PT843757E - METHOD FOR REPROCESSING A GAS CONTAINING OZONE PRESENT IN A PAPER PASTE BLEACHING INSTALLATION - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIÇÃODESCRIPTION
“MÉTODO PARA REPROCESSAMENTO DE UM GÁS QUE CONTÉM OZONO PRESENTE NUMA INSTALAÇÃO DE BRANQUEAMENTO DE PASTA DE PAPEL”METHOD FOR REPROCESSING A GAS CONTAINING OZONE PRESENT IN A PAPER PASTE BLEACHING INSTALLATION "
Campo da invenção A presente invenção refere-se, no seu todo, ao branqueamento de materiais lignocelulósicos para utilizar na indústria da pasta de papel e na indústria de papel e, mais particularmente, a um método para reprocessamento de um gás que contém ozono presente na instalação de branqueamento de papel. Técnica relacionada O gás de ozono foi utilizado numa ampla variedade de aplicações industriais que inclui tratamento de água e de resíduos e determinados processos semicondutores de produção. Adicionalmente, verificaram-se muitos esforços recentes para utilizar o ozono como um reagente de branqueamento para materiais de pasta de madeira e outros materiais lignocelulósicos de forma a evitar o uso de clorina (e os correspondentes problemas ambientais) em processos de branqueamento deste tipo. Apesar de o ozono poder parecer inicialmente um material ideal para materiais lignocelulósicos de branqueamento, as excepcionais propriedades oxidativas de ozono e o custo relativamente elevado associado à sua utilização limitaram o desenvolvimento de dispositivos e processos satisfatórios para branqueamento de ozono de materiais lignocelulósicos. O gás de ozono é bastante instável, corrosivo e muito tóxico mesmo em concentrações muito reduzidas. As directrizes de qualidade do ar da Environmental Protection Agency (EPA), indicam que a concentração de ozono na atmosfera deve ser inferior a 0,12 ppm por volume. Adicionalmente, as directrizes da Occupational Safety and Health 2 2FIELD OF THE INVENTION The present invention relates, in its entirety, to the bleaching of lignocellulosic materials for use in the paper pulp and paper industry and, more particularly, to a method for reprocessing an ozone-containing gas present in the bleaching facility. Related Art Ozone gas has been used in a wide variety of industrial applications including water and waste treatment and certain semiconductor production processes. Additionally, there have been many recent efforts to use ozone as a bleaching reagent for wood pulp materials and other lignocellulosic materials in order to avoid the use of chlorine (and corresponding environmental problems) in bleaching processes of this type. Although ozone may initially appear to be an ideal material for lignocellulosic bleaching materials, the exceptional oxidative properties of ozone and the relatively high cost associated with its use have limited the development of satisfactory ozone bleaching devices and processes for lignocellulosic materials. Ozone gas is very unstable, corrosive and very toxic even at very low concentrations. The Environmental Protection Agency (EPA) air quality guidelines indicate that the ozone concentration in the atmosphere should be less than 0.12 ppm by volume. In addition, the Occupational Safety and Health
Administration (OSHA) estipulam que a exposição possível de um indivíduo ao ozono durante um período de oito horas corresponde a uma concentração máxima de ozono no ar de 0,1 ppm por volume. Em situações em que um gás contendo ozono é contido após terminado o processo, a natureza corrosiva do ozono pode criar problemas no uso subsequente do gás que contém ozono. Por conseguinte, em qualquer uma das situações é preferível destruir o ozono residual na descarga de gás extinto a partir das fases de branqueamento de pasta de papel, nas quais o ozono se fez reagir com pasta de papel.Administration (OSHA) stipulate that an individual's possible exposure to ozone over an eight-hour period corresponds to a maximum air ozone concentration of 0.1 ppm by volume. In situations where an ozone-containing gas is contained after the process is completed, the corrosive nature of the ozone may create problems in the subsequent use of the ozone-containing gas. Therefore, in any one of the situations it is preferable to destroy the residual ozone in the discharge of extinguished gas from the bleaching phases of pulp in which the ozone was reacted with paper pulp.
