Instalación y procedimiento para la producción de papel.

Instalación para la producción de papel, en la que en un sitio se prevé una fábrica de papel con una disposición (2) para el tratamiento previo de la materia prima y una máquina papelera (4) así como una central energética (6) para la producción de energía eléctrica para la fábrica de papel,

caracterizada por que la central energética (6) es de un tipo de central energética en la que el material combustible se convierte químicamente mediante un oxigeno por lo menos ampliamente puro mediando generación de un dióxido de carbono por lo menos ampliamente puro, por que están previstos unos medios para la aportación del dióxido de carbono, que se ha producido en la central energética (6), a unos procesos parciales que consumen dióxido de carbono en la fábrica de papel, estando prevista en el sitio una instalación (9) para la producción del oxígeno que se consume en la central energética.

Instalación y procedimiento para la producción de papel

El Invento se refiere a una Instalación para la producción de papel, en la que en un sitio está prevista una fábrica de papel que comprende una disposición para el tratamiento previo de la materia prima y una máquina papelera así como una central energética destinada a la producción de la energía eléctrica para la fábrica de papel. El invento se refiere además a un procedimiento destinado a la explotación de una fábrica de papel.

La explotación de una fábrica destinada a la producción de papel o cartón está vinculada con altas cantidades puestas en juego de diferentes materias primas y con unas considerables cargas y contaminaciones para el medio ambiente. En muchos países industriales la industria papelera pertenece a los mayores consumidores de corriente eléctrica. Las grandes fábricas de papel con un rendimiento de producción anual de 500.000 t de papel tienen un consumo anual de corriente eléctrica de aproximadamente 600 - 700 GWh con una potencia en horas punta de 980 - 100 MW. En particular, los procesos de molienda y desfibramiento para el tratamiento del material de trabajo fibroso que se necesita para la fabricación de papel necesitan un alta medida de energía. El consumo específico de energía para esto está situado, según sea el procedimiento, entre 1.500 y 2.200 kWh por tonelada de material fibroso. Una gran parte de la energía necesaria es producida en unas centrales energéticas propias en el sitio de la fábrica, que usualmente se explotan con unos combustibles fósiles y necesitan para su funcionamiento unos correspondientes certificados de emisiones.

Otras cargas para el medio ambiente conciernen en particular a los aspectos del consumo de agua, de las emisiones de sustancias contaminantes en el aire y en las aguas residuales y del empleo de unos productos químicos problemáticos. Así, en el caso de la producción de papel resultan grandes cantidades de un aguas residual, que debe de ser depurada en un procedimiento costoso. Unas ideas que consisten en depurar el agua y conducirla dentro de la fábrica en un circuito cerrado, ya han sido llevadas la práctica, pero para la depuración y la devolución del agua se necesita un consumo adicional de energía y de productos químicos. En este contexto se propuso ya también emplear como material combustible en la central energética propia de la fábrica el biogás que resulta al realizar la purificación biológica del agua residual.

Por lo demás, en las fábricas de papel se efectúa un fuerte empleo de unos agentes biocidas, mediante los cuales se debe de reducir la actividad microbiológica en diferentes tramos de procesos. Hay que mencionar aquí en particular el tratamiento del material de desecho que resulta en el caso del proceso de producción. El material de desecho se almacena, antes de su reutilización, en unos denominados recipientes para el material de desecho durante un período de tiempo de 24 h o más largo. Como una alternativa al empleo de los biocidas se propone en el documento de patente alemana DE 60102015 T2 el empleo de dióxido de carbono. Se conoce por lo demás un procedimiento, en el que la suspensión que está presente en los recipientes para el material de desecho se somete alternativamente a la acción de un medio ácido y de un medio alcalino.

Por lo demás, en el proceso de producción de papel es necesario blanquear a los materiales de partida. Para hacer esto pasan a emplearse por regla general unos productos químicos tales como peróxido de hidrógeno, cloro o unos compuestos clorados, que conducen a una carga adicional para el agua residual. Ya se propuso emplear oxígeno como agente de blanqueo. El abastecimiento de una fábrica de papel con las cantidades de oxígeno que son correspondientemente necesarias está vinculado sin embargo con altos costos y, considerado de por sí, no es rentable.

