FI70942B - Foerfarande foer taeckande av kemikaliefoerlusterna vid massaframstaellning - Google Patents

Description

70942

Menetelmä kemikaalihäviöiden korvaamiseksi massanvalmistuksessa - Förfarande för täckande av kemikalieförlusterna vid massaframställning

Monissa massanvalmistusprosesseissa kemikaalihäviöt voidaan korvata saman tai toisten tehtaiden muiden prosessien jäte-liemillä.

Seuraavassa kuvataan sulfaattimenetelmää, mutta olosuhteet ovat samanlaiset muissakin massanvalmistusprosesseissa.

Esimerkkeinä kemikaalihäviöiden korvaamiseen käytettävistä jäteliemistä voidaan mainita suovan palstoituksesta saatava jäteliemi sekä klooridioksidin valmistuksessa muodostuva jätehappo.

Tällä hetkellä tunnetaan kaksi menetelmää näiden jätelienten tuomiseksi kemikaalikiertoon. Ensimmäisessä näistä menetelmistä jäteliemet sekoitetaan haihdutettavaan jätelipeään ennen haihdutusta. Toisessa menetelmässä jäteliemet sekoitetaan jo haidutettuun jätelipeään eli väkevöityyn jätelipeään välittömästi ennen sen ruiskutusta soodakattilaan.

Palstoitettaessa suopaa hapolla mäntyöljyn valmistuksessa saadaan jätelientä, joka sisältää natriumsulfaattia ja ligniiniä. Valmistettaessa massan valkaisukemikaalina käytettävää klooridioksidia saadaan hapan jäteliemi, joka sisältää huomattavia määriä natriumsulfaattia ja rikkihappoa. Tätä jätehappo-liuosta voidaan käyttää suovan palstoituksessa. Täten saatua palstoitusjätelientä ja mahdollista ylimääräistä jätehappoa voidaan käyttää sulfaattiprosessin kemikaalihäviöiden korvaamiseen.

Sekä palstoitusjäteliemen että jätehappoliuoksen kuiva-ainepitoisuus on hyvin alhainen, yleensä alle 25 %.

Ensin mainitussa jätelienten lisäämismenetelmässä, heikko- 2 70942 lipeään lisäämisessä, lipeän natriumsulfaattipitoisuus nousee huomattavasti lipeän kulkiessa haihduttamossa. Natriumsulfaa-tilla on natriumkarbonaatin tavoin nk. käänteinen liukoisuus, eli liukoisuus pienenee lämpötilan noustessa. Haihdutusproses-sissa, joka tapahtuu 145 °C - 55 °C:n lämpötila-alueella, korkeammat lämpötilat korkeammissa kuiva-ainepitoisuuksissa ovat edullisia sekä lämpötaloudellisesti että lipeän viskositeetin kannalta. Tämän johdosta n. 40 - 45 %:n kuiva-ainepitoisuudet ovat tietyissä lämpötiloissa raja-arvoja liuoksessa esiintyvien epäorgaanisten suolojen liukoisuuden kannalta. Tällöin nämä kiteytyvät haihduttamon lämpöpinnoilie, jotka täytyy tämän vuoksi pestä. Tähän tarkoitukseen on käytettävä huomattavasti pienemmän kuiva-ainepitoisuuden omaavaa lientä, esimerkiksi sekalipeää tai vettä. Pesun aikana täytyy höyryn syöttöä vähentää, josta johtuen haihduttamon kapasiteetti pienenee. Lisäksi vettä käytettäessä haihdutustarve suurenee. Epäorgaanisten suolojen kyllästysolosuhteista johtuva lämpöpin-tojen likaantuminen ei kuitenkaan ole tämän menetelmän ainoa haitta. Koska palstoitusjäteliemi ja jätehappo kulkevat läpi koko haihduttamon, joka on yleensä 5 - 7-vaiheinen, kasvaa epäorgaanisten epäpuhtauksien osuus suhteessa orgaanisten yhdisteiden osuuteen mustalipeässä verrattuna tilanteeseen, jossa heikkolipeään ei lisätä mitään. Tällöin myös kiehuma-pisteen nousu kussakin haihdutusvaiheessa on suurempi. Suurempi kiehumapisteen nousu pienentää haihdutusprosessin tehokasta lämpötilaeroa, jonka johdosta kapasiteetti laskee. Tämän menetelmän mukaisella palstoitusjäteliemen ja jätehapon lisäämisellä on toiseen tunnettuun menetelmään, vahvamusta-lipeään lisäämiseen, verrattuna se etu, että palstoitusjäteliemen ja jätehapon vesi voidaan haihduttaa taloudellisesti 5-7 vaiheessa.

