BR112021015563A2

BR112021015563A2 - Um método de repor as perdas de sódio em uma fábrica de celulose, um método de produzir polpa celulósica branqueada e um sistema

Info

Publication number: BR112021015563A2
Application number: BR112021015563-5A
Authority: BR
Inventors: Ari Poukka; Veli-Pekka TERVOLA
Original assignee: Metsä Fibre Oy; Andritz Oy
Priority date: 2019-02-13
Filing date: 2020-02-13
Publication date: 2021-10-05
Also published as: WO2020165504A1; AU2020222028A1; JP2022520419A; EP3924549A1; FI130066B; CL2021002118A1; US20220106737A1; CA3127979A1; FI20195108A1; CN113474510A

Abstract

um método de repor as perdas de sódio em uma fábrica de celulose, um método de produzir polpa celulósica branqueada e um sistema. de acordo com um aspecto de exemplo da presente invenção, é proporcionado um método de repor com produtos químicos de reposição de sódio as perdas de sódio causadas por descargas em uma fábrica de celulose, a qual emprega um processo kraft para a produção de polpa celulósica, em que a fábrica de celulose inclui uma unidade para a conversão de compostos sulfurosos, a qual é alimentada com substâncias sulfurosas do processo kraft, para converter as referidas substâncias sulfurosas em compostos sulfurosos oxidados, o referido método compreendendo o uso de sulfato de sódio, possivelmente junto com outros sais de sódio, como o principal produto químico de reposição, para obter uma alimentação essencialmente sem hidróxido de sódio de produtos químicos de reposição de sódio, e pelo menos uma parte do enxofre contido no produto químico de reposição de sulfato de sódio sendo utilizada para a produção de compostos sulfurosos oxidados na referida unidade para a conversão de compostos sulfurosos.

Description

“UM MÉTODO DE REPOR AS PERDAS DE SÓDIO EM UMA FÁBRICA DE CELULOSE, UM MÉTODO DE PRODUZIR POLPA CELULÓSICA BRANQUEADA E UM SISTEMA” CAMPO

[0001] A presente invenção se refere ao controle do equilíbrio de sódio/enxofre em uma fábrica de celulose. Particularmente, a presente invenção refere-se ao manuseio das perdas de sódio em uma fábrica de celulose que produz polpa Kraft.

ANTECEDENTES Fábrica de celulose e etapas de polpação

[0002] Uma fábrica de celulose produz polpa a partir de lascas de madeira. A polpa obtida pode ser posteriormente utilizada na fabricação de papel ou papelão.

[0003] Uma fábrica de celulose típica é uma combinação de muitas unidades e operações diferentes para realmente fabricar a polpa e para produzir também correntes laterais valiosos.

[0004] A primeira etapa de um processo de polpação é o cozimento (a etapa principal de deslignificação) das lascas de madeira em um digestor, em um ambiente alcalino, em alta temperatura. O licor de cozimento, o assim chamado licor branco, consiste principalmente em NaOH e Na2S. Durante esta etapa de deslignificação, as fibras são liberadas e a lignina extraída. O licor branco transforma-se em um licor negro, que apresenta uma cor marrom-escuro.

[0005] A próxima etapa é a lavagem; o licor de cozimento gasto é lavado e a água de lavagem é retornada para o digestor e, por fim, para uma planta de evaporação.

Neste estágio, a polpa não está branqueada.

[0006] Para obter maior brilho, a polpa é conduzida para um estágio de branqueamento. A deslignificação com oxigênio pode preceder os estágios de branqueamento para reduzir o teor de lignina antes do início do branqueamento real. Estão em uso diferentes sequências de branqueamento e produtos químicos. Os processos de branqueamento sem cloro elementar (ECF) valem- se do uso de dióxido de cloro como um agente de branqueamento. Além disso, o peróxido de hidrogênio e outros produtos químicos que não contenham cloro, como o oxigênio ou o hidróxido de sódio, podem ser usados para o branqueamento da polpa.

[0007] Os vários estágios dos processos de branqueamento são referidos com acrônimos, como os estágios A, Z, D, E, EO, EOP, P e PO. Aqui, E se refere ao uso de extração com NaOH, O ao uso de oxigênio e P ao uso de peróxido. A é um estágio de hidrólise ácida, Z é o estágio de ozônio e o estágio D emprega o ClO2.

[0008] A fábrica de celulose inclui uma planta de evaporação do licor negro e uma caldeira de recuperação, que são usadas para concentrar o licor de cozimento gasto proveniente do digestor e, possivelmente, de uma planta de lavagem e para queimar o concentrado, respectivamente. A produção de sólidos da caldeira, a fusão, que consiste principalmente em Na2CO3 e Na2S, é conduzida para a caustificação, para ser caustificada pelo CaO, para recuperar o NaOH e o Na2S. Os sólidos da caustificação (principalmente o CaCO3) são queimados em um forno de cal para recuperar o CaO, a ser reciclado de volta para a caustificação. Desta forma, os valiosos produtos químicos de cozimento podem ser recuperados e retornados para o digestor. A caldeira de recuperação também produz cinza volante, que é composta principalmente de sulfato de sódio e carbonato de sódio e quantidades menores de sais de potássio e cloro. A cinza volante é coletada dos gases de combustão pelo uso de precipitadores eletrostáticos (ESPs), para reduzir as emissões. Equilíbrio de Na/S e acúmulo de K e Cl

[0009] Nos primeiros anos de fabricação de polpa pelo processo Kraft, o sulfato de sódio era um importante produto químico de reposição pela razão que as emissões e os vazamentos de enxofre das fábricas para o ar e as águas eram altos. O nome do processo, “processo do sulfato”, vem do produto químico de reposição de sulfato de sódio. Desde então, as fábricas de celulose se tornaram sistemas mais fechados para atender à rígida regulamentação ambiental de efluentes.

[0010] Atualmente, as fábricas de celulose têm conseguido fechar melhor o ciclo químico e reduzir significativamente os vazamentos de enxofre e até eliminá- los. Portanto, o enxofre, assim como o potássio e o cloreto, que chegam na fábrica principalmente na madeira e nos produtos químicos, tendem a se acumular no ciclo químico da fábrica. A remoção de produtos químicos contendo S, K e Cl do ciclo químico tipicamente leva a perdas simultâneas de Na, e tais perdas têm se mostrado mais difíceis de reduzir e controlar. Isso levou a uma situação na qual os produtos químicos de reposição mais importantes são destinados a compensar as perdas de sódio.

[0011] Por exemplo, à medida que o enxofre é removido do ciclo químico despejando a cinza volante, uma certa quantidade de Na, K e Cl também é removida, o que leva a uma descarga de Na indesejado. Fontes de Na

[0012] O sódio é tipicamente trazido para o ciclo químico por meio da planta de dióxido de cloro, que utiliza o NaClO3 como uma matéria-prima, e por meio do NaOH de reposição. Também a madeira contém algum sódio. Fontes de S

[0013] O enxofre é trazido principalmente para o ciclo químico na forma de produtos químicos, como o sulfato de sódio, o sulfato de magnésio e o ácido sulfúrico. Nos estágios de deslignificação com oxigênio e de peróxido de hidrogênio, pode-se usar o sulfato de magnésio. Na planta de tall oil, o ácido sulfúrico é alimentado. O ácido sulfúrico também é utilizado em vários estágios para controlar o pH. O ácido gasto produzido da planta de dióxido de cloro contém enxofre. Perdas

[0014] Uma das principais perdas de sódio e enxofre é a cinza (cinza volante) do ESP (precipitador eletrostático), purgada da caldeira de recuperação. Essa purga é realizada com o objetivo de controlar a sulfidez do licor branco ou para controlar o teor de cloro e potássio na caldeira de recuperação. A cinza contém altas quantidades de sulfato de sódio, carbonato de sódio e quantidades menores de sais contendo cloro e potássio. As outras perdas da fábrica de celulose são os rejeitos da seleção, as perdas de lama de cal, o pó de forno de cal, as perdas de lavagem à medida que a polpa entra nas etapas de branqueamento e os sedimentos e os grãos da planta de caustificação. Controle do equilíbrio de Na/S e acúmulo de K e Cl

[0015] Tipicamente, o equilíbrio de Na/S/K/Cl é controlado, por exemplo, despejando as cinzas volantes da caldeira de recuperação e/ou adicionando o NaOH de reposição.

