FI123106B - Menetelmä kemikaalien regeneroimiseksi sekä sähkön ja lämmön tuottamiseksi sellun ja kemiallismekaanisen massan valmistuksen jäteliemestä - Google Patents

Description

Menetelmä kemikaalien regeneroimiseksi sekä sähkön ja lämmön tuottamiseksi sellun ja kemiallismekaanisen massan valmistuksen jäteliemestä.

Keksinnön selitys 5 Keksintö kohdistuu menetelmään talteenottaa sellun ja kemiallismekaanisen massan valmistuksessa muodostuva jäteliemi, tuottaa sähköä ja lämpöä sekä regeneroida jäteliemen sisältämät kemikaalit käytettäväksi uudelleen sellun ja kemiallismekaanisen massan valmistukseen.

10 Tunnetaan eri menetelmiä talteenottaa sellun ja puolisellun valmistuksen jätelientä ja regeneroida kemikaaleja käytettäväksi uudelleen sellun ja kemiallismekaanisen massan valmistukseen. Tunnettuihin menetelmiin sisältyy seuraavia haittoja: 1) Jäteliemen talteenotto- ja kemikaalien regenerointimenetelmissä jäteliemen poltto 15 soodakattilalla uusimpiakin tekniikkoja käytettäessä, esim. jäteliemen korkea kuiva- ainepitoisuus poltossa ja monitasoiset ilman tuonnit polttoon, aiheuttaa rikki vetypäästöjä ympäristöön. Rikkivety on tappava kaasu, joka jo pienissäkin pitoisuuksissa aiheuttaa merkittävää hajuhaittaa.

2) Jäteliemen talteenotto- ja kemikaalien regenerointimenetelmissä jäteliemen poltosta 20 poistuvien savukaasujen sisältämän natriumsulfaatin talteenottoon käytetään erillisiä sähkösuodinlaitoksia, jotka vaativat runsaasti tilaaja aiheuttavat merkittävän lisäkustannuksen jäteliemen talteenotto-ja kemikaalien regenerointilaitosinvestointiin.

3) Jäteliemen talteenotto- ja kemikaalien regenerointimenetelmissä jäteliemen energiasisältöä ei hyödynnetä täysimääräisesti höyryn ja sähkön tuotantoon.

25 4) Sellun ja kemiallismekaanisen massan valmistuksessa kemikaalikiertoon tulee kuituraaka-aineen ja käytettyjen kemikaalien mukana kalium- ja kloridiyhdisteitä, jotka aiheuttavat materiaali-ja prosessiongelmia ellei niitä poisteta.

Kehitetyllä menetelmällä saavutetaan seuraavat edut tunnettuihin menetelmiin nähden: 30 1) Kehitetyllä sellun ja kemiallismekaanisen massan valmistuksen jäteliemen talteenottoja kemikaalien regenerointimenetelmällä alennetaan jäteliemen poltosta poistuvien savukaasujen sisältämää rikkivedyn määrää ympäristöön talteenottamalla rikkivety savukaasuista ennen savukaasujen johtamista ilmakehään.

2 2) Kehitetyllä j äteliemen talteenotto- j a kemikaalien regenerointimenetelmällä yksinkertaistetaan jäteliemen talteenottoa ja kemikaalien regenerointia sekä pienennetään laitoksen tilan tarvetta vähentämällä tarvittavien laitteiden lukumäärää toteuttamalla jäteliemen poltosta poistuvien savukaasujen sisältämän natriumsulfaatin 5 talteenotto savukaasujen kaasumaisten rikkiyhdisteiden, rikkidioksidin ja rikkivedyn talteenoton yhteydessä, jolloin erillistä sähkösuodinlaitosta natriumsulfaatin erottamiseksi ei tarvita.

3) Kehitetyllä jäteliemen talteenotto- ja kemikaalien regenerointimenetelmällä jäteliemestä tuotetun höyryn ja sähkön määrää lisätään tehostamalla energian 10 talteenottoa jäteliemen polton savukaasuista.

4) Kehitetyllä j äteliemen talteenotto- j a kemikaalien regenerointimenetelmällä, käytettäessä suorahaihdutinta jätelipeän väkevöintiin, energian talteenottoa jäteliemen polton savukaasuista höyryn ja sähkön tuotantoon lisätään jäähdyttämällä suorahaihdutuksella savukaasut kostutuskastepisteeseen jo ennen savukaasujen 15 pesuvaihetta. Sähkösuodinlaitosta suorahaihduttimelta poistuvien savukaasujen natriumsulfaatin erotukseen käytettäessä savukaasujen lämpötilan tulee sähkösuotimen korroosiovaaran vuoksi olla korkeampi mikä pienentää lämmön talteenottoa savukaasuista höyryn ja sähkön tuotantoon.

5) Kehitetyllä jäteliemen talteenotto- ja kemikaalien regenerointimenetelmällä höyryn 20 kulutusta jäteliemen väkevöintiin vähennetään talteenottamalla jäteliemen polton savukaasujen pesuvaiheesta ja sulan liuotuksesta lämpöä jäteliemen väkevöintiin.

