ES2677230T3

ES2677230T3 - Método para manipular disolución de lavado gastada de un procedimiento de recuperación de lignina

Info

Publication number: ES2677230T3
Application number: ES15718249.4T
Authority: ES
Inventors: Paterson Mckeough
Original assignee: Andritz Oy
Current assignee: Andritz Oy
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2018-07-31
Anticipated expiration: 2035-03-27
Also published as: JP6502961B2; FI127601B; CN106164371B; BR112016022469B1; RU2016142894A3; EP3126569B1; RU2675454C2; EP3126569A1; CA2943674C; WO2015150626A1; US20170211232A1; FI20145323A7; JP2017509807A; PL3126569T3; CL2016002467A1; PT3126569T; CA2943674A1; RU2016142894A; BR112016022469A2; CN106164371A

Abstract

Un método para manipular una disolución (9) de lavado gastada producida en el lavado de lignina que se ha precipitado y después separado de lejía de formación de pasta alcalina gastada en una fábrica de pasta, método en el que la lignina separada se lava en al menos una etapa de lavado que se lleva a cabo en condiciones ácidas, en el que al menos parte de la disolución (9) de lavado gastada de la al menos una etapa de lavado se introduce en un ciclo de recuperación química de la fábrica de pasta en una ubicación en aquella parte del ciclo que incluye una etapa de disolución de salino fundido, un tratamiento con lejía verde, una preparación de lejía blanca y una etapa de formación de pasta que comprende un sistema de alimentación para material orgánico fibroso celulósico, tal como astillas de madera, y al menos un recipiente de tratamiento, tal como un recipiente de cocción, y finaliza inmediatamente aguas arriba de una primera operación de lavado de pasta.

Description

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DESCRIPCION

Metodo para manipular disolucion de lavado gastada de un procedimiento de recuperacion de lignina Campo tecnico

La lignina puede retirarse de ^a de formacion de pasta alcalina gastada (lejfa negra) primero acidificando la lejfa y despues separando el precipitado de lignina resultante. El material separado se lava habitualmente con el fin de obtener un producto solido que se compone principalmente de lignina y que tiene un nivel de impureza razonablemente bajo. Habitualmente se emprende al menos una etapa de lavado en condiciones acidas. El presente metodo se ocupa de la manipulacion de la disolucion de lavado gastada que esta normalmente en forma de uno o mas filtrados. El producto de lignina puede utilizarse como combustible, como material o como producto qmmico en una variedad de aplicaciones posibles.

Tecnica anterior

El metodo aplicado mas comunmente para recuperar lignina razonablemente pura de lejfa de formacion de pasta alcalina gastada, comunmente denominada lejfa negra, implica las siguientes etapas:

1. Acidificacion de la lejfa hasta un pH normalmente en el intervalo de 9-10 (valor a 25 °C) usando un acido tal como dioxido de carbono (CO2) o acido sulfurico (H2SO4)

2. Separacion de las partfculas solidas asf precipitadas, por ejemplo, filtrando la suspension

3. Lavado del material separado, habitualmente una torta de filtracion, a pH bajo, normalmente de alrededor de pH 2 (valor a 25 °C), usando una disolucion acuosa acidificada

4. Segun se requiera, lavado adicional del material separado.

La lejfa negra que queda despues de la separacion de los solidos en la etapa 2, a menudo denominada lejfa negra pobre en lignina, se recircula invariablemente a la planta de evaporacion de la fabrica de pasta. La lejfa negra pobre en lignina se concentra de este modo en la planta de evaporacion y despues se quema en la caldera de recuperacion de la fabrica de pasta, conjuntamente con la lejfa negra que no se ha sometido al procedimiento de recuperacion de lignina. La denominada lejfa verde se prepara disolviendo los compuestos inorganicos que salen de la caldera como salino fundido. La lejfa verde se somete a un tratamiento de caustificacion, en el que el hidroxido de calcio (Ca(OH)2), formado apagando cal viva (CaO), reacciona con carbonato de sodio (Na2CO3) para formar caliza (CaCO3) e hidroxido de sodio (NaOH). El CaCO3 se separa, se lava, se deshidrata y se convierte de nuevo en CaO en el horno de cal. La lejfa, denominada lejfa blanca, que permanece despues de la separacion de CaCO3 contiene el/los producto(s) qmmico(s) de formacion de pasta activo(s) y se lleva a la etapa de formacion de pasta. En el caso de la formacion de pasta kraft, los productos qmmicos activos son NaOH y sulfuro de sodio (Na2S). La corriente de material de caliza separado se denomina lodo de cal. Por consiguiente, recirculando la lejfa negra pobre en lignina a la planta de evaporacion, se recuperan los productos qmmicos de formacion de pasta gastados en la lejfa pobre en lignina, mientras que la cantidad significativa del material organico que permanece aun en la lejfa pobre en lignina se aprovecha como fuente de energfa en la caldera de recuperacion.

Las disoluciones de lavado gastadas producidas en las etapas 3 y 4 normalmente estan en forma de uno o mas filtrados. En otras palabras, se usa un filtro junto con las etapas de lavado. Cuando se lleva a cabo el lavado a contracorriente, se introduce medio de lavado recien preparado, normalmente agua o condensado de fabrica, en la ultima etapa de lavado mientras que la disolucion de lavado gastada de la primera etapa de lavado es la unica corriente de disolucion de lavado gastada que sale del procedimiento.

