FI118349B - Menetelmä viherlipeän sisältämän sulfidin jakamiseksi korkea- ja vastaavasti matalasulfidisten valkolipeiden tuottamiseksi - Google Patents

Description

5 118349

Menetelmä viherlipeän sisältämän sulfldin jakamiseksi korkea- ja vastaavasti matalasulfidisten valkolipeiden tuottamiseksi

Valmistettaessa massaa sulfaattimassamenetelmällä puu keitetään hakkeena alkalisessa liuoksessa, joka koostuu pääasiassa natriumhydroksidista ja natriumhydrosulfidistä. Hydroksidi-ionien [OH-] ja sulfidi-ionien [HS-] välinen 10 suhde vaihtelee laitteistosta toiseen mutta on yleensä 25 -40 % sulfidia [2HS-] sulfidi- ja hydroksidi-ionien yhteenlasketusta pitoisuudesta.

Keittoliuoksen kohonnut sulfidi-ionipitoisuus suhteessa 15 hydroksidi-ioneihin lisää keiton tuottoa ja tavallisesti parantaa lopputuotteen tärkeitä ominaisuuksia.

Keittoprosessin alussa eli ns. impregnointivaiheessa lisääntynyt sulfidi-ionien osuus mahdollistaa tehokkaamman 20 ligniinin liukenemisen varsinaisen keittoprosessin aikana. Alhaisempi hydroksidi-ionipitoisuus keittoprosessin tässä osassa vähentää selluloosan hajoamista ja kasvattaa siten saantia sekä parantaa lopputuotteen laatua.

2*5*: Viime aikoina keittoprosessia on modifioitu massan saannin lisäämiseksi sekä sen ominaisuuksien parantamiseksi. Tämä * · *« on aikaansaatu jakamalla tarvittava alkaliannos lisäämällä osa keittoliuoksesta (valkolipeä) tavanomaiseen tapaan • · . yhdessä puun kanssa ja lisäämällä jäljellä oleva määrä myö-iö*/ hemmin keittoprosessin aikana. Sulfidi- ja hydroksidi-ioni-' en suhde pysyy kuitenkin samana lisättävässä valkolipeässä. Joissakin tapauksissa on toteutettu jätelipeän (mustalipe-1 än) lisääntynyt kierrätys keittoprosessin alkuun, jotta »»· V · saataisiin korkeampi sulfidi-ionipitoisuus keiton tässä 35.:. vaiheessa.

• · · * ··· : f! '·' Esillä oleva keksintö mahdollistaa sulfidi- ja hydroksidi-• # *.**1 ionien suhteellisen jakamisen laajojen rajojen sisällä *·’*· jakamalla käytettävissä oleva alkali lipeän polttamisen 118349 2 jälkeen kahteen tai useampaan osavirtaan.

Suurin osa keittokemikaaleista on läsnä yhdessä puusta vapautuneen orgaanisen materiaalin kanssa jätelipeässä 5 (mustalipeässä), joka haihdutetaan palavaksi kuiva-aineeksi ja viedään sen jälkeen lipeänpolttoprosessiin (15), joka yleensä on tavallinen soodakattila (1), mutta joka voi myös olla lipeänkaasutuslaite. Suurin osa keittokemikaaleista saadaan talteen polttoprosessissa, ja ne poistuvat proses-10 sista yleensä sulassa muodossa (16). Talteenotetut kemikaalit ovat pääasiassa läsnä natriumkarbonaattina (Na2COa) ja natriumsulfidina (Na2S) , ja ne liukenevat heikosti alkali-seen pesuliuokseen (17) (laimea lipeä), joka on saatu pesemällä kaustisointiprosessissa erotettua, yleensä kalkki-15 liejuksi kutsuttua kalsiumkarbonaattia (CaC03) . Kun voimakkaasti alkalinen neste on liuotettu soodaliuottimeen (2), sitä kutsutaan viherlipeäksi.

