FI117205B - Laite ja menetelmä soodakattiloista tulevan sulatteen liuottamiseksi - Google Patents

Description

t 117205

Laite ja menetelmä soodakattiloista tulevan sulatteen liuottamiseksi. Anordning och forfarande för lösning av smälta frän sodapanna.

Esillä oleva keksintö kohdistuu laitteeseen soodakattiloista tulevien sulatekemikaa-5 lien liuottamiseksi, ns. soodasulateliuotussäiliö, ja myös menetelmään sellaisten kemikaalien liuottamiseksi käyttäen keksinnön mukaista laitetta, laitteen ja menetelmän pääasiallisen edun ollessa siinä, että laitteen tulppautuminen ja pinnoittuminen estetään johtuen pirssoniitin kerrostumisen vähenemisestä.

10 Kun selluloosatuotannosta peräisin olevaa väkevöityä käytettyä liuosta, ns. mustali-peää, poltetaan soodakattiloissa, saadaan sulatekemikaaleja, jotka juoksutetaan pois soodakattilasta ja alas ns. soodasulateliuotussäillöön. Tämä soodasulateliuotussäiliö koostuu säiliöstä, joka on edullisesti pitkänomainen, joka on varustettu laitteella sulatekemikaalien sekä kemikaalien liuottamiseen tarkoitetun nesteen syöttämi-15 seksi, joka neste on normaalisti ns. laihaliemen (weak liquour) muodossa, joka on laimea vesipitoinen aikaliiiuos, joka tulee kalkkikäsittelystä. Normaalisti sulatteen lämpötila on 800°C alueessa ja laihaliemen 70 - 80°C. Liuoksen lämpötila soodasula-teliuotussäiliössä on likimäärin 95°C. Soodasulateliuotussäiliö on varustettu sekoitus-laitteella ja ruiskutuslaitteella sulatteen lisäämiseksi siten, että jälkimmäinen, joka 20 on korkeassa lämpötilassa, ei muodosta liian voimakasta reaktiota, kun se kohtaa . nesteen pinnan, joka on olennaisesti alemmassa lämpötilassa. Nesteen laskemiseksi * * * : ,\ säiliöstä se on varustettu kahdella poistoputkella, jotka on sijoitettu välin päähän • ·« * toisistaan. Kuitenkin yhtä putkista voidaan vuorottaisesti käyttää laihaliemen sisään-tuloputkena samalla kun toista käytetään liuoksen, ns. raakalipeän, poistoputkena.

* * 25 * ·«

Eräs jatkuvasti uusiutuva ongelma, joka liittyy soodasulateliuotussäiliöihin, on se, että putkilla ja venttiileillä on taipumus tukkeutua kiinteästä aineksesta ja että sekoittimet myös päällystyvät sellaisella aineksella. Tämä kiinteä aines koostuu * * * * pääasiallisesti pirssoniitista, joka on natriumkarbonaatin ja kalsiumkarbonaatin eräs • · » 30 kemiallinen yhdistelmä. Natrium karbonaatin ollessa peräisin pääasiallisesti kerni- « ·« kaalisulatteesta, kalsiumkarbonaatti saapuu soodasulateliuotussäillöön yhdessä * * *" laihaliemen kanssa. Tämän kaksoissoodan kerrostuminen riippuu osittain pitoisuu- * ···: desta ja osittain liuoksen lämpötilasta. Mitä suurempi alkalipitoisuus on ja mitä * * alhaisempi liuoksen lämpötila on, sitä enemmän pirssoniittia kerrostuu. Tätä 2 117205 ongelmaa on kuvannut esimerkiksi W. J. Frederick Jr. ja Rajeev Krishnan ja myös Russel J. Ayers artikkelissa "Pirssonite Deposits in Green Liquor Processing" lehdessä Chemical Recovery 1989, s. 151-156. Tarve alentaa, tai täysin eliminoida tämä kerrostumisongelma soodasulateliuotussäiliössä, on näin ollen ollut olemassa 5 jo pitkän aikaa.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti yllä mainittu ongelma on täten ratkaistu ja on muodostettu laite soodakattiloista tulevien sulatekemikaalien liuottamiseksi, ns. soo-dasulateliuotussäiliö, joka laite sisältää laitteet sulatekemikaalien ja liuotusnesteen 10 syöttämiseksi ja myös ulosmenot tuloksena olevaa liuosta varten, jolle laitteelle on tunnusomaista se, että se koostuu vähintään kahdesta erillisestä liuotussäiliöstä, jotka on yhdistetty toisiinsa lähellä pohjaa sallimaan nesteen vapaa virtaus niiden välillä, ja laitteesta liuotusnesteen ja sulatekemikaalien erilliseksi syöttämiseksi kuhunkin säiliöön riippuen kussakin säiliössä olevan liuoksen mitatusta ja vakiintunees-15 ta kemikaalipitoisuudesta, jolloin ulosmenot säiliöistä voidaan katkaista ja säätää erikseen.

