ES2348882T3 - Metodo para depurar gases de combustion. - Google Patents
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Abstract
Método para procesar gases de combustión, método en el que se depuran gases de combustión de una planta de incineración de gases no condensables de un molino de pasta kraft por medio de un compuesto de calcio, caracterizado porque se toma el compuesto de calcio de la cal de la circulación de calcio del molino de pasta kraft, denominándose dicha cal lodo calizo tomado tras la caustificación y antes de un horno de recombustión de cal, y se usa como una sustancia que reacciona con el dióxido de azufre en la depuración de gas.
Description
La invención se refiere a un método para procesar gases de
combustión, método en el que se depuran gases de combustión de
una planta de incineración de gases no condensables de un molino
de pasta kraft por medio de un compuesto de calcio.
En la circulación de azufre de un molino de pasta kraft
(molino de pasta al sulfato), se producen gases no condensables
que contienen cantidades considerables de compuestos de azufre,
tales como sulfuro de hidrógeno, metilmercaptano, sulfuro de
dimetilo y disulfuro de dimetilo. Para eliminar los problemas de
olor, se incineran estos denominados gases malolientes, por
ejemplo, en una planta de incineración separada para gases no
condensables, en la que se producen dióxido de carbono, agua y
dióxido de azufre. Para minimizar las emisiones de azufre
provocadas por los gases de combustión de la planta de
incineración, se une normalmente el dióxido de azufre con una
disolución de hidróxido de sodio en un depurador cáustico aguas
abajo de una caldera de calor residual. Mediante la explotación
de los productos químicos resultantes (Na2SO3 y NaHSO3) en las
secciones diferentes del molino de pasta kraft es posible
controlar el balance de Na/S del procedimiento. Mediante esta
técnica es posible utilizar una parte de los productos químicos.
Sin embargo, de la manera más común, todavía se ajusta la
razón de Na/S disolviendo las cenizas volantes de la caldera de
recuperación de sosa en agua y descargándolo como aguas
residuales del procedimiento. La necesidad de disolución puede
ser de varias decenas de toneladas de Na2SO4 al día. Además, el
lavado, la extracción y la disolución/cristalización de las
cenizas volantes se han vuelto más comunes a medida que aumenta
la necesidad de eliminar sustancias nocivas. En los
procedimientos mencionados anteriormente, siempre se lava una
cantidad considerable de sodio en el sistema de agua y puede
reemplazarse suministrando, por ejemplo, cáustico en la
recirculación de productos químicos. El coste de la reposición
de cáustico en la planta puede alcanzar hasta incluso 1 millón
de euros al año.
Se han realizado intentos para reemplazar el hidróxido de
sodio en la depuración de gases debido al coste implicado de
productos químicos. Por esta razón, la patente finlandesa 104504
presenta el uso de un compuesto de calcio alcalino para la
depuración de gases de combustión que contienen dióxido de
azufre producidos durante la incineración de gases no
condensables en un molino de pasta kraft. En dicha patente, el
compuesto de calcio es piedra caliza común u otro compuesto de
calcio alternativo, tales como compuestos de calcio alcalinos de
cenizas, particularmente cenizas volantes, de una caldera de
combustión de cortezas en el mismo molino de pasta kraft. La
patente da a conocer cómo el compuesto de calcio (sulfato y
sulfito de calcio) producido en una reacción con dióxido de
azufre se conduce finalmente al sistema de aguas residuales del
molino de pasta kraft.
Además, la patente finlandesa 93869 da a conocer un
denominado procedimiento alcalino dual en el que una disolución
que contiene bisulfito de sodio procedente de un depurador
cáustico de gases de combustión emitidos por la incineración de
gases no condensables se trata con óxido de calcio residual
obtenido de la recombustión de lodos calizos. Éste es, en
principio, un depurador cáustico en el que se regenera bisulfito
de sodio con óxido de calcio para formar hidróxido de sodio que
puede utilizarse en el depurador cáustico. Al mismo tiempo, se
producen sulfito y sulfato de calcio que pueden acumularse como
residuos. El método contiene varias etapas y es difícil de
implementar.
La figura 3 de la patente finlandesa 103532 muestra un
método en el que el óxido de calcio obtenido del horno de
recombustión de cal de un molino de pasta se mezcla en agua y
por tanto el hidróxido de calcio obtenido se conduce a un
depurador de gases para depurar gases de combustión procedentes
de una caldera de vapor del molino de pasta, conteniendo los
gases de combustión compuestos de azufre debido a que también se
incineran los gases no condensables del molino de pasta en la
caldera de vapor. Este método se basa en la utilización de óxido
de calcio y su conversión en hidróxido de calcio.
