FI67415C - Foerfarande foer behandling av sulfatavlut - Google Patents

Description

*15^*1 ftrt ^KUULUTUSJULKAISU , 49* (11) UTLÄGGNINCSSICIUFT 6741 5 C (4¾ 7 ; ^ ^ (51) Kv.Ni/ltt.CL3 D 21 C 11/12 SUOMI—FINLAND pi) 760344 (22) HakantaplM—AmBIcnlngtrfag 12.02.76 * ' (M) AltapiWi—GlWfK^n 12.02.76 (41) Talkit (ulktMfcsl — Blhrtt offamJlf «ο -,/

Patantti- ia rekisterihallitus '

Patent och registerstyralsan (44) 30.11.84 (32)(33)(31) Pyydttty tt>Krfk«u«—B*f*nJ prtortMt 21.02.75 USA(US) 551881 (71) The Babcock 6 Wilcox Company, New Jersey, US; 161 East 42nd Street,

New York, N.Y. 10017, USA(US) (72) Howard B. Lange, Alliance, Ohio, USA(US) (74) Oy Jalo Ant-Wuorinen Ab (54) Menetelmä sulfaattijätelipeän käsittelemiseksi -Förfarande för behandling av sulfatavlut

Keksinnön kohteena on menetelmä sulfaattiselluvalmistuksen jäte-liemen käsittelemiseksi siinä olevien arvokkaiden kemikalioiden tal-teenottamiseksi. Tähän menetelmään kuuluu jätelipeän väkevöiminen, sen orgaanisten komponenttien kaasuunnuttaminen leijukerrosreaktoris-sa, jolloin epäorgaaniset komponentit jätetään kiinteään muotoon, lämmön poistaminen osittain poistokaasuista, kaasujen käsitteleminen rikkivedyn absorboimiseksi absorptioliuoksella, joka koostuu jätelipeän haihtumattomista epäorgaanisista komponenteista sekä käytetyn jätelipeän palauttaminen keittimessä käytettävän keittoliuoksen valmistamiseksi .

Sulfaattisellun valmistuksessa käytetty tavallinen menetelmä kemikalioiden talteenottamiseksi aloitetaan jätelipeän väkevöimisellä. Jäteliemeksi kutsutaan nestettä, joka saadaan sellun pesusta keitto-lipeällä tapahtuneen keiton jälkeen. Tässä nesteessä on runsaasti arvokkaita kemikalioita, jotka mahdollisella talteenotolla voidaan käyttää keittimessä tarvittavan peruskeittoliemen valmistukseen.

Tässä jäteliemessä on myös orgaanista ainetta, joka on tullut siihen puusta keiton aikana. Tavallisesti tämä jäteliemi väkevöidään likimain 65 %:n kiintoainepitoisuuteen sekä ruiskutetaan taikka johdetaan muulla tavalla kemikaalien talteenottouunin pohjaosaan, missä liemen orgaaninen osa kaasuuntuu 982°C:een ylittävässä lämpötilassa sekä 2

6741 S

epäorgaaninen osa sulaa ja muodostaa sulan tulipesän pohjalle. Tällaisessa prosessissa voi kehittyä rikkivetyä, H2S ja rikkidioksidia, SC>2 määrin, joka ylittää hyväksyttävät ilmaanpäästöstandardit.

Muut ilman kuljettamat aineet, kuten höyrystyneet rikkiyhdisteet hienojakoisena sumuna, voivat lisätä saastumista sekä tiivistyä höyryn-kehitysputkille aiheuttaen haittaa monella tavalla ja huonontavat läm-mönsiirtokykyä. Tulipesän pohjaosaan kerääntynyt sula voi olla vaarallista. Mikäli vesiputkissa ilmenee vuotoja, on veden ja sulan välisestä kosketuksesta aiheutuva räjähdys hyvin ilmeinen. Tämä vir-taava sula poistetaan ja käsitellään uuden keittonesteen aikaansaamiseksi.

Edelläesitetyn perusteella on vaihtoehtoisten talteenottomene-telmien tarve ilmeinen.