Por lo demás, es necesario limpiar a las cintas transportadoras que se emplean en la producción de papel, en particular en la zona de la parte seca, con respecto de las partes pegajosas, que permanecen adheridas en el transcurso del proceso de producción sobre las cintas transportadoras, p.ej. sobre los tamices o fieltros secos. Puesto que la detención de las cintas transportadoras y la subsiguiente limpieza están vinculadas con considerables materiales de desecho de la producción, ya se intentó limpiar las cintas transportadoras "on line" (= en línea), es decir estando desarrollándose la producción. Así en el documento de patente alemana DE 4419540 C2 se ha descrito limpiar una cinta transportadora empleada durante la producción de papel, estando desarrollándose la producción, mediante un tratamiento con chorros de agua, vapor o aire o por medio de unos productos químicos limpiadores. En particular, la combinación de por lo menos tres medios diferentes debe de conducir a unos buenos efectos de limpieza. Sin embargo, también en este contexto se establece un consumo adicional de agua o una carga adicional para el medio ambiente.

Unos costos crecientes de los materiales combustibles pero también unos costos crecientes de los certificados de emisiones para el dióxido de carbono que resulta durante la generación de energía, una creciente concienciación acerca del medio ambiente en la opinión pública y unos correspondientes problemas de aceptación obligan a las fábricas de papel a seguir reflexionando acerca de realizar unas disminuciones del consumo de energía y del empleo de materias primas y materiales auxiliares, así como también acerca de la reducción de las emisiones.

Con el fin de mejorar el balance de emisiones de CO2 de una fábrica de papel, en el documento DE 100 24 790 A1 ya se propuso, para determinados procedimientos de producción de papel, por ejemplo para la carga de las fibras

con el material de carga y relleno carbonato de calcio según el procedimiento de "cargamento (en inglés loading) de las fibras" utilizar el dióxido de carbono que se había obtenido a partir del gas de humos de una central energética presente en el territorio de la fábrica de papel. A pesar de todo, sigue existiendo una gran necesidad de ahorrar emisiones y costos al explotar una fábrica de papel.

A partir de todo esto se establece la misión de disminuir el empleo de energía así como de materias primas y materiales auxiliares en la producción de papel, cartulina o cartón y al mismo tiempo de reducir las emisiones, en particular de unos productos químicos problemáticos y de unas sustancias que obligan a la expedición de certificados, tales como el dióxido de carbono. En lo sucesivo, el concepto de "fábrica de papel" debe de incluir también unas fábricas para la producción de cartulina o cartón y el concepto de "producción de papel" debe de incluir también unos procedimientos para la producción de cartulina o cartón.

El problema planteado por esta misión se resuelve por medio de una instalación para la producción de papel que tiene las características mencionadas en la reivindicación 1 así como por medio de un procedimiento para explotar una fábrica de papel con las características mencionadas en la reivindicación 10.

Una instalación para la producción de papel del tipo mencionado al comienzo está caracterizada conforme al invento por el hecho de que la central energética es de un tipo de central energética en el que el material combustible se convierte químicamente por medio de un oxígeno por lo menos ampliamente puro mediando la producción de un dióxido de carbono ampliamente puro, de que están previstos en la fábrica de papel unos medios para la aportación del dióxido de carbono que se ha producido en la central energética a unos procesos parciales que consumen este dióxido de carbono, siendo el oxígeno que es necesario en la central energética producido in situ (es decir en el sitio de producción) en una instalación para la producción de oxígeno, detrás de la que está conectada convenientemente, además de esto, una instalación para la producción de ozono a partir de una parte de este oxígeno.

Mediante la combinación de una fábrica de papel con una central energética, en la que, de un modo condicionado por el proceso, resulta un dióxido de carbono puro o casi puro como gas de escape, se pueden conseguir unos considerables efectos sinérgicos, puesto que el dióxido de carbono pasa a emplearse en una plétora de procesos parciales en el contexto de la producción de papel. El empleo del dióxido de carbono que se ha producido en la central energética en tales procesos parciales ahorra, en particular en un grado no insignificante, gastos para la adquisición de certificados de emisiones.

Con el fin de obtener un dióxido de carbono lo más puro que sea posible... [Seguir leyendo]

1. Instalación para la producción de papel, en la que en un sitio se prevé una fábrica de papel con una disposición (2) para el tratamiento previo de la materia prima y una máquina papelera (4) así como una central energética (6) para la producción de energía eléctrica para la fábrica de papel,

caracterizada por que la central energética (6) es de un tipo de central energética en la que el material combustible se convierte químicamente mediante un oxigeno por lo menos ampliamente puro mediando generación de un dióxido de carbono por lo menos ampliamente puro, por que están previstos unos medios para la aportación del dióxido de carbono, que se ha producido en la central energética (6), a unos procesos parciales que consumen dióxido de carbono en la fábrica de papel, estando prevista en el sitio una instalación (9) para la producción del oxígeno que se consume en la central energética.