Keksinnön mukaisesti laite liuotusnesteen syöttämiseksi sisältää erillisen putkijohdon, josta haarat vievät eri säiliöihin säätöventtiilin kautta.

20 . .·. Keksinnön mukaisesti on tarkoituksenmukaista varustaa kukin säiliö poistopumpuilla, • · · : .·. joita voidaan säätää erikseen.

* · · ·«· · * 1 : Keksinnön mukaisesti laite pitoisuuden ja korkeustason mittaamiseksi säiliöissä kä- :·. 1 25 sittää ns. kuplaputket.

• · · 9 • 99 9 9 9 9 9 9 9

Keksintö sisältää myös menetelmän soodakattiloista tulevien sulatekemikaalien liuot-tamiseksi käyttäen keksinnön mukaista laitetta, ja menetelmälle on tunnusomaista i··· se, että asetusarvo liuoksessa olevien kemikaalien pitoisuudelle säädetään eri tasoi- 999 30 hin erillisissä säiliöissä ja että säiliöitä tuleva ulosvirtaus, jotka säiliöt ovat virtausyh- • "... teydessä toisiinsa, tapahtuu ainoastaan säiliöstä, jolla on korkein asetusarvo.

! 9 • 99 9 •

Keksinnön mukaisesti asetusarvoja eri säiliöissä voidaan vaihtaa vuorotellen, tarkoi- 9 : : tuksenmukaisesti kerran joka 24. tunti.

3 117205

Keksinnön mukaisesti yksi asetusarvoista on tarkoituksenmukaisesti säädetty olemaan kaksi kertaa niin suuri kuin toinen.

Keksinnön mukaisesti on tarkoituksenmukaista järjestää sulatekemikaalien syöttämi-5 sen erillisiin säiliöihin olevan likimäärin yhtä suuri, jolloin pääosa liuotusnesteestä syötetään säiliöön, jolla on alin asetusarvo.

Keksinnön mukaisesti toimenpide asetusarvojen vaihtamiseksi ja virtaussuunnan vuorottelemiseksi säiliöiden välisessä yhdysputkessa on nostaa ensiksi alempi ase-10 tusarvo korkeampaan tasoon, minkä jälkeen, kun pitoisuus liuoksessa on saavuttanut tämän asetusarvon johtuen vähentyneestä liuotusnesteen syöttämisestä tähän säiliöön, tämän säiliön poistolaite aktivoidaan ja toisen säiliön poistolaite inaktivoi-daan samaan aikaan kuin tämän jälkimmäisen säiliön asetusarvoa alennetaan ja liuotusnesteen sisäänvirtausta tähän säiliöön täten lisätään.

15

Keksinnön mukaisesti menetelmä ja säiliöiden välinen vuorottelu voi tapahtua automaattisesti.

Keksintöä kuvataan yksityiskohtaisemmin alempana viittauksella oheiseen piirustuk-20 seen, jossa: • · · • » · • · · : Kuvio 1 on kaaviollinen esitys keksinnön mukaisen säiliöjärjestelmän pystyleikka- uksesta, ja jossa: • · * · · « · · ♦ · 25 Kuvio 2 esittää säiliöjärjestelmän nähtynä ylhäältä.

··· • · · • · «

Kuvio 1 on kaaviollinen esitys keksinnön mukaisen soodasulateliuotussäiliön leikka-uksesta, joka koostuu säiliöistä I ja II, jotka, niiden alaosassa, on yhdistetty putken • »* · ····. 3 avulla, joka putki 3 sallii vapaan virtauksen tapahtumisen säiliöiden I ja II välillä.

