FI64670B - Aotervinningsfoerfarande vid sulfatcellulosakokning - Google Patents

Description

SUOM I —FI N LAN D patenttijulkaisu—patentskrift 64 670 _ o . ® © Kv.lk^Int.CI? D 21 C 11/04 ** (2) Patenttihakemus — Patentansökning 762325 at (§> Hakemispäivä — Ansökningsdag 13.08.76 @ Alkupäivä—Glltighetsdag 13.08. 76 @ Tullut julkiseksi — Blivit offentlig l6.02.77 @ Nähtäväksi panon ja kuul.julkalsun pvm.—

Ansökan utlagd och uti.skriften pubi ice rad 31.08.83

Patentti- ja rekisterihallitus © Patentti myönnetty - Patent meddelat 12.12.83

Patent- och registerstyrelsen ®<0)(8) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 15.08.75 USA(US) 605093 (73) KemaNord AB, Box 11020, S-100 6l Stockholm, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Harold. deVere Partridge, Wilson, New York, Willard A. Fuller,

Grand Island, New York, USA(US) (jb) Berggren Oy Ab (5U) Sulfaattiselluloosakeiton talteenottomenetelma -Atei'vinningsforfarande vid sulfatcellulosakokning Tämä keksintö liittyy sulfaattiselluloosan keittoon. Yksityiskohtaisemmin tämä keksintö tarkoittaa sulfaattiselluloosan keittoon liittyvien häviöiden vähentämistä.

Yleisesti käytetyissä, tavanomaisissa sulfaattiselluloosan keittoprosesseissa selluloosan kuitumassan valmistamiseksi lignoselluloosaa keitetään niin sanotussa valkolipeässä, joka sisältää natriumhydroksidia ja natriumsulfidia, jotka auttavat hajottamaan ligniinin, hemiselluloosan ja muita ei-sellu-loosapitoisia aineita liukeneviksi aineiksi. Jäljelle jäävät selluloosakuidut erotetaan käsittelyn tuloksena saadusta "mustasta lipeästä", mikä mustalipeä sen jälkeen käsitellään jätteiden talteenottamiseksi ja hyväksikäyttämiseksi ja/tai hylkäämiseksi.

Talteenottomenetelmässä mustalipeä väkevöidään haihduttamalla ja reagoitetaan sitten talteenottokattilassa muodostamaan sulatteen, joka ensisijassa sisältää natriumkarbonaattia ja 2 64670 nstriumsulfidia, sitten sulate liuotetaan veteen muodostamaan soodalipeää, josta kalkkia lisäämällä saadaan valkolipeää, natriumkarbonaatin muuttuessa natriumhydroksidiksi. Kalsium-karbonaattisakka poistetaan valkolipeästä ja kalsinoidaan kalkin uudistamiseksi. Valkolipeää käytetään sitten hyväksi lignoselluloosan seuraavassa keitossa.

Kuljetuksen aikana itseensä suolavettä imeneet tukit ovat aiheuttaneet selluloosatehtaissa ongelmia, jotka liittyvät natri-umkloridin esiintymiseen sulfaattiselluloosalipeässä, ja ne ovat hyvin tunnettuja rannikolla sijaitsevissa selluloosatehtaissa. Yleensä aikaisemmin natriumkloridin on katsottu liittyvän syöpymiseen; kuitenkin äskettäin tehdyt parannukset ja vaatimukset emissiotarkkailusta ovat saaneet tulokseksi natriumkloridin tason olennaisen lisääntymisen lipeässä. Selluloosan keiton aikana natriumkloridi liukenee keittolipeään ja pyrkii jäämään kemialliseen talteenottoprosessiin. Tällainen natriumkloridi merkitsee painolastia, koska se sulfaattiselluloosan keittoprosessissa on inaktiivinen ja vähentää myös talteenottokattilan tehoa johtuen kiinteäainepitoisuudelle ja talteenottokattilaan syötettävän mustan lipeän syöttönopeudel-le yleensä asetetuista rajoituksista.

