ES2332313T3 - Un metodo para producir ditionito sodico para ser usado en el blanqueamiento de pulpa mecanica. - Google Patents
Un metodo para producir ditionito sodico para ser usado en el blanqueamiento de pulpa mecanica. Download PDFInfo
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Abstract
Un método para producir ditionito sódico (Na 2S 2O 4) para ser usado en el blanqueamiento de la pulpa mecánica, en el que se usa la producción de bisulfito sódico (NaHSO3) que se forma por lavado de los gases que contienen dióxido de azufre (SO2), caracterizado porque el bisulfito sódico que se usa se produce en una fábrica de celulosa de sulfato (1) incinerando gases malolientes de la fábrica en una planta de incineración (2) y lavando los gases de chimenea producidos en la incineración con una solución de hidróxido sódico (NaOH), en donde el azufre se elimina del ciclo de recuperación de agentes químicos de la fábrica de celulosa de sulfato (1) como bisulfito sódico formado a partir de los gases malolientes y en que el bisulfito sódico producido se transfiere a un fábrica productora de pulpa mecánica (12) para la producción de ditionito sódico (14).
Description
Un método para producir ditionito sódico para
ser usado en el blanqueamiento de pulpa mecánica.
La invención se refiere a un método para
producir ditionito sódico para ser usado en el blanqueamiento de la
pulpa mecánica según la reivindicación 1 que se adjunta.
En una fábrica de celulosa de sulfato, hay una
necesidad de una variedad de agentes químicos. En la fábrica, un
propósito es reusar los agentes químicos tanto como sea posible,
para mantener la proporción de agentes químicos de compra caros en
un mínimo. En particular, el ciclo de recuperación de los agentes
químicos de la fábrica comprende un proceso para la recuperación de
los agente químicos utilizados a fin de convertir los agentes
químicos usados en el pulpeado a un estado tal que puedan reciclarse
en el pulpeado u otros procesos de la fábrica.
En las diferentes etapas de pulpeado y
regeneración de los agentes químicos utilizados, se producen varios
compuestos que son dañinos para el medio ambiente o de otra forma y
cuyas emisiones al medio ambiente deben prevenirse. Estos incluyen,
por ejemplo, compuestos de azufre gaseosos que causan lluvia ácida y
problemas de olor. Uno de tales grupos son los gases malolientes de
la fabricación de la pulpa. Estos incluyen, por ejemplo, sulfuro de
hidrógeno, metilmercaptano, sulfuro de dimetilo, y disulfuro de
dimetilo. Estos gases no son solamente malolientes sino que en
ciertas concentraciones son también combustibles e incluso
explosivos. En la fábrica, se generan como productos secundarios de
varias etapas del proceso en tantas como diez o más fuentes
diferentes, por ejemplo pulpeado, procesamiento del licor negro, y
regeneración de los agentes químicos utilizados. Así, en una
fábrica de pulpa moderna, el propósito es prevenir las emisiones de
gases malolientes al ambiente recogiéndolos y procesándolos de tal
forma que las desventajas anteriormente mencionadas puedan ser
evitadas. Al mismo tiempo, el propósito es recuperar el azufre
contenido en los gases malolientes y reciclarlos al ciclo de
recuperación de agentes químicos y de esta forma reducir la cantidad
de agentes químicos sulfurosos comprados.
El azufre contenido en los gases malolientes
sulfurosos se recupera por incineración de los gases malolientes
recogidos en las diferentes etapas del proceso. Es conocido
incinerar los gases malolientes en un horno de cal o en una caldera
de recuperación, en donde el azufre contenido en los gases
malolientes puede ser reciclado al ciclo de recuperación de agentes
químicos. Además, es conocido incinerar gases malolientes en una
planta de incineración separada y lavar en una torre de lavado los
gases así generados con una solución alcalina para la torre de
lavado que contiene sodio, tal como hidróxido sódico, y conducir la
solución, obtenida de esta forma y que contiene bisulfito sódico o
sulfito sódico, al licor verde. Además, es conocido por el documento
de patente finlandesa FI 96119 (y la correspondiente patente de los
Estados Unidos 5.455.328) el absorber el SO_{2} contenido en los
gases de chimenea, que resultan de la incineración de los gases
malolientes, en una solución alcalina de sodio en una torre de
lavado. La solución de bisulfito sódico obtenida en la torre de
lavado se lleva para acidificar el jabón en una fábrica de celulosa
de sulfato.
