hidrogeno usos y seguridad (resumen)

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÌA DE PETROLEO, GAS NATURAL Y PETROQUÌMICA EL HIDRÓGENO A PARTIR DEL GAS NATURAL USO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA TITULACIÓN POR ACTUALIZACIÓN DE CONOCIMIENTOS PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERIO PETROQUIMICO ELABORADO POR: PEDRO IPARRAGUIRRE QUISPE PROMOCIÓN 73-1 LIMA – PERÚ MAYO 2007

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Resumen del trabajo: El hidrógeno a partir del gas natural - Uso en la industria alimenticia - TITULACION

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Page 1: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÌA DE PETROLEO,

GAS NATURAL Y PETROQUÌMICA

EL HIDRÓGENO A PARTIR DEL GAS NATURALUSO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

TITULACIÓN POR ACTUALIZACIÓN DE CONOCIMIENTOSPARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERIO PET ROQUIMICO

ELABORADO POR: PEDRO IPARRAGUIRRE QUISPE

PROMOCIÓN 73-1

LIMA – PERÚMAYO 2007

Page 2: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

EL HIDRÓGENO A PARTIR DEL GAS NATURALUSO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

I. SUMARIOII. INTRODUCCIÓN

A. GENERALIDADESB. OBJETIVOC. EL HIDROGENOD. LOS ACEITES Y GRASAS COMESTIBLES

III. EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

INDICE

III. EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIAA. EL PROCESO DE HIDROGENACIÓNB. EQUIPO DE HIDROGENACIÓN POR LOTESC. INTRIDUCCIÓN AL CONTROL DE PROCESOD. SEGURIDAD DE UNA PLANTA DE HIDROGENACIÓNE. SEGURIDAD GLOBAL CON GASES COMBUSTIBLES

IV. BIBLIOGRAFÍAV. ANEXOS

Page 3: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

EL HIDRÓGENO COMO COMBUSTIBLE

Combustible

CARBÓN

Fórmula

C 0.8H

CO2 producido porunidad de hidrógeno

en el combustible

0.80

OCTANO

METANO

HIDRÓGENO

C8H18

CH4

H2

0.44

0.25

0

Page 4: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Evolución de la Sustitución de la Energía Primaria del Mundo

EL HIDRÓGENO COMO COMBUSTIBLE

Page 5: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

2003: Se establece la Sociedad Internacional para la Economía del Hidrógeno(IPHE) como una institución internacional para acelerar la transición hacia unaeconomía de hidrógeno.

Los miembros socios incluyen: Alemania, Australia, Brasil, Canadá, China,Comisión Europea, Estados Unidos Federación, Rusa, Francia, Islandia, India,Italia, Japón, República de Corea, Nueva Zelanda, Noruega, Reino Unido

Hacia la economía del HidrógenoEL HIDRÓGENO COMO COMBUSTIBLE

Buenos Aires, Argentina :1 de marzo de 2006 / :Ministerio de Educación,Ciencia y Tecnología / El proyecto“Diseño, montaje y puesta en marcha de un reactor piloto para producir gasde síntesis e hidrógeno no purificado, a partir de bioetanol empleando nuevoscatalizadores”) se propone producir hidrógeno a partir de bioetanol (recursorenovable obtenido a partir de plantaciones de caña de azúcar, maíz, sorgo yremolacha) para ser utilizado en Celdas de Combustible instaladas enVehículos Automotores Eléctricos.

Page 6: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Sistema de Energía a Base de Hidrógeno

Fuentes de

Energía Primaria

Producción de

Hidrógeno Transporte Almacenamiento Utilización

Luz solar

Foto

conversión

H

EL HIDRÓGENO COMO COMBUSTIBLE

Viento

Biomasa

Combustibles

fósiles

Electrólisis

Reformación

H2

Page 7: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Hidrocarburos Semillas / Animales

Reformación / Electrólisis Extracción

Purificación Refinación

Hidrógeno Aceite comestible

EL HIDRÓGENO EN LA CADENA ALIMENTICIA

Hidrógeno Aceite comestible

HIDROGENACIÓN DE ACEITES COMESTIBLES

Aceite de mesa Margarinas Mantecas

Page 8: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

OBJETIVO

El presente trabajo se dirige hacia la aplicación industrial del hidrógenopara la modificación de aceites comestibles, resaltando los aspectosrelativos a las variables que controlan el proceso, así como los aspectosde seguridad por tratarse de un elemento inflamable que puede darorigen a incendios y a mezclas explosivas.

