Guías sobre medio ambiente, salud y seguridad para la producción ...

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Guas sobre medio ambiente, salud y seguridad PRODUCCIN DE FERTILIZANTES NITROGENADOS

APRIL 30, 2007 1

GRUPO DEL BANCO MUNDIAL

Guas sobre medio ambiente, salud y seguridad para la produccin de fertilizantes nitrogenados

Introduccin

Las guas sobre medio ambiente, salud y seguridad (MASS) son documentos de referencia tcnica que contienen ejemplos generales y especficos de la prctica internacional recomendada para la industria en cuestin1. Cuando uno o ms miembros del Grupo del Banco Mundial participan en un proyecto, estas guas sobre MASS se aplican con arreglo a los requisitos de sus respectivas polticas y normas. Las presentes guas sobre MASS para este sector de la industria deben usarse junto con el documento que contiene las guas generales sobre MASS, en el que se ofrece orientacin a los usuarios respecto de cuestiones generales sobre la materia que pueden aplicarse potencialmente a todos los sectores industriales. Para proyectos complejos, puede que sea necesario utilizar diversas guas industriales-sectoriales. La lista completa de guas industriales-sectoriales puede consultarse en: http://www.ifc.org/ifcext/sustainability.nsf/Content/EnvironmentalGuidelines

Las guas sobre MASS contienen los niveles y los indicadores de desempeo que generalmente pueden lograrse en instalaciones nuevas, con la tecnologa existente y a costos razonables. En lo que respecta a la posibilidad de aplicar estas

1 Definida como el ejercicio de la aptitud profesional, la diligencia, la prudencia y la previsin que podran esperarse razonablemente de profesionales idneos y con experiencia que realizan el mismo tipo de actividades en circunstancias iguales o semejantes en el mbito mundial. Las circunstancias que los profesionales idneos y con experiencia pueden encontrar al evaluar el amplio espectro de tcnicas de prevencin y control de la contaminacin a disposicin de un proyecto pueden incluir, sin que la mencin sea limitativa, diversos grados de degradacin ambiental y de capacidad de asimilacin del medio ambiente, as como diversos niveles de factibilidad financiera y tcnica.

guas a instalaciones ya existentes, podra ser necesario establecer metas especficas del lugar as como un calendario adecuado para alcanzarlas.

La aplicacin de las guas debe adaptarse a los peligros y riesgos establecidos para cada proyecto sobre la base de los resultados de una evaluacin ambiental en la que se tengan en cuenta las variables especficas del emplazamiento, tales como las circunstancias del pas receptor, la capacidad de asimilacin del medio ambiente y otros factores relativos al proyecto. La decisin de aplicar recomendaciones tcnicas especficas debe basarse en la opinin profesional de personas idneas y con experiencia.

En los casos en que el pas receptor tenga reglamentaciones diferentes a los niveles e indicadores presentados en las guas, los proyectos deben alcanzar los que sean ms rigurosos. En caso de que, por las circunstancias particulares del proyecto, sea adecuado aplicar niveles o medidas menos rigurosos que los previstos en estas Guas sobre MASS, la evaluacin ambiental especfica del emplazamiento deber contener una justificacin completa y detallada de las alternativas propuestas. Esta justificacin debera probar que la eleccin de otros niveles alternativos de desempeo protege la salud humana y el medio ambiente.

Aplicabilidad

Las Guas sobre MASS para la produccin de fertilizantes nitrogenados incluyen informacin relevante para las instalaciones que producen fertilizantes nitrogenados a partir de amoniaco, incluido amoniaco (NH3), urea, cido ntrico (HNO3),

http://www.ifc.org/ifcext/sustainability.nsf/Content/EnvironmentalGuidelineshttp://www.ifc.org/ifcext/sustainability.nsf/Content/EnvironmentalGuidelines

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nitrato amnico, nitrato de amonio clcico (CAN), sulfato amnico y fertilizantes nitrogenados compuestos, como fertilizantes lquidos de urea-sulfato amnico (UAS) y de urea nitrato amnico (UAN) (28, 30 o 32 por ciento de nitrgeno (N)).

Este documento est dividido en las siguientes secciones: Seccin 1.0: Manejo e impactos especficos de la industria Seccin 2.0: Indicadores y seguimiento del desempeo Seccin 3.0: Referencias y fuentes adicionales Anexo A Descripcin general de las actividades de la industria

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1.0 Manejo e impactos especficos de la industria

La siguiente seccin contiene una sntesis de las cuestiones relativas al medio ambiente, la salud y la seguridad asociadas a la industria grfica que tienen lugar durante la fase operacional, as como recomendaciones para su manejo. Las Guas generales sobre MASS ofrecen recomendaciones adicionales para el manejo de las cuestiones de este tipo que son comunes a la mayora de las grandes actividades industriales durante las etapas de construccin y desmantelamiento.