Um método conhecido para destruição de ozono residual presente num gás extinto de branqueamento de pasta de madeira consiste na destruição térmica. Neste método, o gás de descarga que contém ozono é fornecido a uma unidade de destruição térmica onde o gás de ozono é aquecido, geralmente a uma temperatura superior a 350°C, de forma a dissociar o ozono para oxigénio diatómico. Outro método conhecido para destruição do ozono residual consiste na utilização de um agente catalítico que provoque a decomposição do ozono. Enquanto estes métodos poderem ser vantajosamente utilizados em aplicações industriais utilizando volumes relativamente pequenos de gás que contém ozono, permanecem sujeitos à seguinte limitação quando utilizados em aplicações de branqueamento de pasta de papel. A utilização de métodos térmicos para destruir o ozono em aplicações de branqueamento de pasta de papel pode ser bastante dispendiosa devido aos volumes de gás relativamente elevados necessários em aplicações deste tipo, assim como, a correspondente significativa energia eléctrica necessária para fazer funcionar a unidade de destruição térmica por forma a destruir o ozono residual existente no gás. Para além disso, é comum a interrupção sem aviso do processo de fluência da pasta de papel no interior da instalação de branqueamento de papel, por várias razões. Em tais casos, a unidade de destruição térmica pode ser necessária para processar tanto o gás extinto a partir do processo de branqueamento de pasta de papel como também um volume de gás de branqueamento fresco, numa concentração significantemente mais elevada de ozono a partir de um gerador de ozono. Uma vez que a decomposição de ozono é exotérmica, a adição repentina de gás de branqueamento fresco pode provocar o aumento rápido da temperatura interna daOne known method for destruction of residual ozone present in an extinguished wood pulp bleaching gas is thermal destruction. In this method, the ozone-containing discharge gas is supplied to a thermal destruction unit where the ozone gas is heated, generally at a temperature above 350 ° C, so as to dissociate the ozone to diatomic oxygen. Another known method for destruction of residual ozone is the use of a catalytic agent that causes decomposition of ozone. While these methods may be advantageously used in industrial applications using relatively small volumes of ozone-containing gas, they remain subject to the following limitation when used in pulp bleaching applications. The use of thermal methods to destroy ozone in pulp bleaching applications can be quite costly due to the relatively high gas volumes required in such applications as well as the corresponding significant electrical energy needed to operate the destruction unit to destroy the residual ozone in the gas. Furthermore, it is common to interrupt without notice the pulp flow process inside the bleaching facility for several reasons. In such cases, the thermal destruction unit may be required to process both the extinguished gas from the pulp bleaching process and also a fresh bleaching gas volume at a significantly higher concentration of ozone from a generator of ozone. Since the decomposition of ozone is exothermic, the sudden addition of fresh bleaching gas may cause the
unidade de destruição térmica. Isto, por sua vez, pode resultar em pressões térmicas profundas na unidade de destruição térmica que pode resultar em falha de componente.unit of thermal destruction. This, in turn, can result in deep thermal pressures in the thermal destruction unit that can result in component failure.
Durante a reacção do ozono com pasta de papel, os compostos orgânicos voláteis (VOC’s) podem ser criados, o que pode envenenar o agente catalítico sólido utilizado para destruir o ozono residual, prejudicando gravemente a eficácia do agente catalítico sólido. Para além disso, quaisquer fibras de pasta de papel residual presentes no gás extinto fornecido à camada de agente catalítico sólido podem acumular na camada do agente catalítico, restringindo a fluência do gás e também reduzindo a área de contacto de sólidos de gás. O documento WO-A-9318226 ensina o reprocessamento dos gases extintos de uma instalação de branqueamento de ozono através da passagem dos gases extintos pelo lavador de gases utilizando uma solução alcalina para reduzir a concentração de ozono. São ensinadas várias fontes de solução alcalina e a EPO 526 383 ensina a utilização de lixívia branca oxidada e filtratos de extracção. O que se segue ilustra as limitações que se sabe existirem nos presentes métodos de destruição de ozono residual em gases que contêm ozono utilizados em operações de branqueamento de polpa de madeira. Assim, é evidente que seria vantajoso fornecer uma alternativa direccionada à ultrapassagem de uma ou mais limitações estabelecidas atrás. De acordo com isto, é fornecida uma alternativa adequada que inclui características mais pormenorizadamente divulgadas na presente.During the ozone reaction with paper pulp, volatile organic compounds (VOC's) can be created, which can poison the solid catalytic agent used to destroy the residual ozone, seriously impairing the effectiveness of the solid catalytic agent. Further, any residual paper pulp fibers present in the quenched gas supplied to the layer of solid catalyst agent may accumulate in the catalyst agent layer, restricting the gas flow and also reducing the gas solids contact area. WO-A-9318226 teaches the reprocessing of the extinguished gases of an ozone bleaching plant by passing the extinguished gases through the gas scrubber using an alkaline solution to reduce the concentration of ozone. Various sources of alkaline solution are taught and EPO 526 383 teaches the use of oxidized white liquor and extraction filtrates. The following illustrates the limitations known to exist in the present methods for the destruction of residual ozone in ozone-containing gases used in wood pulp bleaching operations. Thus, it would obviously be advantageous to provide an alternative directed to overcoming one or more of the limitations set forth above. Accordingly, a suitable alternative is provided which includes features more fully disclosed herein.
