FI62363C - Foerfarande foer aotervinning av natriumklorid fraon cellulosafabrikens processer - Google Patents

Description

ESSr^l [B] (11)KUULUTUSjULKAISU

Mjft l J '' UTLÄGGNI NGSSKRIFT ./Λ O 0 O

^45) Ps ?.cn ktl r-y nnL Ly 10 12 1002 ^ (S1) Kv.ik?/h*t.a.3 D 21 c 11/04 SUOMI—FINLAND (Μ) ηηημηλ·™»—ρ*·η**η·βΐι»*ΐη* 75222b (22) Hakamtapthri—AraSknlnpdac 05.0b. 7; ^^ (23) AlkupUvi—GlMghutcdaf 05.0b.75 (41) Tullut (iilkMcal — BltvK 06.02.76

Patentti- ]« rekisterihallitut /44) NlhttviW punon )· kuuUjullulwn pvm.— 31.08.82

Patent- och registerstyrelaan ' ' AnsSkmn uttafd och utlakrMtun publkurud (32)(33)(31) Pyr«la**y utuolkou» —bugtrd prtorltut 05.08.7^ USA (US) i+95088 (Tl) Erco Envirotech Ltd., 2 Gibbs Road, Islington, Ontario M9B 1R1,

Kanada(CA) (72) Jerome Anthony Lukes, Ogden, Utah, Robert Paul Schroeder, Salt Lake City, Utah, USA(US) (7*0 Oy Kolster Ab (5*0 Menetelmä natriumkloridin talteenottamiseksi selluloosatehtaan prosesseista - Förfarande för ätervinning av natriumklorid frän cellulosafabrikens processer - xaina Keksintö koskee natriumkloridin poistoa selluloosa-tehtaan prosesseista.

Ilman poistovirtaa toimivan selluloosatehtaan valkaisulaitoksen poistovirta sisältää natriumkloridia, joka on peräisin kloori-pitoisista valkaisukemikaaleista, tyypillisesti kloorista, kloori-dioksidista, kloorimonoksidista ja natriumhypokloriitista, ja natriumia sisältävästä emäksestä, tyypillisesti natriumhydroksidista, jota käytetään valkaisulaitoksen valkaisu- ja puhdistusprosesseissa, ja se johdetaan selluloosan keittoprosessissa käytetyn keittolipeän talteenotto- ja regenerointivaiheeseen, joka tuottaa selluloosaa valkaistavaksi ja puhdistettavaksi.

Tyypillisesti tällaiseen talteenotto- ja regenerointivaiheeseen kuuluu keittoliuosten poltto hiilipitoisten materiaalien poistamiseksi ja sellaisen kemikaaliseoksen muodostamiseksi, joka 2 69.3 6 3 on käytettävissä uudelleen keittokemikaaleina tai muutettavissa sellaisiksi. Koska talteenotto- ja regenerointivaihe ei kemiallisesti vaikuta natriumkloridiin, se kerääntyisi keittojärjestelmään, ellei ryhdytä toimenpiteisiin sen poistamiseksi.

Ilman poistovirtaa toimivaa selluloosakeittoa voidaan käyttää sulfaattiprosessin yhteydessä, jossa natriumhydroksidia ja natriumsulfidia käytetään keittokemikaaleina. Natriumsulfaattia tai muuta natriumia ja rikkiä sisältävää kemikaalia lisätään käytettyyn keittolipeään järjestelmän natrium- ja rikkihäviöiden korvaamiseksi, ja talteenotto- ja regenerointiprosessissa muodostuu poltto- tai uunitusvaiheessa sulate, joka sisältää pääasiassa natriumsulf idia ja natriumkarbonaattia, joka myöhemmin muutetaan natriumhydroksidiksi, sekä pieniä määriä natriumsulfaattia ja muita natriumin rikki-happiyhdisteitä. Tämä sulate sisältää myös natriumkloridia ilman poistovirtaa toimivassa prosessissa.

Tämä keksintö kohdistuu natriumkloridin poistoon puhtaassa muodossa natriumsulfidia, natriumkarbonaattia, natriumkloridia ja natriumsulfaattia sisältävästä sulatteesta poistamatta hyödyllisiä kemikaaleja.

CA-patenttijulkaisussa 928 008 on kuvattu menetelmä natriumkloridin poistamiseksi natriumsulfidia, natriumkarbonaattia ja natriumkloridia sisältävästä sulatteesta, jolloin ensin uutetaan natriumsulfidi sulatteesta yli 50°C:n lämpötilassa, mitä seuraa natriumkloridin erottaminen alle 20°C:n lämpötilassa.

Tässä menetelmässä esiintyy kuitenkin ongelmia. Natrium-kloridi saadaan vesiliuoksena, joka aina sisältää jonkin verran liuennutta natriumkarbonaattia. Tässä tunnetussa menetelmässä natriumkloridiliuos heitetään pois, jolloin jonkin verran arvokasta natriumkarbonaattia joutuu hukkaan.

