PT81341B

PT81341B - Metodo de recuperacao de produtos quimicos de lixivias de polpa de celulose exaustas

Info

Publication number: PT81341B
Application number: PT81341A
Authority: PT
Inventors: Sven Santen; Jarl Martensson; Ragnar Bernhard
Original assignee: Skf Steel Eng Ab
Priority date: 1984-10-19
Filing date: 1985-10-18
Publication date: 1992-06-30
Also published as: JPS61174490A; AU4842985A; US4917763A; PT81341A; DE3536022C2; AU579409B2; SE454188B; JPH0160112B2; FI853789A0; FR2572100B1; GB8509344D0; CN85107664B; CA1264506A; ES8605602A1; ES547743A0; SE8405231L; FR2572100A1; GB2165770B; FI853789L; FI80086C

Description

A presente invenção refere-se a um método de recuperação de produtos químicos de lixívias de polpa de celulose exaustas enquanto ao mesmo tempo se utiliza a energia libertada durante o

já se conhece um processo do tipo mencionado antes em que os constituintes inorgânicos são retirados principalmente sob a forma de uma massa fundida ou de uma solução em água, sendo a parte orgânica removida sob a forma de um gás que contém principalmente ^e CO· As lixívias de polna de papel exaustas são alimentadas a um reactor para gaseificação e desintegração parcial, juntamente com a energia térmica exterior independente proveniente de combustão, depois do que o produto assim formado é arrefecido rapidamente e deixado arrefecer na referida zona de arrefecimento rápido e de arrefecimento incluída no reactor. A temperatura e o potencial de oxigénio são controlados independentemente um do outro no processo, pelo fornecimento regulado de energia térmica e a possível adição de material carbonáceo e/ou de gases contendo oxigénio.

fornecimento exterior de energia para a zona de reacção do reactor assegura uma temperatura elevada com um baixo potencial de oxigénio e fazem-se tentativas para garantir que o teor do sódio exista principalmente sob a forma de um gás mono-atómico. Devido

ao potencial de oxigénio regulado cuidadosamente e à temperatura

que, de acordo com o referido processo, pode ser conseguida preferivelmente nela utilização de um gás rico de energia aquecido num gerador de plasma para o fornecimento de energia térmica externa necessária, NaOH e Na₂S são os principais produtos químicos obtidos por arrefecimento, isto é, produtos químicos das lixívias brancas, enquanto a formação de Na^O^ é simultaneamente restringida.

Mediante o controlo da temperatura, obtém-se outro gás valioso que contém substancialmente anenas e CO e que, por consequência, rode ser utilizado para a produção de vapor de água, gás de síntese, etc.

ITo entanto, este processo possui certos inconvenientes nos

produtos finais visto estes conterem grandes quantidades de enxofre e, portanto, em princípio, só poderem ser utilizados para a preparação renovada de produtos químicos da lixívia branca.

Além disso, a quantidade relativamente grande de enxofre faz com que o equilíbrio se desloque no sentido da formação de H^S, o que constitui um inconveniente tanto do ponto de vista da poluição do meio ambiente como também origina problemas quando se utiliza este produto gasoso, aliás valioso.

objectivo da presente invenção é eliminar os inconvenientes mencionados antes do processo conhecido e permitir a recureração de um produto gasoso que não contém praticamente compostos de enxofre e consiste substancialmente em e CO, um produto alcalino com um teor elevado de sulfureto e um produto alcalino substancialmente isento de sulfureto e que tem um baixo teor de Na^O^.

Isso consegue-se no método descrito antes separando a massa fundida resultante da gaseificação e desintegração oarcial das li xívias de polpa de celulose exaustas introduzidas em conjunto com a energia térmica exterior independente da combustão, para a zona de reacção de um reactor, realizando-se esta separação substancial-

mente à temperatura que prevalece na combustão, sendo então o pro duto gasoso transportado para uma zona de arrefecimento rápido e de arrefecimento lento em que é arrefecido até auma temperatura inferior a 9?0^oC.

