FI62562C - Foerfarande foer behandling av material i en virvelbaeddreaktor - Google Patents

Description

ΓΒΤ ^vKUULUTUSjULKAISU

W1A (11) UTLÄGGN I NOSSKMPT 6 2 5 6 2 52¾¾ C Rite:/: -Λ ./3:: :. ....1./ 13 01 1003 ^c n ;V ^: ~0 ^ " (51) K».lk.3/lnt.ci.3 D 21 C 11/00 SUOH I — FINLAND (21) IWttlhakuuuiu-Pituntwueknln! 7705^6 (22) HukumtopPIv·—AnaMcnlnffdaf 21.02.77 (23) Alkuptlvt—Glfclghutudag 21.02.77 (41) Tullut luikituksi — Mtvlt offuntilf 22.00.7 8 fattnttt» )» reklsterlhallltu· (44) Nlhttvakslpunon |t kuuLjulkaltun pvm. — 30.09.82 ratani och reglsterstyreheo ' ’ Anaekun uttagd och uti.skrtftun pubimnd (32)(33)(31) Pyrdutty utuolkuu*—Bugird prtodtut (71) A. Ahlström Osakeyhtiö, 29600 Noormarkku, Suomi-Finland(FI) (72) Folke Engström, Karhula, Suomi-Finland(FI) (?U) Menetelmä aineiden käsittelemiseksi leijukerrosreaktorissa -Förfarande för behandling av material i en virvelbäddreaktor (6l) Lisäys patenttiin 5^160 - Tillägg till patent 5^l60

Esillä oleva keksintö kohdistuu patentin nro 54160 mukaiseen menetelmään aineiden käsittelemiseksi leijukerrosreaktorissa, jossa käsiteltävä aine saatetaan kosketukseen leijukerros-reaktorin savukaasuista erotettujen kiinteiden hiukkasten kanssa, ennen kuin se syötetään leijukerrosreaktoriin.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on soveltaa menetelmää sulfiitti- ja sulfaattiselluloosateollisuuden massakeiton jä-teliemiin siten, että jäteliemen sisältämät keittokemikaalit saadaan talteen ja saaduista kemikaaleista valmistetaan keittoliuosta.

Aikaisemmin on sulfaattiselluloosakeiton jäteliemen kemikaalit tavallisimmin otettu talteen polttamalla väkevöity jäteliemi talteenottokattilassa, jolloin natrium ja rikki, jotka sisältyvät keittokemikaaleihin, saadaan talteen sulatteesta natriumkarbonaatin ja natriumsulfidin muodossa. Sulateliuosta kaustisoimalla muutetaan natriumkarbonaatti natriumhydroksi-diksi.

2 62562

Sulfiittiselluloosakeiton jäteliemen keiton jäteliemien kemikaalit voidaan ottaa talteen esimerkiksi suomalaisen patentin 45.880 esittämällä tavalla siten, että soodakattilassa sulatteesta saadun soodalipeän karbonaatti ja sulfidirikki erotetaan toisistaan ja sulfidia sisältävän liuoksen annetaan reagoida bisulfiittiliuoksen kanssa, jolloin vapautuva rikkivety poltetaan rikkidioksidiksi. Poltosta saadun rikkidioksidin annetaan reagoida karbonaatin vesiliuoksen kanssa absorptio-tornissa, jolloin syntyy keittoliuosta varten tarvittavaa bisulf iittia.

Pyrolisointia on sovellettu myös jäteliemien sisältämien keittokemikaalien talteenottamiseen esimerkiksi nk. SCA-Billerud -prosessissa, jossa natriumsulfiittijäteliemen nat-riumsuolat muutetaan natriumkarbonaatiksi ja rikkikomponentit rikkivedyksi. Rikkivety poltetaan rikkidioksidiksi ja absorboidaan natriumkarbonaattiliuokseen. Tämä menetelmä on esitetty mm. suomalaisessa patentissa 44.518.

Keksinnön mukaan natrium- ja rikkiyhdisteisiin perustuvan selluloosakeiton jäteliemeen sekoitetaan alumiinihydraattia sekä leijukerrosreaktorin savukaasuista erotettua natrium-aluminaattia sisältävää kuumaa pölyä jäteliemen rikkipitoisuuden muuttamiseksi pääasiallisesti rikkivedyksi, joka erotetaan ennen kuin jäteliemi syötetään leijukerrosreaktoriin.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin seuraavien esimerkkien avulla sekä viitaten oheisiin piirustuksiin, joista kuvio 1 esittää keksinnön mukaista menetelmää sovellettuna sulfiittikeiton jäteliemelle, ja kuvio 2 esittää keksinnön mukaista menetelmää sovellettuna sulfaattikeiton jäteliemelle.