Lisäksi toimittaessa alle 20°C:n lämpötiloissa, jolloin natriumkloridi saadaan poistetuksi vesiliuoksena ja natriumkarbonaatti saadaan erilleen puhtaana, natriumkarbonaatti on dekahyd-raatin muodossa. Tällä tavoin sitoutunut vesi aiheuttaa häiriöitä järjestelmän vesitasapainossa.

Erotettaessa natriumkloridi käyttämällä alle 20°C:n lämpötiloja natriumkarbonaattidekahydraatin saostamiseksi tarvitaan huomattava energiamäärä liuoksen jäähdyttämiseksi ja dekahydraatin muodostamiseksi.

3 6 2 ό 6 3 Tällä keksinnöllä pyritään voittamaan nämä ongelmat, jolloin puhdas natriumkloridi saadaan talteen kiinteässä muodossa, vältetään natriumkarbonaattihäviöt, natriumkarbonaatti saadaan pidetyksi muodossa, jolla vältetään kaikki huomattavat vesitasapainon häviöt, ja lisäksi kuluu huomattavasti vähemmän energiaa.

Tämän keksinnön periaatteita voidaan soveltaa sulfaatti-menetelmän lisäksi muihin selluloosan valmistusprosesseihin, joissa käytetään natriumsulfidia tai joissa natriumsulfidin vesiliuosta muodostuu välituotteena. Tyypillisiä tällaisia muita prosesseja ovat suursaantoinen esikäsittelysulfaatti-, polysulfidi-, alkali-sulfidi- ja natriumpohjainen sulfaattiprosessi.

Ilman poistovirtaa toimivaa menetelmää voidaan käyttää myös soodakeitossa, jossa natriumhydroksidia käytetään aktiivisena keittokemikaalina. Tällaisen laitoksen talteenotto- ja regenerointi-prosessin polttovaiheessa saadaan sulate, joka sisältää natrium-karbonaattia ja natriumkloridia. Sulate sisältää myös tavallisesti pieniä määriä natriumsulfaattia ja muita natriumin rikki-happi-suoloja, jotka ovat peräisin uunin polttoöljystä, puusta ja natrium-sulfaattia epäpuhtautena sisältävistä täydennyskemikaaleista.

Vaikkakin tämän keksinnön mukaisesti sulatteessa oleva natriumkloridi on lähinnä peräisin valkaisulaitoksen poistovirrois-ta, se voi olla peräisin myös muista lähteistä, kuten raaka-aineena käytettävistä puulastuista (tukkien uitto merivedessä), natrium-kloridiepäpuhtauksista selluloosan keittokemikaaleissa ja natrium-kloridiepäpuhtauksista selluloosatehtaassa käytetyssä vedessä.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetyn keittolipeän regeneroimiseksi keittolipeä poistetaan selluloosasta, käsitellään uunissa sulatteen muodostamiseksi, joka sisältää natriumkloridia, natriumsulfaattia ja natriumkarbonaattia ja mahdollisesti natriumsulf idia, sulate liuotetaan sulateliuoksen muodostamiseksi, sulate-liuos kaustisoidaan, niin että muodostuu regeneroitu keittolipeä, ja natriumkloridi otetaan talteen tästä syklistä.

Keksinnölle on tunnusomaista, että mainittu sulate uutetaan vedellä ainakin 70°C;n lämpötilassa, jolloin muodostuu kuuma vesi-liuos, joka sisältää kaiken natriumkloridin, ja kiinteä vedetöntä tai monohydraattimuodossa olevaa natriumkarbonaattia ja natrium-sulfaattia sisältävä jäännös, joka syötetään kaustisointilaittee-seen, kuuma vesiliuos jäähdytetään lämpötilaan 18-80°C käytännöin- 4 62363 sesti katsoen puhtaan natriumkloridin kiteyttämiseksi, ja natrium-kloridi erotetaan jäähtyneestä liuoksesta, josta ainakin osa palautetaan uuttovaiheeseen.

Kiinteässä seoksessa oleva uutettavan natriumkloridin määrä riippuu käytetystä natriumkloridilähteestä. Tyypillisesti pääosa siitä saadaan valkaisulaitoksen poistovirrasta, kun käytetään ilman poistovirtaa toimivaa keittoa, ja määrä riippuu käytetystä valkaisumenetelmästä. Tyypillisessä menettelyssä, jossa kloori-dioksidin ja kloorin seosta käytetään CEDED-sekvenssin ensimmäisessä vaiheessa, natriumkloridin määrä voi vaihdella välillä n. 55-75 kg/ 1000 kg selluloosaa, riippuen käytetyn klooridioksidin määrästä.

Kun käytetään natriumsulfidia sisältävää sulatetta, sulate fraktioidaan ensin natriumsulfidin erottamiseksi natriumkarbonaatin, natriumkloridin ja natriumsulfaatin kiinteästä seoksesta.