[0016] Além de purgar as cinzas volantes da caldeira de recuperação periodicamente, vários processos de tratamento das cinzas volantes estão atualmente disponíveis para remover seletivamente o Cl e o K do ciclo de recuperação, utilizando diferentes princípios, como a lixiviação (ALE), a cristalização por evaporação (ARC), o congelamento-cristalização e a troca iônica. Embora os três primeiros processos de tratamento das cinzas volantes empreguem princípios diferentes, todos eles seguem um esquema básico. As cinzas volantes e a água são alimentadas a uma unidade de tratamento de cinzas, onde são misturadas e tratadas. A pasta resultante consiste em duas partes, uma líquida e uma sólida. A parte líquida, que é essencialmente a solução saturada da cinzas volante, contém mais Cl e K e menos SO42+ e CO32+ do que a parte sólida. Essas duas partes são subsequentemente separadas em uma unidade de separação. A corrente líquida é purgada para remover o Cl e o K, enquanto a corrente sólida é retornada para o licor do fábrica para recuperar o Na e o S.

[0017] Existe uma necessidade de reduzir a quantidade de produtos químicos de reposição e, particularmente, de produtos químicos de reposição contendo sódio, que precisam ser alimentados a uma fábrica de celulose.

[0018] Existe uma necessidade de utilizar melhor a capacidade de uma planta de ácido sulfúrico para preparar correntes laterais valiosos, como a produção de tall oil e a extração de lignina.

[0019] Existe uma necessidade de reduzir o despejo da cinza volante e reciclá-la para o processo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0020] A invenção é definida pelas características das reivindicações independentes. Algumas modalidades específicas são definidas nas reivindicações dependentes.

[0021] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é proporcionado um método de repor com produtos químicos de reposição de sódio as perdas de sódio causadas por descargas em uma fábrica de celulose que emprega um processo kraft para a produção de polpa celulósica, em que a fábrica de celulose inclui uma unidade para a conversão de compostos sulfurosos, a qual é alimentada com substâncias sulfurosas do processo kraft para converter as referidas substâncias sulfurosas em compostos sulfurosos oxidados, o referido método compreendendo o uso de sulfato de sódio possivelmente junto com outros sais de sódio como o principal produto químico de reposição, para obter uma alimentação de produtos químicos de reposição de sódio essencialmente isenta de hidróxido de sódio, e pelo menos uma parte do enxofre contido no produto químico de reposição de sulfato de sódio sendo utilizada para a produção de compostos sulfurosos oxidados na referida unidade para a conversão de compostos sulfurosos.

[0022] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é proporcionado um método de produzir polpa celulósica branqueada, em uma fábrica de celulose que emprega um processo kraft, em que: a polpa é produzida a partir de uma matéria-prima lignocelulósica, em um estágio de cozimento que utiliza um licor de cozimento compreendendo o licor branco, o qual é regenerado em uma recirculação química da fábrica de celulose; e a polpa obtida do estágio de cozimento é submetida a um estágio de branqueamento, o qual compreende pelo menos uma etapa de oxidação alcalina para produzir a polpa celulósica branqueada. A fábrica de celulose inclui ainda uma planta de ácido sulfúrico que está sendo alimentada com substâncias sulfurosas, coletadas do processo kraft, para a produção de ácido sulfúrico ou sesquissulfato de metal alcalino ou uma combinação deles, pelo menos uma parte do licor branco regenerado é oxidada. O licor branco oxidado assim obtido é utilizado como um meio em uma etapa de oxidação alcalina do branqueamento e o sulfato de sódio é utilizado como o produto químico de reposição principal para repor as perdas de sódio, o referido sulfato de sódio sendo pelo menos parcialmente alimentado à recirculação química da fábrica de celulose para a regeneração do licor branco, e pelo menos uma parte do enxofre contido na alimentação de produtos químicos de reposição sendo utilizada para produzir o ácido sulfúrico ou os bissulfitos de metal alcalino ou uma combinação deles, na planta de ácido sulfúrico.

[0023] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é proporcionado um sistema que compreende uma primeira fábrica de celulose e uma segunda fábrica de celulose, configurado para realizar o método de acordo com o segundo aspecto, em que o composto químico de reposição se origina da primeira fábrica de celulose e é alimentado à segunda fábrica de celulose para repor as perdas de sódio nela. Vantagens da invenção

[0024] Uma vantagem da presente invenção é que menos hidróxido de sódio de reposição é necessário para compensar as perdas de sódio.

[0025] Uma vantagem da presente invenção é que o despejo das cinzas volantes no meio ambiente pode ser reduzido.

[0026] Uma vantagem da presente invenção é que uma maior quantidade de ácido gasto da planta de ClO2 pode ser utilizada internamente, sem ter que levar o ácido gasto para uma planta de tratamento de águas residuais.

[0027] Uma vantagem da presente invenção é que uma planta de ácido sulfúrico de uma fábrica de celulose pode ser operada com uma capacidade maior, produzindo assim mais ácido sulfúrico para usos internos, bem como para usos externos.

[0028] Uma vantagem da presente invenção é que menos CO2 é necessário na produção de tall oil.

[0029] Uma vantagem da presente invenção é que menos NaOH de reposição precisa ser utilizado na fábrica de celulose, por exemplo, em um estágio de branqueamento EOP.

[0030] Uma vantagem da presente invenção é que o ajuste do pH das águas residuais pode ser realizado de uma forma econômica, por alimentação do licor branco oxidado, em vez do NaOH, nos casos em que a cal (CaO) não estiver disponível.

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO

[0031] A FIGURA 1 é um gráfico de processo que ilustra esquematicamente a operação e a organização de uma fábrica de celulose, de acordo com pelo menos algumas modalidades da presente invenção.

MODALIDADES DEFINIÇÕES

[0032] No presente contexto, o termo “licor branco” se refere a um meio de cozimento alcalino que compreende principalmente o NaOH e o Na2S como os principais produtos químicos de deslignificação.

[0033] No presente contexto, o termo “licor negro” compreende o licor branco gasto, o qual contém sólidos secos orgânicos dissolvidos, água e sólidos secos inorgânicos dissolvidos.

[0034] No presente contexto, o termo “elementos não relacionados ao processo” compreende elementos que não são essenciais para o processo de polpação kraft (como Fe, Mn, Al, P, K, Cl). Embora o potássio (K) e o cloro (Cl) possam participar no processo, eles são, em geral, também considerados NPEs.

[0035] No presente contexto, o termo “estágio D0” refere-se à primeira etapa de branqueamento com ClO2, e o “estágio D1” refere-se à segunda etapa de branqueamento com ClO2.

[0036] No presente contexto, o termo “estágio

EO” refere-se a uma etapa de branqueamento (extração alcalina) na qual são utilizados o oxigênio e o NaOH, porém não o peróxido.

[0037] No presente contexto, o termo “estágio EOP” refere-se a uma etapa de branqueamento (extração alcalina) na qual são utilizados tanto o oxigênio quanto o peróxido, além do NaOH.

[0038] No presente contexto, o termo “produto químico de reposição” refere-se aos produtos químicos que são utilizados para repor os produtos químicos que são perdidos dos processos de deslignificação, deslignificação com oxigênio e branqueamento e/ou dos processos de recuperação química devido a descargas durante a operação normal do processo.

[0039] No presente contexto, os limites do sistema para avaliar o equilíbrio químico, como o equilíbrio de Na/S, são posicionados de modo que pelo menos o digestor, as seções de deslignificação e branqueamento com oxigênio e a seção de recuperação química e reciclagem sejam definidos para estarem dentro do sistema.

[0040] Na presente invenção, foi surpreendentemente observado que a necessidade de alimentar o hidróxido de sódio de reposição pode ser significativamente reduzida em várias etapas de polpação. Uma dessas etapas é uma etapa de branqueamento por oxidação, por exemplo, uma etapa de branqueamento EOP, realizada em condições alcalinas. Outra etapa adequada é uma etapa de branqueamento EO ou E.

[0041] A presente invenção proporciona um novo método de controlar o equilíbrio de Na/S de uma fábrica de celulose, de modo que sejam necessários menos produtos químicos de reposição contendo NaOH.

