FI122814B

FI122814B - Menetelmä ja järjestely kemikaalien talteenottokattilan yhteydessä

Info

Publication number: FI122814B
Application number: FI20050052A
Authority: FI
Inventors: Ilkka Maenttaeri
Original assignee: Andritz Oy
Priority date: 2005-01-17
Filing date: 2005-01-17
Publication date: 2012-07-13
Also published as: EP1681512B1; ES2594624T3; US20060157087A1; EP1681512A3; FI20050052A0; FI20050052A; PL1681512T3; US7501042B2; EP1681512A2; PT1681512T

Description

MENETELMÄ JA JÄRJESTELY KEMIKAALIEN TALTEENOTTOKATTILAN YHTEYDESSÄ 5 Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään ja järjestelyyn talteenottokattilan sulan poiston yhteydessä, jolloin sula poistetaan kattilasta sulakourun kautta, jota kattilan ulkopuolella ympäröi huuva, ja sulakourusta putoavaan sulavirtaan suihkutetaan hajotus-väliainetta, edullisesti höyryä, suuttimesta sulavirran hajottamiseksi. Erityisesti keksintö koskee huuvan sekä hajotusväliaineen syöttölaitteen huuhtelujärjestelyä.

10

Sulfaatti- ja muiden Na-pohjaisten massanvalmistusprosessien kemikaalien talteenotto-kierron olennainen laite on keittokemikaaleja sisältävän jäteliemen talteenottokattila, kuten soodakattila, jossa kemikaalit saatetaan talteenoton kannalta sopivaan muotoon. Sulfaat-tiprosessissa tärkeimmät kemikaalit ovat natrium ja rikki. Keitossa jäteliemeen liuenneita 15 orgaanisia aineita poltetaan kattilassa synnyttäen lämpöä, jota käytetään hyväksi toisaalta jäteliemen sisältämien epäorgaanisten yhdisteiden muuttamisessa takaisin keitossa käytettäviksi kemikaaleiksi ja toisaalta höyryn muodostamisessa. Jäteliemen epäorgaaninen aines eli tuhka sulaa kattilan korkeassa lämpötilassa ja valuu sulana tulipesän pohjalle.

20 Kattilan pohjalta kemikaalisula johdetaan jäähdytettyjä sulakouruja pitkin säiliöön, jossa se liuotetaan veteen tai laihavalkolipeään soodalipeän eli viherlipeän muodostamiseksi. Sulan ja siten myös viherlipeän pääkomponentit sulfaattiprosessissa ovat natriumsulfidi ja natriumkarbonaatti. Viherlipeä johdetaan sitten kaustistamolle, jossa siitä valmistetaan valkolipeää.

25 ς Kuuma sulavirtaus aiheuttaa paukahduksia tai räjähdyksiä pudotessaan liuottajasäiliöön.

^ Meteli johtuu sulan ja veden välisistä räjähdysreaktioista sulan kohdatessa viherlipeän 9 liuottajasäiliössä. Sulan lämpötila on suuruusluokkaa 750 - 820 °C, ja liuottajassa olevan O) cm pääasiassa vettä sisältävän viherlipeän (tai laihavalkolipeän) lämpötila suuruusluokkaa 70 a. 30 - 100°C.

CL

C\J

LO

o Liuotussäiliössä tapahtuvien räjähdysreaktioiden voimakkuutta voidaan säätää hajotta- o maila sulakourusta tuleva sulavirta pieniksi osasiksi, ennen kuin se joutuu kosketukseen o ^ liuotussäiliössä olevan viherlipeän kanssa. 1 2

Sulan hajotus tapahtuu useimmiten suuntaamalla höyrysuihku ja/tai viherlipeäsuihku su-lakourusta poistuvaa sulavirtaa vasten. Myös suihkua, jonka muodostaa ilmasta ja vedestä aikaansaatu sumu, on ehdotettu. Suomessa yleisimmin on käytössä matala- tai keski-painehöyryllä tapahtuva sulan hajotus.