Toisessa tunnetussa menetelmässä, jätehapon ja palstoitusjäteliemen lisäämisessä vahvamustalipeään, haihduttamon lämpö-pinnat eivät likaannu yhtä paljon, sillä kyllästysolosuhteita ei saavuteta. Täten pesun tarve pienenee. Koska kuitenkin sekä palstoitusjäteliemellä että jätehapolla on huomattavasti 3 70942 alhaisempi kuiva-ainepitoisuus kuin jo haihdutetulla musta-lipeällä, pienenee soodakattilaan menevän lipeän kuiva-ainepitoisuus, jolloin kattilan teho laskee.

Sulfaattiselluloosateollisuudessa haihdutusprosessi suoritetaan yleensä 5-7 vaiheessa, tai jopa useammassa. Haihdutus-vaiheiden lämpöpinnat voivat koostua putkista tai laroelleista. Tuorehöyryä syötetään ensimmäiseen vaiheeseen, jossa tuotettua sekundäärihöyryä sitten syötetään toiseen vaiheeseen jne.

Jotta mustalipeän kuiva-ainepitoisuus saataisiin yli 60 %:ksi, käytetään yleensä väkevöittimiä. Käytettäessä putkilämpöpinto-ja väkevöittimet ovat yleensä pakkokiertoväkevöittimiä, jotka sijoitetaan yhdensuuntaisesti ensimmäisen ja toisen vaiheen kanssa ja tuorehöyryä syötetään ensimmäiseen väkevöittimeen. Väkevöittimien kuiva-ainepitoisuus on yleensä n. 55 - 65 %.

Jos käytetään lamelleista koostuvia lämpöpintoja ja väkevöitin toimii laskevakalvo-periaatteella, haihduttamon koko ensimmäinen vaihe toimii väkevöittimenä. Tällaiseen väkevöittimeen syötetyn lipeän kuiva-ainepitoisuus on yleensä 40 - 45 % ja tämän jälkeen 65 % tai enemmän. Laskevakalvo-periaatteen mukainen väkevöitin jakautuu kahteen tai kolmeen osastoon lipeä-puolella. Osastoja voidaan vaihtaa keskenään, jolloin se osasto, jossa kuiva-ainepitoisuus ennen vaihtoa on korkein, saa sen jälkeen lipeää, jonka kuiva-ainepitoisuus on 40 - 45 %. Tämä menettely mahdollistaa lämpöpintojen pesun ilman heikomman lipeän tai veden syöttämistä ja ilman haihdutuskapasitee-tin laskemista.

Jos palstoitusjäteliemi ja/tai jätehappo lisätään heikko-lipeään ennen haihdutusprosessia, nousee natriumsulfaatti-pitoisuus koko haihduttamossa. Jos prosessiin syötetyn lipeän kuiva-ainepitoisuus on 40 - 45 %, se on hyvin lähellä tai jopa yli epäorgaanisten suolojen saturaatiorajän. Tästä johtuen pesemistulos on huono, sillä suolat voivat kiteytyä näin pienessä kuiva-ainepitoisuudessa.

4 70942

Esillä olevan keksinnön mukaan palstoitusjäteliemi ja jäte-happo syötetään väkevöittimeen. Jos väkevöittimessä on kolme osastoa, liemet lisätään sopivimmin toiseen ja/tai kolmanteen osastoon. Ensimmäinen osasto on tässä tapauksessa se, johon lipeä syötetään. Tällöin lipeä, joka kulkee haihduttamon toisten vaiheiden sekä väkevöittimen ensimmäisen osaston läpi, ei sisällä niitä epöorgaanisia suoloja, joita on palstoitus-jätelipeässä ja jätehapossa. Tämän johdosta kiehusmispisteellä ei ole ylimääräistä nousua haihduttamon muissa vaiheissa eikä vastaavaa kapasiteetin laskua esiinny. Lisäksi epäorgaanisten suolojen pitoisuus väkevöittimen ensimmäisessä osastossa on huomattavasti alle saturaatiorajän, jolloin voidaan saavuttaa hyvä pesutulos. Toinen keksinnön mukaisen menetelmän etu on se, että se mahdollistaa ylimääräisten haihdutusvaiheiden käyttöönoton.