Kyseessäoleva keksintö pyrkii välttämään nykyisin käytössä olevissa kemikalioiden talteenottoprosesseissa esiintyvät haitat sul-faattiselluteollisuudessa käyttämällä alhaisen lämpötilan käsittelyä jäteliemelle reaktorissa jätelipeän orgaanisen osan kaasuunnuttami-seksi ja epäorgaanisen osan pitämiseksi kiinteässä muodossa. Tällainen käsittely eliminoi sulan muodostumisen ja samalla eliminoituu veden ja sulan välinen räjähdysmahdollisuus, jolloin samalla myös lämmönsiirtoputkien likaantuminen ja sumun muodostuminen jäävät pois. Kaasutusvaiheesta poistetut kaasut jäähdytetään ja saatetaan senjäl-keen absorbointilaitteessa kosketuksiin absorboivan aineen kanssa, joka koostuu jäljellejäävästä epäorgaanisesta kiintoaineesta, josta kaikki jäännöshiili on poistettu. Tällaisessa absorptiossa poistetaan H^S kaasufaasista. Kaikki jäljellejäänyt H2S voidaan hapettaa soiksi ja johtaa jatkokäsittelyyn, mikäli tarpeellista. Poistettu absorboiva aine voidaan sitten käsitellä keittonesteen valmistamiseksi, joka palautetaan keittovaiheeseen.

Kuvio 1 esittää sellutusmenetelmän kemikalioiden talteenotto-prosessia ja siinä esitetään kuinka kyseessäoleva keksintö on nivelletty tähän talteenottoprosessiin.

Kuviossa on myös teksti eri vaiheiden seuraamisen helpottamiseksi.

Kuviossa 2 on esitetty leikkauskuvanto leijukerrosreaktorista, jollaista käytetään keksinnön suositeltavassa toteutusmuodossa.

Kuviossa 3 on esitetty monivaiheinen absorptiosysteemi ja selvitetty kuinka se sopii kyseessäolevaan keksintöön. Seuraavassa selvitetään keksintöä tarkemmin mainittuihin kuvioihin viittaamalla.

Sellutusta varten käsitelty puu syötetään keittimeen (ei esitetty) keitettäväksi keittonesteellä. Tässä keittonesteessä on runsaas- 3 6 741 5 ti rikkiyhdisteitä, joilla aikaansaadaan sellua esikäsiteltyä puuta delignifoimalla. Sulfaattisellun keittolipeässä on tavallisesti yhdisteitä: NaOH, Na2S, ^200^, Na2S04, ^28()3 ja ^28303. Tämä neste ottaa orgaanista ainetta puusta ollessaan kosketuksessa puun kanssa keittimessä. Keittimen sisältö siirretään puskutankkiin (ei esitetty) , jolloin kaasumaiset tuotteet samalla johdetaan lauhduttimeen (ei esitetty). Sellu ja käytetty keittoneste kulkevat sellun pesimeen (ei esitetty) missä sellusta pestään pois kemikaliot. Tämä käsittely tapahtuu tavallisesti monivaiheisilla pyörivillä rumpupesu-reilla, joissa sellun virtaus on vastavirtainen pesuveden virtaukseen nähden. Sellu ja pesuneste eroitetaan tämän jälkeen ja sellu johdetaan jatkokäsittelyyn. Pesuneste, joka on pääasiassa käytetyn keit-tonesteen laimea liuos ja joka sisältää puun orgaanisia jätteitä, johdetaan kemikalioiden talteenottoon. Tämän pesunesteen värin vuoksi kutsutaan sitä mustalipeäksi.

Mustalipeä johdetaan väkevöntilaitteistoon. Tämä laitteisto muodostuu tavallisesti monivaihehaihduttimesta 10. Tällaisessa laitteistossa voi olla aina 5 tai 6 vaihetta. Haihduttimeen aikaansaadaan tavallisesti tyhjiö, jolloin vettä poistuu putkien läpi kulkevan vas-tavirtaisen höyryvirran vaikutuksesta ja jätelipeä väkevöityy likimain 50-55 %:n kuiva-ainepitoisuuteen painon perusteella laskettuna. Lisäväkevöintivaiheita voidaan myös lisätä, vaikkakaan se ei ole välttämätöntä. Kyseessäolevassa keksinnössä voidaan käyttää mustalipeää, jonka kuiva-ainepitoisuus on 40-70 %, mutta parhain taloudellisuus saavutetaan käyttämällä lipeän kuiva-ainepitoisuutta vähintäin 50 % painon perusteella laskettuna. Edullista on, jos mustalipeä on väke-vöity alueelle 50-60 % kuiva-ainetta painon perusteella laskettuna. Kyseessäoleva keksintö soveltuu myös täysin kuivalle kiintoaineelle, mikäli tällaista on saatavissa. Tämä kiintoaine sisältää puusta peräisin olevan orgaanisen aineen sekä käytetyn keittonesteen natrium-suolat.

