FI67414B - Foerfarande foer tillvaragatande av magnesiumbisulfit - Google Patents

Description

«- rwi KUULUTUSJULKAISU . „ a λ a

Aa ^ ^11 UTLÄGGNI NGSSK.RIFT 6741 4 SS C (45) Γ::- '.LV II 03 1905 ^ ^ (51) K*Jlu/tacCt^ D 21 C 11/02 SUOMI—FINLAND (21) p**rtt»*k«nu,-p>tv>tmeknb.s 781791 (22) HakcmtaplM — Amekningadag 06.06.78 (23) AUmpflM—GlMgiMttdag 06.06.78 (41) TuNtt («IklMksI — Whrtt affantftg 03.12.78 ^tantti, ja rekisterihallitta |s luoLMla·»* p.

Patent· och registerstyralsen ' AmBkan «t*d od» utUkriftwt puMfcarad 30.11.o4 (32)(33)(31) Pyydän?«moikMia—Bagird prior*·! 08.06.77

Itävalta-österrike(AT) A 4041/77 (71) Waagner-Biro Aktiengesel1schaft, Margaretenstrasse 70, 1051 Wien,

Chemiefaser Lenzing Aktiengesel1schaft, 4860 Lenzing,

Itävalta-österrike(AT) (72) Wolfgang Apel, Lenzing, Herbert Danninger, Lenzing, Wolfgang Kunstner, Timelkam, Heinz Loquenz, Graz, Erwin Schröttner, Hitzendorf,

Gerhard Wallner, Wien, Itävalta-österrike(AT) (74) Forssan 6 Salomaa Oy (54) Menetelmä magnesiumbisulfiitin taiteenottamiseksi - Förfarande för ti11varatagande av magnesiumbisulfit

Keksintö koskee menetelmää magnesiumbisulfiitin talteenottamiseksi lipeänpolttokattilan savukaasuista, jossa menetelmässä rikkidioksidin absorptio tapahtuu ainakin yhdessä magnesiummonosulfiitti-vaiheessa ja ainakin yhdessä raagnesiumbisulfiittivaiheessa.

Tunnetut menetelmät selluloosan valmistamiseksi magnesiumperustal-la ovat kemiallisesti jaettavissa kahteen ryhmään, a) Magnefite-menetelmä

Komponentit (paino-?S) osuus magnesium- rikki oksidi(MgO) (S02) (S) vapaa, liuennut ,/. ./. ./.

sitoutunut, bisulfiittinen 2,0-2,2 6,3-7,0 3,15-3,5 sitoutunut, sulfaattinen 0,5 0,8 0,4 yhteensä 2,5-2,7 7.1-7.8 3.55-5.9 6741 4 2 b) Hapan Mg-bisulfiitti-menetelmä

Komponentit (paino-%) osuus magnesium- rikki oksidi(MgO) (S02) (S) vapaa, liuennut ./. 1,5 0,75 sitoutunut, bisulfiittinen 0,95-1,1 3,0-3,5 1,5-1,75 sitoutunut, sulfaattinen 0,25 0,4 0,2 yhteensä 1.2-1,35 4,9-5.4 2,45-2.7

Kun tarkastellaan kokonaiskemikaaleja, nähdään, että kemikaali-kierto, vastaten kolonnihapon sisältöä, on magnefite-menetelmässä kauttaaltaan suurempi kuin happamassa menetelmässä ja happaman menetelmän pohjalta (=100%) -MgO: suunnilleen 100% ja -S: suunnilleen 40%.

Kun halutaan molemmilla menetelmillä ja samalla selluloosalaadulla saavuttaa sama raaka-ainekulutus, niin merkitsee tämä sitä, että häviöosuuden täytyy magnefite-menetelmällä olla kohonneen kemikaalikierron määrän pienempi. Tämä seikka merkitsee etua happamalle menetelmälle. Tämä merkitsee esim.:

Mg0:lle: 90%:n talteenottoaste happamalle menetelmälle vaatii 95%:n talteenottoastetta magnefite-menetelmälle· S:lle : 90%:n talteenottoaste happamalle menetelmälle vaatii 93%:n talteenottoastetta magnefite-menetelmälle.

