a cabo separadamente en una planta constituida por tres unidades independientes dispuestos en serie, a saber:

  • Filtro Catiónico: compuesto por una o varias cámaras donde se almacenan las resinas del tipo catiónico.
  • Desgasificador: compuesto por un empaque de anillos Rasching, para mejorar el contacto en contracorriente de la corriente de aire y el efluente del Filtro Catiónico, para despojar el exceso de CO2 contenido. Se espera que el agua efluente contenga < 10 mg/l CO2.
  • Filtro Aniónico: compuesto por una o varias cámaras donde se almacenan las resinas del tipo aniónico. A la salida de este equipo se espera que el agua tratada tenga una conductividad < 2,0 µS/cm, un contenido de sodio < 0,25 mg/l y de sílice < 0,25 mg/l.
  • Filtro Lecho Mixto (opcional): compuesto por una cámara que almacena un lecho estratificado conformado por resinas del tipo Catiónico Fuerte y aniónico Fuerte, con el objeto de reducir tanto el contenido de sodio en el Agua < 0,02 mg/l, como el contenido de sílice < 0,02 mg/l y la Conductividad < 0,1 µS/cm.
  • Filtro Buffer (opcional): compuesto por una cámara que almacena resina del tipo Catiónico Débil, con el objeto de reducir el contenido de sodio en el Agua < 0,1 mg/l y la Conductividad < 1,0 µS/cm.

Todos los equipos referidos conforman el denominado “Tren de Desmineralización” o “VEA”, y se encuentran dimensionados en forma tal, que dada una calidad de agua de insumo se produce una determinada cantidad de agua desmineralizada durante su etapa de Servicio y, una vez cumplido el ciclo, el porcentaje de agotamiento en todos los lechos de resina (> 80%) con el objeto de proceder con el ciclo de Regeneración en paralelo con el Filtro Catiónico y el Aniónico.

Para regenerar el Filtro Catiónico se utiliza como regenerante Ácido Sulfúrico en tres etapas (las dos primeras etapas espaciadas por 10 minutos) con diferente concentración de ácido, la primera a 2%, la segunda a 4% y la tercera a 8%. Esto con el objetivo de eliminar al principio de la regeneración los iones Calcio y Magnesio retenidos en la Resina con una baja concentración de ácido para evitar la precipitación del Sulfato de Calcio sobre el lecho.

VEA1

 

Principales retos

  • Incorporar una tecnología que fuera altamente eficiente en el uso de productos químicos para el proceso de desmineralización.
  • Garantizar la calidad del agua requerida para la alimentación de calderas de alta presión con turbinas para la generación de energía.

Principales logros

Tanto la calidad del agua como el uso de químicos fueron obtenidos de acuerdo a los valores de diseño y es una tecnología que ya tiene mas de 35 años en operación continua  lo que da una idea de la calidad de los equipos adquiridos.

Plantas que utilizaron esta tecnología: Cervecería Polar Los Cortijos (1981) y Cervecerìa Modelo