5

Kattilan tulipesän seinämän ulkopuolelle ulottuvaa sulakourun osaa ympäröi tavallisesti umpinainen huuva eli suojavaippa, jonka avulla neste- ja sularoiskeiden sekä honkien pääsy ympäristöön on estetty. Huuvan alaosa liittyy sulakourun alapuolella olevaan sulan liuotussäiliöön, johon sula kourusta putoaa ja jossa sula liukenee nesteeseen muodosta-10 en viherlipeää. Sulavirtaa hajottavaa väliainetta suihkuttavat suuttimet on tyypillisesti asennettu huuvaan ja kohdistettu kourusta putoavaa sulavirtaa kohden. Sularoiskeita voi joutua ja tarttua huuvaan ja liuotussäiliön seinämille. Näin muodostuneet sulakokkareet aiheuttavat räjähdyksiä liuotussäiliöön pudotessaan. Huuva on siten altis sulasta johtuville kuumille ja korrodoiville olosuhteille. Sen vuoksi huuvan sisäpuolta on huuhdeltu, tyypilli-15 sesti laihalipeällä. Huuvan kehä voi olla varustettu pesujakoputkilla huuvan seinien huuhtelemiseksi sularoiskeista ja sulakasaumien estämiseksi.

Samoin myös sulanvirtaa hajottavaa väliainetta, kuten höyryä, ruiskuttavaan suuttimeen voi joutua sularoiskeita ja näin lyhentää suuttimen käyttöikää.

20

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on parantaa huuvajärjestelyä niin että sulan aiheuttamien epäedullisten olosuhteiden vaikutusta huuvaan voidaan vähentää. Keksinnön tarkoituksena on myös parantaa hajotussuuttimen suojausta sularoiskeilta.

i- 25 Esillä olevalle keksinnölle on olennaista että huuvan ainakin yhtä seinää huuhdellaan nes- ^ teellä siten, että neste virtaa ensin alaspäin huuvan seinän ulkopinnalla ja ohjataan sitten i g seinässä olevien aukkojen kautta huuvan sisäpuolelle niin että neste virtaa edelleen alas- i g) päin seinän sisäpinnalla.

CC

30 Keksintö koskee myös järjestelyä huuvan huuhtelemiseksi. Edullisesti huuvan huuhtelu

(M

g on toteutettu niin että huuvan ulkoseinämään on järjestetty ainakin yksi putkimainen väli en g ne, kuten huuhteluputki, jonka alareunassa on reikiä. Vesi tai muu sopiva neste johdetaan o cm putkeen. Huuvan seinissä on tyypillisesti kalteva osuus, jonka alapuolella seinät ovat pys tysuoria. Edullisesti huuhteluputki asennetaan huuvan ulkoseinään kaltevan osan ylä- 3 osaan, jolloin neste valuu alaspäin ensin kaltevaa pintaa pitkin. Näin valuva neste jäähdyttää huuvan ulkopintaa. Jäähdyttävä huuhtelu voi olla järjestetty huuvan jokaiselle seinälle. Oleellisesti vaakasuora huuhteluputki on edullisesti suunnilleen sulakourun huuvan puoleisen pään tasolla.

5

Kaltevan osuuden alareunassa nestevirta kerääntyy kaukalomaiseen tai kourumaiseen välineeseen, joka on edullisesti muodostettu asentamalla pitkänomainen levy kaltevaa pintaa vasten sopivaan kulmaan siten että neste ohjataan huuvan seinämässä olevien reikien, rakojen tai vastaavien aukkojen kautta huuvan sisäpuolelle. Siellä neste valuu 10 alaspäin huuhdellen ja jäähdyttäen sisäpintaa. Lopulta neste joutuu huuvan alapuoliseen liuotussäiliöön. Sisäpintojen huuhtelu estää sularoiskeiden muodostamien sulakokkarei-den kertymisen seinille. Liuotussäiliöön putoavat sulakokkareet lisäävät räjähdysreaktioi-den voimakkuutta ja siten myös melua.

15 Samoin myös huuvan sisäpuolella oleva sulavirran hajotusväliaineen syöttölaite, johon kuuluu syöttöputki ja putken päässä oleva hajotussuutin, on alttiina sularoiskeiden aiheuttamalle likaantumiselle ja siten tämän laitteen käyttöikä myös laskee. Keksinnön mukaisesti tämä on ratkaistu siten, että syöttöputken ympärille on asennettu nestehuuhteluputki. Huuhteluputken yläpinnalla on ainakin yksi reikä, josta purkautuva vesi tai muu sopiva 20 neste huuhtelee ja pitää näin huuvan sisäpuolella olevaa putken osaa puhtaana. Huuhteluputken hajotussuuttimen puoleinen pää on muuten umpinainen, mutta päädyn yläreunassa on ainakin yksi aukko, josta huuhteluneste valuu edelleen suuttimelle pitäen myös suutinosan puhtaana.

25 Edullisesti sekä huuvan huuhteluun että hajotusväliaineen syöttölaitteen huuhteluun käy-tetään vettä tai laihavalkolipeää. Myös muuta sopivaa nestettä voidaan käyttää. Se ei saa i g sisältää huuhteluputkien reikiä mahdollisesti tukkivaa ainesta. Lisäksi sen on oltava sopi- i g) va sulan liuotukseen ja liuotussäiliössä viherlipeän muodostamiseen.