Kuviossa 1 mustalipeävirta 12, joka on sopivasti väkevöity, poistetaan monivaihehaihduttimesta 10, jolloin se on valmista kaasutus-vaiheeseen. Korvaussuolaa, Na2S04 voidaan lisätä virtaukseen 12, mikäli näin halutaan. Tämä nostaa virtauksen väkevyyttä ja tuo lisäetuja talteenottoon. Tällainen lisäys voidaan suorittaa sekoitus-säiliössä (ei esitetty). Kaasutusvaiheessa väkevöidyn jäteliemen 12 orgaaninen aines poistetaan kaasumaisessa muodossa. Toimenpide suoritetaan siten, että virtauksessa 12 olevat epäorgaaniset ainekset jäävät kiinteään muotoon. Keksinnön suositeltavassa suoritusmuodossa 4 6741 5 tämä kaasutusvaihe suoritetaan leijukerrosreaktorissa 16 lämpötilassa 700-760°C. Kuvio 2 auttanee ymmärtämään keksinnön tämän vaiheen suorituksen. Leijukerrosreaktio koostuu periaatteessa tiilillä vuoratusta tilasta 17 (tiilivuorausta ei ole esitetty), jossa on aineker-ros 18 levyn 28 kannattamana, jossa levyssä on rei'itys 29. Aines-kerros 18 voi koostua inertistä aineksesta taikka epäorgaanisista kemikalioista, jotka ovat hyödyllisiä sellutusmenetelmässä. Täten kerros 18 voi koostua natriumkarbonaatista Na^O^/ natriumsulfidistä Na2S, natriumsulfaatista Na2S04 sekä kuumasta hiilestä. Tämän keksinnön suositeltavan suoritusmuodon mukaisesti johdetaan mustalipeävirtaus 12 tämän kerroksen 18 alaosaan 20. Virtaus johdetaan suuttimilla 22. Keksintöä toteutettaessa on joukko suuttimia asennettu likimain reaktorin 16 kehälle. Suuttimet 22 voivat olla kaikki yhdistettyjä runkoputkeen 24, joka voi ympäröidä reaktoria ja voi jakaa virtauksen 12 eri suuttimiin 22. Suuttimet 22 täytyy olla asennettuja siten, että ne jakavat virtauksen 12 tasaisesti kerroksen 18 alaosan poikki. Keksintöä toteutettaessa virtaus 22 pitäisi hajoittaa ja atomisoida suuttimilla pisarakokoon n. 500-1000 mikronia. Ilmaa ja kaasua, virtauksena 53, johdetaan reaktoriin 16 kannatinlevyn 28 alapuolelle ja johdetaan ylöspäin reikien 29 läpi. On toivottavaa minimoida kaasutukseen käytettävän ilman määrä C02:n muodostumisen vähentämiseksi.

C02 haittaa H2S:n talteenottoa. Täten on havaittu edulliseksi rajoittaa virtauksen 53 sisältö sellaiseksi, että se sisältää 1-2 kg kuivaa ilmaa virtauksessa 12 olevaa kuiva-ainekiloa kohti. Ilmaosuus voidaan kuumentaa likimain 150-316°C:een, kuten kuviossa 1 on esitetty. Virtaus 53 toimii kerroksen 18 fluidisoivana elementtinä ja kuljettaa lämpöenergiaa, jota tarvitaan kaasutusvaiheessa. Virtauksena 14 tulevaa polttoainetta poltetaan perinteellisessä polttoaineen polttimessa (ei esitetty) aikaansaamaan kaasutuksen vaatima lämpömäärä. Virtauksen 53 ylöspäin suuntautuva nopeus kerroksen 18 läpi on suuruusluokkaa 30-300 cm/sekunnissa riippuen suuttimilla 22 aikaansaatujen pisaroidan koosta. Kerroksen 18 tulisi olla riittävän korkea, jotta aikaansaataisiin pisaroille viipymäaika, jona orgaaninen aines olisi likimain kaasuuntunut ja natriumyhdisteet, myös Na2SO^, olisivat pelkistyneet natriumsulfidiksi, Na2S. Nestepisaroiden viipymäajaksi on arvioitu noin 30 minuuttia kerroksen 30 cm:ä kohti. Tällainen viipymäaika voi vaihdella virtauksen 12 väkevyydestä sekä virtauksen 53 määrän suhteesta virtaukseen 12.