Tapa, jolla sulatteen fraktiointi suoritetaan, ei ole kriittinen keksinnön kannalta. Eräässä toteutusmuodossa sulate voidaan uuttaa käytännöllisesti katsoen kaiken natriumsulfidin poistamiseksi siitä, jolloin jää jäljelle kiinteä seos, joka koostuu oleellisesti natriumkarbonaatista, natriumkloridista ja natrium-sulfaatista. Saatu natriumsulfidin vesiliuos, joka sisältää jonkin verran sulatteesta liuennutta natriumkarbonaattia, natriumkloridia ja natriumsulfaattia, palautetaan takaisin ainakin yhden keitto-kemikaalin aikaansaamiseksi.

Vaihtoehtoisesti sulate voidaan liuottaa vesipitoiseen materiaaliin komponenttien vesiliuoksen aikaansaamiseksi. Saatu vesi-liuos väkevöidään, tyypillisesti keittämällä, jolloin saostuu natriumkarbonaatin, natriumkloridin ja natriumsulfaatin seos. Saos-tettu seos erotetaan ja käsitellään tämän keksinnön mukaisesti, ja natriumsulfidiliuos palautetaan takaisin keittovaiheeseen.

Keksintöä kuvataan seuraavassa tarkemmin viitaten liitteenä oleviin piirroksiin, joissa: kuva 1 on juoksukaavio keksinnön eräästä toteutusmuodosta, joka on liitetty sulfaattiselluloosan keitto-operaatioon, ja kuva 2 on juoksukaavio kuvan 1 toteutusmuodon muunnoksesta.

Viitaten ensin kuvaan 1, puuhaketta tai muuta selluloosa-kuituja sisältävää raaka-ainetta syötetään putkea 10 pitkin kattilaan 12, jossa puuhaketta keitetään keittolipeän kanssa, jota syötetään putkesta 14 ja joka sisältää natriumsulfidia ja natrium- 5 69.363 hydroksidia aktiivisina keittokemikaaleina (sulfaattiprosessi).

Saatu selluloosa ja mustalipeä erotetaan ja selluloosa pestään ruskean massan pesurissa 16. Selluloosan pesuliuoksena käytetään vesipitoista valkaisulaitoksen poistovirtaa, jota syötetään putkesta 18. Vaihtoehtoisesti selluloosa voidaan pestä vedellä tai "epäpuhtaalla lauhteella" ja valkaisulaitoksen poisto-virta käyttää muualla systeemissä, kuten alla yksityiskohtaisemmin kuvataan. Jotta vältettäisiin rikkivedyn muodostuminen tämän pesuvaiheen aikana käytettäessä valkaisulaitoksen poistovirtaa on edullista pitää valkaisulaitoksen poistovirran pH neutraalilla tai lievästi alkaalisella alueella, tyypillisesti pH-arvossa n. 9.

Pesty ja valkaisematon selluloosa syötetään putkea 20 pitkin valkaisulaitokseen 22, jossa selluloosalle suoritetaan sarja valkaisu- ja puhdistusprosesseja, joissa käytetään yhtä tai useampaa, klooria sisältävää valkaisuainetta. Yleensä valkaisuun ja puhdistukseen käytetään klooria, klooridioksidia tai niiden seosta, joita syötetään putkesta 24, ja emäsuuttoa natriumhydroksidin vesiliuoksella, jota syötetään putkesta 26, tyypillisesti CEDED-sekvens-sissä. Selluloosa pestään valkaisulaitoksessa tyypillisesti jokaisen valkaisu- tai emäsuuttovaiheen jälkeen vedellä, jota syötetään putkesta 28. Valkaisulaitoksen pesuoperaatioista tuleva käytetty pesuvesi yhdessä valkaisu- ja emäsuuttovaiheista tulevien käytettyjen kemikaalien kanssa muodostaa valkaisulaitoksen poistovirran putkessa 18.

Edullisesti pesuvaiheessa selluloosa ja pesuvesi virtaavat vastakkaisiin suuntiin valkaisulaitoksen läpi. Edullisesti selluloosan emäsuutossa natriumhydroksidia käytetään hieman ylimäärin stökiometriseen määrään nähden, joka on yksi natriumatomi jokaista valkaisukemikaaleissa olevaa klooriatomia kohti, jolloin putkessa 18 olevalla valkaisulaitoksen poistovirralla on alkalinen pH, kuten yllä mainittiin. Valkaistu ja puhdistettu selluloosa otetaan talteen valkaisulaitoksesta 22 putken 30 kautta ja johdetaan paperinvalmistusprosesseihin.

Haluttaessa putkessa 18 oleva valkaisulaitoksen poistovirta voidaan lisätä putkessa 32 olevaan mustalipeään, vaikka tämä menettely saattaa olla vähemmän edullista, sillä tällöin kokonais-vedentarve kasvaa.

Putkessa 18 oleva valkaisulaitoksen poistovirta sisältää 6 62363 huomattavia määriä natriumkloridia, joka siirretään putkessa 32 olevaan mustalipeään. Mustalipeä haihdutetaan haihduttimessa 34 ennen sen johtamista putkea 36 pitkin uuniin 38, joka on mitä tahansa sopivaa rakennetta. Haihduttimesta 34 putkea 40 pitkin talteenotettua vettä voidaan käyttää aikaansaamaan ainakin osa systeemin veden tarpeesta, esimerkiksi ainakin osana siitä vedestä, joka syötetään putkessa 28 valkaisulaitokseen, haluttaessa sopivan puhdistuksen jälkeen.