• t» ./ 30 Kumpikin näistä säiliöistä I ja II on varustettu sekoittimilla 4. Lisäksi niissä on lait- * «4 ]... teet 5 sulatekemikaalien syöttämiseksi soodakattilasta. Laitteet 5 sulatteen syöttä- • · miseksi ovat tavanomaisia sinänsä ja järjestetyt siten, että sulate, joka on lämpöti-lassa 800 - 900°C, hajotetaan roiskeryöpyksi ruiskuttamalla höyryä sitä vasten. Tä-

• ••M

’ * mä tehdään, jotta vaimennetaan melua ja voimakkaita reaktioita, jotka muutoin 4 117205 tapahtuisivat, kun kuuma sulate kohtaa nesteen pinnan, jonka lämpötila on alle 100°C. Laitteet 6 liuotusnesteen syöttämiseksi, edullisesti ns. laihaliemen muodossa, on myös jäljestetty kuhunkin säiliöön I ja II. Laihaliemi, joka tulee kalsinoinnista, joka sisältyy jokaiseen järjestelmään kemikaalien talteenottamiseksi soodakattiloista, 5 sisältää tietyn määrän kalsiumia, joka yhdessä sulatekemikaalien kanssa, joka koostuu pääasiallisesti natriumkarbonaatista, natriumsulfidista ja pienestä määrästä nat-riumsulfaattia, voi johtaa pirssoniitin kerrostumiseen. Keksinnön mukaisesti laihaliemen syöttö putkien 6 kautta on tarkoitettu vuorottaiseksi säiliöstä säiliöön ja, tästä syystä, on järjestetty yhteinen putki 7 tätä syöttämistä varten, joka putki 7 avautuu 10 venttiiliin 8, josta johdot 6 haarautuvat. Laihaliemen lämpötilan ollessa normaalisti 70 - 80°C se voidaan jäähdyttää alas noin 50 - 60°C lämpötilaan. Tämän seurauksena reaktio- tai lämmönkehittymisen ongelmia ei synny, kun tämä laihaliemi kohtaa liuoksen pinnan.

15 Lisäksi kumpikin säiliöistä on varustettu poistoaukoilla 9, jotka sisältävät tarkoituksenmukaisesti pumpun 10. Nestettä, jota poistetaan yhdestä säiliöstä I tai II ja joka sisältää liuenneet kemikaalit, nimitetään raakalipeäksi. Sen ollessa poistettavissa ylivirtauksien kautta yhdessä säiliöistä se voidaan poistaa myös alemmalla korkeustasolla, jolloin ulosvirtausta säädetään sitten pumpun 10 avulla. Jälkimmäinen tapa-20 us on etusijalle asetettavaa.

» · « • · 1 : Kuvio 2 on kaaviollinen esitys keksinnön mukaisesta laitteesta ylhäältä nähtynä.

*** ·

Samat viitenumerot pätevät tähän kuvioon kuin kuviossa 1. Yhdysputki 3 säiliöiden välissä on tarkoituksenmukaisesti toteutettu kuvassa esitetyllä tavalla siten, että • · :\a 25 mekaaninen puhdistus voidaan suorittaa, mikäli, vastoin odotuksia, putket tukkeu- tuisivat.

« »:1 Tavanomaista tyyppiä oleva mittauslaitteisto on kussakin säiliössä tarkoituksena ·**· ;··1· mitata kemikaalien pitoisuutta ja nesteen pinnankorkeuden tasoa. Tämä mittauslait- *** ./ 30 teisto koostuu tarkoituksenmukaisesti ns. kuvaputkista (bubble pipes) ja sitä ei ku- • «< *... vata yksityiskohtaisemmin tässä, koska nämä putket eivät sisälly varsinaiseen kek- sintöön.

• H *»»« 5 117205

Kun keksinnön mukaista laitetta on tarkoitus käyttää, sulate 5 syötetään tarkoituksenmukaisesti tasamäärissä kumpaankin säiliöön. Vaikka tässä ei ole sinänsä mitään huomautettavaa siihen, että kumpaankin säiliöön syötettäisiin eri sulatemäärä, samanlaisten määrien syöttäminen on etusijalle asetettua. Yhdelle säiliöistä, esimer-5 kiksi säiliö 2, annetaan asetusarvo lopullisen liuoksen haluttua pitoisuutta varten, kun taas toisessa säiliössä, esimerkiksi I, olevalle nesteelle annetaan alempi asetusarvo. Liuos, raakalipeä, poistetaan sitten järjestelmästä pelkästään säiliöstä II. Suurin osa laihaliemestä lisätään säiliöön I, jolla on alempi asetusarvo. Tämän säiliön ulosmenon pumppu 10 suljetaan tässä vaiheessa ja kaikki neste, joka lisätään 10 säiliöön I, virtaa tämän vuoksi säiliöön II johdon 3 kautta. Pinnan korkeus säiliössä I on tämän vuoksi jossain määrin korkeampi kuin säiliössä II putkessa 3 olevan virtausvastuksen suhteessa. Laihaliemen 6 määrät, jotka on tarkoitettu lisättäväksi eri säiliöihin, voidaan helposti laskea ja asettaa automaattisesti. Asetusarvo säiliössä I on tarkoituksenmukaisesti puolet säiliön II asetusarvosta, mikä merkitsee sitä, että 15 neste, joka virtaa yhdysputken 3 läpi, on melko laimeaa eikä johda mihinkään pirs-soniitin kerrostumiseen.