Verifica-se então que o teor de enxofre se encontra quase inteiramente na massa fundida seoarada sob a forma de NagS e se consegue assim uma redução substancial da quantidade de enxofre na operação de arrefecimento rápido subsequente. Isto tem um efeito extremamente favorável sobre o equilíbrio e obtém-se um material alcalino substancialmente isento de sulfuretos, bem como um produto gasoso que não contém substancialmente impurezas sulfuradas.

A temneratura na operação de gaseificação e de combustão é controlada de maneira a ser preferivelmente igual a pelo menos 1100°C.

A energia externa, independente da combustão, e fornecida sob a forma de energia proveniente de um gerador de plasma e as lixívias axaustas são introduzidas através de tubeiras que têm os orifícios imediatamente em frente do gerador de plasma.

A separação da massa fundida é assim realizada, em princípio, à temperatura da combustão e não se realiza, de avanço, qualquer arrefecimento extra. A massa fundida seoarada contém principalmente Na₂S.

arrefecimento na operação de arrefecimento rápido efectua-se até uma temperatura inferior a cerca de 95O°C e pode realizar-se oor arrefecimento indirecto ou por arrefecimento com água, solução aquosa e/ou massa fundida nela pulverizada.

De acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção, o arrefecimento é efectuado por meio de um líquido até

uma temperatura de tal maneira baixa que os compostos alcalinos se encontram presentes em solução aquosa, isto é, até uma temperatura inferior a 200°C.

produto alcalino separado consiste principalmente em MaOH, uma pequena quantidade de composto NaHS em solução aquosa.

originando este último gás rico em energia, contendo principalmente e CO, é retirado através de uma saída de gás para ser utilizado para apro veitar a energia numa caldeira de vapor, por exemplo. Graças ao baixo teor de enxofre, este gás é também apropriado para ser utilizado como gás de síntese, etc.

Durante o processo de arrefecimento rápido ocorre um certo número de reacções competitivas, das quais as quatro mais imoortantes são as seguintes:

Formulas 1

1) NaOH_(g) --->NaOH₍₁₎

2) Na_{(g) +}H₂0_(g)^_{Ha0H(g) +}l/2H_2(g)

3) 2MaGH_cl._{g) +} C0_2(g)—>Na₂CO_{3(1) +} H₂0_(g) • ^{19 2Na}(g) ^{+ 00}2(g) ^{+ H}2°(g) *·^Ν32^σ03(1) ^{+ H}2(g) objectivo do arrefecimento rápido é promover as reacções e 2, isto é, restringir a formação de ^200^.

Descreve-se agora a invenção com mais pormenor fazendo referência ao desenho anexo que reuresenta esquematicamente uma instalação para realizar o processo de acordo com a presente invenção.

reactor é geralmente designado por 1 e compreende uma zona de reacção 2, uma zona de separação 3 θ uma zona de arrefeclmenφ to rápido e arrefecimento 4. As lixívias exaustas, possivelmente em conjunto com material carbonoso e/ou contendo oxigénio, são introduzidas através de tubeiras 5 θ 6 e a energia externa é fornecida através de um tubo S por meio de um gás aquecido no gerador de plasma 7. A gaseificação e a desintegração parcial realizam-se na zona de reacção. 0 fornecimento de energia é controlado de tal maneira que a temueratura na zona de reacção seja igual a, pelo menos, 1100°C.

A gaseificação realiza-se preferivelmente numa proporção tal que praticamente não exista carbonato de sódio (^200^). Do ponto de vista do equilíbrio, 0 Na existe em forma gasosa tanto sob a forma

de Na gasoso mono-atómico como de NaOH.