Sumário da invençãoSUMMARY OF THE INVENTION
Num aspecto da presente invenção, isto é conseguido por fornecimento de um método para reprodução de um gás que contém ozono presente numa instalação de branqueamento de pasta de papel compreendendo os procedimentos de: fornecimento do gás que contém ozono a uma primeira válvula, estando a primeira válvula em comunicação com um purificador e uma conduta de desvio, estando 'é a primeira válvula aberta ao purificador e fechada à conduta de desvio quando a pasta de papel estiver a ser fornecida ao purificador, estando a primeira válvula fechada ao purificador e aberta à conduta de desvio quando não estiver a ser fornecida pasta de papel ao purificador; no caso de ser fornecida pasta de papel ao purificador, verifica-se a concretização dos procedimentos (a) a (d): (a) fazer fluir o gás que contém ozono no interior do purificador de forma a branquear a pasta de papel e produzir um gás de descarga que contém ozono; (b) fazer fluir o gás de descarga que contém ozono do purificador para um lavador de gases; (c) fornecimento de um meio alcalino ao lavador de gases; (d) fazer fluir um gás de descarga que contém ozono numa relação de contra-corrente relativamente ao meio alcalino no interior do lavador de gases, de forma a promover contacto íntimo entre o gás de descarga que contém ozono e o meio alcalino no interior do lavador de gases, convertendo, por conseguinte, e de forma substancial o gás de descarga que contém ozono num gás praticamente isento de ozono; no caso de a pasta de papel não ser fornecida ao purificador, verifica-se a concretização dos procedimentos de (e) a (h); (e) fazer fluir o gás que contém ozono para o interior da conduta de desvio; (f) fazer fluir o gás que contém ozono da conduta de desvio para o lavador de gases; ηIn one aspect of the present invention, this is achieved by providing a method for reproducing an ozone-containing gas present in a pulp bleaching plant comprising the steps of: providing the ozone-containing gas to a first valve, the first valve is in communication with a purifier and a bypass duct, the first valve being open to the purifier and closed to the bypass duct when the paper pulp is being supplied to the purifier, the first valve being closed to the purifier and open to the conduit of deviation when paper pulp is not being supplied to the purifier; in the case where paper pulp is supplied to the purifier, the procedures (a) to (d) are performed: (a) flowing the ozone-containing gas into the purifier so as to bleach the pulp and produce a discharge gas containing ozone; (b) flowing the ozone-containing exhaust gas from the purifier into a gas scrubber; (c) providing an alkaline medium to the gas scrubber; (d) flowing a discharge gas containing ozone in countercurrent relation to the alkaline medium within the gas scrubber, so as to promote intimate contact between the ozone-containing discharge gas and the alkaline medium within the gas scrubber, thereby substantially converting the ozone-containing discharge gas into a substantially ozone-free gas; in case the paper pulp is not supplied to the purifier, the procedures of (e) to (h) are performed; (e) flowing the ozone-containing gas into the bypass duct; (f) flowing the ozone-containing gas from the bypass line into the gas scrubber; η
ηη
5 (g) fornecimento do meio alcalino ao lavador de gases; (h) fazer fluir o gás que contém ozono numa relação de contra-corrente relativamente ao meio alcalino para o interior do lavador de gases de forma a promover um contacto íntimo entre o gás que contém ozono e o meio alcalino existente dentro do lavador de gases, convertendo, por conseguinte, e de forma substancial o gás que contém ozono num gás praticamente isento de ozono; (2) descarregar separadamente do lavador de gases o gás praticamente isento de ozono e o meio alcalino.(G) supplying the alkaline medium to the gas scrubber; (h) flowing the ozone-containing gas in a countercurrent relation to the alkaline medium into the gas scrubber in order to promote an intimate contact between the ozone-containing gas and the alkaline medium within the gas scrubber , thereby substantially converting the ozone-containing gas into a substantially ozone-free gas; (2) discharging substantially the ozone-free gas and the alkaline medium separately from the gas scrubber.
Breve descrição do desenhoBrief description of the drawing
Estes e outros aspectos da presente invenção tomar-se-ão mais evidentes a partir da descrição detalhada da invenção que se segue quando consideradas em conjunto com a ilustração anexa, em que: A Figura ilustra uma parte de uma instalação de branqueamento de pasta de papel que incorpora o método da presente invenção para reprocessar um gás que contém ozono.These and other aspects of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention when taken in conjunction with the attached illustration, in which: Figure shows a portion of a pulp bleaching plant which incorporates the method of the present invention for reprocessing an ozone-containing gas.