Vaikkakin väkevöittimen toinen ja/tai kolmas osasto likaantuvat lisättäessä palstoitusjätelientä ja jätehappoa, korkean epäorgaanisten suolojen pitoisuuden vuoksi koko lämpöpinnan tehokas peseminen on mahdollista käyttämällä pesun ohjelmoitua automaattista vaihtoa. Sen avulla vältytään erillisen pesun aiheuttamilta pysäytyksiltä ja niistä johtuvilta kapasiteetin laskuilta. Lisäksi vahvamustalipeän kuiva-ainepitoisuus ei laske, kuten tapahtuu, jos jäteliemet lisätään suoraan lipeään ennen soodakattilaa.

Jätehappo ja palstoitusjäteliemi voidaan lisätä erikseen tai yhdessä, joka suoraan väkevöittimen kiertosysteemiin tai väkevöittimeen.

Esillä olevaa keksintöä voidaan soveltaa sekä lamelleista koostuvilla lämpöpinnoilla varustettuihin väkevöittimiin, jotka toimivat laskevakalvo-periaatteella, että pakkokierto-väkevöittimiin, joissa on putki- tai lamellilämpöpinnat.

Esimerkkinä keksinnön eduista voidaan mainita 6-vaiheinen 70942 5 haihduttamo (215 tonnia haihdutettua vettä/tunti), jossa on kolmiosastoinen väkevöitin. Kuva esittää tätä väkevöitintä. Kuviossa I - VI ovat haihduttimia (vaiheita). Ne on lipeän virtauksen suhteen kytketty sarjaan järjestyksessä III, IV, V, I, II ja VI. VI on viimeinen haihdutin (väkevöitin). A, B ja C ovat väkevöittimen VI kolme osastoa.

Dl, D2 ja D3 ovat venttiilejä, joiden kautta syötetään höyryä (A) ,

El, E2 ja E3 ovat vahvajätelipeän (täysin haihdutetun lipeän) K poistoventtiilejä,

Fl, F2 ja F3 ovat välijätelipeän N syöttöventtiilejä, ja G1, G2 ja G3 ovat venttiilejä, joiden kautta syötetään jäte-liuosta J, kun se keksinnön mukaisesti tapahtuu vaihtoehdon M mukaan, vastaavassa järjestyksessä osastoihin A, B ja C.

H on haihduttamoon menevä sekalipeä, eli keittämön jätelipeän ja vahvajätelipeän K sekoitus.

L on kytkentävaihtoehto, jossa sovelletaan jäteliuoksen syöttö haihduttamoon konventionaalisen prosessin mukaisesti.

M on, kuten edellä mainittiin, eräs keksinnön kytkentävaihtoehto.

Aiemman käytännön mukaisesti haihdutus tapahtuu seuraavalla tavalla.

Sekalipeään H, jonka kuiva-ainepitoisuus on 22 % painosta, lisätään jäteliuosta J kytkennän L kautta ja lipeä viedään haihduttimeen III. Välijätelipeä N haihduttimesta II on kuiva-ainepitoisuudeltaan 47 %. Kuviossa esitetyssä puhtaassa pesuvaiheessa välijätelipeää N syötetään haihduttimen VI osastoon A venttiilin Fl kautta. Samaan aikaan tuorehöyryä A syö- 6 70942 tetään kaikkiin osastoihin A, B ja C venttiilien Dl, D2 ja D3 kautta, mutta yleensä pienempi määrä osastoon A venttiilin Dl kautta. Osa osaston A pohjalla olevasta lipeästä tuodaan takaisin osaston A yläosaan ja loput kuljetetaan osastoon B, jossa haihdutusta jatketaan. Osastosta B osa haihdutetusta lipeästä kuljetetaan samalla tavoin osastoon C. Täysin haihdutettu lipeä N poistetaan osastosta C venttiilin E3 kautta.