Como la lejfa negra pobre en lignina, la disolucion de lavado gastada contiene tanto compuestos inorganicos como organicos que se originan a partir de la lejfa negra alimentada a la planta de recuperacion de lignina. Ademas, la disolucion de lavado gastada contiene compuestos derivados del acido empleado en la(s) etapa(s) de lavado acido. Normalmente, se emplea acido sulfurico (H2SO4) para este proposito, en cuyo caso la disolucion de lavado gastada contiene una cantidad significativa de sulfato de sodio (Na2SO4), el sulfato que se ha derivado del acido. En general, la disolucion de lavado gastada contiene obviamente menos material disuelto que la lejfa negra pobre en lignina.

Hay dos metodos conocidos para manipular la disolucion de lavado gastada. El primero es simplemente la eliminacion de la disolucion como efluente de la fabrica de pasta. Este metodo se presenta, por ejemplo, en el documento de patente GB664811A. El segundo metodo, que comprensiblemente ha estado en vanguardia en los ultimos anos, sigue el metodo para la manipulacion de la lejfa negra pobre en lignina de la etapa 2. En otras palabras, la disolucion de lavado gastada se recircula tambien a la corriente de lejfa negra principal, normalmente a una ubicacion en la planta de evaporacion de la fabrica, aunque esta ubicacion no es necesariamente la misma que para la lejfa negra pobre en lignina de la etapa 2. Por ejemplo, segun el metodo presentado en el artfculo, Tomani, P., et al., "Lignin removal from different black liquors", Proceedings of the 4th Nordic Wood Biorefinery Conference,

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Helsinki, Finlandia, VTT Technology 53 report, 2012, pags. 227-238, tanto la lejfa negra pobre en lignina (del tanque de filtrado 1 en la figura 1 del artfculo) como la disolucion de lavado gastada (del tanque de filtrado 2 en la figura 1 del artfculo) se envfan a la planta de evaporacion, la primera a una ubicacion ta^a en la secuencia de evaporacion, la segunda a una ubicacion temprana en la secuencia. Observese que en el mismo artfculo se propone que, en algunos casos, la disolucion de lavado gastada podna usarse para lavar la pasta no blanqueada o deslignificada con oxfgeno, mientras que en el documento de patente US2008214796 se propone que la disolucion de lavado gastada se emplee en la etapa donde se acidula el jabon de aceite de bogol. Estas son variaciones del metodo conocido de recircular la disolucion de lavado gastada a la corriente de lejfa negra principal; es decir, en estos casos, ademas, la disolucion de lavado gastada termina con la lejfa negra enviada a la planta de evaporacion.

El coste de evaporar agua de la disolucion de lavado gastada en la planta de evaporacion es significativo. Ademas, el agua que va a evaporarse de la disolucion de lavado gastada representa un aumento en la carga de evaporacion total en comparacion con la que habfa sido la carga antes de la aplicacion del procedimiento de recuperacion de lignina. Observese que concentrar la lejfa negra pobre en lignina en el evaporador no aumenta la carga del mismo modo. Aproximadamente necesita evaporarse la misma cantidad de agua de la lejfa negra pobre en lignina que la que se habfa evaporado anteriormente de la lejfa negra alimentada a la planta de recuperacion de lignina. Por otro lado, el agua en la disolucion de lavado gastada se deriva en gran medida del agua en la disolucion de lavado recien preparada que se introduce espedficamente para las necesidades del procedimiento de recuperacion de lignina. En otras palabras, en ausencia de un procedimiento de recuperacion de lignina, esta agua se aportana al ciclo de recuperacion qmmica de la fabrica de pasta. La carga de evaporacion sobrante que resulta del aporte de agua a la disolucion de lavado recien preparada puede restringir la aplicacion de un procedimiento de recuperacion de lignina. Por ejemplo, si para comenzar, la planta de evaporacion esta funcionando a carga maxima, obviamente la aplicacion de recuperacion de lignina requiere la expansion simultanea de la planta de evaporacion.

Otro aspecto perjudicial del metodo conocido de manipular la disolucion de lavado gastada es que los costes y dificultades estan en proporcion directa a la cantidad de disolucion de lavado recien preparada empleada en el procedimiento de lavado. La pureza del producto de lignina final depende naturalmente de la cantidad de disolucion de lavado recien preparada introducida en el procedimiento de lavado. Asf que, segun se hacen mas estrictas las demandas de la pureza del producto de lignina, los aspectos perjudiciales del metodo conocido de manipular la disolucion de lavado gastada se vuelven mas pronunciados.

A la luz de la tecnica anterior, hay una clara necesidad de un metodo alternativo de manipular la disolucion de lavado gastada, un metodo que (1) no incurra en los costes significativos asociados con evaporar agua de la disolucion y (2) no conduzca a un aumento en la carga global en el evaporador.

Un objeto de la presente invencion es proporcionar un metodo que pueda cumplir esta necesidad.