Sisämaassa sijaitsevilla tehtailla tai niillä, joiden tukkeja ei ole kuljetettu suolaisessa vedessä, ei vielä ole tätä ongelmaa; tulevaisuudessa kuitenkin veden uudelleenkäyttö sul-faattiselluloosatehtaasta tulevan saasteen rajoittamiseksi saattaa johtaa natriumkloridin merkittävään kerääntymiseen talteenottosysteemissä, kuten esimerkiksi valkaisulaitoksen jäteveden kierrätyksessä. Tällaisissa systeemeissä kloori ja klooridioksidi ovat selluloosan valkaisuaineita, jotka lopuksi pelkistyvät kloori-ioniksi valkaisuprosessissa, jolloin valkaisulaitoksen jätevesi on johdettu normaalisti viemäriin. Jätevettä voidaan kuitenkin käyttää selluloosan pesuun ennen valkaisua ja täten valkaisulaitoksen jätevesi vähitellen joutuu talteenottokattilaan lisäten natriumkloridia kemialliseen talteenottomäärään.

3 64670

Selluloosan keiton kemikaalien talteenotossa, tavanomaisten kemikaalien talteenottosysteemien talteenottokattilassa, joitakin kiinteitä aineksia sisältyy talteenottouunista tai -kattilasta tulevaan vesihöyryyn ja hiilidioksidiin, normaalisti kiinteä aine otetaan talteen käyttämällä sähkösuo-datinta ("suodatuspöly"), ja se sisältää natriumsulfaattia ja natriumkarbonaattia, jotka voidaan käyttää hyväksi talteenottokattilassa .

Kuten edellä on selostettu, niin nykyisin natriumkloridin lisääntymiseen liittyvät ongelmat selluloosatehtaissa aiheutuvat yleensä suolaisessa vedessä hinattujen tai varastoitujen tukkien käytöstä. Joukko selostuksia on kirjoitettu natriumklo-ridiin lisääntymisestä sulfaattiselluloosatehtaissa, joissa tarjotaan mahdollisia ratkaisuja sen poistamiseksi. Eräs tällainen ratkaisu haluaisi käyttää hyväksi natriumkloridin ensisijaista liukoisuutta sen uuttamiseksi suodatuspölystä suolalla rikastettuun lipeään. Tällainen systeemi johtaa kuitenkin natriumsulfaatin liukenemiseen ja täten sen häviöön ja saattaa johtaa kiinteiden aineiden lisääntymiseen lietteessä yli noin 40 paino-%:n, mikä pitoisuus on liian korkea tavanomaisille käsittelylaitteille. Lisäksi kaikki suodatuspölyyn sisältyvä natriumkarbonaatti saattaa liueta uutettaessa.

Äskettäin on ehdotettu natriumkarbonaatin muuttamista natrium-sulfaatiksi lisäämällä uutettuun suodatuspölyyn tarpeeksi rikkihappoa happaman väliaineen aikaansaamiseksi ja suodattamalla lieteuutos vedettömän natriumsulfaatin kiinteän kakkufaasin ja natriumkloridissa rikastetun nestefaasin aikaansaamiseksi, ja kiinteän ja nestemäisen faasin erottamiseksi toisistaan tavanomaisilla suodatusmenetelmillä. Vaikkakin tällainen systeemi edustaa parannusta natriumkloridipainolastin käsittelyssä ja poistossa, niin tällaiseen talteenottotekniikkaan kuuluu tiettyjä luontaisia haittoja, esim. lisääntyneitä kustannuksia ja suodatuksen huolto-ongelmia, ja mikä tärkeämpää, natriumkloridin ja natriumsulfaatin vähemmän tehokas erottaminen kaupallisilla suodatinlaitteilla ja tekniikalla.

4 64670 .aran keksinnön tarkoituksena on aikaansaada parannettu menetelmä painolastinatriumkloridin ja arvokkaan natriumsulfaari - erottamiseksi, jotka on saatu suodatuspölynä selluloosatehtaan toiminnoissa.