1.1 Medio ambiente

Entre las posibles cuestiones ambientales asociadas a la produccin de los fertilizantes nitrogenados figuran las siguientes:

Emisiones a la atmsfera

Aguas residuales

Materiales peligrosos

Residuos

Ruido

Emisiones a la atmsfera Las emisiones a la atmsfera procedentes de las instalaciones en que se producen fertilizantes nitrogenados suelen consistir en gases de efecto invernadero (GEI generalmente, anhdrido carbnico y xido nitroso), otros compuestos inorgnicos gaseosos y emisiones de partculas, especialmente materia particulada de menos de 10 micrones de dimetro aerodinmico (MP10) derivada de las actividades de perlado.

En las guas generales sobre MASS se ofrecen recomendaciones sobre la gestin de pequeas emisiones de

fuentes de combustin con una capacidad de hasta 50 megavatios trmicos por hora (MWt), incluidas normas de emisin a la atmsfera de emisiones de escape.

Emisiones del proceso de produccin de amoniaco Las emisiones procedentes de las plantas de produccin de amoniaco consisten principalmente en gas natural, hidrgeno (H2), anhdrido carbnico (CO2), amoniaco (NH3) y monxido de carbono (CO). Dependiendo del combustible utilizado, tambin puede haber sulfuro de hidrgeno (H2S). Adems, pueden producirse emisiones fugitivas de NH3 de los tanques de almacenamiento, vlvulas, bridas y tuberas, especialmente durante el transporte o traslado. Las emisiones no rutinarias asociadas con las perturbaciones y accidentes durante el proceso pueden contener gas natural, monxido de carbono (CO), hidrgeno (H2), anhdrido carbnico (CO2), compuestos orgnicos voltiles (COV), xido de nitrgeno (NOX) y NH3.

Algunas de las medidas de prevencin y control consisten en:

Utilizar los tratamientos de los gases de purga empleados en la sntesis del NH3 para recuperar el NH3 y H2 antes de quemar el resto en el reactor de reformado primario;

Aumentar el perodo de estancia de los gases residuales en la zona de alta temperatura del reactor de reformado primario;

Las emisiones de amoniaco de las vlvulas de escape o de los dispositivos encargados de controlar la presin de depsitos o tanques de almacenamiento deben ser recogidas y enviadas a una antorcha o a un depurador hmedo;

Instalar mtodos de deteccin de fugas para identificar emisiones fugitivas de amoniaco durante el proceso de produccin o el almacenamiento;

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Establecer programas de mantenimiento, especialmente cajas de relleno para vstagos y juntas de vlvulas de seguridad, para reducir o eliminar los escapes.

La eliminacin del anhdrido carbnico (CO2) de las instalaciones de produccin de amoniaco genera emisiones concentradas de CO2. Idealmente, las plantas de amoniaco y urea deberan estar integradas, de manera que el CO2 derivado del proceso de produccin del amoniaco pueda consumirse casi por completo si el amoniaco producido se transforma en urea. Adems, la produccin de fertilizantes nitrogenados es un proceso que hace un uso intensivo de la energa y que suele requerir un empleo significativo de energa derivada de combustibles fsiles, lo que genera un volumen significativo de gases de efecto invernadero. Las guas generales sobre MASS contienen recomendaciones sobre el manejo de GEI, adems de sobre eficiencia y conservacin energticas.

Emisiones del proceso de produccin de urea Las emisiones procedentes de las plantas de produccin de urea consisten principalmente en amoniaco (NH3) y polvo. Tambin pueden producirse emisiones fugitivas of NH3 de los tanques, vlvulas, bridas y tuberas. Las torres de granulacin y los granuladores son una de las principales fuentes de emisin de polvo de urea. El producto final se somete a un perlado o granulado que exige un elevado volumen de aire de refrigeracin, el cual es posteriormente descargado en la atmsfera.

Algunas de las medidas de prevencin y control recomendadas consisten en:

Reducir las emisiones de polvo, empleando un proceso de granulado, en lugar de perlado, para obtener el producto;

Instalar torres de granulacin dotadas de sistemas de refrigeracin de tiro natural en lugar de torres con refrigeracin de tiro forzado/inducido;

Depurar los gases residuales con el condensado de proceso antes de descargarlos en la atmsfera y volver a procesar la solucin de urea recuperada2;

Utilizar cmaras de filtracin para evitar la emisin de aire cargado de polvo procedente de los puntos de transferencia, filtros, mquinas de embolsado, etc., en combinacin con un sistema de disolucin de polvo de urea que permita reciclar la urea en el proceso;

Aplicar una fusin rpida a los productos de la urea de excesivo tamao, permitiendo as el reciclado de la urea en el proceso;

Recoger los vertidos de urea slida empleando mtodos secos y evitando el lavado de las superficies;

Conectar a una antorcha las vlvulas de seguridad/juntas en las bombas de amoniaco/urea y conductos de ventilacin de los tanques.