EL HIDRÓGENO A PARTIR DEL GAS NATURALUSO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

Las medidas de control consideradas en el manejo del hidrógeno soncomunes a las medidas a considerar con los demás combustibles, por loque su consideración es imprescindible en todo proyecto que utilicecombustibles.

Page 9: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

1766: Fue identificado como elemento distinto por el Henry Cavendish.

1788: El químico Antoine Lavoisier le dio nombre, que fue derivado de las palabras griegas “hydro” y “genes,” significado “agua” y “nacido de.”

1800: Los científicos ingleses Guillermo Nicholson y sir Anthony Carlisle descubrieron que si se aplicaba corriente eléctrica al agua se producía los gases hidrógeno y oxígeno.

HISTORIA DEL HIDRÓGENO

gases hidrógeno y oxígeno.

1838: El químico suizo Christian Friedrich Schoenbein descubrió el efecto de la celda de combustible, combinando el hidrógeno y los gases del oxígeno para producir el agua y una corriente eléctrica.

1845: El científico y juez Sir William Grove demostró el descubrimiento de Schoenbein a escala práctica, creando la “batería a gas”. Por este logro ganó el título de “Padre de la Celda de Combustible”.

Page 10: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

HISTORIA DEL HIDRÓGENO

1874: El escritor inglés Julio Verne, examinó profético el uso potencial delhidrógeno como combustible en su obra popular de la ficción “La islamisteriosa” (“Creo que el agua un día será empleada como combustible,ese hidrógeno y el oxígeno que lo constituyen, usado solo o junto,equipará una fuente inagotable del calor y de la luz, de una intensidad dela cual carbón no es capaz”).

2002: El economista norteamericano Jeremy Rifkin en su obra “LaEconomía del Hidrógeno” enfoca la llegada de la era del uso del hidrógenoEconomía del Hidrógeno” enfoca la llegada de la era del uso del hidrógenocomo fuente energética, creándose una economía menos centralizada,más autosuficiente, que depende del mismo consumidor.

2003: Se establece la Sociedad Internacional para la Economía delHidrógeno (IPHE) como una institución internacional para acelerar latransición hacia una economía de hidrógeno.Los miembros socios incluyen: Alemania, Australia, Brasil, Canadá, China,Comisión Europea, Estados Unidos Federación, Rusa, Francia, Islandia,India, Italia, Japón, República de Corea, Nueva Zelanda, Noruega, ReinoUnido.

Page 11: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Apariencia Gas incoloro

Punto de Fusión -259 °C

Punto de Ebullición -253 °C

Temperatura Crítica -240 °C

Presión Crítica 13.1 bar

Densidad 0.07 (aire=1)

CARACTERÍSTICAS DEL HIDRÓGENO

Densidad 0.07 (aire=1)

Límite Inferior de Explosividad 4 %

Límite Superior de Explosividad 75 %

Temperatura de Autoignición 585°C

Densidad gas (20ºC, 1atm) 0.0838 g/l

Densidad líquidos (-252.8 ºC) 0.0708 kg/l

Page 12: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

CARACTERÍSTICAS DEL HIDRÓGENO

Comparación del Poder Calorífico (1,000Btu/lb)

61.00

40.00

50.00

60.00

70.00

24.00 21.65 20.36

8.58

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

Hidrógeno Metano Propano Gasolina MetanolCombustibles

Page 13: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

CARACTERÍSTICAS DEL HIDRÓGENO

Comparación de la Densidad del líquido (kg/m 3)