Laihaliemen lisäyksen, joka on esitetty kaaviollisesti kohdassa 6, tulee tapahtua poistopumppujen 10 kautta, jotka toimivat sitten vastakkaiseen suuntaan. Tämä 20 johtaa siihen, että poistojärjestelmä huuhdellaan ja kerrostuminen estetään.

» « I

• · * ««i ; .*. Tarkoituksena välttää poistojärjestelmien tukkeutuminen on tarkoituksenmukaista, * · * keksinnön mukaisesti, että säiliöiden I ja II toiminnot vaihdetaan säännöllisin välein, esimerkiksi kerran joka 24. tunti tai kerran joka vuorossa. Aukko, joka oli aiemmin :·. 25 väkevöitetyn lopullisen liuoksen ulosmeno, tulee sitten laihaliemen sisääntuloaukok- si. Vuoroteltaessa toimenpiteenä on säätää pitoisuuden asetusarvoa siinä säiliössä, josta pumppaus on ensiksi tarkoitus aloittaa, arvoon, joka ulospumpattavalla raaka-lipeällä on oltava. Laihaliemen virtaus tähän säiliöön alenee tällöin ja mahdollisesti »* * · ···. loppuu joksikin ajanjaksoksi. Kun haluttu pitoisuus on saavutettu, asiaankuuluva «1« a \ 30 raakalipeäpumppu käynnistetään samaan aikaan, kun toinen pumppu pysäytetään • · · II! ja vastaavan säiliön pitoisuuden asetusarvoa säädetään alas alempaan tasoon. Lai- • » T haliemen sisäänvirtaus tulee tällöin suuremmaksi kuin muutoin on asianlaita tietyksi :·: : ajanjaksoksi. Koko toimenpide voidaan automatisoida ja se voidaan asettaa toimin- lii *···: nassa ollessaan ohjaushuoneessa suoritetun operaation avulla.

6 117205

Kun keksinnön mukaista järjestelmää käytetään, raakalipeäpumput muodostavat täydellisen varmistuksen toisilleen samalla kun, samanaikaisesti, saavutetaan se etu, että Iiuotuslaitteiston kunkin säiliön kokonaisuus, mukaan lukien sekoitin, huuhdellaan kauttaaltaan säännöllisin aikavälein laimealla raakalipeällä, johtaen kaikkinais-5 ten kerrostumien tai karstojen hajoamiseen. Samanaikaisesti lämpötilaa vaihdellaan, mikä voi olla edullista puhdistustarkoitusta varten. Laimea raakalipeä tulee, kaikissa tarkoituksissa ja aikomuksissa, aina virtaamaan säiliöiden välisen yhdysputken kautta siten, että riskiä kerrostumisen tapahtumisesta tässä putkessa voidaan merkityksettömänä.

10

Kyseisen keksinnön eräs toinen etu on se, että pitoisuuden säätäminen tulee täsmälliseksi johtuen askelittaisesta laihaliemen lisäyksestä.

Esimerkki: Seuraava on esimerkki keksinnön mukaisen laitoksen käyttämisestä: 15

Soodakattila, joka on tarkoitettu 3200 tonnille kuiva-ainesta per 24 tuntia, tuottaa likimäärin 501 kokonaistitrattavan alkalin määrän per tunti (50 tTTA/h). Mikäli liuo- tussäiliöistä tulevan raakalipeän, ennen pitoisuuden lopullista säätämistä, oletetaan olevan 175 kg TTA/m3, ja laihaliemi sisältää 40 kg TTA/m3, kokonaisia! ha liemen 20 virtaukseksi tulee 370 m3/h. Pitoisuuden asetusarvo yhdessä säiliöistä säädetään ; arvoon, joka vastaa 120 kg TTA/m3. Mikäli sulatevirtaus jaetaan tasaisesti kyseisten • * * : kahden säiliön välille, likimäärin 310 m3 laihalientä työntyy yhteen säiliöstä per tunti *** * ·:··· ja loppuosa työntyy toiseen säiliöön. Virtaus yhdysputkessa on myös likimäärin .·. : 310 m3/h.