6) Kehitetyllä jäteliemen talteenotto- ja kemikaalien regenerointimenetelmällä jäteliemen polton sähkön kulutusta vähennetään säätämällä jäteliemen polton alipaine savukaasupuhaltimella, johon tuodaan pestyt ja jäähdytetyt savukaasut, jolloin 25 tilavuusvirta puhaltimelle pienenee ja sähkön kulutus alenee.

7) Kehitetyllä jäteliemen talteenotto- ja kemikaalien regenerointimenetelmällä kemikaalikiertoon kuituraaka-aineen tai käytettyjen kemikaalien mukana tuodut kalium-ja kloridiyhdisteet poistetaan ja estetään haitallisten pitoisuuksien muodostuminen poistamalla kalium-ja kloridiyhdisteitä sisältävää emäliuosta 30 natriumbikarbonaatti-kideliete prosessi virrasta.

8) Kehitetyn menetelmän toteuttamiseksi jäteliemen poltosta poistuvien savukaasujen sisältämän rikkidioksidin, rikkivedyn, natriumsulfaatin ja lämmön talteenotto sekä viherlipeän sisältämän natriumsulfidin muuntaminen rikkivetyä sisältäväksi kaasuksi, natriumkarbonaattia sisältäväksi liuokseksi ja natriumsulfiittia sisältäväksi liuokseksi, 35 voidaan yksinkertaisesti, tehokkaasti ja tilaa säästäen toteuttaa yhdellä laitteella.

3

Menetelmän kuvaus

Sellun ja kemiallismekaanisen massan valmistuksesta (1) poistuu jätelientä (2), joka väkevöidään epäsuoralla höyryllä (3) monivaihehaihdutuksella (4) ja tapauskohtaisesti lisäksi 5 savukaasuilla (5) suorahaihdutuksella (6) ja johdetaan (7) jäteliemen polttoon (8). Jäteliemen väkevöinnistä lauhtumattomat poistokaasut (9) johdetaan jäteliemen polttoon ja sekundäärilauhde (10) sellun valmistukseen ja jäteveden puhdistukseen (11).

Jäteliemen poltosta savukaasut (12) johdetaan suoraan tai suorahaihdutuksen kautta 10 savukaasuj en pesuun (13).

Jäteliemen poltosta poistuva sula (14) liuotetaan (15) veteen (16) viherlipeäksi (17), josta erotetaan (18) kiintoaines (19) ja selkeytetty viherlipeä (20) johdetaan esikarbonointiin (21). Esikarbonointiin tuodaan savukaasuja (22) viherlipeän sisältämän natriumsulfidin 15 esikarbonoimiseksi natriumbisulfidiksi 2 Na2S + H20 + C02 = 2 NaHS + Na2C03

Esikarbonoidusta viherlipeästä (23) erotetaan rikkivety (24) natriumbikarbonaatin (25) ja 20 höyryn (26) avulla strippausvaiheessa (27)

NaHS + NaHCOj = Na2C03 + H2S

Natriumbikarbonaatti valmistetaan natriumkarbonaatista savukaasun (28) avulla reakttion 25

Na2C03 + C02 + H20 =2 NaHC03 mukaisesti johtamalla karbonointiin (29) natriumkarbonaattia sisältävää liuosta (30) strippausvaiheesta. Kalium- ja kloridiyhdisteitä poistetaan (31) tarvittaessa prosessista 30 jäähdyttämällä ja erottamalla (32) karbonointikierron natriumbikarbonaattikidelietteestä (33) emäliuosta. Rikkivedyn erotuksesta (27) saatavan natriumkarbonaattia sisältävän liuoksen toinen osa (34) johdetaan savukaasun rikkidioksidin pesuosaan (13), missä reaktion S02 + 2 Na2C03 + H20 = Na2S03 + 2 NaHC03 35 4 mukaisesti valmistetaan natriumsulfiittia sisältävää liuosta (35). Rikkivedyn (24) strippaukseen (27) tarvittava höyry (26) tuotetaan paisutushaihduttamalla (36) savukaasujen pesuvaiheen (13) kiertoliuosta (37), jota tapauskohtaisesti lisälämmitetään siirtämällä (38) jäteliemen väkevöinnistä lämpöä (39) ja säätämällä (53) rikkivedyn strippauksen (27) 5 toimintapaine niin, että paisuntahaihdutusvaiheen (36) toimintalämpötila on pestävän savukaasun (12) kastepisteen alapuolella ja palauttamalla pesuliuos paisuntahaihdutuksesta savukaasujen pesuun (13). Pesuvaihetta (13) seuraavan savukaasujen lämmöntalteenottovaiheen (41) lämpimästä poistoliuoksesta (42) talteenotetaan (43) lämpöä jäteliemen väkevöintiin (44). Kiertoliuos jäähdytetään (45) ja palautetaan (46) savukaasujen 10 lämmöntalteenottovaiheeseen (41). Jäähtyneet savukaasut johdetaan savukaasupuhaltimelle (47), jolla säädetään jäteliemen polton (8) alipaine, ja puhaltimelta savukaasut johdetaan karbonointivaiheeseen (29). Osa (22) savukaasuista johdetaan karbonointivaiheesta (29) esikarbonointivaiheeseen (21). Karbonointivaiheesta ja esikarbonointivaiheesta savukaasut johdetaan rikkivedyn pesuvaiheeseen (48), missä savukaasujen sisältämä rikkivety 15 absorboidaan natriumbisulfiittia sisältävään liuokseen (49) reaktion H2S + NaHS03 + Na2S03 = l,5Na2S203 + 1,5 H20 mukaisesti. Pestyt savukaasut (50) johdetaan pois prosessista. Pesuliuos johdetaan (51) 20 savukaasun rikkidioksidin pesuvaiheeseen (13). Strippausvaiheessa (27) tuotetusta rikkivedystä (24) lauhdutetaan (52) vesihöyry. Lauhde (16) käytetään sulan (14) liuotukseen (15). Tuotettu rikkivetykaasu poltetaan (54) S02-kaasuksi (55) H2S + 1,5 02 = S02 + H20 25 S02-kaasu absorboidaan (56) jäteliemen polton savukaasujen pesusta (13) poistuvaan natriumsulfiittia, natriumkarbonaattia ja natriumbikarbonaattia sisältävään liuokseen (35) S02 + 2 Na2C03 + H20 = Na2S03 + 2 NaHC03 30 S02 + Na2S03 + H20 = 2NaHS03 S02 + NaHC03 = NaHS03 + C02 savukaasujen rikkivedyn pesuun tarvittavan natriumbisulfiittia sisältävän liuoksen (57) sekä sellun ja kemiallismekaanisen massan valmistukseen käytettävän natriumsulfiittia ja/tai 35 natriumbisulfiittia sisältävän liuoksen (58) valmistamiseksi.