Descripcion de la invencion

La presente invencion, segun se define en la reivindicacion 1 actual, es un nuevo metodo para manipular la disolucion de lavado gastada producida cuando se lava lignina que se ha precipitado y despues separado de lejfa de formacion de pasta alcalina gastada, llevandose a cabo al menos una etapa de lavado en condiciones acidas. Segun el nuevo metodo, al menos parte de la disolucion de lavado gastada se introduce en el ciclo de recuperacion qmmica en una ubicacion despues de la caldera de recuperacion, pero antes de la etapa de lavado de pasta. De forma mas precisa, la disolucion de lavado gastada se introduce en una ubicacion en aquella parte del ciclo que empieza en, e incluye, la etapa de disolucion de salino fundido y termina en, e incluye, la etapa de formacion de pasta. Para los presentes fines, se define que la etapa de formacion de pasta finaliza inmediatamente aguas arriba de la primera operacion de lavado de pasta, lo que puede llevarse a cabo, de hecho, en el mismo recipiente que la etapa de formacion de pasta. La etapa de formacion de pasta normalmente comprende un sistema de alimentacion para material organico fibroso celulosico, tal como astillas de madera y al menos un recipiente de tratamiento, tal como un recipiente de coccion, en el que la lejfa blanca se usa para producir pasta. Puede anadirse disolucion de lavado gastada al material de alimentacion en el sistema de alimentacion y/o al recipiente de tratamiento antes de cualquier etapa de lavado.

El tratamiento con lejfa verde comprende la separacion de impurezas solidas y lodos de decantacion de la lejfa verde, y el tratamiento de los lodos de decantacion para la eliminacion apropiada. Los lodos de decantacion se lavan. La preparacion de lejfa blanca comprende el apagado y la caustificacion de lejfa verde a lejfa blanca, la separacion de cal solida y lejfa blanca entre sf, normalmente filtrando. El lodo de cal se lava y se deshidrata.

En realizaciones preferidas del nuevo metodo, se ajusta el aporte de otra agua y/o disolucion acuosa al ciclo de recuperacion qmmica despues de la caldera de recuperacion de manera que, como consecuencia de la introduccion de la disolucion de lavado gastada, la cantidad de agua en la lejfa blanca que va a la tubena de formacion de pasta no se aumenta significativamente. En otras palabras, el agua anadida con la disolucion de lavado gastada preferiblemente sustituye, en gran medida, el agua que de otro modo se aportana al ciclo de recuperacion junto con la preparacion de lejfa blanca. Por ejemplo, la disolucion de lavado gastada se usa para sustituir (1) parte del agua y/o disolucion acuosa empleada en la disolucion del salino fundido de la caldera de recuperacion y/o (2) parte del

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agua y/o disolucion acuosa, tal como condensado, usada para preparar una suspension diluida de lodo de cal antes del lavado y la deshidratacion finales del lodo de cal. En otras palabras, entre otras, dos ubicaciones preferidas para la adicion de la disolucion de lavado gastada son (1) el tanque de disolucion de salino fundido y (2) la ubicacion donde se diluye el lodo de cal no lavado. Observese que, en el caso de adicion al tanque de disolucion de salino fundido, la disolucion de lavado gastada puede anadirse por medio del lavador qmmico de gas de ventilacion del tanque.

El presente metodo (anadir la disolucion de lavado gastada al ciclo de recuperacion qmmica despues de la caldera de recuperacion) no se ha propuesto en la tecnica anterior. Ademas, por varias razones, un experto en la tecnica no considerana el metodo obvio basado en la tecnica anterior. A continuacion, se dan tres de tales razones.

1. La practica general en las fabricas de pasta es que las corrientes de residuos que contienen cantidades significativas de componentes de lejfa negra se devuelven al ciclo de recuperacion a traves de la planta de evaporacion y, por consiguiente, se queman con la corriente de lejfa negra concentrada principal en la caldera de recuperacion. No se ha puesto en practica la introduccion al ciclo despues de la caldera de recuperacion, por ejemplo, al recipiente de disolucion de salino fundido, debido a, entre otras cosas, el comportamiento perjudicial de determinados compuestos organicos de la lejfa negra en operaciones aguas abajo de la caldera de recuperacion.

2. En terminos generales, la introduccion de disolucion de residuos adicional al ciclo de recuperacion despues de la caldera de recuperacion debe realizarse de tal modo que no se aumente la cantidad de agua en la lejfa blanca que va a la etapa de formacion de pasta. Por consiguiente, si la disolucion de residuos sobrantes va a anadirse al recipiente de disolucion de salino fundido, debe disminuirse primero la cantidad de agua o disolucion acuosa que esta anadiendose actualmente al recipiente de disolucion. En muchas fabricas de pasta esto sera diffcil (o incluso imposible) de lograr. En terminos generales, no habra obstaculos para sustituir parte del aporte de agua actual para diluir lodo de cal, siempre que (1) el nuevo aporte no deje impurezas perjudiciales en el lodo de cal que se alimenta al horno de cal y (2) el nuevo aporte no empeore significativamente la capacidad de filtracion de la suspension de lodo de cal diluida. En terminos generales, las disoluciones que contienen componentes de lejfa negra estan descartadas en ambos casos. Por consiguiente, incluso si se permite la presencia de componentes de lejfa negra en las corrientes de lejfa verde y lejfa blanca, basandose en la tecnica anterior se considerana poco probable que la disolucion de residuos que contiene estos componentes pudiera aportarse sin aumentar la cantidad de agua en la corriente de lejfa blanca.