Natriumsulfaattia tai muuta natrium- ja rikkiyhdistettä, kuten käytettyä happoa, lisätään mustalipeään uunissa 38, tyypillisesti lisäämällä se putkea 42 pitkin putkessa 36 olevaan haihdutettuun lipeään. Natriumsulfaattia, jota voidaan lisätä kiinteässä, lietteen tai vesiliuoksen muodossa, käytetään korvaamaan se natrium ja rikki, joka järjestelmästä on poistunut kemikaalien talteenotto- ja regenerointivaiheissa.

Mustalipeä muodostaa uunissa 38 sulatteen, joka sisältää natriumsulfidia ja natriumkarbonaattia ja lisäksi reagoimattomia komponentteja, jotka koostuvat natriumkloridistä ja natriumsulfaa-tista ja muista natriumin rikki-happisuoloista. Sulatteessa olevan natriumsulfaatin ja muiden natriumin rikki-happisuolojen määrä riippuu poltto-operaation tehokkuudesta.

Poltto-operaatiosta saadaan tulokseksi sulate, joka sisältää natriumsulfidia, natriumkarbonaattia, natriumkloridia ja natrium-sulfaattia. Tälle sulatteelle suoritetaan erilaisia toimenpiteitä tämän keksinnön mukaisesti natriumkloridin poistamiseksi.

Sulatetta uutetaan ensin korotetussa lämpötilassa sulatteen uuttolaitteessa 44 vedellä, jota syötetään putkesta 46, käytännöllisesti katsoen kaiken natriumsulfidin liuottamiseksi sulatteesta. Putkessa 46 käytetty vesi voi koostua "heikosta pesuvedestä", joka saadaan kalsiumkarbonaattilietteen pesusta kaustisoinnin jälkeen.

Näin saatu putkessa 48 oleva natriumsulfidiliuos sisältää tavallisesti jonkin verran liuennutta natriumkarbonaattia, natrium-sulfaattia ja natriumkloridia, mutta pääosa niistä pysyy liukenemattomina kiinteinä aineina, jotka johdetaan putkea 50 pitkin uutto-laitteeseen 52. Putkessa 48 olevaa natriumsulfidiliuosta käytetään, haluttaessa laimennuksen jälkeen, muodostamaan kierrätettävä keitto-lipeä, kuten alla yksityiskohtaisemmin kuvataan.

7 62363

Sulatteen uuttovaihe suoritetaan korotetussa lämpötilassa, tyypillisesti 49°C:sta liuoksen kiehumispisteeseen. Sulatteen uutossa käytetään sellaista vesimäärää, että putkessa 48 olevan natriumsulfidiliuoksen natriumsulfidipitoisuus saadaan suureksi, jotta estettäisiin suurten natriumkloridimäärien liukeneminen natriumsulfidiliuokseen. Tyypillisesti natriumsulfidin väkevyys on välillä n. 20 - n. 45 %.

Putkessa 48 oleva natriumsulfidin vesiliuos voidaan valmistaa myös muodostamalla sulatteesta vesiliuos ja saostamalla sen jälkeen natriumkarbonaatti, natriumsulfaatti ja natriumkloridi liuoksesta tyypillisesti n. 50-140°C:n lämpötilassa, jolloin natriumsulfidi-pitoisuudeksi saadaan n. 20-45 %.

Kun käytetään soodakeittoa, natriumsulfidia ei ole läsnä sulatteessa eikä ensimmäistä fraktiointivaihetta tarvita. Vaiheet, joita kuvataan alla natriumkarbonaatin, natriumsulfaatin ja natrium-kloridin seoksien käsittelemiseksi sulfaattikeitossa, soveltuvat yhtä hyvin sulatteelle, joka on muodostettu soodakeiton talteen-ottoprosessissa.

Kuvassa 1 on esitetty kaksi erillistä uuttolaitetta 44 ja 52. Yhtä ainoaa uuttolaitetta voidaan kuitenkin haluttaessa käyttää, kun uuttovaiheet suoritetaan peräkkäin.

Uuttolaitteessa 52 natriumkarbonaatin, natriumsulfaatin ja natriumkloridin kiinteää seosta uutetaan vedellä, jota syötetään putkesta 54, ja kierrätyslipeällä korotetussa lämpötilassa oleellisesti kaiken natriumkloridin poistamiseksi kiinteästä seoksesta, jolloin natriumkarbonaatin ja natriumsulfaatin kiinteä seos jää jäljelle putkeen 56.

