português 08 Meio Ambiente

sovas

_tecnologias

em controle de

_poluiçao

atmosférica em fábrica de

celulose

_tipo

kraft

MFN 0309 N CHAMADA

TITULO Novas

_tecnologias

em fábrica de celulose

_tipo

kraft

AUTOR

ES

FOGLIO

D

EDICAO

IDIOMA

_português

ASSUNTO 08 Meio Ambiente

TIPO

_Congresso

em controle de

_poluiçao

atmosférica

EVENTO

_Congresso

Anual de Celulose e

_Papel

24 PROMOTOR ABTCP

CIDADE São Paulo

DATA 2529111991

IMPRENTA Sao

_Paulo

₁₉₉₁

ABTCP

PAG

VOLUME

_p

₁₀₁₁

₁₀₂₀

FONTE

_Congresso

Anual de Celulose e

_Papel

24

1991

São

Paulo

p

1011

1020

AUTOR ENTIDADE

DESCRITOR controle de

_poluiçao

_poluiçao

do _ar

_compostos

de

enxofre

enxofre total

_reduzido

_compostos

de

cloro

meio ambiente

RESUMO A _preocupaçao com os efeitos causados _pelas emanaçoes das fábricas de celulose iniciou

se na década de 70 Nesta _época os _{órgaos governamentais} e as _populaçoes vizinhas começaram a _{exigir que} as emissoes fossem reduzidas O _{principal aspecto} abordado nesta _época foi o mal odor fator _que se destaca _pela suas características evidentes Com o _passar do _tempo as _exigências de controle foram crescendo abrangendo

o controle de emissao de material _{particulado composto} clorados e _SO2 como serao mostrados neste trabalho