3. Debido a que al menos una de las etapas de lavado se lleva a cabo en condiciones acidas, la disolucion de lavado gastada global tiene un pH bajo, normalmente de alrededor de 2. Presumiblemente, otro elemento disuasorio para anadir esta disolucion acida al ciclo despues de la caldera de recuperacion ha sido una suposicion de que la disolucion acida consumina despues el alcali que esta destinado para su uso como un producto qmmico de formacion de pasta activo.

En la tecnica anterior, no se ha prestado suficiente atencion a (1) la composicion detallada de la disolucion de lavado gastada y (2) lo que esta composicion significa para la manipulacion subsiguiente de la disolucion en modos diferentes de los modos conocidos previamente.

La disolucion de lavado gastada contiene ciertamente compuestos que se originan a partir de la lejfa negra, pero no contienen toda la variedad de los compuestos de lejfa negra. De hecho, sorprendentemente, solo un grupo de compuestos organicos y solo una sal inorganica estan presentes en cantidades significativas en la disolucion de lavado gastada.

El procedimiento de recuperacion de lignina retira una parte significativa de la lignina contenida en la lejfa negra alimentada al procedimiento de recuperacion de lignina. El material solido separado de la etapa 2 contiene una cantidad considerable de lejfa negra pobre en lignina arrastrada como impureza. La funcion principal del procedimiento de lavado de lignina es retirar esta lejfa negra arrastrada. Otra funcion es liberar el sodio aun unido a los compuestos organicos. Para este fin, se emplea acido en al menos una etapa de lavado. La lejfa negra pobre en lignina arrastrada todavfa contiene lignina. Sin embargo, como resultado de la liberacion de sodio durante la etapa de lavado acido, casi la totalidad de esta lignina disuelta atrapada precipita durante el procedimiento de lavado y aumenta el rendimiento de lignina del procedimiento. El otro grupo principal de compuestos organicos en la lejfa negra pobre en lignina arrastrada esta compuesto por acidos carboxflicos alifaticos. Los dos subgrupos principales de estos acidos son (1) los denominados acidos volatiles, tales como acido formico y acido acetico, y (2) los hidroxiacidos, tales como acido glicolico, acido lactico, acido hidroxibutanoico y acido glucoisosacannico. En la lejfa negra arrastrada, estos acidos estan en forma de sales, pero despues se liberan en gran medida de sus sales en la etapa de lavado acido. Los acidos liberados permanecen en una forma disuelta en la disolucion de lavado.

Excepto para el Na2SO4, las principales sales inorganicas en la lejfa negra arrastrada reaccionan con acido en la etapa de lavado acido. Por ejemplo, la lejfa negra de kraft pobre en lignina atrapada contiene sulfhidrato de sodio (NaHS), que reacciona liberando sulfuro de hidrogeno (H2S), y tanto Na2CO3 como bicarbonato de sodio (NaHCOa), que reaccionan liberando dioxido de carbono (CO2). La sal formada en estas reacciones depende naturalmente del acido empleado. El acido preferido es H2SO4, que reacciona con compuestos que contienen sodio para formar

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Na2SO4.

Por consiguiente, cuando se usa el acido preferido H2SO4, los unicos compuestos presentes en cantidades significativas en la disolucion de lavado gastada son (1) Na2SO4 y (2) acidos carbox^licos alifaticos. Las cantidades de los otros compuestos son mmimas. Estos otros compuestos pueden ignorarse cuando se valoran opciones de manipulacion para la disolucion de lavado gastada. Por consiguiente, aunque es cierto que una parte significativa de los compuestos disueltos en la disolucion de lavado gastada se originan a partir de la lejfa negra, la composicion de la disolucion de lavado gastada es muy diferente de la de la lejfa negra diluida. Asf que las restricciones aplicadas a la manipulacion de disoluciones de residuos que contienen lejfa negra, como tales, no son aplicables necesariamente a la disolucion de lavado gastada. Observese que no se ha presentado en la tecnica anterior informacion explfcita sobre los componentes principales de la disolucion de lavado gastada.

Segun la presente invencion, la disolucion de lavado gastada puede introducirse en el ciclo de recuperacion despues de la caldera de recuperacion. Esto es inesperado basandose en la tecnica anterior. Se incurre en costes, pero, normalmente, los costes son solo una fraccion de los del metodo conocido. En el nuevo metodo, y con H2SO4 como el acido de lavado preferido, el Na2SO4 en la disolucion de lavado gastada se vuelve una carga muerta adicional en la tubena de preparacion de lejfas blancas y en la tubena de formacion de pasta (mientras que la carga muerta aumentada en la tubena de evaporacion es comun tanto para el nuevo metodo como para el metodo conocido basado en recirculacion al evaporador). Cuando entra en contacto con lejfa alcalina, por ejemplo, lejfa verde, los acidos carboxflicos alifaticos reaccionan con el alcali modificando asf sus sales acidas. Observese que, a pH 2, puede estar presente un pequeno exceso de H2SO4 en la disolucion de lavado gastada. Sin embargo, la cantidad de alcali requerida para neutralizar tal exceso de H2SO4 es claramente menos de lo que se requiere para la neutralizacion de los acidos carboxflicos alifaticos. Las sales de estos acidos se anaden adicionalmente a la carga muerta en las tubenas de lejfa blanca y formacion de pasta.

