ES2228968T3 - Procedimiento para la purificacion de un gas de escape a partir de una tela de celulosa. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la purificación de un gas de escape que resulta al blanquear celulosa con ozono, caracterizado porque los aerosoles, que se encuentran en el gas de escape, se eliminan por lavado desde el gas de escape por medio de un lavador de Venturi con agua para lavar, y las impurezas gaseosas se eliminan por lavado (en 5) desde el gas de escape mediante un líquido para lavar.

Description

Procedimiento para la purificación de un gas de escape a partir de una tela de celulosa.

El invento se refiere a un procedimiento para la purificación de un gas de escape que resulta al blanquear celulosa con ozono.

A causa de los requisitos elevados que se plantean en cuanto a la protección del medio ambiente, la industria de la celulosa y del papel ha pasado a emplear ozono en lugar de cloro, o bien una mezcla gaseosa a base de oxígeno y ozono como agente de blanqueo.

En este caso, se aporta oxígeno a un generador de ozono, en el que el oxígeno se convierte químicamente de manera parcial en ozono. La resultante mezcla de oxígeno y ozono se aporta luego en la cantidad y en la concentración requeridas a la denominada etapa Z para la producción de celulosa, en la que la celulosa es blanqueada por el ozono.

En el caso de la reacción de la celulosa con la mezcla de oxígeno y ozono resultan unos gases de reacción, que en común con el ozono restante son evacuados desde la etapa Z y son conducidos a través de un denominado lavador de fibras, en el que las fibras de celulosa, que se han arrastrado conjuntamente, son eliminadas a partir de la corriente gaseosa. La corriente gaseosa se aporta luego a una instalación para la destrucción de ozono, en la que el ozono restante se transforma en oxígeno.

A partir del documento de patente de los EE.UU. US-A-5.944.951 se conoce un procedimiento para el blanqueo de celulosa por medio de ozono. El gas de escape procedente de este proceso se conduce a través de un destructor de hidrocarburos y de un secador de gases, y luego se aporta de nuevo al generador de ozono como un gas purificado.

En el caso del funcionamiento de tales instalaciones se ha comprobado que aparecen corrosiones en numerosas partes de la instalación y del equipamiento, que entran en contacto con el gas de escape, y en las conducciones tubulares situadas entre la etapa Z y la instalación para la destrucción de ozono. Estas corrosiones son especialmente fuertes en el caso de que la celulosa sea tratada no solamente con ozono, sino con mezclas de agentes de blanqueo, por ejemplo de ozono y dióxido de cloro, o también consecutivamente con diversos agentes de blanqueo. En el caso de modos de funcionamiento mixtos y en los casos de todos los estados de transición entre modos de funcionamiento definidos de la etapa de blanqueo, se encuentran en la corriente gaseosa retirada desde la etapa de blanqueo sustancias agresivas adicionales, que provocan corrosiones.

Una misión del presente invento es, por lo tanto, desarrollar un procedimiento del tipo citado al principio, en el que se eviten deterioros por corrosión en las partes de la instalación que entran en contacto con el gas de escape.

El problema planteado por esta misión se resuelve mediante un procedimiento del tipo citado al principio, en el que los aerosoles que se encuentran en el gas de escape se eliminan por lavado desde el gas de escape por medio de un lavador de Venturi con agua para lavar, y las impurezas gaseosas se eliminan por lavado desde el gas de escape mediante un líquido para lavar.

En extensas investigaciones, que han precedido al invento, se comprobó que en el caso de la reacción de celulosa con un agente de blanqueo, en particular con ozono, resultan unos gases de reacción de un tipo especial. Se analizó detalladamente la composición de estos gases de reacción, que resultan en el caso de la producción y respectivamente del tratamiento de celulosa en las más diversas condiciones de procedimiento, y que se tienen que evacuar como gases de escape.