Kemikaalien talteenotolla varustetut tunnetut magnesiumbisulfiitti-menetelmät voivat tuottaa pelkästään paksulipeän kautta takaisin-saadusta rikistä parhaassa tapauksessa lähes puhdasta stökiömet-ristä bisulfiittihappoa, mutta ei kuitenkaan sellaista, jossa on vapaata, S02:na liuennutta rikkiä.

Tunnetuilla menetelmillä voidaan tuottaa raakahappoja, joista, verrattuna kolonnihapon stökiömetrisesti sidottuun bisulfiittieeen rikkiin, puuttuvat suunnilleen seuraavassa esitetyt %-määrät rikkiä: -magnefite: noin 4-5% ja -hapan menetelmä: noin 3-4%.

3 67414 100 /0:isen bisulfiittihapon tai bisulfiittihapossa olevan vapaan rikin muodostaminen kolonnihapoksi tapahtuu niin kutsutussa väke-vöintikolonnissa rikinpolttolaitoksesta tulevan SC^-vahvakaasun avulla, jossa on vähintään 15 tilavuus-% S02:ta. Tämä laitos panostetaan sillä rikkimäärällä, joka vastaa kaikkia systeemihävi-öitä. Tämä väkevöintimenettely voidaan suorittaa myös nestemäisellä S02:lla.

Nämä menetelmäteknisesti väistämättömät haponmuodostuspakot vaikuttavat sen, että kummallekin menetelmälle ovat minimirikkihävi-öt välttämättömät tarvittavan hapon valmistamiseksi: magnefiitti: 3,5-4,5 % kolonnihapon kokonaisrikistä ja hapan menetelmä: 28-30 % kolonnihapon kokonaisrikistä (väkevöinnin 100 $o:isella toiminta-asteella).

Olemassaolevien ja odotettavien määräysten mukaan tämä ympäristökuormitus erityisesti happamalla menetelmällä on kielletty, varsinkin kun noin 30 % näistä häviöistä jättää laitoksen kaasumaisena S02:na.

Keksinnön tehtävänä on aikaansaada täysin suljetulla kemikaalikierrolla keittäminen keittohapolla, jonka osuus fysikaalisesti liuenneella SC^tlla on vapaasti valittavissa.

Keksintö on tunnettu siitä, että absorbtiossa tuotetaan enemmän magnesiummonosulfiittia kuin bisulfiitin valmistukseen tarvitaan ja liikaa tuotettu määrä, joka vastaa paksulipeässä olevan rikki-määrän sekä kolonnihapossa olevan koko sulfiittisesti ja sulfaatti-sesti sidotun rikin välistä eroa, poistetaan magnesiumbisulfiitti-piiristä magnesiummonosulfiitin muodossa. Erikoisesti käytetään poistettu magnesiummonosulfiitti rikkihappovalmistuksen lähtöaineena. Edullisesti poistettu magnesiummonosulfiitti hajotetaan lämmön vaikutuksella rikkidioksidiksi ja magnesiumoksidiksi, ja tuotettu rikkidioksidi liuotetaan puhdistettuun bisulfiittiliuok-seen, kun taas magnesiumoksidi esimerkiksi johdetaan takaisin mo-nosulfiittivaiheeseen. Erityisesti poistettu magnesiummonosulfiitti hajotetaan lämpötila-alueella 500-900°C yksinomaan termisellä hajotuksella ilman lisäaineita, jolloin edullisesti magnesiummonosulfiitin hajotus tapahtuu osalla siitä lämmöstä, joka * 67414 vapautuu lipeänpolttokattilasta. Keksinnön erään lisätunnusmerkin mukaan magnesiummonosulfiitti hajotetaan magnesiumoksidiksi ja rikkidioksidiksi ja rikkidioksidi nesteytetään. Erityisesti magnesiummonosulfiitti kuivataan ennen hajotusta ja magnesiummonosulfii-tin hajotus tapahtuu epäsuoralla kuumennuksella, edullisesti kaasu-virrassa, joka muodostuu pääasiassa rikkidioksidista. Keksinnön erään lisätunnusmerkin mukaan tuotetun rikkidioksidin osavirta saatetaan kosketukseen absorptiovaiheessa tuotetun magnesiumbisulfiit-tiliuoksen kanssa venturimaisessa putouskanavassa hienokuplaisessa muodossa, minkä johdosta tapahtuu rikkidioksidin liukeneminen. Edullisesti rikkidioksidi tuodaan hienojen kanavien, erityisesti hienojen porausten läpi venturimaisen pudotuskanavan ahtaampaan poikkileikkaukseen.