Uutto uuttolaitteessa 52 suoritetaan korkeassa lämpötilassa, edullisesti lähellä kiehumispistettä, sillä natriumkarbonaatin liukoisuus suhteessa natriumkloridiin on alhaisempi korkeissa kuin alemmissa lämpötiloissa, vaikkakin alempia lämpötiloja aina n. 20°C:seen saakka voidaan käyttää. Tällaisten alempien lämpötilojen käyttö suurentaa putkessa 66 olevan kierrätyslipeän tilavuutta johtuen natriumkarbonaatin ja natriumsulfaatin suuremmasta liukoisuudesta suhteessa natriumkloridiin.

Joissakin tapauksissa haluttua suurempi määrä natriumkarbonaattia ja natriumsulfaattia voi liueta kiinteistä aineista uutto-vaiheessa, jolloin liuosta voidaan keittää natriumkarbonaatin 8 62363 ja natriumsulfaatin seoksen saostamiseksi. Kuumaa natriumkloridin vesiliuosta voidaan saostetun seoksen poiston jälkeen käsitellä kuten alla esitetään viitaten kuumaan natriumkloridin vesiliuokseen, joka saadaan uuttolaitteessa 52 suoritetusta uutosta.

Uuttolaitteesta 52 saatu kuuma natriumkloridiliuos, joka sisältää jonkin verran kierrätysvirrasta peräisin olevaa liuennutta natriumkarbonaattia ja natriumsulfaattia, johdetaan putkeen 58, joka johtaa kiteyttimeen 60, jossa kuuma natriumkloridiliuos jäähdytetään käytännöllisesti katsoen puhtaan natriumkloridin saostamiseksi, ja se otetaan talteen putken 62 kautta. Liuos voidaan haluttaessa haihduttaa tämän jäähdytyksen aikana, jolloin vesihöyry poistetaan putken 64 kautta.

Lämpötila, johon natriumkloridiliuos jäähdytetään puhtaan natriumkloridin saostamiseksi siitä, riippuu jossain määrin putkessa 58 olevan kuuman liuoksen lämpötilasta. Tyypillisesti liuos voidaan jäähdyttää n. 18-80°C:n lämpötilaan.

Yleensä lämpötila, johon liuos jäähdytetään verrattuna liuoksen alkulämpötilaan, riippuu lukuisista tekijöistä, kuten halutusta natriumkloridin saannosta ja puhtaudesta sekä halutusta uudelleenkierrätysasteesta.

Tässä keksinnössä on olosuhteiden pitämiseksi vakiona koko laitoksessa edullista poistaa putken 62 kautta sellainen määrä puhdasta natriumkloridia, joka vastaa oleellisesti selluloosakeit-toon syötettyä määrää. Tämä määrä on sama kuin sulatteessa olevan natriumkloridin määrä vähennettynä sillä natriumkloridimäärällä, jota kierrätetään natriumsulfidiliuoksessa putkessa 48.

Natriumkloridin kiteytyksestä kiteyttimestä 60 saatu jäähtynyt emäliuos, joka sisältää pieniä määriä natriumkloridia ja liuoksesta 58 peräisin olevaa natriumkarbonaattia ja natriumsulfaattia, palautetaan putkea 66 pitkin takaisin uuttolaitteeseen 52.

Prosessi toimii tavallisesti siten, että natriumkarbonaatin ja natriumsulfaatin määrät, jotka kiertävät uuttolaitteen 52 ja kiteyttimen 60 välillä, ovat oleellisesti muuttumattomat siten, että natriumkarbonaatin ja natriumsulfaatin määrät putkessa 56 ovat oleellisesti samat kuin putkessa 50 olevassa kiinteässä seoksessa.

Natriumkarbonaatin ja natriumsulfaatin seos putkessa 56 syötetään liuotusastiaan 68, jossa se liuotetaan veteen, jota syötetään putkesta 70, sulfidivapaan viherlipeän muodostamiseksi, 9 62363 joka kulkee putkea 72 pitkin kaustisointiastiaan 74, jossa natrium-karbonaatti käytännöllisesti katsoen kokonaisuudessaan muutetaan natriumhydroksidiksi kalkin avulla, jota syötetään kaustisointiastiaan 74 putken 76 kautta. Kaustisointiastiassa 74 saostettu kalsiumkarbonaattilieju erotetaan saadusta sulfidivapaasta valko-lipeästä ja johdetaan edelleen putkea 78 pitkin kalkkiuuniin muodostamaan lisää kalkkia.

Käytetty uuttolämpötila takaa, että putkessa 56 oleva natriumkarbonaatti on vedettömässä tai monohydraattisuolan muodossa. Natriumkarbonaattisuolan johtaminen tässä muodossa uudelleenkaus-tisointiprosessiin poistaa vain vähän tai ei lainkaan vettä kaus-tisointisysteemiin ja tästä johtuen laitoksessa voidaan saavuttaa vesitasapaino.

Kalsiumkarbonaattiliete pestään vedellä valkolipeällä jäännösten poistamiseksi ennen sen johtamista kalkkiuuniin. Viimeksi mainitusta pesusta saatu käytetty pesuvesi on "heikko pesuliuos", jota voidaan käyttää sulatteen uuttamiseen sulatteen uuttolait-teessa 44 tai natriumkarbonaatin liuottamiseen putkessa 56.