Descrição detalhadaDetailed Description
Referindo de novo ao desenho, a Figura ilustra uma porção de uma instalação de branqueamento de pasta de papel 10 para branqueamento de materiais lignocelulósicos, como polpa de madeira de média ou elevada consistência, com um reagente de branqueamento gasoso compreendendo ozono de acordo com a presente invenção. A instalação de branqueamento de pasta de papel 10 está incluída num conjunto fabril de pasta que também inclui uma instalação de lavagem de material castanho (não mostrado) e uma instalação de deslenhinificação de oxigénio (não mostrado), precedendo cada uma a instalação 10 no interior do conjunto fabril de pasta. Tal como é conhecido na técnica, a polpa de madeira é obtida a partir de uma digestão de lascas de madeira, de repetição do processo de pastificação de papel reciclado ou de outras fontes e é geralmente processado em conjuntos fabris de pasta e papel, tal como a instalação 6Referring again to the drawing, the Figure illustrates a portion of a paper pulp bleaching facility 10 for bleaching lignocellulosic materials, such as medium or high consistency wood pulp, with a gaseous bleaching reagent comprising ozone in accordance with the present invention. The pulp bleaching facility 10 is included in a pulp assembly which also includes a brown material washing facility (not shown) and an oxygen delignification facility (not shown), each preceding the installation 10 in the interior of the pulp mill. As is known in the art, wood pulp is obtained from a digestion of wood chips, repetition of the process of pastification of recycled paper or other sources and is generally processed in pulp and paper making assemblies, such as the installation 6
10, sob forma de suspensão na água. Tal como utilizado no presente caso, o termo “consistência” é utilizado para expressar a proporção medida de fibras secas de pasta, ou mais especificamente, o peso de fibras secas de pasta num determinado peso de suspensão da pasta ou “material de pasta” como uma percentagem. São utilizadas várias definições tais como consistência de secagem ao ar (% a.d.) ou consistência de secagem em estufa (% o.v), ou consistência de isenção de mistura (% m.f). As técnicas de laboratório para medição destes valores podem ser encontradas em referências conhecidas na técnica, tais como no TAPPI Standards Manual. Os termos amplamente utilizados para descrever gamas de consistência de material úteis em instalações de pasta de papel e de papel são seguidamente enunciados:10, as a suspension in water. As used herein, the term "consistency" is used to express the measured ratio of dried pulp fibers, or more specifically, the weight of pulp dried fibers in a given pulp suspension weight or "pulp material" as a percentage. Various definitions are used such as air drying consistency (% a.d.) or greenhouse drying consistency (% o.v), or mixture exemption consistency (% m.f). Laboratory techniques for measuring these values can be found in references known in the art, such as in the TAPPI Standards Manual. The terms widely used to describe material consistency ranges useful in pulp and paper facilities are as follows:
Baixa Consistência -inferior a cerca de 4-6% o.d. Média Consistência-cerca de 9-18% o.d.Low Consistency - less than about 4-6% o.d. Average Consistency - About 9-18% o.d.
Elevada Consistência-superior a cerca de 18-20% o.d., mas mais usualmente superior a cerca de 25% o.d. A instalação de branqueamento de pasta de papel 10 inclui um gerador de ozono convencional 12 eficaz para produção de ozono num gás portador como o oxigénio ou ar. Um gás de alimentação 14 é fornecido ao gerador de ozono e pode compreender quer um gás enriquecido com ar quer com oxigénio. Tal como conhecido na técnica , devido à forma como é gerado ozono, o ozono está geralmente disponível num nível de concentração relativamente baixo no interior do gás portador. Geralmente, com a presente tecnologia disponível comercialmente, o ozono possui uma concentração que varia entre cerca de 6% a 14%, em peso, ao utilizar oxigénio como gás portador. Tal como utilizado no presente caso, o termo “gás de descarga” deve referir-se à mistura do ozono num gás portador de oxigénio, assim como outros gases ou vapores, tal como gases produzidos como um produto secundário da reacção do ozono com a pasta de papel presentes em condições equilibradas. O termo “gás de branqueamento fresco” deve ser utilizado para denotar uma mistura de ozono num gás portador de oxigénio, com uma concentração de ozono que varia entre cerca de 6% em peso e cerca de 14 % s tf Λ 7 S&ri em peso, fornecido a partir do gerador de ozono 12 que não foi feito reagir com a pasta de papel e, por conseguinte, não inclui a reacção através de gases de produto secundário. O gás que contém ozono, compreendendo gás de branqueamento fresco, produzido pelo gerador de ozono 12 é fornecido a partir do gerador 12 para uma entrada 16 de uma válvula indicada em 18, por meio de uma conduta 20. Durante a operação normal da instalação de branqueamento de pasta de papel 10, o gás de branqueamento fresco descarrega a válvula 18 através de uma primeira saída 22 e é fornecido a uma fase de branqueamento de pasta de papel, indicada em 24, por meio de uma