Mediciones de Material Particulado en Emisiones de Gases

MEDICIÓN DE EMISIONES MATERIAL PARTICULADO Y GASES

METHANEX CHILE LIMITED

SERPRAM S.A. METHANEX CHILE LIMITED Octubre de 2004

ÍNDICE

Página Nº

1. ANTECEDENTES 1 2. MEDICIONES 2

2.1 Metodología de Mediciones 2

2.1.1 Mediciones Isocinéticas de Material Particulado 2 2.1.2 Mediciones de Gases 3 2.1.3 Equipos para las mediciones 5 2.2 Comentarios y Resultados 6

ANEXOS

A. Medición Material Particulado CH-5

A.1 Puertos de Muestreo. A.2 Hojas de Resumen de Datos. A.3 Hojas de Terreno Muestreo Isocinético. A.4 Análisis de Laboratorio, Humedad y Material Particulado. A.5 Certificados Equipo Isocinético

B. Medición de Gases.

C. Descripción de Operación de la Fuente. D. Resolución del Laboratorio.




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1.0 ANTECEDENTES

Durante los días 20, 21, y 22 de Octubre de 2004, Servicios y Proyectos Ambientales S.A., realizó en la planta productora de metanol propiedad de Methanex Chile Limited, ubicada en la ciudad de Punta Arenas, mediciones de material particulado y gases ( SO2, NOX, CO2, O2, CO y HCT) en las chimeneas de evacuación de gases de los procesos de producción de metanol.

Las mediciones se realizaron en el proceso productivo correspondiente a los Hornos de Reformación Nº1, Nº2 y Nº3.

La metodología utilizada durante la campaña de medición corresponde a la aprobada en la Región Metropolitana por el Servicio de Salud Metropolitano del Ambiente, SESMA, y a la metodología aprobada por la Environmental Protection Agency, EPA, de los Estados Unidos.

A continuación se indican los métodos que se utilizaron para la ejecución de las mediciones:

Contaminante o Parámetro Método Descripción

Material Particulado

CH 5 Muestreo isocinético desde fuentes estacionarias.

O2, CO2 CH 3 A

Determinación de oxígeno y dióxido de carbono en emisiones desde fuentes estacionarias. Procedimiento de instrumentación y análisis.

CO CH 10

Determinación de emisiones de monóxido de carbono desde fuentes estacionarias.

NOX CH 7E

Determinación de óxidos de nitrógeno desde fuentes estacionarias. Procedimiento de instrumentación y análisis.

SO2 CH 6C

Determinación de anhídrido sulfuroso desde fuentes estacionarias. Procedimiento de instrumentación y análisis.

HCT, CH4 CH 25A

Determinación de concentración de compuestos orgánicos volátiles. Procedimiento de instrumentación y análisis.




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2.0 MEDICIONES 2.1 Metodología de Mediciones

2.1.1 Mediciones Isocinéticas de Material Particulado desde Fuentes Estacionarias. La determinación de la concentración de partículas y, por ende, los niveles de arrastre de sólidos en la corriente gaseosa, se realiza con un analizador isocinético de acuerdo al método CH-5, el cual incluye los métodos CH 1-2-3-4. La medición de material particulado a realizar se basa en extraer isocinéticamente una muestra de gas de una fuente y se recoge en un filtro de fibra de vidrio mantenido a una temperatura del rango de 120 ± 14 ºC (248 ± 25 ºF) según se especifica en la reglamentación aprobada por el Servicio de Salud Respectivo. La masa de particulado, que incluye todo material que se condense sobre la temperatura de filtración, se determinará gravimétricamente después de llevar a sequedad. El analizador isocinético determina en el mismo momento el flujo de gases, la humedad y la temperatura. El analizador isocinético, al igual que todo el tren de muestreo se encuentra debidamente calibrado y certificado por el Instituto de Salud Pública (ISP). En términos generales, el trabajo de terreno se efectuará de la siguiente manera, usando el muestreador de acuerdo a la metodología CH-5: a) Determinación del número de estaciones de muestreo en la chimenea a medir. b) Caracterización del flujo de gases en el ducto. Esto implica medir los siguientes parámetros:

- Presión absoluta del ducto. - Temperatura de los gases. - Velocidad de los gases. - Humedad de los gases. - Composición de los gases (CO2 y O2) c) Preparación y ajuste del muestreador isocinético de acuerdo al régimen de velocidad y

temperatura de los gases. d) Muestreo isocinético de las partículas, con el fin de determinar su concentración.