Los compuestos sulfurosos también entran en el
ciclo de recuperación de agentes químicos de la fábrica de pulpa
procedentes de otros lugares, fuera del ciclo de recuperación de
agentes químicos, por ejemplo con efluentes del blanqueado de
oxígeno y con madera y agua suministrada dentro del proceso. La
adición de azufre externo al ciclo de recuperación de agentes
químicos es substancial. Debido a que el ciclo de recuperación de
agentes químicos está, en este momento, ya muy cerrado, esto
producirá el enriquecimiento del azufre en el ciclo de recuperación
de agentes químicos. Se han hecho intentos para eliminar el
enriquecimiento mediante la eliminación del azufre del ciclo, por
ejemplo, por incineración de los gases malolientes y por eliminación
del azufre contenido en ellos en forma de bisulfito sódico, en
donde la solución, que contiene bisulfito sódico, ha sido conducida
para tratamiento de aguas residuales. Es también sabido el usar una
torre de lavado de cal después de la incineración de gases
malolientes para unir el azufre contenido en los gases de chimenea a
un compuesto de calcio que puede descargarse para el tratamiento de
aguas residuales. Además, es conocido incinerar los gases
malolientes en el suministrador de energía de la caldera de una
fábrica de celulosa de sulfato.
Es verdad que los métodos anteriormente
mencionados son eficientes para eliminar los problemas
medioambientales causados por los gases malolientes y para eliminar
el azufre del ciclo en una forma controlada. Sin embargo, la
desventaja es una carga extra en el tratamiento de aguas residuales
y el desperdicio de un agente químico que puede usarse o
regenerarse.
En el blanqueo de la pulpa mecánica, es posible
usar varios agentes químicos para el blanqueo, tales como ozono,
peróxido de hidrógeno y ditionito sódico. Se conoce también, aunque
no es muy común, el uso de una solución de bisulfito sódico como
tal para el blanqueo. La razón para el uso insignificante del
bisulfito sódico es su pobre eficiencia de blanqueo.
El ditionito sódico Na_{2}S_{2}O_{4} puede
administrarse en el procedimiento de blanqueo en formas diferentes,
por ejemplo como un polvo sólido que se disuelve antes de ser
conducido al procedimiento de blanqueo. El ditionito sódico está
también disponible como una solución comercial que puede usarse como
tal para el blanqueo. Una alternativa conocida es producir
ditionito sódico en una planta de producción de agentes químicos de
blanqueo de la fábrica misma. Los materiales usados de partida
incluyen, por ejemplo, borohidruro sódico, hidróxido sódico y una
fuente de azufre adecuada, tal como dióxido de azufre y/o bisulfito
sódico en forma sólida o en forma disuelta. Tal método para
preparar el ditionito sódico se describe por ejemplo en el documento
de patente europea 587429. Todas las alternativas anteriormente
mencionadas tienen la desventaja de que usan totalmente agentes
químicos comerciales comprados. El ditionito sódico es un agente
químico caro, y comprarlo en forma apropiada para usar aumenta los
costes de producción de la pulpa. De forma que es menos caro
producir ditionito sódico en una planta de producción química de
agentes de blanqueo en la misma fábrica que comprar el agente
químico listo para usar, pero por el momento, solo se usan agentes
químicos comprados en el proceso de producción, lo que aumenta el
precio del agente químico producido.
Además, la publicación del documento de patente
de los Estados Unidos US4680136 describe un método general para
producir ditionito sódico, cuyo método emplea solución de
sulfito-bisulfito sódico que tiene SO_{2} líquido
añadido al mismo.
El objetivo de la presente invención es de esta
manera proporcionar un método, a fin de resolver los problemas
mencionados anteriormente, para producir ditionito sódico que se usa
en el blanqueo de la pulpa mecánica. Gracias al método, el producto
químico de azufre valioso, o sea el bisulfito sódico, eliminado de
la fábrica de celulosa de sulfato puede utilizarse en la producción
de agentes químicos de blanqueo de pulpa mecánica, de manera que se
consigue un considerable ahorro financiero en los costos de los
agentes químicos. Además, gracias a la invención, es posible
controlar el ciclo de recuperación de agentes químicos de la fábrica
de celulosa de sulfato, particularmente su balance de azufre, de
manera que el enriquecimiento de azufre en el ciclo de recuperación
de agentes químicos puede eliminarse de una forma fácil y
segura.
A fin de conseguir este propósito, el método
según la invención se caracteriza primariamente por lo que se
presentará en la parte de caracterización de la reivindicación
independiente 1.