2. Instalación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que en el caso de la central energética (6) se trata de una central energética del tipo "Oxyfuel" o de "Pre-Combustion-Capture".

3. Instalación de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada por que con el sitio está asociada una instalación (10) para la producción de ozono a partir del oxígeno que se ha producido en la instalación para la producción de oxígeno.

4. Instalación de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada por unos medios para la aportación de una parte del oxígeno y/o del ozono que se han producido en las instalaciones (9, 10) a unos procesos parciales que consumen oxígeno en la fábrica de papel.

5. Instalación de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que como una instalación para la producción de oxígeno está prevista una instalación (9) para la descomposición del aire, en particular una instalación VPSA o una instalación criogénica para la descomposición del aire, en la que junto a oxígeno se produce por lo menos nitrógeno.

6. Instalación de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada por unos medios para la aportación del nitrógeno que se ha producido en la Instalación (9) para la descomposición del aire a unos procesos parciales que consumen nitrógeno en la fábrica de papel.

7. Instalación de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada por que el nitrógeno que se ha producido en la instalación (9) para la descomposición del aire se aporta a una instalación de molienda (3) que está asociada con la disposición (2) destinada al tratamiento previo de la materia prima.

8. Instalación de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizada por que se prevén una instalación (5) de depuración de aguas residuales para la purificación del agua residual que ha resultado durante el tratamiento previo de la materia prima y durante la producción del papel en la máquina papelera (4) así como unos medios para la aportación a la instalación de depuración (5) del oxígeno y/o del ozono que se han producido en la instalación con el fin de efectuar un tratamiento biológico del agua residual.

9. Instalación de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizada por que como central energética (6) pasa a emplearse una central energética del tipo GuD.

10. Procedimiento para la explotación de una fábrica de papel, en el que, en la fábrica de papel que comprende una disposición (2) para el tratamiento de la materia prima y una máquina papelera (4), una materia prima se elabora para formar papel, realizándose que

- la energía eléctrica que se consume en la fábrica de papel se produce in situ en una central energética (6) por combustión de un material combustible con oxígeno y

- el dióxido de carbono, que ha resultado en la central energética (6) al realizar la combustión del material combustible con oxígeno, se emplea en la fábrica de papel en unos procesos parciales de la producción de papel que consumen dióxido de carbono,

- el oxígeno que se necesita para la combustión del material combustible se obtiene in situ en una instalación (9) para la descomposición del aire.

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque como un proceso parcial que consume dióxido de carbono pasan a emplearse uno o varios de los siguientes procesos parciales: regulación del pH y/o aceleración de la deshidratación de una suspensión de fibras y/o de una eliminación de restos pegajosos y/o una estabilización del agua empleada y/o la limpieza de unas cintas transportadoras, en particular en la zona de la parte seca, con respecto de adherencias pegajosas por medio de un tratamiento de chorreo con partículas de hielo seco y/o la preparación de carbonato de calcio y/o la carga de fibras de la suspensión de fibras con carbonato de calcio.

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque una parte del oxígeno que se ha producido en la instalación (9) para la descomposición del aire se emplea como agente activador para una etapa de

depuración biológica del agua residual en una instalación de depuración (5) que está asociada con la fábrica de papel y/o para la producción de ozono destinado al blanqueo del material de desecho y/o para el tratamiento biocida con ozono de un agua residual y/o para el empleo inmediato de oxígeno como agente de blanqueo.

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicaciones 10 hasta 12, caracterizado por la producción de nitrógeno en 5 la instalación (9) para la descomposición del aire, cuyo nitrógeno se emplea para la inertización y/o para el

tratamiento de la suspensión de fibras antes de la molienda.

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 hasta 13, caracterizado por que en una instalación de depuración (5) para la purificación de un agua residual, que está asociada con la fábrica de papel se produce un biogás que se aporta como material combustible a la central energética (6).

15. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 hasta 14, caracterizado por que los gases del aire

producidos en estado muy frío en la instalación (9) para la descomposición del aire se emplean como medios de enfriamiento, en particular para el enfriamiento del agua residual purificada antes de su aportación a la fábrica de papel.

16. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 hasta 15, caracterizado por que el material de 15 desecho que ha resultado en el caso de la producción de papel y/o el agua residual que está destinada a la represión de la actividad microbiológica se tratan alternativamente con dióxido de carbono, nitrógeno y/u oxígeno y/o ozono.