Cerrando el Ciclo
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REVISTA DEDICADA AL NÍQUEL Y A SUS APLICACIONES |
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SUNCOR ENERGY'S Firebag project in northern Alberta. |
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WATER IS RECYCLED in these vertical tube, falling-film, vapour compression evaporators. |
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THE KEY COMPONENT inside the evaporators are tubes made of nickel alloy
N08926. A total of 107 tonnes of this alloy are used in each evaporator. |
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HOW THE EVAPORATORS WORK: As brine flows down the inside surface of the tubes in a thin film, it is
heated by steam on the outside of the tubes. |
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Un Nuevo Proceso Reduce las Huellas de la Minería de Tierras Petroleras
Por Carroll McCormick
Revista de Níquel, Noviembre 2005 -- Al visitar Forth McMurray al norte de Alberta, Canadá, uno recibe una gran sacudida debido a las huellas que la explotación minera superficial de las tierras petroleras ha dejado en el bosque Boreal del norte.
La compañía Suncor Energy, uno de los dos productores de petróleo de la región, ha comenzado a atacar el problema: está utilizando una técnica de extracción subterránea de bajo impacto que promete reducir el daño conocido como huella ambiental. Este es el segundo de seis desarrollos planificados en la mina Firebag de Suncor, que tiene una extensión de 1,000 kilómetros cuadrados.
La técnica emplea Drenaje por Gravedad Asistido con Vapor (SAGD por sus siglas en Inglés) para bombear vapor a través de tuberías horizontales de 700 a 800 metros de longitud localizadas a 250 metros de profundidad en las tierras petroleras. Una vez que ha sido calentado por el vapor, el alquitrán o asfalto, es recolectado por tubos paralelos situados de tres a cinco metros por debajo de los tubos de vapor y es llevado hacia la superficie para ser procesado, siendo en esta etapa en donde el níquel juega un papel esencial.
Firebag 2, que comenzó a operar a finales de julio del 2005, usará 15,000 metros cúbicos de agua por día cuando haya producción total. Casi la totalidad del agua recuperada con el asfalto se recicla a través de tres evaporadores masivos. Como resultado, se necesita disponer de menor cantidad de agua nueva proveniente de fuentes externas. Los tubos verticales evaporadores de compresión de vapor, recubiertos con una delgada capa de zinc, son los más grandes de su tipo en el mundo. La tecnología de tratamiento del agua está autorizada por la RCCI, una subsidiaria de la GE Infrastructure, Water & Process Technologies.
Cada evaporador está fabricado con 4,000 tubos [107 toneladas de la aleación N08926 (con 25% de níquel).] Cada tubo mide 20 metros de longitud con un diámetro exterior de 5.1 centímetros y un espesor de 1 milímetro.
Esta tecnología (diferente a los métodos tradicionales de ablandamiento con cal caliente, filtración e intercambio débil de cationes ácidos) produce agua de alimentación para las calderas de mucha más alta calidad, minimizando el depósito de agua y lodos.
Una vez que el agua y el petróleo han sido recuperados del subsuelo, la primera es desengrasada. El producto resultante es concentrado en los evaporadores para recuperar agua limpia, destilada y de alta calidad. Una salmuera concentrada, que constituye un pequeño porcentaje del agua producida, es dirigida a un flujo de residuales que posteriormente serán tratados. El agua destilada se usa para alimentar los calentadores generadores de vapor, donde el vapor generado es inyectado a los depósitos de asfalto, completándose de este modo el ciclo.
Los requerimientos para la fabricación de los evaporadores son estrictos: La RCCI describe al agua producida típicamente como "salmuera predominante de cloruro de sodio con alto sílice y bajo calcio y magnesio." La subsidiaria de la GE amplía la explicación: "También están presentes alta alcalinidad o carbonatos. El agua producida generalmente contiene cerca de 3,000 microgramos de sólidos disueltos por litro pero puede variar dependiendo de la contribución geológica. Los materiales orgánicos y emulsificados (petróleo), están presentes en diferentes niveles, dependiendo del proceso de separación de petróleo empleado."
