FI64408C - Saett vid uppslutning av cellulosahaltigt material - Google Patents

Description

Ε55^1 ΓβΙ ««kuulutusjulkaisu ζλλ(\ο w3n& lBJ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 044Ub 1¾¾ c («s) n 11I9~3 ^ ' (51) Kv.lk.^nt.a.3 D 21 C 11/04 SUOM I — FI N LAN D (21) PK««ttlhtk*mu* — Pttentm6lcnlnf 790903 (22) Htkemlspllvi — AnsOknlngadag 22.03-79 * (23) AlkupUvt — Giltl|h<t*d»g 22.C3.79 (41) Tullut Julkluks! — Bllvit offentllj 08.10.79

Patentti- la rekisterihallitus /.ιλ . __ . , _ ' (44) Nihtivikslpunon )· kunUullulsun pvm. —

Patent· och registerstyrelsen ' Aiwekan uti»gd och uo.tkriftcn pubiicand 29.07.83 (32)(33)(31) Pyydetty etuolkeu*—»Mini prlorltet 07.01.78

Ruotsi-Sverige(SE) 7003920-3 (71) SCA Development Aktiebolag, S-Ö51 88 Sundsvall^ Ruotsi-Sverise'S£) (72) Per-Erik Andersson, Sundsvall, Fall Erik Ingvar Eriksson, Sundsvail,

Ruot s i -S ve ri ge (SE) (7¾) Berggren Oy Ab (5¾) Tapa selluloosapitoisen materiaalin liuentamiseksi - Sätt vid uppslut-ning av cellulosahaltigt material

Valmistettaessa selluloosamassaa niin sanotulla sulfaattimenetel-mällä, joka on esitetty kaaviona kuviossa 1, liuennetaan puulastut keittimessä 1 keittonesteessä, jonka aktiiviset aineosat muodostaa natriumhydroksidi ja natriumsulfidi. Liuentamisen aikana vapautuvat selluloosakuidut, kun taas puun muut aineosat liukenevat ja muodostavat niin sanotun mustalipeän. Selluloosamassa erotetaan mustali-peästä massan pesulaitteessa 2. Mustalipeä, joka sisältää keittones-teen epäorgaaniset kemikaalit yhdessä liuenneen puuaineksen kanssa, haihdutetaan suureen kuivapitoisuuteen haihdutuslaitteessa 10, jonka jälkeen niin sanottu sakealipeä johdetaan soodakattilaan 11.

Puu sisältää muutamia prosentteja hartsi- ja rasvahappoja. Aikaiisen liuentamisen aikana muutetaan nämä hartsi- ja rasvahapot vastaaviksi natriumsaippuoiksi, mäntysuovaksi. Tämä mäntysuopa liukenee huonosti mustalipeään ja suovan liukoisuus pienenee mustalipeän kuivapitoi-suuden kasvaessa.

Suopa, jolla on suuri taloudellinen arvo, erotetaan massan pesurissa ja haihdutuslaitteistossa. Erotettua suopaa käsitellään hartsi-keittämössä 18 menetelmällä, jota käsitellään tarkemmin myöhemmin.

2 64408

Keittämössä ja haihdutuslaitteissa muodostuu käsittelyn aikana haihtuvia, pahanhajuisia rikkiyhdisteitä. Nämä rikkiyhdisteet aiheuttavat niin sanotun "sulfaattihajun" sulfaattitehtaiden ympäristössä. Viime vuosina on sulfaattitehtaille annettu määräys poistaa ja hajottaa pahanhajuiset kaasut polttamalla. Tämä tapahtuu tällaisten kaasujen polttolaitteessa 20. Pahanhajuisten kaasujen polttaminen voi tapahtua erillisessä polttouunissa, jolloin rikki poistuu järjestelmästä S02:na kohdassa 24, tai meesauunissa, jolloin osa kaasujen rikistä absorboidaan meesakalkkiin.

Soodakattilassa muuttuvat sakealipeän epäorgaaniset kamikaalit pääasiallisesti natriumkarbonaatiksi ja natriumsulfidiksi. Osa sakea-lipeään johdetusta rikistä poistuu rikkidioksidina savukaasujen mukana kohdassa 23 soodakattilasta. Sakealipeän orgaaniset aineet poltetaan soodakattilassa hiilidioksidiksi ja vedeksi, joka poistui soodakattilasta savukaasujen mukana kohdassa 23.

Valmistettaessa ennen kaikkea valkaistua massaan on oleellista, että olosuhteet keiton aikana ovat sellaiset, että saadaan aikaan mahdollisimman perusteellinen ligniinin liukeneminen ilman, että selluloosa-massa hajoaa ja vaikutetaan sen lujuuteen. Erään tällaisen valmistukselle tärkeän käyttöolosuhteen muodostaa valkolipeän sulfiditeet- ti, joka määritellään moolisuhteena Na2jS_ valkolipeässä,

Na2S + NaOH

jolloin pitoisuudet esitetään yksikössä g NaOH/litra. Määritelmä on standardisoitu, katso SCAN 2:63 Svensk Papperstidning, 66 (1963),

786. Valkolipeän sulfiditeetti on melkein sama kuin moolisuhde S

Na2 valkolipeä- ja mustalipeäjärjestelmässä.

Niiden tutkimusten perusteella, joita ovat mm. suorittaneet Anner-gren ja Wilhelrasson, Svensk Papperstidning 7J7 (1974) , 153, on osoit tautunut, että valmistettaessa valkaistua sulfaattimassaa on erittäin tärkeätä, että sulfiditeetti on korkeampi kuin 35 % ja mieluummin korkeampi kuin 40 %. Muut tutkimukset ovat osoittaneet, että tavanomaisissa sulfaattitehtaissa, joissa sulfiditeetti valkolipeässä on 30-40 %, on moolisuhde S/Na2 valkolipeä- ja mustalipeäjärjestel-mässä suunnilleen sama kuin sulfiditeetti, ja tarkemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että moolisuhde S/Na2 on suunnilleen 1,1 x sul-fiditeetti.

3 64408

Vielä eräät muut tutkimukset, jotka on suoritettu tutkittaessa sitä probleemia, joka on tarkoitus ratkaista esillä olevan keksinnön avulla, ovat osoittaneet, että on olemassa selvä yhteys soodakattilasta savukaasujen mukana tapahtuvan SC^-poistuman ja sen sakea-lipeän S/Na2-moolisuhteen välillä, joka johdetaan soodakattilaan haihduttamosta. Tämä yhteys on esitetty kuviossa 2 ja esittää suhdetta neljässä erilaisessa soodakattilassa, joita tutkittiin tässä suhteessa.

On mielenkiintoista todeta, että moolisuhteen S/Na2 ollessa suunnilleen 28-30 %, on S02_poistuma soodakattiloista erittäin pieni. Jos valkaistua massaa valmistettaessa halutaan moolisuhteeksi noin 40 % nähdään kuviosta 2, että S02-poistuma tulee huomattavaksi. Kuvion 2 perusteella voidaan tehdä sellainen huomio, että valmistettaessa männystä valkaistua sulfaattimassaa, on kuiva-aineen määrä noin 1,4 tonnia/tonni 90 %:sta valkaistua sulfaattimassaa.

Soodakattiloiden suhteen on edelleen niin, että SC^-poistuma lisääntyy johdetun sakealipeän kuivapitoisuuden laskiessa tai vesipitoisuuden lisääntyessä. Soodakattilan tasaisen ja häiriöttömän käytön takaamiseksi on tärkeätä, että sakealipeäpitoisuus pidetään koko ajan korkealla ja tasaisella tasolla.

Epäorgaaniset kemikaalit, natriumkarbonaatti ja natriumsulfidi, saadaan sulatteen muodossa soodakattilan pohjalta ja johdetaan täälcä sulatteen 1iuotuslaitteeseen 12, jossa sulate liuotetaan veteen tai laimeaan lipeään ja se muodostaa vesiliuoksen, joka sisältää pääasiallisesti natriumkarbonaattia ja natriumsulfidia. Tätä liuosta nimitetään vihreälipeäksi 13 ja se johdetaan sekoituslaitteeseen.