Las otras reivindicaciones dependientes
presentarán algunas de las realizaciones preferidas de la
invención.
La invención está basada en la idea de que una
solución de bisulfito sódico formada a partir de los gases
malolientes de la fábrica de celulosa de sulfato se usa en la
producción de productos químicos de blanqueo de la pulpa mecánica.
Los gases malolientes sulfurosos de la fábrica de pulpa se incineran
en un incinerador de gases malolientes, en donde el producto
obtenido es primariamente dióxido de azufre. El dióxido de azufre
se lava de una forma conocida como tal en una torre de lavado con
hidróxido sódico como solución lavadora, de manera que se produce
bisulfito sódico como resultado. La solución de bisulfito sódico
producida de esta manera no es conducida al ciclo de recuperación
de agentes químicos de la fábrica de celulosa de sulfato misma o
descargada como producto químico residual, sino que se conduce a la
producción de un producto químico de blanqueo de la pulpa mecánica,
o sea el ditionito sódico. De esta manera, el azufre puede ser
eliminado fácil y sencillamente del ciclo de recuperación de
agentes químicos de la fábrica de celulosa de sulfato, y
simultáneamente se consiguen ventajas en la tecnología de
procesamiento de la fábrica de celulosa de sulfato. En la producción
de productos químicos de blanqueo de la pulpa mecánica, es también
ventajoso usar la solución de bisulfito sódico que se ha producido
de esta manera y que puede obviar la compra de bisulfito sódico o
agua de dióxido de azufre de otras fuentes. Consecuentemente,
gracias a la invención, no es ya necesario usar productos químicos
caros que hay que comprar sino que es posible utilizar un producto
secundario útil originado en el proceso de la fábrica de celulosa
de sulfato.
La invención aplica de esta manera la idea
sorprendente de combinar la producción de agentes químicos de dos
fábricas productoras de pulpa con procesos técnicos diferentes, y,
por otro lado, la demanda de productos químicos. En otras palabras,
la fábrica de celulosa de sulfato produce, a partir de un exceso de
azufre ocasionado en la fábrica, un producto químico que puede
usarse por una fábrica productora de pulpa mecánica en la producción
de productos químicos de blanqueo.
A continuación, se describirá la invención en
más detalle en relación al dibujo adjunto que muestra,
esquemáticamente, una aplicación según la invención para producir
ditionito sódico que se usa en el blanqueo de pulpa mecánica.
La figura muestra un sistema para procesar gases
malolientes en una fábrica de celulosa de sulfato 1, que comprende
una planta de incineración de gases malolientes 2 y una torre de
lavado de gases 3 para procesar gases de chimenea originados en la
planta de combustión. La fábrica de celulosa de sulfato comprende
también un número de otros procesos relacionados con la producción
y procesamiento de la pulpa, así como el tratamiento de los
productos residuales sólidos, gaseosos y líquidos originados en
conexión con la producción, dichos procesos no se muestran por
claridad.
Los gases malolientes 4 que se producen en la
fábrica de celulosa de sulfato y que contienen al menos uno de los
compuestos siguientes: sulfuro de hidrógeno (SH_{2}),
metilmercaptano (CH_{3}S), sulfuro de dimetilo
((CH_{3})_{2}S) y disulfuro de dimetilo
((CH_{3})_{2})S_{2}, se recogen desde su punto
de generación en las partes diferentes de la fábrica de pulpa y se
conducen a una planta de incineración 2 para su incineración. La
planta de incineración puede ser, como se presenta en este ejemplo,
un incinerador de gases malolientes con una caldera de vapor
fabricada de tubos de membrana, o sea, una caldera de vapor, desde
la que el vapor se conduce para usarse en otro lugar en la fábrica
de pulpa. En la planta de incineración, el azufre de los gases
malolientes reacciona con el oxígeno del aire de combustión y forma
por ejemplo dióxido de azufre gaseoso (SO_{2}).
El dióxido de azufre que contiene gases de
chimenea 6 es conducido a la torre de lavado de gases 3. En la
torre de lavado 3, los gases de chimenea reaccionan con la solución
de lavado alcalina 7 que contiene sodio, o sea solución de
hidróxido sódico (NaOH) introducida en la torre de lavado, lo que
produce una solución de bisulfito sódico (NaHSO_{3}). La reacción
neta en la torre de lavado es como sigue:
(1)SO_{2} +
NaOH \rightarrow
NaHSO_{3}
Los gases de chimenea lavados 8 se descargan a
una chimenea 9. La planta de combustión de gases malolientes y la
torre de lavado de gases así como su operación son conocidas como
tales por personas con conocimientos de la técnica, de modo que no
se describen en más detalle en este contexto. La solución de
bisulfito sódico 10 producida en la torre de lavado se descarga de
la torre de lavado, por su parte inferior, y se transfiere a una
fábrica de pulpa 12 que produce pulpa por el método de pulpeo
mecánico.