Kuten edellä mainittiin, toimii leijukerros 18 lämpötilassa 700-760°C. Tällainen toimintalämpötila-alue on oleellinen tämän keksin 6741 5 5 nön toteuttamiseksi kun käsitellään sulfaattisellukeiton jätelipeää, koska muodostuneiden natriumsuolojen alhaisin sulamislämpö on likimain 760°C. Mikäli käytetään korkeampia lämpötiloja, voi muodostua sula faasi sekä tämän seurauksena natriumhöyryjen syntyminen. Mikäli leijukerrosreaktoria 16 käytetään korotetussa paineessa, voidaan odottaa myös noussutta kapasiteettia. Mikäli systeemi vaatii muita säätöjä käytetään näitä hyväksi.

Kun virtauksen 12 orgaaninen aines on kaasutettu, on epäorgaaninen aines jäänyt kiinteään faasiin hienojakoisessa muodossa. Tämä hienojakoinen aines sisältää tyypillisesti natriumkarbonaattia ^200^ likimain 90 paino-%, natriumsulfidia Na2S noin 9 %, natriumsulfaat-tia Na2S0^ korkeintaan 1 % sekä palamatonta hiiltä korkeintaan 1 %. Tällaista ainetta voidaan käyttää muodostamaan kerros 18. Ylimääräiset agglomeraattimöhkäleet poistetaan alaslaskeutuvan aineksen poistolaitteilla (ei esitetty) sekä hienoaines, joka poistuu virtauksen 32 mukana eroitetaan sykloneissa 36. Poistettu rakeinen aines johdetaan liuottimeen 114, mutta agglomeraatit voivat sisältää oleellisia määriä palamatonta hiiltä, ja tämän vuoksi ne voidaan kierrättää syöttölipeään 12. Edullisesti tämä kierrätettävä osa johdetaan hienonninlaitteen, kuten murskaimen (ei esitetty) läpi ennen johtamista virtaukseen 12.

Virtaus 53 kulkee reaktorin 16 vapaaseen alueeseen 19 kuljettuaan kerroksen 18 läpi ja poistetaan sitten poistoaukosta 30. Tällä poistovirtauksella, jota on merkitty piirroksissa viitenumerolla 32, on oletettavasti seuraava likimääräinen koostumus tulavuuden perusteella, reaktorissa 16 tapahtuneiden reaktioiden tuloksena: C0-9 %, CC>2 - 11 %, H20 - 23 %, H2 - 21 %, N2 - 35 % ja K^S - 0,2-0,8 %. Virtauksessa 32 on lisäksi jonkinverran raemaista ainetta (esimerkiksi edellämainittu hienoainetta), joka on tullut virtaukseen kerroksesta 18. Laitteen 17 yläosa voi olla laajennettu poikkileikkaukseltaan sellaiseksi, että ylöspäinvirtaus hidastuu raemaisen aineksen kulkeutumisen nopeuden alapuolelle, jolloin osa mukaanläh-teneestä aineksesta putoaa alas. Virtauksen 32 lämpötila on jonkinverran alle 760°C. Virtaus 32 johdetaan kaasunpuhdistuslaitteistoon 36, joka on edullisesti kuivasykloni. Monivaiheinen sykloni tai suuritehosykloni on suositeltava, mutta tällaiset tehokkuusvaatimukset eivät ole tarpeen keksinnön toteuttamiseksi. Raemainen aines, joka on koottu kaasunpuhdistuslaitteeseen 36 ja poistettu siitä voidaan käsitellä edelleen yhdessä sen virtauksen 33 osan kanssa, jota ei palautettu mustalipeän virtaukseen 12. Virtaus 34 piirroksissa 6 6 7 41 5 on tuloksena mikäli halutaan edellämainittua yhdistelmää. Virtaus 34 kuljettaa kiinteää ainesta, joka koostuu pääasiassa virtauksen 12 epäorgaanisista aineista, liuottimeen 114, josta voidaan poistaa osa myöhemmin selitettävää absorptioliuosta.