Tänän keksinnön mukaisesti suodatuspöly, joka sisältää natrium-sulfaattia, natriumkarbonaattia, natriumkloridia ja orgaanisia aneita, ja joka on uutettu vesipitoisella laimennetulla rikkihapolla natriumkarbonaatin muuttamiseksi natriumsulfaatiksi a liukenemattomien kiinteiden aineiden ja happaman pH:n, yleensä noin 3-6 sisältävän lietteen tuottamiseksi, syötetään erotuskolonnin huippuun, jota jäljempänä selostetaan yksityiskohtaisesti, lämpötilaltaan noin 30-70°C lämminvettä lisätään jatkuvasti tulojohdon kautta, joka sijaitsee joko erotuskolonnin pohjassa tai lähellä sitä, vastavirtaan lietteen alasvir-taukseen nähden, alaspäin virtaavaan lietteeseen sisältyviä kiteitä pestään jatkuvasti kuumalla vedellä, natriumkloridi poistetaan poistojohdon kautta, joka sijaitsee lähellä erotus-kolonnin huippua, ja natriumsulfaatti ja orgaaniset aineet poistetaan lietteenä lähellä kolonnin pohjaa olevan poisto-johdon kautta.

Tällainen prosessi poistaa natriumkloridipainolastin yksinkertaisesti, tehokkaasti ja taloudellisesti maksimoimalla arvokkaan natriumsulfaatin talteenoton.

Natriumkloridia sisältävä liete, joka on poistettu erotuskolonnin huipusta, voidaan johtaa viemäriin, syöttää erilliseen klooridioksidigeneraattorijärjestelmään tai sen kaltaiseen.

Erotuskolonnin pohjasta poistettu natriumsulfaattiliete voidaan palauttaa talteenottosysteemiin, talteenottouuniin, jossa tuotettu natriumsulfaatti ja natriumkarbonaatti siirretään soodalipeään, orgaanisten ainesten palaessa talteenotto- uunissa.

Käytössä kolonnissa olevan sekoituksen lämpötilaa pidetään, kuten todettiin, noin 30-70°C:ssa, mieluimmin noin 30-40°C:ssa.

64670 5

Jatkuvasti syötetyn vesivirran ja suodatuspölylietteen määrät on järjestetty niin, että saadaan suurin mahdollinen pesu- ja erotusteho aiheuttamatta olennaisia arvokkaan sulfaatin häviöitä siinä natriumkloridilietteessä, joka on poistettu kolonnin huipusta, yleensä noin 0,2-4 kg ja mieluimmin noin 0,2-2,0 kg vettä natriumsulfaatin kg kohden johdetaan erotuskolonniin.

Kuvio 1 esittää erotuskolonnia, jota edullisesti käytetään keksinnön mukaisessa menetelmässä. Laite on mistä tahansa sopivasta rakennusaineesta, kuten esim. titaanista, muovista, keramiikasta tai sen kaltaisesta tehty erotuskolonni eli torni 1. Kolonni on mieluimmin, vaikka ei välttämättä, olennaisesti lieriömäinen, jonka yläosassa on tulojohto 2 hapolla käsitellyn suodatuspölyn sisään viemiseksi lietetankista (ei näytetty) . Kolonnin alaosa on varustettu lämminveden tulojohdolla 3 ja natriumsulfaattilietteen poistojohdolla 4. Kolonnin yläosa on varustettu natriumkloridilietteen poistojohdolla 5. Kolonni 1 on jaettu useihin käsittelyvyöhykkeisiin 6, 8, 10 jne. välipohjilla, joissa on useita, alaspäin suippenevia, suppilomuo-toisia syvennyksiä 7, joiden huipussa on aukot 9 käsitellyn suodatuspölylietteen poistamiseksi alaspäin pyörteisiin huuhtelu-vyöhykkeisiin 6, 8, 10 jne., ja kiinteitä aineksia sisältävä lietevirta ohjataan alaspäin välipohjalta toiselle ja peräkkäisiin pyörteisiin huuhteluvyöhykkeisiin.