5

Sulan liuotuksessa vapautuva lämpö talteenotetaan (59) liuottajan poistokaasuista (60) ja hyödynnetään jäteliemen (61) väkevöintiin. Jäteliemen ja rikkivetykaasun poltoissa vapautuvalla lämmöllä tuotettu höyry (62,63) johdetaan turpiiniin (64) sähkön (65) 5 tuottamiseksi. Turpiinilta otetaan väliottona höyryä (66) lämpöpintojen puhdistukseen ja alemmassa paineessa (67) jäteliemen väkevöintiin sekä polttoilman, polttolipeän ja syöttö veden esilämmitykseen. Muu osa höyrystä johdetaan lauhdeturpiiniosaan ja sieltä höyryn lauhduttimelle (69). Jäähdytysvesi prosessin lauhduttimille jajäähdyttimille tuotetaan tapauskohtaisesti jäähdytystomilla (70).

10

Edellä kuvatun menetelmän mukaisen tavan soveltamisessa voidaan yhdellä laitteella toteuttaa jäteliemen poltosta poistuvien savukaasujen (12) sisältämän rikkidioksidin, rikkivedyn, natriumsulfaatin ja lämmön talteenottaminen sekä viherlipeän (20) sisältämän natriumsulfidin muuntaminen rikkivetyä sisältäväksi kaasuksi (24), natriumkarbonaattia 15 sisältäväksi liuokseksi (34) ja natriumsulfiittia sisältäväksi liuokseksi (35), jossa on esikarbonointireaktori (21), rikkivedyn strippauskolonni (27), paisutusastia (36), savukaasujen rikkivedyn pesutomi (48), karbonointireaktori (29), savukaasujen jäähdytystomi (41) ja savukaasujen pesutomi (13) ja jossa esikarbonointireaktori (21), rikkivedyn strippauskolonni (27), paisutusastia (36), savukaasujen 20 rikkivedyn pesutomi (48), karbonointireaktori (29), savukaasujen jäähdytystomi (41) ja savukaasujen pesutomi (13) on sovitettu päällekkäin samaan välipohjilla varustettuun kolonniin, jossa savukaasujen pesutomi (13) on alimmaisena, ja laitteet savukaasujen syöttämiseksi savukaasujen pesutomista (13) jäähdytystomiin (41) ja karbonointireaktorista (29) savukaasujen rikkivedyn pesutomiin (48) ovat välipohjiin muodostettuja aukkoja, jotka 25 päästävät pestyt savukaasut kohoamaan savukaasujen pesutomista (13) sen päällä olevaan jäähdytystomiin (41) ja karbonointireaktorilta (29) savukaasujen rikkivedyn pesutomiin (48), laitteet savukaasujen syöttämiseksi jäähdytystomilta (41) karbonointireaktoriin (29) käsittävät yhteisen puhaltimen (47) savukaasujen puhaltamiseksi savukaasujen pesutomin (13), jäähdytystomin (41), karbonointireaktorin (29), esikarbonointireaktorin (21) sekä 30 savukaasujen rikkivedyn pesutomin (48) läpi ja missä esikarbonointireaktori (21) voidaan toteuttaa joko spraysuihku-, täytekappaqle- tai pohjareaktoriperiaatteella, rikkivedyn strippauskolonni (27) pohjareaktoriperiaatteella, savukaasujen rikkivedyn pesutomi (48) spraysuihkuperiaatteella, karbonointireaktori (29) spraysuihku- tai pohjareaktoriperiaatteella, savukaasujen jäähdytystomi (41) spraysuihku-ja täytekappaleperiaatteella sekä savukaasujen 3 5 pesutomi (13) spraysuihku- j a täytekappaleperiaatteella.

