Trabalho de Conclusão de Curso
Análise de biorrefinaria integrada à indústria de celulose e papel para síntese de amônia
Registro en:
CUPERTINO, Elizandra Martins. Análise de biorrefinaria integrada à indústria de celulose e papel para síntese de amônia. 59 p. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química ) – Universidade Federal do Pampa, Campus Bagé, Bagé, 2021.
Autor
Cupertino, Elizandra Martins
Institución
Resumen
The gasification of biomass residues makes it possible to synthesize various compounds, which
are currently collected by sources of non-renewable origin, through syngas. The black liquor is
part of this list of lignocellulosic residues from kraft pulping. The latter is one of the most used
lignin removal methods in the pulp and paper industries. For each ton of processed wood, half
a ton corresponds to the portion generated from this waste. Currently, this by-product is burned
in the recovery boiler, giving rise to high-pressure steam that is converted into energy. The
precipitate from this stage is then dissolved in water and returned to the kraft pulping process,
however, it is believed that black liquor has properties that allow its destination for more noble
processes in related industries. Thus, the present work aims to evaluate the implementation of
a biorefinery coupled to an industrial pulp and paper plant for the production of ammonia, a
product with high added value, through the reuse of black liquor. The process was simulated
using the UniSim® Design software, in which it was possible to implement gasification with
black liquor flow rate of 1,233 ton / h, the air separation unit (ASU) was implemented in a
cryogenic distillation column, the gasification in a drag bed reactor, removal of acid gas (AGR)
in a solvent absorption tower, Rectisol, enrichment of the gas in H2 in catalytic reactors (WGS)
operating at 13.8 bar and, finally, tuning of ammonia in a 0.427 equilibrium reactor on a molar
basis. Expecting a plant operating 24 hours a day, with the conditions proposed by this work,
an average revenue of 826 ton / d of ammonia is possible. Therefore, the adoption of a
gasification system integrated with the pulp and paper industry, makes it possible to maximize
the maximum utilization of all the products of this synthesis, in addition to reducing emissions
of greenhouse gases, and promoting the possibility of profit for the industry, which may choose
to process other products, or sell them as raw material for other industries available on the
market. A gaseificação de resíduos de biomassa possibilita a síntese de diversos compostos, que
atualmente são obtidos por fontes de origem não-renovável, através do syngas. O licor preto
faz parte deste rol de resíduos lignocelulósicos proveniente da polpação kraft. Esta última se
trata de um dos métodos de remoção da lignina mais empregado nas indústrias de celulose e
papel. A cada tonelada de madeira processada, meia tonelada corresponde à parcela gerada
desse resíduo. Atualmente é efetuada a queima desse subproduto na caldeira de recuperação,
dando origem ao vapor de alta pressão que é convertido em energia e o precipitado dessa etapa,
é então dissolvido em água e retorna ao processo de polpação kraft, contudo, acredita-se que
licor preto possui propriedades que possibilita sua destinação para processos mais nobres nas
indústrias químicas. Desta forma, o presente trabalho tem por objetivo avaliar a implementação
de uma biorrefinaria acoplada a uma planta industrial de celulose e papel para a produção de
amônia, sendo esse, um produto de alto valor agregado, através do reaproveitamento do licor
preto. O processo foi simulado por meio do software UniSim® Design, no qual, foi possível a
implementação da gaseificação com vazão de licor preto operando a 1.233 ton/h, foram
implementadas a unidade de separação do ar (ASU) em coluna de destilação criogênica, a
gaseificação em reator de leito de arraste, remoção do gás ácido (AGR) em uma torre de
absorção utilizando solvente o Rectisol, enriquecimento do gás em H2 em reatores catalíticos
sendo representados por reatores de equilíbrio (WGS) a 13,8 bar e, finalmente a síntese de
amônia em um reator de equilíbrio 0,427 em base molar. Considerando uma planta operando
24 h por dia, com as condições propostas por esse trabalho, é possível uma receita média de
826 ton/d de amônia. Dessa forma, a adoção de um sistema de gaseificação integrado a indústria
de celulose e papel, torna possível a potencialização de aproveitamento máximo de todos os
produtos dessa síntese, além de diminuir as emissões de gases de efeito estufa, e de promover
a possibilidade de lucro da indústria, que poderá optar pelo beneficiamento de outros produtos,
ou a venda como matéria-prima para outras industrias disponíveis no mercado.