Disseny i simulació d'un sistema d'absorció de gasos per a fuites de clor

Abstract

L’alliberament accidental de gas clor, ja sigui per petites fuites a les brides de les canonades o per ruptura més greu d’una vàlvula de retenció en una botella d’emmagatzematge de clor, representa un risc ambiental i de seguretat per a les persones. Aquest tipus d’incidents requereixen sistemes de contenció i neutralització eficients. Aquest treball, té com a objectiu la simulació d’una planta de neutralització de gas clor mitjançant una solució de sosa càustica, amb l’objectiu de reduir la concentració de clor a valors inferiors als límits ambientals permesos (<0,5 ppm) i controlar la temperatura del procés per sota dels paràmetres de treball. La metodologia es basa en la modelització del sistema a Aspen HYSYS, inicialment en règim estacionari i posteriorment en règim dinàmic. El sistema inclou la sala de clor, el circuit de sosa càustica, la torre d’absorció de gasos (scrubber) i els equips auxiliars, com la bomba, el bescanviador de calor i el ventilador/extractor. També es preveu la incorporació de controladors PID i alarmes per gestionar el nivell, la temperatura i la concentració de clor durant les fuites simulades. Es pretén analitzar l’eficiència del sistema de neutralització del clor i l’impacte de la reacció exotèrmica associada. Aquesta reacció de neutralització genera una gran quantitat de calor, fet que genera un increment de temperatura i que pot afectar la seguretat i l’estabilitat del procés. Per aquest motiu, s’ha considerat la integració d’un bescanviador de calor per mantenir els valors de la temperatura dins d’un rang adequat. Finalment, es duu a terme un estudi HAZOP per avaluar els possibles perills associats a fuites i fallades d’equips. El conjunt del treball permetrà validar la viabilitat tècnica i seguretat operativa del sistema de neutralització proposat, contribuint a la sostenibilitat i seguretat del procés industrial.

The accidental release of chlorine gas, whether due to small leaks at pipe flanges or more severe ruptures of a check valve in a chlorine storage cylinder, represents both an environmental and safety risk for personnel. Such incidents require efficient containment and neutralization systems. This project aims to simulate a chlorine gas neutralization plant using a caustic soda solution, with the objective of reducing the chlorine concentration to values below the permitted environmental limits (<0.5 ppm) and controlling the process temperature within safe operating conditions. The methodology is based on the modeling of the system in Aspen HYSYS, initially under steady-state conditions and later in dynamic mode. The system includes the chlorine room, the caustic soda circuit, the absorption reactor (scrubber), and auxiliary equipment such as the pump, heat exchanger, and extraction fan. PID controllers and alarms are also planned to manage the level, temperature, and chlorine concentration during simulated leak scenarios. The efficiency of the chlorine neutralization system and the impact of the associated exothermic reaction are to be analyzed. This neutralization reaction releases a large amount of heat, causing a temperature increase that may affect the safety and stability of the process. For this reason, the integration of a heat exchanger has been considered to maintain the temperature within an appropriate operating range. Finally, a HAZOP study will be carried out to assess the potential hazards associated with leaks and equipment failures. The overall project will validate the technical feasibility and operational safety of the proposed neutralization system, contributing to the sustainability and safety of the industrial process.