Los documentos WO-A-9855685 y US-A-6136144 representan
técnica anterior en la que se depuran gases no condensables
oxidados, con lejía blanca del procedimiento kraft.
Hasta ahora, no ha habido ningún método para tratar gases
de combustión producidos por la incineración de gases no
condensables en el molino de pasta kraft en una planta sencilla
en la que pueden controlarse simultáneamente el balance de Na/S
y las sustancias nocivas del procedimiento.
El objetivo de la invención es superar los inconvenientes
mencionados anteriormente y presentar un nuevo método para
procesar gases de combustión que puede implementarse de manera
sencilla con costes de inversión bajos y utilizando sustancias
disponibles en un molino de pasta kraft. Para lograr este
objetivo, el método según la invención se caracteriza
principalmente porque el compuesto de calcio es lodo calizo que
se obtiene de la circulación de calcio entre la caustificación y
recombustión de cal en el circuito de recirculación de productos
químicos del molino de pasta kraft y que se usa como una
sustancia que reacciona con dióxido de azufre en la depuración
de gases. Es posible reducir la reposición de cáustico requerido
para el control del balance de Na/S y obtener así ahorros
significativos en el coste de productos químicos. Las descargas
nocivas desde el punto de vista medioambiental de cenizas
volantes en los sistemas de agua pueden reducirse
significativamente e incluso detenerse por completo. Por otro
lado, el calcio usado para la depuración, el lodo calizo, está
libre de carga y debe descargarse de la recirculación de
productos químicos en cualquier caso, para eliminar las
sustancias nocivas. De manera similar, puede usarse como tal en
un depurador húmedo de gases.
Otras sustancias que son nocivas para la recirculación de
productos químicos en el procedimiento de pasta al sulfato
(pasta kraft), tales como potasio y cloro, se descargan junto
con el lodo calizo. Estos están contenidos normalmente en el
lodo calizo (carbonato de calcio) obtenidos de la planta de
caustificación. Si es deseable minimizar el contenido de sodio y
en la misma medida, la producción de sulfato de sodio en la
depuración de gas, se toma el lodo calizo tras una o más fases
de lavado, por ejemplo tras un filtro de lodos calizos.
El compuesto de calcio producido a partir del lodo calizo
en una reacción con dióxido de azufre (sulfito de calcio y
sulfato de calcio) se descarga del circuito de recirculación de
productos químicos. Se usa preferiblemente como una precapa en
el filtro de lodos de decantación de lejía verde, donde
previamente ha sido común usar lodo calizo de la planta de
caustificación.
En este contexto, la circulación de calcio se refiere a los
flujos materiales de compuestos de calcio entre la
caustificación y el recombustión de cal. Se toma el compuesto de
calcio de esta circulación en forma de carbonato de calcio (lodo
calizo precipitado en la caustificación de lejía verde). También
están presentes óxido de calcio (óxido de calcio o cal cáustica
producida por la recombustión de cal, es decir la regeneración
de cal) e hidróxido de calcio (cal apagada producida a partir de
óxido de calcio en un reacción con agua) en la circulación de
calcio.
A continuación, se describirá la invención con más detalle
con referencia a los dibujos adjuntos, en los que
la figura 1 muestra el procedimiento de pasta kraft en
principio, y
la figura 2 muestra el método según la invención en un
diagrama.
La figura 1 ilustra el circuito de recirculación de
productos químicos de un procedimiento de pasta al sulfato en
sus principios fundamentales. En un molino de pasta kraft, se
cuece material de madera con una lejía de cocción fuertemente
alcalina (lejía blanca). Los productos químicos primarios
activos son NaOH y Na2S. Como resultado de la cocción, se
disuelve la lignina en la lejía y se liberan las fibras. Tras la
cocción, se separan las fibras de la lejía que, tras la cocción,
contiene lignina y se denomina lejía negra. Después de esto, se
evapora el agua de la lejía blanca en una planta de evaporador
para concentrarla para la combustión. la combustión tiene lugar
en una caldera diseñada para este fin, una caldera de
recuperación, que produce tanto energía, como los componentes
orgánicos de la combustión de lejía blanca, y los productos
químicos que han de recircularse en el procedimiento. Estos
productos químicos están en forma de fundiciones salinas cuyos
componentes primarios son Na2S y Na2CO3. Además se descarga la
ceniza volante que contiene sulfato de sodio con los gases de
combustión de la caldera de recuperación.