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2.1.2 Mediciones de gases en chimenea del Horno (O2, CO2, COVs, HCT, NOx, CO) La determinación de gases SO2, NOX, CO, CO2, O2 y HCT, se realizará, mediante monitoreo continuo, con analizadores de gases de chimenea, los cuales utilizan gases de calibración, certificados, cada vez que se requieren utilizar. Los principios de detección usados por estos analizadores para los distintos gases son: infrarrojo no dispersivo para el CO y CO2, fotometría de emisión de llama para los HCT, y magnetoneumático para O2, aprovechando que es un gas paramagnético. Los métodos de detección que se utilizaran para la medición de SO2 será el de fluorescencia ultravioleta y para la determinación de NOX será el de luminiscencia química. Estos analizadores, cumplen con la metodología expuesta en el método CH 7-E para la detección de NOx y con la establecida en el método CH 6-C para la determinación de SO2, con el método CH 10 para la determinación de CO y con el método 25-A para la determinación de HCT y COVs. Es importante destacar que la calibración de equipos se realiza mediante gases de calibración protocolo EPA Nº1 vigentes. A continuación se presenta una breve descripción de la metodología de medición que utiliza la unidad de monitoreo de gases. MÉTODO CH-6C: Determinación de emisiones de dióxido de azufre desde fuentes estacionarias (procedimiento con analizador instrumental). Aplicabilidad Este método se aplica sólo cuando está especificado dentro de las reglamentaciones para determinar las concentraciones de dióxido de azufre (SO2) en emisiones controladas y no controladas de fuentes estacionarias. Principio Se toma en forma continua una muestra de gas de chimenea y se lleva una parte de la muestra a un analizador instrumental para determinar la concentración de gas de SO2, usando un analizador de rayos ultravioletas (UV), analizador infrarrojo no dispersivo (NDIR), fluorescente o con celdas electroquímicas. Se entregan las especificaciones de desarrollo y los procedimientos para efectuar los test para así garantizar datos confiables. Rango Analítico El rango analítico está determinado por el modelo instrumental. En este método, una porción del rango analítico es seleccionada al elegir la escala del sistema de monitoreo. Esta escala debe ser seleccionada de forma tal que la concentración del gas contaminante equivalente al estándar de emisión no sea menor que el 30% de ésta. Si en algún momento de la medición de la concentración del gas se excede la escala, esta medición se considera inválida. Sensibilidad El límite mínimo detectable depende, del rango analítico, de la escala, y de la razón de señal de ruido del sistema de medición. Para sistemas bien diseñados, el límite mínimo detectable debe ser menor que el 2% de la escala.




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MÉTODO CH-7E: Determinación de las emisiones de óxidos de nitrógeno desde fuentes estacionarias (procedimiento con analizador instrumental) Aplicabilidad Este método se aplica sólo cuando está especificado en las reglamentaciones para determinar las concentraciones de óxidos de nitrógeno (NOx) de emisiones provenientes de fuentes fijas. Principio Se extrae en forma continua una muestra de gas desde una chimenea, y se lleva una parte de la muestra a un analizador instrumental de luminiscencia química para determinar la concentración de NOx. Se entregan las especificaciones sobre el desarrollo y los procedimientos para efectuar los tests con el fin de garantizar datos confiables. Rango Analítico El rango analítico está determinado por el modelo instrumental. En este método, una porción del rango analítico es seleccionada al elegir la escala del sistema de monitoreo. Esta escala debe ser seleccionada de forma tal que la concentración del gas contaminante equivalente al estándar de emisión no sea menor que el 30 % de ésta. Si en algún momento de la medición de la concentración del gas se excede la escala, esta medición se considera inválida. Sensibilidad El límite mínimo detectable depende, del rango analítico, de la escala, y de la razón de señal de ruido del sistema de medición. Para sistemas designados, el límite mínimo detectable debe ser menor que el 2 % de la escala. MÉTODO CH-10: Determinación de las emisiones de monóxido de carbono desde fuentes estacionarias. Principio Se extrae una muestra de gas integrada o continua desde un punto de muestreo y se analiza para determinar el contenido de monóxido de carbono (CO), utilizando un analizador infrarrojo no dispersivo de tipo Luft o un equivalente. Aplicabilidad Este método se aplica para determinar las emisiones de monóxido de carbono desde fuentes fijas, solo cuando se especifique en los procedimientos de este test, con el objeto de determinar si cumplen con los estándares definidos para nuevas fuentes. El procedimiento para efectuar los tests indicará si se debe usar una muestra integrada o continua. Rango y Sensibilidad Rango: De 0 a 1.000 ppm.