Como consecuencia de estas investigaciones se reconoció que en el reactor de blanqueo, en el caso de la reacción de la celulosa con el agente de blanqueo, se forman unos aerosoles, en los que están fijados diversos ácidos. Otros componentes agresivos se comprobaron como vestigios gaseosos en el gas de escape.

Esta mezcla de los más diversos ácidos y de otras sustancias agresivas adicionales se retira constantemente junto con el gas de escape desde el tramo de producción de celulosa, ataca entonces a las partes de la instalación que entran en contacto con el gas de escape, y conduce a deterioros por corrosión. En el caso de las instalaciones conocidas, hasta ahora se empleó solamente un lavador de fibras para la purificación del gas de escape. Éste es ciertamente capaz de eliminar por lavado fibras de celulosa desde el gas de escape, pero las sustancias agresivas permanecen en el gas de escape, o bien se pueden eliminar sólo de una manera insuficiente desde éste.

El invento pone a disposición, por fin, un procedimiento de purificación adaptado a los gases de escape que resultan en la industria del papel y de la celulosa, en el que los aerosoles cargados con ácidos son eliminados desde el gas de escape, y las impurezas gaseosas son eliminadas desde el gas de escape por lavado mediante un líquido para lavar. El invento es de gran importancia, en particular, en el caso de la producción de celulosa según la tecnología HC con ozono.

La eliminación de los aerosoles se efectúa con un lavador de Venturi. El gas de escape cargado con un aerosol se introduce en el lavador de Venturi y se pone en contacto con una corriente de agua para lavar, que posee una alta velocidad relativa en comparación con la corriente de gas de escape. Debido a su inercia, los aerosoles que se encuentran en el gas de escape chocan con las gotas del agua para lavar, se depositan y de esta manera se eliminan por lavado desde el gas de escape.

De manera preferida, el lavador de Venturi está provisto de una sección transversal regulable de la boquilla. Mediante modificación de la sección transversal de la boquilla, con una cantidad constante de gas de escape se puede modificar el grado de separación, es decir el efecto de purificación. A la inversa, en el caso de unas cantidades fluctuantes de gas de escape, mediante una adaptación de la sección transversal de la boquilla se puede mantener constante el grado de separación. El invento permite de esta manera mantener siempre un efecto constante de purificación, incluso en el caso de modificaciones en la carga de la instalación de producción de celulosa.

Las impurezas gaseosas en la corriente de gas de escape se eliminan por lavado de manera preferida en una columna de lavado, en la que el gas de escape y un líquido para lavar se conducen en contracorriente. Se ha puesto de manifiesto que es especialmente bien apropiada una columna de cuerpos de relleno, destinada a la eliminación por lavado de cloro y dióxido de cloro, que contribuyen a la formación del cloruro que provoca la corrosión. Sin embargo, también es posible el empleo de columnas de platos, columnas rellenas o columnas de retorta.

De manera preferida, la eliminación de aerosoles desde el gas de escape se efectúa corriente arriba de la columna de lavado. Primeramente, la corriente de gas de escape se libera por lo tanto de los aerosoles, y a continuación las impurezas gaseosas se eliminan por lavado en la columna de lavado. De manera especialmente preferida, los materiales sólidos que se encuentran en el gas de escape, por ejemplo fibras de celulosa, se eliminan desde la corriente de gas de escape antes de la eliminación de los aerosoles. En caso contrario, existiría el peligro de que el dispositivo para la eliminación de los aerosoles y la columna de lavado destinada a la eliminación de las impurezas gaseosas se obstruyan por fibras de celulosa y otras partículas.

De manera ventajosa, el líquido para lavar procedente de la columna de lavado se utiliza también como agua para lavar para el lavador de Venturi. En este caso, se instala un circuito de líquido para lavar entre la columna de lavado y el lavador de Venturi.

Puesto que, según sean la forma de ejecución de la columna de lavado y la composición del gas de escape, se disuelve parcialmente también ozono en el líquido para lavar, el líquido para lavar se conduce a través de un destructor de ozono, de manera preferida a través de un destructor catalítico de ozono, antes de que se le evacue como desecho.