conduta 26. Uma polpa de madeira 28, que pode compreender polpa de madeira de média ou elevada consistência é. também fornecida à fase de branqueamento de pasta de papel 24. A fase de branqueamento de pasta de papel 24 compreende, pelo menos, um e pode compreender uma pluralidade de reactores (não mostrados) com, pelo menos, uma parte do ozono no gás de branqueamento fresco que é feito reagir com a pasta de papel no interior de cada um dos reactores. Devido à reacção do ozono com a pasta de papel no interior do reactor ou reactores da pasta da fase de branqueamento de pasta de papel 24, o gás de branqueamento fresco fornecido à fase de branqueamento da pasta de papel 24 é convertido num gás de descarga que inclui ozono residual que não foi feito reagir com a pasta de papel e o produto secundário de gases de reacção que inclui dióxido de carbono. A descarga de gás de descarga a partir da fase de branqueamento de pasta de papel 24 é fornecida a uma primeira entrada 30 de uma válvula 32, por meio da conduta 34. Durante a operação normal da instalação de branqueamento de pasta de papel 10, o gás de descarga descarrega, então, a partir da válvula 32 e através de uma saída 34 da válvula 32, sendo fornecido a uma entrada de gás 36 de um lavador de gases 38 por meio de uma conduta 40, sendo o ozono residual completamente destruído no interior do lavador de gases 38 tal como subsequentemente discutido em maior pormenor. O método para destruição do ozono residual no interior do lavador de gases 38 constitui uma característica central da presente invenção. Durante o fecho normal da instalação de branqueamento de pasta de papel 10, o gás de branqueamento fresco fornecido a partir do gerador de ozono 12 é purgado através da fase de branqueamento de pasta de papel 24, em que é convertido em gás de descarga possuindo uma concentração de ozono relativamente reduzida e é, então, fornecido à entrada 36 do lavador de gases 38 por meio das condutas 34 e 40 e da válvula 32. Contudo, em determinados casos quando a fluência da polpa de madeira 28 para a fase de branqueamento de pasta de papel 24 é interrompida de forma precipitada, a primeira saída 22 da válvula 18 é fechada causando a fluência do gás de branqueamento fresco fornecido a partir do gerador de ozono 12 através da entrada 16 da válvula 18 e a descarga a partir da válvula 18 através de uma segunda saída 42. O gás de branqueamento fresco flui, então, através de uma conduta 44 para uma segunda entrada 46 da válvula 32, de forma a que o gás de branqueamento fresco se desvie da fase de branqueamento de pasta de papel 24. O gás de branqueamento fresco é, então, fornecido à entrada de gás 36 do lavador de gases 38 por meio da saída 34 da válvula 32 e da conduta 40. Por conseguinte, nestes casos, a concentração de ozono no interior do gás que contém ozono fornecido ao lavador de gases 38 pode ser significativamente superior à concentração de ozono presente no gás de descarga fornecido ao lavador de gases 38 durante a operação normal e fecho normal da instalação 10. O lavador de gases 38 encontra-se, preferivelmente, orientado numa direcção praticamente vertical e incluir um invólucro 48 de formato geralmente cilíndrico que constitui uma câmara 50 no seu interior. Tal como mostrado na Figura, a entrada de gás 36 do lavador de gases 38 está em comunicação fluídica com uma porção inferior 52 da câmara interior 50. O lavador de gases 38 inclui ainda uma saída de gases 54 e uma entrada de líquidos 56, cada uma em comunicação fluídica com uma porção superior 58 da câmara interior 50 e uma saída de líquidos 60 em comunicação fluídica com a parte inferior 52 da câmara 50. Na forma de concretização ilustrativa mostrada na figura, o lavador de gases 38 inclui uma pluralidade de tabuleiros espaçados verticalmente 62, sendo cada um dos tabuleiros 62 fixos a uma parede interior do invólucro 48 e prolongando-se radial e interiormente, a partir do mesmo. Em alternativa, os tabuleiros 62 podem ser omitidos a partir do lavador de gases 38 e substituídos por um meio de empilhamento (não mostrado) que compreende, preferivelmente, uma pluralidade de anéis, selins, esferas ou bolas feitas de materiais resistentes ao ozono, assim como, o meio alcalino 66. Contudo, podem ser usados outros meios de empilhamento adequados desde que seja fornecida área de superfície de contacto suficiente. É fornecida uma fluência de um meio alcalino 66 à entrada de líquidos 56 do lavador de gases 38. O meio alcalino 66 compreende, de preferência, um dos seguintes elementos: uma solução de hidróxido de sódio; lixívia branca que consiste essencialmente em hidróxido de sódio, sulfito de sódio e carbonato de sódio; filtrado de uma fase Eo (fase de extracção oxidativa (não mostrada) da instalação 10; filtrado de fase de pós-oxigénio a partir da instalação de deslenhinificação de oxigénio que precede a instalação 10; ou o filtrado de lavagem de material castanho fornecido a partir da instalação de lavagem de material castanho que precede a instalação de deslenhinificação de oxigénio e a instalação 10, sendo o filtrado de lavagem de material castanho referido, em alternativa, de lixívia negra fraca. Os meios alcalinos que se seguem são facilmente disponíveis a partir de uma variedade