ES2289250T3 - Procedimiento para la reduccion de las emisiones de oxido de nitrogeno en una fabrica de pasta quimica. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la recuperación de amoniaco de flujos de materiales que contienen amoniaco de una fábrica de pasta química con el fin de reducir las emisiones de óxido de nitrógeno de la fábrica, caracterizado porque el valor de pH del flujo de material que contiene amoniaco procedente de la destilación por vapor de condensados se ajusta mediante un alcalino a un valor superior a 10 y se hace entrar en contacto con vapor para separar el amoniaco del flujo de material.
Description
Procedimiento para la reducción de las emisiones
de óxido de nitrógeno en una fábrica de pasta química.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la recuperación del amoniaco de los flujos de
material en una fábrica de pasta química, y como consecuencia, para
la reducción de las emisiones de óxido de nitrógeno.
En la formación de la pasta de sulfato, se trata
la madera en un licor blanco que contiene hidróxido sódico y
sulfuro sódico, con lo que se hidroliza la lignina. Por lo tanto, se
forman numerosos compuestos orgánicos de sulfuro, tal como
metilmercaptano, dimetilsulfuro y dimetildisulfuro. Estos mismos
compuestos conjuntamente con el sulfuro de hidrógeno son lo que
causan el olor desagradable de los gases de descarga de los fábricas
de pasta química. Dichos gases se forman en varios fases durante un
proceso de formación de pasta química, tal como en la instalación
de digestión y la evaporación del licor residual. Los compuestos de
sulfuro malolientes se eliminan más típicamente mediante la
recogida de los gases malolientes de distintas fuentes y la quemada
de los mismos en o bien un horno de cal o bien en un dispositivo de
combustión independiente. Durante la quemadura, todas las
sustancias que contienen sulfuro son oxidizados formando así dióxido
sulfúrico, trióxido sulfúrico, y, en presencia de los alcalinos,
formando asimismo sulfato sódico, y pasan a ser gases de flujo.
Asimismo se genera dióxido sulfúrico en otros lugares del proceso
de formación de pasta química, por ejemplo, en la combustión del
licor
negro.
negro.
Además de los compuestos de sulfuro, la
digestión genera asimismo metanol y amoniaco. Unos vapores que
contienen compuestos sulfúricos, amoniaco y metanol se liberan en
abundancia, por ejemplo, en la evaporación del licor negro, en la
que dichos compuestos se destilan y se condensan formando
condensados en una instalación de evaporación de varios fases.
Normalmente los condensados viciados se purifican en un destilador
por vapor, en el que se hace que el condensado y el vapor entren en
contacto y se transfieren las impurezas del condensado al vapor,
mientras que la corriente de condensados así purificada se conduce a
ser utilizada posteriormente. El vapor de descarga del destilador
se conduce mediante una condensación secundaria a la combustión o
directamente a la liquefacción del metanol. Los gases no
condensables (NCG) son sometidos a la combustión conjuntamente con
el flujo de gases maloliente procedente de la fábrica.
El objetivo de quemar los gases malolientes
consiste en oxidizar los compuestos sulfúricos reducidos que
contiene el gas, tales como el sulfuro de hidrógeno, el dióxido
sulfúrico, y por lo tanto la combustión tiene que producirse en
presencia de un volumen notable de aire en exceso (por ejemplo,
aproximadamente el 3 al 4%) y a una temperatura elevada. Como
consecuencia, el amoniaco que contiene el gas maloliente es
oxidizado formando óxidos nitrógenos.
La patente finlandesa 105215 da a conocer un
procedimiento, según el cual se elimina el amoniaco de los gases
malolientes antes de quemar dichos gases, y como resultado se reduce
notablemente el contenido de óxido de nitrógeno en el gas que se
genera durante la combustión. Según dicha patente, preferentemente
se elimina el amoniaco al lavar los gases para desligar el amoniaco
de los gases. Preferentemente el líquido de lavado puede consiste
en una solución de bisulfito procedente del lavado de los gases de
fluyo que se generan durante la combustión de los gases. Asimismo
se puede utilizar otra solución apta para la aplicación y procedente
de la fábrica de la pasta química, cuyo valor de pH está
comprendido entre neutro y ácido, tal como el efluente blanqueador
ácido o el ácido residual procedente de una instalación de dióxido
de cloro.
El documento
WO-A-99/47746 da a conocer un
proceso para la reducción de emisiones de óxido de nitrógeno en una
fábrica de pasta química durante la combustión de gases olorosos.
Dichos gases contienen amoniaco y se generan en distintas etapas
del proceso. Se separa el amoniaco de los gases olorosos lavando
dichos gases en agua, y a continuación posteriormente se tiene que
separar el amoniaco de la solución de lavado antes de seguir el
procesamiento o utilizar dicho agua. La otra manera de separar el
amoniaco de los gases olorosos consiste en utilizar un tamiz
molecular.