NOVAS TECNOLOGIAS EM CONTROLE DE

_POLUIçÃO

ATMOSFÉRICA

EM

FÁBRICA

DE CELULOSE TIPO KRAFT

Daniel

_Foglio

MoDo

Chemetics

_Engineering

Ltda _{p B T} P

Reg

Histórico

A

_{preocupação}

com os efeitos causados

_pelas

emanações

das fábricas de celulose iniciouse na década de 70 Nesta

época

os

_orgãos

governamentais

e as

_populações

vizinhas começaram a

exigir

_que as emissões fossem reduzidas O

principal

aspecto

abordado nesta

_época

foi o mal

odor

fator

que se destaca

_pela

suas características evidentes

Com o _passar do _tempo as

_exigências

de controle foram

crescendo

abrangzndo

o controle de emissão de material

particulado

compostos

clorados e

_SO2

Fontes

As

_principais

fontes que possuem

potencial

de causarem ocorrências de

_impacto

ambiental estão descritas na tabela

I

Os

_compostos

reduzidos de enxofre

_TRS

são os

_{responsáveis}

pelo

odor característico das fábricas de celulose

_tipo

Kraft Estes

_compostos

são

_{perceptíveis}

ao ser humano em

concentração

na ordem de

_ppb

Os

_digestores

_batch

ou

_contínuo

são

responsáveis

_por

grande

parte

das emissões de

_compostos

reduzidos de enxofre

TRS

A

_quantidade

de

_gás

_produzida

no _processo

_depende

do

tipo

de madeira e

_condições

de cozimento tais como sulfadez

e

_temperatura

Outras fontes

_estacionais

tais como o sistema de

evaporação

de lixïvia

preta

e sistemas de

depuração

de condensados

contaminados

possuem

grande

potencial

de emissão de

compostos

reduzidos de enxofre

_TRS

As caldeiras de

_{recuperação}

com

evaporador

de contato direto ou com

_{large economizer}

forno de

cal

coifas de filtros

lavadores

L

anques

de licor e condensado

contaminado

possuem

potencial

de emissão

porém

normalmente

em menor escala

Trabalho

_apresentado

no 240

_Congresso

Anual de Celulose e

Papel

da

_ABTCP

realizado em São Paulo SP

Brasil

de 25 a 29 de novembro de 1991

Além dos

_compostos

reduzidos de enxofre as fábricas de celulose _possuem

_potencial

de emissão de

_compostos

clorados tais como

_CL2

e

CLO2

no

_{branqueamento}

e

_plantas

químicas

material

_particulado

nas caldeiras de

_{recuperação}

caldeiras auxiliares e forno de cal e diôxido de enxofre nas

caldeiras

forno de cal e

_plantas

_químicas

Os

_principais

_compostos

_presentes

nos _gases

_provenientes

de fábrica de celulose

_TRS

são sulfito de

_hidrogênio

metil

mercaptana

dimetil

_sulfito

dimetil disulfito e metanol

Estes

_compostos

_apresentam

_{pericularidade}

no seu manuseio

pois

são

_{potencialmente}

_explosivos

numa

_grande

faixa de

concentração

vide

Tabela

_II

_Quando

na faixa de

concentração explosiva

a

_{ignição poderá}

_ocorrer se os _gases

forem

_aquecidos

a

₂₁₀

_C

tanto

_{espontaneamente}

como

_pela

presença do chama ou faïsca

Para efetuar a coleta dos _gases de forma _segura é necessârio

transportá

los

fora da faixa de

_{concentração}

_explosiva

do ar isto

_é

mantendoos acima do limite

_superior

de

_{explosividade}

na

forma

_concentrada

ou abaixo do límite de

_{explosividade}

na forma

_diluïda

Coleta e

_traneporte

de _gases concentrados de TRS

Devido aos _gases do

_cozimento

_evaporação

e

_stripper

possuírem

alta

_{concentração}

de

_TRS

a _{coleta deve} ser efetuada acima da faixa de

_{explosividade}

_de

forma

concentrada

pois

se

_optarmos

em

_transportá

_los

abaixo do

limite de

_{explosividade}

seria necessário

_grande

_quantidade

de ar de

_diluição

_para

_transporte

_seguro

_implicando

na

utilização

de

_tubulações

de

_grande

diâmetro e ventiladores de

grande

capacidade

A

_lavagem

deste

_composto

em

_soluções

cloradas ou alcalinas não elimina

_{completamente}

o odor

_eficiência

₅₀

_porém

a

oxidação

térmica do TRS _para dióxido de enxofre através da

queima

é reconhecida

_hoje

como um _processo efetivo _para controle de odor

Os _gases

_provenientes

dos

_digestores

_contínuo

ou

_batch

possuem

grande

volume de vapor de

água

Como

_objetivo

de reduzir o volume de

_gás

este deve _{passar por} um resfriados

para condensar o _vapor A

_{condensação}

_gera um condensado _que

arrasta

_compostos

de _TRS

_{principalmente}

_metanol

o

_qual

deve

ser tratado numa coluna de

_stripper

Os _gases

_provenientes

da

_evaporação

e sistema de

_stripper

são secos e com baixa

_temperatura

Estes _gases

_cozimento

_evaporação

e

_stripper

_após

serem

resfriados

são

_{transportados}

_por

_ejetores

a _vapor e enviados a vasos de selo ou lavadores de licor branco _para a

_remoção

do condesado de vapor

Após

a

_remoção

do condensado de _vapor

Produção

de Metanol

Os yases

gerados

na

estripagem

de condensado contaminado

possuem

aproximadamente

30 de metanol Com o

objetivo

de

aproveitar

o metanol

_presente

e diminuir o volume de _gases a serem

_{transportados}

e

oxidados

estes são desviados para a coluna de

_{retificação}

de metanol Os _gases de exaustão da coluna _{passam por} um condensador de refluxo que opera a