Sedimentoimisvaiheen jälkeen, jossa vihreälipeän kiinteät aineosat saavat sedimentoitua, lisätään lipeään poltettua kalkkia, meesakalk-kia, kalkkisammutus- ja kaustisoimisvaiheessa 14 ja 15. Meesakalkki, jonka pääasiallisesti muodostaa CaO, reagoi vihreälipeän veden kanssa ja muodostaa kalsiumhydroksidia. Tämä kalsiumhydroksidi reagoi vihreälipeän natriumkarbonaatin kanssa, jolloin muodostuu natriumhydrok-sidia ja kalsiumkarbonaattia. Kalsiumkarbonaatti, joka on vaikealiukoinen yhdiste, saostuu sakkana, meesana.

Kaustisoimiskäsittelystä saadaan vesiliuos, joka sisältää pääasialli- 4 64408 sesti natriumhydroksidia ja natriumsulfidia, ja sakkaa, meesaa, jonka pääasiallisesti muodostaa kalsiumkarbonaatti. Seuraavan ero-tusvaiheen jälkeen erotetaan vesifaasi, jota nimitetään valkolipeäk-si 16, sakasta. Valkolipeä johdetaan takaisin keittämöön uuden las-tupanoksen liuentamiseksi selluloosamassaksi. Meesa pestään vedellä, jolloin pesemisen jälkeen saatu vesiliuos laimealipeä, johdetaan soodakattilan sulatteen liuotuslaitteeseen soodasulatteen liuottamiseksi. Meesa pestään suodattimena tai sentrifugissa suureen kuiva-ainepitoisuuteen ja johdetaan niin sanottuun meesanpolttouuniin 17, jossa meesa kuivataan ja muuttuu uunin korkean lämpötilan omaavassa vyöhykkeessä meesakalkiksi CaO, Muodostunut CC^ johdetaan pois savukaasujen mukana meesanpolttouunista. Meesakalkki jäähdytetään ja sitä voidaan käyttää uudelleen sammuttamisessa ja vihreälipeän kaus-tisoimisessa valkolipeäksi.

Ne natrium- ja rikkihäviöt, jotka muodostuvat järjestelmässä, korvataan lisäämällä natriumsulfaattia 25 sakealipeään ennen soodakattilaa. Jotta sakealipeä ei laimennu vedellä, johdetaan natriumsulfaatti kiinteässä muodossa ja pidetään suspendoituna sakealipeässä voimakkaan sekoittamisen avulla.

Massasta poistetaan massanpesuvaiheessa mustalipeän pääosa. Massa johdetaan sitten mahdollisesti seulomiskäsittelyyn 3, jossa poistetaan oksat ja keitossa liukenemattomat tikut, ns. tikkumassa. Seulottu massa johdetaan valkaisulaitteeseen valkaisua varten.

Valkaisu suoritetaan useassa valkaisuvaiheessa välillä olevine pesu-vaiheineen. Tavanomainen valkaisusarja on esimerkiksi valkaisu kloo-rivaiheessa 4, alkalivaiheessa 5, klooridioksidivaiheessa 6, alka-livaiheessa 7 ja klooridioksidivaiheessa 8.

Tällainen valkaisu tapahtuu siten, että pesty ja mahdollisesti seulottu massa sekoitetaan kloorikaasun kanssa sekoituslaitteessa ennen kloorivalkaisutornia. Kloorivalkaisutornissa saavat kloori ja massa reagoida keskenään. Klooritornin jälkeen johdetaan massasuspensio pesuvaiheeseen, jossa massasta poistetaan vesifaasin epäpuhtauksien pääosa.

Pesun yhteydessä lisätään natronlipeää, joka sekoitetaan massan kanssa. Alkalinen massapsuspensio johdetaan alkalitorniin. Alkalitornis- il 64408 sa saavat natronlipeä ja massa reagoida toistensa kanssa sopivan ajan.

Alkalitornista johdetaan massasuepensio pesuvaiheeseen, massaan lisätään klooridioksidiliuos ja reaktio tapahtuu valkaisutornissa. Pesemisen jälkeen lisätään natronlipeää, massa pestään ja lisää klooridioksidia lisätään viimeisessä valkaisuvaiheessa.

Valkaisukäsittely jaetaan tavallisesti esivalkaisu- ja loppuvalkaisuvaiheeseen.

Esivalkaisuvaiheeseen lasketaan alustava kloorivaihe ja ensimmäinen alkalivaihe.

Esivalkaisussa kloorataan ligniini kloorivaiheessa. Kloorauksen johdosta muuttuu ligniinin suuri osa sellaiseen muotoon, että se liukenee alkaliin. Seuraavassa alkalivaiheessa liuotetaan nämä yhdisteet. Epäpuhtaudet poistetaan pesemällä massasta pesuvaiheessa ja ne poistuvat järjestelmästä ensimmäisen alkalivaiheen pesuvaiheen jäteliuoksen mukana.

Pääosa niistä epäpuhtauksista, jotka poistetaan massasta valkaisu-laitteistossa, liukenee esivalkaisuvaiheessa ja poistuu valkaisulaitoksesta sen jäteliuoksen mukana, joka tulee esivalkaisun alkalipe-suvaiheesta alkalin poistojohdon 22 kautta. Kloorivaiheen jäteliuos 21 sisältää pienemmän epäpuhtausmäärän.

Loppuvalkaisuvaiheessa, jonka voi muodostaa klooridioksidi-, alkali-ja klooridioksidivaihe, tapahtuu suhteellisen kohtuullinen epäpuhtauksien liukeneminen, mutta näissä vaiheissa massan valkoisuus nousee huomattavasti.

Valkaisussa käytetään myös muita valkaisujärjestyksiä. Niinpä voidaan esimerkiksi sulfaattimassa valkaista käyttäen sellaista vaikai-susarjaa, joka sisältää kloori-, alkali-, hypokloridi-, klooridioksidi-, alkali- ja klooridioksidivaiheen.

On tavallista, että alustavassa kloorivaiheessa käytetään valkaisu-kemikaaleina kloorin ja klooridioksidin seosta.

64408

Viime aikoina muutamat tehtaat ovat siirtyneet massan valkaisuun sulfaattimassapesun jälkeen happikaasulla alustavassa valkaisuvai-heessa. Happikaasuvalkaisuvaiheen jälkeisen pesuvaiheen jätelipeä johdetaan valkaisemattoman sulfaattimassan pesuun. Valkaisuvaiheet happikaasuvaiheen jälkeen voivat olla samoja kuin silloin kun minkäänlaista happikaasuvalkaisua ei tapahdu. Valkaisun jälkeen kuivataan massa kohdassa 9.

Valkaisukemikaaleina käytetään klooria, klooridioksidia, hypoklo-riittiliuoksia ja natronlipeää. Kloori ja natronlipeä ostetaan tavallisesti kloori- ja alkalitehtaista tai valmistetaan kloorialkali-tehtaissa, jotka sijaitsevat selluloosatehtaan yhteydessä. Hypokloriitti valmistetaan absorboimalla kloorikaasua natronlipeään. Kloo-ridioksidi on erittäin epästabiilinen yhdiste, joka on valmistettava käyttöpaikalla, tässä tapauksessa valkaisulaitoksessa.

Klooridioksidia voidaan valmistaa useilla eri tavoilla. Ruotsissa käytetään pääasiallisesti kahta eri menetelmää, nimittäin Olin-Mathieson-menetelmää ja SVP-menetelmää.

Yhdysvalloissa käytetään yleisesti vieläkin menetelmää, jota nimitetään R2-menetelmäksi.

Klooridioksidin valmistusta näillä menetelmillä ovat kuvanneet mm. Atkinson ja Simonette, Pulp & Paper, huhtikuu 22, 1968, ja Partridge, Atkinson ja Schulz, Tappi, _54 (1971):9, s. 1484.