de fontes (não mostrada) no interior do conjunto fabril de pasta e cada um dos meios alcalinos possui uma concentração alcali variando a partir de 1 g de alcali/litro de solução a cerca de 100 g de alcali/litro de solução. O gás que contém ozono fornecido à entrada de gás 36 do lavador de gases 38 flui num sentido ascendente através do lavador de gases 38 enquanto o meio alcalino 66 fornecido à entrada de líquidos 56 do lavador de gases 38 flui num sentido descendente através do lavador de gases 38 sob acção da gravidade. De acordo com isto, o gás que contém ozono e o meio alcalino 66 fluem entre si numa relação de contra-corrente no interior do lavador de gases 38 de forma a fornecer um contacto íntimo entre o gás que contém ozono e o meio alcalino 66 no interior do lavador de gases 38. Na forma de concretização ilustrativa mostrada na figura, o percurso de fluência do gás que contém ozono e o meio alcalino 66 através do lavador de gases 38 é estabelecido pelos tabuleiros espaçados verticalmente 62. Em alternativa, quando os tabuleiros 62 são substituídos com um meio de empilhamento, o percurso de fluência do gás que contém ozono e o meio alcalino 66 é determinado através do lavador de gases 38 pelo meio de empilhamento. A utilização de anéis, selins, esferas ou bolas para o meio de empilhamento fornece uma área de superfície bastante elevada que facilita o contacto íntimo entre o gás que contém ozono e o meio alcalino 66. Devido ao contacto íntimo entre o gás que contém ozono e o meio 10High Consistency - greater than about 18-20% o.d., but more usually above about 25% o.d. The pulp bleaching plant 10 includes a conventional ozone generator 12 effective for producing ozone in carrier gas such as oxygen or air. A feed gas 14 is supplied to the ozone generator and may comprise either a gas enriched with air or oxygen. As known in the art, because of the way ozone is generated, ozone is generally available at a relatively low concentration level within the carrier gas. Generally, with the present commercially available technology, ozone has a concentration ranging from about 6% to 14% by weight when using oxygen as the carrier gas. As used herein, the term "exhaust gas" shall refer to the mixture of ozone in an oxygen carrier gas, as well as other gases or vapors, such as gases produced as a by-product of the ozone reaction with the pulp paper in a balanced condition. The term "fresh bleaching gas" is to be used to denote a mixture of ozone in an oxygen carrier gas having an ozone concentration ranging from about 6% by weight to about 14% by weight. weight ratio, delivered from the ozone generator 12 which has not been reacted with the pulp and therefore does not include the reaction through by-product gases. The ozone-containing gas comprising fresh bleaching gas produced by the ozone generator 12 is supplied from the generator 12 to an inlet 16 of a valve indicated at 18 by means of a conduit 20. During the normal operation of the bleaching pulp 10, the fresh bleaching gas discharges the valve 18 through a first outlet 22 and is supplied to a bleaching phase of pulp, indicated at 24, by means of a conduit 26. A pulp of wood 28, which may comprise medium or high consistency wood pulp. also provided to the paper pulp bleaching stage 24. The pulp bleaching stage 24 comprises at least one and may comprise a plurality of reactors (not shown) with at least a portion of the ozone in the gas of fresh whitening which is reacted with the paper pulp within each of the reactors. Due to the reaction of the ozone with the pulp within the reactor or slurry phase pulp reactors 24, the fresh bleaching gas supplied to the bleaching phase of the pulp 24 is converted into a discharge gas which includes residual ozone that has not been reacted with the paper pulp and the by-product of reaction gases which includes carbon dioxide. Discharge of discharge gas from the bleaching phase of pulp 24 is supplied to a first inlet 30 of a valve 32 by means of the conduit 34. During normal operation of the pulp bleaching plant 10, discharge gas then discharges from the valve 32 and through an outlet 34 of the valve 32, being supplied to a gas inlet 36 of a gas scrubber 38 via a conduit 40, the residual ozone being completely destroyed in the interior of the gas scrubber 38 as subsequently discussed in greater detail. The method for destroying residual ozone within the gas scrubber 38 is a central feature of the present invention. During the normal closure of the pulp bleaching plant 10, the fresh bleaching gas supplied from the ozone generator 12 is purged through the bleaching phase of pulp 24, where it is converted into flushing gas having a relatively low concentration of ozone and is then supplied to the inlet 36 of the gas scrubber 38 via the conduits 34 and 40 and the valve 32. However, in certain cases where the creep of the wood pulp 28 into the bleaching phase of the paper outlet 24 is abruptly interrupted, the first outlet 22 of the valve 18 is closed causing flow of fresh bleaching gas supplied from the ozone generator 12 through the port 16 of the valve 18 and the discharge from the valve 18 through a second outlet 42. The fresh bleaching gas then flows through a conduit 44 to a second port 