Poistokaasuvirtaus 32 poistetaan hienojakoisesta aineesta puhdistuksen jälkeen puhdistuslaitteesta 36 virtauksen 38. Virtauksen 38 lämpösisältö on melkoisen korkea ja osa siitä voidaan ottaa talteen lämmöntalteenyksiköllä 40. Voidaan käyttää tavallisia höyryn-kehittimiä taikka jätelämpökattiloita tähän tarkoitukseen, joissa osa virtauksen 38 lämpösisällöstä siirretään, edullisesti epäsuorasti, nestefaasiin 42 höyryfaasin 44 aikaansaamiseksi. Tämä talteenotettu lämpö voidaan hyväksikäyttää sellutuksen muissa osavaiheissa taikka laitteistoissa. On kiintoisaa, että natriumhöyryjen eliminoituminen aiheuttaa sen että lämmöntalteenottoyksikön 40 lämmönsiirtopin-nat (ei esitetty) tarvitsevat vähemmän huoltoa koska pinnoille ei tällöin voi tiivistyä mitään höyryjä. Lämmön talteenottoyksikön poistokaasu, virtaus 46, on jäähdytetty lämpötilaan 204-371°C tavallisella lämmöntalteenottoyksiköllä 40 ja siinä voi vielä olla runsaasti lämpöä. Tällainen lämpösisältö voidaan ottaa talteen lämmön-vaihtolaitteistolla 48. Tällainen laitteisto 48 voi olla ilman kuu-mennin, jossa ympäristön lämpötilassa oleva ilma 50 voidaan lämmittää 149-316°C:en lämpötilaan. Tällainen kuumennettu ilmavirta, jota on merkitty viitenumerolla 52, voidaan käyttää välittömästi virtauksen 53 aikaansaamiseksi, joka johdetaan reaktoriin 16, sen alaosaan 26 kannatinlevyn 28 alle. Tällöinkin on lämmönvaihtoprosessi edullisesti epäsuora ja sen tulisi edullisesti jäähdyttää poistokaasuvirtaus 46 lämpötilaan n. 177-204°C. Tämä kaasuvirtaus, jota on merkitty virtauksena 56 piirroksissa, on nyt valmis absorptioprosessiin, kuten jatkossa paremmin selvitetään.

Absorptiovaiheen tarkoituksena on myös rikkivedyn H2S poistaminen poistovirtauksesta 56. Kuten edelläesitetty likimääräinen kaa-suanalyysi osoitti, on rikkivedyn määrä tavallisesti alle yhden tilavuusprosentin. Rikkiyhdisteiden häviö on haitallista kemikalioiden talteenoton kannalta sekä ilman saastumisen kannalta. Kaasu-virtaus poistuu absorptiosysteemistä 58 kaasuvirtauksena 60 ja voi mennä jatkokäsittelyyn. Kuten kuviossa 1 on esitetty, joutuu virtaus 60 lauhduttimeen 68, missä virtaus 60, jonka lämpötila on likimain 60-77°C, ja jolla on oletettavasti likimääräinen koostumus, tilavuuden perusteella laskettuna: CO - 9 %, C02 - 10 %, H20 - 21 %, N2 -

35 % ja H2S - 0,02-0,06 %, voidaan jäähdyttää lämpötilaan n. 38°C

7 67415 käyttämällä epäsuoraa lämmönsiirtolaitteistoa. Jäähdytysaineena on kylmä vesivirtaus 70, ja tuloksena saadaan kuuman veden virtaus 72 sekä lauhdevirtaus 74. Kaasuvirtaus poistuu tiivistimestä 68 virtauksena 76 ja sillä on oleellisesti pienempi kosteuspitoisuus kuin ennen tiivistintä. Virtaus 76 voidaan sitten johtaa kaasuhöyrykattilaan 78, missä polttoainetta 80 polttamalla ilman kanssa 82, CO hapettuu C02:ksi, H2 hapettuu IVOiksi sekä K^S hapettuu SOjrksi. Lämmön talteenottoon voidaan käyttää vettä 84, joka saadaan höyryvirtauksena 86. Kaasu 88 voidaan tämän jälkeen poistaa ilmaan.

Suurin osa reaktorista 16 talteenotetusta epäorgaanisesta kiintoaineesta johdetaan liuottimeen 114, missä edellämainittu epäorgaaninen kiintoaine liuotetaan vesiliuokseen yhdessä lisäyskemikalioi-den 110 kanssa sekä lisäveden 111 ohella. Tuloksena saatava neste-virtaus 116 (jota kutsutaan viherlipeäksi) johdetaan selkeyttimeen 118. Täällä eroittuvat kaikki jäljellejääneet ainekset kuten hiili ja liukenematon puutuhka 122 ja ne poistetaan virtauksesta 116, jolloin tuloksena saadaan kirkastettu virtaus 120. Virtaus 120 tulee varastosäiliöön 124, josta sitä voidaan ottaa tarvittaessa, virtauksena 126, joka myötävaikuttaa absorbentin 62 muodostumisessa.

Absorptiosysteemi 58 koostuu monivaiheisesta kosketuslaitteis-tosta. On ymmärrettävää, että termi kosketusvaihe tarkoittaa vaihetta, missä kaasufaasi, joka sisältää K^Sjää, joutuu kosketuksiin nesteen kanssa. Absorptiosysteemin ja vastaavan nesteen kierrätys-laitteiston tyypillinen laitetoteutus on esitetty kuviossa 3 monivaiheista toteutusta varten. On tietenkin ymmärrettävää, että ky-sessäoleva keksintö voidaan toteuttaa useammallakin kosketusvaiheel-la kuin kahdella, mutta selvityksen yksinkertaisuuden ja helppouden vuoksi on kuviossa 3 esitetty vain kaksi tällaista vaihetta.