Valmistettaessa klooridioksidia Olin-Mathieson-menetelmällä käytetään raaka-aineena natriumkloraattia, rikkihappoa ja rikkidioksidia. Sitäpaitsi lisätään pienempi määrä kloridia NaCl:n muodossa. Reaktiotuotteena saadaan klooridioksidia, joka liuotetaan veteen ja käytetään valkaisunesteenä valkaisulaitoksen klooridioksidivaiheessa.

Sitäpaitsi saadaan sivutuotteena jätehappoa, joka sisältää 1,30 kg Na2SOij/kg muodostunutta C1C>2 1,70 kg i^SO^/kg muodostunutta C1C>2

Valmistettaessa klooridioksidia niin sanotulla R2-menetelmällä, jossa raaka-aineina käytetään natriumkloraattia, natriumkloridia ja rikki- 64408 happoa, muodostuu klooridioksidia, klooria ja jätehappoa reaktio-tuotteina määrässä, jotka vastaavat: 0,58 kg Cl2/kg muodostunutta ClC>2 ja jätehappoa, joka sisältää 2.30 kg Na2SC>4/kg muodostunutta C1C>2 ja 3,20 kg I^SO^/kg muodostunutta CIC^.

Klooridioksidi ja kloori poistuvat prosessista laimean kaasun muodossa. Klooridioksidi liuotetaan veteen. Kloorikaasu, joka on huomattavasti huonommin veteen liukoista, absorboidaan seuraavassa absorptiovaiheessa natronlipeään, jolloin muodostuu natriumhypoklo-riittiliuosta. R2-käsittely vaatii näin ollen, että valkaisulaitokseen sisältyy hypokloriittivaihe, joka voi käyttää muodostuneen hypo-klooriittiliuoksen.

Viime vuosina on ehdotettu käytettäväksi erästä toista menetelmää, niin sanottua SVP-menetelmää. Tämän menetelmän raaka-aineet ovat natriumkloraatti, natriumkloridi ja rikkihappo. Erikoisen reaktorira-kenteen johdosta aikaansaadaan reaktiotuotteena klooridioksidia, klooria ja natriumsulfaattikiteitä. Käsittelystä saadaan 0,58 kg C^/kg muodostunutta CIO2 2.30 kg Na2S0^/kg muodostunutta ClC^.

Qlin-Mathieson ja R2-menetelmien jätehappoja käytetään mäntysuovan lohkaisemiseksi hartsin keittämössä. Tällöin voidaan käyttää kuitenkin vain osa jätehaposta, jonka johdosta suurin osa niitä johdetaan jäteviemäriin.

Valmistettaessa klooridioksidia SVP-menetelmällä saadaan jätehapon sijasta natriumsulfaattia, jota voidaan käyttää sulfaattimenetelmässä natrium- ja rikkihäviöiden korvaamiseksi.

Hartsikeittämössä lohkaistaan mäntysuopa keittämällä rikkihapon kanssa. Mäntysuopaa lohkaistaessa saadaan mäntyöljyä, joka muodostaa arvokkaan sivutuotteen, ja lohkaisuhappoa, jonka muodostavat rikkihappo, natriumsulfaatti sekä erilaiset orgaaniset ja epäorgaaniset kemikaalit, siitä mustalipeästä, joka seuraa mäntysuovan mukana hartsikeittämöön. Lohkaisuhappo lisätään tavalla tai toisella musta-lipeään .

8 64408

Selluloosateollisuutta on vuosien kuluessa pidetty huomattavana ympäristön saastumista aiheuttavana tekijänä, koska se päästää vesistöihin orgaanisia ja epäorgaanisia epäpuhtauksia ja ilmaan pahanhajuisia epäpuhtauksia.

Viime vuosina on tehty huomattavia yrityksiä sulfaattitehtaiden ympäristövaikutusten pienentämiseksi. Tämä työ on keskitetty mustalipeän päästön pienentämiseen parantamalla massan pesun tehokkuutta, keittämö- ja haihdutuslaitteiden lauhteiden keräämiseksi ja käsittelemiseksi.

Tämän tekniikan mukaisesti on pahimmin saastuttavia lauhteita käsitelty höyryllä poistokolonneissa, jonka jälkeen epäpuhtaudet on poltettu. Vähemmän saastuttavat lauhteet on palautettu käsittelyyn, keittämöstä ja haihduttamosta peräisin olevien pahanhajuisten kaasujen keräämiseen ja polttamiseen, jolloin pahanhajuiset rikki-yhdisteet poltetaan rikkidioksidiksi ja useassa tapauksessa päästetään ilmakehään.

Suoritetut ympäristösuojelutoimenpiteet ovat oleellisesti pienentäneet orgaanisten aineiden pääsyä vesistöihin ja pahanhajuisten rikkiyhdisteiden pääsyä ilmaan.

Ympäristönsuojeluviranomaiset asettavat nykyisin uusia vaatimuksia ympäristönsuojelutoimenpiteille. Näitä uusia vaatimuksia käsitellään seuraavassa kuvioon 1 viitaten. Nämä uudet vaatimukset aiheuttavat useita probleemeja ja kasvaneita valmistuskustannuksia, ja esillä olevan keksinnön tarkoituksena on ratkaista useita näitä probleemeja.

Niiden toimenpiteiden johdosta, jotka tähän asti on suoritettu keittämössä, haihdutuslaitteistoissa ja massan pesussa, on orgaanisten aineiden poistuminen mustalipeän ja lauhteen mukana huomattavasti pienentynyt. Nämä keittämön poistumat ovat pienentyneet siinä määrin, että valkaisimon jätepäästöt, jotka aikaisemmin ovat olleet pieniä keittämön jätepäästöihin verrattuna, ovat nykyisin pääasiallinen epä-puhtauslähde V un kysymyksessä ovat saostusaltaisiin suoritetut päästöt.

Jakamalla valkaisimon päästöt vyöhykkeisiin voidaan päästöjärjes-telmä sulkea siten, että valkaisimosta poistuu kaksi virtausta:

II

9 64408 osaksi hapan virtaus, joka on peräisin alustavasta happamasta valkaisuvaiheesta kuviossa 1, jota on merkitty kloorivalkaisuvai-heeksi, osaksi alkalisesta päästöstä, joka on peräisin ensimmäisestä aika liuu tt amis vaiheesta.

Näistä molemmista päästöistä muodostaa alkalin päästö tilavuudeltaan pienemmän, mutta sisältää suurimman määrän orgaanista ainetta. Seu-raavat arvot, jotka on saatu epäpuhtausmäärien mittauksesta valkaistaessa mäntysulfaattimassaa, voivat kuvata tätä asiantilaa.

Päästö Kloori- Alkali- Aikaiivaihepääs- vaihe vaihe tön osa kokonais- epäpuhtauksista COD, kg/tonni massaa 26 43 62 Väri, yksikkö/tonni massaa 27 95 78 BS^, kg/tonni massaa 97 44

Kokonaiskloori, kg/Cl/tonni 41 12 23 massaa

Orgaanisesti sidottu kloori, 5,2 2,2 30 kg/Cl/tonni massaa

Ympäristönsuojelutilanne, kysymyksen ollessa valkaistun sulfaatti-massan valmistuksesta, voidaan esittää seuraavalla tavalla.

Päästöjä veteen ja ilmaan keittämöstä ja haihdutuslaittexsta voidaan nykyisellä tekniikalla hallita siten, että ympäristöhäiriöt ovat erittäin pienet. Poltettaessa keittämöstä ja haihdutuksesta peräisin olevia pahanhajuisia kaasuja saadaan S02~pitoinen kaasu. Lisääntynyt järvien ja vesistöjen happamuus, joka aiheutuu lähinnä S02:n päästöistä ilmakehään, aiheuttaa sen, että S02~päästÖjä teollisuudesta ja öljyn polttamisesta on vähennettävä. Tämän johdosta tullaan sellu-loosateollisuudelle todennäköisesti esittämään vaatimus SC2-päästön rajoittamisesta.