Una de las caractensticas sorprendentes del nuevo metodo es que, a pesar de la adicion de la disolucion de lavado gastada acida a una ubicacion despues de la caldera de recuperacion, no hay diferencia medible entre el consumo neto de alcali comparado con los metodos de manipulacion conocidos (al menos cuando se emplea un acido mineral tal como H2SO4 en el procedimiento de lavado de lignina). La aplicacion de un procedimiento de recuperacion de lignina tiene una repercusion principal en el equilibrio de elementos en la fabrica de pasta. Por ejemplo, cuando el H2SO4 es el acido empleado en el procedimiento de lavado de lignina, la adicion de 1 mol de H2SO4 requiere, aproximadamente, que 1 mol de Na2SO4 se purgue del ciclo y que 2 moles de NaOH (o 1 mol de Na2COa) se anadan como productos de reposicion. El equilibrio es independiente de la ubicacion en la que se anade el NaOH/Na2CO3. Por consiguiente, por ejemplo, el NaOH/Na2CO3 podna anadirse a la lejfa negra pobre en lignina antes de que la lejfa se recircule a la planta de evaporacion o, en el caso del nuevo metodo, podna anadirse a la disolucion de lavado gastada antes de que se introduzca la disolucion en el ciclo despues de la caldera de recuperacion. La cantidad de producto de reposicion de NaOH/Na2CO3 es mas que suficiente para neutralizar la disolucion de lavado gastada acida. Analisis mas detallados de los equilibrios de sodio-azufre de la fabrica de pasta para diversos casos, que cubren diferentes opciones de manipulacion para la disolucion de lavado gastada y diferentes ubicaciones para anadir NaOH/Na2CO3, confirman la conclusion anterior; concretamente, que el consumo de alcali neto es independiente en gran medida de si se aplica un metodo conocido o el nuevo metodo para manipular la disolucion de lavado gastada.

En lo que se refiere a las repercusiones principales, la diferencia entre el metodo conocido basado en la recirculacion al evaporador y el nuevo metodo puede resumirse, por consiguiente, como sigue. Comparado con el metodo conocido, el nuevo metodo aumenta la carga muerta en las tubenas de preparacion de lejfa blanca y formacion de pasta, pero, siempre que la disolucion de lavado gastada pueda aportarse sin aumentar significativamente la cantidad de agua en la lejfa blanca, el nuevo metodo evita la necesidad de evaporar agua de la disolucion de lavado gastada. Los costes asociados con la carga muerta aumentada en el nuevo metodo son normalmente solo una fraccion de los costes asociados con la evaporacion de agua en el metodo conocido. Ademas, en el nuevo metodo, los costes no resultan afectados relativamente por la cantidad de disolucion de lavado recien preparada empleada en el procedimiento de recuperacion de lignina. Si se duplica la cantidad de disolucion de lavado recien preparada, los costes apenas cambiaran, en la mayona de los casos. Esto esta en fuerte contraste con el metodo conocido en el que duplicar la cantidad de disolucion de lavado recien preparada conducira, en el mejor de los casos, a una duplicacion aproximada de los costes de manipulacion. El mejor caso es aquel en el que la capacidad de la planta de evaporacion existente es suficiente para manipular la disolucion adicional de lavado gastada. Obviamente, los costes aumentaran incluso mas acusadamente si la planta de evaporacion tiene que expandirse.

Una caractenstica esencial del presente nuevo metodo es que los compuestos que se originan a partir de la disolucion de lavado gastada (Na2SO4 (cuando H2SO4 es el acido de lavado) y las sales de acidos carboxflicos alifaticos) no alteran, en ningun modo medible, las reacciones del procedimiento clave en la tubena de preparacion de lejfa blanca y en la tubena de formacion de pasta. Su repercusion es predominantemente la de la carga muerta aumentada.

Tal como se analizo anteriormente, siempre que la disolucion de lavado gastada (1) no deje impurezas perjudiciales

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en el lodo de cal que se alimenta al horno de cal y (2) no empeore significativamente la capacidad de filtracion de la suspension de lodo de cal diluida, sera posible reemplazar parte del agua empleada para diluir el lodo de cal no lavado con la disolucion de lavado gastada. Las disoluciones de residuos que contienen lejfa negra, como tales, no son adecuadas para aportarse de este modo. El uso de disoluciones que contienen la variedad completa de componentes de lejfa negra de kraft tenderan a aumentar el contenido tanto de "sodio problematico" como de "azufre problematico" en el lodo de cal final enviado al horno. El "sodio problematico" es sodio que puede liberarse en zonas de temperatura alta del horno de cal y, por consiguiente, puede dar como resultado la formacion de vapores de alcali. El "azufre problematico" es azufre en forma reducida (normalmente ion sulfuro o sulfhidrato) que sirve facilmente como una fuente de emision de gases de azufre reducidos del horno. Cuando se emplea el acido de lavado preferido, H2SO4, la disolucion de lavado gastada contiene cantidades insignificantes tanto de "sodio problematico" como de "azufre problematico". El Na2SO4 no libera sodio ni azufre cuando se somete a temperaturas de combustion normales. Los acidos carboxflicos alifaticos no contienen ni sodio ni azufre. Por consiguiente, cuando se emplea la disolucion de lavado gastada como parte del medio para diluir lodo de cal, el contenido de impurezas problematicas en el lodo de cal enviado al horno no resultara afectado de manera medible.