Sulfidivapaa valkolipeä, joka koostuu natriumsulfaattia ja kaustisoimatonta natriumkarbonaattia sisältävästä natriumhydroksidin vesiliuoksesta, johdetaan putkea 80 pitkin sekoitettavaksi putkessa 48 olevaan natriumsulfidiliuokseen, haluttaessa sopivasti laimennettuna halutun natriumsulfidin ja natriumhydroksidin välisen suhteen aikaansaamiseksi putkessa 82 olevan valkolipeän muodostamiseksi, joka sisältää natriumsulfidia ja natriumhydroksidia ja joka palautetaan takaisin putkessa 14 olevan keittolipeän muodostamiseksi ainakin osittain, mahdollisten lisämäärien syötön tapahtuessa putkesta 84.

Putkessa 80 olevaa sulfidivapaata valkolipeää voidaan käyttää täysin tai osittain muilla tavoin. Esimerkiksi putkessa 80 oleva sulfidivapaa valkolipeä voidaan syöttää valkaisulaitokseen 22 ainakin osana emäksisestä uuttolipeästä, joka syötetään putkea 26 pitkin siihen. Kun valkaisulaitos 22 sisältää vähintään yhden happivalkaisuvaiheen, putkessa 80 olevaa sulfidivapaata valkolipeää voidaan käyttää natriumhydroksidin aikaansaamiseen happivalkaisu-vaihetta varten.

Se, että kierrätetty valkolipeä putkessa 82 sisältää pieniä määriä natriumkloridia ja regeneroimattomia keittokemikaaleja, ei 10 / O ~f £ 7 6 oo j tavallisesti ole epäedullista, sillä natriumsulfaattia ja muita arvokkaita natrium- ja rikkiyhdisteitä käytetään uunissa 38 ja natriumkarbonaatti kierrätetään systeemissä kaustisointilaittee-seen 74. Putken 82 valkolipeässä mahdollisesti oleva natriumkloridi kiertää systeemin läpi ja vaikka se on "kuollutta kuormaa", muuttumattomissa olosuhteissa määrä pysyy oleellisesti vakiona, sillä kiteyttimessä 60 poistettu määrä on suunnilleen sama kuin systeemiin syötetyn natriumkloridin määrä. Vaikka putkessa 82 oleva valko-lipeä täten sisältää ei-aktiivisten kemikaalien kuolleen kuorman, tämä kuollut kuorma on muuttumattomissa olosuhteissa oleellisesti vakio eikä tämän vuoksi huononna prosessia merkittävässä määrin.

Kuvan 1 toteutusmuodossa poistetaan täten natriumkloridi kiinteässä, oleellisesti puhtaassa ja helposti uudelleen käytettävässä muodossa menettämättä mitään käyttökelpoisia kemikaaleja ja vaikuttamatta systeemin vesitasapainoon, täysin päinvastoin kuin alalla aikaisemmin.

Kuvassa 2 esitetyssä kuvan 1 toteutusmuodon muunnoksessa kuvataan vain sulatteen käsittelymenetelmiä. On ymmärrettävä, että selluloosan keitto-operaatioita sellaisena kuin se esitettiin yllä kuvan 1 toteutusmuodon yhteydessä, voidaan käyttää samalla tavoin kuvan 2 muunnelman yhteydessä.

Kuvan 2 muunnelmassa esitetään perusmenettely, jota voidaan soveltaa kuvan 1 toteutusmuotoon estämään kemikaalien, erityisesti natriumsulfidin kerääntyminen kierrätettävään virtaan 16, mitä saattaa tapahtua johtuen pesun tehottomuudesta. Samoja viitenumerolta käytetään määrittelemään yhteisiä kohtia kuvan 1 kanssa.

Kuten tässä muunnelmassa esitetään, sulatteen uuttolaitteessa tapahtuvan uuton jälkeen saatu liete johdetaan putkea 84 pitkin erottimeen 86, tyypillisesti suodattimeen, jossa kiinteät aineet erotetaan natriumsulfidiliuoksesta ja viimeksimainittu poistetaan putkea 88 pitkin. Osa putkessa 88 olevasta natriumsulfidiliuoksesta voidaan palauttaa takaisin uuttolaitteeseen 44 putkea 90 pitkin siinä olevan sulfidiväkevyyden nostamiseksi, loppuosan kulkiessa putkea 84 pitkin valkolipeän muodostukseen.

Natriumkarbonaatin, natriumkloridin ja natriumsulfaatin kiinteä seos, joka on erotettu natriumsulfidiliuoksesta erotti-messa 86, johdetaan putkea 60 pitkin pesuriin 92, jossa mahdollinen 11 6 2 3 6 3 mukana kulkeutunut natriumsulfidi erotetaan käytännöllisesti katsoen täysin kiinteistä aineista pesemällä se osalla putken 66 palautuslipeää putkessa 94, ja käytetty pesuvesi johdetaan uutto-laitteeseen 44 muodostamaan osa uuttolipeästä putkessa 46.