CC

30 Esillä oleva keksintö kuvataan yksityiskohtaisemmin viittaamalla seuraaviin kuvioihin, jois-

CM

g sa o

LO

O

o cm kuvio 1 esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista järjestelyä; kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista suoritusmuotoa sivukuvantona; ja 4 kuvio 3 esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista järjestelyä sulavirran hajotusväliaineen syöttölaitteesta.

Kuvioissa 1 ja 2 on sellutehtaan talteenottokattilan alaosan muodostamaa tulipesää mer-5 kitty numerolla 10. Kattilan seinään välittömästi tulipesän pohjan yläpuolelle on muodostettu aukko 11, johon on asennettu sulakourun 12 kiinteä pää 13. Kattilan seinämän ulkopuolelle ulottuvaa sulakourun osaa ympäröi oleellisesti suljettu huuva eli suojavaippa 14, johon kuuluu yläosa 15 ja alaosa 16. Yläosassa on lisäksi kansi 17. Huuvan tehtävänä on estää neste- ja sularoiskeiden ja honkien pääsy sulakourun ympäristöön. Huuvan alaosa 10 16 liittyy sulakourun alapuolella olevaan sulan liuotussäiliöön 18, jossa sula liukenee nes teeseen, kuten laihavalkolipeään, muodostaen viherlipeää.

Kuuma sulamassa valuu tulipesän pohjalta aukon 13 kautta sulakouruun 12 ja putoaa kourun vapaasta päästä 19 liuotussäiliöön 18. Sulamassan hajottamiseksi pienemmiksi 15 pisaroiksi siihen kohdistetaan sulavirran edestä suuttimesta 20 tuleva hajotusväliainesuih-ku. Tyypillisesti väliaineena on matala- tai keskipainehöyry, joka johdetaan suuttimeen syöttöputken 21 kautta. Putki 21 on kytketty edelleen väliaineen syöttölähteeseen (ei esitetty).

20 Kuvioiden 1 ja 2 mukaisen huuvan alaosan 16 seinien yläosa 22 on kalteva. Alaosan 16 kunkin sivuseinän yläreunaan on järjestetty vaakasuorasti putki 23, johon tuodaan huuhtelunestettä yhteen 24 kautta. Putken 23 alareunassa on reikiä, joiden kautta huuhtelunestettä valuu (nuolet 27) huuvan ulkopintaa pitkin kaukalomaiseen tai kourumaiseen välineeseen 25, joka kuviossa 1 on muodostettu sovittamalla pitkänomainen levy kaltevaa 25 pintaa vasten sopivassa kulmassa. Kaukalon 25 pohjalla huuvan seinässä on reikiä, rakoon ja tai vastaavia aukkoja koko sivuseinän pituudelta. Aukkojen kautta huuhtelunestevirta g ohjataan huuvan sisäpuolelle, jolloin pitkänomainen levy toimii ikään kuin virtauksenesto- g> tai virtauksenohjauslevynä. Huuvan sisäpuolella neste valuu alaspäin (nuolet 28) huuvan i seinän sisäpintaa pitkin. Seinä 26 on tässä tapauksessa oleellisesti pystysuora. Kuviossa 30 1 on esitetty myös huuvan etuseinän 29 huuhtelu putken 23 haaran 30 kautta vastaavalla

(M

g tavalla.

o m o o

(M

5

Keksinnön mukainen huuvan huuhtelu ulkopinnalta jäähdyttää huuvan seiniä, joita etenkin kattilasta valuva kuuma sula kuumentaa. Sisäpinnalla valuva neste jäähdytyksen lisäksi myös poistaa seinille roiskunutta sulaa.

5 Kuviossa 3 on esitetty sulavirran hajotusväliaineen syöttölaite, joka käsittää hajotusvä-liainesyöttöputken 21 ja sen päähän liitetyn suuttimen 20. Syöttöputkeen tuodaan höyryä tai muuta väliainetta 30. Tässä tapauksessa suutin 20 on muodostettu litistämällä putken pää. Näin saatava väliainesuihku on tehokas koko sen leveydeltä.