En terminos generales, la capacidad de filtracion de la suspension de lodo de cal diluida sufrira una repercusion negativa si la disolucion de lavado gastada contiene partfculas finas o si las partfculas finas precipitan de la disolucion de lavado gastada cuando se usa como parte del medio acuoso para diluir lodo de cal no lavado. De hecho, la disolucion de lavado gastada no es problematica desde estos puntos de vista. En el procedimiento de precipitacion y lavado de lignina global, el pH se disminuye desde un valor muy alto, de alrededor de 13,5, hasta un valor bajo, de alrededor de 2. La cantidad de alcali arrastrado en el lodo de cal no lavado es un orden de magnitud mayor que la requerida para neutralizar la disolucion de lavado gastada. Por consiguiente, la disolucion de lavado gastada se vuelve altamente alcalina cuando se mezcla con lodo de cal no lavado. El hecho de que, en el procedimiento de precipitacion, el pH se haya disminuido desde un valor mas alto significa que practicamente todo el material disuelto en la disolucion de lavado gastada acida tambien es soluble en disolucion alcalina. Por consiguiente, las partfculas finas no precipitan de la disolucion de lavado gastada en ningun grado medible cuando la disolucion se mezcla con lodo de cal no lavado. La disolucion de lavado gastada puede contener algunas partfculas de lignina que han pasado a traves de la tela filtrante durante la operacion de lavado de lignina, pero estas partfculas volveran a disolverse completamente en disolucion altamente alcalina.

En conclusion, es altamente probable que, gracias a la composicion particular de la disolucion de lavado gastada, puedan disminuirse otro(s) aporte(s) de agua al ciclo de recuperacion despues de la caldera de recuperacion, de manera que la cantidad de agua en la lejfa blanca que va a la tubena de formacion de pasta no se aumente significativamente. Entre otras, dos ubicaciones preferidas para la adicion de la disolucion de lavado gastada son (1) el recipiente de disolucion de salino fundido y (2) la ubicacion donde se diluye el lodo de cal no lavado.

En una realizacion de la invencion, al menos parte de la fraccion de acido carboxflico alifatico se recupera de la disolucion de lavado gastada antes de que la disolucion se introduzca en el ciclo de recuperacion qmmica de la fabrica.

El presente nuevo metodo se analiza adicionalmente con referencia a los dibujos de las figuras 1-3. La figura 1 representa un procedimiento de recuperacion de lignina tfpico mientras que las figuras 2 y 3 destacan, cada una, una ubicacion preferida para introducir disolucion de lavado gastada al ciclo de recuperacion segun el nuevo metodo.

Los numeros y letras en la figura 1 se refieren a las siguientes corrientes y etapas de procesamiento:

1. Alimentar lejfa negra

2. Dioxido de carbono

3. Suspension de lignina primaria

4. Lejfa negra pobre en lignina (filtrado de filtracion de suspension primaria)

5. Torta de filtracion primaria

6. Acido sulfurico

7. Lavar filtrado de la segunda etapa de lavado (lavar por desplazamiento en el filtro)

8. Suspension de lignina de la primera etapa de lavado (lavado acido de resuspension)

9. Disolucion de lavado gastada (filtrado de filtracion de suspension de lignina de la primera etapa de lavado)

10. Agua y/o disolucion acuosa (medio de lavado recien preparado)

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11. Torta de filtracion, compuesta esencialmente por lignina humeda.

A. Reactor para acidificacion de lejfa negra

B. Filtro prensa

C. Reactor para etapa de lavado acido de resuspension

D. Filtro prensa.

En la figura 1 se representa un procedimiento tipico de recuperacion de lignina para aplicacion en fabricas de pasta kraft. Una parte (1) de la corriente de lejfa negra de la fabrica se acidifica con CO2 (2) a pH 10 (valor a 25 °C) en un reactor (A) de acidificacion con agitacion. Se precipita la lignina, formando de este modo la suspension (3) de lignina primaria que se filtra despues usando un filtro prensa (B). El filtrado (4) de esta etapa, la denominada lejfa negra pobre en lignina, se recircula a la planta de evaporacion. La torta (5) de filtracion primaria del filtro prensa (B) se lleva a un reactor (C) de tanque con agitacion. El acido sulfurico (6) y el filtrado (7) de la segunda etapa de lavado se introducen tambien en este reactor (C) y la primera etapa de lavado (un lavado acido de resuspension) se realiza de este modo a un pH de alrededor de 2 (valor a 25 °C). La suspension (8) de lignina formada en esta etapa se filtra usando un filtro prensa (D). El filtrado (9) formado en la filtracion de la suspension (8) de lignina es la disolucion de lavado gastada del procedimiento de recuperacion de lignina. La segunda etapa de lavado es un lavado por desplazamiento en el filtro (D). En esta etapa se emplea el medio (10) de lavado recien preparado, normalmente en forma de agua o condensado de fabrica, y el filtrado (7) asf formado se recircula al reactor (C) de lavado con acido. La materia seca de la torta (11) de filtracion que sale del filtro prensa (D) esta compuesta por lignina y algunas impurezas residuales.