[0042] O método é aplicável, por exemplo, a um processo kraft para a produção de polpa celulósica branqueada, cuja fábrica de celulose inclui uma planta de ácido sulfúrico, a qual é alimentada com gases não condensáveis, coletados dos efluentes gasosos do processo kraft, para produzir o ácido sulfúrico. De acordo com uma modalidade, o sulfato de sódio, possivelmente junto com outros sais de sódio, é utilizado como o principal produto químico de reposição para obter uma alimentação de produtos químicos de reposição de sódio, livre de hidróxido de sódio. Pelo menos uma parte do enxofre contido no composto químico de reposição de sulfato de sódio é utilizada para a produção de ácido sulfúrico na planta de ácido sulfúrico. O ácido sulfúrico produzido pode ser utilizado dentro da fábrica de celulose kraft ou, alternativamente, fora dela.

[0043] Em uma modalidade, a polpa é produzida no estágio de cozimento (deslignificação) do processo kraft, em um licor de cozimento compreendendo o licor branco tendo uma sulfidez de cerca de 20 a 50%, em particular cerca de 35 a 42%.

[0044] Em uma modalidade, a polpa é preparada por um processo Kraft que envolve pelo menos as seguintes etapas: cozimento (deslignificação), deslignificação com oxigênio e branqueamento. Tipicamente, as correntes de saída contendo enxofre são tratadas em uma planta de ácido sulfúrico, para preparar o ácido sulfúrico, o qual pode ser circulado novamente de volta para o processo ou conduzido para usos externos. Parte do licor branco é oxidada e utilizada como um meio alcalino (como uma fonte de soda cáustica) na etapa de deslignificação com oxigênio e/ou no branqueamento. Desse modo, a introdução de hidróxido de sódio de reposição pode ser correspondentemente reduzida nesta etapa. A introdução reduzida de sódio de reposição permite a introdução de produtos químicos alternativos contendo sódio e/ou enxofre, por exemplo, o sulfato de sódio de reposição ou o carbonato de sódio de reposição, no processo.

[0045] Em uma modalidade, o sulfato de sódio e quaisquer outros sais de sódio, como o carbonato de sódio, utilizados como produto químico de reposição, proporcionam a maior parte do, ou mesmo todo o, sódio necessário para cobrir as perdas em uma fábrica de celulose do presente tipo. Desta forma, a nova alimentação de hidróxido de sódio pode, na prática, ser totalmente evitada ou, pelo menos, bastante reduzida.

[0046] Em uma modalidade, a alimentação de produtos químicos de reposição está essencialmente livre de hidróxido de sódio. Na prática, as perdas de sódio da fábrica de celulose são repostas por produtos químicos de reposição que contêm menos de 5 mol%, em particular menos de 2 mol%, por exemplo, menos de 0,5 mol% de hidróxido de sódio.

[0047] Vantajosamente, a fábrica de celulose inclui uma unidade (ou planta) para a conversão de compostos sulfurosos, unidade essa que é alimentada com substâncias sulfurosas do processo kraft para converter as referidas substâncias sulfurosas em compostos sulfurosos oxidados. A referida unidade para a conversão de compostos sulfurosos pode ser uma planta de ácido sulfúrico.

[0048] Em algumas modalidades, os compostos sulfurosos oxidados são selecionados do grupo de bissulfitos de metal alcalino e ácido sulfúrico e SO2 e suas combinações.

[0049] Devido ao uso de, em particular, sulfato de sódio, aumenta a proporção de compostos sulfurosos nas correntes do processo. Alguns desses compostos são vaporizados durante a polpação e a evaporação, e durante a reciclagem e a regeneração do licor de cozimento utilizado. Pelo menos parte dos gases sulfurosos são gases odoríferos que não são condensáveis. Esses gases coletados a partir dos efluentes gasosos do processo kraft são coletados, concentrados e utilizados para a produção de ácido sulfúrico em uma planta de ácido sulfúrico. Assim, por meio dos gases sulfurosos não condensáveis, pelo menos uma parte do enxofre contido na alimentação de produtos químicos de reposição pode ser utilizada para a produção de ácido sulfúrico, na planta de ácido sulfúrico.

[0050] Em algumas modalidades, os gases contendo enxofre são liberados do licor negro por meio de um tratamento térmico (LHT), ou do licor verde por meio de separação com sulfeto de hidrogênio (GLSS). Esses gases são tratados para produzir compostos de enxofre que possam ser utilizados interna ou externamente. Os exemplos de tais compostos de enxofre valiosos incluem os compostos de ácido sulfúrico, dióxido de enxofre (SO2 água) e bissulfito. O bissulfito de sódio e o dióxido de enxofre (os assim chamados produtos químicos “anticloro”) são produtos químicos valiosos, visto que eles podem ser utilizados para eliminar o ClO2 residual do produto de polpa. Algumas fábricas adicionam os produtos químicos “anticloro” no final de uma torre de dióxido de cloro, para minimizar os efeitos negativos ou as grandes concentrações de dióxido de cloro residual.

[0051] Vantajosamente, esse composto de enxofre é produzido a partir de efluentes gasosos contendo enxofre de uma fábrica cujo composto de enxofre pode ser utilizado internamente no processo de polpação ou externamente no processo de polpação de uma outra fábrica ou vendido para outros usos. O bissulfito de sódio e o dióxido de enxofre podem ser transportados para outra fábrica de celulose e utilizados lá.

[0052] Em uma modalidade preferida, pelo menos 10% do NaOH de reposição, de preferência pelo menos 50%, mais preferivelmente pelo menos 90%, são substituídos por outro produto químico de reposição contendo sódio, por exemplo, o sulfato de sódio ou o ácido residual de um planta de ClO2. Em uma modalidade, o sulfato de sódio e quaisquer outros sais de sódio, como o carbonato de sódio, compensam pelo menos 80 mol%, de preferência pelo menos 85 mol%, em particular 90 a 100 mol% das perdas de sódio da fábrica de celulose.

[0053] Em uma modalidade, a maioria dos compostos de sódio utilizados como produtos químicos de reposição compreende o sulfato de sódio ou o carbonato de sódio ou as suas misturas. Também podem ser utilizados outros sais de sódio que tenham solubilidade suficiente, embora, em geral, os halogenetos sejam preferivelmente evitados devido a problemas de corrosão.

[0054] Os produtos químicos de reposição podem ser utilizados na forma pura ou purificada, por exemplo, como produtos químicos comprados tendo uma pureza de mais de 80% em peso, em particular 90% em peso ou mais.

[0055] Os produtos químicos de reposição alternativos podem se originar de outra fábrica de celulose, como a cinza volante de uma caldeira de recuperação de outra fábrica de celulose, o ácido residual de uma planta de ClO2 de outra fábrica de celulose, ou eles podem ser de origem comercial, como o sulfato de sódio e/ou o carbonato de sódio obtidos comercialmente. A vantagem desses produtos químicos é que eles são mais baratos do que o hidróxido de sódio. Dessa forma, é possível controlar e otimizar os custos relacionados aos produtos químicos que são necessários durante a operação da fábrica de celulose.

[0056] Em uma modalidade, os produtos químicos de reposição alternativos, que substituem parcial ou totalmente o produto químico de reposição de NaOH, se originam de uma fonte que é externa à fábrica de celulose à qual os produtos químicos de reposição são alimentados, como outra fábrica de celulose. Em uma modalidade, a invenção proporciona um sistema que compreende as referidas duas fábricas de celulose. Em uma modalidade, os referidos produtos químicos de reposição alternativos compreendem ou consistem em sulfato de sódio de origem comercial e eles repõem pelo menos 50 mol% das perdas de sódio da fábrica de celulose. Em outra modalidade, os referidos produtos químicos de reposição alternativos compreendem ou consistem em ácidos residuais e/ou cinzas volantes de outra fábrica de celulose.

[0057] Se o produto químico de reposição alternativo contiver não apenas o sódio, como também o enxofre, torna-se possível aumentar a utilização de uma planta interna de ácido sulfúrico conduzindo as descargas contendo enxofre para a planta, para a regeneração.

[0058] A vantagem de utilizar outro produto químico contendo sódio, que não precise estar sem enxofre, é que existem mais alternativas para escolher a partir de: por exemplo, sulfato de sódio, carbonato de sódio, ácido residual e cinza volante. Essas alternativas podem ser significativamente mais baratas do que o NaOH. Elas também podem contribuir para o fechamento adicional do ciclo químico e, assim, reduzir a quantidade de efluentes lançados no meio ambiente ou em aterros sanitários.

[0059] Em uma modalidade particular, pelo menos uma parte dos sais de sódio utilizados como produtos químicos de reposição é proporcionada na forma de subprodutos e resíduos de uma fábrica de celulose. Por exemplo, os subprodutos sulfurosos e os resíduos sulfurosos são selecionados a partir do grupo de cinzas sulfurosas, como as cinzas volantes da caldeira de recuperação, e tortas da filtração, como a torta de sal de uma planta de dióxido de cloro, e suas combinações. Alguns desses produtos e resíduos podem se originar de outra fábrica de celulose.