Kuviossa 1 on viitenumerolla 1 merkitty sekoitin, johon väke-vöity sulfiittikeiton jäteliemi 2 syötetään. Sekoittimeen syötetään suotimessa 3 erotettu alumiinihydraatti 4, joka kuivatetaan kuivurissa 5. Siihen syötetään myös tarvittavat täy-dennyskemikaalit 6. Sekoittimesta jäteliemi ja siihen sekoite- 62562 3 tut kemikaalit pumpataan johdon 7 kautta esireaktoriin 8. Esireaktoriin johdetaan pölynerottimesta 9 leijukerrosreak-torin 10 savukaasuista erotettua natriumaluminaattia sisältävää kuumaa pölyä johdon 11 kautta. Esireaktorissa tapahtuu jäteliemen pyrolisointi, jolloin muodostuu kaasua ja vesihöyryä. Siihen voidaan johtaa myös ilmaa 12, jolloin aikaansaadaan osittainen palaminen. Kaasu, joka mm. sisältää pääosan jäteliemen rikkipitoisuudesta, pääasiallisesti rikkivedyn muodossa, sekä höyry poistetaan esireaktorista johdon 13 kautta. Esireaktorissa syntyvä kaasu ja höyry sekä siihen johdettu ilma aikaansaavat jäteliemen sekoittumisen, jota voidaan tehostaa mekaanisin keinoin. Lämpötila esireaktorissa säädetään alueelle 200 - 900 °C, sopivimmin n. 700 °C. Kaasut esireaktorista johdetaan vaihtoehtoisesti johdon 14 kautta leiju-kerrosreaktoriin 10 tai johdon 15 kautta jälkipolttokammioon 16, jossa ne yhtyvät leijukerrosreaktorin savukaasuihin. Lei-jukerrosreaktorissa tai jälkipolttokammiossa rikkivety palaa rikkidioksidiksi. Savukaasujen sisältämä lämpö käytetään hyväksi jätekaasukattilassa 17, josta ne virtaavat savukaasu-pesuriin 18.

Pölynerottimesta 9 voidaan osa siinä erottuvasta natriumaluminaattia sisältävästä pölystä johtaa jäähdyttimen 19 kautta liuotuslaitteeseen 20, johon lisätään vettä 21. Liuotuksen jälkeen erotetaan niukkaliukoiset yhdisteet saostusaltaassa 22 ja natriumalumiinihydraattia sisältävä liuos syötetään johdon 23 kautta savukaasupesuriin 18, jossa liuos neutraloidaan rikkidioksidia sisältävillä savukaasuilla. Neutraloinnin tuloksena alumiini saostuu hydraatin muodosssa, kun taas nat-riumsuolat jäävät liuokseen NaSO^-, NaHSO^-, Na2CC>2-muodossa riippuen Na/S-suhteesta sekä pH-arvosta.

Alumiinihydraatti erotetaan liuenneista natriumsuoloista suo-timessa 3. Erottamisen tohostamiseksi johdetaan suspensio 24 ensin kypsytyslaitteeseen 25, jossa alumiinihydraatti kiteytyy ennen kuin se viedään suotimeen. Erotuksen jälkeen palautetaan alumiinihydraatti johdon 26 kautta prosessiin sekoitettavaksi käsiteltävään jätelipeään. Na-suoloja sisältävä liuos poiste- 4 62562 taan suotimesta johdon 27 kautta keittämöön.

Kuviossa 2 johdetaan sulfaattikeiton väkevöity jäteliemi 28 sekoittimeen 29. Sekoittimeen syötetään myös suotimessa 30 erotettu alumiinihydraatti 31. Sekoittimesta jäteliemi ja siihen sekoitetut kemikaalit pumpataan esireaktoriin 32. Esi-reaktoriin johdetaan pölynerottimeen 33 leijukerrosreaktorin 34 savukaasuista erotettua natriumaluminaattia sisältävää kuumaa pölyä johdon 35 kautta. Pyrolisointikaasut, jotka sisältävät rikkiä, pääasiallisesti rikkivedyn muodossa, viedään johdon 36 kautta absorptiotorniin 37, johon myös johdetaan saostusaltaasta 38 mm. natriumhydroksidia sisältävää liuosta johdon 39 kautta. Absorptiotornissa rikkivety absorboituu, jolloin muodostuu liuos, joka pääasiallisesti sisältää NaOH ja NajS, joka johdon 40 kautta syötetään suotimeen 30. Pölynerottimesta 33 viedään osa siinä erotetusta natriumaluminaattia sisältävästä pölystä johdon 41 kautta liuotus-laitteeseen 42, johon lisätään vettä. Liuotuksen jälkeen erotetaan seostamalla alumiinihydraattia muodostuneesta nat-riumhydroksidi-aluminaattiliuoksesta saostusaltaassa 38 ja viedään johdon 43 kautta suotimeen 30. Suotimessa alumiinihydraatti erotetaan palautettavaksi prosessiin ja natrium-suoloja sisältävä liuos poistetaan johdon 44 kautta keittämöön.