5 6

Esimerkki 1

Sellun valmistuksesta poistuu jätelientä 50 t/h, jossa on kuiva-ainetta 5 t/h. Kuiva-aineessa on hiiltä 1400 kg/h, vetyä 175 kg/h, natriumia 625 kg/h, rikkiä 500 kg/h ja happea 2300 kg/h.

Jäteliemi väkevöidään epäsuoralla höyryllä 5-vaihehaihdutuksella kuiva-aineväkevyyteen 47 %. Jäteliemi väkevöidään edelleen suorahaihdutuksella jäteliemen polton savukaasuilla kuiva-aineväkevyyteen 65 %. Suorahaihdutuksella väkevöity jäteliemi esi lämmitetään höyryllä ja johdetaan jäteliemen polttoon. Jäteliemen väkevöinnistä haihduttamon poistokaasut 10 johdetaan jäteliemen polttoon ja sekundäärilauhde 42,3 t/h sellun pesuun ja jäteveden puhdistukseen.

Jäteliemen poltosta savukaasut, joiden lämpötila on 321 °C ja joissa on kuivia kaasuja 12400 m3n/h, rikkidioksidia 4,4 kmol/h, rikkivetyä 0,02 kmol/h ja natriumsulfaattia 1,2 kmol/h, 15 johdetaan jäteliemen suorahaihdutukseen. Suorahaihdutuksessa savukaasut jäähtyvät lämpötilaan 88 °C. Suorahaihdutuksesta savukaasut johdetaan savukaasujen pesuun.

Jäteliemen poltosta poistuu toisaalta sulan vesiliuosta, viherlipeää 4,5 m3/h, väkevyys 180 g Na20 akt/1, sisältäen Na2CC>3 2,4 kmol/h, Na2S 10 kmol/h, Na2SC>4 0,5 kmol/h ja Na2S203 20 0,05 kmol/h. Viherlipeän esikarbonoimiseksi reaktiossa 2 Na2S + HzO + C02 = 2 NaHS + Na2C03 kuluu hiilidioksidia 0,5 x 10 kmol/h = 5 kmol/h. Savukaasuja tarvitaan 780 m3n/h, kun 25 hiilidioksidin absorptioaste on 70 %. Rikkivedyn erottamiseksi strippausvaiheessa reaktioon

NaHS + NaHC03 = Na2C03 + H2S

tarvitaan natriumbikarbonaattia vähintään ekvivalenttimäärä natriumbisulfidiin nähden eli 10 30 kmol/h. Käytetään kuitenkin ylimäärä bikarbonaattia, jotta bisulfidi mahdollisimman täydellisesti reagoisi rikkivedyksi. Bikarbonaatti valmistetaan savukaasun avulla karbonointivaiheessa reaktion

Na2C03 + C02 + H20 = 2 NaHC03 35 7 mukaisesti. Karbonoinnissa hiilidioksidia absorboidaan 7,8 kmol C02/h vastaten bikarbonaattia 2 x 7,8 kmol/h =15,6 kmol/h. Karbonointiin tuodaan strippausvaiheesta Na2C03 10,6 kmol/h ja NaHC03 4,5 kmol/h, jolloin rikkivedyn erotukseen viedään karbonoinnista NaHC03 20 kmol/h ja Na2C03 2,9 kmol/h. Rikkivedyn erotuksessa 5 bikarbonaattia kuluu rikkivetypääreaktion lisäksi sivureaktioon 2 NaHC03 = Na2C03 + C02 + H20 vastaten bikarbonaattimäärää 1 kmol/h. Rikkivedyn erotuksesta ylimäärä Na2C03 10,7 kmol/h 10 ja NaHC03 4,5 kmol/h johdetaan savukaasun rikkidioksidin pesuosaan, missä reaktioon S02 + 2 Na2C03 + H20 = Na2S03 + 2 NaHC03 kuluu natriumkarbonaattia 2 x 4,4 kmol/h. Savukaasun pesuvaiheesta poistuu liuos, missä on 15 Na2S03 4,4 kmol/h, Na2C03 2 kmol/h, NaHC03 13,3 kmol/h, Na2SC>4 1,1 kmol/h ja