Liuotettaessa natriumsulfidi reagoi seuraavan kaavan mukai-20 sesti:

Na2S + H20 = NaOH + NaHS

(M

• · · _

'·1 1 Reaktiosta saadaan siten 1 mooli (OH) -ioneja jokaista Na2S

·1 a $5/ -moolia kohti.

• · *:·: Jos lipeänpolttoprosessissa esiintyy muita metalleja kuin ) natriumia, ja kun pyritään aikaansaamaan ns. autokaus- M1 · tisointi, tästä saadaan myös hydroksidi-ionilisäys viherli- 4 3 0 peään.

• ψ

• · · β · I

"t.1 Laimea lipeä, johon alkalisula liukenee, sisältää vaihtele- • j 1 *, via määriä hydroksidi-ioneja (OH-) riippuen viherlipeä- ,.1»1 liejun (18) ja kalkkiliejun (19) erotus- ja pesujärjestel- 3B”: mistä.

• · · Ψ · · • at * ί Viherlipeän hydroksidi-ionipitoisuus alkalisulan liuottami- f·1·1 » · 3 118349 sen jälkeen on yleensä 0,8 - 1,2 kmol kationipitoisuuden ollessa 4,0 - 4,5 kmol/m3. Viherlipeässä olevat kiinteät hiukkaset, jotka koostuvat prosessille vieraista elementeistä (EFP), erotetaan yleensä joko sakkauttamalla (6) tai 5 suodattamalla. Puhdistettu viherlipeä (20) siirtyy sitten kalkinsammuttimeen (8), jossa poltettua kalkkia kalkkiva-rastosta (14) annostellaan sellaisessa määrin (21), että kaustisoinnin (9) jälkeen valkolipeäsuodattimessa (10) erotetulla valkolipeällä (22) on haluttu hydroksidipitoi-10 suus, tavallisesti 2,8 - 3,0 kmol/m3.

Tässä keksinnössä puhdistettu viherlipeä (20) viedään kor-keasulfidisen valkolipeän tarpeesta riippuen kokonaisuudessaan tai osittain sekoitussäiliöön (7) (yhdistetty kal-15 kinsammutin ja kaustisointiastia), jossa lisätään (23) osa tarpeellisesta kalkin kokonaismäärästä sellaisena määränä, että saadaan haluttu sulfidi-ionien (HS-) ja hydroksidi-ionien (OH") suhde korkeasulfiäisessä (24) valkolipeässä.

20 Jotta keksinnöstä saataisiin optimaalinen hyöty, on tarkoituksenmukaista haihduttaa viherlipeä, jonka hydroksidi-ionipitoisuus on 1,3 - 1,8 kmol/m3. Tämä taso saavutetaan ... lisäämällä 10 - 40 % poltetun kalkin kokonaistarpeesta

• I I

** / viherlipeään ennen haihdutusta.

* * · 25.' 9 **' Tärkeimmässä vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa poltettu '"*1 kalkki lisätään puhdistettuun viherlipeään yhdistetyssä • * J.i · sammutus- ja kaustisointiastiassa (7) ja viedään haihdutus- iT: laitteistoon (3) putkijohdon (25) kautta. Haihdutus voidaan 30 toteuttaa perinteisenä monivaihehaihdutuksena. Kaustisoin- ί ,*. nin aikana muodostunut kalkkilieju voidaan erottaa kokonaan * * · r· *··, tai osittain ennen haihdutusta. Jälkimmäistä vaihtoehtoa ei S · · \ ole esitetty kaaviossa, mutta se on toteutettavissa sijoit-,./* tamalla suodatin (4) putkijohtoon (25) . Kalkkilieju tai osa M· 35,./ siitä jää edullisesti lipeään haihdutusprosessin ajaksi, 9 .·. : koska kalkkiliejuhiukkaset ovat erinomaisia saostuspintoja f «» "pirsoniitti"-tyyppisille tai vastaaville yhdisteille, v * 4 118349 jotka saostuvat haihdutuksen aikana ja ovat taipuvaisia muodostamaan kuortumaa, ja jotka siten muuten tarttuisivat kuumiin pintoihin heikentäen haihdutuskapasiteettia.

