PT1424435E

PT1424435E - Método para reduzir as emissões de óxido de azoto numa fábrica de pasta química.

Info

Publication number: PT1424435E
Application number: PT03396102T
Authority: PT
Inventors: Kari Saviharju; Henrik Eneberg; Heikki Jaakkola; Sakari Lammentausta; Esko Mattelmaeki; Ake Schoenberg; Risto Honkanen
Original assignee: Andritz Oy
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2003-11-14
Publication date: 2007-08-27
Also published as: EP1424435A3; DE60314712D1; ATE366334T1; EP1424435B1; FI20022073A0; FI20022073L; ES2289250T3; DE60314712T2; EP1424435A2; FI120363B

Description

DESCRIÇÃO

"MÉTODO PARA REDUZIR AS EMISSÕES DE ÓXIDO DE AZOTO NUMA FÁBRICA DE PASTA QUÍMICA" A presente invenção refere-se a um método para recuperar amoníaco de fluxos de materiais numa fábrica de pasta química e, consequentemente, para reduzir as emissões de óxido de azoto.

Na produção de pasta do sulfato, a madeira é tratada em licor branco contendo hidróxido de sódio e sulfureto de sódio, no qual a lignina é hidrolisada. Deste modo, são formados inúmeros compostos orgânicos sulfurosos, tais como, metilmercaptano, dimetilsulfureto e dimetildissulfureto. Estes mesmos compostos, juntamente com sulfureto de hidrogénio, são a causa do cheiro desagradável dos gases de descarga das fábricas de pasta química. Estes gases são formados em várias fases durante um processo de formação de pasta química, tal como no digestor e na evaporação do licor residual. Os compostos malcheirosos de enxofre são removidos, mais tipicamente, recolhendo os gases malcheirosos de várias fontes e queimando-os num forno de cal ou num dispositivo de combustão separado. Durante a queima, todas as substâncias contendo enxofre são oxidadas em dióxido de enxofre, trióxido de enxofre e, na presença de álcali, também em sulfato de sódio e as mesmas são passadas para os gases de combustão. 0 dióxido de enxofre é também gerado em outros locais no processo de produção de pasta química, e. g., na combustão do licor negro. 1