Na2S203 0,1 kmol/h. Rikkivedyn erotukseen tarvittava höyry 3,9 t/h kehitetään paisuttamalla savukaasujen pesuvaiheen kiertoliuosta. Paisutukseen tulee pesuvaiheen kiertoliuos 313 m3/h, jonka lämpötila on 70 °C. Kiertoliuos paisutetaan rikkivedyn erotusosan paineeseen vastaten lämpötilaa 63 °C . Kiertoliuos palautetaan savukaasun pesuun jäähdyttäen savukaasut 20 lämpötilaan 69 °C . Pesuvaihetta seuraavassa savukaasujen lämmöntalteenottovaiheessa savukaasut jäähdytetään lämpötilaan 40 °C ja johdetaan savukaasupuhaltimelle, jolla säädetään jäteliemen polton alipaine, ja puhaltimelta savukaasut johdetaan karbonointivaiheeseen. Karbonointivaiheesta ja esikarbonointivaiheesta savukaasut johdetaan rikkivedyn pesuvaiheeseen, missä savukaasujen sisältämä rikkivety 0,02 kmol/h absorboidaan 25 natriumbisulfiittia sisältävään liuokseen. Reaktioon H2S + NaHS03 + Na2S03 = l,5Na2S203 + 1,5 H20 kuluu natriumbisulfiittia ja natriumsulfiittia 0,02 kmol/h. Pesuliuos johdetaan savukaasun 30 rikkidioksidin pesuvaiheeseen. Strippausvaiheessa tuotettu rikkivety 10 kmol/h vesihöyryn lauhduttamisen jälkeen poltetaan S02-kaasuksi H2S + 1,5 02 = S02 + H20 8 S02-kaasu absorboidaan jäteliemen polton savukaasujen pesusta poistuvaan natriumsulfiittia, natriumkarbonaattia ja natriumbikarbonaattia sisältävään liuokseen S02 + 2 Na2C03 + H20 = Na2S03 + 2 NaHC03 5 S02 + Na2S03 + H20 = 2NaHS03 S02 + NaHC03 = NaHS03 +C02 savukaasujen rikkivedyn pesuun tarvittavan natriumbisulfiittia sisältävän liuoksen ja sellun valmistukseen palautettavan liuoksen sisältäen Na2S03 5,4 kmol/h, NaHS03 9 kmol/h, 10 NaHC03 5 kmol/h, Na2S04 1,1 kmol/h ja Na2S203 0,1 kmol/h valmistamiseksi.

Jäteliemen poltossa vapautuvalla lämmöllä tuotetaan höyryä 12,8 t/h paineessa 24 bar aja lämpötilassa 221 °C. Tuotettu höyry johdetaan lauhdeturpiinille, josta saadaan sähköä 0,3 MW ja otetaan väliottoina höyryä 11,8 t/h lämpöpintojen nuohoukseen, jäteliemen 15 väkevöintiin sekä jäteliemen, polttoilman ja syöttöveden esilämmitykseen.

Esimerkki 2

Sellun valmistuksesta poistuu jätelientä 50 t/h, jossa on kuiva-ainetta 5 t/h. Kuiva-aineessa on hiiltä 1755 kg/h, vetyä 220 kg/h, natriumia 620 kg/h, rikkiä 375 kg/h, kaliumia 40 kg/h, 20 klooria 20 kg/h ja happea 1970 kg/h.

Jäteliemi väkevöidään epäsuoralla höyryllä 6-vaihehaihdutuksella kuiva-aineväkevyyteen 76 % ja johdetaan jäteliemen polttoon. Jäteliemen väkevöinnistä poistokaasut johdetaan jäteliemen polttoon ja sekundäärilauhde 43,4 t/h sellun pesuun ja jäteveden puhdistukseen.

25 Jäteliemen poltosta savukaasut, joiden lämpötila on 170 °C ja joissa on kuivia kaasuja 18200 m3n/h, rikkidioksidia 2,5 kmol/h, rikkivetyä 0,02 kmol/h ja natriumsulfaattia 1,2 kmol/h, johdetaan savukaasujen pesuun.

30 Jäteliemen poltosta poistuu toisaalta sulan vesiliuosta, viherlipeää 4,2 m3/h, väkevyys 180 g Na20 akt/1, sisältäen Na2C03 4,3 kmol/h, Na2S 7,5 kmol/h, Na2S04 0,4 kmol/h, Na2S203 0,04 kmol/h, K2C03 0,2 kmol/h ja KC1 0,6 kmol/h. Viherlipeän esikarbonoimiseksi reaktiossa 35 2 Na2S + H20 + C02 = 2 NaHS + Na2C03 9 kuluu hiilidioksidia 0,5 x 7,5 kmol/h = 3,8 kmol/h. Savukaasuja tarvitaan 690 m3n/h, kun hiilidioksidin absorptioaste on 70 %. Rikkivedyn erottamiseksi strippausvaiheessa reaktioon

5 NaHS + NaHC03 = Na2C03 + H2S

tarvitaan natriumbikarbonaattia vähintään ekvivalenttimäärä natriumbisulfidiin nähden eli 7,5 kmol/h. Käytetään kuitenkin ylimäärä bikarbonaattia, jotta bisulfidi mahdollisimman täydellisesti reagoisi rikkivedyksi. Bikarbonaatti valmistetaan savukaasun avulla 10 karbonointivaiheessa reaktion