Valkaisupäästöt veteen ovat tulleet kaikkein suurimmiksi epäpuhtaus-lähteiksi valkaistua sulfaattimassaa valmistettaessa. Menetelmä näiden jäteaineiden puhdistamiseksi ollaan kehittämässä.

Eräs tällainen menetelmä käsittää sen, että valkaisematon massa mns-sanpesun jälkeen johdetaan alustavaan happikaasuvalkaisuvaihoeseen.

10 64408

Se jätelipeä, joka muodostuu happikaasuvalkaisuvaiheessa, voidaan ilman muuta johtaa mustalipeään, jonka johdosta happikaasuvaiheesta peräisin oleva päästö voidaan eliminoida melkein kokonaan.

Happikaasuvalkaisussa tapahtuu kuitenkin selluloosamassan suurempi hajoaminen kuin klooripitoisilla valkaisukemikaaleilla valkaistaessa. Happikaasuvalkaisussa on tämän johdosta erittäin tärkeätä, että massa sulfaattikeiton jälkeen on niin vähän hajonnutta kuin mahdollista. Kuten edellä mainittiin, vaaditaan tällöin, että keitto tapahtuu käyttäen korkeata sulfiditeettia.

Kuten aikaisemmin esitettiin, on myös tavanomaisessa valkaisussa välttämätöntä ylläpitää korkea ja tasainen sulfiditeetti kemikaali-järjestelmässä .

Edellä mainitusta ilmenee, että ylläpidettäessä korkeata sulfidi-teettia lipeäjärjestelmässä tulee myös SC^-päästö soodakattilasta suureksi. Tällöin on välttämätöntä tavalla tai toisella pienentää radikaalisesti S02~päästöä soodakattilasta.

Viime vuosina on vielä eräs vaikea ympäristöprobleema voitu todeta valkaistua sulfaattimassaa valmistettaessa. On todettu, että valkai-simosta tuleva jäteliuos sisältää myrkyllisiä aineita. Tarkemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että nämä myrkylliset aineet ovat kloo-raantuneita aromaattisia ja alifaattisia yhdisteitä. Vakavinta näissä epäpuhtauksissa on se, että ne ovat lipofiilisia, so. rasvaliukoisia, ja voivat kerääntyä elävien organismien kudoksiin. Lisätutkimukset ovat osoittaneet, että näillä epäpuhtauksilla voi olla sekä mutageenisia että karsinogeenisia ominaisuuksia, so. ne voivat vaikuttaa perinnöllisyyteen ja aiheuttaa karsinogeenisia muutoksia elävissä soluissa.

Lisätutkimukset ovat osoittaneet, että valkaisukemikaali kloori aiheuttaa nämä klooraantuneet yhdisteet valkaisimoiden jäteliuoksissa. Valkaisutekniikan tutkimukset ovat osoittaneet, että kloori voidaan valkaisun kannalta korvata klooridioksidilla kaikissa valkaisuvai-heissa. Tutkimukset ovat edelleen osoittaneet, että klooridioksidi ei valkaisun aikana aiheuta mainittuja klooraantuneita myrkyllisiä yhdisteitä. Tämän johdosta voidaan odottaa, että kloori korvataan klooridioksidilla selluloosamassan valkaisussa.

n 64408 11

Kuten edellä on esitetty, on olemassa kolme vaihtoehtoista kloori-dioksidin valmistusmenetelmää, joissa natriumkloraattia käytetään raaka-aineena. Kaksi näistä valmistusmenetelmistä aikaansaa kloorin ja klooridioksidin seoksen. Kuten edellä mainittiin, ei todennäköisesti voida käyttää sellaisia valkaisukemikaaleja, jotka sisältävät puhdasta klooria, kuten esimerkiksi klooria tai hypokloriittia. Tällöin on jäljellä klooridioksidin valmistusmenetelmä, jota nimitetään Olin-Mathieson-menetelmäksi ja joka voi aikaansaada käytännöllisesti katsoen kloorivapaata klooridioksidiliuosta lopputuotteena.

Kuten edellä mainittiin, käytetään osa jätehaposta mäntysuovan loh-kaisemiseksi. Lohkaisuhappo johdetaan tavallisesti mustalipeään ennen haihdutuslaitetta tai sen jälkeen. Jäännöshapon loppuosa johdetaan tavallisesti jätejohtoon.

Olin-Mathieson-menetelmästä saatu jätehappo sisältää 1,3 kg Na2S04/kg muodostunutta CIO2 ja 1,7 kg I^SO^/kg muodostunutta ClO^. Rikkihappo-väkevyys on aina 440 g i^SC^/litra jätehappoa ja Na2SO^-väkevyys 340 g Na2S04/litra. Jätehappomäärän muodostaa aina 3,8 1 jätehappoa/ kg muodostunutta CIO2.

Siirryttäessä mäntymassan valkaisuun pelkästään klooridioksidia käyttäen voidaan odottaa, että klooridioksidin kulutukseksi tulee suunnilleen 25 kg klooridioksidia/tonni massaa.

Jätehappo sisältää tällöin: 33 kg Na2S04/tonni massaa 43 kg H2S04/tonni massaa 58 kg vettä/tonni massaa.

Mäntyöljyn saanto on tavallisesti aina noin 40 kg mäntyöljyä/tonni massaa ja I^SC^-kulutus aina 200 kg E^SC^/tonni valmistettua mänty-öljyä mäntysuopaa lohkaistaessa. Rikkihapon kokonaiskulutus hartsi-keittäirössä tulee täten olemaan aina noin 8 kg H2S04/tonni massaa.

Ainoastaan noin 20 % jätehappomäärästä voidaan kuluttaa hartsikeit-tämössä.

Sulfaattitehdas, joka valmistaa 1000 tonnia valkaistua sulfaatti-massaa/vuorokausi, saa sivutuotteena klooridioksidivalmistuksesta 12 64408 3 3 95 m jätehappoa/vuorokausi. Ainoastaan noin 20 m tästä jätehaposta voidaan käyttää hartsikeittämössä.

Ei ole todennäköistä, että viranomaiset sallivat voimakkaan rikkihapon näin suurien määrien päästämistä kokoamisastiaan. Jätehappo sisältää sitäpaitsi arvokkaita kemikaaleja, kuten natriumia ja rikkiä, joita voidaan käyttää hyväksi kemikaalijärjestelmässä. Vaikeus on siinä mihin tällainen jätehapon palautus tapahtuu.

Edellä esitetyssä kuvauksessa on selvitetty eräitä erittäin todennäköisiä ympäristönsuojeluvaatimuksia, joita tulevaisuuden sulfaatti-tehtaille asetetaan. Nämä toimenpiteet tulevat vaatimaan, että huomattava osa niistä päästöistä, jotka nykyisin tapahtuvat veteen ja ilmaan, pidätetään tehtaiden kemikaalijärjestelmissä. Tällainen kemikaali järjestelmän sulkeminen pienentyneine päästöineen tulee, mikäli se toteutetaan, harkitsemattomasti, aiheuttamaan uusia ja vaikeasti ratkaistavissa olevia probleemeja.

Seuraavassa selvitetään ensin ne todennäköiset ympäristön suojelulle asetettavat vaatimukset, jotka edellä mainittiin. Tämän jälkeen selvitetään niitä probleemeja, jotka tulevat esiintymään mikäli nämä vaatimukset täytetään tehtaan kritiikittömän sisäisen kierron avulla. Lopuksi selvitetään miten nämä probleemit voidaan ratkaista esillä olevan keksinnön avulla.

Voidaan odottaa, että tulevaisuudessa ei ole sallittua päästää ilmaan pahanhajuisten kaasujen polttamisesta peräisin olevaa SC^ita. Tämä SC>2 on todennäköisesti absorboitava alkaliseen vesiliuokseen ja tätä käsiteltävä tavalla tai toisella.

