Mejoramiento del Sistema de Clarificación de Licor Verde sus

Mejoramiento del Sistema de
Clarificación de Licor Verde
sus Efectos en la Operación
de Caustificación y
Horno de Cal
RESUMEN
En plantas de celulosa cruda al sulfato, el proceso
de caustificación y horno de cal cumple con el
objetivo de la recuperación de químicos para la
cocción de la madera. En este proceso es de vital
importancia clarificar adecuadamente el licor verde
procedente de la caldera recuperadora, el que
contiene elementos orgánicos e inorgánicos que se
comportan como inertes en el proceso de
recaustificación y, por ende, disminuyen la eficiencia
de estas unidades.
En Planta Constitución, y bajo un concepto de
Mejoramiento Continuo de sus procesos, se realizó
durante octubre del 2002 un trabajo práctico
tendiente a mejorar el sistema de clarificación
tradicional de licor verde, el cual básicamente
consistía de un estanque homogenizador, un
clarificador y un sistema de preparación batch del
polímero floculante, el que se aplicaba en el circuito
de alimentación de licor al clarificador.
Con esta operación se lograron valores alrededor de
100 a150 ppm de sólidos en el licor enviado al
apagador. Fundamentalmente las innovaciones
consistieron en: preparación continua del floculante
e inyección controlada al sistema y cambio del punto
de aplicación del polímero.
Los resultados obtenidos fueron apreciables en la
calidad de licor verde, logrando en la actualidad
valores de sólidos entre 20 y 40 ppm. Esta situación
ha permitido aumentar la disponibilidad del filtro
presurizado de licor blanco, lo que se traduce en
una mayor eficiencia de transferencia de licor verde
a blanco.
A su vez, en el ciclo de lodos se verificó una mayor
eficiencia en el filtro lavador que permitió aumentar
el seco y disminuir la soda residual, condición que
ha favorecido la operación del horno.
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CELULOSA Y PAPEL
AUTORES:
Oscar Vergara Barra
Jefe de Caustificación y
Horno de Cal
Celulosa Arauco y
Constitución S.A.
Planta Constitución
Arturo Jiménez Espinoza
Superintendente de
Control Técnico
Celulosa Arauco y
Constitución S.A
Planta Constitución
INTRODUCCION
En una planta de Celulosa, la generación de sales de
sodio -inorgánicos- en la Caldera Recuperadora (reducción)
tiene gran relevancia en las características que obtendrá el
licor verde, ya sean éstas composición química y/o
concentración de impurezas o dregs.
Como es sabido, los dregs o impurezas son una mezcla
de partículas inorgánicas insolubles de minúsculo tamaño
(Compuestos de Aluminio, Fierro, Potasio, Manganeso,
Magnesio, Calcio, etc.) y, además, partículas orgánicas resultantes de una combustión incompleta.
Las instalaciones que cuentan con clarificadores de licor verde, disponen en ellos como único punto en el cual
se puede y deben ser retirados del ciclo de licores el máximo posible de impurezas, de manera tal que el licor verde
que posteriormente será enviado al apagador esté en lo
posible exento de ellas y de esta forma ofrecer posibilidades ciertas de minimizar los efectos negativos que provoca en el proceso una concentración de impurezas superior
a 150 ppm.
Como consecuencia de lo anterior se generaban en el
proceso alteraciones tales como: ensuciamiento de las
mangas del filtro presurizado en forma prematura, licor blanco clarificado y lodos con tonalidades más obscura de lo
habitual, disminución y fluctuaciones en los secos de salida filtro de lodos blancos y, por este último concepto, aumento de la soda residual hacia el horno de cal, para finalmente ocasionar en éste un notorio incremento en la
formación de bolones y anillos.
En la gran mayoría de las Plantas, y con la finalidad de
obtener en el licor verde un clarificado lo más cercano al
óptimo, se utilizan productos químicos que conocemos
como Floculantes.