423500

700790

500

600

700

800

71

423

0

100

200

300

400

500

Hidrógeno Metano Propano Gasolina MetanolCombustibles

Page 14: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

CARACTERÍSTICAS DEL HIDRÓGENO

Comparación de Temperatura de Autoignición (ºC)585

540490

355 385400

500

600

0

100

200

300

Hidrógeno Metano Propano Gasolina MetanolCombustibles

Page 15: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

CARACTERÍSTICAS DEL HIDRÓGENO

Comparación de Temperatura de Inflamación (ºK)

169

230

284

200

250

300

20

85

169

0

50

100

150

200

Hidrógeno Metano Propano Gasolina MetanolCombustibles

Page 16: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

4% 75%

HIDROGENO

5.3% 15%

METANO

Rango de inflamabilidad

CARACTERÍSTICAS DEL HIDRÓGENO

2.2%

PROPANO

9.6%

6% 36.5%

METANOL

1% 7.6%

GASOLINA

0.6% 5.5%

DIESEL

Page 17: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

FUENTES DE PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO

“State-of.the-art of Hydrogen Production” – Dr. Stank o HocevarNational Institute of Chemistry, Ljubljana, Sloveni a

Seminar on “Trends and Prospects of Hydrogen Era” – Istanbul, Turkey, 11-12 July 2005

Page 18: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

PROCESOS DE PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO

Método Primario

Procesos Materia Prima Emisiones

Térmico

Reformación al vapor Gas Natural, hidrocarburos CO2

Gasificación Carbón, Biomasa CO2, SO2, NOx

Ruptura del agua Agua Ninguna

Pirólisis Biomasa COPirólisis Biomasa CO2

Electro-química

Electrólisis Agua Ninguna

Fotoelectrólisis Agua Ninguna

Biológico

Fotobiológico Agua en algas ninguno

Digestión anaeróbica Biomasa CO2

Microorganismos fermentativos

Biomasa CO2

Page 19: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Procesos de Producción de Hidrógeno

“El Hidrógeno, un nuevo Vector Energético” Antonio Gonzáles García-Conde, Director Departamento Aerodinámica y Propulsión, INTAPresidente de la Asociación Española del Hidrógeno; Cátedra Cátedra BP de Medio Ambiente - Madrid, 19 de enero de 2005

Page 20: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Reformado con vapor de gas natural o hidrocarburos líquidos ligerosProcesos de Producción de Hidrógeno

Las reacciones químicas básicas, con metano, son:

Cambio agua-gas CO + H2O = CO2 + H2 ∆H = -41 kJ/mol

Reformación con vapor CH4 + H2O = CO + 3H2 ∆H = 206 kJ/mol

(1) Calentamiento de la carga

(2) Catalizadores de lecho fijo: En el1er. Lecho los compuestosorgánicos de azufre se conviertenorgánicos de azufre se conviertenen sulfuro de hidrógeno, y lasolefinas se saturan conhidrógeno. En el 2do. Lecho seadsorve el sulfuro de hidrógeno.

(3) Reactor de conversión agua-gas.

(4) Unidad de Purificación parahidrógeno al 99.9% (PressureSwing Adsorption).

Hydrocarbon Processing / Refining Processes 2004 Proceso licenciado por Foster Wheeler

Page 21: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Oxidación Parcial de HidrocarburosProcesos de Producción de Hidrógeno

Las reacciones químicas básicas:Oxidación parcial: CnHm + n O2 => nCO + (m/2) H2 EndotérmicaCambio agua-gas CO + H2O = CO2 + H2 Exotérmica

Chevron Texaco 2001 – Introduction to Gasification – Neal Ritcher

Page 22: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Procesos de Producción de Hidrógeno

Gasificación del carbónReacción de la gasificación:•Gasificación CH0.8 + O2 + H2O → CO + CO2 + H2 + other species•Cambio agua-gas CO + H2O → CO2 + H2

Proceso licenciado por Future Energy GmbHHydrocarbon Processing / Refining Processes 2004

Page 23: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Procesos de Producción de Hidrógeno