Ottaen huomioon massan keitto ja massan laatu, on sulfaattitehtais-sa, jotka valmistavat täysin valkaistua sulfaattimassaa ylläpidettävä korkea sulfiditeetti kemikaalijärjestelmissä. Kuten edellä mainittiin, tulee SC^-päästö soodakattilasta huomattavaksi. Samanaikaisesti on se sakealipeä, joka poltetaan kattilassa, pidettävä niin korkeassa ja vakiokuivapitoisuudessa kuin mahdollista. Ellei näin ole asianlaita, tulee S02~päästö soodakattilasta lisääntymään edelleen. SO2-päästön radikaaliseksi pienentämiseksi menetelmästä on S02-kaasu tällöin absorboitava alkaliseen pesunesteeseen pesurissa 27, jollainen yleisesti on olemassa soodakattilan jälkeen sulfaattitehtaas-sa valkaistua sulfaattimassaa valmistettaessa.

K

13 64408 S02~absorptio tapahtuu pesurissa korkean happopitoisuuden läsnäollessa. Määrätty määrä absorboitunutta S02:ta hapetetaan pesurissa sulfaatiksi ja pesurista saadaan sellainen vesiliuos, joka sisältää sulfiitin ja sulfaatin seosta. Jotta tämä sulfiitti-sulfaattiliuos voidaan johtaa takaisin kemikaalijärjestelmään, on se lisättävä kemikaalijärjestelmään ennen haihdutusta. Haihdutettava mustalipeä sisältää tällöin suuremman määrän inertisiä suoloja mikä aiheuttaa laskeutumia haihdutuslaitteiston lämmönvaihtajassa ja alentaa samanaikaisesti sakealipeän lämpöarvoa. Tällöin voidaan olla pakotettuja alentamaan sen mustalipeän kuivapitoisuutta, joka poistuu haihdutus-laitteistosta. Aikaisemmin on osoitettu kuinka tärkeätä on että sa-kealipeässä, joka johdetaan soodakattilaan, säilyy korkea ja tasainen kuivapitoisuus. Alhaisempi kuivapitoisuus ja alhaisempi lämpö-arvo aiheuttavat suuremman rikkidioksidipäästön soodakattilasta. Kasvanut kemikaalioiden takaisinjohtaminen aiheuttaa vielä suuremman kuivapitoisuuden, jolloin jo voidaan joutua vaikeaan kierteeseen. Tämän johdosta on epätavallista, että sulfaattitehtaissa absorboidaan rikkidioksidia suuremmassa määrin soodakattilan jälkeen ja että kemikaalit johdetaan mustalipeään. Tässä voidaan nähdä esimerkki, jossa lisääntyneet ympäristönsuojeluvaatimukset aiheuttavat käsitte-lyteknisiä probleemeja järjestelmässä.

Kuten edellä mainittiin, niin nykyisin aiheuttaa valkaisulaitoksen päästö tai tarkemmin sanoen alkalinen valkaisulaitoksen päästö sen ensimmäisestä aikaiivaiheesta nykyaikaisen suifaattitehtaan suurimman erillisen epäpuhtauslähteen. On ryhdytty toimenpiteisiin tai tällaisia toimenpiteitä kehitetään alkalin valkaisimopäästön puhdistamiseksi. Nämä menetelmät käsittävät sen, että valkaisimon päästö väke-vöidään ioninvaihto- tai kalvcsuodatusmenetelmillä. Tällöin ennen kaikkea orgaaniset aineet väkevöityvät suhteellisen pienessä vesimäärässä. Ajatuksena on se, että tämä orgaaninen jäteliuos johdetaan mustalipeäjärjestelmään ja poltetaan haihduttamisen jälkeen soodakattilassa.

Tutkimuksissa, jotka on suoritettu käyttäen näitä puhdistusmenetelmiä, on todettu, että talteenotettu orgaaninen aine sisältää määrätyn kloridimäärän. Kloridin johtaminen 1ipeäjärjestelmään aiheuttaa kloridin muodostumisen mikä aiheuttaa vaikeuksia osittain lisääntyneen korroosion, osittain soodakattilassa aiheutuneiden probleemien johdosta. On osoittautunut, että lisääntynyt kloridipitoisuus lipeä- 64408 järjestelmässä alentaa soodakattilassa olevan sulatteen sulamispistettä ja myös siinä aineessa, joka poistuu soodakattilasta soodakattilan sähkösuodattimiin. Tämä aiheuttaa laskeutumien ja sulateker-rosten muodostumisen kasvaneen taipumuksen soodakattilan lämmönvaih-topinnoille mikä puolestaan alentaa soodakattilan kapasiteettia. Soodakattila on kaikkein kallein erillinen käsittely-yksikkö koko valkaisua suorittavassa sulfaattitehtaassa. Tämän johdosta yritetään aina säätää käsittelyn muut yksiköt siten että soodakattilaa käytetään maksimiteholla ja että se toimii niin suurella kuormituksella kuin mahdollista. Sellainen toimenpide, joka alentaa soodakattilan tehokkuutta, aiheuttaa melkein aina sen, että tehtaan tuotantokykyä on alennettava millä seikalla on aina negatiiviset taloudelliset seuraukset. Tämän johdosta on välttämätöntä lisätä kloridin poisto-astetta kun valkaisimon jätelipeä johdetaan mustalipeäjärjestelmään.

Lisättäessä pyrkimyksiä sulkea tehdasjärjestelmä ja pienentää kemikaali järjestelmän päästöjä varastoituvat epäpuhtaudet kemikaalijär-jestelmään. Tutkimukset ovat osoittaneet, että kloridin kysymyksessä ollessa tapahtuu suurin poistuma soodakattilan savukaasujen mukana. Tämä kloridipoistuma kasvaa sulfiditeetin kasvaessa ja merkitsee sitä, että kloridi poistuu savukaasujen mukana kloorivedyn muodossa.

Kuten edellä mainittiin, aiheuttaa SC^-päästön pienentämisvaatirous ilmaan sen, että tehtaat pakotetaan johtamaan soodakattilan savukaasut ja pahanhajuisten kaasujen polttamisesta peräisin olevat savukaasut pesuriin savukaasujen rikkidioksidin absorboimiseksi heikosti happamaan, neutraaliin tai heikosti alkaliseen pesunesteeseen.

Tämän S02-absorption aikana absorboituu myös savukaasuissa oleva HC1 pesunesteeseen. Jos pesuneste johdetaan kemikaalijärjestelmään, palautuvat myös kloridit ja kloridin koostuminen tulee aiheuttamaan vaikeuksia.

Kloorivety liukenee helpommin veteen kuin S02. Tämän johdosta on ehdotettu, että ennen SC^-absorptiovaihetta sovitettaisiin HCl-ab-sorptiovaiheeseen absorptiopesuri, jossa HC1 absorboidaan läpimään veteen. Tämä lämmin vesi johdettaisiin viemäriin. Tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että tällainen absorptioveihe parhaainmassa-kin tapauksessa voi aikaansaada ainoastaan 50 %:sen HCl:n absorboitumisen. Tällainen poistumisaste voi monessa tapauksessa olla täysin riittämätön.

64408

Laskennan avulla on mahdollista osoittaa, että jos tehtaaseen, jossa tapahtuu määrätty kloridin kerääntyminen ja jossa ei ole pesuria soodakattilan jälkeen, asennetaan S02~talteenottojärjestelmä, jossa pesuneste johdetaan takaisin lipeäjärjestelmään, ja johon samanaikaisesti sovitetaan HCl-absorptiojärjestelmä, jonka absorptioaste on 50 %, niin lipeäjärjestelmän kloridipitoisuus suoritettujen toimenpiteiden jälkeen kaksinkertaistuu. Tällainen korkea kloridipitoisuus voi johtaa niin vakaviin vaikeuksiin että on yleensä vaikeata saada tehdasta toimimaan.