El material empleado en los evaporadores debe ser altamente resistente a la corrosión por picaduras y por cavidades en presencia de haluros y en ambientes que contengan sulfuro de hidrógeno (agios.) También debe virtualmente ser inmune (bajo condiciones prácticas) a la corrosión bajo tensión por iones cloro, además de poseer excelente resistencia a la corrosión en medios tanto oxidantes como reductores. Los evaporadores tienen una vida en servicio de 30 años; dentro del diseño, no está considerada la reparación o reemplazo de tubos según la Associated Tube Indutries (ATI), compañía canadiense situada en Ontario quién fabricó los tubos evaporadores.
Los tubos de paredes delgadas requirieron de un manejo especial, según Roger Thomas Director de Ventas de Producto de la ATI. "Nada como esto se había hecho anteriormente en aleaciones de este tipo. Realizamos modificaciones a los hornos de recocido y modificamos la manera de transportar los tubos dentro del horno, de tal manera que no sufrieran daño alguno."
La ATI forma tubos mediante el rolado de rollos de materia prima en diferentes anchos. Posteriormente se sueldan mediante el proceso TIG (argón) sin metal de aporte, se induce un trabajo en frío muy localizado y posteriormente se someten a un recocido brillante a una temperatura de 1149 °C, notablemente mejorando la resistencia a la corrosión.
La Firebag 2 está localizada a 52 kilómetros de las instalaciones de Suncor en Fort McMurray. Al igual que la Firebag 1 que entró en operación en el 2004, tiene una capacidad de 35,000 barriles por día. La Firebag 2 tardará 18 meses en alcanzar su capacidad total.
La compañía Suncor instalará un regenerador de 85 megawatts de potencia tanto en Firebag 1 como 2 para incrementar la producción en 25,000 barriles por día. A principios del 2009 se tiene contemplado que las Firebag 3 a la 6 entren en operación.
Como funcionan los evaporadores
El agua producida retornada a la superficie con el asfalto está libre de aceite, es calentada en un intercambiador de calor cerca de los 100 °C. El calor de la alimentación está libre de aire para remover los gases sin condensar, tal y como el oxígeno, antes de ser bombeado hacia los evaporadores, cada uno de los cuales tiene una altura de 31 metros y un diámetro máximo de 7.5 metros.
El paquete de tubos condensadores está situado verticalmente en la parte superior del recipiente recolector de aceite (cárter). El vapor se inyecta del lado de la coraza del condensador, mientras que la salmuera (agua) está del lado del tubo.
La salmuera es bombeada del cárter del evaporador hacia la parte superior del condensador mediante una bomba de recirculación. La salmuera baja por la superficie interna de los tubos en una película delgada. Parte de la salmuera se evapora. El vapor que es generado en los tubos es llevado hacia el cárter y hacia el compresor. El vapor comprimido se dirige al lado de la coraza donde se condensa y calienta a la salmuera que se encuentra dentro del tubo. El vapor condensado que sale del evaporador a través de la línea de destilado, se utiliza para calentar la alimentación del mismo, entonces, pasa a alimentar al generador para producir vapor, que es retornado bajo tierra.
La salmuera concentrada dentro de los tubos baja nuevamente hacia el cárter del evaporador y se recircula hacia la parte superior del condensador para de nueva cuenta pasar a través de los tubos. Una pequeña porción de la salmuera se descarga como vapor residual con la finalidad de mantener la apropiada concentración de la salmuera re-circulante. La temperatura en el interior de los tubos es de 100 °C: el vapor en la parte exterior de los tubos es algunos grados más elevada. La presión en el interior de los tubos es de dos kiloPascales, fuera del tubo la presión es de 30 a 35 kiloPascales.
Carrol McCormick es una escritora independiente que radica en Montreal.
Crédito de la fotografía: Associated Tube Industries
 Roger Thomas Lalit Jain |