Para além dos compostos de enxofre, a digestão também gera metanol e amoníaco. Os vapores contendo compostos de enxofre, amoníaco e metanol são libertados de forma abundante, e. g., na evaporação do licor negro, onde estes compostos são destilados e condensados para produzir condensados numa instalação de evaporação de estágios múltiplos. Os condensados com mau cheiro são, em geral, purificados numa unidade de destilação a vapor, em que o condensado e o vapor são postos em contacto e as impurezas são transferidas do condensado para o vapor, enquanto o vapor de condensado assim purificado é conduzido para utilização posterior. 0 vapor de descarga proveniente da unidade de destilação é conduzido por meio de uma condensação secundária para combustão, ou directamente para a liquefacção de metanol. Os gases não condensáveis (NCG) são queimados juntamente com o fluxo de gases malcheirosos da fábrica. 0 objectivo da queima de gases malcheirosos é oxidar os compostos de enxofre reduzidos contidos no gás, tais como sulfureto de hidrogénio, dióxido de enxofre, e deste modo, a combustão tem de ter lugar na presença de um volume considerável de excesso de ar (e. g., cerca de 3-4%) e a uma temperatura elevada. Depois, o amoníaco contido no gás malcheiroso é oxidado em óxidos de azoto. A Patente Finlandesa 105215 divulga um método, de acordo com o qual o amoníaco é removido de gases malcheirosos antes da queima dos referidos gases, o que resulta numa redução considerável no teor de óxido de azoto do gás de combustão gerado na queima. De acordo com a referida patente, o amoníaco é removido, de uma forma preferida, por meio da lavagem dos gases, a fim de ligar o amoníaco dos gases. De uma forma preferida, o líquido de lavagem pode ser uma solução de bissulfito 2 proveniente da lavagem dos gases de combustão gerados na queima dos gases. Uma outra solução aplicável da fábrica de pasta química, cuja solução tem um pH na gama neutra ou ácida, pode também ser utilizada, tal como branqueamento de efluente ácido ou resíduos ácidos de uma instalação de dióxido de cloro. 0 documento WO-A-99/47746 divulga um processo para reduzir as emissões de óxido de azoto numa fábrica de pasta na combustão de gases odoríferos. Estes gases contêm amoníaco e são gerados em passos diferentes do processo. 0 amoníaco é separado dos gases odoríferos por meio de lavagem dos mesmos com água e, depois disto, o amoníaco tem de ser ainda separado da solução de lavagem antes de processamento adicional ou utilização. A outra maneira de separar o amoníaco dos gases odoríferos é utilizar uma peneira molecular. 0 documento USA-4336102 divulga um método para a recuperação de amoníaco da carga utilizada de licor de sulfito à base de amoníaco. 0 licor da produção de pasta pelo processo sulfito é tratado num destilador a vapor, e o vapor aí formado compreende compostos de amoníaco, água e enxofre. 0 vapor é condensado de modo a que um destilado formado contenha amoníaco em água. 0 destilado é ainda tratado numa coluna de permuta catiónica com ácido sulfuroso a fim de produzir uma solução de sulfito de amónio, que é fortificada com dióxido de enxofre para produzir um concentrado de licor de cozimento de sulfito à base de amoníaco. 0 documento US-A-5450892 divulga um processo em que compostos de enxofre, sulfureto de hidrogénio e metilmercaptano são removidos de condensados de gases do destilador por meio de tratamento num purificador com um líquido alcalino, tal como o 3 licor branco. Os gases assim tratados são queimados. 0 objectivo da presente invenção é intensificar a recuperação de amoníaco a partir de gases do destilador e outros gases contendo amoníaco numa fábrica de pasta química. Especialmente, o objectivo é recuperar o amoníaco de tal maneira que o mesmo possa ser utilizado na fábrica num local onde é necessário um químico contendo amoníaco. A fim de alcançar estes objectivos, a presente invenção refere-se a um método para recuperar amoníaco de fluxos de materiais contendo amoníaco de uma fábrica de pasta química, a fim de diminuir as emissões de óxido de azoto na fábrica, e, uma propriedade característica da invenção é que o pH do fluxo de materiais contendo amoníaco proveniente da destilação a vapor dos condensados é ajustado por meio de álcali para um valor superior a 10 e é posto em contacto com o vapor de água/vapor a fim de separar o amoníaco do fluxo de materiais. O amoníaco recuperado é utilizado como um químico redutor num dispositivo de combustão na fábrica de pasta de celulose numa maneira conhecida per se para reduzir as emissões nocivas de óxido de azoto da fábrica.

Tipicamente, o fluxo de materiais contendo amoníaco é uma solução que é formada quando os gases de descarga provenientes do destilado a vapor de condensados são lavados com uma solução ácida. Alternativamente, o fluxo de materiais contendo amoníaco pode ser uma solução que é formada na liquefacção de metanol dos gases de descarga de um destilado a vapor de condensados.

Antes da lavagem ou da liquefacção do metanol, o gás de descarga de um destilado a vapor de condensados pode ser 4 aumentado com outros fluxos de gás da fábrica de pasta química tendo uma composição correspondente, tal como os gases não condensáveis (NCG) provenientes de outros locais da fábrica. A seguir a invenção é explicada em mais pormenores com referência à Figura 1 apensa que ilustra uma forma de realização preferida da invenção. A Figura 1 ilustra um processo em que o amoníaco no gás de descarga de um destilador a vapor para condensados é removido num purificador. 0 gás de descarga é levado pela linha 2 para um purificador 3. 0 líquido de lavagem, que, de uma forma preferida, é uma solução com um pH inferior a 6, de uma forma preferida inferior a 5, é levado para dentro do purificador pela linha 4. Uma solução especialmente preferida é uma solução de bissulfito obtida da lavagem dos gases de combustão provenientes dos dispositivos de combustão de uma fábrica de pasta química, em que uma reacção (1) (1) 2 NH3 + NaHS03 + H20 -> (NH4)2S03 + NaOH forma uma solução contendo sulfito de amónio.

