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V Congresso Brasileiro de Ácido Sulfúrico

Substituição das Torres de Secagem, de Absorção Final e Intermediária na Votorantim Metais Zinco Juiz de Fora em parada geral de 18 dias

Jean Carlos Silva Ricardo Santoro

Salvador, 01 de Outubro de 2007

Sumário

Grupo Votorantim, Votorantim Metais e unidade Juiz de Fora Macro-fluxograma do processo de Zinco e Ustulação Definição do problema Solução Processo de substituição das torres de ácido Resultados Conclusão

Fundado em 1918 Um dos maiores grupos industriais do Brasil 8 áreas de negócios: metais, cimentos, celulose e papel, química, energia, agroindústria, finanças e novos negócios 50 mil colaboradores Unidades produtivas para o Exterior: Peru, Colômbia, Canadá e Estados Unidos Faturamento em 2006: R$ 29 bilhões

Em 2005, o Grupo Votorantim foi eleito pelo IMD Business School e Lombard Odier Darier Hentsch Bank como a melhor empresa familiar do mundo

Produção ácido Votorantim Brasil; 560.000 TPA Produção ácido Brasil e Peru: 810.000 TPA

Entre os 10 maiores produtores mundiais de zinco Maior produtor de zinco na América Latina 3º maior produtor brasileiro de aços longos Produção integrada Geração própria de grande parte da energia consumida Vantagem competitiva no abastecimento de minério Gestão e competitividade nas suas operações

ENERGIA PRÓPRIA 5 USINAS ­ 393 MW

12,4 MIL Colaboradores

Zinco ­ BR 265.000 TPA

2 Minas PE 135.000 TPA 3 Metalurgias

Níquel ­ 27.000 TPA

2 Minas e Beneficiamento 1 Metalurgia

Aço ­ 700 mil ton

8 unidades industriais em 4 estados brasileiros, uma unidade no Peru e outra na Colômbia 300 mil ton 2 Metalurgias

7 Filiais e 6 Esc. vendas

Escritório Central

Linha do tempo

2002 Aquisição da empresa pelo Grupo Votorantim

2004 Produção de 95 mil t/ano de zinco

2007 Início do Projeto Polimetálicos

2005/2006 Produção de 98 mil t/ano de zinco

600 (próprios e terceiros fixos) e 440 (terceiros) Maior produtora e fornecedora de Pó de Zinco para pilhas no Brasil Única produtora de cádmio no país Maior produtora e única empresa que produz dióxido de enxofre líquido para venda Melhor performance do mundo na operação do Ustulador Produz grande parte da energia consumida com as Hidrelétricas de Sobragi (Belmiro Braga) e Picada (Torreões)

Produção (Ano 2006)

Catodo de Zinco Ácido Sulfúrico Sulfato de Cobre Concentrado de Prata Cádmio Zinco total

Histórico plantas de ácido e SO2 Líquido

1987/88 · Turbinamento do forno Ustulador · Revamp da Fábrica de ácido 278 p/ 315 t/d) · Implantação da planta de SO2 Líquido Sulzer 20 t/d 2000/01 Implantação do lavador de gases final ­ Scrubber (Peróxido de Hidrogênio)

96.000 t 120.500 t 3.000 t 1.000 t 141 t 90.300 t

1980 Start-up da Planta (278 t/d ácido)

1997/99 · Turbinamento do forno Ustulador · Revamp da planta de ácido 315 p/ 347 t/d · Implantação de planta de SO2 Líquido Lurgi 35 t/d · Implantação de nova purificação de gases;

Macro-fluxograma do Processo

Concentrado Sulfetado de Zinco

Depósito de Concentrado ZnS Ustulação Resíduo de Pb Resíduo de Co ZnO Lixiviação e Purificação ZnSO4 Eletrólise

JAROSITA

PLANTA DE ÁCIDO SULFÚRICO PLANTA DE SO2 LÍQUIDO FLOTAÇÃO PLANTA DE SULFATO DE COBRE

H2SO4 (98.5%) SO2 (l) CONCENTRADO DE PRATA CuSO4.5H2O

CEMENTATE TREATMENT

Resíduo Cu/Ni

Briquetes de Cd

CATODO DE ZINCO

Fundição

ZINCO PÓ DE ZINCO PARA BATERIAS BATERIAS ZINCO EM LÁGRIMAS GALVANIZAÇÃO

ZINCO SHG ZINCO PARA GALVANIPLASTIA

LIGAS GALVANIZAÇÃO SOB PRESSÃO

Processo de Ustulação

Ustulador Depósito de Concentrado Depósito de Concentrado Sulfetado Sulfetado

Caldeira

Ciclone

Precipitador a Seco

ZnS O2

Planta de Oxigênio

Ar

Silo de Estocagem de Ustulado

Depuração Úmida

Torre Intermediária Torre Convertedor Final

Scrubber (Lavadores de gás)

Chaminé Estocagem Ácido Sulfúrico Fábrica de SO2

SO2

Soprador de SO2 Estocagem

Torre de Secagem

Vendas Processo

SO2 Líquido

ETEI

Definição do problema

Círculo Vicioso

Baixa performance das torres

Baixa eficiência de absorção

Elevada perda de carga

Corrosão nos equipamentos Maior consumo Peróxido Vazamentos Riscos SSMA

Baixa relação O2/SO2

Baixo rendimento de conversão

Menor produção ácido

Aumento dos custos de manut.