Se disuelve la fundición salina obtenida de la caldera de
recuperación en agua, produciendo la lejía verde. La lejía verde
contiene también compuestos insolubles, razón por la cual se
clarifica, y se lavan los lodos de decantación obtenidos de la
clarificación. Tras la clarificación, se caustifica la lejía
verde en una planta de caustificación añadiendo óxido de calcio,
es decir cal cáustica, que forma hidróxido de calcio con agua,
tras lo cual se forma hidróxido de sodio a partir del carbonato
de sodio de la lejía verde, y se precipita el carbonato de
calcio (lodo calizo). Después de que se haya separado el
carbonato de calcio, se obtiene la lejía blanca, que puede
reutilizarse para la cocción kraft. Se conocen las reacciones
como tal, y no se describirán con más detalle en este contexto.
Se lava el lodo calizo separado y se regenera mediante
recombustión de la cal en un denominado horno de recombustión de
cal, que produce dióxido de carbono, se descarga como gas, y
óxido de calcio sólido, es decir cal cáustica, que puede
reutilizarse en la caustificación de la lejía verde de la manera
descrita anteriormente.
Se simplifica la descripción anterior y no se enumeran
todos los productos químicos presentes en diversas disoluciones
en las diferentes etapas; ni se describen todas las fases del
procedimiento, tales como las fases de lavado.
La figura 2 ilustra el procesamiento de gases de combustión
en un molino de pasta kraft según la invención.
En un molino de pasta kraft, se producen cantidades
significativas de compuestos de azufre gaseosos, tales como
sulfuro de hidrógeno, metilmercaptano, sulfuro de dimetilo y
disulfuro de dimetilo, en diferentes fases y se incineran en una
planta de incineración para gases no condensables en el molino.
Se originan principalmente dichos gases no condensables desde el
digestor y la planta de evaporación del molino de pasta. La
planta de incineración para gases no condensables se refiere a
una planta diseñada solamente para la incineración de gases no
condensables. Los gases de combustión producidos en la
incineración contienen dióxido de azufre que se une en un
depurador de gases. El depurador 1 de gases mostrado en la
figura es un denominado depurador húmedo en el que se usa lodo
calizo producido en el procedimiento de pasta al sulfato (pasta
kraft) del mismo molino que el producto químico para unir el
dióxido de azufre. Se obtiene el lodo calizo de la circulación
de calcio descrita anteriormente entre la caustificación y la
recombustión de cal, aguas arriba del horno de recombustión de
cal. En la figura, el lodo calizo, es decir carbonato de calcio,
CaCO3, precipitado en la caustificación de la lejía verde, se
suministra al depurador de gases. La figura 1 ilustra mediante
una línea discontinua la introducción de lodo calizo en el
depurador de gases de la circulación de calcio entre la
caustificación y el horno de recombustión de cal.
Para minimizar la cantidad de sodio en el depurador, se
separa preferiblemente el lodo calizo tras una o más fases de
lavado, debido a que se disuelve sodio en el agua de lavado. Por
ejemplo, es posible suministrar al depurador de gases una parte
de la corriente de material que fluye al filtro de lodos calizos
tras la última fase de lavado, o una parte separada del lodo
calizo que se obtiene del filtro de lodos calizos y se dirige al
horno de recombustión de cal.
Se conduce el compuesto de calcio a través de un conducto 4
hasta la parte inferior del depurador equipado con un agitador.
Los gases de combustión que contienen dióxido de azufre entran
en el depurador a través de un conducto 2 desde la planta de
incineración para gases no condensables. Los gases de combustión
depurados salen por la parte superior del depurador. Se dota el
depurador 1 con una circulación 3 de agua de lavado en la que se
introduce un líquido de lavado desde la parte inferior del
depurador hasta la parte superior del depurador, desde la que se
pulveriza a contracorriente con respecto a los gases de
combustión que van a depurarse, de vuelta a la parte inferior
del depurador. Se introduce el agua del procedimiento a través
de un conducto 6 hasta el depurador. Se descarga la suspensión
(suspensión de yeso) formada en el depurador y que contiene
sulfito de calcio y sulfato de calcio desde la parte inferior
del depurador a través de un conducto 5. Se descarga azufre
junto con la suspensión de la recirculación de productos
químicos del procedimiento de la pasta al sulfato. Debido a que
se toma el calcio de la recirculación de productos químicos del
procedimiento de la pasta al sulfato en un punto en el que
también se descargan sustancias nocivas (potasio y cloro
principalmente) del procedimiento junto con calcio, también
pueden eliminarse estas sustancias con la suspensión.