[0060] Em algumas modalidades, a invenção proporciona um sistema que compreende uma primeira fábrica de celulose e uma segunda fábrica de celulose. O produto químico de reposição se origina da primeira fábrica de celulose e é alimentado à segunda fábrica de celulose para repor as perdas de sódio nela. O produto químico de reposição para a reposição das perdas de sódio na segunda fábrica de celulose compreende o sulfato de sódio ou uma mistura de sulfato de sódio e carbonato de sódio, obtidos como subprodutos e resíduos da primeira fábrica de celulose e/ou da segunda fábrica de celulose.

[0061] De preferência, na segunda fábrica de celulose, pelo menos uma parte do licor branco regenerado é oxidada, e o licor branco oxidado ou parcialmente oxidado assim obtido é utilizado como um meio em uma etapa E, EO e/ou EOP do branqueamento, de preferência em uma etapa EO do branqueamento.

[0062] De preferência, a segunda fábrica de celulose compreende uma planta de ácido sulfúrico. Ainda mais preferivelmente, a segunda fábrica de celulose também compreende uma unidade de tratamento de cinzas volantes para remover seletivamente o Cl e o K do ciclo de recuperação.

[0063] Ao utilizar composições químicas recuperadas de um processo industrial, como uma fábrica de celulose, o custo dos produtos químicos de reposição pode ser bastante reduzido. Além disso, surpreendentemente, foi verificado que, embora haja basicamente um risco de algum acúmulo de outros elementos não relacionados ao processo devido ao uso de subprodutos e correntes de reciclagem, pela tecnologia disponível os compostos de NPE podem ser removidos adequadamente das correntes de processo e o acúmulo adicional pode ser evitado, como será discutido abaixo.

[0064] Tipicamente, uma planta de ácido sulfúrico ligada a uma fábrica de celulose não pode ser operada em uma alta capacidade. A quantidade de ácido sulfúrico gerado está normalmente na faixa de 0 a 15 kg/ADt (tonelada seca ao ar). A corrente de entrada da planta de ácido sulfúrico pode ser composta dos gases odoríferos (gases não condensáveis, GNCs) gerados no ciclo químico, principalmente na planta de evaporação. Os NCGs não contêm sódio, o que os torna uma forma direta de controlar o equilíbrio de Na/S em uma situação de excesso de enxofre. A corrente de entrada pode compreender gases sulfurosos produzidos em um processo de LHT ou um processo de GLSS ou semelhante.

[0065] Em algumas modalidades, a corrente de entrada de uma planta de ácido sulfúrico compreende um ou mais da seguinte lista: CNCG (gases não condensáveis concentrados), CNCG do cozimento, CNCG do sistema de evaporação a vácuo, CNCG do armazenamento pressurizado de BL, CNCG da liquefação com metanol, CNCG do LHT, CNCG da Purificação com Metanol, SOG (efluentes gasosos do separador), MeOH liquefeito (não purificado), gases da separação do licor verde.

[0066] Na presente invenção, a presença de uma planta de ácido sulfúrico é vantajosa, pois permite um controle eficiente do equilíbrio de Na/S em uma situação na qual o uso de produtos químicos de reposição contendo enxofre é aumentado. A quantidade de ácido sulfúrico gerado pela planta pode ser aumentada até um nível de 30 kg de H2SO4/ADt ou superior utilizando a presente invenção.

[0067] A presente invenção torna possível evitar ou reduzir o despejo da cinza volante da caldeira de recuperação e do ácido residual da planta de dióxido de cloro (ClO2). Esse despejo é tipicamente utilizado para se livrar do enxofre acumulado no processo; no entanto, ocorre simultaneamente a perda de sódio, visto que a cinza também contém compostos de sódio.

[0068] Embora a planta de ácido sulfúrico resolva o problema do excesso de enxofre, o licor negro pode conter altos níveis de elementos não relacionados ao processo que atrapalham o processo de recuperação química. Esses elementos não relacionados ao processo se originam da madeira (matéria-prima), água, produtos químicos de reposição ou filtrado proveniente do branqueamento. Portanto, na presente invenção, a fábrica inclui preferivelmente um sistema para remover os elementos não relacionados ao processo, como o cloro e o potássio, do ciclo químico, particularmente se o produto químico de reposição alternativo for a cinza volante da mesma fábrica de celulose ou de outra fábrica de celulose, ou qualquer outra corrente de saída na qual seja alto o nível de elementos não relacionados ao processo. As cinzas volantes podem conter quantidades substanciais de cloro e potássio.

[0069] São conhecidos vários processos para remover os NPEs do ciclo químico. Esses processos podem ser utilizados se os níveis de Cl ou K na caldeira de recuperação forem muito altos. Tal situação pode surgir quando a matéria-prima (madeira), os produtos químicos de reposição, a água e/ou o filtrado retornados do branqueamento contiverem uma grande quantidade de Cl e/ou K. O uso de uma parte do filtrado do branqueamento ECF na pós-lavagem com oxigênio depois da deslignificação com oxigênio ou na lavagem da matéria-prima marrom depois da deslignificação aumenta particularmente o teor de Cl no ciclo de recuperação química. Tipicamente, como um exemplo, a quantidade de Cl não pode exceder 2% em peso e a quantidade de K não pode exceder 3% em peso na cinza volante da caldeira de recuperação. Esses valores dependem dos materiais da caldeira de recuperação e da pressão e da temperatura utilizadas.

[0070] Em algumas modalidades, o Cl e o K são removidos do ciclo de recuperação por qualquer um dos seguintes métodos: lixiviação (ALE), cristalização por evaporação (ARC), congelamento-cristalização ou troca iônica.

[0071] A presente invenção também torna possível inserir a cinza volante, produzida em outra fábrica de celulose, utilizando um sistema de remoção ARC ou ALE para os NPEs, particularmente se a cinza contiver grandes quantidades de Cl e/ou K.

[0072] Os sistemas ilustrativos para a remoção dos NPEs são um sistema de Recristalização das Cinzas (ARC) ou um sistema de Lixiviação das Cinzas (ALE) fornecido pela Andritz.

[0073] No processo de ARC, a cinza é completamente dissolvida no condensado limpo (ou outra fonte de água sem cálcio). Após a dissolução, a solução de cinzas é bombeada para um cristalizador, onde a água é evaporada até que o sulfato de sódio e o carbonato de sódio precipitem da solução. Os cristais precipitados são enviados para um espessante e separados, por exemplo, com uma centrífuga impulsora. A maior parte do líquido separado é circulada novamente para o cristalizador, para minimizar as perdas de sódio. O líquido restante é purgado para remover o cloreto e o potássio dissolvidos do ciclo químico.

[0074] Na lixiviação da cinza (ALE), a cinza do ESP é parcialmente dissolvida no condensado secundário quente dos evaporadores. Após a dissolução parcial, os sólidos e o líquido são separados utilizando uma centrífuga. Os sólidos consistem principalmente em sulfato de sódio e carbonato de sódio, enquanto o filtrado é rico em cloreto e potássio. Após a separação, os sólidos são misturados com o licor negro pesado. Uma parte da fração líquida é purgada do sistema para remover o Cl e o K. O restante do filtrado é reciclado para o tanque de lixiviação, a fim de evitar o excesso de dissolução de sódio da cinza do ESP.

[0075] Em uma modalidade, a fábrica inclui uma planta de tall oil. A planta de tall oil recebe o seu influxo, o sabão de tall oil, a partir da planta de cozimento e/ou de evaporação, onde o sabão de tall oil é separado do licor negro. O sabão precisa ser separado, visto que ele atrapalha o funcionamento da planta de evaporação e, além disso, é uma corrente lateral valiosa. O ácido sulfúrico de reposição, por exemplo, a partir da planta de ácido sulfúrico, é adicionado para preparar o tall oil bruto a partir do sabão de tall oil. Uma maneira de reduzir a quantidade de ácido sulfúrico de reposição é utilizar o dióxido de carbono de reposição para a acidulação do sabão de tall oil. No entanto, o processo à base de CO2 não é muito eficaz e deve ainda ser introduzida uma certa quantidade de ácido sulfúrico junto com o CO2. A vantagem de utilizar a presente invenção é que a introdução de CO2 pode ser dispensada ou pelo menos reduzida.