Reformación de Metanol

La ecuación base de este proceso es:1° Descomposición endotérmica del metanol: CH3 OH ----------� CO + 2H22° La conversión exotérmica del CO con el agua CO + H2O ----------� CO2 + H2

Hydrocarbon Processing / Refining Processes 2004 Proceso licenciado por Haldor Topsoe A/S

Page 24: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Procesos de Producción de Hidrógeno

Electrólisis del agua

Cátodo: 2 H2O + 2 e ---------� H2 + 2OHÁnodo: 2OH ---------� ½ O2 + H2O + 2eH2O ----- ---� H2 + ½ O2

Page 25: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Procesos de Producción de Hidrógeno

Biohidrógeno

Producción del hidrógeno de la biomasa en 2 etapas. Etapa 1: fermentación heterotróficaEtapa 2: fermentación fotoheterotrófica

Status and perspectives of biological methane and hydrogen production-2003 Dutch Biological Hydrogen Foundation-Edited by J.H. Reith, R.H. Wijffels and H. Barten

Page 26: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Aplicaciones Industriales del Hidrógeno

Page 27: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Aplicaciones Industriales del Hidrógeno

La reducción del mineral de hierroFemOn + nH2 = mFe + nH2OFemOn + nCO = mFe + nCO2

Reducción Directa del mineral de Hierro

Los procesos que usan gas natural tienen niveles de contaminación más bajos que los procesos que usan reductores sólidos como el carbón o coque.

Se tiene así:Se tiene así:

Emisión de contaminante por tonelada de hierro líquido producido

Proceso SO2 gr/tm CO2 kg/tm

Alto Horno 1400 1760Reduccion Directa (CIRCORED) 15 1118

Page 28: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Aplicaciones Industriales del Hidrógeno

Industria de refinación del petróleo

Hidrotratamiento: la acción fundamental es:• remoción del oxígeno, nitrógeno y los metales.• saturación de los enlaces olefínicos y aromáticos.• reducir el peso molecular medio de los productos.Los productos resultantes están preparados para los posteriores procesos de reformación, craqueo catalítico, hidrocraqueo.Hidrodesulfurization: la acción fundamental es:• remoción de los compuestos de azufre.• remoción de los compuestos de azufre.• Conversión mínima a productos más ligeros.El hidrógeno interviene para producir diesel de bajo contenido de azufre, de modo de responder a las crecientes especificaciones de calidad y volumen demandado de este combustible.Hidrocraqueo: la acción fundamental es:• Rompimiento de los enlaces carbono carbono.• Fuerte reducción del peso molecular de la carga, con una conversión de más del 50%.

Page 29: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Aplicaciones Industriales del Hidrógeno

Industria Petroquímica

Page 30: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Aplicaciones Industriales del Hidrógeno

Industria de Grasas y Aceites Comestibles

Hidrocarburos Semillas / Animales

Reformación / Electrólisis Extracción

Purificación Refinación

Hidrógeno Aceite comestibleHidrógeno Aceite comestible

HIDROGENACIÓN DE ACEITES COMESTIBLES

Aceite de mesa Margarinas Mantecas

Page 31: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Aplicaciones Industriales del Hidrógeno

Celdas de Combustible

Page 32: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

LOS ACEITES Y GRASAS COMESTIBLES

Esteres de ácidos carboxílicos alifáticos, cuyas cadenas tienen una longitud entre 14 a 26 carbones

R1, R2 R3 = entre 14 a 26 carbones

Glicerina Ácido Graso Grasa o aceite

Page 33: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Fórmulas y punto de fusión de los ácidos grasos

Fórmula Nombre Abreviatura P.Fusión

H3C(CH2)14COOH Palmítico C16:0 65.5 °C

H C(CH ) COOH Esteárico C18:0 73.1 °C

LOS ACEITES Y GRASAS COMESTIBLES

H3C(CH2)16COOH Esteárico C18:0 73.1 °C

H3C(CH2)7CH=CHCH2(CH2)6COOH Oleico C18:1 18.9 °C

H3C(CH2)4(CH=CHCH2)2(CH2)6COOH Linoleico C18:2 -13.1 °C

H3CCH2(CH=CHCH2)3(CH2)6COOH Linolénico C18:3 -24.0 °C

Page 34: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

LOS ACEITES Y GRASAS COMESTIBLESVariación del punto de fusión por efecto del grado de insaturación