Kuviossa 1 virtaus 56 johdetaan absorptiosysteemiin 58 sekä nes-tevirta 62 samoin, jolloin kaksi faasia saatetaan läheiseen kosketukseen keskenään siten, että aikaansaadaan aineen siirtyminen faasista toiseen. Puhdistettu kaasuvirta poistuu absorptiosysteemistä 58 kaasuvirtauksena 60. Käytetty absorptioneste sisältää pääasiassa Na2C02:a, Na2S:a sekä NaHS:ää, ja tämä poistetaan absorptiosysteemistä virtauksena 66 sekä jaetaan virtaukseksi 66A, joka johdetaan varastosäiliöön 67 sekä virtaukseksi 66B, joka johdetaan varastosäiliöön 124. Säiliöstä 67 johdetaan neste virtauksena 67A kaustisoin-tilaitteeseen 90, mihin lisätään kalkkia 92 valkolipeän ja CaCO-^n muodostamiseksi. Valkolipeä sisältää NaOHra, Na2S:a sekä ^200^:3.

Osa ^200^:sta on muutettu NaOH:ksi, joka on muuttanut osan NaHS:stä 6741 5 8

Na2S:ksi. Virtaus 94 johdetaan suodattimelle 96, missä suodatettu liuos 98 eroitetaan CaCOg-kiintoaineesta. Osa virtauksesta 98 palautetaan virtauksena 100 sekä johdetaan varastosäiliöön 67 virtauksena 100A hajunpoistotarkoituksia varten sekä varastosäiliöön 124 virtauksena 100B, jolloin se yhdistyy NaHS:n kanssa aikaansaaden lisää Na2S:ää. Jäännösosa virtauksesta 98 poistetaan jätteenä. Liete 102 suodatinrummulta 96 menee toiselle suodatinrummulle 104, missä CaCO^ pestään vedellä 106. Poistuvaa nestefaasia 108 kutsutaan heikkolipeäksi ja se voidaan käyttää uudelleen prosessissa. Niinpä se johdetaan virtauksena 108A liuottimeen 114 sekä virtauksena 108B varastosäiliöön 124, CaCOg, 112, palautetaan meesauuniin (ei esitetty) missä kalkki CaO palaa uudelleenkäytettäväksi kaustisoinnissa 90.

Kuviossa 3 on esitetty absorptiosysteemin 58 suositeltava laitteisto perustuen kahteen kosketusvaiheeseen. On havaittu, että tällainen kaksivaiheinen kosketusabsorptiosysteemi on kaikkien edullisin tätä keksintöä toteutettaessa. On edelleen havaittu, että ven-turimainen kosketuslaitteisto antaa suurimman tehokkuuden. On ymmärrettävää, että kyseessäolevaa keksintöä voidaan toteuttaa käyttämällä muitakin tavallisia aineensiirtolaitteistoja absorptiosystee-missä. Tällaisiin korvaaviin laitteisiin voivat kuulua täytetornit taikka välipohjatomit taikka sykloniskrubberit. Koska monissa ab-sorptiolaitteissa absorptioliuoksen virtaus on vastakkainen suunnaltaan kaasuvirtaukseen nähden, voidaan kyseessäolevaa keksintöä käyttää joko vastavirtaisena tai myötävirtaisena. Käytettäessä monivaiheista laitteistoa, kuten kuviossa 3 on esitetty, on toivottavaa, että käytetään vastavirtaista laitteistoa. On myös ymmärreättävää, että vaikka kuviossa 3 on esitetty kaksi erillään olevaa kosketus-vaihetta, voidaan keksinnön toteuttamiseksi käyttää yksittäislaitet-ta, joka sisältää mainitut kaksi vaihetta ja eroittaa taikka ei erolta näitä kahta vaihetta täsmällisesti eroitetun eroitusvyöhykkeen avulla.