Kuten edellä mainittiin, niin tulevaisuudessa käytetään todennäköisesti ainoastaan sellaisia klooridioksidimenetelmiä, jotka aikaansaavat käytännöllisesti katsoen kloorivapaan klooridioksidiliuoksen ja klooridioksidia ilman oleellista kloorikaasun muodostumista.

Eräs tällainen yleisesti käytetty menetelmä on esimerkiksi 01in-Mathieson-menetelmä. Kuten edellä mainittiin, aikaansaa tämä kloori-dioksidin valmistusmenetelmä sellaista jätehappoa, jota voidaan ainoastaan vähäiseltä osaltaan käyttää kemikaalijärjestelmässä mäntysuovan lohkaisemiseksi. On mahdollista johtaa jätehappo sakealipeään haihduttamisen jälkeen, mutta tällöin tapahtuu ligniinin määrätty saostuminen sakealipeästä, joka aiheuttaa probleemeja, ja tätä tapaa käytettäessä tapahtuu myös sakealipeän laimenemista, mikä häiritsee soodakattilan toimintaa kuten aikaisemmin on mainittu.

Edelleen eräänä ehtona sen takaamiseksi, että sulfaattitehdas on tasapainossa, on pidettävä huolta siitä, että lisätyt ja poistetut kemikaalit, ennen kaikkea natrium ja rikki, ovat tasapainossa sen S/Na2-suhteen sulfiditeetin kanssa, jota halutaan ylläpitää kemikaalikierrossa. Natriumhäviöt on korvattava sitä mukaa kun niitä tapahtuu järjestelmästä. Rikkihäviöt johtuvat sulfiditeetista ja ne on korvattava sitä mukaa kun rikkiä poistuu. Koska rikkihäviöt johtuvat sulfiditeetista, voidaan näin ollen sulfiditeettia säätää säätämällä rikin johtamista kemikaalijärjestelmään. Voidaan osoittaa, että sulfaattitehdas, joka on siirtynyt suorittamaan valkaisun val-kaisimossaan pääasiallisesti klooridioksidilla ja joka johtaa kaiken jätehapon kemikaalijärjestelmäänsä, kerää rikkiylimäärän tähän järjestelmään. Tällaisen lisääntyneen määrän johdosta nousee järjestelmän sulfiditeetti haitalliselle tasolle. Myös sulfaattitehtaan rik-kitasapaino edellyttää, että jätehappoproblematiikka on ratkaistava jollain toisella tavalla. Tämän johdosta on ehdotettu haihduttaa se jätehappo, joka tulee klooridioksidin valmistuksesta, mikä voi olla toteutettavissa, mutta jota vielä tähän asti ei ole sovellettu teh-dasmittakaavassa.

16 64408

Yhdistelmänä voidaan sanoa, että ympäristövaatimukset, jotka aiheuttavat sen että selluloosamassa on keitettävä käyttäen kemikaalijärjestelmässä korkeata sulfiditeettia, että S02_päästöä ilmaan on rajoitettava, että selluloosamassan valkaisun on tapahduttava pääasiallisesti kloo-ridioksidilla, että valkaisimopäästön orgaanisen aineen sisältö on väkevöitävä ja hajotettava, että tällöin sulfaattitehtaiden kemikaalijärjestelmään johdettu kloridi on poistettava, että klooridioksidin valmistuksesta peräisin olevan jätehapon päästämistä vesistöihin ei sallita, että kemikaalijärjestelmän on luonnollisesti oltava tasapainossa, että mustalipeään ei voida sallia lisättäväksi sellaisia epäpuhtauksia, jotka aiheuttavat lisääntynyttä karstan muodostusta haihdutuksen aikana, aiheuttavat myös joukon häiriöitä sulfaattitehtaassa. Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on eliminoida nämä häiriöt ilman että kustannukset tämän johdosta lisääntyvät oleellisesti. Keksinnön tunnusmerkit ilmenevät jäljempänä esitetystä patenttivaatimuksesta.

Erään erittäin sopivan toteuttamismuodon mukaisesti käsittää keksintö sen että SC^-pitoinen kaasu, joka on peräisin pahanhajuisten kaasujen polttamisesta ja soodakattilasta, absorboidaan sellaiseen absorptio-nesteeseen, joka sisältää alkalimetallisuolaa, pesurissa tai jossain muussa absorptiolaitteessa, joka ei käsitä erillistä HCl-absorptio-vaihetta siten, että poistuvan pesuriliuoksen pH-arvo on 4,0-8,0, edullisesti 5,0-7,0, että se absorptioneste, joka johdetaan pesuriin, ei sisällä alkali-metallin ja rikin muodostamia yhdisteitä, kuten natriumsulfaattia. Pesunestettä ei täten voi muodostaa hapetettu valko- tai vihreäli-peä, että pesunesteeseen (mahdollisesti haihduttamisen jälkeen) johdetaan jätehappoa siitä laitoksesta, jossa valmistetaan klooridioksidia sellainen määrä, että poistuvan liuoksen pH on alueella 2,0-4,0, jolloin käytännöllisesti katsoen kaikki sulfiitti esiintyy dissosioi-tumattoman SC^tn muodossa, että muodostunut rikkidioksidi poistetaan sinänsä tunnetulla tavalla 11 644 0 8 poistolaitteistossa, jossa poistaminen voi tapahtua kaasun tai höyryn avulla, että poistettu rikkidioksidi sopivasti muutetaan juoksevaksi SC^iksi suorittamalla poistaminen höyryn avulla noin 3 baarin paineessa ja jäähdyttämällä poistettu kaasu, jolloin juokseva S02 lauhdutetaan, että rikkidioksidin poistamisesta saatu hapan liuos johdetaan monivaiheiseen kiteytys- ja haihdutuslaitteistoon. Kiteytyslaitteeseen lisätään myös jäljellä olevaa jätehappoa. Laitteisto on muodostettu siten, että lopputuotteena saadaan natriumsulfaattia ja noin 75 %:sta rikkihappoa, että natriumsulfaatti palautetaan sulfaattitehtaaseen sulfaattiteh-taan natriumhäviöiden korvaamiseksi käytännöllisesti katsoen kuivassa tilassa, että rikkihappo johdetaan takaisin klooridioksidin valmistukseen uuden klooridioksidin muodostamiseksi, että se SO2, joka saadaan hapotettaessa pesurineste, johdetaan takaisin klooridioksidilaitteeseen tai käytetään jollain muulla tavoin sulfaattitehtaassa, että se kloridi, joka saadaan pesunesteessä, palautetaan klooridioksidilaitteeseen, jossa sitä käytetään klooridioksidin valmistuksessa.

Keksinnön avulla aikaansaadaan seuraavat edut: 1. Sen johdosta, että se alkali, joka johdetaan pesuriin, ei muodostu hapetetusta valkolipeästä tai vihreälipeästä tai sisällä sellaisia yhdisteitä kuin natriumtiosulfaattia tai rikkiä, voidaan klo-ridipitoinen liuos haihduttamisen jälkeen johtaa takaisin klooridioksidin valmistukseen edullisesti suodattamisen tai jonkin muun mekaanisen puhdistamisen jälkeen.

2. Sen johdosta, että pesuneste sopivasti haihdutetaan ennen happamaksi tekoa aikaansaadaan täydellisempi rikkidioksidin poisto siihen verrattuna, että hapottaminen suoritetaan ennen haihduttamista. Samanaikaisesti voidaan valita vähemmän korkealaatuinen materiaali haihdutuslaitteeseen, koska haihdutus tapahtuu korkeassa pH-ar-vossa.

3. Hapottamis- ja poistamisvaiheen johdosta haihduttamisen jälkeen voidaan saada väkevää SC^-kaasua, jota voidaan käyttää hyväksi kloo- 18 64408 ridioksidilaitteistossa ja valkaisimossa. Rikin syöttämistä tehtaassa voidaan samanaikaisesti pienentää. Muuttamalla rikkidioksidi juoksevaksi S02:ksi yksinkertaistetaan S02:n välivarastointia ja mahdollistetaan sen optimaalinen hyväksikäyttö.