Keksintö on esitetty kuvioissa 1 ja 2 esimerkin tapaisesti ja kaavallisesti .

Kuvio 1 esittää monosulfiittihajotuslaitoksen menetelmäkaaviota. Kuvio 2 esittää vastaavan laitoksen termistä kytkentäkuvaa.

Kuvion 1 mukaan johdetaan vetinen magnesiumsulfiittisuspensio mag-nesiumbisulfiitin talteenottolaitoksesta sentrifuugiin 1, tiivistetään se yli 70%:n kuiva-ainepitoisuuteen ja kuljetetaan syöttö-ruuvilla 2 virtauskuivaajaan 3. Sentrifugissa 1 erotettu vesi virtaa johdon 13 kautta takaisin magnesiumbisulfiitin talteenottolai-tokseen. Kuivattu, kiteinen magnesiummonosulfiitti erotetaan vir-tauskuivaajan 3 jälkeen kytketyssä keskipakoerottiraessa 4 kuivaus-ilmasta ja se putoaa säiliöön 5. Kuivaukseen käytetty ilma johdetaan keskipakoerottimesta magnesiumbisulfiittilaitokseen. Magnesiummonosulfiitti johdetaan kennopyöräsulun 6 ja syöttöruuvin 7 kautta termiseen sulfiitinhajotuslaitokseen 8, jota käytetään edullisesti lämpötila-alueella 500-900°C. Näissä lämpötiloissa hajoaa magnesiummonosulfiitti magnesiumoksidiksi ja rikkidioksidiksi. Rikkidioksidi puristetaan puhaltimella 9 kaasujäähdyttimeen 10, jäähdytetään tällöin suunnilleen lämpötilaan 65°C ja johdetaan vä-kevöintikolonniin S02tn muodossa olevan vapaan liuenneen rikin muodostamiseksi magnesiumbisulfiittiliuokseen. Rikkidioksidi voidaan myös nesteyttää. Magnesiumoksidi jättää hajotuslaitoksen 8 pudo-tussuppilon ja kennopyöräsulun 11 kautta ja se johdetaan hydratoin-tisäiliöön 12, jossa se muodostaa suspension veden kanssa ja pumpa- 5 67414 taan liuenneen magnesiumhydroksidin muodossa magnesiumsulfiitin talteenottolaitokseen absorboivana aineena rikkidioksidia varten.

Kuviossa 2 on esitetty lähemmin hajotusreaktorin 8 terminen kytkentä, jolloin hajotusreaktoria kuumennetaan epäsuorasti polttokammi-olla 14 suunnilleen lämpötilaan 900°C kuumennetun kuumennuskaasun avulla. Hajotusreaktorista 8 lähtevä suunnilleen lämpötilaan 800°C jäähdytetty kuumennuskaasu jäähdytetään lämmönvaihtimessa 15 suunnilleen lämpötilaan 600°C ja johdetaan magnesiummonosulfiittia varten olevaan kuivaajaan 16. Tämän kuivaajan jättää kaasu suunnilleen lämpötilassa 400OC ja johdetaan lopuksi toiseen lämmönvaihtimeen 17, jossa se jäähdytetään suunnilleen lämpötilaan 300°C, joka on suunnilleen lipeänpölttokattilan 26 savukaasulämpötila, ja johdetaan sen savukaasujohtoon 18 ennen absorptiolaitosta 27.

Absorptiolaitoksesta 27 poistetaan osavirta tuotetusta kosteasta magnesiummonosulfiitista ja johdetaan kuivaajaan 16. Kuivattu magnesiummonosulfiitti viedään sulun 19 kautta sulfiitinhajotus-laitokseen 8, jossa ylläpidetään suunnilleen hajotuslämpötilaa 800°C. Sulfiitinhajotuslaitoksen 8 läpi virtaa kuuma rikkidiok-sidipitoinen kaasuseos, joka poistuessaan sisältää vesihöyryä ja MgO-pölyä, ja joka sulfiittihajotuslaitoksesta poistumisensa jälkeen jäähdytetään regeneratiivilämmönvaihtimessa 20, lämmönvaihto-sykloonissa 21 sekä lämmönvaihtimessa 23 suunnilleen lämpötilaan 200°C, ennenkuin se johdetaan puhaltimen 22 avulla osittain lauh-duttimen 21 läpi väkevöintilaitokseen 24. lämmönvaihtosyklonissa 21 erotetaan MgO-pöly, joka hajotuksessa on syntynyt, ja johdetaan se edelleen absorptiolaitokseen 27. Puhaltimen 22 jälkeen johdetaan suurempi määrä S02-kaasuseoksesta lämraönvaihtimien 20 ja 15 kautta taas takaisin sulfiitinhajotuslaitokseen kantokaasuna, jolloin se kuumennetaan lämmönvaihtimissa 20 ja 15 taas lähelle hajotuslämpötilaa.

