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Processo Kraft Em um processo típico de fabricação de papel, a celulose é preparada a partir de madeira por processos de polpação química ou mecânica. No processo químico mais comum, lascas de madeira são carregadas em um vaso de pressão conhecido como digestor, que é carregado com um reagente químico. Calor é fornecido ao digestor para "cozinhar" as aparas de madeira para remover substâncias indesejáveis, como a lignina da madeira e para liberar a celulose. Um processo de polpação química amplamente utilizado é o “kraft”, processo de polpação que utiliza um reagente químico alcalino referido como "licor branco" para agir sobre a lignina no material. Normalmente, o licor Branco é uma solução alcalina de hidróxido de sódio (NaOH) e sulfeto de sódio (Na 2 S) fornecido por uma solução aquosa tipicamente contendo cerca de 80 a 90 g/L de NaOH e cerca de 20 a 25 g/ L de Na 2 S Com pequenas quantidades de carbonato de sódio, sulfato e tiossulfato. Dependendo das espécies de madeira utilizadas e produto final desejado a ser fabricado, o licor branco é adicionado às aparas de madeira em quantidade suficiente para fornecer carga total de álcalis de 15 a 20% de Na 2 O com base na massa de madeira. Normalmente, a temperatura da mistura madeira / licor é mantida a cerca de 165 -170°C por um tempo de reação total de 2-3 horas. Quando a digestão estiver completa, a pressão no digestor é liberado e a polpa de madeira resultante é separada do licor usado, chamado “licor preto” em um série de operações de lavagem. As cinzas da fundição contendo carbonato de sódio ou carbonato de sódio é misturada com água para formar uma solução conhecida como “licor verde". As partículas sólidas no licor verde, os "resíduos" são então removidos do licor verde. O licor verde é subsequentemente neutralizado através da adição de cal para regenerar licor branco.
Sabe-se que combustíveis de baixo teor, como resíduos industriais, podem ser mais eficientemente convertidos em energia se o combustível é fornecido em uma pasta e aquecido a alta pressão até que o o oxigênio ligado quimicamente é convertido em gás CO 2. Tal processo é descrito nos EUA. Pat. No. 5.485.728 de Dicken filho. O tratamento térmico parece, portanto, ter propriedades benéficas no processamento de resíduos. Sua aplicação na recuperação química nos processos de polpação de papel não foi realizada antes da presente invenção, mas parece oferecer resultados benéficos. Objetivos Fornecer um método melhorado para a recuperação dos produtos químicos kraft usando etapas menores do que o método convencional. Proporcionar um método aprimorado para recuperação de produtos químicos kraft que reduz sólidos de licor negro, volume de água e licor. Fornecer uma método aprimorado para recuperação de produtos químicos kraft que aumenta a capacidade do processo de recuperação existente. Fornecer uma método aprimorado para recuperação de produtos químicos kraft menos caro do que os métodos tradicionais. Proposta Estes e outros objetos da invenção são realizados por um método para recuperar produtos químicos kraft compreendendo aquecimento do licor preto usado no processo de polpa kraft e compreendendo materiais orgânicos com oxigênio contendo grupos funcionais por tempo suficiente e com temperatura suficientemente elevada e pressão correspondente (tais que não existe ou praticamente toda a ebulição) para
Todo ou parte do oxigênio que contém funções funcionais grupos como C-O, C=O e O- C=O terminal e grupos conjugados contidos no material orgânico componente do licor negro gasto é decomposto em CO 2 , diminuindo assim o grau de polimerização e, portanto, os pesos moleculares médios de componentes como ligninas e ácidos carboxílicos. Todo ou parte do oxigênio presente no meio orgânicodo componente material do licor negro gasto é convertido em dióxido de carbono na reação. A quantidade real de oxigênio convertido variará dependendo de vários fatores, conforme por exemplo, os tipos de componentes orgânicos no licor negro, como por exemplo resinas e ácidos. Em geral, são preferidas as maiores conversões percentuais de oxigênio. Geralmente, em pelo menos cerca de 50% da massa total de oxigênio é convertido em dióxido de carbono. A conversão percentual é preferencialmente pelo menos 60%, e preferencialmente pelo menos 75% e mais preferencialmente de 75% - 85%. O processo, de acordo com a invenção, envolve primeiro s passagem de licor negro em um trem evaporador, onde passa através de um ou mais evaporadores. O líquido é bombeado em uma bomba de alta pressão onde a pressão é aumentada para que o líquido não ferva quando aquecido. O líquido é então alimentado em um trocador de calor e depois em um reator aquecido para uma quantidade especificada de tempo. O produto reagido é então resfriado por uma alimentação de reator e o gás de cinzas é retornado ao evaporadores Onde é condensado. A pressão é então reduzida à pressão atmosférica e o produto é alimentado em um tanque de produto agitado. Neste ponto, vários métodos de processamento adicional estão disponíveis. Descrição das etapas Processo 1:
A figura 1 mostra um diagrama de uma modalidade do processo de recuperação de acordo com a invenção; e O licor negro 1, que possui aproximadamente 15 a 18% de sólidos em massa é alimentado em um trem evaporador compreendendo diversos evaporadores 2. Normalmente, a concentração desejada do produto do evaporador é de aproximadamente 30 a 50% sólidos. Na saída dos evaporadores 2 , o licor 1 é bombeado por uma bomba de alta pressão a 1200 psig - 2000 psig. Essa pressão é necessária para impedir que o líquido ferva quando aquecido. Da bomba 3 , o líquido é transferido para um trocador de calor 4 , onde é aquecido a uma temperatura de 500 ° F até 575 ° F com pressão correspondente, de modo que o licor aquecido não ferva e depois é transferido para um reator 5 , que é aquecido por alguns meios de aquecimento adequados, como por exemplo vapor. Reator 5 é projetado para que um tempo de permanência de 0 a 60 minutos é atingido tem forma de tubo espiralado, tubo de fluxo descendente, tubo de fluxo ascendente ou reator de tubo horizontal. Um gás ventilação (não mostrado) também pode ser usado para remover o acúmulo de gases do produto. Do reator 5 , o produto é vai para o trocador de calor 4 e, em seguida, através de um conjunto de vasos flash 7. O gás flash 6 é devolvido aos evaporadores 2 , onde é condensado em um condensador (não mostrado) e seu calor é recuperado. Os gases não condensáveis contêm poder calorífico quando queimados e são usados como combustível no forno de cal ou calcinador. O produto que sai dos vasos flash 7 tem aproximadamente 40-70% de sólidos e está com 100 psig de pressão. A pressão é então
9. Nesse ponto, a pasta do tanque de produto 9 é bombeada via bomba 25 para um misturador 26 onde é adicionado cal 36. O grão e os resíduos são então removidos do misturador com um parafuso alimentador (não mostrado). A pasta do misturador 26 é então passada para um conjunto de um ou mais misturadores com cal 27 para permitir o carbonato de sódio a ser convertido em hidróxido de sódio. Do misturador de cal 27 , a lama é bombeada através da bomba 28 para um escoamento 29 , onde o licor branco é despejado em um nível acima da zona de clarificação e bombeado através da bomba 30 para uma microfiltragem 33. O licor branco obtido a partir de microfiltração 33 é armazenado em um depósito de licor branco 34. Quaisquer sólidos da unidade de microtiltração 33 são passados para um filtro de pré-revestimento 32 para filtração nas etapas posteriores. A lama coletada no fundo do clarificador 29 é bombeada através da bomba 31 para o pré-filtro 32. Outros filtros também podem ser usados. O filtrado 32 é então passado para a unidade de microfiltração 33. Os sólidos filtrados são posteriormente queimados para recuperar o calor e converter o carbonato de cálcio a óxido de cálcio. Esta recuperação de calor e conversão podem ser realizadas em um aquecedor- queimador de leito fluidizado, forno rotativo convencional de cal ou a lama pode ser diluída e queimada em um aquecedor convencional para este combustível alternativo. Descrição do PFD Processo I
Licor negro entra nos evaporadores em série (E1-3) onde parte da água é removida. Em seguida, é bombeada com auxílio de uma bomba de alta pressão (P-3) para um trocador de calor (E-1) que é alimentado com vapor, sendo aquecido a 500- 575°F sem entrar em ebulição. A mistura aquecida passa por 3 vasos flash em série (V- 1, V-2 e V-3), sendo os vapores reaproveitados para o trocador de calor. O material condensado passa por uma válvula redutora de pressão (8) , sendo enviado para um tanque de produto (9) com mistura e depois bombeado (P-10) para um tanque de sedimentação, cujo controle de entrada é feito por uma válvula. O sólido sedimentado sai pela parte inferior do tanque é enviado para um filtro de tambor rotativo (17). O filtrado é bombeado para uma unidade de microfiltração por uma bomba (P-16) e então o filtrado pode passar por um processo de clarificação de licor verde. A lama que sai do filtro rotativo é enviada para o tanque de mistura, juntamente ao sólido residual da unidade de microfiltração. Uma outra opção para tratar o resíduo sólido do tanque de sedimentação é enviar para uma série de evaporadore (13) s que vão reduzir o teor de umidade até teores desejados. O concentrado que é proveniente dos evaporadores é enviado para tanques de licores pesados. Processo II As etapas iniciais de tratamento e recuperação do licor negro são semelhantes àquelas descritas no processo I. O licor negro é enviado para uma série de 3 evaporadores (2), sendo o concentrado enviado para o trocador de calor para ser aquecido e então enviado para uma série de vasos flash para a separação dos gases e dos condensados. O condensado sai pela parte inferior do vaso flash, sendo despressurizado e enviado para o tanque de produto com misturador. Até esse ponto, os processos I e II são iguais. O material proveniente do tanque de produto é bombeado para um
clarificador. Após a secagem no filtro de tambor rotativo, o sólido passa por um forno de combustão, formando como resíduos cinzas e cal virgem (CaO). As cinzas e a cal podem ser adicionadas am tanque misturador/separador para a recuperação do resíduo de licor negro.