46 of the valve 32, so that the bleach gas fre sco is diverted from the pulp bleaching stage 24. The fresh bleaching gas is then supplied to the gas inlet 36 of the gas scrubber 38 via the outlet 34 of the valve 32 and the conduit 40. Consequently, in these In cases the ozone concentration within the ozone-containing gas supplied to the gas scrubber 38 may be significantly higher than the concentration of ozone present in the exhaust gas supplied to the scrubber 38 during normal operation and normal closure of the installation 10. The gas scrubber 38 is preferably oriented in a substantially vertical direction and includes a generally cylindrical shaped housing 48 constituting a chamber 50 therein. As shown in the Figure, the gas inlet 36 of the gas scrubber 38 is in fluid communication with a lower portion 52 of the inner chamber 50. The gas scrubber 38 further includes a gas outlet 54 and a liquid inlet 56, each one in fluid communication with an upper portion 58 of the inner chamber 50 and a liquid outlet 60 in fluid communication with the lower portion 52 of the chamber 50. In the illustrative embodiment shown in the figure, the gas scrubber 38 includes a plurality of trays 62, each of the trays 62 being secured to an inner wall of the housing 48 and extending radially and inwardly therefrom. Alternatively, the trays 62 may be omitted from the gas scrubber 38 and replaced by a stacking means (not shown) which preferably comprises a plurality of rings, saddles, beads or balls made of ozone resistant materials, such as alkaline medium 66. However, other suitable stacking means may be used provided sufficient surface area of contact is provided. A flow of an alkaline medium 66 is provided to the liquid inlet 56 of the gas scrubber 38. The alkaline medium 66 preferably comprises one of the following elements: a sodium hydroxide solution; white liquor consisting essentially of sodium hydroxide, sodium sulfite and sodium carbonate; filtrate of an Eo phase (oxidative extraction phase (not shown) of the plant 10; post-oxygen phase filtration from the oxygen delignification plant preceding the plant 10; or the brown material washing filtrate supplied from of the brown material washing installation preceding the oxygen de-oxygenation installation and the installation 10, the brown material washing filtrate being alternatively referred to as weak black liquor. The following alkaline media are readily available from a variety of sources (not shown) within the pulp assembly and each of the alkaline media has an alkaline concentration ranging from 1 g of alkali / liter of solution to about 100 g of alkali / liter of solution. the ozone-containing gas supplied to the gas inlet 36 of the gas scrubber 38 flows upstream through the gas scrubber 38 while the alkaline medium 66 supplied to the liquid inlet 56 of the gas scrubber 38 flows downwardly through the scrubber 38 under gravity. Accordingly, the ozone-containing gas and the alkaline medium 66 flow together in a countercurrent relationship within the gas scrubber 38 so as to provide an intimate contact between the ozone-containing gas and the alkaline medium 66 in the inside the gas scrubber 38. In the illustrative embodiment shown in the figure, the flow path of the ozone-containing gas and the alkaline medium 66 through the gas scrubber 38 is established by the vertically spaced trays 62. Alternatively, when the trays 62 are replaced with a stacking means, the flow path of the ozone-containing gas and the alkaline medium 66 is determined through the gas scrubber 38 by the stacking means. The use of rings, saddles, beads or balls for the stacking means provides a fairly high surface area which facilitates the intimate contact between the ozone-containing gas and the alkaline medium 66. Due to the intimate contact between the ozone-containing gas and the medium 10
alcalino 66, o ozono presente no gás é praticamente destruído na sua totalidade devido à dissociação do ozono em oxigénio diatómico convertendo, por conseguinte, o gás que contém ozono num gás praticamente isento de ozono. Como resultado, o gás praticamente isento de ozono descarregado através da saída de gás 54 do lavador de gases 38 possui uma concentração de ozono reduzida que corresponde aos limites permitidos. Tal como utilizado no presente caso, o termo “gás praticamente isento de ozono” deve também englobar um gás isento de ozono, pelo menos, dentro dos limites detectáveis tal como medido com equipamento convencional. Como uma vantagem adicional da presente invenção, nos casos em que o gás que contém ozono compreende a descarga de gás e o meio alcalino 66 compreende ou uma solução de hidróxido de sódio ou lixívia branca, o contacto íntimo entre o gás que contém ozono e o meio alcalino 66 no interior do lavador de gases 38 resulta em dióxido de carbono presente no gás que contém ozono, sendo praticamente absorvido pelo meio alcalino 66. O lavador de gases 38 que descarrega o gás através da saída 54 pode ser fornecido a uma fase de branqueamento de pasta de papel 68 da instalação 10 por meio das condutas 70 e 72 ou pode ser alternativamente fornecido ou feito recircular para o gerador de ozono 12 por meio da conduta 70 e a conduta 74 (mostrada a tracejado). Deve