Paradas de Planta Aumento dos custos operacionais

Menor ritmo do forno ustulador

Definição do problema

Torre de Secagem

Visão frontal da torre Visão lateral da torre

Vazamento no Bocal da Torre

Região crítica ­ bocal da torre

Anel do costado corroído

Equipamento em operação desde o start-up da Planta (27 anos); Vazamentos no bocal de entrada da Torre de Secagem. Necessidade de utilização de massa anti-ácida como paliativo;

Definição do problema

Torre de Secagem

Medição de espessura*

PONTOS ESCOLHIDOS POR AMOSTRAGEM

A B C D E F G H

3,4 7,3 7,7 7,4 6,5 5,2 4,2 6,1

8,4 2,3 6,9 6,4 6,5 7,3 6,0 6,0

7,0 7,5 6,0 5,8 7,1 5,9 6,0 5,9

10,0 6,9 7,2 5,7 6,9 4,0 7,1 5,9

* Espessura Nominal da Chapa: 8 mm

Regiões do costado da torre com espessura abaixo do nominal em até 71% - risco de ruptura com impactos operacionais, de Saúde, Segurança e Meio-Ambiente;

Definição do problema

Torre de Absorção Intermediária

Equipamento em operação desde o start-up da Planta (27 anos); Deficiência de absorção (retorno de SO3 para o trocador de calor gás); Elevada diferença de temperatura entre o gás de entrada e ácido circulante (40° C); 3 1 1 1 2 1

1 1 1

1

1

1 ­ Elevado estado de corrosão do costado 2 ­ Sulfatação causada por vazamentos 3 ­ Comprometimento do domo superior

Definição do problema

Torre de Absorção Intermediária

Perdas de Alimentação por paradas de equipamentos da Planta de Ácido - Jan a Ago/06

100 2000

Perda de ácido (t)

Torre Intermediária

80

1500

225,20

1000

460,30

312,07

40

500

348,25

20

Equipamento

i l s o o B B ia ia io rg id o em na M ár ár gá çã sã ár rI Fi Lu di di ác o ag di lo er IV du e e e c e a ã V r rr ão ro nv rm rI rm rm lo aç Se rC To te te ul rP Co te la ç Ca alo re do b o n In In e e r a bu al rI or Tu rr rC qu re re To oc Tu rC To ad a lo or do or an Tr C T a T T do oc e oc or Tr ca Tr qu ad ro n T oc Ta Tr

0

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A Torre Intermediária foi um dos principais causadores de paradas da Fábrica de Ácido e do forno Ustulador entre janeiro e agosto de 2006; Perdas acumuladas de alimentação de 450t de concentrado e 350t de ácido;

Percent

349,41

60

(t)

Definição do problema

Torre de Absorção Intermediária

Torre de Absorção: Perdas de alimentação por paradas do equipamento Jan a Ago/06

500 100 400

Perda de Ácido (t) 24,09

1

80 60

(t)

108,44

131,29

200

42,16 43,37

40

1 2 3 4 5

100

20

Percent

300

4

0 C8

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to

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za

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en

to

2

Paradas Intermediária

3 5

1

A estratificação de paradas do equipamento mostra que os problemas no equipamento estão distribuídos, reforçando a condição de desgaste generalizado do equipamento.

Definição do problema

Torre de Absorção Final

Estufamento

Estufamento

Equipamento em operação desde o start-up da Planta (27 anos); "Estufamentos" no costado da Torre. Risco de rompimento do costado com impactos operacionais, de saúde, segurança e meio-ambiente;

Solução

Substituição das Torres de Secagem, Final e Intermediária na parada geral de 2007; Substituição progressiva demandaria prazo total de 6 anos; Substituição da tecnologia Venturi da Torre Intermediária; Tecnologia Escolhida: Clark Koch

Características Gerais das Novas Torres

Revestimento interno membrana flexível, Argamassa anti-ácida e tijolos antiácidos Domos autoportantes KPS ® para suporte dos recheios cerâmicos Recheios aleatórios de alta-eficiência LPD 3" Distribuidores de ácido tipo pipe, construídos em Ferro Fundido Dúctil Inserts dos bocais construídos em Sandvik SX® Sulfuric Acid Steel Eliminador de névoas Demister ® Style 338, montado em Safety Srubber

Solução Torres:Detalhes

Membrana Flexível Pyroflex®

Domo Autoportante KPS®

Torre Metálica A 383 GrC

Recheio LPD® 3" ("Low Pressure Drop)

Distribuidor de Ácido Pipe em FoFo 1,25pts/ft2 Suporte Tipo Safety Scrubber Demister modelo 340

