Con sede en Canadá, Nutrien es el tercer mayor productor de amoníaco del mundo, con una capacidad anual de 7,1 millones de toneladas. Entre sus nueve instalaciones de producción de nitrógeno se encuentra la Planta de Nitrógeno de Redwater. Ubicada en Alberta, Canadá, tiene una capacidad de 1,4 millones de toneladas anuales de fertilizante a base de nitrógeno.
El suministro de agua cruda de Nutrien Redwater proviene del río North Saskatchewan. Durante gran parte del año, la calidad del agua del río es consistentemente limpia. Pero durante la escorrentía de primavera, el derretimiento de la nieve introduce grandes cantidades de sedimentos, lo que aumenta la turbidez. El sistema de tratamiento previo de la planta está diseñado para eliminar el limo, la arcilla y el material orgánico del agua entrante para evitar la incrustación de los diversos equipos de proceso, lo que podría provocar problemas de rendimiento.
Desafío
El sistema de tratamiento previo de Redwater está compuesto por un clarificador y un ablandador de cal fría que normalmente funcionan en paralelo, enviando agua tratada adecuadamente a varias áreas de proceso en el sitio. Pero durante la escorrentía, el clarificador y el ablandador de cal fría funcionan en serie, y el clarificador elimina la mayor parte de los sólidos suspendidos antes de ser tratados por el ablandador de cal fría. Cuando Veolia se asoció con Nutrien Redwater en 2017 para convertirse en su proveedor de soluciones de tratamiento de agua, la planta había estado experimentando dificultades operativas que coincidían con la escorrentía de primavera.
El equipo local de Veolia se familiarizó con el funcionamiento del sitio y reconoció que los problemas de la planta, que incluían la falta de funcionamiento de los desmineralizadores de intercambio iónico, la deposición del intercambiador de enfriamiento y las variaciones del límite de descarga de efluentes de la planta, no solo se debían a las condiciones de escorrentía, sino que señalaron la necesidad de mejorar la química de clarificación del tratamiento previo.
Solución
Veolia colaboró con el equipo de operaciones de la planta y llevó a cabo un trabajo analítico en profundidad durante varios períodos de escorrentía para capturar completamente el impacto del programa de clarificación actual. Para manejar la gran afluencia de sólidos suspendidos durante estos períodos, la planta históricamente alimentaba grandes cantidades de productos químicos de sulfato de aluminio (alumbre). Los datos recopilados mostraron que la alta dosis de alumbre durante la escorrentía de primavera estaba teniendo un efecto negativo en la calidad del agua de salida del ablandador de cal fría, limitando la capacidad de la unidad para eliminar la dureza del agua.
El aumento de la dureza, combinado con el aumento de sólidos disueltos para otras especies de sulfato, aumentaba la carga de los tres desmineralizadores de intercambio iónico. Esto provocaba que los trenes desmineralizados se desconectaran para su regeneración con mayor frecuencia, lo que provocaba un aumento en los costos ácidos y cáusticos, así como menores volúmenes de agua tratada debido a la menor disponibilidad.
Una vez que los equipos de Veolia y Nutrien en el sitio tuvieron una comprensión clara de las causas raíz de las dificultades operativas, exploraron cómo cambiar la química de clarificación existente podría eliminar los impactos posteriores y evitar que los desmineralizadores actuaran como un cuello de botella en la producción.
Resultado
Después de una prueba a gran escala para probar y validar una química coagulante alternativa de la gama de productos de Veolia, se confirmaron los siguientes beneficios:
- Dosis significativamente menor de productos químicos agregados al clarificador primario
- Rendimiento mejorado del suavizante de cal fría en la eliminación de durezas
- Disminución de la frecuencia de regeneración de los desmineralizadores debido a la reducción de la carga de sólidos en el agua entrante (Figura 1)
- Producción optimizada para aumentar la disponibilidad y el volumen de agua desmineralizada
- Ahorro de costos en el uso de ácidos y cáusticos gracias a la reducción de las regeneraciones
- Control optimizado de los KPI del agua entrante (Figura 2)
Al comparar los parámetros operativos de la planta con la química optimizada del clarificador con los de los cinco años anteriores, los ahorros fueron significativos:
- ~30 millones de galones por año de agua ahorrada gracias a la reducción de las regeneraciones de desmineralización
- $1.265 millones en ahorros operativos gracias a la mejora de la productividad y la reducción del uso de productos químicos
"Trabajar con Veolia no solo ha sido un gran servicio, sino una verdadera asociación. Su experiencia en el tratamiento de agua y la aplicación de sus programas ha aumentado nuestro rendimiento y mejorado la sostenibilidad con soluciones orientadas a nuestra operación específica y sus desafíos".
Tyler McDowell, ingeniero jefe de energía, Nutrien Redwater, Alberta, Canadá