Abstract:
CONDITION FOR PROJECT PUBLICACTION. The growing water crisis and pollution highlight the need for efficient treatment methods. Coagulation and flocculation are key processes to purify these resources, using substances that modify the properties of solids and cause their precipitation. Liquid aluminum sulfate, obtained from the mixture of bauxite and sulfuric acid at high temperatures, is employed in these processes. The quality of the product depends on the ratio of acid to bauxite, which is decisive for profitability and effectiveness in water treatment. This work presents the simulation of the production process of liquid aluminum sulfate, establishing operating conditions that maximize the efficiency of the reaction and reduce raw material consumption. Aspen Plus was used to simulate the process, evaluating its performance with data from a plant in Quito, Ecuador. The simulation included physicochemical parameters and the kinetic model of bauxite dissolution with sulfuric acid adapted from the literature. Sensitivity and optimization analyses were carried out to determine the appropriate ratio of raw materials and their influence on the final product quality. The results showed a 5.56% reduction in sulfuric acid consumption, equivalent to 200 kg per Batch. This savings leads to an accumulated capital of 696 000 USD over 5 years, representing 7.85% of the total annual cost of the process. In addition, the final production increased by 4.8% due to the optimized dosing. This study demonstrates the potential of simulators to represent reactive processes and compare them with industrial results.
Keywords: liquid aluminum sulfate, sensitivity analysis, process simulation, bauxite, sulfuric acid.
Description:
CONDICIONAMIENTO DE PUBLICACION DE PROYECTO. La creciente crisis hídrica y la contaminación del agua resaltan la necesidad de métodos eficientes para su tratamiento. La coagulación y floculación son procesos clave para purificar estos recursos, utilizando sustancias que modifican las propiedades de los sólidos y provocan su precipitación. El sulfato de aluminio líquido, obtenido de la mezcla de bauxita y ácido sulfúrico a altas temperaturas, se emplea en estos procesos. La calidad del producto depende de la proporción de ácido y bauxita, lo cual es decisivo para la rentabilidad y efectividad en la potabilización. Este trabajo presenta la simulación del proceso productivo de sulfato de aluminio líquido, estableciendo condiciones de operación que maximicen la eficiencia de la reacción y reduzcan el consumo de materias primas. Se usó Aspen Plus para simular el proceso, evaluando su desempeño con datos de una planta productora en Quito, Ecuador. La simulación incluyó parámetros fisicoquímicos y el modelo cinético de disolución de bauxita con ácido sulfúrico adaptado de la literatura. Se realizaron análisis de sensibilidad y optimización para determinar la proporción adecuada de materias primas y su influencia en la calidad final. Los resultados mostraron una reducción del consumo de ácido sulfúrico del 5.56%, equivalentes a 200 kg por Batch. Este ahorro conlleva a un capital acumulado de 696 000 USD, en 5 años, representando el 7.85% del costo anual total del proceso. Además, la producción final tuvo un incremento del 4.8% gracias a la dosificación optimizada. Este estudio demuestra el potencial de los simuladores para representar procesos reactivos y compararlos con resultados industriales.