5 Haihdutusprosessin aikana saostunut natriumkarbonaatti (Na3C03) erotetaan yhdessä kalkkiliejun kanssa suodatus-laitteessa (4), jolloin keittoprosessiin valmis korkeasul-fidinen valkolipeä poistuu laitteistosta putkijohdossa (24) . Natriumkarbonaatti (Na2C03) ja kalkkilieju (CaC03) 10 viedään liuottimeen (5). Liuottimeen lisätään (26) sellainen määrä vettä, että liuenneiden aineiden kationivahvuus on 4,0 - 4,5 kmol/m3. Liuottimesta (5) liuos viedään (27) kalkinsammuttimiin (8) tai (11) riippuen siitä, onko viher-lipeä kulkenut haihdutuslaitteiston (3) läpi kokonaan vai 15 osittain.

Jälkimmäisessä tapauksessa voidaan saavuttaa kolme eri sulfidisuustasoa sammuttamalla ja kaustisoimalla liuottimesta (5) saatu liuos laitteissa (11) ja (12), jolloin 20 saadaan matalasulfidinen valkolipeä putkijohdon (28) suo- ... dattimesta (13) ja samalla saadaan normaalisulfidistä vai-* · · , kolipeää viherlipeän kalkinsammuttimeen (8) ja sieltä kaus-• · · \ *’ tisointiastian (9) kautta valkolipeäsuodattimeen (10) kul- * " kevasta osavirrasta (29). Tässä tapauksessa kaustisointi-25** * prosessin kalkin kokonaistarve jaetaan osavirtoihin (23), !.:*: (30) ja (21) .

• *· • · · » · · * S Esimerkki • ·· * 30.·:·.

• · * •# Poltettua kalkkia (CaO) lisättiin tavanomaiseen viherlipe-* · ··" ään hydroksidi-ionipitoisuuden sovittamiseksi siten, että • · * :...: saatiin haluttu hydroksidi-ionien (OH-) ja sulfidi-ionien * (HS-) suhde. Lipeä haihdutettiin ja kiteytynyt natriumkar- • · 35....: bonaatti sekä kaustisoinnista saatu kalkkilieju (CaC03) • * erotettiin suodattamalla.

5 118349

Tulos

Viherlipeän koostumus: [0H"3 = 0,980 mol/1 5 [HS"] = 0,815 mol/1 [C032-] = 1,210 mol/1

Lipeän koostumus ennen haihdutusta: (Noin 15 % kalkin kokonaistarpeesta käytetty) 10 [OH-] = 1,300 mol/1 [HS-] - 0,815 mol/1 [C032"] = 1,050 mol/1 15 Lipeän koostumus haihdutuksen ja kiinteän faasin erottamisen jälkeen: [OH"] = 4,420 mol/1 [HS"] » 2,770 mol/1 20 [C032-] = 0,275 mol/1 • · · « · 1 » · · , Titrattavan alkalin kokonaismäärä TTA 310 g/1 • · · ·1 Aktiivinen alkali AA 288 g/1 * 1’ Tehollinen alkali EA 177 g/1 25 1'2· Sulfidisuus 77 % • · :.· · Kaustisoimisaste 75 % * · · • 1 · * · · • · • · 1 • · · * · · φ • · · • · · • · · * · · • 1 · · φ · « • · φ · • · · · φ · ·

Φ Φ I

• Φ * 2 • ·

Claims (4)