Kuviossa 3 kaasuvirtaus 56 tulee ensimmäiseen absorptiovaihee-seen 58A, missä sen nopeutta kiihdytetään ja missä se saatetaan läheiseen kosketukseen virtauksen 62A kanssa, joka on edullisesti pi-saroitettu joko virtauksella 56, joka särkee nestekalvon taikka sitten suuttimilla (ei esitetty). Virtaus 56 jäähdytetään ja se ottaa mukaansa nesteplsaroita, jotka voidaan eroittaa kaasuvirtauksesta eroituslaitteistossa 58B. Tämä eroituslaitteisto 58B voi käyttää syklovivaikutusta taikka levyillä poikeutettua kaasun kulkua pisaroiden eroittamiseksi kaasusta. Koottu neste poistuu eroitinlaitteis- 6741 5 9 tosta 58B ja sitä on merkitty numerolla 65 kuviossa 3. Kaasuvirtaus 56 poistuu eroittimesta 58B virauksena 56A ja se johdetaan toiseen absorptiovaiheeseen 58C, joka voi olla edullisesti identtinen vaiheen 58A kanssa. Kosketus aikaansaadaan absorbentin 62 kanssa, jolloin absorboituu lisää rikkivetyä. Tämän jälkeen kulkee kaasuvirtaus eroi-tinlaitteeseen 58D, joka voi olla oleellisesti samanlainen kuin laite 58B. Eroitettu neste poistuu eroitinlaitteesta 58D virtauksena 64. On havaittava, että eroittimen 58B korvaaminen märkäsyklonilla taikka sykloniskrubberilla aikaansaa oleellisesti saman tuloksen kuin ylläesitetty laitteisto. Ammattimies voi helposti havaita, että tarvitaan pieniä nestekierron muunnelmia mikäli käytetään edellämainitun kaltaisia korvaavia laitteita.

Vaikkakin absorptiovaiheet 58A ja 58C voivat olla oleellisesti samanlaisia kuin tarkastellussa laitteistossa on, toimii jokainen vaihe kuitenkin jonkinverran erilailla sikäli, että toinen vaihe 58C poistaa I^Szää suuresti alentuneella pitoisuudella vaiheeseen 58A verrattuna. Täten suositeltavassa toteutusmuodossa jokainen vaihe toimii jonkinverran erilailla, jolloin suurin ero on absorbenttien 62 ja 62A koostumuksessa.

Kuten aikaisemmin mainittiin, kaasuvirtaus 56 sisältää likimain 1 % rikkivetyä tilavuuden perusteella laskettuna taikka toisin ilmaistuna 10 000 ppm. Ammattimiehelle on hyvin tunnettua, että tällaisen virtauksen skrubbaaminen alkalisella viherlipeällä, jota saadaan varastosäiliöstä 124, antaa kohtalaisia absorptiotuloksia, ja voi alentaa I^S väkevyyden noin 1000 ppm:ään (0,1 %). Kuten kuviossa 3 on esitetty, osa virtauksesta 126 ja 126B yhdistetään virtauksen 64B kanssa virtauksen 126C aikaansaamiseksi, joka yhdistetään virtauksen 65A kanssa absorbointiliuoksen 62A aikaansaamiseksi. Tällainen yhdistäminen aikaansaa osittaisen kierrätysvaikutuksen sekä vastavirtavaikutuksen, jolloin talteenotetut kemikaliot hyväksikäytetään tehokkaimmin. Osa käytetystä absorptioaineesta 65, joka sisältää a, Na2S:ää sekä NaHSrää palautetaan varastosäiliöön 67 ja 124 virtauksena 66, joka jakaantuu virtaukseksi 66A ja 66B. Yhdistäminen valkolipeään muuttaa NaHSzn Na2S:ksi.