• ·« 9 9 ♦ 25 ·*·*: Keksintöä ei ole rajoitettu kuvattuun suoritusmuotoon ja sitä voidaan vaihdella eri tavoin patenttivaatimuksien suoja-alan sisäpuolella.

•

IM

9

«IM

• •I

* ♦ • ·

• M

• 9 9 9 • 99 99 9 99 9 9 9 9 9 999 9 999 9 9 9 9 9 9 9 999 9 9 9 9 999

Claims (10)

1. 7 117205 Pa tentti vaati m ukset
2. 1. Laite soodakattiloista tulevien sulatekemikaalien liuottamiseksi, ns. soodasulate-liotussäilio, joka laite sisältää laitteet (5) sulatekemikaalien ja liuotinnesteen (6) 5 syöttämiseksi ja myös ulostulot (9) tuloksena olevaa liuosta varten, tunnettu siitä, että laite koostuu vähintään kahdesta erillisestä liotussäiliöstä (I, II), jotka on yhdistetty (3) toisiinsa lähellä pohjaa sallimaan nesteen vapaa virtaus niiden välillä, ja laitteesta liotusnesteen ja sulatekemikaalien erilliseksi syöttämiseksi kuhunkin säiliöön riippuen kussakin säiliössä (I, II) olevan liuoksen mitatusta ja vakiintuneesta 10 kemikaalipitoisuudesta, jolloin ulostulot (9,10) säiliöstä (I, II) voidaan katkaista ja säätää erikseen.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite liotusnesteen (6) syöttämiseksi sisältää erillisen putkijohdon (7), josta haarat vievät eri säiliöihin (I,
4. 15 II) säätöventtiilin (8) kautta.
5. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että kukin säiliö (I, II) on varustettu poistopumpulla (10), joita voidaan säätää erikseen.
6. 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteet . ·*. pitoisuuden ja pinnankorkeuden mittaamiseksi säiliössä (I, II) käsittävät ns. • » * : kuplaputket. 4 44 4 4 • *
7. 5. Menetelmä soodakattiloista tulevien sulatekemikaalien liuottamiseksi käyttäen » · 25 jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukaista laitetta, tunnettu siitä, että asetusarvo kemikaalien pitoisuudelle liuoksessa säädetään eri tasoihin erillisissä säiliöissä (I, II), ja että ulosvirtaus säiliöstä (I, II), jotka ovat virtausyhteydessä toisiinsa, tapahtuu ainoastaan säiliöstä, jolla on korkein asetusarvo. ···· 4 4 4 • 4 4 4 4 4 4 \ 30 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että asetusarvot eri • * * II! säiliöissä vaihdetaan vuorotellen, tarkoituksenmukaisesti kerran joka 24. tunti. • 4 • 4 4 4 4 4* v : 7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yksi ase- 4 4 4 tusarvoista on kaksi kertaa niin korkea kuin toinen. 8 117205
8. 8. Jonkin patenttivaatimuksen 5-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sula-tekemikaalien syöttäminen eriliisiin säiliöihin (I, II) on likimäärin yhtä suurta, jolloin pääosa liotusnesteestä (6) syötetään säiliöön, jossa on alin asetusarvo.
9. 9. Jonkin patenttivaatimuksen 5 - 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muutettaessa asetusarvoja ja vuoroteltaessa virtaussuuntaa kytkentäputkessa (3) säiliöiden (I, II) välillä alempi asetusarvo nostetaan ensin korkeampaan tasoon, minkä jälkeen, kun pitoisuus liuoksessa on saavuttanut tämän asetusarvon johtuen vähentyneestä liuotusnesteen syöttämisestä tähän säiliöön, tämän säiliön poistolaite 10 aktivoidaan ja toisen säiliön poistolaite inaktivoidaan samalla kun asetusarvo tätä jälkimmäistä säiliötä varten alennetaan ja liuotusnesteen sisäänvirtaus tähän säiliöön lisääntyy tämän avulla.
10. 10. Jonkin patenttivaatimuksen 5-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 15 menetelmä ja vuorottelu tapahtuu automaattisesti. • · ♦ ♦ · · ··· • ♦ 999 • · « «M 9 * * • ♦ f « * • M • * 99 * · • · · « · · 9 9 9 • ♦ # • 9. m 9 9999 999 9 9 9 9 9 99 9 9 9 9 9 9 9 99 9 999 • 9 • · • ·♦ 999 9 9 9 9 9 9 9 99 9 * • * 99 9 117205 9