Los numeros y letras en las figuras 2 y 3 hacen referencia a las siguientes corrientes y etapas de procesamiento:

9. Disolucion de lavado gastada de la planta de recuperacion de lignina

12. Salino fundido de la caldera de recuperacion

13. Lavado debil (tambien conocido como lejfa blanca debil)

14. Agua o disolucion acuosa

15. Lejfa verde sin procesar (sin filtrar)

16. Suspension de lodos de decantacion

17. Lejfa verde filtrada

18. Lodos de decantacion lavados y deshidratados

19. Agua de lavado

20. Filtrado a partir de lavado y deshidratacion de lodos de decantacion

21. Filtrado a partir de lavado y deshidratacion de lodos de decantacion

22. Cal viva

23. Suspension de caliza y lejfa blanca

24. Torta de filtracion de lodo de cal

25. Agua de lavado

26. Lejfa blanca

27. Agua y/o disolucion acuosa de dilucion (lavado)

28. Suspension de lodo de cal diluida

29. Lodo de cal lavado y deshidratado

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

30. Agua de lavado

31. Lavado debil (tambien conocido como ^a blanca debil)

E. Tanque de disolucion de salino fundido

F. Filtro para ^a verde

G. Filtro para suspension de lodos de decantacion

H. Tubena de apagado y caustificacion

I. Filtro para suspension de caliza y lejfa blanca

J. Filtro para suspension de caliza y lejfa blanca debil

Una realizacion del presente nuevo metodo se representa en la figura 2. Mas espedficamente, la figura 2 es un diagrama simplificado de una planta para preparar lejfa blanca a partir del salino fundido de la caldera de recuperacion (horno de cal no mostrado), que muestra tambien una ubicacion preferida para la introduccion de la disolucion de lavado gastada al ciclo de recuperacion segun el nuevo metodo. La corriente (9) de disolucion de lavado gastada de la planta de recuperacion de lignina se muestra como una lmea doble para hacer enfasis. Los flujos mostrados como lmeas individuales son los de un procedimiento de preparacion de lejfa blanca convencional. Se describe primero el procedimiento convencional. El salino fundido (12) de la caldera de recuperacion (no mostrada) se lleva al tanque (E) de disolucion en el que tambien se introducen lavado debil (13) y posiblemente agua o disolucion acuosa (14) adicional. El salino fundido se disuelve formando lejfa verde (15) sin procesar (sin filtrar) que se conduce despues al filtro (F). La lejfa verde (17) filtrada se conduce a la tubena (H) de apagado y caustificacion mientras que la suspension (16) de lodos de decantacion va a un filtro (G). Los lodos de decantacion (18) lavados y deshidratados dejan el procedimiento mientras que el filtrado de esta etapa se recircula como lejfa verde (20) y/o como lavado debil (21) dependiendo de su calidad. En la tubena (H) de apagado y caustificacion, la cal viva (22) se apaga primero en lejfa verde, despues de lo que la lejfa verde se caustifica a traves de reacciones con Ca(OH)2. La suspension (23) de caliza y lejfa blanca asf formada se conduce a un filtro (I). El filtrado (26) de esta etapa es la lejfa blanca que se emplea en la etapa de formacion de pasta. Se anade agua y/o disolucion acuosa

(27) , tal como condensado, para diluir la torta (24) de filtracion de lodo de cal que deja el filtro (I), y la suspension

(28) de lodo de cal diluida se conduce a un filtro (J). El lodo de cal (29) lavado y deshidratado se envfa al horno de cal para quemarse de nuevo mientras que el filtrado (31) de esta etapa constituye la mayor parte del lavado debil que se recircula al recipiente de disolucion de salino fundido.

En la realizacion de la presente invencion mostrada en la figura 2, la disolucion (9) de lavado gastada de la planta de recuperacion de lignina se introduce en el tanque (E) de disolucion de salino fundido. Con el fin de mantener la cantidad de agua en la lejfa blanca a aproximadamente el mismo nivel que anteriormente, la cantidad de agua y/o corriente de disolucion acuosa que entra en el tanque de disolvente como la corriente 14 debe disminuirse de manera correspondiente. En muchas fabricas de pasta, la corriente 14 es relativamente pequena (o incluso inexistente). Por consiguiente, en muchas fabricas de pasta, no es posible aplicar esta realizacion sin aumentar la cantidad de agua en la lejfa blanca.