Variación del punto de fusión por efecto isomérico

Page 35: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

50.0

60.0

% e

n pe

so d

e lo

s ác

idos

Composición de los ácidos grasos del aceite de pesc ado peruano, de acuerdo con el Dr. W. Zschau (1981)

C14, 0C14, 1

C15, 0

C16, 0

C16, 1

C16, 2

C16, 3C17, 0

C18, 0

C18, 1

C18, 2C18, 3

C19, 0C20, 0C20, 1C20, 2

C20, 3C20, 4

C20, 5

C22, 0C22, 1C22, 2

C22, 3C22, 4C22, 5

C22, 6

C24, 0C24, 1

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

% e

n pe

so d

e lo

s ác

idos

gr

asos

C14 , 0 C14 , 1 C15 , 0 C16 , 0 C16 , 1 C16 , 2 C16 , 3 C17 , 0 C18 , 0 C18 , 1 C18 , 2 C18 , 3 C19 , 0 C2 0 , 0 C2 0 , 1 C2 0 , 2 C2 0 , 3 C2 0 , 4 C2 0 , 5 C2 2 , 0 C2 2 , 1 C2 2 , 2 C2 2 , 3 C2 2 , 4 C2 2 , 5 C2 2 , 6 C2 4 , 0 C2 4 , 1

N° de Carbones y de Enlaces Dobles

Page 36: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

C18,2

40.0

50.0

60.0

% e

n pe

so d

e lo

s ác

idos

Composición de los ácidos grasos del aceite de soya

C14, 0

C16, 0

C18, 0

C18, 1

C18, 3

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

% e

n pe

so d

e lo

s ác

idos

gr

asos

C14 , 0 C15 , 0 C16 , 1 C16 , 3 C18 , 0 C18 , 2 C19 , 0 C2 0 , 1 C2 0 , 3 C2 0 , 5 C2 2 , 1 C2 2 , 3 C2 2 , 5 C2 4 , 0

N° de Carbones y de Enlaces Dobles

Page 37: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

C16, 0C18, 1

50.0

60.0

% e

n pe

so d

e lo

s ác

idos

Composición de los ácidos grasos del aceite de palm a

C14, 0

C16, 0

C18, 0

C18, 1

C18, 2

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

% e

n pe

so d

e lo

s ác

idos

gr

asos

C14 , 0 C14 , 1 C15 , 0 C16 , 0 C16 , 1 C16 , 2 C16 , 3 C17 , 0 C18 , 0 C18 , 1 C18 , 2 C18 , 3 C19 , 0 C2 0 , 0 C2 0 , 1 C2 0 , 2 C2 0 , 3 C2 0 , 4 C2 0 , 5 C2 2 , 0 C2 2 , 1 C2 2 , 2 C2 2 , 3 C2 2 , 4 C2 2 , 5 C2 2 , 6 C2 4 , 0 C2 4 , 1

N° de Carbones y de Enlaces Dobles

Page 38: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

El proceso de hidrogenación: reacciones básicas

H3C(CH2)7CH=CHCH2(CH2)6COOH Oleico 18.9 °C

H3C(CH2)4(CH=CHCH2)2(CH2)6COOH Linoleico -13.1 °C

+ H2

EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

Trans Oleico 43.0 °C

Iso Oleico 8.9 °C

Cis Oleico 18.9 °C

Page 39: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Esta reacción se produce en un medio heterogéneo compuesto por:- líquido (aceite), - gas (hidrógeno) y - sólido (níquel) dispersos. Catalizador

Variables del proceso de hidrogenación

EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

Por lo que las variables que más se manejan para gobernar el sentido de la hidrogenación son: -agitación, - temperatura, - presión, - catalizador

Burbuja de gas

Aceite

Page 40: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

- Selectividad: que tipo de enlace satura primero el hidrógeno.