Emisiones del proceso de produccin de cido ntrico Las emisiones procedentes de las plantas de produccin de cido ntrico consisten principalmente en xido ntrico (NO), dixido de nitrgeno (NO2) y xido de nitrgeno (NOx) procedentes del gas de cola de la torre de absorcin de cido, xido nitroso (N2O), restos de cido ntrico (HNO3), la niebla originada durante el llenado de los tanques de almacenamiento de cido y amoniaco (NH3).

Algunas de las medidas recomendadas para prevenir y controlar las emisiones de NOx consisten en: 2 Los lavadores hmedos pueden alcanzar una eficiencia del 98 por ciento de eliminacin del polvo (ver IPPC BREF (2006)). La reducida presin parcial del NH3 presente en el aire de descarga se traduce en una escasa eficiencia en el lavado/recuperacin del NH3. La eficiencia puede aumentar mediante la acidificacin y el amoniaco resultante deber reutilizarse entonces en el proceso.

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Asegurar que el oxidante y el absorbedor disponen de un suministro de aire suficiente;

Asegurar que se mantiene una presin elevada, especialmente en las columnas de absorcin del proceso de produccin de cido ntrico;

Evitar altas temperaturas en el enfriador-condensador y en el absorbedor;

Desarrollar un programa de mantenimiento para prevenir el funcionamiento con equipos defectuosos, tales como compresores o bombas, que provocan disminuciones de la pesin y fugas, y reducen la eficiencia de las plantas;

Reducir las emisiones de NOX, aumentando la eficiencia de la torre de absorcin en funcionamiento o incorporando una torre de absorcin adicional;3

Aplicar un proceso de reduccin cataltica para tratar los gases de cola procedentes de la torre de absorcin;4

Instalar tamizadores moleculares activos para oxidizar catalticamente el NO en NO2 y adsorber de forma selectiva NO2, devolviendo el NO2 trmicamente descompuesto al absorbedor;5

Instalar depuradores hmedos con una solucin acuosa de hidrxidos o carbonatos alcalinos, amoniaco, urea, permanganato potsico, o sustancias qumicas custicas (p.ej. lavadores custicos con hidrxido sdico, carbonato sdico u otras bases fuertes), recuperando el NO y el NO2 como nitrato o sales de nitrato.6

3 La eficiencia puede mejorar si se eleva el nmero de bandejas del absorbedor, se hace funcionar ste a presin ms elevada se refrigera el lquido cido dbil en el absorbedor. 4 Los gases de cola pueden calentarse a temperaturas de ignicin, mezclarse con combustible (p.ej., gas natural, hidrgeno, nafta, monxido de carbono o amoniaco) y transferido a un lecho de catalizador (p.ej., pentxico de vanadio, platino, zeolita) (IPPC BREF (2006)). La reduccin cataltica reduce mejor el NOX que la absorcin ampliada. 5 Este mtodo puede requerir disposiciones especiales para controlar las incrustaciones del lecho del tamiz. 6 A pesar de su eficacia, este control opcional puede entraar elevados costos y resultar inviable en trminos financieros en circunstancias normales. Las

Las recomendaciones para prevenir y controlar las emisiones de N2O incluyen las siguientes:

Instalar unidades de reduccin cataltica selectiva (RCS) que funcionen a aproximadamente 200C con varios catalizadores (platino, pentxico de vanadio, zeolitas, etc.) o, con menos frecuencia, unidades de reduccin no cataltica selectiva (RNCS);

Integrar una cmara de descomposicin en el quemador para reducir la produccin de N2O mediante el aumento del tiempo de residencia en el reactor de oxidacin7;

Utilizar un catalizador selectivo para descomponer el N2O en la zona de alta temperatura (entre 800 y 950 C) del reactor de oxidacin;8

Instalar un reactor combinado de depuracin de N2O y NOX entre el calentador final de gas de cola y la turbina de gas de cola. El reactor se compone de dos capas de catalizador (Fe zeolita) y una inyeccin intermedia de NH39.

Una planta operada adecuadamente no debera generar emisiones de niebla cida en el gas de cola. Las pequeas cantidades que puedan estar presentes en las corrientes de salida del gas del absorbedor deben eliminarse mediante un separador o colector antes de entrar en la unidad de reduccin cataltica o expansor.