Os produtos assim obtidos passam para uma zona de separação do reactor em que a massa fundida é extraída através de uma saí

da 9· A massa fundida consiste principalmente em Na₂S.

produto gasoso remanescente e conduzido da zona de separação 3 para a zona de arrefecimento rápido e de arrefecimento 4 do reactor em que é arrefecido rapidamente, preferivelmente por meio de um líquido introduzido através da entrada 10 e o produto líquido é extraído através de uma saída 11. 0 arrefecimento rápido na zona de arrefecimento rápido e de arrefecimento é controlado de modo que a temperatura seja, no máximo, igual a cerca de 95θ°Ο, pre ferivelmente de tal forma baixa que o material alcalino restante exista sob a forma de uma solução aquosa, isto é, da ordem de cerca de 200°C ou inferior.

gás enriquecido em energia é extraído através de uma saída de gases 12 e consiste principalmente em H₂ e C0.

Para ilustrar melhor a invenção descreve-se seguidamente um exemplo que constitui o resultado de uma longa série de experiências.

EXEMPLO

A lixívia de polpa de celulose exausta usada na experiência tinha um teor de sólidos igual a 67 % e a substancia seca (DS) tinha a seguinte composição:

Valores 2

%

Na

Por intermédio do gerador de plasma forneceram-se 2100 kWh por tonelada de substância seca ao reactor sob a forma de energia térmica exterior, garantindo assim a gaseificação completa de todo o carbonato de sódio. A temperatura da zona de reacção foi mantida igual a aproximadamente 1300°C. Substancialmente todo o enxofre foi separado sob a forma de NagSQj. Em seguida, separou-se o restante aroduto alcalino sob a forma de uma solução aquosa denois do arrefecimento rápido. A massa fundida, a solução aquosa e os gases obti dos tinham as seguintes composições:

Massa fundida, Kg por tonelada de DS

Valores_3

Na₂	120
NaOH	10
NagCO^	20
Solução	aquosa, Kg por tonelada de DS

Valores Μ-

NaCH	16¹¼
MS	1
^Na2^C°3	2M-

gás continha os seguintes volumes em rrr, medidos nas condições normais de pressão e temperatura, por tonelada de DS:

Valores 5

C0₂	105
co	M43
H₂°	353
h₂	650
h₂s

A massa fundida assim obtida continha apenas 13 $ de em comparação com 25 % de ^£00^ em um produto obtido depois da caustíficação convencional.

material alcalino assim obtido pode, portanto, ser usado com uma boa margem de segurança directamente para a orenaração de lixívia branca e elimina-se assim a necessidade das operações tan to de caustíficação como de queima da suspensão de cal.

Rei·

Claims

1.- Método de recuperação de produtos químicos de lixí vias de polpa de celulose exaustas, caracterizado pelo facto de se separar uma massa fundida resultante da gasificação e desintegração parcial de lixívias de polpa de celulose exaustas introduzidas, juntamente com um fornecimento de energia térmica independente da combustão na zona reaccional de um reactor, subs tancialmente à temperatura que prevalece na combustão, sendo o produto gasoso assim formado arrefecido rapidamente numa zona de arrefecimento rápido e de refrigeração até uma temperatura inferior a 95O°C.

2. - Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se.controlar a temperatura da gasificação a pelo menos 1100°C.

3. - Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, carac terizado pelo facto de a energia externa ser fornecida sob a forma de energia proveniente de um gerador de plasma.

4. - Método de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo facto de o arrefecimento na operação de arrefecimento rápido se efectuar por meio de água, solução aquosa e/ou massa fundida que é pulverizada no produto gasoso, sendo a temperatura reduzida até um valor tal que o teor alcalino se encontre, presente sob forma líquida.

5. - Método de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo facto de se efectuar o arrefecimento por meio de água ou de uma solução aquosa, sendo a tempera tura reduzida para um valor inferior a 200°C.

6. - Método de acordo com uma qualquer das reivindica ções anteriores, caracterizado pelo facto de se fornecer a zona de gasificação material carbonãceo e/ou contendo oxigénio.

7.- Método de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de as lixívias exaustas e qualquer material carbonãceo, e/ou contendo oxigénio serem introduzidos na zona de reacção do reactor através de tubeiras que têm os orifícios respectivos imediatamente em frente do gerador de plasma,

Lisboa, 18 de Outubro de 1985

O Agente Oficial da Propriedade Industrial