Estudo de NPE na recuperação química do processo kraft da Celbi

Abstract

Com o projeto C09, que consistiu em implementar e desenvolver novas abordagens para redução do consumo de água, a Celbi teve necessidade de atualizar o balanço mássico aos elementos não processuais (NPE) na unidade de recuperação de químicos. Assim, este trabalho teve como principal objetivo a identificação e a quantificação dos NPE existentes na área da caustificação e do forno da cal. Para tal, foram recolhidas amostras em várias correntes do processo e principais pontos de acumulação ou purga. As amostras foram processadas por digestão ácida oxidante e, posteriormente, analisadas por espectrofotometria de absorção atómica (os catiões cálcio, ferro, manganês e magnésio), por fotometria de chama (os catiões potássio e sódio), por colorimetria (o ião fósforo) e por cromatografia iónica (os cloretos). Foram realizados balanços mássicos aos NPE, em estado estacionário, em cada área/equipamento identificada no ciclo de recuperação de químicos. No âmbito deste trabalho os NPE identificados como mais relevantes no processo de recuperação são os catiões cálcio, ferro, manganês, magnésio, potássio e sódio e os iões cloreto e fósforo. As principais consequências de acumulação destes elementos são: i) corrosão e formação de incrustações nos equipamentos; ii) formação de depósitos de cloretos/potássio nas caldeiras de recuperação; iii) diminuição da reactividade da cal e iv) formação de colagens de sódio/potássio no interior do forno da cal. Grande parte dos NPE presentes no ciclo de recuperação química entra no processo com a madeira e, em menor escala com a água e com os produtos químicos. Foram realizadas simulações no WinGEMS que nos permitiram concluir que ao utilizar água desmineralizada, resultante de um condensado da evaporação do licor negro, podemos diminuir a quantidade do catião sódio que se perde na lavagem dos dregs. A implementação destas medidas requer um estudo económico detalhado.

Throughout the C09 project, which was meant to implement and develop new approaches to reduce water consumption, Celbi had the need to update the mass balance for Non-Process Elements (NPE) in the chemical recovery unit. Thus this work aimed to identify and quantify the NPE in the areas of caustification and lime kiln. In order to do so, several samples were collected on numerous streams of the procedure and main points of accumulation or purge. Samples were processed through oxidizing acid digestion and, subsequently analysed by atomic absorption spectrophotometry (calcium, iron, manganese, and magnesium cations), by flame photometry (sodium and potassium cations), by colorimetry (phosphorus anion) and ion chromatography (chlorides). Mass balances were realized on the NPE, in a stationary state, on each identified area/equipment in chemical recovery cycle. Within this work, the NPE identified as the most relevant on the recovery process are the ions of calcium, chloride, iron, phosphorus, manganese, magnesium, potassium and sodium. The main consequences of accumulation of these elements are: i) fouling and corrosion on the equipment, ii) formation of chloride/potassium deposits on the recovery boiler, iii) decrease in the reactivity of the lime and iv) formation of sodium or potassium rings within the lime kiln. Most of the NPE present in the chemical recovery cycle are brought along with wood and to a lesser extent with water and chemical products. WinGEMS simulations were performed which allowed us to conclude that using demineralised water of a condensate resulting from evaporation of the black liquor can diminish the amount of In is lost in the washing of dregs. The implementation of these measures requires an higher detailed economical study.