Papel e Celulose

Produção de ácido sulfúrico a partir de gases odoríferos

Quimica e Derivados
13 de novembro de 2020
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    O processo para produção de ácido sulfúrico a partir de GNCC

    O ácido sulfúrico é usado em vários processos em uma fábrica de celulose moderna. Normalmente, esse ácido é comprado de fornecedores externos e isso aumenta o custo de abastecimento de produtos químicos.

    O custo de compra de ácido sulfúrico pode ser reduzido produzindo-o a partir do enxofre contido no GNCC. Além da produção de ácido, esse processo também proporciona maior equilíbrio ao balanço Na/S mediante, por exemplo, a possível redução de purgas para ajustar as quantidades de sódio e enxofre nesse ciclo. O efeito dessa produção “interna” de ácido sulfúrico no balanço Na/S será explorado adiante.

    O ácido sulfúrico produzido somente a partir dos GNCC pode não atender toda a demanda necessária de uma fábrica de celulose. Essa situação pode ser superada com o processo de tratamento térmico de licor negro que separa licor e gases. Os gases extraídos contêm uma quantidade adicional de enxofre e podem ser combinados com o GNCC para produzir a quantidade necessária de ácido sulfúrico. Outros métodos também são possíveis e estão sendo estudados para aumentar a capacidade de geração de ácido sulfúrico, todavia as referências em operação e em estudos consistem somente no uso do GNCC, pois é a forma na qual se obtém mais rapidamente o retorno do investimento. Esse processo será detalhado a seguir.

    Química e Derivados - Produção de ácido sulfúrico a partir de gases odoríferos ©QD Foto: Divulgação

    O GNCC coletado da fábrica – que geralmente é incinerado na caldeira de recuperação – é transportado por meio de bombas de vácuo para ser queimado em um incinerador dedicado, especialmente projetado para essa aplicação. Neste equipamento, o TRS é oxidado a dióxido de enxofre (S + O2 → SO2). Para isso, é necessária a combustão de um combustível suporte, geralmente metanol liquefeito (outro subproduto da fábrica de celulose), óleo diesel ou gás natural, de forma que a oxidação ocorra a pelo menos 850°C. Outras medidas e tecnologias de combustão são também aplicadas para garantir a temperatura e o tempo de residência necessária para a total oxidação do TRS, além de reduzir as outras emissões finais totais, por exemplo, de monóxido de carbono (CO) e óxidos nítricos (NOx). Diversos equipamentos periféricos a esse incinerador garantem a sua operação otimizada e segura.

    Os gases que saem da câmara de combustão do incinerador, a temperaturas que podem passar dos 1000oC, passam por uma caldeira flamotubular que possui duas funções: aproveitar o calor da combustão para geração de vapor e o controle da temperatura dos gases de combustão para etapa posterior. As caldeiras flamotubulares geram vapor saturado a 20 bar(g) e temperaturas de 215°C, que pode então ser reduzido para pressões inferiores desejadas, de forma a conectar o vapor gerado à(s) rede(s) de vapor da fábrica de celulose, podendo ser vapor de baixa pressão e/ou de média pressão. Os gases de combustão saem da caldeira a uma temperatura entre 400°C e 500oC, e para que isso seja possível e operável, a caldeira possui um sistema de controle de temperatura dos gases de combustão. Esse controle diferencia esta caldeira para produção de ácido sulfúrico de uma caldeira flamotubular padrão. Outro diferencial está na seleção dos materiais construtivos, que devem resistir à agressiva atmosfera de gases quentes e ricos em enxofre, que é bastante corrosiva.

    Um ventilador de gases de combustão localizado após a caldeira gera o vácuo necessário no incinerador e na caldeira, e também pressuriza os gases para as etapas posteriores, de forma a transportar os gases de combustão por todo o processo.



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