91sC

condensando o _vapor de

água

os gases incondensveis e

o metanol _{passam por} um resfriados

40aC

_que condensa o

metanol

sendo este enviado a um

_tanque

de

estocagem

e os

gases incondensáveis enviados a

_oxidação

térmica

Coleta e

_transportes

de _gases diluidos

Denominamos _gases

diluídos

aquele composto

de

TRS

que são emitidos em baixa

_{concentração}

sendo

transportados

abaixo

da faixa de

_{explosividade}

dos _gases

Estes _gases são coletados de

_fontes

onde a _presença de ar é constante e

_abundante

_exemplos

seriam as coifas de

filtros

lavadores

ventes de

_tanque

de

licor

silo de cavaco de

digestores

contínuos

etc Os _gases são coletados _por

tubulações

através da

_ação

de ventiladores e enviados _para

queima

Nos ventes de

_tanques

_opta

_se

em utilizar um sistema de

_diluição

denominado ais sleeve Este _possue a

função

de

_permitir

a entrada de ar _para maior

diluição

dos

gases

Oxidação

térmica de

_compostos

de TRS

Os

_compostos

de TRS concentrados ou diluidos _para serem oxidados termicamente de forma

eficiente

devem ser submetidas a uma

_temperatura

superior

a 800sC na _presença de

oxigênio

Atualmente existem

_algumas

_opções

para a

incineração

de _gases concentrados entre as mais comuns destaca

se o forno de

_cal

a caldeira de

recuperação

e os incinerados

_{especificosos}

No caso dos _gases

_diluidos

devido ao

_grande

volume de ar

opta

se

pela

utilização

destes como ar de

combustão

em caldeiras de

recuperação

auxiliares ou incineradores

especificados

A

_utilização

de

_equipamentos

de

_operação

não é muito

sugerida

pois

a

oxidação

dos

_compostos

mal cheirosos será uma atividade secundária de um

_equipamento

de

produção

além

destes

_geralmente

não serem dimensionados com o

_objetivo

_de

oxidar

_compostos

de TRS

Entre os incineradores utilizados destacase

alguns

tipos

que possuem caractéristicas

especiais

tais como facilidade de

_operação

_rapidez

em entrar em

_operação

e alta eficiência de

_oxidação

Os incineradorres de _gases

_podem

ser

_acoplados

a caldeiras de _vapor utilizando o calor

gerado

_para a

_produção

de vapor

de média

_pressão

utilizando o metanol

_gerado

na coluna

depuradora

para a

_{sustentação}

de

_chama

evitandose assim o consumo de combustíveis onorosos _para a fábrica

Os _compostos de enxofre reduzido

_quando

oxidado termicamente geram

_SO2

composto não

_perceptível

ao olfato humano à baixa

concentração

porém dependendo

do local onde instalado

_poderá

vir a contribuir _para a _ocorrência de chuva ácidas

Deve se _{tomar cuidado com a}

afirmação

anterior

pois

o

_SOy

gerado

numa fábrica de celulose não é _capaz de _provocar ocorrência de chuvas

_ácidas

_porém

caso esta

_esteja

localizada

_perto

de

_complexos

industriais onde a

_queima

de combustíveis como o _{enxofre é}

_alta

as emíssões de

_oxidação

de

_compostos

de _TRS

_poderão

_contribuir com a _carga de

_SO22

Porém os _gases de exaustão de unidades de

_oxidação

do

composto

de TRS

_podem

ser _direcionados a lavadores de gases

com o

_propósito

_{de observar} o enxofre

_presente

nos _{gases por}

soluções

alcalinas tais como NaOH e licor branco oxidado e devolvendo

os ao _processo

Outras Fontes de Emissão de Mal Odor

Entre as Fontes com

_potencial

_de causarem ocorrências de

impacto

ambiental dentro de uma fábrica de

_celulose

destacam

se as _{caldeiras de}

_{recuperação}

_{Existem dois}

_tipos

principais

as de

_evaporadores

de contato direto e as

caldeiras com

_large

_economiser

_{odor lesa}

No caso das _caldeiras com

_evaporadores

de contato

_direto

é necessário a

_instalação

_de uma unidade de

_oxidaç