Seuraavissa vaiheissa venttiilit on asetettu pesemään osastot B ja C tässä järjestyksessä.

Tämä ei kuitenkaan ole riittävää, vaan haihdutin on pysäytettävä kerran päivässä, jotta se voidaan pestä heikommalla lipeällä alhaisemmassa lämpötilassa.

Keksinnön mukaisesti sekalipeää lisätään haihduttimeen III ilman, että se on sekoitettu jäteliuoksen J kanssa.

Jäteliuos J syötetään kytkentävaihtoehdon M mukaisesti venttiilin G2 kautta väkevöittimen osastoon B.

Samanaikaisesti välijätelipeää N syötetään osastoon A venttiilin F1 kautta puhtaaksipestäväksi. Koska tämä lipeä N ei sisällä jäteliuosta J, pesu on tehokasta eikä haihdutinta VI tarvitse pysäyttää. Enemmän tuorehöyryä A kuin konventionaalisessa prosessissa käytetään, voidaan tässä tapauksessa syöttää osastoon A venttiilin Dl kautta.

Kolmi-osasto-väkevöittimen VI vaatimien kolmen pesun venttiilien ajoitusta kontrolloi mikroprosessori seuraavalla tavalla:

Osaston Venttiilin asento, O = auki, X = kiinni, Y = osin auki_ pesu Dl D2 D3 El E2 E3 F1 F2 F3 Gl G2 G3

A YOOXXOOXXXOX

B OYOOXXXOXXXO

C OOYXOXXXOOXX

li 7 70942

Kun palstoitusjäteliemi (ei ylimääräistä jätehappoa) lisättiin heikkoon lipeään, ohjelmoitu automaattinen pesu 45 %:lla vah-vamustalipeällä ei ollut riittävä. Oli välttämätöntä pysäyttää väkevöitin kerran päivässä ja suorittaa pesu laihemmalla nesteellä, josta seurasi kapasiteetin lasku.

Kun taas palstoitusjätelientä lisättiin väkevöittimeen esillä olevan keksinnön mukaisesti, automaattinen pesu 45 %:lla vah-vamustalipeällä oli riittävä pitämään lämpöpinnat puhtaina eikä ollut tarvetta laitteiston pysäyttämiselle pesun vuoksi.

Lämpötilan lasku koko 6-vaiheisessa laitteistossa aleni 8 -10 °C.

Esillä olevaa keksintöä, joka on edellä kuvattu sovellettavaksi sulfaattiprosessissa käyttämällä palstoitusjätelientä ja klooridioksidin valmistuksessa syntyvää jätehappoa, voidaan myös soveltaa käytettäessä muita laimennettuja liuoksia kemikaalihäviöiden korvaamiseen, sekä erilaisten jätelipeiden haihdutuksessa, jolloin vastaavia ongelmia esiintyy, esim. tiettyjen sulfiittijätelipeiden haihdutuksessa.

Claims (4)

70942 8

1. Menetelmä väkevöittimen (VI) lämpöpintojen puhtaanapitämi-seksi haihdutettaessa massanvalmistuksessa jätelipeitä keitto-kemikaalien talteenottamiseksi yhdessä kemiallisten liuosten kanssa kemikaalihäviöiden peittämiseksi, esimerkiksi muiden prosessien, kuten mäntyöljyn erotuksen (palstoitusjäteliemi) ja klooridioksidin valmistuksen (jätehappo), jossa väkevöitin on jaettu useaan osastoon, jotka prosessin aikana vuorotellen pestään edellisen haihduttimen vahvajätelipeällä, tunnettu siitä, että kemiallisia liuoksia syötetään ainoastaan niihin väkevöittimen osastoihin joita ei sillä hetkellä pestä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jätelipeä on peräisin sulfaattisellun valmistuksesta .

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuos/liuokset kemikaalihäviöiden korvaamiseksi koostuvat suovan palstoituksen palstoitusjäteliemestä ja/tai klooridioksidin valmistuksen jätehaposta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että väkevöittimenä käytetään laskevakalvo-periaatteen mukaan toimivaa lämmönvaihdinta. Il