4. Haihduttamalla ja kiteyttämällä ja ottamalla samanaikaisesti talteen natriumsulfaatti kiteisessä muodossa voidaan pesunesteessä ja jätehapossa oleva natriumsulfaatti palauttaa kemikaalijärjestelmään kuivassa muodossa laimentamalla sakea lipeä vedellä. Natrium-lisäystä voidaan myös säätää, koska sulfaattiylimäärä voidaan varastoida tai myydä pois.

5. Sen johdosta, että pesuliuosta ei palauteta sulfaattitehtaan kemikaalijärjestelmään, muodostuu kloorin poisto mahdollisimman suureksi. Kaikki muut toimenpiteet, kuten HCl-pesu yms., aiheuttavat määrätyn kloridipalautuksen. Tällöin aikaansaadaan sama kloridin-poisto kuin sellaisessa sulfaattitehtaassa, jossa ei käytetä savukaasujen pesuria. Natriumsulfaattia ei johdeta mustalipeään ennen haihdutuslaitteistoa eikä se muodosta siihen karstautumia.

6. Muodostamalla haihdutus-kiteytyslaitteisto alempana esitetyllä tavalla on helppoa saada natriumsuolat natriumsulfaattina. Haihdutettaessa ja kiteytettäessä ainoastaan jätehappo on vaikeata ja ennen kaikkea kallista saada natriumsuolat natriumsulfaattina. Jätehappo sisältää tällöin niin korkean moolisuhteen S/Na2, että vaaditaan kalliita uudelleenkiteytys- ja pesuvaiheita varastoimis- ja myynti- o kelpoisen Na2SO^:n saamiseksi happamien suolojen Na^H (S04) tai NaHS04 sijasta. Lisäämällä kyllästetty liuos, joka sisältää alhaisen moolisuhteen S/Na2, saadaan Na2S04-kiteitä ilman monimutkaista pesuja uudelleenkiteytysmenetelmää.

7. Johtamalla kiteytysvaiheesta emäliuos, joka sisältää noin 75 %:sta rikkihappoa, klooridioksidilaitteistoon voidaan rikkihappo käyttää uudelleen hyväksi klooridioksidin valmistuksessa. Rikkilisäys tehtaassa tulee tämän johdosta vielä pienemmäksi ja voidaan kuluttaa suurempi osa kiteytynyttä natriumsulfaattia.

8. Se kloridi, joka on erotettu pesemällä soodakattilan savukaasuista, otetaan talteen emäliuoksessa ja johdetaan klooridioksidin valmistukseen. Klooridioksidilaitteessa ottaa tämä kloridi osaa <1 19 64408 reaktioihin ja aikaansaa uutta klooridioksidia, jonka johdosta poistunut kloridi voidaan käyttää tehokkaasti hyväksi.

9. Se natronlipeä, joka johdetaan soodakattilan pesuriin, voi sisältää määrätyn määrän kloridia. Natronlipeä voi tämän johdosta ilman vaikeuksia olla peräisin kloori-alkalitehtaista, joissa käytetään kalvokennoja.

Keksintöä kuvataan seuraavassa muutamien toteuttamisesimerkkien avulla viitaten oheenliitettyihin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää sulfaattitehtaan juoksukaaviota, kuvio 2 S02-päästökäytää funktiona moolisuhteesta S/Na2 sakealipeässä, kuvio 3 sulfaattitehtaan juoksu-kaaviota esillä olevaa keksintöä sovellettaessa ja kuvio 4 natrium-ja rikkitasapainoa sulfaattitehtaassa, jossa valmistetaan täysin valkaistua sulfaattimassaa.

Esimerkki 1

Kuvio 3 esittää esillä olevan keksinnön sovellutusta.

Soodakattilasta 11 tulevat S02-pitoiset ja mahdollisesti kloridipi-toiset savukaasut 23, samoin kuin pahanhajuisten kaasujen poltosta 20 tulevat savukaasut 24, johdetaan pesuriin 27 S02:n ja kloridin absorboimiseksi. Absorptioneste 28, joka lisätään pesuriin, muodostuu alkalisuolasta, joka ei sisällä rikkiä eikä rikkiyhdisteitä, kuten sulfidia tai tiosulfaattia. Edullisesti käytetään natriumkarbonaatin tai natriumhydroksidin liuosta. Saatu pesuneste 29 sekoitetaan kloo-ridioksidin valmistuksesta saadun jätehapon 26 kanssa erotusvaihees-sa 31. Pesunesteen 29 voidaan mahdollisesta antaa kulkea ensin esi-haihduttajan 30 kautta. Poistovaiheessa 31 poistetaan rikkidioksidi 32 sinänsä tunnetulla tavalla. Useasta syystä voi olla sopivaa muuttaa rikkidioksidi juoksevaksi S02:ksi. Poistovaihe 31 suoritetaan tällöin sopivasti paineen alaisena (noin 3 baaria) ja S02:n poistaminen tapahtuu höyryn avulla. Rikkidioksidi johdetaan sitten laitteeseen 33, jossa juokseva S02 lauhdutetaan jäähdyttämällä, pestään ja varastoidaan. Saatu rikkidioksidi käytetään pääasiallisesti klooridioksi-dilaitteistossa 19 ja korvaa tässä suurimman osan siitä rikkidioksidista 38, joka normaalisti tarvitaan klooridioksidilaitteistossa klooridioksidin kehittämiseksi. S02~eritusvaiheesta 31 saadaan jäte-liuos 34, joka johdetaan kiteytys- ja haihdutuslaitteeseen 35. Tässä laitteistossa kiteytyy natriumsulfaatti 36 ja se johdetaan takaisin 20 64408 soodakattilaan 11 ja korvaa enemmän tai vähemmän kokonaan sen nat-riumsulfaatin 25, joka normaalisesti lisätään tehtaassa kemikaali-häviöiden kompensoimiseksi.

Natriumsulfaatin erottamisen jälkeen kiteyttämällä saadaan jäteliuos 37, jonka muodostaa pääasiallisesti rikkihappo ja osa klorideja. Tämä liuos johdetaan sitten klooridioksidilaitteeseen 19 klooridiok-sidin valmistamiseksi. Liuoksessa olevat kloridit muutetaan tällöin klooridioksidiksi (kloridin poisto), ja liuoksessa oleva rikkihappo korvaa pääosan siitä rikkihaposta 39, joka tavallisesti tarvitaan klooridioksidin valmistuslaitteessa 19 klooridioksidin muodostamiseksi. Samanaikaisesti kun on aikaansaatu kloridin poisto on myös voimakkaasti voitu pienentää kemikaalien syöttämistä tehtaaseen ja poistoja tehtaasta.

Oheen liitetyssä kuviossa 3 on myös esitetty, että alkalinen valkai-sulaitteiston jäte 22 voidaan johtaa puhdistuslaitteeseen 40 ja että kloridipitoiset orgaaniset aineet 41 johdetaan tästä laitteistosta haihdutuksen 10 talteenoton ja hajottamisen aikaansaamiseksi soodakattilassa 11.

On huomattava, että valkaisimojätteen palautus ei sinänsä ole välttämätön keksinnön toteuttamiseksi. Keksinnön suuret edut aikaansaadaan kuitenkin käyttämällä mahdollisuutta palauttaa valkaisimojäte, koska keksintö mahdollistaa kloridipoiston käsittelystä.

Esimerkki 2

Seuraavassa esitetään vielä eräs esimerkki, jossa keksintöä voidaan toteuttaa.

Tulevaisuuden sulfaattitehdas kokovalkaistun sulfaattimassan valmistamiseksi saa todennäköisesti suunnilleen seuraavan prosessiteknisen muodon ja sitä käytetään alempana esitetyissä olosuhteissa.