Pesty kiinteä aine johdetaan putkea 98 pitkin uuttolaittee-seen 52, jossa se saatetaan kosketukseen veden kanssa, jota syötetään putkesta 54, kierrätetyn liuoksen kanssa, jota syötetään putkesta 66 ja käytetyn pesuveden kanssa, jota syötetään putkesta 100.

Saatu liete syötetään putkea 102 pitkin erottimeen 104, tyypillisesti suodattimeen, jossa natriumkarbonaatti ja natriumsulfaatti erotetaan natriumkloridiliuoksesta, ja kiinteät aineet johdetaan putkea 106 pitkin pesuriin 108, jossa kiinteät aineet saatetaan kosketukseen veden kanssa, jota syötetään putkea 110 pitkin mahdollisen mukana kulkeutuneen natriumkloridiliuoksen poistamiseksi.

Käytetty pesuvesi johdetaan pesurista 109 putkea 111 pitkin kokonaan uuttolaitteeseen 52 putken 100 kautta tai osittain putkien 111 ja 100 kautta uuttolaitteeseen 52 ja osittain putkien 111 ja 113 kautta putkessa 58 olevaan natriumkloridiliuokseen, samalla kun natriumkarbonaatin ja natriumsulfaatin pesty seos johdetaan putkea 56 pitkin kaustisointiin.

Kiteyttimessä 60 tapahtuvan puhtaan natriumkloridin kiteytyksen jälkeen liete johdetaan edelleen putkea 112 pitkin erottimeen 114, jossa kiinteä natriumkloridi erotetaan emäliuoksesta ja johdetaan putkea 116 pitkin pesuriin 118. Emäliuos palautetaan putkea 66 pitkin takaisin uuttolaitteeseen 52.

Natriumkloridi pestään pesurissa 118 vedellä,jota syötetään putkesta 120 mukana kulkeutuneen lipeän poistamiseksi ennen pestyn, oleellisesti puhtaan natriumkloridin poistamista putken 62 kautta. Putkessa 122 oleva käytetty pesuvesi johdetaan putkessa 66 olevaan kierrätysvirtaan.

Kuvassa 2 hahmotetulla ja yllä kuvatulla pesumenettelyllä vältetään natriumsulfidin kerääntyminen kierrätysvirtaan 66. Niinpä natriumsulfidi, joka on mukana putkessa 50 olevan natriumkloridin, natriumkarbonaatin ja natriumsulfaatin seoksessa, poistetaan ainakin osittain putkessa 24 olevan kierrätysvirran pesuveden avulla ja pesty natriumsulfidi jää laitokseen putkessa 96 olevan kierrätyksen ansiosta, joka menee sulatteen uuttolaitteeseen 44 ja lopuksi putkessa 48 olevaan natriumsulfidiliuokseen.

12 62363

Mahdollinen jäljelle jäävä natriumsulfidi on mukana kierrä-tysvirrassa 66, putken 94 sivuvirrassa, joka estää tämän natriumsulf idin kerääntymisen kierrätysvirtaan 66. Jäljelle jäävä natriumsulf idi kierrätysvirrassa 66 on peräisin natriumsulfidistä, jota ei ole poistettu pesurissa 92, natriumsulfidistä, josta natrium-karbonaatti ja natriumsulfaatti on erotettu pesurissa 110 ja joka on palautettu suoraan tai epäsuorasti putkeen 58, ja natriumsulf idistä, josta natriumkloridi on erotettu pesurista 118.

Natriumkarbonaatin ja natriumsulfaatin pesu pesurissa 110 poistaa myös mahdollisen mukana kulkeutuneen natriumkloridin seoksesta, ja tällöin erotettu natriumkloridi palautetaan natriumkloridi-liuokseen.

Natriumkloridin pesu pesurissa 118 poistaa myös mukana kulkeutuneen kierrätysliuoksen ja poistettu liuos palautetaan kierrätysvirtaan putken 122 kautta. Putkien 110 ja 120 kautta lisätty tuore vesi voidaan tasapainottaa vedellä, joka poistetaan putken 64 kautta natriumkloridin jäähdytyskiteytyksen aikana, pesuvedellä, jota käytetään putkessa 94 ja putkessa 56 olevalla natriumkarbonaatin kidevedellä.

Keksintöä kuvataan tarkemmin seuraavilla esimerkeillä:

Esimerkki I

Suoritettiin tutkimus systeemin Na2S - NaCl - Na2CO^ - Na2SO^ -H20 komponenttien suhteellisista liukoisuuksista eri lämpötiloissa ja sulfidiväkevyyksillä tarkoituksena määrittää halutut olosuhteet sulatteen fraktioinnille. Pienet määrät natriumhydroksidia oli läsnä lipeissä. Seuraavassa taulukossa esitetään tutkimuksen tulokset:

Taulukko Lämpötila Na_S NaOH NaCl Na-CO-, Na_SO.