Mediante el invento, la corriente de gas de escape, después de haber pasado a través del lavador de Venturi, o bien a través del dispositivo destinado a la eliminación de los aerosoles, y a través de la columna de lavado, se libera de sustancias químicamente agresivas, de tal manera que ya no aparecen corrosiones en las partes de la instalación situadas corriente abajo de la columna de lavado. Con el fin de evitar corrosiones en la parte de purificación del gas de escape, es decir en la columna de lavado y en el dispositivo destinado a la eliminación de los aerosoles, estos elementos se fabrican de manera preferida a base de un acero austenítico que contiene molibdeno o de una aleación de titanio. Estos materiales se han acreditado en ensayos como suficientemente resistentes a la corrosión, sobre todo frente a cloruros. En particular, los aceros que se designan según la Norma Industrial Alemana (Deutschen Industrienorm) con el número de material 1.4539 o bien 1.4529, y las aleaciones de titanio, en particular la aleación de titanio 3.7235 según la norma DIN 17851.

El procedimiento conforme al invento se adecua para el tratamiento de los gases de reacción que resultan al blanquear la celulosa, y se emplea cuando la celulosa se blanquea con ozono y/o dióxido de cloro. En particular, al blanquear con dos diferentes agentes de blanqueo, pudiéndose utilizar los agentes de blanqueo de manera simultánea o también consecutiva, se ha mostrado que el gas de escape está mezclado con sustancias especialmente agresivas. El invento se puede emplear en estos casos de una manera especialmente ventajosa.

El invento, así como otros detalles del invento, se ilustran a continuación más detalladamente con ayuda del Ejemplo de realización representado en el dibujo. En este caso, la única Figura muestra el esquema de procedimiento de una instalación conforme al invento para la purificación de un gas de escape procedente de un reactor de blanqueo.

En una fábrica de celulosa y papel, se blanquea celulosa en un reactor de blanqueo 1 con ozono y dióxido de cloro. En el caso de las reacciones químicas que transcurren en el reactor de blanqueo 1 resultan numerosas sustancias agresivas. Los ácidos, que se forman en este caso, están fijados con preferencia en aerosoles, que resultan asimismo en el reactor de blanqueo 1. Otras sustancias químicamente agresivas, en particular cloro molecular y dióxido de cloro, se presentan en la fase gaseosa.

Los gases de escape que resultan al blanquear se aspiran constantemente a través de un tubo 2 para el gas de escape y se aportan a un lavador 3 de fibras. En el lavador 3 de fibras las fibras de celulosa, que habían sido arrastradas conjuntamente con la corriente de gas de escape, se eliminan por lavado por medio de agua que circula en contracorriente. Por el contrario, los aerosoles que se encuentran en el gas de escape no se eliminan por lavado en el lavador 3 de fibras, sino que llegan junto con la corriente de gas de escape a las siguientes partes de la instalación.

El gas de escape liberado de fibras de celulosa se introduce a continuación en un lavador de Venturi 4, en el que desde el gas de escape se eliminan los aerosoles contenidos en el gas de escape. En el caso de esta etapa de procedimiento, la corriente de gas de escape se libera de ácidos agresivos, tales como HCl, H_{2}SO_{4} y HNO_{3}, así como de otros ácidos, que se encuentran en el gas de escape fijados en aerosoles. El lavador de Venturi 4 tiene una garganta de Venturi regulable, de tal manera que, independientemente de la cantidad resultante de gas de escape, se puede garantizar siempre el deseado grado de separación de aerosoles a partir de la corriente de gas de escape. Según sea el caudal de paso de celulosa a través de la instalación de producción de celulosa, y por consiguiente, según sea el necesario caudal de paso del agente de blanqueo a través del reactor de blanqueo 1, se puede ajustar de esta manera siempre una separación óptima de los aerosoles a partir de la corriente de gas de escape.