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Sensibilidad: La concentración mínima detectable es 20 ppm para una escala de 0 a 1.000 ppm. MÉTODO CH-25A: Determinación de la concentración de los compuestos orgánicos volátiles totales mediante un analizador de ionización de llama. Aplicabilidad Este método se aplica para medir la concentración de los compuestos orgánicos volátiles totales de vapores que consisten principalmente en alcanos, alquenos y/o hidrocarburos aromáticos. La concentración se expresa en términos de propano (u otro gas orgánico de calibración apropiado) o en términos de carbono. Principio Se extrae una muestra de la fuente y se conduce por una línea de muestreo la que es calentada (solo si se requiere), pasando por un filtro de fibra de vidrio antes del analizador de ionización de flama. Los resultados se informan como equivalentes de concentración de volumen del gas de calibración o como equivalentes de carbono. 2.1.4 Equipos para mediciones SERPRAM, cuenta en la actualidad con el equipamiento apropiado para realizar el servicio de acuerdo a la metodología establecida en nuestro país por el Servicio de Salud del Ambiente de la Región Metropolitana y por la metodología de la Environmental Protection Agency, E.P.A.: Equipos isocinéticos completos, todos con su calibración al día por el Instituto de Salud Pública, I.S.P. y por ende autorizados por el Servicio de Salud del Ambiente de la Región Metropolitana. 2.2 Comentarios y Resultados La medición se realizó sin acontecimientos que influyeran en el normal desarrollo del muestreo isocinético. Dando cumplimiento a lo solicitado por Methanex Chile Limited las mediciones se realizaron en las chimeneas de evacuación de gases del proceso de metanol Horno de




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Reformación Nº2 y Horno de Reformación Nº3, en el caso del Horno de Reformación Nº1 la medición se llevó a cabo en el ducto horizontal de entrada a la chimenea. Para el óptimo desarrollo de las mediciones SERPRAM dispuso de equipamiento calibrado por el Instituto de Salud Pública, I.S.P. y personal autorizado por el Servicio de Salud Metropolitano del Ambiente. Durante el desarrollo de las mediciones efectuadas en los Hornos se registraron las siguientes condiciones de operación, de acuerdo a información entregada por Methanex.