Otra realizacion del presente nuevo metodo se representa en la figura 3. De hecho, el procedimiento representado en la figura 3 se desvfa del de la figura 2 solo en la ubicacion diferente para aportar la disolucion de lavado gastada. En la realizacion de la figura 3, la disolucion (9) de lavado gastada de la planta de recuperacion de lignina se usa para sustituir parte del agua y/o la disolucion acuosa (27) usada para diluir el lodo de cal antes de su lavado y deshidratacion finales. En otras palabras, junto con la adicion de la disolucion de lavado gastada, la cantidad de agua introducida en la corriente 27 se disminuye de manera que la cantidad total de agua de dilucion permanece aproximadamente igual. Es probable que esta realizacion sea aplicable universalmente (el nuevo aporte en forma de disolucion de lavado gastada no contribuye de manera medible al contenido de las impurezas problematicas en la corriente de lodo de cal final ni tiene un efecto perjudicial significativo sobre la capacidad de filtracion de la suspension de lodo de cal diluida).

Ejemplo

Se aplica la tecnologfa de recuperacion de lignina a una fabrica de pasta que produce 2000 t/d de pasta secada al aire (2000 tSA/d). Se alimenta el 20 % de la corriente de lejfa negra total de la fabrica a la planta de recuperacion de lignina. El contenido de solidos secos de la lejfa alimentada a la planta es del 30 %. La produccion de lignina es de 140 t/d de materia seca. Dentro de la planta de recuperacion de lignina, se lava en dos etapas la lignina precipitada y despues separada de la lejfa negra, en primer lugar, con una disolucion acuosa acida y despues con condensado (el medio de lavado recien preparado). El H2SO4 es el compuesto acido empleado en la primera etapa de lavado. Aproximadamente 620 t/d de disolucion de lavado gastada salen de la planta de recuperacion de lignina. Segun una realizacion de la presente invencion, se usa la disolucion de lavado gastada para sustituir parte del agua y/o la

disolucion acuosa empleada previamente para diluir lodo de cal antes del lavado y la deshidratacion finales del lodo de cal. La cantidad de agua en la lejfa blanca final utilizada en la etapa de formacion de pasta esta inalterada en gran medida. En esta fabrica de pasta, la cantidad total de agua y/o disolucion acuosa empleada para diluir lodo de cal es de 6500 t/d, que es un orden de magnitud mayor que la cantidad de disolucion de lavado gastada. Los 5 componentes predominates disueltos en la disolucion de lavado gastada son Na2SO4 y acidos carboxflicos alifaticos. El contenido de estos componentes en la disolucion de lavado gastada es tal como sigue:

Na2SO4: 6,9 % en peso

10 Acidos carboxflicos alifaticos: 2,4 % en peso

La composicion de la disolucion de lavado gastada es tal que la disolucion puede emplearse en la dilucion de lodo de cal (1) sin afectar de manera medible al contenido de impurezas problematicas en el lodo de cal final que va al horno de cal y (2) sin empeorar de manera medible la capacidad de filtracion de la suspension de lodo de cal diluida. 15

Las realizaciones de la presente invencion no se limitan a las mencionadas o descritas en el presente documento.

Claims

10
2.

15

20
3.
4.

25
5.

30
6.

35

REIVINDICACIONES

Un metodo para manipular una disolucion (9) de lavado gastada producida en el lavado de lignina que se ha precipitado y despues separado de lejfa de formacion de pasta alcalina gastada en una fabrica de pasta, metodo en el que la lignina separada se lava en al menos una etapa de lavado que se lleva a cabo en condiciones acidas, en el que al menos parte de la disolucion (9) de lavado gastada de la al menos una etapa de lavado se introduce en un ciclo de recuperacion qmmica de la fabrica de pasta en una ubicacion en aquella parte del ciclo que incluye una etapa de disolucion de salino fundido, un tratamiento con lejfa verde, una preparacion de lejfa blanca y una etapa de formacion de pasta que comprende un sistema de alimentacion para material organico fibroso celulosico, tal como astillas de madera, y al menos un recipiente de tratamiento, tal como un recipiente de coccion, y finaliza inmediatamente aguas arriba de una primera operacion de lavado de pasta.

Un metodo segun la reivindicacion 1, en el que el aporte de otra agua y/o disolucion acuosa (14) al ciclo de recuperacion qmmica en aquella parte del ciclo que comienza en, e incluye, la etapa de disolucion de salino fundido y termina en, e incluye, la etapa de formacion de pasta, se ajusta de modo que el agua anadida con la disolucion (9) de lavado gastada sustituye, en gran medida, al agua que de otro modo se aportana al ciclo de recuperacion junto con la preparacion de lejfa blanca, de modo que la cantidad de agua en la lejfa blanca que va a la tubena de formacion de pasta no esta significativamente aumentada.

Un metodo segun la reivindicacion 1 o 2, en el que el acido sulfurico es el acido empleado en al menos una etapa de lavado.

Un metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la disolucion (9) de lavado gastada se introduce como parte del medio acuoso usado para disolver el salino fundido (12) formado en la caldera de recuperacion qmmica.

Un metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la disolucion (9) de lavado gastada se introduce como parte del medio acuoso usado para preparar suspension (28) de lodo de cal diluida antes del lavado y la deshidratacion finales del lodo de cal.

Un metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos parte de la fraccion de acido carboxflico alifatico disuelta en la disolucion (9) de lavado gastada se recupera de la disolucion antes de que la disolucion se introduzca en el ciclo de recuperacion qmmica de la fabrica.