Separando una parte del lodo calizo para la depuración de
gases antes del horno de recombustión de cal, es posible
simultáneamente reducir la cantidad de sustancias nocivas que
entran en el horno de recombustión de cal. Se reemplaza la parte
separada por calcio nuevo que se introduce en un punto adecuado
en la circulación del calcio, según la figura 1 en forma de CaO
a la etapa de caustificación.
El depurador descrito anteriormente es sólo un ejemplo de
un depurador para gases de combustión que contienen dióxido de
azufre, que puede usarse según la invención en un molino de
pasta kraft, y la invención no está limitada a esta estructura.
Es esencial que sea un depurador húmedo que utiliza lodo calizo
originado a partir del procedimiento de pasta al sulfato del
molino, en el que se usa dicho compuesto de calcio como un
agente para unir dióxidos de azufre que se originan a partir del
mismo procedimiento por la combustión de gases.
Pueden descargarse el sulfato y sulfito de calcio del
depurador 1 como residuos. Según una realización ventajosa, la
suspensión de yeso, que contiene por tanto el azufre unido
mediante la depuración, se conduce de la manera mostrada en la
figura 2 hasta la planta de caustificación, a un filtro 7 para
los lodos de decantación obtenidos en la clarificación de la
lejía verde (un filtro de lodos de decantación de lejía verde),
en el que se usa como una precapa. En la técnica anterior, se ha
usado lodo calizo de la planta de caustificación como una
precapa para el filtro. En la invención, se reemplaza el lodo
calizo por la suspensión de yeso, y se usa a su vez el lodo
calizo para unir dióxido de azufre de los gases de combustión.
El tamaño de partícula del yeso obtenido a partir de la
depuración de gases es mayor que el del lodo calizo, razón por
la cual es muy adecuado para este propósito. Las aguas del
filtrado, que contienen también sustancias nocivas arrastradas
en la cal suministrada al depurador, pueden descargarse en el
sistema de procesamiento de aguas residuales del molino cuando
se forma la precapa, en el que se eliminan las sustancias
nocivas del circuito de recirculación de productos químicos.
También puede filtrarse por separado la suspensión de yeso
y descargarse como residuos de yeso normal. Pueden tratarse las
aguas del filtrado que contienen sustancias nocivas como aguas
residuales de la manera descrita anteriormente.
El diagrama del procedimiento de lavado mostrado en la
figura 2 pretende ilustrar la implementación de la invención en
la práctica, y no debe interpretarse que limita la invención.
Puede ajustarse la cantidad de dióxido de azufre que va a
eliminarse, por ejemplo, para que sea tal con respecto a la
recirculación de productos químicos del molino que pueda
cortarse por completo la disolución de cenizas volantes de la
caldera de recuperación de sosa en el sistema de agua. No
existirán pérdidas de cenizas volantes, y no serán necesarios
aparatos de extracción para las cenizas volantes.
Claims (5)
- REIVINDICACIONES
- 1.
- Método para procesar gases de combustión, método en el que se depuran gases de combustión de una planta de incineración de gases no condensables de un molino de pasta kraft por medio de un compuesto de calcio, caracterizado porque se toma el compuesto de calcio de la cal de la circulación de calcio del molino de pasta kraft, denominándose dicha cal lodo calizo tomado tras la caustificación y antes de un horno de recombustión de cal, y se usa como una sustancia que reacciona con el dióxido de azufre en la depuración de gas.
-
- 2.
- Método según la reivindicación 1, caracterizado porque sustancias nocivas, tales como potasio y cloro, del procedimiento de pasta kraft del molino se eliminan también del procedimiento junto con el lodo calizo.
-
- 3.
- Método según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se separa el lodo calizo para la depuración de gases tras una o más fases de lavado, por ejemplo tras un filtro de lodos calizos.
-
- 4.
- Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el yeso obtenido de la depuración de gases se conduce a un filtro de lodos de decantación de lejía verde para formar una precapa.
-
- 5.
- Método la según reivindicación 4, caracterizado porque cuando se forma la precapa a partir del yeso, se descargan las aguas del filtrado del filtro de lodos de decantación de lejía verde desde el circuito de recirculación química al sistema de procesamiento de aguas residuales del molino de pasta.
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