_o

de licor

negro

pois

desta forma o sulfeto de sódio

_presente

no licor ë transformado em tiosulfito de

_sódio

_composto

_que não se transforma em

_HzS

em contato com _gases ácidos No caso das caldeiras

_tipo

odor less as emissões de

_compostos

de TRS são reduzidas à níveis mínimos _apenas através de medidas

operacionais

Alguns

itens

_importantes

_para evitar a emissão de TRS são

operar com

_oxigênio

residual em _excesso

_regulagem

_adequada

do ar

_primário

_secundário e terciário e monitoramente contínuo da emissão de

_oxigénio

_residual

monóxido e dióxido

de carbono e sem dúvida TRS

Forno de cal

Este

_equipamento

_{quando operado}

normalmente sem

queimar

_gases

de outras

_áreas

_possue um alto

_potencial

de emissão de

_H2S

e

_quando

oxidando _compos tos de TRS o

_potencial

de emissão de

mercaptana

é elevado

Como no caso das caldeiras de

_{recuperação}

a

_operação

adequada

do forno

_permite

reduzir as emissões

significativamente

operando

com

_temperaturas

altas na zona de

_calcinação

e excesso de

_oxigênio

_residual

obtendose emissões

_praticamente

nulas de TRS Nunca

_esquecendo

_que o rnonitoramerrto contínuo dos emissores de

_oxigênio

_residual

monóxido e dióxido de carbono e TRS são essenciais _para uma

Emissão de

_Compostos

Clorados

Dependendo

do sistema de

_{branqueamento}

existente dentro de

uma fábrica de

_celulose

_pode

_se

ter emissões de cloro

_C12

e dioxido de cloro

_C12

Para controlar estas emissões existem vãrias

_tecnologias

utilizando NaOH e

_solução

de

_SO2

Como o custo destes

produtos

quïmicos

é _elevado desenvolveuse

_tecnologia

na

qual

se utiliza efluente

alcalino

pois

_conseguese eficiência de 90 na

_remoção

de

_CL2

O _grau de

_absorção

de

C1O2

depende

da

_quantidade

residual de

_lignina

Com o

objetivo

de

_garantir

a eficiência de

_remoção

de

C1O

utiliza

se

_um

_segundo

_estágio

no

_qual

é utilizado

_soluçao

de

_SOZ

_para abater o

_C1O2

remanescente

A

_vantagem

deste sistema é _que

_grande

_parte

do

_C1O2

é abatido

_uo

_primeiro

_estágio

sendo o consumo de

_solução

de

SOZ

reduzido drasticamente e também a

_solução

_por não ter contato com o efluente

alcalino

e devolvido ao _processo

não sendo descartado _para efluente

Para se obter alta eficiência de

absorção

dos

compostos

clorados

_pelo

efluente

_alcalino

utilizase um sistema de

asperção

formando micro

_gotículas

_{proporcionando}

maior área de contato dos

_compostos

_químicos

_presentes

no efluente alcalino com os _gases de exaustão

Casos

_típicos

de fábrica com sistema do controle ambiental

completo

ANERO YY

No Brasil

_já

existem fábricas de celulose

_tipo

Kraft instaladas ou em fase de

_instalação

com sistemas de abatimento das emissões

_{potenciais completos}

A

_seguir

descreveremos uma destas unidades localizada no interior do estado de São Paulo

O sistema de coleta dos _gases concentrados de TRS é efetuado através de

_ejetores

a _vapor Este

_tipo

de coleta é efetuada na forma

concentrada

evitandose a _presença de ar nas

tubulações

A velocidade de

_transporte

dos _gases é mantida

acima da velocidade de

_propagação

da

chama

na linha são instalados sistemas

_quebra

_chama

_para evitar a _passagem de chama caso ocorra

_redução

da velocidade de

_transporte

de gases Na linha de

transporte

estão intaladas válvulas de segurança e discos de

_ruptura

os

quais

não

_permitem

a

pressurização

da linha no caso de ocorrer sobre

_pressões

O condensado

_gerado

nas

_linhas

devido a

_utilização

de _vapor no

_transporte

dos _gases é retirado em vasos de selo e são enviados ao sistema de tratamento de condensados Os _gases