°c 2 p-% 2 3 2 4 49 24,8 0,3 4,38 1,07 0,20 55 21,8 0,1 6,44 1,51 0,19 100 22,4 0,21 7,43 1,63 0,17 100 35,4 0,7 2,27 0,41 0,17 113 22,7 0,3 7,51 2,08 0,22 117,5 26,7 0,7 5,73 1,09 0,23 130 36,3 1,6 2,92 0,88 0,16 13 6 2 3 6 3

Yllä olevista tuloksista nähdään, että korkeat lämpötilat ja suuret natriumsulfidiväkevyydet edistävät natriumsulfidin erottumista samalla, kun vältetään muiden komponenttien huomattavien määrien läsnäolo natriumsulfidiliuoksessa.

Esimerkki II

Perustuen esimerkin I liukoisuustietoihin ja tunnettuihin systeemin Na2C02-NaCl-Na2S0^-H20 liukoisuustietoihin laskettiin massatasapaino suunnilleen 500 ton/päivä tuottavalle selluloosa-tehtaalle, jossa käytetään kuvan 1 sulatteen käsittelymenettelyä.

11308 kg/h sulatetta, joka sisältää 7656 kg natriumkarbonaattia, 1820 kg natriumsulfidia, 1549 kg natriumkloridia ja 283 kg natriumsulfaattia, uutetaan 100°C:ssa 32285 kg/h:lla vettä, jolloin saadaan 5201 kg/h natriumsulfidiliuosta (putki 48), joka sisältää 26 kg natriumkarbonaattia, 1820 kg natriumsulfidia, 120 kg natriumkloridia, 6 kg natriumsulfaattia ja 32285 kg vettä.

2336 kg/h kiinteää seosta, joka sisältää 7630 kg natrium-karbonaattia, 1429 kg natriumkloridia ja 277 kg natriumsulfaattia (putki 50), uutetaan 100°C;ssa 4234 kg/h:lla vettä ja 11691 kg/h:lla kierrätysliuosta, joka sisältää 1590 kg natriumkarbonaattia, 2087 kg natriumkloridia, 192 kg natriumsulfaattia ja 7821 kg vettä.

Uutossa saadaan 9203 kg/h:n kiinteää seosta, jossa on 7630 kg natriumkarbonaattia, 277 kg natriumsulfaattia ja 1296 kg kidevettä ja joka johdetaan kaustisointiin (putkea 56 pitkin).

Uuttovaiheessa saadaan myös 16058 kg/h natriumkloridiliuosta (putki 58), joka sisältää 1590 kg natriumkarbonaattia, 3517 kg natriumkloridia, 192 kg natriumsulfaattia ja 10759 kg vettä. Viimeksimainittu liuos jäähdytetään 50°C:seen samalla kun 2938 kg/h vettä haihdutetaan, jolloin seostamalla saadaan 1429 kg/h natriumkloridia (putki 62). Saatu emäliuos palautetaan (putki 66) takaisin natriumkloridin uuttovaiheeseen.

Tämän keksinnön mukaisesti pystytään täten poistamaan nat-riumkloridi selluloosatehtaan menettämättä aktiivisia kemikaaleja, ja poistetut määrät vastaavat selluloosatehtaaseen syötettyjä määriä. Muunnelmat ovat mahdollisia keksinnön suojapiirin puitteissa .

Claims (3)

14 6 2 3 6 3

1. Menetelmä käytetyn keittolipeän regeneroimiseksi selluloosatehtaassa, jolloin käytetty keittolipeä poistetaan selluloosasta, käsitellään uunissa sulatteen muodostamiseksi, joka sisältää natriumkloridia, natriumsulfaattia ja natriumkarbonaattia ja mahdollisesti natriumsulfidia, sulate liuotetaan sulateliuoksen muodostamiseksi, sulateliuos kaustisoidaan, niin että muodostuu regeneroitu keittolipeä, ja natriumkloridi otetaan talteen tästä syklistä, tunnettu siitä, että mainittu sulate uutetaan vedellä ainakin 70°C:n lämpötilassa, jolloin muodostuu kuuma vesi-liuos, joka sisältää kaiken natriumkloridin, ja kiinteä vedetöntä tai monohydraattimuodossa olevaa natriumkarbonaattia ja natrium-sulfaattia sisältävä jäännös, joka syötetään kaustisointilaittee-seen, kuuma vesiliuos jäähdytetään lämpötilaan 18-80°C käytännöllisesti katsoen puhtaan natriumkloridin kiteyttämiseksi, ja natriumkloridi erotetaan jäähtyneestä liuoksesta, josta ainakin osa palautetaan uuttovaiheeseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuuma natriumkloridin vesiliuos muodostetaan uuttamalla kiinteää seosta vesipitoisella väliaineella, joka edullisesti sisältää kierrätettyä emäliuosta 70°C:n ja natriumkloridin vesi-liuoksen kiehumispisteen välisessä lämpötilassa natriumkloridin liuottamiseksi oleellisesti täysin siitä.

3. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuuma natriumkloridin vesi-liuos jäähdytetään n. 18-80°C:seen aikaansaamaan natriumkloridin saostuminen edullisesti samalla, kun haihdutetaan vettä natrium-kloridiliuoksesta.