10 Keksinnön mukaisesti syöttöputken 21 ympärille on asennettu nestehuuhteluputki 32, joka ulottuu koko syöttöputken pituudelle huuvan sisäpuolella, jolloin siis suutinosa on vapaana. Huuhteluputken yläpinnalla on reikiä 33, joista purkautuva vesi tai muu sopiva neste huuhtelee ja pitää näin huuvan sisäpuolella olevaa putken osaa puhtaana. Huuhteluneste tuodaan kanavan 35 kautta, ja se virtaa syöttöputken ja huuhteluputken välisessä ren-15 gasmaisessa kanavassa, ja reisistä 33 huuhteluputken ulkopinnalle.

Huuhteluputken 32 hajotussuuttimen puoleinen pää on muuten umpinainen, mutta päädyn yläreunassa on aukko 34, josta huuhteluneste valuu edelleen suuttimen 20 pinnalle pitäen näin myös suutinosan puhtaana. Käytettävä huuhtelunestemäärä on niin alhainen, 20 että sitä voidaan käyttää jatkuvasti.

Keksintöä ei ole rajoitettu tiettyyn, edellä kuvattuun huuvan rakenteeseen tai muotoon, vaan sitä voidaan käyttää myös muunlaisten huuvien yhteydessä, jos niihin voidaan asentaa keksinnön mukainen järjestely. Keksinnön suojapiiriä ei rajoita myöskään se, että täs-25 sä huuvana nimetty osa jossain tapauksissa kuvattaisiin sulan liuotussäiliön osaksi.

δ

(M

§ Keksinnön avulla parannetaan sulakourun läheisten laitteiden, huuvan ja hajotussuuttimi- i σ> en, toimintavarmuutta ja toimintaikää.

(M J

X

en ^ 30

(M

tn o o tn o o

(M

Claims

1. Menetelmä talteenottokattilan sulan poiston yhteydessä, jolloin sula poistetaan katti-5 lasta sulakourun kautta, jota kattilan ulkopuolella ympäröi huuva, ja sulakourusta putoavaan sulavirtaan suihkutetaan hajotusväliainetta, edullisesti höyryä, sulavirran hajottamiseksi, tunnettu siitä, että huuvan ainakin yhtä seinää huuhdellaan nesteellä siten, että neste virtaa ensin alaspäin huuvan seinän ulkopinnalla ja ohjataan sitten seinässä olevien aukkojen kautta huuvan sisäpuolelle niin että neste virtaa edelleen alaspäin sei- 10 nän sisäpinnalla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisäksi sulavirran hajotusväliainesuutinta huuhdellaan nesteellä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pesuneste on vettä.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että pesuneste on laiha-valkolipeää. 20

5. Järjestely talteenottokattilan sulan poiston yhteydessä, jolloin sula poistetaan kattilasta sulakourun kautta, jota kattilan ulkopuolella ympäröi huuva, ja sulakourusta putoavaan sulavirtaan suihkutetaan suuttimesta hajotusväliainetta, edullisesti höyryä, sulavirran hajottamiseksi, tunnettu siitä, että huuvan ainakin yhden seinän ulkopintaan r- 25 on järjestetty ainakin yksi, putkimainen väline, jossa on rakoja, reikiä tai vastaavia auk- ° koja, joiden kautta putkimaiseen välineeseen johdettu neste virtaa alaspäin huuvan sei- i g nää pitkin kaukalomaiseen välineeseen, joka on järjestetty putkimaisen välineen alapuo- i g) lelle, etäisyyden päähän siitä ja jonka kautta neste ohjataan huuvan seinässä olevien ra- x kojen, reikien tai vastaavien aukkojen läpi huuvan sisäpuolelle niin että neste virtaa edel- ^ 30 leen alaspäin seinän sisäpintaa pitkin. CM LO o o

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että putkimaisen välineen o cm ja kaukalomaisen välineen välinen huuvan seinäosa on kalteva.

7. Järjestely talteenottokattilan sulan poiston yhteydessä, jolloin sula poistetaan kattilasta sulakourun kautta, jota kattilan ulkopuolella ympäröi huuva, ja sulakourusta putoavaan sulavirtaan suihkutetaan hajotusväliainetta, edullisesti höyryä, syöttölaitteella, johon kuuluu syöttöputki ja putken päässä oleva hajotussuutin, tunnettu siitä, että syöt- 5 töputken ympärille on asennettu nestehuuhteluputki, jonka yläpinnalla on ainakin yksi reikä, josta huuhteluputkeen johdettu neste purkautuu ja huuhtelee huuvan sisäpuolella olevaa huuhteluputken osaa.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että huuhteluputken hajo-10 tussuuttimen puoleinen pää on lähes umpinainen siten, että päädyn yläreunassa on ainakin yksi aukko, josta huuhteluneste valuu suutinosalle. δ (M i 00 o O) (M X en CL (M m o o m o o (M