Emisiones del proceso de produccin de nitrato amnico y de nitrato de amonio clcico Las emisiones del proceso de produccin consisten principalmente en amoniaco y polvo procedente de los neutralizadores, evaporadores, torres de perlado, granuladores,

evaluaciones de costos deberan incluir el tratamiento de la solucin de lavado usada. 7 IPPC BREF (2006) 8 Ibid. 9 Ibid.

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secadores y enfriadores. Emisiones fugitivas of amoniaco se originan en los tanques de almacenamiento y equipos de proceso.

Algunas de las medidas recomendadas de prevencin y control de las emisiones consisten en:

Instalar tcnicas de separacin de gotculas con vapor (p.ej., mallas tejidas de alambre, rellenos de malla para la eliminacin de niebla, separadores de placas en onda y separadores de relleno de fibra empleando por ejemplo fibras de politetrafluoretileno (PTFE)) o dispositivos de lavado (p.ej., columnas de relleno, lavadores Venturi y placas perforadas irrigadas) para reducir las emisiones de amoniaco y de nitrato amnico en el vapor originado en neutralizadores y evaporadores10. Debe emplearse una combinacin de separadores y lavadores de gotculas para eliminar las emisiones de partculas de nitrato amnico, y utilizar cido ntrico para neutralizar todo amoniaco libre;

Tratar y reutilizar los condensados contaminados empleando tcnicas como el decapado con aire o vapor y la adicin de lcali para liberar el amoniaco ionizado cuando sea necesario, o emplear procesos de destilacin o separacin por membrana como la smosis inversa11;

Adoptar la temperatura de fusin ms baja posible para reducir las emisiones de amoniaco y nitrato amnico (y carbonato clcico en la produccin de nitrato de amonio clcico _ NAC) procedentes del perlado y la granulacin;

Eliminar las emisiones de amoniaco provocadas por el perlado y la granulacin mediante la neutralizacin en un depurador hmedo. Los depuradores hmedos suelen utilizar soluciones de circulacin de cidos. Por lo general,

10 Ibid. 11 Ibid.

la solucin de un depurador hmedo se reincorpora al proceso;

Eliminar los humos de nitrato amnico procedentes del perlado mediante el lavado;

Eliminar las pequeas partculas de nitrato amnico (microgrnulos) mediante el uso de corrientes de aire a travs de colectores centrfugos, filtros de bolsa y depuradores hmedos;

Adoptar un proceso cerrado de granulacin en lugar de la tcnica del perlado cuando sea posible12;

Instalar un sistema de extraccin, captura y filtrado del aire de ventilacin procedente de las zonas donde se manipulen productos que generen polvo para prevenir las emisiones fugitivas de partculas.

Aguas residuales

Aguas residuales de procesos industriales Los vertidos de aguas de procesos procedentes de las plantas de produccin de fertilizantes nitrogenados se limitan normalmente a los lavados cidos empleados en las actividades programadas de limpieza y purga, efluentes procedentes de los depuradores hmedos, escapes accidentales, fugas de pequeas cantidades de lquidos de los tanques de almacenamiento del producto, y efluentes acdicos y custicos procedentes de la preparacin del agua de suministro de las calderas.

Efluentes de las plantas de amoniaco Durante las operaciones rutinarias, las descargas de la planta pueden incluir fugas de condensados de proceso o efluentes de

12 La granulacin exige un proceso ms complicado, pero el volumen de aire a tratar es menor que en el perlado, y el equipo de depuracin que se necesita es menos sofisticado. Las partculas de nitrato amnico son ms bastas y pueden depurarse con una combinacin de colectores centrfugos secos o filtros de bolsa y lavadores hmedos en vez de filtros de buja ms sofisticados.

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depuracin de gases residuales que contienen amoniaco y otros subproductos. Los condensados de proceso suelen originarse a partir de la condensacin entre los reactores de conversin y la absorcin de anhdrido carbnico, y del anhdrido carbnico de la cabeza de destilacin. Estos condensados pueden contener amoniaco, metanol y aminas (p.ej., metilaminas, dimetilaminas y trimetilaminas). En los procesos de oxidacin parcial, la eliminacin del holln y la ceniza puede afectar a los vertidos de agua si no se manipulan adecuadamente.

Algunas de las medidas de prevencin y control recomendadas consisten en:

Los condensados deberan separarse con vapor para reducir el contenido para reducir el contenido en amoniaco y reutilizarse como agua de abastecimiento de la caldera despus del tratamiento de intercambio de iones o enviarse a la planta de trat

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