Jokainen välipohja on varustettu useilla aukoilla 11, jotka sijaitsevat joko välipohjan ylimmän osan ja kolonnin seinän liitoskohdassa tai lähellä sitä. Käsitellyn suodatuspölylietteen siirtyessä alaspäin välipohjalle ja aukon 9 läpi, ylös nouseva lämminvesivirta jakaantuu osittain aukkojen 11 kautta, aiheuttaen kiertovirtauksen suppilomuotoisissa syvennyksissä tai niiden ympärillä, ja synnyttäen pyörteen aivan aukkojen 9 alapuolella olevissa vyöhykkeissä ja pesten jatkuvasti suo-datuspölyä, ajaa natriumkloridia ylöspäin poistumaan poisto-johdon 5 kautta ja päästäen jatkuvasti alaspäin menevän natriumsulf aatin poistumaan poistojohdon 4 kautta. Suodatuspölyn alasvirtauksen ja pyörteen laajuuden säätö aikaansaadaan mukavasti säätämällä aukkojen 9 ja 11 vastaavia kokoja.

6 64670

Vyöhyke 12 on laitteen suhteellisesti pyörteetön vyöhyke, jossa suodatuspölyn kiinteät aineet laskeutuvat omalla painollaan, eikä nouseva neste kohota niitä yläpuolella olevaan huuhtelu-vyöhykkeeseen .

Kolonni saattaa sijaita aivan lietetankin alapuolella, jossa tapauksessa hapolla käsitelty suodatuspölyliete siirtyy virtauksen painosta lietetankista (ei näytetty) kolonniin tulo-johdon 2 kautta. Niissä tapauksissa, joissa tila ja muut tekijät määräävät kolonnin sijoittamisen lähelle lietetankkia tai siitä kaukana olevaan paikkaan, suodatuspölyliete pumpataan sopivilla pumppuelimillä (ei näytetty) kolonnin tulojohdon 2 kautta.

Kolonnissa sijaitsevien välipohjien kokonaismäärä saattaaa olla vaihteleva, riippuen yleensä sähkösuodattiraen koosta, tiettynä jaksona käsiteltävän suodatuspölyn määrästä, käytettävissä olevasta tilasta. Yleensä siellä, missä käytetään standardisoituja selluloosan sähkösuodatinyksiköitä, sellaiset kolonnit, joiden pituus on noin 3,5 m - 4,58 m, halkaisija 61 cm - 91,5 cm ja joissa 8-12 välipohjaa sijaitsee keskimäärin 30,5 cm:n päässä toisistaan, ovat sopivia.

Kuten on selostettu, niin talteenotettua natriumsulfaattia voidaan käyttää hyväksi talteenottouunissa. Vaihtoehtoisesti talteenotettu natriumsulfaatti voidaan syöttää erilliseen talteenottokattilaan ja pelkistää natriumsulfidiksi, jota sitten voidaan käyttää uudelleen selluloosan keitossa, muuhun käyttöön soveltuvaksi muutettuna, tai muutettuna rikkivedyksi karbonoimalla hiilidioksidilähteen avulla, esim. kalkin polt-tokaasulla, hapettamalla rikkivety rikkihapoksi, jota voidaan käyttää klooridioksidikaasun kehittämiseen.

Suodatuspölyn käsittelyssä käytetyn rikkihapon pitäisi olla tuoretta, vaikkakin klooridioksidin kehittämisessä syntynyttä, käytettyä rikkihappoa voidaan käyttää.