Después de esto, la corriente de gas de escape se aporta a una columna 5 de cuerpos de relleno, en la que las impurezas gaseosas se eliminan por lavado en contracorriente con un líquido para lavar. La cantidad necesaria de líquido para lavar se aporta por la cabeza de la columna 5 a través de un distribuidor de líquidos por fuerza de gravedad, para minimizar el arrastre de gotas junto con la corriente gaseosa. El agua residual que resulta al eliminar por lavado en la columna 5, se retira por el colector inferior de la columna 5. Al eliminar por lavado las impurezas gaseosas, en la mayoría de los casos también una parte del ozono se disuelve en el líquido para lavar. En algunos países, por motivos de protección del medio ambiente, no debe escaparse nada de ozono a la atmósfera. Por este motivo, el líquido para lavar, antes de que sea evacuado por ejemplo al alcantarillado, se conduce a través de un destructor de ozono no mostrado en la Figura, a fin de destruir el ozono disuelto en el líquido para lavar.

El agua para lavar, utilizada en la columna 5 de cuerpos de relleno, se retira desde el colector inferior de la columna 5, se conduce en parte a través de la conducción 10 al lavador de Venturi y allí se emplea como agua de impulsión o bien como agua para lavar, para ser introducida seguidamente de nuevo en la columna 5 de cuerpos de relleno.

En la columna de lavado 5 se elimina por lavado por lo menos un 97% del cloro y del dióxido de cloro que están contenidos en el gas de escape. También las demás sustancias agresivas son eliminadas esencialmente de una manera total desde el gas de escape, de tal manera que el gas de escape, después de haber pasado a través del lavador de Venturi 4 y de la columna de lavado 5, está purificado.

El gas de escape lavado, que sigue conteniendo todavía la proporción principal del ozono restante que procede del reactor de blanqueo 1, pero que, por lo demás, no contiene ninguna sustancia químicamente agresiva, se aporta luego a un destructor catalítico 6 de ozono, que transforma al ozono restante en oxígeno.

El gas, que procede del destructor catalítico 6 de ozono, se aporta a través de un refrigerante 7 a un ventilador a depresión 8. El ventilador a depresión 8 regula, por una parte, la depresión en el reactor de blanqueo 1 y, por otra parte, genera la sobrepresión que es necesaria para el sistema siguiente. Detrás del ventilador a depresión 8, el gas de escape se conduce de nuevo a través de un refrigerante 9, y luego se comprime en un compresor de oxígeno, no representado en el dibujo, a la presión final necesaria para las siguientes etapas del procedimiento.

Claims (10)

1. Procedimiento para la purificación de un gas de escape que resulta al blanquear celulosa con ozono, caracterizado porque los aerosoles, que se encuentran en el gas de escape, se eliminan por lavado desde el gas de escape por medio de un lavador de Venturi con agua para lavar, y las impurezas gaseosas se eliminan por lavado (en 5) desde el gas de escape mediante un líquido para lavar.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la sección transversal de la boquilla del lavador de Venturi (4) es regulable y se adapta a la cantidad de gas de escape que se ha de purificar y/o al deseado grado de purificación.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las impurezas gaseosas se eliminan por lavado en una columna de lavado (5).

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las impurezas gaseosas se eliminan por lavado en una columna (5) de cuerpos de relleno.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque una parte del líquido para lavar (10) se utiliza como agua para lavar para el lavador de Venturi (4).

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la celulosa se blanquea con ozono y dióxido de cloro.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque se destruye (en 6) el ozono que se encuentra en el gas de escape.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el ozono se elimina catalíticamente (en 6).

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque las fibras de celulosa, que se encuentran en el gas de escape, se eliminan desde el gas de escape, de manera preferida antes de la eliminación de los aerosoles.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en primer lugar se eliminan los aerosoles que se encuentran en el gas de escape, y luego las impurezas gaseosas se eliminan desde el gas de escape por lavado mediante un líquido para lavar.