6 118349 1. Menetelmä korkeasulfidisen valkolipeän ja matalasulfiäisen 5 valkolipeän tuottamiseksi kemikaalien talteenottolaitteis- tossa sulfaattimassatehtaassa, jolloin lipeänpolton jälkeen saadut ja liuonneet keittokemikaalit (25) haihdutetaan (3) natriumkarbonaatin (Na2CC>3) kiteyttämiseksi liuenneista keittokemikaaleista (25) ja natriumkarbonaatti erotetaan 10 suodatinlaitteessa (4) korkeasulfidisen valkolipeän (24) saamiseksi sekä matalasulfidisen alkalisen liuoksen saamiseksi natriumkarbonaattikiteiden (5) liuottamisen jälkeen, tunnettu siitä, että ennen liuoksen haihduttamista (3) liuenneiden keittokemikaalien (25) hydroksidi-ioni-15 pitoisuus (OH") säädetään arvoon 1,3 - 1,8 kmol/m3 lisäämällä poltettua kalkkia (CaO) (23) tai kalsiumhydroksidia (Ca(OH)2) yhdistetyssä sammutus- ja kaustisointiastiassa (7). 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 20 siitä, että liuenneiden keittokemikaalien hydroksidi-ioni- pitoisuus (OH"-pitoisuus) säädetään sanottuun arvoon normaalissa kationi-pitoisuudessa 4,0-4,5 kmol/m3. » · · • · * · · : 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu !*·.. 25 siitä, että kaustisoinnin aikana muodostunut kalkkilieju ·:··; (CaCOs) viedään kokonaan tai osittain haihdutuslaitteeseen j .·. yhdessä liuenneiden keittokemikaalien kanssa. ♦ ·· » »«· • · · • · · 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 30 siitä, että haihdutuksessa (3) saadut ja suodatinlaitteis- !..* tossa (4) erotetut natriumkarbonaattikiteet kaustisoidaan • · ·;·’ liuottimessa (5) tapahtuvan liuottamisen ja kationivahvuuden ϊ/.: säätämisen jälkeen tavallisessa laitteistossa (8, 9) tai (11, ·:··· 12) lisäämällä poltettua kalkkia (21, 30), ja suodatinlait- 35 teessä (10) tai (13) muodostuneen kalkkiliejun erottamisen * · « * *. jälkeen ne aikaansaavat valkolipeän, jolla on alhainen • · · 1 ’· sulfidipitoisuus (22) tai (28) . 7 118349

1. Förfarande vid en anläggning för kemikalieätervinning i en 5 sulfatmassafabrik för framställning av dels en vitlut med hög sulfiditet och dels en sulfidfattig vitlut, varvid de efter lutförbränning erhällna och upplösta kokkemikalierna (25) indunstas (3) i syfte att utkristallisera natriumkarbonat ur de upplösta kokkemikalierna (25) och att natriumkarbonatet 10 avskiljes i en filteranläggning (4), varvid en sulfidrik vitlut (24) erhälles och en efter upplösning av natrium-karbonatkristallerna (5) alkalisk lösning medläg sulfidhalt, kännetecknat av att före indunstningen de efter lutförbränning erhällna och upplösta kokkemikaliernas (25) 15 hait av hydroxidjoner (OH) installs inom intervallet 1,3-1,8 kmol/m3 genom tillsats av bränd kalk (CaO) (23) eller kalk-hydrat (Ca(OH)2) i ett kombinerat kalksläcknings- och kausti-ceringskärl (7) . 20

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att de upplösta kokkemikaliernas hait av hydroxidjoner (OH-) installs inom det angivna intervallet vid en normal katjon- .*·*· hait av 4,0-4,5 kmol/m3. ·# · ♦ ♦ * • * ··. 25

3. Förfarande enligt krav 2, kännetecknat av att • ♦· den vid kausticeringen bildade mesan (CaC03) helt eller • · :\.m delvis tillförs indunstningsanläggningen (3) tillsammans med “**#* de lösta kokkemikalierna. • · · • · · 30

4. Förfarande enligt krav 1, känntecknatav att de vid indunstningen (3) erhällna och i filteranläggningen (4) • · · avskilda natriumkarbonatkristallerna efter upplösning och inställning av katjonstyrkan i en lösare (5) kausticeras i en konventionell anläggning (8, 9) eller (11, 12) genom tillsats • · 35 av bränd kalk (21, 30) och efter avskiljning av bildad mesa i *·**··* en filteranläggning (10) eller (13) ger en vitlut med läg sulfidhalt (22) eller (28).