[0076] De acordo com uma modalidade preferida, uma parte do filtrado de uma etapa de branqueamento, de preferência de uma etapa de branqueamento E, EO, EOP, P ou PO, pode ser retornada para uma etapa de lavagem do estágio de deslignificação com oxigênio.

[0077] Em uma modalidade, uma parte do filtrado de uma etapa de branqueamento, de preferência de uma etapa de branqueamento EO, é retornada para o ciclo químico. Desta forma, o Na pode ser retornado para o ciclo químico. De preferência, a fábrica de celulose, neste caso, compreende uma unidade para remover seletivamente os elementos não relacionados ao processo, como o Cl e o K, do ciclo de recuperação química.

[0078] De acordo com algumas modalidades, pelo menos parte do ácido sulfúrico que tenha sido produzido a partir do influxo de enxofre proveniente do sulfato de sódio de reposição e/ou da cinza volante de reposição é utilizada para a separação do sabão de tall oil do licor negro, em particular por acidulação.

[0079] Um produto da presente invenção é preferivelmente uma polpa branqueada, como a polpa Kraft branqueada.

[0080] A presente tecnologia é particularmente bem adequada para a produção de polpa kraft branqueada. O branqueamento pode ser realizado por branqueamento sem cloro elementar (ECF) convencional ou por branqueamento totalmente sem cloro (TCF). Os produtos químicos de branqueamento são tipicamente selecionados a partir de dióxido de cloro, gás oxigênio, peróxidos de hidrogênio e compostos de peróxido, ácido sulfúrico, ozônio e suas combinações. Tipicamente, um estágio de deslignificação com oxigênio é primeiramente realizado após o cozimento (deslignificação), para remover a maior parte da lignina que permanece após o cozimento. Após a deslignificação com oxigênio, é realizada a lavagem.

[0081] Nas etapas de processamento alcalino, o pH nas etapas de branqueamento está tipicamente na faixa de 9 a 11, por exemplo, 9,5 a 10,0. Nas etapas de processamento ácido, o pH no branqueamento (pH final) é tipicamente cerca de 2 a 5,5, por exemplo, 3 a 4,5. Em uma modalidade, a polpa obtida a partir do estágio de polpação é submetida a um branqueamento totalmente sem cloro, utilizando, por exemplo, o ozônio, o peróxido, o oxigênio ou uma combinação deles e, de preferência, incluindo pelo menos uma etapa de oxidação alcalina.

[0082] Em uma modalidade, o branqueamento é realizado em pressão atmosférica normal. Em outra modalidade, o branqueamento é realizado em uma pressão excessiva, a qual tipicamente é cerca de 1,05 a 10 vezes a pressão atmosférica normal.

[0083] Em uma modalidade, a polpa obtida a partir do estágio de deslignificação com oxigênio é submetida ao estágio de branqueamento com dióxido de cloro, o qual compreende pelo menos uma primeira etapa com dióxido de cloro realizada em pH ácido, uma segunda etapa com dióxido de cloro realizada em pH ácido e uma etapa de oxidação alcalina intermediária realizada entre a primeira e a segunda etapas com dióxido de cloro.

[0084] O primeiro estágio com dióxido de cloro (estágio D0) pode precisar de ácido para o ajuste do pH, e a introdução do ácido sulfúrico é necessária.

[0085] Um assim chamado estágio ‘A’ pode ocorrer após o estágio de deslignificação com oxigênio e antes do estágio D. A introdução de ácido sulfúrico é necessária também no estágio A.

[0086] Em uma modalidade, a etapa de oxidação do branqueamento com dióxido de cloro é realizada em um meio alcalino, a um pH final de 9 a 11, na presença de um agente oxidante selecionado a partir do grupo de gás oxigênio e peróxido e suas combinações.

[0087] Para o estágio alcalino, qualquer agente alcalino pode ser utilizado para ajustar o pH final para uma faixa de cerca de 9 a 11. Em uma modalidade preferida, pelo menos uma parte do licor branco, regenerado na circulação de recuperação química da fábrica de celulose, é oxidada e utilizada como um agente alcalino na etapa de oxidação alcalina do processo com dióxido de cloro.

[0088] Em uma modalidade, pelo menos 50 mol%, em particular pelo menos 75 mol% do agente alcalino do meio alcalino da etapa de oxidação do branqueamento com dióxido de cloro é composto de licor branco oxidado.

[0089] Em uma modalidade, pelo menos uma parte do licor branco regenerado é oxidada, e o licor branco oxidado ou parcialmente oxidado assim obtido é utilizado como um meio em uma etapa de oxidação alcalina do branqueamento, etapa essa que é preferivelmente uma etapa EO. Mais preferivelmente, por outro lado, pelo menos 10% do

NaOH de reposição, de preferência pelo menos 50%, mais preferivelmente pelo menos 90%, são substituídos por outro produto químico de reposição contendo sódio, o qual compreende ou consiste em sulfato de sódio que se origina de uma fonte externa, ou seja, de fora da fábrica de celulose. A vantagem de utilizar os processos acima apresentados (uso do licor branco oxidado e uso do sulfato de sódio externo como um produto químico de reposição), na fábrica de celulose, é que o equilíbrio de Na/S da fábrica de celulose pode ser controlado de forma eficaz e econômica.

[0090] Em uma modalidade, pelo menos uma parte do licor branco regenerado é parcial ou totalmente oxidado, e o licor branco oxidado ou parcialmente oxidado assim obtido é utilizado como um meio em uma etapa de oxidação alcalina do branqueamento, etapa essa que é preferivelmente uma etapa EO. Nas modalidades preferidas, o referido licor branco oxidado ou parcialmente oxidado também é utilizado para ajustar o pH de uma corrente de efluente, na fábrica de celulose. Ainda mais preferivelmente, por outro lado, pelo menos 10% do NaOH de reposição, de preferência pelo menos 50%, mais preferivelmente pelo menos 90%, são substituídos por outro produto químico de reposição contendo sódio, o qual compreende ou consiste em sulfato de sódio que se origina de uma fonte interna ou externa. A vantagem de utilizar todos os processos apresentados acima (uso do licor branco oxidado e uso do sulfato de sódio externo ou interno como um produto químico de reposição), na fábrica de celulose, é que o equilíbrio de Na/S da fábrica de celulose pode ser controlado de forma eficaz e econômica.

[0091] Em uma modalidade, pelo menos uma parte do licor branco regenerado é parcial ou totalmente oxidada, e o licor branco oxidado ou parcialmente oxidado assim obtido é utilizado como um meio em uma etapa de oxidação alcalina do branqueamento, etapa essa que é preferivelmente uma estágio EO. Como o teor de NaOH do licor branco oxidado é bastante baixo, o referido processo de utilizar o licor branco oxidado é vantajosamente combinado com o uso de sulfato de sódio, que tenha sido obtido na forma de subprodutos e resíduos de uma fábrica de celulose, como o produto químico de reposição para repor as perdas de sódio.

[0092] O efluente da etapa de branqueamento por oxidação alcalina pode ser descartado. No entanto, de preferência, pelo menos uma parte do efluente é recuperada e circulada novamente. Em uma modalidade, pelo menos 50% em peso do efluente da etapa de oxidação alcalina são circulados novamente para a recirculação química da fábrica de celulose, para regenerar o licor branco.

[0093] Além disso, uma modalidade da presente tecnologia compreende um método de produzir polpa celulósica branqueada, em uma fábrica de celulose que emprega um processo kraft, em que - a polpa é produzida a partir de uma matéria- prima lignocelulósica, em um estágio de deslignificação (cozimento) que utiliza um licor de cozimento compreendendo o licor branco, o qual é regenerado em uma recirculação química da fábrica de celulose; e - a polpa obtida do estágio de deslignificação

(cozimento) é submetida ao branqueamento.

[0094] Em algumas modalidades do processo acima mencionado, a sequência de branqueamento é o branqueamento ECF ou o branqueamento TCF.

[0095] Em uma modalidade, o sulfato de sódio e possivelmente outros sais de sódio, utilizados como principal produto químico de reposição para repor as perdas de sódio, estão sendo alimentados à recirculação química da fábrica de celulose para regenerar o licor branco.

[0096] Assim, em uma modalidade, a presente tecnologia proporciona um método de gerar hidróxido de sódio pela recirculação de recuperação química convencional da fábrica de celulose, para uso não apenas no licor de deslignificação, ou seja, o licor branco, como também em outros processos onde forem observadas condições alcalinas.