Tyypillinen rannikolla sijaitsevien sulfaattiselluloosateh- 64670 7 taiden suodatuspöly sisältää noin 45-75 % natriumsulfaattia, 15-40 % natriumkloridia, 0,1-20 % natriumkarbonaattia ja 1-12 % orgaanisia aineita. Suurin määräävä tekijä rikkihapon kulutuksessa, sillä käsiteltäessä, on natriumkarbonaattipitoisuus, tarvitaan 0,92 kg rikkihappoa muuttamaan 1 kg natriumkarbonaattia natriumsulfaatiksi, orgaanisten aineiden kuluttaessa 0,ΙΟ, 15 kg rikkihappoa 1 kg orgaanista ainesta kohden.

Vesipitoista rikkihappoa lisätään suodatuspölyyn riittävässä määrässä karbonaatin muuttamiseksi ja reagoimaan läsnäolevien orgaanisten aineiden kanssa, hapon pH:n ollessa noin 3-6. Lietettä sekoitetaan hetken ajan, yleensä vähemmän kuin n. 30 minuuttia, ja sellaisessa lämpötilassa, joka yleensä on noin 65°C käsittelyn suorittamiseksi, ja tuloksena oleva liete lisätään erotuskolonniin, kuten edellä on selostettu, mieluimmin jatkuvasti.

Käytettäessä suodatuspölyn rikkihappokäsittelyä, jossa erotus suoritetaan tavanomaisella suodatintekniikalla, natriumsulfaat-tikakku sisältää jopa 15 % erottamatonta natriumkloridia, natriumsulfaatin kato suodatettaessa on noin 1 kg natriumklo-ridin 3-4,5 kg kohden.

Käyttämällä tämän keksinnön mukaista erotustekniikkaa kaikki natriumkloridi on olennaisesti erotettu natriumsulfaatista, vain vähäpätöisten natriumsulfaattimäärien poistuessa natrium-kloridin mukana.

Claims (4)

1. 8 64670 ' "h ti vaatimukset 3jliaartiselluloosakeiton talteenottomenetelmä, jossa · ' -;a •.ignoselluloosa-ainesta keitetään keittoiipeässä, keittoiipeä haihdutetaan ja poltetaan, savukaasuihin sekoittuneet epäorgaaniset ja orgaaniset :'.r rrät aineet saostetaan suodatuspölynä, joka sisältää natri-:L. .'rattia.. natriumk.loridia, natriumkarbonaattia ja orgaanis- ' - - -1 "L C1 ' TC. ci · natriumkarbonaatti muutetaan natriumsulfaatiksi vesipi-voiseiia rikkihapolla, pH:n ollessa noin 3-6, käsitellyn suo-. atuspölylietteen aikaansaamiseksi, joka sisältää natriumsul-faattia, natriumkloridia ja orgaanista ainetta, c u n n e t t u siitä, että käsitelty suodatuspölyliete saatetaan erotuskolonnin huippuun alasjuoksevana virtauksena; lämminvettä johdetaan vastavirtaan ylöspäin kolonnin läpi nopeudella, joka on riittävä alaspäin virtaavan lietteen pesemiseksi, natriumkloridi poistetaan erotuskolonnin huipusta, ja natriumsulfaatti ja orgaaninen aines poistetaan mainitun ero-tuskoionnin pohjasta.
2. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että menetelmä on jatkuva.
3. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että lämminveden lämpötilaa pidetään noin 30-70°C: SSä .
4. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että lämminvettä syötetään erotuskolonniin tarpeeksi paljon tuottamaan noin 0,2-4 kg vettä 1 kg natriumsul-faattia kohden. r-. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnet-siitä, että mainittu vesimäärä on noin 0,2-2,0 kg vettä ratr iumsulfaattia kohden. h. Laite patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän suorittamiseksi, tunnettu siitä, että erotuskolonni (1) II 9 64670 sisältää useita välipohjia, joissa on useita alaspäin suippenevia suppilomuotoisia syvennyksiä (7) lietteen poistamiseksi alaspäin pyörteisiin pesu/reaktiovyöhykkeisiin (6, 8, 10) ja useita, lähellä välipohjien ja kolonnien seinän liitoskohtaa olevia aukkoja (11), jotka päästävät veden virtaamaan ylöspäin .