Kaasuvirtaus 56A sisältää H2S:ää likimain 0,1 tilavuus-%. Rikkivedyn absorboiminen tällaisissa alhaisissa väkevyyksissä on osoittautunut suureksi ongelmaksi kun läsnä on C02:ta. Tällaiseen ongelmaan on olemassa käytännöllinen ratkaisu Markantin ja muiden US-pa-tentissa 3 471 249, joka on nimeltään menetelmä I^S-kaasujen absorboi-miseksi. Markant osoittaa, että absorptionesteessä olevien tiettyjen 6741 5 10 aineosien kriittiset suhteet kaasussa olevaan H^Srään nähden täytyy ylläpitää, jotta saavutetaan haluttu tulos. Absorbentin tulisi sisältää natriumsulfidia, Na2S, jonkinverran natriumhydrosulfidia, NaHS, sekä natriumkarbonaattia, Na2C02· Absorptioaineen virtaussuhde rikkivetyä sisältävän kaasun virtaukseen pitäisi olla alueella 6-10, painon perusteella. Na2S:ää tulisi olla läsnä sellainen määrä, että painosuhde Ν32θΟβ/Η28 on vähintään 35. Edelleen Na2CC>2 määrä pitäisi pitää sellaisena, että suhde Na2C02/H2S on vähintään 30. Myös Na2S:n molaarLnen väkevyys tulisi olla suurempi kuin 0,1 kertaa hydro-sulfidin molaarinen väkevyys. Tällaiset suhteet voidaan aikaansaada ja ylläpitää sekoittamalla ja valvomalla eri virtauksia talteenotto-prosessissa. Näiden suhteiden ylläpitämisen edelleen helpoittami-seksi voidaan osa kaikesta tehtaassa tarvittavasta lisäkemikaliosta lisätä absorptiolaitteiden syöttövirtauksiin. Markant suosittelee, että lisäyskemikaliot, kuten NaOH, Na2S tai Na2CC>2 lisätään kierto-pumpun (ei esitetty) sisääntulopuolelle, jollaista käytäntöä tässäkin noudatetaan. Kuitenkin voidaan käyttää myös erillistä sekoitus-säiliötä 130, johon nämä ainesosaset lisätään yllämainittujen kriittisten suhteiden ylläpitämiseksi, tai vaihtoehtoisesti voidaan käyttää myös tähän tarkoitukseen säiliötä 114. Ν3200^ voidaan lisätä systeemiin lisäämällä kaustisointilaitteeseen 90. Absorptioliuos 62, joka on saatettu kosketuksiin kaasuvirtauksen 56A kanssa, poistuu eroittimesta 58D virtauksena 64. Osa kierrätetään virtauksena 64A, osan 64B yhdistetään virtauksen 65A kanssa ja loppuosa, joka yhdistetään virtauksen 66B kanssa, palautetaan säiliöön 124. Kierrätetty virtaus 64A yhdistetään virtauksen 126A kanssa virtaukseksi 128. Keksinnön suositellussa toteutusmuodossa tulee virtaus 128 sekoitus-säiliöön 130, jossa tehdään kemikalioiden lisäykset 132 Markantin suhteiden aikaansaamiseksi ja absorptioliuoksen 62 aikaansaamiseksi. Kuten ammattimiehelle on ilmeistä, voidaan virtauksen 62 suhteiden saamiseksi käyttää automaattista eri virtausten säätöä taikka tarkkaa käsisäätöä.

Edellä on esitetty eräs keksinnön edullinen suoritusmuoto, johon ammattimies voi tehdä tarpeellisia muunnoksia keksinnön puitteissa, jotka keksinnön puitteet on määritelty oheisissa patenttivaatimuksissa, sekä että eräitä keksinnön ominaisuuksia voidaan joskus käyttää hyväksi edullisesti käyttämättä vastaavasti muita ominaisuuksia.

Claims (5)

11 6741 5

1. Menetelmä sulfaattisellukeittoprosessissa syntyvän keittojätelipeän käyttökelpoisten kemiaalien muuttamiseksi keittolipeänä käyttökelpoiseen muotoon, jossa prosessissa keittokemikaaleina käytetään natriumin ja rikin yhdisteitä ja jossa keittojätelipeä sisältää liuenneita orgaanisia yhdisteitä sekä natriumia sisältäviä epäorgaanisia kiintoaineita, jossa menelmässä keittojätelipeä johdetaan leijukerros-kaastusyksikön alaosaan, keittojätelipeän sisältävät liuenneet orgaaniset yhdisteet kaasuunnutetaan leijukerroksessa alle 760°C:n lämpötilassa kaasufaasin aikaansaamiseksi, joka sisältää rikkivetyä, jolloin samalla huolehditaan siitä, että jätelipeässä olevat natriumia sisältävät epäorgaaniset kiintoaineet pysyvät kiinteässä muodossa, tunnettu siitä, että ainakin osa natriumia sisältävistä epäorgaanisista kiintoaineista pelkistetään leijukerroksessa natriumsul-fidiksi ja natriumkarbonaatiksi, että natriumsulfidi ja natriumkarbonaatti poistetaan leijukerrosyksiköstä, ja että kaa-sufaasissa oleva rikkivety absorboidaan vesipitoisella absorp-tioliuoksella, joka sisältää natriumsulfidia ja natriumkarbonaattia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että jätelipeä väkevöidään ennen johtamista kaasutusyksikköön.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että kaasufaasissa ei ole rikkivetyä enempää kuin yksi tilavuusprosentti.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että absorptiovaiheessa kaasufaasi saatetaan absorptioaineen kanssa kosketukseen vähintään kahdesti kiihdyttämällä samalla kaasuvirtausta.

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että jätelipeä väkevöidään vähintään 40 paino-%sksi.