Sulfaattitehtaassa ylläpidetään S/Na2-suhdetta mooli/mooli, joka on aina noin 0,4 massan laadun huomioonottaen. Rikin päästö ilmakehään rajoitetaan arvoon 2,5 kg S/tonni massaa johtamalla S02~pitoiset kaasut pesulaitteeseen, jossa pääosa S02~määrästä absorboidaan alkaliin ja palautetaan käsittelyyn. Pesulaitteessa hapetetaan noin 30 % absorboidusta SC^-mänrästä sulfaatiksi mikä on normaaliarvo.

Il 64408

Pienemmillä poikkeamilla näistä käyttöolosuhteista, mitä tulee S/Na2~ suhteeseen S02-päästöön ilmakehään ja hapetukseen pesurissa, on ainoastaan vähäinen vaikutus kemikaalitasapainoon ja niihin loppupäätelmiin, jotka vedetään alempana.

Massa johdetaan sulfaattitehtaan pesun ja mahdollisen seulomisen jälkeen valkaisimoon, jossa massa peräkkäisissä vaiheissa valkaistaan happikaasulla, klooridioksidilla, alkalilla, klooridioksidilla, alkalilla ja klooridioksidilla. Klooridioksidin kokonaissyöttö valkaisimoon on aina 48 kg aktiivista klooria tonnia kohden massaa. Happikaasuvaiheen alkali valmistetaan sisäisesti valkolipeää hapettamalla. Alkalivaiheen alkali voidaan lisätä ulkopuolelta saadun natronlipeän muodossa.

Kemikaalihäviöt tästä tulevaisuuden tehtaasta voivat käytettäessä parasta tekniikkaa olla seuraavat:

NaOH S

kg/tonni massaa kg/tonni massaa

Lipeähäviöt sulfaattiteh- taasta 13,9 2,4

Lipeähäviöt happokaasuval- kaisimosta 9,2 1,5

Rikkidioksidi soodakattilan pesurista 0 2,5 Häviöiden summa 23,1 6,4 Nämä alkali- ja rikkihäviöt korvataan osaksi sillä rikillä, joka on öljyssä ja joka joutuu meesauuniin ja johdetaan kemikaalijärjestelmään reaktion avulla meesan ja meesakalkin kanssa, osaksi sen jäte-hapon avulla, joka johdetaan hartsikeittämöön ja osaksi käyttäen muita korvaavia kemikaaleja.

öljyrikin kanssa meesauuniin ja jätehapon kanssa hartsin keittämöön johdetaan sulfaattitehtaaseen seuraavat natrium- ja rikkimäärät:

NaOH S

kg/tonni massaa kg/tonni massaa

Rikki, johdettu öljyn mukana meesauuniin 0 1,0 Jätehappo hartsikeittömöstä 4,6 4,8

Summa 4,6 5,8 22 6 4 4 0 8 Näistä arvoista ilmenee, että natriumin ja rikin jäljellä oleva tarve sulfaattitehtaan kemikaalihäviöiden korvaamiseksi on 18,5 kg NaOH/tonni massaa 0,6 kg S/tonni massaa

Saatavissa olevat jätehappomäärät ovat seuraavat:

NaOH S

kg/tonni massaa kg/tonni massaa

Kokonaismäärä jätehappoa 13,7 15,4 Jätehappo hartsikeittämöön 4,6 4,8 Käytössä oleva jätehappomäärä 9,1 10,6

Verrattaessa jäljelle jäävää sulfaattitehtaan kemikaalitarvetta saatavissa olevaan jätehappomäärään voidaan todeta, että sulfaattitehtaan kemikaalijärjestelmässä on tilaa jätehapon natriumille, mutta ei sen rikille.

Jotta tämä tehdaslaitteisto saataisiin tasapainoon samalla kun jäte-happo otetaan täydellisesti talteen, on rikin syöttöä klooridioksidin valmistukseen rajoitettava. Tämä mahdollistetaan toteuttamalla keksintö seuraavasti.

Soodakattilan jälkeiseen savukaasupesuriin johdetaan natronlipeää S02:n absorboimiseksi. Saatu NaHS02-Na2S04-liuos hapotetaan jäteha-polla. SC>2 poistetaan ja johdetaan klooridioksidila i tteeseen, jossa se korvaa tuoreen S02:n.

Reaktioseokseen johdetaan vielä jäteliuos. Natriumsulfaatti erottuu kiteisenä ja voimakkaasti rikkihappoinen emäliuos johdetaan takaisin klooridioksidin valmistuslaitteeseen, jossa tämä rikkihappo korvaa tuoreen H2S04in. Kiteytynyt natriumsulfaatti johdetaan mustalipeään.

Täydellinen raaka-ainetasapaino ilmenee kuviosta 4. Siitä ilmenee, että sulfaattitehdas toimii pääasiallisesti tasapainossa. Määrätty merkityksetön alkaliylimäärä ilmenee, mutta se poistetaan järjestelmästä hapetettuna valkolipeänä ja käytetään valkaisimossa, jossa se korvaa tuoreen NaOH:n.

Soveltamalla esillä olevaa keksintöä on täten mahdollista aikaansaada ympäristöystävällinen sulfaattitehdas ja samanaikaisesti tehdas, jossa on tasapainoitettu kemikaalijärjestelmä.

Claims (1)

1. 23 6 4 4 0 8 Patenttivaatimus Tapa pienentää päästöjä kokoamisastiaan ja ilmakehään ja samalla pienentää tuoreiden kemikaalien tarvetta liuennettaessa ja valkaistaessa selluloosapitoista materiaalia menetelmällä, joka käsittää selluloosapitoisen materiaalin liuentamisen rikki- ja natriumpitoisella liennusnesteellä, tämän liuennusnesteen taiteenottamisen ja regeneroimisen sekä selluloosapitoisen materiaalin valkaisemisen mm. klooridioksidilla, tunnettu siitä, että SC^-pitoinen ja mahdollisesti kloridipitoinen kaasu, joka on peräisin menetelmän soodakattilasta ja/tai pahanhajuisten kaasujen poltosta, absorboidaan absorptionesteeseen, joka sisältää alkalimetallisuolaliuoksen, jossa ei ole rikkiä tai rikkiyhdisteitä, kuten sulfidia tai tiosulfaat-tia, pesurissa, ja että saatu pesuneste sekoitetaan klooridioksidin valmistuksesta peräisin olevan happaman jäteliuoksen kanssa, jolloin kaasumainen rikkidioksidi palautetaan käsittelyyn, jonka jälkeen vapaasta SC>2: sta vapautettu jäteliuos johdetaan haihdutus- ja kitey-tyslaitteeseen alkalisuolojen saostamiseksi kloridia lukuunottamatta pääasiallisesti natriumsulfaatin muodossa sellaisen jätehapon saamiseksi, jonka muodostaa kloridipitoinen rikkihappo, ja että tämä klo-ridipitoinen rikkihappo palautetaan klooridioksidin valmistukseen klooridioksidin muodostamiseksi, jolloin jätehapon kloridisisältö voidaan käyttää hyväksi. Sätt för minskning av utsläppen till recipient och atmosfär och en samtidig minskning av behovet av färska kemikalier för uppslutning och blekning av cellulosahaltigt material, enligt en process omfat-tande uppslutning av det cellulosahaltiga maferialet med en svavel-och natriumhaltig uppslutningsvätska, ätervinning och regenerering av denna uppslutningsvätska samt blekning av uet cellulosahaltiga materialet med bl. a. klordioxid, kännetecknat av att SC^-haltig och eventuellt kloridhaltig gas frän processens sodapanna och/eller frän förbränning av illaluktande gasez- absorberas i en absorptionsvätska, innehällande en alkalimetallsaltlösning fri frän svavel eller svavelföreningar, säsom sulfid eller tiosulfat, i en skrubber, och att den erhällna skrubbervätskan blandas med sur restlösning frän framställning av klordioxid, varvid svaveldioxid i gasform äterföres tili processen, varefter den frän SC>2 befriade restlösningen ledes tili en indunstnings- och kristal1isationsan-läggning för utfällning av alkalisalter utora klorid, huvudsakligen