Lämmön paremmaksi hyväksikäyttämiseksi esilämmitetään polttoaine ja/tai polttoilma lämmönvaihtosyklonissa 21 tai lämmönvaihtimessa 17. Väkevöintilaite 24 muodostuu pääasiassa suljettuun astiaan järjestetystä venturiputkesta, jonka ahtaimpaan kohtaan johdetaan rikkidioksidia ja liuotetaan kierroksessa kulkevaan raakahappoon.

6 7 41 4 6

Keksinnön puitteissa on mahdollista suorittaa hajotuslaitoksen kuumennus suoraan tai epäsuorasti lipeänpolttokattilan 26 savukaa-suvirrassa. Lisäksi on mahdollista, jos tarvitaan pienempi määrä happoa bisulfiittiliuokseen, kuljettaa pois kemikaalikierrosta osa absorptiolaitoksessa tuotetusta MgSOjrsta ja jalostaa edelleen esimerkiksi rikkihapoksi.

Claims (11)

1. 6741 4 7
2. 1. Menetelmä mägnesiumbisulfiitin talteenottamiseksi lipeänpoltto-icattilan savukaasuista, jossa menetelmässä rikkidioksidin absorptio tapahtuu ainakin yhdessä magnesiummonosulfiittivaiheessa ja ainakin yhdessä magnesiumbisulfiittivaiheessa, tunnettu siitä, että absorptiossa tuotetaan enemmän magnesiummonosulfiittia kuin bisulfiitin valmistukseen tarvitaan ja liikaa tuotettu määrä, joka vastaa paksulipeässä olevan rikkimäärän sekä kolonnihapossa olevan koko sulfiittisesti j.a sulfaattisesti sidotun rikin välistä eroa, poistetaan magnesiumbisulfiittipiiristä magnesiummonosulfIitin muodossa. 2. *· Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että poistettu magnesiummonosulfiitti käytetään rikkihappo-valmistuksen lähtöaineena.
3. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että poistettu magnesiummonosulfiitti hajotetaan lämmön vaikutuksella rikkidioksidiksi ja magnesiumoksidiksi ja tuotettu rikkidioksidi liuotetaan puhdistettuun bisulfiittiliuokseen, kun taas magnesiumoksidi esimerkiksi johdetaan takaisin monosulfiitti-vaiheeseen.
4. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että poistettu magnesiummonosulfiitti hajotetaan lämpötila-alueella 500-900°C yksinomaan termisellä hajotuksella ilman lisäaineita.
5. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että magnesiummonosulfIitin hajotus tapahtuu osalla siitä lämmöstä, joka vapautuu lipeänpolttokattilasta.
6. 6. Patenttivaatimukseni mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että magnesiummonosulfiitti hajotetaan magnesiumoksidiksi ja rikkidioksidiksi ja rikkidioksidi nesteytetään.
7. 7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että magnesiummonosulfiitti kuivataan ennen hajotusta. 8 6 741 4
8. 8. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että magnesiummonosulfiitin hajotus tapahtuu epäsuoralla kuumennuksella.
9. 9. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että magnesiummonosulfiitin hajotus tapahtuu kaasuvirrassa, joka muodostuu pääasiassa rikkidioksidista.
10. 10. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tuotetun rikkidioksidin osavirta saatetaan kosketukseen absorptiovaiheessa tuotetun magnesiumbisulfiittiliuoksen kanssa venturimaisessa putouskanavassa hienokuplaisessa muodossa, minkä johdosta tapahtuu rikkidioksidin liukeneminen.
11. 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rikkidioksidi tuodaan hienojen kanavien, erityisesti hienojen porausten läpi venturimaisen pudostuskanavan ahtaimpaan poikkileikkaukseen. 9 Patentkrav 6/414