Estos floculantes tienen la particularidad de que, al difundirse en el licor y/o dregs, forma puentes entre las par-
[Artículo Técnico]ASOCIACION TECNICA DE LA CELULOSA Y EL PAPEL
tículas que lo adsorben superficialmente, adquiriendo éstas
un mayor peso, el que incide en que aumente su velocidad
de sedimentación y, por ende, mejore el clarificado del licor.
Existen algunas plantas como la nuestra que, conjuntamente con este producto, utilizan una pequeña dosis de
lodos blancos diluidos los que cumplen el papel de ayudantes de clarificación.
En la búsqueda del mejoramiento continuo del proceso,
durante octubre del 2002, se iniciaron pruebas de jarras que
indujeron, debido a sus resultados, a realizar algunos cambios menores tanto en nuestro sistema de preparación de
polímero como en el punto de inyección de la solución.
El resultado de estas mejoras en el sistema de clarificación se reflejó en una disminución de los sólidos en el licor
verde hacia el apagador ( 28 ppm en promedio) y por ende
permitió una mayor eficiencia en los equipos asociados a
las áreas de Caustificación y Horno de Cal (filtro presurizado y filtro de lodos blancos). Todo lo anterior con un costo
de inversión menor.
PARTE EXPERIMENTAL
• En la figura se esquematiza el diagrama de flujo
del proceso de clarificación de licor verde en conjunto
con el sistema de adición de polímero; asímismo en el
anexo N° 1 se indican los valores de las variables de
proceso involucradas y los diseños y capacidades de
estanques y bombas.
El sistema básicamente cuenta con un estanque
homogenizador, un estanque clarificador y el sistema de
adición de polímero y lodos blancos.
En el estanque clarificador es importante resaltar la
configuración de boquillas incorporadas en el manto, que
permiten una recolección periódica de muestras para monitorear el grado de sedimentación del licor y de esta manera definir la estrategia apropiada para equilibrar ingreso,
sedimentación y extracción de dregs. En foto se presentan
muestras del nivel bajo , medio y alto.
CELULOSA Y PAPEL
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Cambios en Sistema de Preparación
• Se reemplazó la bomba de mezcla de producto más
agua por una bomba de pulsos, mediante la cuál se pudo
extraer y mantener una dosificación conocida y constante
hacia el contenedor de producto diluido. Simultáneamente,
se habilitó una línea de agua industrial (1/2”) la cual, mediante una válvula, permitió regular la cantidad necesaria
de agua que requiere la solución de polímero.
• Inyección de polímero en solución: El circuito que
transporta el polímero al proceso fue derivado hasta la parte
superior del estanque homogenizador, quedando
definitivamente instalada entre los dos circuitos de licor
verde que alternadamente permiten el arribo de licor al
estanque, generándose de esta manera, y desde el primer
instante producto de la agitación existente, una dispersión
del producto entre las partículas de dregs que por razones
obvias no se pueden alcanzar en un circuito de área
reducida y que transporta el fluido a gran velocidad hacia
el interior del clarificador (línea ).
Es importante mencionar que el licor verde turbio que
ya contiene floculante pasa a través del impeller de una
bomba centrifuga de 200 m3/h, sin que se manifieste el
rompimiento de flocs (como suele ocurrir en una planta de
clarificación de aguas).
Por otro lado, se mejoró el circuito de alimentación de
lodos blancos hasta el estanque homogenizador, habilitando un contenedor de 1000 lts. al cual se le incorporó un
agitador más una línea de agua industrial para reducir la
concentración de sólidos desde 30 a 7 %.
Para controlar un bombeo uniforme, se instaló en la
descarga del contenedor de lodo diluido, una bomba recuperada desde otro lugar del proceso, la que permitió controlar a voluntad un flujo de hasta 1600 lts/hrs.
RESULTADOS Y DISCUSION
Clarificación Licor Verde
• Lo obtenido desde el punto de vista de clarificación de
licor verde fue muy significativo, ya que pudimos reducir desde
valores mayores a 150 ppm a valores que oscilan entre 10 y
50 ppm, siendo normal obtener valores inferiores a 40 ppm.,
considerando que el licor verde desde caldera recuperadora
entra al proceso de clarificación con una media de 1622 ppm
y una desviación estandar de 976 ppm.