Variables del proceso de hidrogenación

EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

- Actividad: rapidez con que se realiza la reacción de hidrogenación

Page 41: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Influencia de las Condiciones de Proceso

EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

Page 42: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Influencia de las Condiciones de Proceso

EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

Page 43: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Evolución de los componentes durante la hidrogenaci ónEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

Ref.: G-135A Hydrogenation Study –United Catalysts Inc.

Page 44: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Evolución de los componentes durante la hidrogenaci ónEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

Page 45: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Evolución de los componentes durante la hidrogenaci ón

EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

Page 46: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Evolución de los componentes durante la hidrogenaci ón

EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

Page 47: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Evolución de los componentes durante la hidrogenaci ón

EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

Page 48: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Evolución de los componentes durante la hidrogenaci ón

EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

Page 49: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Evolución de los componentes durante la hidrogenaci ón

EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

Page 50: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Evolución de los componentes durante la hidrogenaci ón

EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

Page 51: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Evolución de los componentes durante la hidrogenaci ón

EL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

Page 52: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Esquemas de procesos de hidrogenación de aceitesEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

Page 53: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Esquemas de procesos de hidrogenación de aceitesEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

Continua...

Page 54: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Esquemas de procesos de hidrogenación de aceitesEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

...continua

Page 55: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Esquemas de procesos de hidrogenación de aceitesEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

Continua...

Page 56: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Esquemas de procesos de hidrogenación de aceitesEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

...continua

Page 57: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Procedimientos de hidrogenación de aceitesEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

Page 58: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Procedimientos de hidrogenación de aceitesEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

Page 59: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Esquema de planta de hidrogenación de aceitesEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

Page 60: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Costos de Producción en la hidrogenaciónEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

Page 61: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Costos de Producción en la hidrogenaciónEL HIDRÓGENO EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA

Page 62: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Esquema de ControlINTRODUCCIÓN AL CONTROL DE PROCESO

Fases del diseño del sistema de controlFases del diseño del sistema de control

1. Definición de objetivos .2. Identificación de variables.3. Selección del sistema de control4. Diseñar la ley de control.5. Especificar la instrumentación de control.

Page 63: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Definición de estructura de procesosINTRODUCCIÓN AL CONTROL DE PROCESO

Page 64: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Definición de la estructura de controlINTRODUCCIÓN AL CONTROL DE PROCESO

Page 65: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

Análisis de Riesgo

SEGURIDAD DE UNA PLANTA DE HIDROGENACIÓN

Un estudio de riesgo es un exámen cuidadoso de los peligros, que en el áreainvolucrada, pueden causar daño a las personas, instalaciones o medioambiente, de tal forma que se pueda evaluar si las precauciones tomadas sonsuficientes, o se deben tomar medidas adicionales para prevenir algún daño.

El concepto de «peligro» es definido como todo agente de naturaleza química,física, microbiológica, etc. que puede causar daños. El «riesgo», por su parte, esla probabilidad de que esos daños se produzcan.

Page 66: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

SEGURIDAD DE UNA PLANTA DE HIDROGENACIÓN

1.- Identificación de los peligros: •••• análisis de todas las fuentes de peligro y suprobabilidad de activación y las condiciones de proceso en las que se generael peligro.

Para llevar a cabo la identificación de peligros hay que preguntarse tres cosas:1. ¿Existe una fuente de daño?2. ¿Quién (o qué) puede ser dañado?

Análisis de RiesgoPasos Básicos

2. ¿Quién (o qué) puede ser dañado?3. ¿Cómo puede ocurrir el daño?

Page 67: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

SEGURIDAD DE UNA PLANTA DE HIDROGENACIÓN

2.- Estimación de los riesgos : componiendo la probabilidad de los peligros conla severidad o impacto de su ocurrencia .