notar-se que a fase de branqueamento de lixívia 68 pode ser colocada quer a montante quer a jusante da fase de branqueamento da pasta de papel 24 da instalação 10. É importante absorver o dióxido de carbono caso o gás de descarga seja feito recircular para o gerador de ozono 12 a fim de evitar um impacto adverso sobre a eficácia do gerador de ozono 12 e pode também ser vantajoso absorver qualquer dióxido de carbono presente quando a descarga de gás for fornecida à fase de branqueamento de pasta de papel 68. Por exemplo, a fase 68 pode compreender uma fase Eo e a presença de qualquer dióxido de carbono pode adversamente afectar o processo de pastificação nesta fase. O meio alcalino descarrega o lavador de gases 38 através da entrada de líquidos 60 e pode ser fornecido a outras partes do conjunto fabril de pasta associado para processamento adicional como indicado pela seta de fluência 76. A presente invenção fornece um método de custo eficiente para destruir ozono residual num gás que contém ozono utilizado numa instalação de branqueamento de pasta de papel. 0 custo eléctrico relativamente associado ao funcionamento com unidades de destruição térmicas de ozono conhecidas é evitado. Como uma adicional vantagem, nalguns casos o método da presente invenção resulta também numa absorção substancialmente completa (pelo meio alcalino) de qualquer dióxido de carbono que esteja presente no gás que não possa ser alcançado com a utilização de unidades de destruição térmicas ou catalíticas conhecidas. Para além disso, cada um dos meios alcalinos estão geralmente disponíveis a partir de uma variedade de fontes no conjunto fabril de pasta que inclui a instalação de branqueamento 10, que realça ainda a eficiência de custo do método da presente invenção. A invenção não está limitada a formas de concretização específicas preferidas tal como descrito, mas está apenas limitada pelas seguintes reivindicações.alkaline earth metal 66, ozone present in the gas is virtually completely destroyed due to the dissociation of ozone into diatomic oxygen, thereby converting the ozone-containing gas into a substantially ozone-free gas. As a result, the substantially ozone-depleted gas discharged through the gas outlet 54 of the gas scrubber 38 has a reduced ozone concentration which corresponds to the allowable limits. As used herein, the term "substantially ozone-free gas" should also encompass an ozone-free gas at least within the detectable limits as measured with conventional equipment. As a further advantage of the present invention, in cases where the ozone-containing gas comprises the gas discharge and the alkaline medium 66 comprises either a solution of sodium hydroxide or white liquor, the intimate contact between the ozone-containing gas and the alkaline medium 66 within the gas scrubber 38 results in carbon dioxide present in the ozone-containing gas being practically absorbed by the alkaline medium 66. The gas scrubber 38 which discharges the gas through the outlet 54 can be supplied to a phase of bleaching pulp 68 from the plant 10 via conduits 70 and 72 or may alternatively be supplied or recirculated to the ozone generator 12 via conduit 70 and conduit 74 (shown in phantom). It should be noted that the bleach bleach stage 68 may be placed either upstream or downstream of the bleaching phase of the paper pulp 24 of the plant 10. It is important to absorb the carbon dioxide if the discharge gas is recirculated to the ozone generator 12 in order to avoid an adverse impact on the effectiveness of the ozone generator 12 and it may also be advantageous to absorb any carbon dioxide present when the gas discharge is supplied to the bleach phase of paper pulp 68. For example , step 68 may comprise an Eo phase and the presence of any carbon dioxide may adversely affect the pastification process at this stage. The alkaline medium discharges the gas scrubber 38 through the liquid inlet 60 and may be supplied to other portions of the associated pulp assembly for further processing as indicated by the flow arrow 76. The present invention provides a cost effective method for destroying ozone used in a pulp bleaching plant. The electrical cost relatively associated with operation with known ozone thermal depletion units is avoided. As a further advantage, in some cases the method of the present invention also results in substantially complete (alkaline) absorption of any carbon dioxide that is present in the gas that can not be achieved with the use of known thermal or catalytic destruction units. In addition, each of the alkaline media is generally available from a variety of sources in the pulp assembly which includes the bleaching plant 10, which further emphasizes the cost efficiency of the method of the present invention. The invention is not limited to preferred specific embodiments as described, but is only limited by the following claims.
Lisboa, 1 8 JAN. 2000 O Agente Oficial da Propriedade IndustrialLisbon, 18 JAN. 2000 The Official Agent of Industrial Property
Américo da Silva CarvalhoAmérico da Silva Carvalho
R.CauHhO, 20! - 3.f £ - 1070 L1S30A Telêfe. 38513 39 - 365 4S13R.CauHhO, 20! - 3.f £ - 1070 L1S30A Telêfe. 38513 39 - 365 4S13
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