Na2C03 + C02 + H20 = 2 NaHC03 K2C03 + C02 + H20 = 2 KHC03 15 mukaisesti. Karbonoinnissa hiilidioksidia absorboidaan 5,7 kmol C02/h vastaten bikarbonaattia 2 x 5,7 kmol/h = 11,4 kmol/h. Karbonointiin tuodaan strippausvaiheesta Na2C03 5,9 kmol/h ja NaHC03 2,7 kmol/h ja rikkivedyn erotukseen viedään karbonoinnista NaHC03 15 kmol/h ja Na2C03 3,5 kmol/h. Rikkivedyn erotuksessa bikarbonaattia kuluu rikkivetypääreaktion lisäksi sivureaktioon 20 2 NaHC03 = Na2C03 + C02 + H20 vastaten bikarbonaattia 0,8 kmol/h. Prosessista poistetaan 20 % viherlipeän kaliumin ja kloridin määristä jäähdyttämällä karbonointikierron natriumbikarbonaattikidelietettä ja 25 poistamalla emäliuosta. Kalium- ja kloridiyhdisteet jäävät liuokseen. Poistoliuoksessa prosessista poistuu Na2C03 0,6 kmol/h, NaHC03 0,9 kmol/h, Na2SC>4 0,08 kmol/h, Na2S203 0,008 kmol/h, KC1 0,11 kmol/h ja K2C03 0,05 kmol/h. Rikkivedyn erotuksesta ylimäärä Na2C03 8,8 kmol/h ja NaHC03 4 kmol/h johdetaan savukaasun rikkidioksidin pesuosaan, missä reaktioon 30 S02 + 2 Na2C03 + H20 = Na2S03 + 2 NaHC03 kuluu natriumkarbonaattia 2 x 2,5 kmol/h. Rikkivedyn erotukseen tarvittava höyry 2,9 t/h kehitetään paisuttamalla savukaasujen pesuvaiheen kiertoliuosta, jota lisälämmitetään 35 ottamalla haihduttamon 4. vaiheesta lämpöä 1,2 MW. Paisutukseen tulee pesuvaiheen 10 kiertoliuos 354 m3/h, jonka lämpötila on 68 °C. Kiertoliuos paisutetaan rikkivedyn erotusosan paineeseen vastaten lämpötilaa 63 °C . Jäteliemen väkevöintiin haihduttamon 6.vaiheeseen otetaan lämpöä sulan liuotuksen poistokaasujen jäähdytyksestä 0,3 MW ja savukaasujen lämmöntalteenottovaiheen kiertoliuoksesta 1,5 MW. Lämmöntalteenottovaiheesta lämpötilaan 5 40 °C jäähdytetyt savukaasut johdetaan savukaasupuhaltimelle, jolla säädetään jäteliemen polton alipaine, ja puhaltimelta savukaasut johdetaan karbonointivaiheeseen. Karbonointivaiheesta ja esikarbonointivaiheesta savukaasut johdetaan rikkivedyn pesuvaiheeseen, missä savukaasujen sisältämä rikkivety 0,02 kmol/h absorboidaan natriumbisulfiittia sisältävään liuokseen. Reaktioon 10 H2S + NaHS03 + Na2S03 = l,5Na2S203 + 1,5 H20 kuluu natriumbisulfiittia ja natriumsulfiittia 0,02 kmol/h. Pesuliuos palautetaan savukaasun rikkidioksidin pesuvaiheeseen. Strippausvaiheessa tuotettu rikkivety 7,5 kmol/h vesihöyryn 15 lauhduttamisen jälkeen poltetaan S02-kaasuksi H2S + 1,5 02 = S02 + H20 S02-kaasu absorboidaan jäteliemen polton savukaasujen pesusta poistuvaan natriumsulfiittia, 20 natriumkarbonaattia ja natriumbikarbonaattia sisältävään liuokseen S02 + 2 Na2C03 + H20 = Na2S03 + 2 NaHC03 S02 + Na2S03 + H20 = 2 NaHS03 S02 + NaHC03 = NaHS03 + C02 25 savukaasujen rikkivedyn pesuun tarvittavan natriumbisulfiittia sisältävän liuoksen ja sellun valmistukseen palautettavan liuoksen sisältäen Na2S03 6 kmol/h, NaHS03 4 kmol/h, NaHC03 5,6 kmol/h, Na2SC>4 1,5 kmol/h, Na2S203 0,07 kmol/h, KC1 0,5 kmol/h ja KHC03 0,8 kmol/h valmistamiseksi.

30 Jäteliemen ja rikkivetykaasun poltoissa vapautuvalla lämmöllä tuotetaan höyryä 20,5 t/h paineessa 83 bar aja lämpötilassa 484 °C. Tuotettu höyry johdetaan lauhdeturpiiniin, josta saadaan sähköä 4,2 MW ja otetaan väliottoina höyryä 12,2 t/h lämpöpintojen nuohoukseen, jäteliemen väkevöintiin sekä polttoilman ja syöttö veden esilämmitykseen.