Horno de Reformación N°1

20/10/2004


21/10/2004


22/10/2004

Producción de Metanol Ton 951 602 689

Gas utilizado MMBTU 34246 22053 23331

Gas natural a combustible

Nm3/hr 9172 5109 6844

Gas de purga a combustible

Nm3/hr 94556 117178 124333

Temperatura chimenea °C 165 188 166

Temperatura entrada horno

°C 596 547 550

Temperatura salida horno °C 857 848 864

A partir de los resultados obtenidos de las mediciones se puede inferir que el que presenta una mayor concentración de material particulado es del Horno de Reformación Nº1, de 9.9 mg/m3N, lo que implica una emisión horaria de 8.5 kg/hr, aportando un 56.7% de las emisiones de los tres Hornos. Cabe hacer notar, que este horno de reformación, tiene una mayor producción de metanol y por ende un mayor caudal de gases, lo que influye en las emisiones. Por otra parte el Horno de Reformación Nº2, tiene una concentración de material particulado de 7.1 mg/m3N, lo que significa una emisión de 3.9 kg/hr, equivalente a un 26%. Finalmente el Horno de Reformación Nº3, tiene una concentración media de material particulado de 4.7 mg/m3N y una emisión de 2.6 kg/hr, lo que representa un 17% del total de las emisiones de los tres hornos. Con respecto a la medición continua de gases, se observa en los tres hornos concentraciones similares de óxidos de nitrógeno, del orden de los 120 ppm. Con respecto al monóxido de carbono se detectó solo en el Horno de Reformación N°1. No se detectaron concentraciones de dióxido de azufre e hidrocarburos no metánicos en los tres hornos. Finalmente, se detectó concentraciones bajas de metano en los tres hornos inferiores a 2 ppm. De los resultados obtenidos de las mediciones de gases se puede concluir que el mayor aporte de emisión de óxidos de nitrógeno es del Horno de Reformación Nº1, este tiene una concentración 121 ppm y una emisión horaria de 195 kg/hr, aportando un 45% de la emisión de los Hornos, lo que se debe principalmente a que este horno tiene un mayor caudal de gases. El Horno de Reformación Nº2, tiene una concentración de 117 ppm, similar a la del Horno 1, y una emisión de 123 kg/hr, equivalente a un 28,4 %. Finalmente el Horno de Reformación Nº3, tiene una concentración de 113 ppm y una emisión de 115 kg/hr, equivalente a un 26.6 % del total de las emisiones de los tres hornos.




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Por otra parte si se comparan los resultados obtenidos en la campaña de mediciones del año 2004 con las mediciones de las campañas anteriores se aprecia que son del mismo orden de magnitud, no presentando grandes variaciones de un año con respecto a otro A continuación se muestran las tablas con los resultados obtenidos en las mediciones:




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Tabla 2.1 Material Particulado

Horno de Reformación Nº1 Condición estándar 25°C, 1 atm

C1 C2 C3

Prom.

σσ

Fecha de Medición 20/10/04 20/10/04 20/10/04 Conc. De Material Particulado (mg/m3N) 17,1 8,7 3,8 9,9 6,7 Emisión Horaria (Kg/hr) 14,683 7,470 3,249 8,467 5,78 Caudal de Gases Estandarizado (m3N/h) 858663 861557 854994 858405 3.289 % O2 4,6 4,4 4,6 4,5 0,1 % CO2 9,1 9,6 9,6 9,4 0,3 Isocinetismo (%) 102 103 103 103 0,7 Humedad de los Gases (%) 16,6 16,0 17,0 16,5 0,5 Velocidad de los Gases (m/s) 25 25 25 25 0,1 Temperatura de los Gases (°C) 442 445 445 444 1,7

Tabla 2.2 Emisiones de Gases

Horno de Reformación Nº1 Condición : 25°C, 1 atm

Fecha de Medición: 20 de Octubre de 2004

Parámetro Valor CAUDAL DE GASES (m3N/h) 858405 HUMEDAD DE LOS GASES (%) 16.5 VELOCIDAD DE LOS GASES (m/s) 25 TEMPERATURA DE LOS GASES (ºC) 444 OXÍGENO (%) 5.2 DIÓXIDO DE CARBONO (%) 9.0 ÓXIDOS DE NITRÓGENO (NOx) Ppm 121 mg/m3N expresado como NO2 228 Emisiones de NOX (Kg/hora) 195 DIÓXIDO DE AZUFRE (SO2) Ppm 0 mg/m3N 0 Emisiones de SO2 (Kg/hora) 0 MONÓXIDO DE CARBONO (CO) ppm 11 mg/m3N 13 Emisiones de CO (Kg/hora) 11 HIDROCARBUROS TOTALES (HCT) ppm expresado como CH4 1,0 mg/m3N expresado como CH4 0,7 Emisiones de HCT (Kg/hora) 0,6 METANO(CH4) ppm expresado como CH4 1,0 mg/m3N expresado como CH4 0,7 Emisiones de Metano CH4 (Kg/hora) 0,6