Muestra en conos identifican licor
verde desde: Caldera, Homogenizador y
Clarificador, desde izquierda a derecha
respectivamente
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CELULOSA Y PAPEL
[Artículo Técnico]ASOCIACION TECNICA DE LA CELULOSA Y EL PAPEL
Licor Blanco – Filtro Presurizado
• La frecuencia de lavado químico del filtro presurizado, si bien es cierto continuó siendo cada tres a
cuatro semanas, después del mejoramiento de la clarificación se ha lavado principalmente aprovechando
detenciones del área de cocción y por bajo almacén
de licor verde, más que por taponamiento de las
mangas filtrantes.
Esta situación de menor ensuciamiento de las mangas
lo corroboran las condiciones de presión de trabajo en el
interior de este equipo, presión que normalmente se maneja desde 38 Kpa con posterioridad a un lavado químico hasta no más de 60 Kpa. que se alcanzan en las horas finales
de un periodo, o previas al siguiente lavado (gráfico N° 1).
Desde el punto de vista del aspecto del licor blanco
resultante, éste presenta una tonalidad más clara, indicando la ausencia de partículas de dregs en el circuito.
Lodos Blancos – Horno de Cal
El funcionamiento del filtro de Lodos Blancos
mejoró y mantiene en forma constante secos entre
80,5 y 82 ,5%.
Respecto a la soda residual en éstos, disminuyó
desde 0,10 a 0,07 % expresados como NaOH,
( método aplicado: Fotometría de Llama)
La mayor eficiencia alcanzada en el filtro de
lodos, se debe en gran medida a la disminución de
inertes en el circuito de caustificación. Esta
condición permitió disminuir la formación de bolones
y las incrustaciones o anillos en el interior del horno
de cal, siendo éstas de carácter normal en un horno
convencional, sin Flash –Dryer y que incinera gases
no condensables (TRS).
CELULOSA Y PAPEL
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Anexo N° 1: Condiciones Operacionales y
Diseño
SISTEMA DE CLARIFICACION
CONDICIONES OPERACIONALES
- Flujo Licor Verde desde Caldera Recuperadora
- Flujo de Ceniza de Soda a Homogenizador
- Flujo de Licor Verde Clarificado a Apagador
- Dosificación de Polímero
- Dosificación de Lodos
150
3– 8
155
600
550
m3/hr.
m3/hr.
m3/hr.
l/hr
l/hr.
-
180 g/l como NaOH
98 g/l Na2CO3
167 g/l ATT como NaOH
0.075 %
7%
DISEÑO DEL SISTEMA DE CLARIFICACION
ESTANQUE HOMOGENIZADOR
- Volumen Homogenizador
- Agitación Homogenizador
280 m3- volumen trabajo 170 m3
356 RPM
ESTANQUE CLARIFICADOR
- Volumen Clarificador
- Volumen de trabajo
- Diámetro Clarificador
- Altura Total Clarificador
- Altura de Lecho en Clarificador
- Altura de Succión en Clarificador
- Velocidad de Rastrillo en Clarificador
2000 m3
1200 m3
19.7 m
6.8 m
2.0 m
2.8 m
0.17 RPM
SISTEMA DE PREPARACION DE
POLIMERO
CONDICIONES OPERACIONALES
- Flujo de Polímero
- Flujo de Agua Industrial
- Flujo Lodos Blancos
0.450 l/hr.
600 l/hr.
13..2 m3/día ( 7 % de sólidos)
DISEÑO DEL SISTEMA DE PREPARACION
POLIMERO
- Volumen contenedor de Solución
- Capacidad Bomba Producto
- Capacidad Bomba Dosificación
- Agitador
1000
1.6
1200
300
DISEÑO DEL SISTEMA DE DILUCION DE LODOS
- Volumen contenedor de lodos diluidos
- Capacidad Bomba Dosificación lodos
- Agitador
1000 l
1600 l/hr
200 RPM
Normas de Análisis de Licores basada en SCAN-N2:63
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CELULOSA Y PAPEL
l
l/hr
l/hr
RPM