FI71786B - Kausticeringsfoerfarande - Google Patents

Description

71786

KAUSTISOINTIMENETELMÄ - KAUSTICERINGSFÖRFARANDE

Tämän keksinnön kohteena on kaustisointimenetelmä, jolla soodalipeästä ja sammuttamattomasta kalkista valmistetaan kalkin sammutuksen ja sitä seuraavan varsinaisen kaustisoin-tireaktion kautta valkolipeää sekä meesaa, jossa menetelmässä soodalipeällä tapahtuva kalkin sammutus suoritetaan ylipaineessa siten, että vapautuvaa lämpöenergiaa siirtyy lipeästä erottuvaan höyryyn, joka johdetaan haluttuun käyttökohteeseen, tai lämmönsiirrolla ulkopuoliseen lämmitettävään aineeseen, ja sammutuksen ja lämpöenergian siirron jälkeen annetaan varsinaisen kaustisointireaktion tapahtua.

Sulfaattiselluloosan keitossa käytetty lipeä otetaan talteen pääasiassa natriumkarbonaattia sisältävänä soodalipeänä eli viherlipeänä, joka kaustisoidaan sammuttamattomalla kalkilla pääasiassa natriumhydroksidia sisältäväksi valko 1ipeäksi. Valkolipeä käytetään mahdollisen välivarastoinnin jälkeen uudelleen selluloosan keitossa. Kaustisointireaktion toisena tuotteena on pääasiassa kalsiumkarbonaatista muodostuva meesa, joka kalsinoidaan meesauunissa kaustisoinnissa uudelleen käytettäväksi sammuttamattomaksi kalkiksi.

Kaustisoinnissa tapahtuu aluksi kalkin sammuminen soodalipe-än sisältämän veden vaikutuksesta:

CaO + H20-> Ca(OH)2

Reaktio on nopea ja voimakkaasti eksoterminen eli sen yhteydessä vapautuu huomattava määrä lämpöä. Seuraavaksi tapahtuu varsinainen kaustisointireaktio, jossa sammutettu kalkki reagoi lipeän sisältämän natriumkarbonaatin kanssa:

Ca(OH)g + Na2C03j----- * 2NaOH + CaCOg

Kaustisointireaktio on hidas ja päättyy tiettyyn tasapainoon reaktiotuotteina olevien natirumhydroksidin ja meesan ja 2 71786 lähtöaineiden välillä. Reaktio on endoterminen eli lämpöä sitova, joskin sitoutuva lämpömäärä on olennaisesti pienempi kuin kalkin sammumisessa vapautuva lämpömäärä.

Nykyisissä kaustisoinimenetelmissä ei kalkin sammuessa vapautuvaa lämpöenergiaa ole yleensä käytetty hyväksi vaan sen on annettu haihtua. On tosin ehdotettu energian sitomista jäähdytysveteen, mutta tällaiselle vedelle, jonka lämpötila on noin 60-80°C, ei nykyiaikaisen kierroiltaan suljetun selluloosatehtaan prosesseissa juuri löydy tehokasta käyttöä .

Eräässä tunnetussa kaustisointimenetelmässä kalkin sammumisessa vapautuvaa lämpöenergiaa siirretään lopputuotteena saatavaan valkolipeään, millä pystytään korvaamaan keittoon menevän lipeän lämmitykseen käytettyä polttoainetta. Lämmönsiirto on ratkaistu suorittamalla koko kaustisointiprosessi ilmakehän painetta korkeammassa paineessa. Prosessissa käytettävä laitteisto muodostuu kuitenkin tällöin kalliiksi, sillä prosessin kaikissa vaiheissa on käytettävä paineastioita. Lisäksi paineistus rajoittaa saatavan valkolipeän varastosäiliön kokoa, mikä vaikeuttaa prosessin kapasiteet-tivaihteluiden tasaamista ja saa aikaan sen, että kausti-soinnin yhteydessä esiintyvät häiriöt heijastuvat helposti selluloosan keittoon hankaloittaen sen ohjaamista. Lisäksi epäkohtana on se, että meesa ja erilaiset prosessissa syntyvät jätteet ovat prosessista poistuessaan lipeän kiehumispistettä korkeammassa lämpötilassa, jolloin niiden mukana joutuu lämpöä hukkaan.