El documento
US-A-4.336.102 da a conocer un
procedimiento para la recuperación de amoniaco del licor de sulfito
basado en amoniaco que ya se ha utilizado. El licor de sulfito para
la formación de pasta se trata en un destilador por vapor, y el
vapor que se forma en ello comprende amoniaco, agua y compuestos
sulfúricos. Se condensa el vapor para que un destilado que se forma
contenga amoniaco en agua. Se trata el destilado adicionalmente en
una columna de intercambio de cationes con ácido sulfúrico para
producir una solución de sulfito amónico, que se fortalece con
dióxido sulfúrico para producir un concentrado de licor de sulfito
para cocinar, con base de aluminio.
El documento
US-A-5.450.892 da a conocer un
proceso en el que los compuestos sulfúricos, el sulfuro de hidrógeno
y el metilmercaptano, se eliminan del condensado que los separa de
los gases mediante un tratamiento en una instalación de
descontaminación con un líquido alcalino, tal como un licor blanco.
Los gases tratados así con sometidos a la combustión.
El objetivo de la presente invención consiste en
intensificar la recuperación de amoniaco de los gases destiladores
y otros gases que contienen amoniaco en una fábrica de pasta
química. Particularmente, el objetivo consiste en recuperar el
amoniaco de tal manera que se puede utilizar en la fábrica en un
lugar donde se necesitan productos químicos que contienen
amoniaco.
Con el fin de conseguir estos objetivos, la
presente invención se refiere a un procedimiento para la
recuperación de amoniaco de flujos de material que contiene
amoniaco procedentes de una fábrica de pasta química con el fin de
reducir las emisiones de óxido de nitrógeno en dicha fábrica, y una
característica de la invención consiste en que el valor de pH del
flujo de material que contiene amoniaco procedente de la destilación
por vapor de condensados se ajusta mediante un alcalino a un valor
superior a 10 y se hace entrar en contacto con vapor con el fin de
separar el amoniaco del flujo de material. El amoniaco que se
recupera se emplea como producto químico reductor en un dispositivo
de combustión en la fábrica de pasta celulosa de una manera conocida
en sí para reducir las emisiones perjudiciales de óxido de
nitrógeno procedentes de dicha fábrica.
Típicamente, el flujo de material que contiene
amoniaco consiste en una solución, que se forma cuando los gases de
descarga procedentes del destilador de condensados por vapor se
lavan con una solución ácida. Como alternativa, el flujo de
material que contiene amoniaco puede consistir en una solución que
se forma durante la licuefacción del metanol de los gases de
descarga procedentes de un destilador de condensados por vapor.
Antes del lavado o de la licuefacción del
metanol, el gas de descarga procedente de un destilador de
condensados por vapor se puede incrementar con otros flujos de
gases procedentes de la fábrica de pasta química que tienen una
composición correspondiente, tal como los gases no condensables
(GNC) de otros lugares de la fábri-
ca.
ca.
A continuación, se explica la invención con
mayor detalle haciendo referencia a la Figura 1 adjunta, que ilustra
una forma de realización preferida de la invención.
La Figura 1 ilustra un proceso en el que
amoniaco contenido en el gas de descarga procedente de un destilador
por vapor de condensados se elimina en una instalación de
descontaminación. El gas de descarga se conduce mediante la línea 2
a una instalación de descontaminación 3. Un líquido de lavado, que
preferentemente consiste en una solución con un valor de pH
inferior a 6, preferentemente inferior a 5, se conduce al interior
de la instalación de descontaminación mediante la línea 4. Una
solución particularmente preferida consiste en una solución de
bisulfito que se obtiene lavando los gases de flujo procedentes de
los dispositivos de combustión de la fábrica de pasta química, con
lo cual una reacción (1)
(1)2\
NH_{3}+NaHSO_{3}+H_{2}O \rightarrow (NH_{4})_{2}SO_{3} +
NaOH
produce una solución que contiene
sulfito
amónico.
Otros líquidos de lavado preferidos son por
ejemplo los filtrados procedentes de la instalación de
blanqueamiento y el ácido residual procedente de la instalación de
dióxido de cloro.
La instalación de descontaminación de amoniaco 3
descarga en la línea 5 esencialmente un gas de descarga libre de
amoniaco, que se conduce a la licuefacción de metanol. A
continuación se quema el metanol en un dispositivo de combustión de
la fábrica de pasta química, tal como un horno de cal o un
dispositivo de combustión para gases malolientes, en el que la
alimentación de metanol no aumenta las emisiones de óxido de
nitrógeno de la combustión gracias a la destilación de
amoniaco.