Esimerkki 1.

24 kg/s sulfiittikeitosta peräisin oleva jäteliemi, jonka kuiva-ainepitoisuus oli 8 %, väkevöitiin 36 %:n kuivuuteen termokompressorihaihduttimessa, jonka jälkeen suoritettiin haihdutus 60 %;n kuivuuteen savukaasupesurissa. Väkevöityyn jäteliemeen sekoitettiin 0,60 kg/s A^O-j, joka vastaa mooli-suhdetta Na^/A^O^ = 1 sekoituksessa. Seos pyrolisoitiin n. 700 °C:n lämpötilassa. Lämpötila säädettiin muuttamalla savukaasuista erotetun kuuman pölyn määrää. Osittainen palaminen aikaansaatiin puhaltamalla ilmaa esireaktoriin. Jäteliemi, joka sisälsi Na-Al-suoloja sekä palamatonta hiiltä, syötettiin leijukerrosreaktoriin, jossa Na-Al-suolat muuttuivat natrium-aluminaatiksi yli 900 °C:n lämpötilassa. Kaasut esireaktoris- 5 62562 ta, jotka sisälsivät rikkiä, pääasiallisesti H2S-muodossa, palamattomia komponentteja, kuten C02, H20, N2, johdettiin jälkipolttokammioon. Leijukerrosuuniin syötettiin ilmaa sekä öljyä. Palaminen uunissa oli lievästi pelkistävä ja savukaasujen kokoonpano oli seuraava: 02 = 1,3 %, C02 » 16,6 %, N2 = 76 %, CO = 1,3 %, CH4 = 0,4 %, H2 = 1,4 %, H2S = 1,3 %.

Savukaasujen jäkipoltto suoritettiin lisäämällä ilmaa, jolloin H2S muuttui S02:ksi. Lämmön talteenotto tapahtui jätelämpö-kattilassa, jolloin savukaasujen lämpötila laski 400 °C:een. Savukaasut johdettiin sen jälkeen venturi-pesuriin jäteliemen väkevöimiseksi sekä sen jälkeen toiseen kaasupesuriin S02:n absorboimiseksi alkalisella natriumaluminaattiliuoksella. Natriumaluminaattiliuos saatiin liuottamalla 1 kg/s savukaasuista erotettua pölyä 5 kg/s veteen. Kun liuokseen absorboitui S02 ja C02, saostui AI(OH)3, joka erotettiin liuoksesta suotimessa. Jäljellä oleva liuos, jonka väkevyys voidaan säätää muuttamalla pesuveden määrää, joka tässä tapauksessa oli 5 kg/s, sisälsi 106 g/1 Na2S03 38 g/1 Na2C03 ja voitiin tällaisena käyttää keittoliokseen. AI(OH)3 sekoitettiin väkevöityyn jäteliemeen.

Esimerkki 2.

2,2 kg/s sulfaattikeitosta peräisin olevaan väkevöityyn jäte-liemeen, jonka kuiva-ainepitoisuus oli 65 %, sekoitettiin 0,9 kg/s vettä. Seokseen lisättiin savukaasuista erotettua 1000 °C:n pölyä esireaktorissa, jolloin aikaansaatiin pyroli-sointi 300 - 900 °C:n lämpötilassa. Pyrolisoinnin tuloksena jäteliemessä oleva rikki muuttui rikkivedyksi, joka absorboitiin natriumhydroksidia ja natriumaluminaattia sisältävään liuokseen. Natriumhydroksidi-aluminaattiliuos saatiin liuottamalla 0,9 kg/s savukaasuista kaasunerottimessa ja jätelämpö-kattilassa erotettua natriumaluminaattia 3,6 kg/s veteen.

Ennen H2S-absorptiota erotetaan saostunutta Α1(0Η)3· Liuoksesta erotettiin 0,9 kg/s A1(0H)3, joka palautettiin polttopro- 62562 6 sessiin, kun taas liuos, joka sisälsi 2,9 moolia/s rikkiä ja 5,7 moolia/s natriumia, pääasiallisesti NaOH ja Na2S-muodossa, käytettiin keittoliuoksena.

Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan jäteliemessä oleva rikki pelkistää helposti hallittavissa olosuhteissa ennen jä-teliemen polttoa. Jäteliemen keittokemikaalit saadaan talteen sellaisessa muodossa, että ne ovat sellaisenaan käyttökelpoisia keittoliuoksessa. Riippuen erotetun liuoksen pH-arvosta, voivat ne esiintyä myös toisissa muodoissa kuin esimerkeissä on esitetty. Kokeellisesti on osoitettu, että liuokseen jäävä natriumaluminaattimäärä ei haittaa keittoa.