35

Claims (9)

1. Menetelmä sellun ja kemiallismekaanisen massan valmistuksessa muodostuvan jäteliemen talteenottamiseksi, sähkön ja lämmön tuottamiseksi sekä kemikaalien regeneroimiseksi käytettäväksi uudelleen sellun ja kemiallismekaanisen massan 5 valmistukseen, jossa jäteliemi (2) väkevöidään (4), väkevöity jäteliemi (7) poltetaan (8), poltosta saatava sula (14) liuotetaan (15) viherlipeäksi (17), viherlipeä selkeytetään (18), selkeytetty viherlipeä (20), käsitellään savukaasuilla (22) viherlipeän sisältämän natriumsulfidin esikarbonoimiseksi (21) natriumbisulfidiksi, natriumbisulfidia sisältävä liuos (23) esikarbonointivaiheesta saatetaan kosketukseen (27) natriumbikarbonaattia sisältävän 10 liuoksen (25) kanssa natriumbisulfidin ja natriumbikarbonaatin saattamiseksi reagoimaan natriumkarbonaatiksi ja rikkivedyksi, joka erotetaan kaasun (24) muodossa, rikkivetyä sisältävä kaasu (24) jäähdytetään (52) vesihöyryn lauhduttamiseksi ja erottamiseksi, väkevöity rikkivetyä sisältävä kaasu poltetaan (54) rikkidioksidia sisältäväksi kaasuksi (55), natriumkarbonaattia sisältävä liuos (30) saatetaan kosketukseen (29) pestyjen ja jäähdytettyjen 15 savukaasujen (28) kanssa sen karbonoimiseksi mainitun natriumbikarbonaattia sisältävän liuoksen (25) muodostamiseksi, jäteliemen poltossa (8) talteenotetaan lämpöä höyryn (62) tuottamiseksi, jäteliemen poltosta (8) rikkidioksidia, rikkivetyä ja natriumsulfaattia sisältävät savukaasut (12) johdetaan savukaasujen pesuun (13), jossa savukaasut pestään natriumkarbonaattia sisältävällä liuoksella (34) natriumsulfiittia ja natriumsulfaattia sisältävän 20 liuoksen (35) muodostamiseksi, pestyt savukaasut johdetaan savukaasujen jäähdytykseen (41), jäähdytetyt savukaasut johdetaan savukaasupuhaltimelle (47) jäteliemen (7) polton (8) alipaineen säätämiseksi, savukaasut puhalletaan (47) karbonointiin (29) ja esikarbonointiin (21), tunnettu siitä, että karbonoinnista (29) ja esikarbonoinnista (21) savukaasut johdetaan savukaasujen pesuun (48), jossa savukaasut pestään natriumbisulfiittia sisältävällä liuoksella 25 (49) rikkivedyn talteenottamiseksi savukaasuista ja rikkivetykaasun poltosta (54) saatavaa rikkidioksidia (55) käytetään natriumbisulfiittia sisältävän liuoksen (49) valmistukseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että rikkivedyn poltosta (54) saatavan kaasun (55) sisältämä rikkidioksidi absorboidaan (56) savukaasujen pesusta 30 (13) saatuun natriumsulfiittia sisältävään liuokseen (35) natriumbisulfiittia sisältävän liuoksen valmistamiseksi, josta osa (57) johdetaan savukaasujen rikkivedyn pesuun (48), sekä sellun ja kemiallismekaanisen massan valmistukseen käytettävän natriumsulfiittia ja/tai natriumbisulfiittia sisältävän liuoksen (58) valmistamiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että jäteliemen polton savukaasut (12), joista lämpöä on talteenotettu höyryn (62) tuottamiseksi, johdetaan (5) jäteliemen suorahaihdutukseen (6) ja suorahaihdutuksesta savukaasut johdetaan savukaasujen pesuun (13). 5

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä tunnettu siitä, että savukaasuja pestään ja jäähdytetään (41) talteenottamalla (43) vapautuvaa lämpöä jäteliemen (44) väkevöintiin (4).

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä tunnettu siitä, että höyry (26) rikkivedyn (24) erotukseen (27) tuotetaan paisuttamalla (36) savukaasujen pesuvaiheen (13) liuosta (37), johon tapauskohtaisesti siirretään (38) lämpöä (39) jäteliemen väkevöinnistä (4) ja säätämällä (53) rikkivedyn erotuksen (27) paine niin, että paisuntavaiheen (36) lämpötila on savukaasun pesuun (13) tulevan savukaasun (12) 15 kastepisteen alapuolella ja palauttamalla liuos paisuntahaihdutuksesta savukaasujen pesuun (13).

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä tunnettu siitä, että sulan (14) liuotuksen (15) poistokaasuja (60) jäähdytetään talteenottamalla (59) lämpöä 20 jäteliemen (61) väkevöintiin.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä tunnettu siitä, että karbonoinnin (29) natriumbikarbonaattikiteitä sisältävästä liuoksesta (33) erotetaan (32) ja prosessista poistetaan kalium-ja kloridiyhdisteitä sisältävää liuosta (31). 25

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä tunnettu siitä, että jäteliemen poltosta saatava höyry (62) ja rikkivedyn poltosta saatava höyry (63) johdetaan turpiinille (64) sähkön (65) tuottamiseksi, turpiinilta otetaan korkeapainehöyryä (66) lämpöpintojen puhdistukseen ja matalapainehöyryä (67) jätelipeän väkevöintiin, polttoilman 30 sekä syöttö veden esilämmitykseen, muu osa höyrystä johdetaan turpiinin lauhdeosan kautta lauhduttimelle (69).