Edelleen on tunnettua suorittaa kaustisointiprosessi siten, että lämmön talteenotto tapahtuu jo ylipaineessa suoritettavassa kalkin sammutusvaiheessa eli ennen varsinaisen kausti-sointireaktion tapahtumista. Tässä ratkaisussa on vältetty se, että lämpöä kuluisi tarpeettomasti meesan tai prosessista poistettavien jätteiden lämmitykseen.

Tämän keksinnön tarkoituksena on muodostaa kaustisointimene- 71786 telmä, jolla kalkin sammutuksessa vapautuva lämpöenergia on siirrettävissä valkolipeään tai hyödynnettävissä muulla tavoin entistä tehokkaammin. Tunnusomaista keksinnölle on se, että kaustisoitava soodalipeämäärä jaetaan kahteen osaan, joista toisella, joka on enintään puolet koko lipeä-määrästä, suoritetaan kalkin sammutus lisäämällä siihen koko lipeämäärän kaustisointiin käytettävä sammuttamaton kalkki, ja että sammutuksen jälkeen mainitut osat yhdistetään koko 1ipeämäärällä tapahtuvaa varsinaista kaustisointireaktiota varten.

Keksinnön mukaisella ratkaisulla saavutetaan se, että ylipaineessa tapahtuva kalkin sammutus voidaan suorittaa mahdollisimman pienellä määrällä soodalipeää, jolloin lipeän ja vastaavasti lipeästä erottuvan höyryn tms. lämpöä siirtävän väliaineen lämpötila saadaan entistä korkeammaksi.

Sammutusvaiheessa saavutettava korkea lämpötila perustuu keksinnön mukaisessa menetelmässä oleellisesti ylipaineen käyttöön. Kuitenkin on edullista rajoittaa ylipaineen käyttö pelkästään sammutusvaiheeseen eli suorittaa sammutusta seuraava varsinainen kaustisointireaktio normaalissa ilmakehän paineessa.

Keksinnön mukainen kaustisoitavan soodalipeän jakaminen osiin voi tapahtua siten, että se lipeämäärä, jolla suoritetaan kalkin sammutus, on enintään puolet ja sopivimmin noin viidesosa koko kaustisoitavasta lipeämäärästä.

Lämmön siirtäminen kalkin sammutuksesta valmiiseen valkolipeään voi tapahtua esim siten, että soodalipeän annetaan sammutuksen yhteydessä höyrystyä, jolloin tämä höyry toimii lämpöä siirtävänä väliaineena. Toisena mahdollisuutena olisi suorittaa lämmönsiirto joko suoraan valkolipeään tai lämpöä siirtävään ulkopuoliseen väliaineeseen, jolla lämmitetään valkolipeää.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin 71786 esimerkin avulla viittaamalla oheiseen piirustukseen, joka esittää erästä keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseen tarkoitettu laitteistoa.

Kaustisoitava sooda - eli viherlipeä, jonka lämpötila on 95°C, tuodaan piirustuksen mukaiseen laitteistoon tulojoh-toa 1 myöten. Tulojohto 1 haarautuu kohdassa 2 kahdeksi johdoksi 3, 4, joista johdon 3 osalle tulee noin 1/3 ja johdon 4 osalle noin 2/3 tulojohdon 1 viher1iepävirtauksesta .

Kaustisoinnissa käytettävän sammuttamattoman kalkin sammutus suoritetaan piirustuksen mukaisessa laitteistossa sillä osalla viherlipeää, joka virtaa johtoon 3. Johto 3 päättyy sekoitussäiliöön 5, johon syötetään johtoa 6 myöten sammut-tamatonta kalkkia varastosäiliöstä 7. Sekoitussäi1iössä 5 kalkki ja viherlipeä sekoitetaan nopeasti toisiinsa ja pumpataan heti sen jälkeen johtoa 8 myöten paineistettuun paisuntasäi1iöön 9. Paisuntasäi1iössä 9 tapahtuu kalkin ja viher lipeän sisältämän veden välinen eksoterminen sammumis-reaktio, ja säiliön paine on säädetty siten, että kalkin ja viherlipeän seos lämpiää ensin painetta vastaavaan kiehumis-lämpötilaan 120°C ja sen jälkeen loppuosa reaktiossa vapautuneesta lämpöenergiasta kuluu seoksessa olevan veden höyrystymiseen. Saatu höyry, jonka lämpötila on 115°C, siirtyy johtoon 10, ja sammutetun kalkin sisältävä lipeä poistuu säiliöstä 9 johtoon 11.