Cronograma Geral do Processo de substituição das Torres

Torres de Secagem e Absorção Final

Início do Projeto das Torres Montagem dos internos (Pyroflex, Tijolos, Recheio)

Colocação das torres novas

Fornecimento das torres

Plano de içamento

Montagem da árvore e topo Start-up

Plano de Rigging

Soldagem de suportes para içamento

Retirada das torres antigas Interligação das torres (FoFo e Gás)

Definição da forma de içamento das torres

Desmonategem de passarelas e escadas

Reforma das bases

Planejamento e fabricação

Pré-parada 7d

Parada Geral 18 d (15 trabalho + 3 resfriamento e aquecimento)

Start-up

Processo de substituição das Torres

Torres de Secagem e Absorção Final

Montagem dos internos das torres novas em local próximo à Fábrica de Ácido

Soldagem do suporte e reforço para içamento da Torre Final (pré-parada)

Preparação da Torre Final para içamento ­ Retirada de andaimes

Antes da Parada Geral

Processo de substituição das Torres

Torres de Secagem e Absorção Final

Utilização de guinchos (500 e 300t capacidade) para substituição das torres de ácido; Trabalho simultâneo dos guinchos para retirada da Torre Final;

Guincho de 500 t

Guincho de 300t

Processo de substituição das Torres

Torres de Secagem e Absorção Final

Preparação dos cabos de aço para içamento da Torre Final

Início do tombamento da Torre Final com apoio do guindaste de 300 t

Posicionamento da Torre Final em carreta para direcionamento à área de demolição

Processo de substituição das Torres

Torres de Secagem e Absorção Final

Base civil após retirada da Torre Final

Reparo da parte superior da base civil

Aceleração da secagem do concreto polimérico

Base recuperada com o uso de concreto polimérico

Processo de substituição das Torres

Torres de Secagem e Absorção Final

Preparação da nova Torre Final para içamento

Içamento da nova Torre Final

Posicionamento da nova Torre Final na base recuperada

Processo de substituição das Torres

Torres de Secagem e Absorção Final

Início do içamento da Torre de Secgem

Içamento da Torre de Secagem

Posicionamento da Torre de Secagem

Torre de Secgem antiga posicionada ao lado da nova Torre de Secgem

Processo de substituição das Torres

Torres de Secagem e Absorção Final

Iníxio do içamento da nova Torre de Secgem

Içamento da nova Torre de Secagem

Posicionamento da nova Torre de Secagem

Colocação da nova Torre de Secagem na base civil recuperada com concreto polimérico

Processo de substituição das Torres

Torres de Secagem e Absorção Final

Montagem das tubulações de gás

Montagem das tubulações de intercâmbio de

Instalação do topo das torres

Colocação da última camada de recheio após montagem da árvore e topo

Processo de substituição das Torres

Torre de Absorção Intermediária

Início do Projeto das Torres e tubulações (gás e ácido)

Montagem dos internos (Pyroflex, Tijolos, Recheio)

Fornecimento das torres

Montagem do árvore e topo Start-up

Fabricação tubulações de gás e ácido e suportes

Interligação da torre (FoFo e Gás)

Fundação e construção da base

Desativamento da intermediária antiga - Venturi

Planejamento e fabricação 137 d (20 semanas)

Parada Geral 18 d Start-up

Processo de substituição das Torres

Torre de Absorção Intermediária

Desmontagem das tubulações de gás da Torre Intermediária

Transporte das tubulações de gás retiradas da Torre Intermediária

Seqüência de desmontagem das tubulações

Colocação de recheio na nova Torre Intermediária

Cronograma Geral do Processo de substituição das Torres

Torre de Absorção Intermediária

Montagem da nova tubulação de ácido de alimentação da árvore da Torre Intermediária

Montagem da tubulação de intercâmbio de ácido

Montagem das novas tubulações de gás da Torre Intermediária

Revestimento térmico das novas tubulações de ácido da Torre Intermediária

Resultados

As novas torres têm permitido o aumento do rendimento de conversão da planta de ácido sulfúrico e consequentemente a redução no consumo de peróxido de hidrogênio; Melhoria das condições de Saúde, Segurança e Meio ambiente;

Menor perda de carga nas torres de Secagem, Final e Intermediária Redução da diferença de temperatura do ácido e gás na torre intermediária

Aumento da vazão do soprador KKK

Aumento da relação O2/SO2

Aumento do rendimento de conversão

Redução do consumo de peróxido

Aumento da absorção de SO3

Conclusão

Forte planejamento dos serviços; Realização de atividades em paralelo pelo cliente e fornecedor; Forte interação cliente x fornecedor; Extensivo levantamento de informações em campo para minimização de problemas na montagem; Realização de atividades preparatórias pré-parada (com a planta em operação) permitiram ganhos de tempo fundamentais;

Obrigado!

Votorantim Metais Zinco - Juiz de Fora Rod. BR 267 km 119 ­ Igrejinha (32) 3081-3019 [email protected]

Information

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