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C1 C2 C3

Prom

σσ

Fecha de Medición 21/10/04 21/10/04 21/10/04 Conc. de Material Particulado (mg/m3N) 7,4 9,5 4,3 7,1 2,6 Emisión Horaria (Kg/hr) 4,183 5,280 2,379 3,947 1,46 Caudal de Gases Estandarizado (m3N/h) 565327 554672 553303 557767 6.583 % O2 3,7 3,2 3,3 3,4 0,3 % CO2 9,8 10,1 10,1 10,0 0,2 Isocinetismo (%) 100 94 98 97 2,7 Humedad de los Gases (%) 18,5 19,4 19,1 19,0 0,5 Velocidad de los Gases (m/s) 16 16 16 16 0,1 Temperatura de los Gases (°C) 207 208 207 207 0,6



Fecha de Medición: 21 de Octubre de2004

Parámetro Valor CAUDAL DE GASES (m3N/h) 557767 HUMEDAD DE LOS GASES (%) 19.0 VELOCIDAD DE LOS GASES (m/s) 16 TEMPERATURA DE LOS GASES (ºC) 207 OXÍGENO (%) 3.3 DIÓXIDO DE CARBONO (%) 10.0 ÓXIDOS DE NITRÓGENO (NOx) ppm 117 mg/m3N expresado como NO2 221 EMISIONES de NOX (Kg/hora) 123 DIÓXIDO DE AZUFRE (SO2) ppm 0 mg/m3N 0 Emisiones de SO2 (Kg/hora) 0 MONÓXIDO DE CARBONO (CO) ppm 0 mg/m3N 0 Emisiones de CO (Kg/hora) 0 HIDROCARBUROS TOTALES (HCT) ppm expresado como CH4 1,8 mg/m3N expresado como CH4 1,2 Emisiones de HCT (Kg/hora) 0,6 METANO(CH4) ppm expresado como CH4 1,8 mg/m3N expresado como CH4 1,2 Emisiones de Metano CH4 (Kg/hora) 0,6




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C1 C2 C3

Prom.

σσ

Fecha de Medición 22/10/04 22/10/04 22/10/04 Conc. de Material Particulado (mg/m3N) 8,4 3,2 2,6 4,7 3,2 Emisión Horaria (Kg/hr) 4,635 1,684 1,396 2,572 1,79 Caudal de Gases Estandarizado (m3N/h) 551781 534658 536998 541146 9.284 % O2 1,9 1,94 1,8 1,9 0,1 % CO2 10,9 10,8 10,1 10,6 0,4 Isocinetismo (%) 99 99 98 99 0,6 Humedad de los Gases (%) 17,6 19,8 19,5 19,0 1,2 Velocidad de los Gases (m/s) 15 15 15 15 0,1 Temperatura de los Gases (°C) 183 185 185 184 1,2



Fecha de Medición: 22 de Octubre de 2004

Parámetro Valor CAUDAL DE GASES (m3N/h) 541146 HUMEDAD DE LOS GASES (%) 19,0 VELOCIDAD DE LOS GASES (m/s) 15 TEMPERATURA DE LOS GASES (ºC) 184 OXÍGENO (%) 1,9 DIÓXIDO DE CARBONO (%) 10,8 ÓXIDOS DE NITRÓGENO (NOx) ppm 113 mg/m3N expresado como NO2 213 Emisiones de NOX (Kg/hora) 115 DIÓXIDO DE AZUFRE (SO2) ppm 0 mg/m3N 0 Emisiones de SO2 (Kg/hora) 0 MONÓXIDO DE CARBONO (CO) ppm 0 mg/m3N 0 Emisiones de CO (Kg/hora) 0 HIDROCARBUROS TOTALES (HCT) ppm expresado como CH4 1,2 mg/m3N expresado como CH4 0,8 Emisiones de HCT (Kg/hora) 0,4 METANO(CH4) ppm expresado como CH4 1,2 mg/m3N expresado como CH4 0,8 Emisiones de Metano CH4 (Kg/hora) 0,4

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