[0097] De preferência, pelo menos uma parte do licor branco regenerado é oxidada, e o licor branco oxidado assim obtido é utilizado como um meio em uma etapa de oxidação alcalina do branqueamento com dióxido de cloro (ECF) ou do branqueamento TCF. Além disso, o sulfato de sódio é utilizado como principal produto químico de reposição para repor as perdas de sódio, sendo o sulfato de sódio pelo menos parcialmente alimentado à recirculação química da fábrica de celulose, para regenerar o licor branco.

[0098] Em algumas modalidades, pelo menos uma parte do licor branco regenerado é oxidada, e o licor branco oxidado assim obtido é utilizado como um meio em uma etapa de oxidação alcalina de um processo de branqueamento, o qual pode ser, por exemplo, um processo de branqueamento

ECF ou um processo de branqueamento TCF, para substituir pelo menos uma parte do NaOH que é utilizado como um agente de branqueamento, ou para o ajuste do pH.

[0099] O licor branco oxidado pode ser utilizado em qualquer etapa de polpação ou recuperação que requeira o ajuste do pH. O licor branco oxidado também pode ser produzido e transportado para outra fábrica de celulose, para ser utilizado lá, particularmente se a fábrica de recebimento não incluir um sistema de remoção de NPEs, porém a fábrica de envio incluir.

[0100] Nas modalidades preferidas, a madeira que é utilizada como uma matéria-prima no método compreende a madeira conífera, como o pinho ou o abeto-vermelho, ou a madeira dura, como a bétula, o álamo-tremedor, o álamo, o amieiro, o bordo, o choupo ou o eucalipto ou outros, incluindo a madeira dura tropical mista. No entanto, também outras matérias-primas podem se tornar objeto para consideração adicional, como os materiais de plantas anulares e perenes, como a palha de plantações de grãos, o capim-amarelo e o bagaço.

[0101] Em uma modalidade vantajosa, o produto químico de reposição para repor as perdas de sódio compreende ou consiste em sulfato de sódio ou uma mistura de sulfato de sódio e carbonato de sódio, obtidos como subprodutos e resíduos internos ou externos de uma fábrica de celulose. Também, pelo menos uma parte do licor branco regenerado é oxidada, e o licor branco oxidado ou parcialmente oxidado assim obtido é utilizado como um meio em uma etapa EO do branqueamento. Além disso, uma parte do filtrado de uma etapa de branqueamento EO é retornada para o ciclo químico. Nesta modalidade, a fábrica de celulose compreende preferivelmente uma planta de ácido sulfúrico e uma unidade para remover seletivamente os elementos não relacionados ao processo, como o Cl e o K, do ciclo de recuperação. Nesta modalidade, o funcionamento da linha de fibra e o funcionamento da linha de recuperação proporcionam sinergia e uma forma eficiente de controlar o equilíbrio de Na/S da fábrica de celulose.

[0102] Voltando agora para o desenho anexo, pode-se observar que a FIGURA 1 ilustra esquematicamente a operação e a organização de uma fábrica de celulose, de acordo com pelo menos algumas modalidades da presente invenção.

[0103] A fábrica é, em geral, dividida em uma linha de fibra e uma linha de recuperação. Na linha de fibra, a matéria-prima de madeira é convertida em polpa. Na linha de recuperação, os meios de cozimento e os produtos químicos do ciclo químico são tratados e circulados. Também a energia contida no material de madeira é recuperada.

[0104] A matéria-prima de madeira é tipicamente a madeira conífera, por exemplo, o pinho ou o abeto- vermelho, ou a madeira dura, por exemplo, a bétula, embora outras matérias-primas também possam ser utilizadas, conforme discutido acima. O processo da linha de fibra começa com o descascamento e o lascamento 2 da madeira, a coleta das lascas de madeira em pilhas 3, a seleção 4 das lascas de madeira e, em seguida, a condução das lascas selecionadas para o digestor 5. A casca obtida é seca 1 e então gaseificada para um forno de cal.

[0105] No digestor 5, as lascas são deslignificadas em licor branco alcalino, para remover a lignina, ao mesmo tempo mantendo as fibras o mais intactas possível. As lascas deslignificadas são lavadas e selecionadas 6. A deslignificação com oxigênio 7 e as etapas de branqueamento 8 ocorrem depois. Os produtos químicos que podem ser utilizados nas etapas de deslignificação e branqueamento incluem o MgSO4, o ácido sulfúrico, o peróxido de hidrogênio, o oxigênio, o NaOH e o ClO2. O licor branco oxidado pode ser utilizado em todas ou em algumas dessas etapas. O ácido sulfúrico produzido na planta de ácido sulfúrico 11 pode ser conduzido para a etapa de branqueamento 8.

[0106] A polpa branqueada é seca 9, enfardada 10 e então entregue aos clientes.

[0107] Na linha de recuperação, o licor branco gasto (licor negro) do digestor é conduzido para uma planta de evaporação 12, a partir da qual o licor negro concentrado (licor negro pesado) vai para a caldeira de recuperação 16. A caldeira de recuperação gera sólidos (fusão), que são conduzidos para um ciclo de regeneração composto de uma unidade de caustificação 15 e um forno de cal 14. A fusão é misturada com o licor branco diluído para preparar o assim chamado licor verde e tratada na unidade de caustificação para produzir o licor branco, o qual contém os produtos químicos de cozimento alcalinos e a partir do qual é separada a lama de cal. O forno de cal então queima a lama de cal em cal queimada, para reutilização. A lignina pode ser separada, na unidade 22, do licor negro por acidificação, por exemplo, utilizando o ácido sulfúrico (por exemplo, da unidade 11), e lavada, em seguida retornando os líquidos de lavagem da lignina para a evaporação 12.

[0108] O condensado da planta de evaporação 12 pode ser conduzido para a etapa de branqueamento 8 e/ou para uma etapa de lavagem da deslignificação com oxigênio

7.

[0109] Vantajosamente, parte do licor branco regenerado não é conduzido para o digestor 5, porém para a deslignificação com oxigênio 7 e/ou para as etapas de branqueamento 8 para servir como uma substituição do NaOH de reposição. Esta corrente lateral é oxidada.

[0110] A caldeira de recuperação 16 também produz cinzas volantes e vapor. As cinzas volantes podem ser despejadas, retornadas diretamente para o ciclo químico ou primeiramente tratadas para remover o Cl e/ou o K e então retornadas para o ciclo químico. O vapor quente produzido na caldeira de recuperação 16 é conduzido principalmente para a turbina 17, para fornecer vapor de contrapressão e gerar eletricidade, a qual pode ser utilizada pela própria fábrica ou externamente. Os gases de combustão gerados na caldeira de recuperação 16 e no forno de cal 14 são filtrados por meio de precipitadores elétricos 19 e 18. As cinzas do precipitador 19 são conduzidas tanto para o evaporador 12 quanto para um sistema de remoção de NPEs (25, aqui também referido como “ARC”).

[0111] Gases odoríferos contendo enxofre concentrados, que se originam da planta de evaporação 12 ou do digestor 5 ou da caustificação 15, são conduzidos para a caldeira de recuperação 16, para o forno de cal 14 ou para a planta de ácido sulfúrico 11. Os gases odoríferos diluídos 20 são conduzidos para a caldeira.

[0112] Os produtos da GLSS (separação simplificada de licor verde) da unidade de caustificação 15 podem ser conduzidos para a planta de ácido sulfúrico 11.

[0113] A fábrica inclui uma planta de tratamento biológico de águas residuais 21.

[0114] A planta de ClO2 24 utiliza o NaClO3 e o ácido sulfúrico (da planta de ácido sulfúrico), entre outros, como matérias-primas. A planta produz ClO2, o qual é levado para a etapa de branqueamento 8, e ácido residual, o qual contém sulfato de sódio ou sesquissulfato. O ácido residual é levado para a planta de evaporação 12.

[0115] A fábrica inclui uma planta de tall oil

13. A planta de tall oil recebe o sabão de tall oil da planta de cozimento e/ou evaporação 12 e o ácido sulfúrico da planta de ácido sulfúrico 11. O licor-mãe (salmoura) do processo de produção de tall oil contém compostos de enxofre. Ele é levado de volta para a planta de evaporação, o que significa que mais enxofre é incorporado no licor negro pesado e, assim, no ciclo químico.

