Análisis operacional y propuestas de mejora para el sistema CRP y ECRP de Planta Valdivia, celulosa Arauco y Constitución S.A.

Abstract

El proceso de remoción de cloruro y potasio (CRP-ECRP) de Planta Valdivia tiene como objetivo, remover elementos perjudiciales en el ciclo de licor (cloruro y potasio) que provocan problemas operacionales en la caldera recuperadora, a la vez que se recuperan otros elementos de importancia como lo son el sodio y el sulfato. Durante el primer periodo de estudio analizado que comprendió los meses de enero a marzo del año 2023, se observó una tasa de alimentación de ceniza (39 [ton/d]) por debajo del diseño de 65 [ton/d], y eficiencias de remoción de potasio (43%) y recuperación de sodio (78%) inferiores a las esperadas (97 y 87% respectivamente). El análisis operacional realizado en el primer periodo de estudio, identificó una baja temperatura (61 ± 4 [ºC] respecto al diseño de 75 [ºC]), y densidad muy variable (1241 ± 45 [kg/m3] respecto al diseño de 1250 [kg/m3]) en el tanque disolución de ceniza, además de valores bajos de elevación del punto de ebullición en los cristalizadores (6,6 [ºC] en CRP y 3,6 [ºC] en ECRP respecto al diseño de 8 [ºC]) y alto volumen de sólido asentado en las recirculaciones (61% en CRP y 55% en ECRP respecto al diseño de 25%). Dentro de las principales causas de las desviaciones, se encontró que existe un exceso de agua en el sistema, producto de la necesidad del lavado frecuente de las centrifugas, lo cual nace de la inestabilidad en el control de densidad del tanque de disolución de ceniza. Para abordar estas desviaciones, se implementaron mejoras durante la parada de planta (abril a julio de 2023), incluida la habilitación de una línea de vapor al tanque de disolución de ceniza que logró incrementar la temperatura casi al diseño (74 ± 3 [ºC]). Posteriormente, el análisis operacional que abarcó los meses de septiembre a octubre de 2023, mostró que no hubo incremento en cuanto a la cantidad de ceniza tratada (40 [ton/d]), pero si un incremento considerable en las eficiencias de remoción de potasio y recuperación de sodio (a 97% y 85% respectivamente), lo que se debió a la disminución en el volumen de sólido asentado en las recirculaciones de los cristalizadores (a 33 [%] en CRP, y 34 [%] en ECRP), que permitió tener un menor arrastre de cristales. Por otra parte, hubo una disminución en la eficiencia de remoción de cloruro (de un 96% a 87%), lo que se puede deber al incremento en el flujo de reciclo al cristalizador CRP, según las posibles causas estudiadas en la literatura. En adición a lo anterior, la densidad en el estanque de disolución de ceniza, se encontró más estable (1231 ± 32 [kg/m3]), debido a que la temperatura ayudó a mantener la ceniza disuelta. Los valores de elevación del punto de ebullición, casi no tuvieron cambios en el segundo periodo (6,2 [ºC] en CRP y 3,7 [ºC] en ECRP), lo que se puede deber a que aún podría existir un exceso de agua en el sistema. Otra explicación podría ser que existiera alguna desviación en la medición del BPR (por parte del instrumento), especialmente para el caso del cristalizador ECRP, que presenta valores considerablemente menores a los esperados. Finalmente, en términos económicos, se evaluó el impacto de incrementar la alimentación de ceniza, desde la condición actual de 40 [ton/d], a la condición de diseño de 65 [ton/d] adicionando una válvula rotatoria en paralelo a la existente en el tanque disolución de ceniza, sugiriendo que esta mejora podría ser rentable, con un VAN de 12 [kUSD], una TIR del 11%, y un Payback al año 6.