La solución que contiene amoniaco se descarga de
la instalación de descontaminación 3 mediante la línea 13,
ajustándose el valor de pH de dicha solución a un valor superior a
10, preferentemente superior a 11 mediante la adición de un
alcalino mediante la línea 6. El alcalino puede ser preferentemente
una solución de hidróxido sódico o un licor blanco débil.
Se lleva la solución que contiene el amoniaco a
la parte superior de una columna destiladora 7, desde la que la
solución fluye hacia abajo. La parte inferior de la columna, a su
vez, recibe vapor mediante la línea 8, y cuando dicho vapor fluye
hacia arriba se encuentra con la solución que contiene amoniaco, con
lo que dicho amoniaco cambia de su fase líquida a su fase gaseosa.
Dicho ajuste del valor de pH contribuye a separar el amoniaco de la
solución al
vapor.
vapor.
El gas procedente del destilador de amoniaco 7
en la línea 9 contiene el amoniaco recuperado, el que
preferentemente se emplea como un producto químico reductor en una
caldera de recuperación o en otro dispositivo de combustión de la
fábrica de pasta química, en el que dicho amoniaco reacciona con
óxidos de nitrógeno de los gases de combustión en un procedimiento
de SNCR que es conocido en sí, mediante el cual se forma nitrógeno y
agua. Se conduce el amoniaco a un condensador 10 y mediante la
línea 11 se conduce a una caldera de recuperación u otro
dispositivo de combustión.
La alimentación de amoniaco a una caldera de
recuperación se efectúa normalmente en una cámara anterior de la
caldera, preferentemente al nivel del manguito piloto o a varios
niveles diferentes a partir del nivel del manguito piloto. Además
se puede añadir el amoniaco desde un nivel en el que la temperatura
del gas de combustión es inferior a 1050ºC, preferentemente
inferior a 950ºC, típicamente entre 850-950ºC.
\newpage
Se puede realizar la alimentación en forma de
gas de amoniaco presurizado conjuntamente con el vapor destilador.
Asimismo se puede retirar el amoniaco del destilador mediante un
eyector de vapor e inyectarlo en la caldera con el vapor. Asimismo,
se puede someter el amoniaco a la licuefacción, en mezcla con agua e
introducirlo en la caldera por bombeo.
Se puede utilizar el amoniaco como un producto
químico para reducir la cantidad de óxido de nitrógeno en los gases
de combustión asimismo mediante el procedimiento denominado SCR.
La solución 12 obtenida desde la parte inferior
del destilador se conduce preferentemente hacia el interior del
horno de la caldera de recuperación, en la cual se pueden recuperar
unos productos químicos útiles contenidos en dicha caldera.
En lugar de separar el amoniaco lavando los
gases de descarga del destilador de condensados, primero se pueden
tratar los gases para la licuefacción del metanol y eliminar el
amoniaco de ello. En tal caso, el valor de pH del metanol
liqueficado se ajusta a un valor superior a 10, preferentemente
superior a 11, según se ha descrito anteriormente en relación con
una solución de bisulfito, y se elimina el metanol con vapor para
separar el amoniaco de ello. El amoniaco que se obtiene de esta
manera se puede utilizar de la manera descrita anteriormente.
Mientras que anteriormente se han descrito
únicamente algunas de las formas de realización preferidas del
procedimiento según la invención, dicha invención comprende todas
las modificaciones y variaciones comprendidas en el alcance de la
invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (7)
1. Procedimiento para la recuperación de
amoniaco de flujos de materiales que contienen amoniaco de una
fábrica de pasta química con el fin de reducir las emisiones de
óxido de nitrógeno de la fábrica, caracterizado porque el
valor de pH del flujo de material que contiene amoniaco procedente
de la destilación por vapor de condensados se ajusta mediante un
alcalino a un valor superior a 10 y se hace entrar en contacto con
vapor para separar el amoniaco del flujo de material.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el amoniaco recuperado se utiliza como
producto químico en un dispositivo de combustión en la fábrica de
pasta química de una manera en sí conocida para evitar la formación
de óxidos de nitrógeno perjudiciales.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el flujo que contiene amoniaco consiste
en una solución formada en el lavado de los gases de descarga de un
destilador por vapor de condensados mediante una solución
ácida.
4. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el flujo que contiene amoniaco consiste
en una solución formada en la licuefacción de metanol de los gases
de descarga de un destilador por vapor de condensados.
5. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el pH del
flujo de material que contiene amoniaco se ajusta mediante un licor
blanco débil.
6. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque la solución ácida de lavado consiste en
una solución de bisulfito generada a partir del lavado de los gases
de combustión.
7. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el flujo de
material que se genera a partir del destilador por vapor se aumenta
con otros flujos de material de la fábrica de pasta química que
presentan una composición correspondiente.
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