[0116] Na modalidade da FIG. 1, o sulfato de sódio de reposição é introduzido no evaporador 12. Se a cinza volante de outra fábrica de celulose for utilizada como um produto químico de reposição de reposição contendo sódio, é preferível introduzir a cinza volante diretamente no ARC 25, porque a cinza pode conter NPEs. Alternativamente, as cinzas volantes de outra fábrica de celulose podem ser introduzidas no evaporador 12. Os efluentes do ARC 25 são levados para a planta de tratamento biológico de águas residuais 21. O Na e o S contendo resíduo de outra fábrica de celulose ou de outras fontes externas, como a indústria de metais ou a indústria química, podem ser conduzidos para o ARC 25 ou para o evaporador 12.

[0117] Deve ser entendido que as modalidades divulgadas da invenção não estão limitadas às estruturas, etapas do processo ou materiais particulares divulgados neste documento, porém são estendidas aos seus equivalentes, como seria reconhecido por aqueles versados nas técnicas relevantes. Também deve ser entendido que a terminologia empregada neste documento é utilizada com o propósito de descrever modalidades particulares apenas e não se destina a ser limitante.

[0118] A referência ao longo deste relatório descritivo a “uma modalidade” significa que um recurso, estrutura ou característica particular, descrita em relação à modalidade, está incluída em pelo menos uma modalidade da presente invenção. Assim, o surgimento da frase “em uma modalidade”, em vários lugares ao longo deste relatório descritivo, não se refere necessariamente à mesma modalidade.

[0119] Conforme utilizado neste documento, uma pluralidade de itens, elementos estruturais, elementos de composição e/ou materiais pode ser apresentada em uma lista comum, por conveniência. No entanto, essas listas devem ser interpretadas como se cada membro da lista fosse identificado individualmente como um membro separado e único. Assim, nenhum membro individual de tal lista deve ser interpretado como um equivalente de facto de qualquer outro membro da mesma lista unicamente com base na sua apresentação em um grupo comum, sem indicações em contrário. Além disso, podem ser mencionadas neste documento várias modalidades e exemplos da presente invenção juntamente com alternativas para os seus vários componentes. Entende-se que tais modalidades, exemplos e alternativas não devem ser interpretados como equivalentes de facto um do outro, porém devem ser considerados como representações separadas e autônomas da presente invenção.

[0120] Além disso, os recursos, as estruturas ou as características descritas podem ser combinadas de qualquer maneira adequada em uma ou mais modalidades. Na descrição a seguir, são proporcionados vários detalhes específicos, como os exemplos de comprimentos, larguras, formas etc., para proporcionar uma compreensão completa das modalidades da invenção. Um especialista na técnica relevante reconhecerá, no entanto, que a invenção pode ser praticada sem um ou mais dos detalhes específicos, ou com outros métodos, componentes, materiais etc. Em outros casos, não são mostrados ou descritos em detalhes as estruturas, os materiais ou as operações bem conhecidas, para evitar confundir os aspectos da invenção.

[0121] Embora os exemplos anteriores sejam ilustrativos dos princípios da presente invenção em uma ou mais aplicações particulares, será evidente para aqueles versados na técnica que podem ser feitas numerosas modificações na forma, uso e detalhes de implementação, sem o exercício de aptidão inventiva e sem se afastar dos princípios e conceitos da invenção. Consequentemente, não se pretende que a invenção seja limitada, exceto pelas reivindicações mostradas abaixo.

[0122] Os verbos “compreender” e “incluir” são utilizados neste documento como limitações abertas que não excluem e nem exigem a existência de características também não descritas. As características descritas nas reivindicações dependentes são mútua e livremente combináveis, a menos que de outra forma explicitamente especificado. Além disso, deve ser entendido que o uso de “um” ou “uma”, ou seja, uma forma singular, ao longo deste documento, não exclui uma pluralidade.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

[0123] A presente invenção é aplicável industrialmente pelo menos na fabricação de polpa, em particular uma polpa branqueada.

LISTA DE ACRÔNIMOS NPE elemento não relacionado ao processo ECF sem cloro elementar TCF totalmente sem cloro LHT tratamento térmico do licor GLSS separação simplificada de licor verde ESP precipitador eletrostático LCHV baixa concentração e alto volume

LISTA DE SINAIS DE REFERÊNCIA

1. Secagem da casca

2. Descascamento e lascamento

3. Pilhas das lascas

4. Seleção das lascas

5. Cozimento (deslignificação)

6. Lavagem, seleção

7. Deslignificação com oxigênio

8. Branqueamento

9. Secagem

10. Enfardamento

11. Planta de ácido sulfúrico

12. Planta de evaporação

13. Cozimento do tall oil

14. Forno de cal

15. Caustificação

16. Caldeira de recuperação

17. Turbina, gerador

18. Precipitadores eletrostáticos (ESPs) do forno de cal

19. Precipitadores eletrostáticos (ESPs) da caldeira de recuperação

20. Gases odoríferos diluídos, gases de LCHV

21. Planta de tratamento biológico de águas residuais

22. Separação da lignina

24. Planta de ClO2

25. ARC (sistema de remoção de NPEs)

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de reposição com produtos químicos de reposição de sódio as perdas de sódio causadas por descargas em uma fábrica de celulose que emprega um processo kraft para a produção de polpa celulósica, em que a fábrica de celulose inclui uma unidade para a conversão de compostos sulfurosos, a qual é alimentada com substâncias sulfurosas do processo kraft para converter as referidas substâncias sulfurosas em compostos sulfurosos oxidados, o referido método compreendendo o uso de sulfato de sódio possivelmente junto com outros sais de sódio como o principal produto químico de reposição, para obter uma alimentação essencialmente livre de hidróxido de sódio de produtos químicos de reposição de sódio, e pelo menos uma parte do enxofre contido no produto químico de reposição de sulfato de sódio sendo utilizada para a produção de compostos sulfurosos oxidados na referida unidade para a conversão de compostos sulfurosos.

2. O método de acordo com a reivindicação 1, em que a planta para a conversão de compostos sulfurosos compreende uma planta de ácido sulfúrico que preferivelmente está sendo alimentada com substâncias sulfurosas selecionadas a partir do grupo de gases não condensáveis do processo kraft.

3. O método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que os compostos sulfurosos oxidados são selecionados a partir do grupo de bissulfitos de metal alcalino e ácido sulfúrico e SO2 e suas combinações.

4. O método de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 3, em que o sulfato de sódio e quaisquer outros sais de sódio utilizados como produto químico de reposição compensam pelo menos 80 mol%, de preferência pelo menos 85 mol%, em particular 90 a 100 mol% das perdas de sódio da fábrica de celulose.

5. O método de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, em que pelo menos uma maioria dos compostos de sódio utilizados como produtos químicos de reposição compreende o sulfato de sódio ou o carbonato de sódio ou as suas misturas.

6. O método de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, em que pelo menos uma parte dos sais de sódio utilizados como produtos químicos de reposição é proporcionada na forma de subprodutos e resíduos de uma fábrica de celulose, em particular os subprodutos sulfurosos e os resíduos sulfurosos são selecionados a partir do grupo de cinzas sulfurosas, como a cinza da caldeira de recuperação, e tortas de filtração, como a torta de sal de uma planta de dióxido de cloro, e suas combinações.

7. O método de acordo com a reivindicação 6, em que os produtos químicos de reposição são proporcionados na forma de subprodutos e resíduos de outra fábrica de celulose.

8. O método de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, em que as perdas de sódio da fábrica de celulose são repostas por produtos químicos de reposição que contêm menos de 5 mol%, em particular menos de 2 mol%, por exemplo, menos de 0,5 mol% de hidróxido de sódio.

9. O método de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, em que o sulfato de sódio e possivelmente outros sais de sódio utilizados como principal produto químico de reposição para repor as perdas de sódio estão sendo alimentados à recirculação química da fábrica de celulose para regenerar o licor branco.

10. O método de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, em que - a polpa é produzida em um estágio de cozimento utilizando um licor de cozimento que compreende o licor branco que é regenerado em uma recirculação química da fábrica de celulose.

11. O método de acordo com a reivindicação 10, em que - pelo menos uma parte do licor branco regenerado é oxidada, e - o licor branco oxidado assim obtido é utilizado como um agente alcalino em uma corrente alcalina da fábrica de celulose para pelo menos substituir parcialmente a alimentação nova de agente alcalino.