La solución de bisulfito sódico se transfiere
por medio de una línea 13 al proceso de producción del producto
químico de blanqueo 14, es decir el ditionito sódico, en la fábrica
de pulpa 12. La figura muestra, de forma simplificada, un método
para producir ditionito sódico, en donde se conduce el bisulfito
sódico (NaHSO_{3}), hidróxido sódico (NaOH) y borohidruro sódico
(NaBH_{4}) al reactor 15 por medio de las líneas 13, 16 y 17,
respectivamente. El ditionito sódico se forma según la ecuación de
reacción siguiente:
(2)NaBH_{4} +
3,2 NaOH + 4,8 NaHSO_{3} + 3,2 SO_{2} \rightarrow 4
Na_{2}S_{2}O_{4} + NaBO_{2} +
6H_{2}O
El proceso para producir ditionito sódico es
conocido como tal por las personas versadas en la técnica, y no se
describirá en más detalle en este contexto. El equipo para producir
ditionito sódico comprende también varios recipientes, bombas y
tuberías así como los medios para ajustar y controlar el proceso,
que no se presentan por claridad.
El ditionito sódico 18 producido en el proceso
14 de producción de ditionito sódico es conducido al proceso 17
para usarse en el blanqueo de la pulpa mecánica.
El ejemplo siguiente ilustra las ventajas de la
invención: en el blanqueo con ditionito, la cantidad normal de
agente blanqueador es de 0,5 a 1% de Na_{2}S_{2}O_{4} por
tonelada de pulpa. Si la producción de la fábrica es de 1.000
toneladas por día de pulpa y el consumo de ditionito sódico es 1,0%,
eso significa 10 toneladas de ditionito sódico por día. Esta
cantidad incluye 3,7 toneladas de azufre por día, de cuya cantidad
al menos una parte puede suministrarse como el agente químico
NaHSO_{3} procedente de una fábrica de celulosa de sulfato.
En una fábrica moderna de celulosa de sulfato,
la cantidad producida de azufre en los gases malolientes es de 3 kg
por tonelada de pulpa. En una fábrica que produce 1.233 toneladas de
pulpa por día, 3,7 toneladas de azufre se descargan con los gases
malolientes.
No se intenta que la invención esté limitada a
la realización anterior presentada como ejemplo, sino que se
intenta que la invención se aplique ampliamente dentro del alcance
de la idea de la invención como se define en las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (5)
1. Un método para producir ditionito sódico
(Na_{2}S_{2}O_{4}) para ser usado en el blanqueamiento de la
pulpa mecánica, en el que se usa la producción de bisulfito sódico
(NaHSO_{3}) que se forma por lavado de los gases que contienen
dióxido de azufre (SO_{2}), caracterizado porque el
bisulfito sódico que se usa se produce en una fábrica de celulosa
de sulfato (1) incinerando gases malolientes de la fábrica en una
planta de incineración (2) y lavando los gases de chimenea
producidos en la incineración con una solución de hidróxido sódico
(NaOH), en donde el azufre se elimina del ciclo de recuperación de
agentes químicos de la fábrica de celulosa de sulfato (1) como
bisulfito sódico formado a partir de los gases malolientes y en que
el bisulfito sódico producido se transfiere a un fábrica productora
de pulpa mecánica (12) para la producción de ditionito sódico
(14).
2. El método según la reivindicación 1,
caracterizado porque los gases malolientes de una fábrica de
celulosa de sulfato se recogen desde lugares diferentes en la
fábrica de pulpa y se transfieren para la incineración.
3. El método según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque los gases malolientes que se van a
incinerar contienen al menos uno de los siguientes compuestos:
sulfuro de hidrógeno (SH_{2}), metilmercaptano (CH_{3}SH),
sulfuro de dimetilo ((CH_{3})_{2}S) y disulfuro de
dimetilo ((CH_{3})_{2})S_{2}.
4. El método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los gases
malolientes se incineran en una planta de incineración (2).
5. El método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los gases de
chimenea generados como resultado de la incineración de los gases
malolientes contienen al menos dióxido de azufre gaseoso
(SO_{2}).
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