Kaustisointiprosessin seuraavana vaiheena on sammutetun kalkin ja viherlipeän sisältämän natriumkarbonaatin välinen varsinainen kaustisointireaktio, jota varten virtaukset johdoissa 4 ja 11 yhdistetään johtojen yhtymäkohdassa 12 ja johdetaan aluksi lajittimeen 13. Läjitin 13 on paineistama-ton ja siihen tuodun kaustisoitavan seoksen lämpötila on 104°C eli seoksen kiehumispistettä alhaisempi. Lajittimen 13 tarkoituksena on erottaa kaustisoitavasta seoksesta sammumaton kalkki ja kiviaines, jotka poistetaan viistolla kul-jettimella 14 johtoon 15. Läjitin 13 on yhdistetty johdon 16 n 71 7 S 6 kautta varsinaiseen kaustisoinsisäi1iöön 17, jossa kausti-sointireaktio pääasiallisesti tapahtuu. Kaustisoinnin jälkeen meesa erotetaan saadusta valkolipeästä erottimessa 18 ja poistetaan johtoon 19. Valkolipeä siirretään erottimes-ta 18 paineistamattomaan varastosäiliöön 20.

Saatua valkolipeaä, joka on varastoitu säiliöön 20, käytetään selluloosan keittoprosessissa. Lipeän lämmitys keittoa varten tapahtuu suihkulauhduttimessa 21, johon tuodaan johtoa 10 myöten kalkin sammutuksessa syntynyttä kuumaa höyryä. Suihkulauhdutin 21 lauhduttaa höyryn lämmittäen samalla valkolipeän lämpötilaan 110°C, jossa se johdetaan johtoa 22 myöten selluloosan keittokatti1aan.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön erilaiset sovellutusmuodot eivät rajoitu esitettyyn esimerkkiin vaan voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (4)

6 71786

1. Kaustisointimenetelmä , jolla soodalipeästä ja sammuttamatto-m a s t a kalkista valmistetaan kalkin sammutuksen ja sitä seuraavan varsinaisen kaustisointireaktion kautta valkolipeää sekä meesaa, jossa menetelmässä soodalipeällä tapahtuva kalkin sammutus suoritetaan ylipaineessa siten, että vapautuvaa lämpöenergiaa siirtyy lipeästä erottuvaan höyryyn, joka johdetaan haluttuun käyttökohteeseen, tai lämmönsiirrolla ulkopuoliseen lämmitettävään aineeseen, ja sammutuksen ja lämpöenergian siirron jälkeen annetaan varsinaisen kaustisointireaktion tapahtua, tunnettu siitä, että kaustisoitava soodalipeämäärä jaetaan kahteen osaan, joista toisella, joka on enintään puolet koko 1ipeämäärästä, suoritetaan kalkin sammutus lisäämällä siihen koko lipeämäärän kaustisointiin käytettävä sammuttamaton kalkki, ja että sammutuksen jälkeen mainitut osat yhdistetään koko lipeämäärällä tapahtuvaa varsinaista kaustis ointireaktiota varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n n e t t u siitä, että varsinainen kaustisointireaktio suoritetaan normaalissa ilmakehän paineessa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että se lipeämäärä, jolla suoritetaan kalkin sammutus, on noin viidesosa koko kaustisoitavasta soodalipeämäärästä.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, t u n n e t t u siitä, että soodalipeän annetaan kalkin sammutuksen yhteydessä höyrystyä ja että tällä höyryllä lämmitetään saatavaa valkolipeää ennen sen johtamista selluloosan keittoon.