Para determinar la potencial severidad del daño, debe considerarse:• Partes del cuerpo que se verán afectadas.• Naturaleza del daño, graduándolo desde ligeramente dañino a

extremadamente dañino

Análisis de RiesgoPasos Básicos

extremadamente dañino

La probabilidad de que ocurra el daño se puede graduar, desde baja hastaalta, con el siguiente criterio:

� • Probabilidad alta: El daño ocurrirá siempre o casi siempre� • Probabilidad media: El daño ocurrirá en algunas ocasiones� • Probabilidad baja: El daño ocurrirá raras veces

Page 68: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

SEGURIDAD DE UNA PLANTA DE HIDROGENACIÓN

3.- Valoración de los riesgos : •••• evaluación del riesgo en función del impacto yconsecuencias de la activación del peligro.Los niveles de riesgos, forman la base para decidir si se requiere mejorar loscontroles existentes o implantar unos nuevos, así como la programación delas acciones

• 4.- Reducción de los riesgos : mediante las medidas de seguridad

Análisis de RiesgoPasos Básicos

• 4.- Reducción de los riesgos : mediante las medidas de seguridadplanteadas, tanto para la reducción de la probabilidad como para mitigar losefectos de la ocurrencia.

Page 69: HIDROGENO Usos y Seguridad (Resumen)

La aplicación de los pasos anteriores llevará a la determinación de:

� • la probabilidad que ocurran accidentes por fuga, incendio, explosión;

� • los posibles radios de afectación fuera de las instalacionescorrespondientes;

SEGURIDAD DE UNA PLANTA DE HIDROGENACIÓN

Análisis de RiesgoPasos Básicos

� • la severidad de la afectación en los distintos radios;

� • las medidas de seguridad a implantar para prevenir que ocurran losaccidentes;

� • el Plan de Contingencias en caso de que ocurra un accidente.

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Procedimiento General del Análisis de Riesgo

SEGURIDAD DE UNA PLANTA DE HIDROGENACIÓN

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Análisis de RiesgoEstimación de los niveles de riesgo

SEGURIDAD DE UNA PLANTA DE HIDROGENACIÓN

El cuadro siguiente da un método simple para estima r los niveles de riesgo de acuerdo a su probabilidad estimada y a sus consecue ncias esperadas

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SEGURIDAD DE UNA PLANTA DE HIDROGENACIÓN

Base Legal y Técnica

Códigos Internacionales:

� • NFPA 1: Fire Prevention Code.

� • NFPA 10: Standard for Portable Fire Extinguishers.

� • NFPA 30: Flammable and Combustible Liquids Code.

� • NFPA 50 A: Code for Motor Fuel Dispensing Facilities and RepairGarages.

� • NFPA 70: National Electrical Code.

• NFPA 50 A: Standard for Gaseous Hydrogen Systems at ConsumerSites

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SEGURIDAD GLOBAL CON GASES COMBUSTIBLES

Peligro de Incendio – Distancias de Seguridad

El diseño de las instalaciones de Productos Combustibles se debeincluir una distancia de separación entre las instalaciones en tierra,las poblaciones y otras áreas públicas.

Las distancias de seguridad o zonas restringidas se basan en losdatos de dispersión de vapores y contornos de la radiación térmica,

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SEGURIDAD GLOBAL CON GASES COMBUSTIBLES

Peligro de Incendio – Distancias de Seguridad

Efectos de la Radiación Térmica ( API RP 521 Guide for Pressure-Relieving and Depressurizing Systems Tabla 8 –Radiación total diseñorecomendada)

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SEGURIDAD GLOBAL CON GASES COMBUSTIBLES

Peligro de Incendio – Distancias de Seguridad

El flujo térmico de 5 kW/m2 ha sido tomado como criterio para ellímite de significante daño a los seres humanos y materialescombustibles, y es el valor que se toma como base para cálculos dedistancia hacia un lugar de derrame que al incendiarse haráexperimentar ese flujo térmico.

El flujo térmico de 9 kW/m2 ha sido tomado como criterio para el elmáximo flujo permisible sobre estructuras exteriores de unaresidencia.