12. O método de acordo com a reivindicação 10 ou 11, em que o licor branco oxidado é utilizado como tal como um meio alcalino de uma corrente alcalina na fábrica de celulose, ou é utilizado para ajustar o pH de uma corrente na fábrica de celulose, incluindo os seus efluentes.

13. O método de acordo com quaisquer das reivindicações 10 a 12, em que o licor branco oxidado é utilizado como tal como um meio alcalino de uma corrente alcalina de branqueamento, ou é utilizado para ajustar o pH de um efluente do branqueamento.

14. O método de acordo com quaisquer das reivindicações 10 a 13, em que a polpa obtida a partir do estágio de polpação é submetida a um branqueamento totalmente sem cloro, utilizando, por exemplo, o ozônio, o peróxido, o oxigênio ou uma combinação deles, e incluindo pelo menos uma etapa de oxidação alcalina.

15. O método de acordo com quaisquer das reivindicações 10 a 13, em que a polpa obtida a partir do estágio de cozimento é submetida ao estágio de branqueamento com dióxido de cloro que compreende pelo menos uma primeira etapa com dióxido de cloro realizada em pH ácido, uma segunda etapa com dióxido de cloro realizada em pH ácido, e uma etapa de oxidação intermediária realizada entre a primeira e a segunda etapas com dióxido de cloro.

16. O método de acordo com quaisquer das reivindicações 10 a 15, em que - o sulfato de sódio é utilizado como principal produto químico de reposição para repor as perdas de sódio, o referido sulfato de sódio sendo pelo menos parcialmente alimentado à recirculação química da fábrica de celulose para a regeneração do licor branco.

17. O método de acordo com quaisquer das reivindicações 10 a 16, em que um efluente da etapa de oxidação alcalina é recuperado e pelo menos parcialmente circulado novamente na recirculação química da fábrica de celulose.

18. O método de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, em que os gases não condensáveis contendo gases sulfurosos e odoríferos são coletados e concentrados antes de serem alimentados à planta de ácido sulfúrico.

19. O método de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, em que o ácido sulfúrico produzido na planta de ácido sulfúrico é utilizado para ajustar o pH da primeira e da segunda etapas de branqueamento com dióxido de cloro.

20. O método de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, em que o ácido sulfúrico produzido na planta de ácido sulfúrico é utilizado para a acidulação do sabão de tall oil bruto, separado do licor negro.

21. O método de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, em que a polpa é produzida no estágio de cozimento do processo kraft em um licor de cozimento compreendendo o licor branco tendo uma sulfidez de cerca de 20 a 50%, em particular cerca de 35 a 45%.

22. Método de produção de polpa celulósica branqueada em uma fábrica de celulose que emprega um processo kraft, em que - a polpa é produzida a partir de uma matéria- prima lignocelulósica em um estágio de cozimento utilizando um licor de cozimento compreendendo o licor branco que é regenerado em uma recirculação química da fábrica de celulose; e - a polpa obtida do estágio de cozimento é submetida a um estágio de branqueamento, o qual compreende pelo menos uma etapa de oxidação alcalina para produzir a polpa celulósica branqueada; a referida fábrica de celulose inclui ainda uma planta de ácido sulfúrico que está sendo alimentada com substâncias sulfurosas coletadas do processo kraft para a produção de ácido sulfúrico ou sesquissulfato de metal alcalino ou uma combinação deles, - pelo menos uma parte do licor branco regenerado é oxidada, - o licor branco oxidado assim obtido é utilizado como um meio em uma etapa de oxidação alcalina do branqueamento, e - o sulfato de sódio é utilizado como principal produto químico de reposição para repor as perdas de sódio, o referido sulfato de sódio sendo pelo menos parcialmente alimentado à recirculação química da fábrica de celulose para regenerar o licor branco, e pelo menos uma parte do enxofre contido na alimentação de compostos químicos de reposição sendo utilizada para a produção de ácido sulfúrico ou bissulfitos de metal alcalino ou uma combinação deles na planta de ácido sulfúrico.

23. O método de acordo com a reivindicação 21, em que o branqueamento é realizado como um branqueamento totalmente sem cloro, em particular utilizando o ozônio, o peróxido, o oxigênio ou uma combinação deles.

24. O método de acordo com a reivindicação 22 ou 23, em que a etapa de oxidação é realizada em um meio alcalino a um pH de 10 a 14 na presença de um agente oxidante selecionado a partir do grupo de gás oxigênio e peróxido e suas combinações.

25. O método de acordo com quaisquer das reivindicações 22 a 24, em que pelo menos 50 mol%, em particular pelo menos 75 mol% do agente alcalino do meio alcalino da etapa de oxidação do branqueamento com dióxido de cloro são compreendidos de licor branco oxidado.

26. O método de acordo com quaisquer das reivindicações 22 a 25, em que pelo menos uma parte, em particular pelo menos 50% em peso, do efluente da etapa de oxidação alcalina é circulada novamente para a recirculação química da fábrica de celulose para a regeneração do licor branco.

27. O método de acordo com quaisquer das reivindicações 22 a 26, em que - a polpa obtida do estágio de cozimento é submetida a um estágio de branqueamento com dióxido de cloro, o qual compreende pelo menos uma primeira etapa com dióxido de cloro realizada em pH ácido, uma segunda etapa com dióxido de cloro realizada em pH ácido e uma etapa de oxidação alcalina intermediária realizada entre a primeira e a segunda etapas com dióxido de cloro, para produzir a polpa celulósica branqueada.

28. O método de acordo com a reivindicação 27, em que a primeira e a segunda etapas de branqueamento com dióxido de cloro são realizadas em um pH final na faixa de cerca de 2 a 5,5, em particular cerca de 3 a 4,5, o ácido sulfúrico produzido na planta de ácido sulfúrico sendo utilizado para ajustar o pH do meio líquido da primeira e da segunda etapas de branqueamento com dióxido de cloro.

29. O método de acordo com quaisquer das reivindicações 22 a 28, em que o sulfato de sódio utilizado como produto químico de reposição compreende pelo menos parcialmente o sulfato de sódio ou uma mistura de sulfato de sódio e carbonato de sódio, obtidos como subprodutos e resíduos de um fábrica de celulose, em particular os subprodutos sulfurosos e os resíduos sulfurosos são selecionados a partir do grupo de cinzas sulfurosas, como a cinza da caldeira de recuperação, e tortas de filtração, como a torta de sal de uma planta de dióxido de cloro, e suas combinações.

30. O método de acordo com quaisquer das reivindicações 22 a 29, em que o produto químico de reposição para repor as perdas de sódio compreende ou consiste em sulfato de sódio ou uma mistura de sulfato de sódio e carbonato de sódio, obtidos como subprodutos e resíduos de uma fábrica de celulose.

31. O método de acordo com quaisquer das reivindicações 22 a 30, em que pelo menos uma parte do licor branco regenerado é oxidada e o licor branco oxidado ou parcialmente oxidado assim obtido é utilizado como um meio em uma etapa E, EO e/ou EOP do branqueamento, de preferência em uma etapa EO do branqueamento.

32. O método de acordo com quaisquer das reivindicações 22 a 31, em que uma parte do filtrado de uma etapa de branqueamento, de preferência de uma etapa de branqueamento EO, é retornada para o ciclo químico.

33. O método de acordo com quaisquer das reivindicações 22 a 32, compreendendo: - o produto químico de reposição para repor as perdas de sódio compreende o sulfato de sódio ou uma mistura de sulfato de sódio e carbonato de sódio, obtidos como subprodutos e resíduos de uma fábrica de celulose; - pelo menos uma parte do licor branco regenerado é oxidada e o licor branco oxidado ou parcialmente oxidado assim obtido é utilizado como um meio em uma etapa EO do branqueamento; e - uma parte do filtrado de uma etapa de branqueamento EO é retornada para o ciclo químico.

34. Um sistema compreendendo uma primeira fábrica de celulose e uma segunda fábrica de celulose, configurado para realizar o método de acordo com quaisquer das reivindicações 30 a 33, em que o produto químico de reposição se origina da primeira fábrica de celulose e é alimentado à segunda fábrica de celulose para repor as perdas de sódio nela.

35. O sistema de acordo com a reivindicação 34, em que a segunda fábrica de celulose compreende uma planta de ácido sulfúrico.

36. O sistema de acordo com a reivindicação 34 ou a reivindicação 35, em que a segunda fábrica de celulose compreende uma unidade para remover seletivamente os elementos não relacionados ao processo, como o Cl e o K, do ciclo de recuperação.