provenientes

do

_digestor

são condensados e enviados ao

tanque

de condensado contaminado e enviados ao vaso de selo

Os _gases

_provenientes

da

_{evaporação juntam}

_se

ou os _gases

provenientes

do sistema de

_destilação

de metanol

_recebe

os

gases do

stripper

são enviados ao vaso de selo _por meio de

um

_segundo

_ejetor

Os _gases

_provenientes

do vaso de selo são enviados para a

queima

A

_queima

é efetuada em um incinerador desenvolvido

por um fabricante de motores a

jato

sueco ou no forno de cal

quando

da

_parada

do incinerador

Os _gases diluídos

_provenientes

do bloca

_tank

silo de cavacos

tanques

de licor

_preto

fraco e

_forte

_tanque

de condensado contaminado e dos filtros da área da

_lavagem

são coletados por ventiladores

visto

que estes estão abaixo da faixa de

explosividade

são enviados a um

_separador

de

_gotas

_para

remoção

de condensados

_após

_{passarem por} um

_pré

_aquecedor

_que eleva a

_temperatura

destes a

_1504C

sendo oxidados ao incinerador de _gases ou

_quando

da

_parada

destes numa das caldeiras auxiliares

Os _gases do sistema de tratamento de condensados

contaminados

antes de serem enviados a

queima

_{passam por} uma coluna de

_metanol

_gerando

metanol

_líquido

_que é utilizado corno combustível no incinerador de _gases

O combustível utilizado no incinerador _para

sustentação

de

chama é o

_metanol

_porém

na falta deste

_pode

ser utilizado

querosene como alternativa

Os _gases oxidados no incinerador são utilizados _{para gerar} vapor de média

pressão

sendo

posteriormente

enviados a uma lavador de

_SOZ

_para a

_remoção

do enxofre O

_líquido

de

lavagem

utilizado é licor branco oxidado o

_qual

é enviado ao

tanque

de licor branco

_forte

_{reaproveìtando}

_se

assim o

enxofre

Os _gases

_provenientes

do sistema de

_{branqueamento}

são coletados e enviados a um lavador de

_duplo

_estágio

o

_qual

utiliza efluente alcalino no

_{primeiro estágio}

e

_solução

de

SOZ

no

_segundo

_estâgio

A

_asperção

do efluente alcalino é efetuado _por um sistema _que utiliza ar

comprimido

_para

_atomização

do efluente

proporcionando

maior área de contato entre o

_líquido

de

lavagem

e o

_gás

No

_segundo

_estágio

os _{gases passam por} um sistema de

_bandejas

no

_qual

é utilizado

_solução

de

_SOZ

_para abater o

_C1O2

residual

O efluente rico em

_produtos

_químicos

do

_segundo

_estágio

é enviado _para

_diluição

de massa na torre do reator de

_ClOZ

O controle das emissões de material

_particulado

na _caldeira

de

_{recuperação}

caldeira auxiliar e forno de cal é efetuado

por

precipitadores

eletrostáticos

As emissões de material

_particulado

do

_tanque

dissolvedor são efetuadas por um lavador

_venturi

_que utiliza licor branco fraco como

_líquido

de

_lavagem

e este é enviado ao

_tanque

de

dissolução

como licor branco fraco

_apôs

ser

_separado

dos gases num

_separador

ciclônico

As emissões de material

_particulado

do

_apagador

de cal são abatidas _por um lavador _que utiliza

_água

morna como

_líquido

de

_lavagem

sendo este enviado ao

_apagador

de cal do sistema de

_{neutralização}

de efluentes

_hídricos

ou diretamente ao sistema de coleta de efluentes

0 controle das emissões de TRS na caldeira de

_{recuperação}

e

forno de cal são controladas _por medidores contínuos de _TRS

que

permitem

à

operação

ajustar

os

_equipamentos

de forma a

manter o

_balanço

de ar combustível

_adequado

Mesmo com todos estes

_{equipamentos instalados}

a fábrica

possue um laboratório de meio ambiente _que realiza anãlíses de _TRS

_{SOA C12}

_C102

e material

_particulado

_{para assegurar}

a eficiência de

_operação

Benefícios do Sistema

Além da

_eliminação

dos desconfortos

_provocados

_pelos

compostos

mal

_odorosos

destacase como

_vantagem

do sistema de controle atmosférico a

possibilidade

de _gerar calor

vapor

com o metanol

_produzido

e a

_{recuperação}

de

_produtos

químicos

como enxofre e

_compostos

clorados

Desta forma

_pode

_se

verificar _que os recursos

_{desperdiçados}

no controle de

_poluição

são investimentos _que beneficiam o meio ambiente e o investidor _que em curto _espaço de

_tempo

terá o retorno destes

TABELA I Fonte de Emissão

Digestor

Evaporação

Stripper

Gases diluídos Incinerador Forno de cal Caldeira de Rec

Tq

dissolução

Caldeira óleo Caldeira biomassa Planta

_química

Branqueamento

Potenciais Sistema de de emissão controle N N v

á

N 1 1

_{Incineração}

1 5

_{Incineração}

0 9

_{Incineração}

0 25

_{Incineração}

7

5 Lav

_tipo

_spray

0 1 130

_Operação

_PE

1 6 103

_Operação

_PE

0 14 36 Lav Venturi 12 5 120 0 40 0 48 Efic 99 8 99 8 99 8 99 8 98 0 98 0 99 5

90

95

P E 995 Absorvedor 990

Lav

_duplo

est 900

Sem GNC

Q

Se considerado

_SO2

visto _que Potencial de TRS foi considerado em

1

2

3

e 4

TRS

_kg

_t

_Compostos

reduzidos de enxofre

C12

kg

t

cloro e dióxido de cloro

P

_kg

_t

material

_particulado

TABELA II

Índice

de

_{ExPlosividade}

Composto

Concentração explosiva

porcentagem

de

_oxigênio

Gás sulfídrico

_H2S

Metil

_mercaptana

_CH3SH

Dimetil

_mercaptana

_CH3SCH3

Dimetil disulfito

_CH3S2CH3

Metanol

_CH3OH

4 3 4 50 3 9

121

8

2 2 F1197 7 8 506 6 7 1365

0

a3

m

ó

on

w

ó

Z fn

p

V

Z

f3

ó

ó

g

1020