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SEGURIDAD GLOBAL CON GASES COMBUSTIBLES

Peligro de Incendio – Distancias de Seguridad

Ambos criterios, el de 5 kW/m2 y el de 9 kW/m2, se pueden tomarcomo base para establecer las distancias de seguridad que sedeben considerar al establecer los lugares en que se ubiquendepósitos de combustibles, y el valor de 1.6 kW/m2 debe ser tomadodepósitos de combustibles, y el valor de 1.6 kW/m2 debe ser tomadocomo base para establecer las distancias de seguridad en lasintervenciones contra incendio.

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SEGURIDAD GLOBAL CON GASES COMBUSTIBLES

Peligro de Incendio – Cálculo del calor recibido

El cálculo se puede realizar en base de fórmulas conocidas:a. Energía calorífica basePara el calor entregado por la fuente incendiada se tiene:Q = m x Cc ( 1 )Donde:

Q = Flujo de calor generado por el combustible, en MJoule / hrm = masa de combustible que arde, en Kg / hrCc = Calor de combustión del combustible, en MJoule / Kg

b. Cantidad de calor que llega a un punto externoSe utiliza la ecuación de Hajek y Ludwig:L = ( τ x F x Q / 4 x π x K) 0.5 ( 2 )donde:

L = distancia mínima desde el punto medio de la llama al objeto considerado, en piés (metros)τ = fracción de la cantidad de calor transmitidaF = fracción de calor irradiadaQ = calor generado por la fuente, en BTU por hora (kilowatts)K = radiación que recibe el objeto considerado, en BTU por hora por pié cuadrado (Kilowatts por metro cuadrado)

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SEGURIDAD GLOBAL CON GASES COMBUSTIBLES

Peligro de Incendio – Cálculo del calor recibido

El cálculo se puede realizar en base de fórmulas conocidas:

Modificando la ecuación para el cálculo de K, se tiene:

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SEGURIDAD GLOBAL CON GASES COMBUSTIBLES

Peligro de Incendio – Cálculo del calor recibido

Para el cálculo hay disponibles programas de cálculo para evaluar el nivelde radiación que podría emitir el incendio de un tipo de combustibledeterminado.

Es el caso del programa Breeze Haz, con el cual se puede calcular laradiación a una distancia determinada, así como también el grado dedispersión que pueda tener una fuga de gas.dispersión que pueda tener una fuga de gas.

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SEGURIDAD GLOBAL CON GASES COMBUSTIBLES

Peligro de Incendio – Cálculo del calor recibido

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES

� • El devenir de las materias primas que se dispondrán en el futurodeberán estar fuertemente relacionadas con fuentes renovables que nodeterioren el medio ambiente.� • Los aceites comestibles provienen de fuentes renovables y sutransformación vía la hidrogenación y otro proceso será de mucha aplicación,debiendo los actuales procesos petroquímicos utilizar éstos nuevos productoscomo materia prima.� • El hidrógeno será un elemento de transformación y también detransporte de energía, incrementando su uso en plantas de procesamiento.transporte de energía, incrementando su uso en plantas de procesamiento.� • La seguridad de las actividades de una planta que opere con gasescombustibles (gas natural, hidrógeno) está unida al cumplimiento de lasnormas legales vigentes y en los estándares nacionales e internacionalesrelacionados a la operación de gases combustibles.� • El Análisis de Riesgo es una herramienta que permite asegurar que lasoperaciones de una planta se realicen protegiendo a las personas y al medioambiente.� • Debido a las variadas operaciones que se presentan, la eficiencia yseguridad de una planta estará unida a la selección de los sistemas decontrol, optimizando su funcionamiento.

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

RECOMENDACIONES

� • Avanzar hacia lo que se denomina actualmente “la economía del hidrógeno”, considerando todas las fuentes de energía renovables no contaminantes.

� •� • Considerar como base para toda actividad, el “Análisis de Riesgo”, para prevenir la ocurrencia de accidentes.