9. Laite edellä olevien patenttivaatimuksien mukaisen tavan soveltamisessa jäteliemen poltosta poistuvien savukaasujen (12) sisältämän rikkidioksidin, rikkivedyn, natriumsulfaatin 35 ja lämmön talteenottamiseksi sekä viherlipeän (20) sisältämän natriumsulfidin muuntamiseksi rikkivetyä sisältäväksi kaasuksi (24), natriumkarbonaattia sisältäväksi liuokseksi (34) ja natriumsulfiittia sisältäväksi liuokseksi (35), jossa on esikarbonointireaktori (21), rikkivedyn strippauskolonni (27), paisutusastia (36), savukaasujen rikkivedyn pesutomi (48), karbonointireaktori (29), savukaasujen jäähdytystorni (41), savukaasujen pesutomi (13), sekä 5 laitteita savukaasujen syöttämiseksi savukaasujen pesutomiin (13), savukaasujen pesutomilta jäähdytystomille (41), jäähdytystomilta savukaasupuhaltimelle (47), savukaasupuhaltimelta karbonointireaktoriin (29) ja esikarbonointireaktoriin (21), karbonointireaktorilta ja esikarbonointireaktorilta savukaasujen rikkivedyn pesutomiin (48) sekä savukaasujen poistamiseksi savukaasujen rikkivedyn pesutomilta, laitteita viherlipeän syöttämiseksi 10 esikarbonointireaktoriin (21), natriumbisulfidipitoisen liuoksen johtamiseksi esikarbonointireaktorista rikkivedyn strippauskolonniin (27), laitteita natriumkarbonaattia sisältävän liuoksen johtamiseksi rikkivedyn strippauskolonnista karbonointireaktoriin (29) ja savukaasujen pesutomiin (13), laitteita natriumbikarbonaattia sisältävän liuoksen johtamiseksi karbonointireaktorilta (29) rikkivedyn strippauskolonniin (27), laitteita höyryn syöttämiseksi 15 rikkivedyn strippauskolonniin (27) ja rikkivetyä sisältävän kaasun poistamiseksi siitä, laitteita liuoksen syöttämiseksi savukaasujen pesutomilta (13) paisutusastiaan (36) ja liuoksen syöttämiseksi paisutusastialta savukaasujen pesutomille (13), laitteita natriumbisulfiittia sisältävän liuoksen syöttämiseksi savukaasujen rikkivedyn pesutomille (48) ja pesuliuoksen poistamiseksi savukaasujen pesutomille (13), laitteita jäähdytysveden syöttämiseksi 20 jäähdytystomiin (41) sekä lämpimän veden poistamiseksi siitä, laitteita natriumsulfiittia sisältävän liuoksen poistamiseksi savukaasujen pesutomilta (13), esikarbonointireaktori (21), rikkivedyn strippauskolonni (27), paisutusastia (36), savukaasujen rikkivedyn pesutomi (48), karbonointireaktori (29), savukaasujen jäähdytystorni (41) ja savukaasujen pesutomi (13) on sovitettu päällekkäin samaan välipohjilla varustettuun kolonniin, laitteet savukaasujen 25 syöttämiseksi savukaasujen pesutomista (13) jäähdytystomiin (41) ja höyryn johtamiseksi paisutusastialta (36) rikkivedyn strippauskolonniin (27) ovat välipohjiin muodostettuja aukkoja, jotka päästävät pestyt savukaasut kohoamaan savukaasujen pesutomista (13) sen päällä olevaan jäähdytystomiin (41), ja höyryn paisutusastialta (36) sen päällä olevaan rikkivedyn strippauskolonniin (27), laitteet savukaasujen syöttämiseksi jäähdytystomilta (41) 30 karbonointireaktoriin (29) käsittävät yhteisen puhaltimen (47) savukaasujen puhaltamiseksi savukaasujen pesutomin (13), jäähdytystomin (41), karbonointireaktorin (29), esikarbonointireaktorin (21) sekä savukaasujen rikkivedyn pesutomin (48) läpi, tunnettu siitä, että savukaasujen rikkivedyn pesutomi (48) ja karbonointireaktori (29) on sovitettu päällekkäin mainittuun yhteiseen välipohjilla varustettuun kolonniin, että mainitut laitteet 35 savukaasujen syöttämiseksi karbonointireaktorista (29) savukaasujen rikkivedyn pesutomiin (48) ovat välipohjaan muodostettuja aukkoja, jotka päästävät savukaasut kohoamaan karbonointireaktorilta (29) sen päällä olevaan savukaasujen rikkivedyn pesutorniin (48), että mainitut laitteet savukaasujen syöttämiseksi esikarbonointireaktorilta (21) savukaasujen rikkivedyn pesutorniin (48) on yhdysputki, joka päästää savukaasut siirtymään 5 esikarbonointireaktorilta (21) rikkivedyn pesutomille (48).