Outros líquidos de lavagem preferidos são, e. g.r filtrados provenientes das instalações de branqueamento e resíduos ácidos das instalações de dióxido de cloro. 0 purificador 3 de amoníaco descarrega na linha 5 essencialmente gás de descarga isento de amoníaco que é conduzido à liquefacção do metanol. 0 metanol é, então, queimado num dispositivo de combustão da fábrica de pasta química, tal como um forno de cal ou um dispositivo de combustão para gases 5 malcheirosos, no qual a alimentação de metanol não aumenta as emissões de óxido de azoto da combustão devido à remoção do amoníaco. A solução contendo amoníaco é descarregada do purificador 3 pela linha 13, sendo o pH da referida solução ajustado a um valor superior a 10, de uma forma preferida superior a 11, pela adição de álcali pela linha 6. De uma forma preferida, o álcali pode ser uma solução de hidróxido de sódio ou licor branco fraco. A solução contendo amoníaco é levada até à parte superior de uma coluna 7 de destilação, de onde a solução flui para baixo. A parte inferior da coluna, por sua vez, recebe o vapor de água/vapor pela linha 8, cujo vapor, ao fluir para cima, encontra a solução contendo amoníaco, de modo que o amoníaco passa da fase líquida para a fase gasosa. Tal ajuste de pH contribui para a separação do amoníaco da solução para o vapor. O gás que sai do destilador 7 de amoníaco na linha 9 contém o amoníaco recuperado, que, de uma forma preferida, é utilizado como um químico redutor numa caldeira de recuperação ou outro dispositivo de combustão numa fábrica de pasta química, em que o mesmo reage com os óxidos de azoto dos gases de combustão num método SNCR conhecido per se, pelo que são formados o azoto e água. O amoníaco é levado para dentro de um condensador 10 e, pela linha 11, para dentro de uma caldeira de recuperação ou outro dispositivo de combustão. A alimentação de amoníaco para dentro de uma caldeira de recuperação é, em geral, realizada numa câmara anterior da caldeira, de uma forma preferida, ao nível do "buli nose" ou a 6 vários níveis diferentes, tendo início ao nível do "buli nose". 0 amoníaco também pode ser adicionado de um nível onde a temperatura dos gases de combustão é inferior a 1050 °C, de uma forma preferida, inferior a 950 °C, tipicamente, 850-950 °C. A alimentação pode ser realizada na forma de gás de amoníaco pressurizado juntamente com vapor do destilador. O amoníaco também pode ser removido do destilador por meio de um ejector de vapor e injectado na caldeira com vapor. Além disso, o amoníaco pode ser liquefeito, misturado com água e bombeado para dentro da caldeira. O amoníaco pode ser utilizado como um produto químico para reduzir a quantidade de óxido de azoto nos gases de combustão também por meio do método conhecido como SCR. A solução 12 obtida do fundo do destilador é levada, de uma forma preferida, para dentro do alto-forno da caldeira de recuperação, no qual os químicos úteis aí contidos podem ser recuperados.

Em vez de separar o amoníaco pela lavagem de gases de descarga do destilador de condensado, os gases podem, primeiro, ser tratados para liquefazer o metanol e remover o amoníaco do metanol. Neste caso, o pH do metanol liquefeito é ajustado para um valor superior a 10, de uma forma preferida, superior a 11, conforme descrito acima em relação a uma solução de bissulfito, e o metanol é destilado com vapor para separar o amoníaco do mesmo. O amoníaco assim obtido pode ser utilizado conforme descrito anteriormente.

Embora tenham sido descritas acima apenas algumas formas 7 de realização preferidas da invenção, a invenção abrange todas invenção as modificações e variações dentro do âmbito da definido pelas reivindicações apensas.

Lisboa, 14 de Agosto de 2007

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Método para a recuperação de amoníaco de fluxos de materiais contendo amoníaco de uma fábrica de pasta química, a fim de diminuir as emissões de óxido de azoto da fábrica, caracterizado por o pH do fluxo de materiais contendo amoníaco proveniente da destilação a vapor de condensados ser ajustado por meio de álcali para um valor superior a 10 e ser posto em contacto com o vapor para separar o amoníaco do fluxo de materiais.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o amoníaco recuperado ser utilizado como um produto químico num dispositivo de combustão na fábrica de pasta química de uma maneira conhecida per se, a fim de evitar a formação de óxidos de azoto nocivos.
3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o fluxo contendo amoníaco ser uma solução formada na lavagem dos gases de descarga de um destilador a vapor de condensado por meio de uma solução ácida.
4. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o fluxo contendo amoníaco ser uma solução formada na liquefacção de metanol dos gases de descarga de um destilador a vapor de condensado.
5. Método de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o pH do fluxo de materiais contendo amoníaco ser ajustado por meio de um licor branco fraco. 1
6. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a solução de lavagem ácida ser uma solução de bissulfito proveniente da lavagem dos gases de combustão.
7. Método de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o fluxo de materiais produzido pelo destilador a vapor ser aumentado com outros fluxos de materiais da fábrica de pasta química tendo uma composição correspondente. Lisboa, 14 de Agosto de 2007 2