FI75613B - Foerfarande och arrangemang foer att minska maengden ineffektiva kemikaler i kokluten. - Google Patents

Description

«U#^·| KUULUTUSJULKAISU

[Β] (11) UTLÄGGN,NGSSKR,FT /*5613 ^ (45) ί . t .2.. ..; . i y., 'i'ey (51) Kv.lk.4/lnt.CI.4 D 21 C 11/04

SUOMI-FINLAND

(FI) (21) Patenttihakemus-Patentansökning 792651 (22) Hakemispäivä - Ansökningsdag 24.08.79

Patentti- ja rakisterihallitua (23) Alkupäivä - Giltighetsdag 24.08.79

Patent-och ragistaratyrelsan (41) Tullut julkiseksi - Bhvit offentiig Oi 03.80 (44) Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. - ti «τ o o

Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad j j (86) Kv. hakemus - Int ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus - Begärd prioritet 30.08.78

Ruotsi-Sverige(SE) 7809167~5 (71) Ahlström Pappersteknik AB, P.O. Box 6074, Norrköping, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Rolf Ryham, Bllsta, Ruotsi-Sverige(SE) (74) Berggren Oy Ab (54) Menetelmä ja sovitelma tehottomien kemikaalien määrän pienentämiseksi keit-tolipeässa - Förfarande och arrangemang för att minska mängden ineffektiva kerni kaler i kokluten

Esillä oleva keisintö koskee menetelmää saostumisen ja kerrostumien probleeman pienentämiseksi selluteollisuuden sellutuskalustossa ja tehottomien yhdisteiden, joita tavallisesti sanotaan painolastiksi, määrän vähentämiseksi järjestelmästä, sellua alkalisella pohjalla valmistettaessa, sekä sovitelmia tämän menetelmän suorittamista varten.

Sellua sulfaattimenetelmällä valmistettaessa selluloosaa sisältävää ainesta kuten puuta keitetään valkolipeällä keittimessä.

Valkolipeä on alkalinen neste, joka sisältää monia kemiallisia yhdisteitä, joista eräät ovat tehokkaita keiton aikana ja myötävaikuttavat selluloosakuitujen vapauttamiseen puuaineen muusta osasta. Näitä tehokkaita yhdisteitä ovat natrium- ja kaliumhydroksidi ja -sulfidi. Lipeään sisältyy myös yhdisteitä, jotka ovat tehottomia keiton aikana ja jotka sen sijaan häiritsevät prosessia muodostaen kerrostumia tuotantolaitteistoon ja siten vähentävät sen tehoa. Tällaisia yhdisteitä ovat Na- ja K-yhdisteet karbonaatti, sulfaatti, sulfiitti ja tiosulfaatti sekä Ca-, Fe-, Si- ja Al-yhdisteet.

2 7561 3

Keiton jälkeen massa pestään ja käytetty keittolipeä, ns. mustalipeä, joka sisältää puusta liuenneita ligniinituotteita ja kemikalit, erotetaan massasta. Selluloosamassa puhdistetaan ja käsitellään edel-leenkäyttöä varten.

Mustalipeä haihdutetaan haihduttamossa ja poltetaan uunissa. Polton aikana natriumyhdisteet muuttuvat natriumkarbonaatiksi ja nat-riumsulfidiksi, jotka yhdisteet liuotetaan laimeaan alkaliseen liuokseen sulatteen liuottimessa ja muodostavat ns. viherlipeän.

Se lämpö, joka vapautuu uunissa tapahtuvan palamisen aikana, käytetään prosessissa ennen kaikkea keittämössä ja haihduttamossa.

Viherlipeä johdetaan kaustistamoon puhdistettavaksi ja enimmän osan Na-, ja K-karbonaatista muuttamista varten Na- ja K-hydroksidiksi. Kaustisoimisen jälkeen viherlipeää nimitetään valkolipeäksi ja käytetään sellun keittoon. Kaustisoimiseen käytetty kalsiumoksidi muuttuu kalsiumkarbonaatiksi eli meesaksi. Meesa poltetaan uudelleen kalkkiuunissa, jolloin taas muodostuu kalsiumoksidia.

Keitto- ja haihdutusprosessien aikana kemikaaleja usein saostuu ja ne muodostavat kerrostumia monille alueille. Kerrostumilla on vaihteleva kemiallinen koostumus ja ne voivat koostua kalsiumin, kaliumin ja natriumin karbonaateista ja/tai sulfaateista sekä natrium-aluminium-piin ja natriumkarbonaatin kompleksiyhdisteistä.

Kerrostumia voi muodostua keittimien siiviläjärjestelmiin, esilämmit-timiin, kierrätysjärjestelmiin ja lämpötilan osoituskojeisiin. Kerrostumat häiritsevät keittoprosessia sekä laatuun että määrään nähden. Kun kerrostumia esiintyy, höyryn kulutus suurenee ja saanto alenee. Usein on välttämätöntä poistaa jonkin verran keitinkapasi-teettia toiminnasta puhdistusta varten. Kerrostumia esiintyy myös haihduttamon lämpöpinnoilla. Kerrostumat haihduttamossa pienentävät haihdutuskykyä ja suurentavat sitä lämpömäärää, joka on tarpeen haihdutettua vesitonnia kohti. Kerrostumia esiintyy myös vahvalipeä-säiliöissä.

Kerrostumien ja saostumien muodostumiseen prosessikalustolle on monia syitä. Tiettyjä määriä tehottomia kemikaaleja joutuu järjestelmään selluloosa-aineksen, prosessiveden, täydennyskemikaalien,

II

7561 3 vaahdonestoagenssien ynnä muiden prosessikemikaalien mukana. Kun tehtaat ovat suljettuja ympäristön tai muiden syiden johdosta, on yleensä vähemmän mahdollisuutta poistaa näitä kemikaaleja tai pitää niiden pitoisuus sellaisella tasolla, että tuotantolaitos toimii häiriöittä. Tehottomien kemikaalien määrä suurenee, kun jotkin kiertoon kuuluvat laitokset eivät pysty toimimaan parhaalla mahdollisella tavalla. Jos sellutettaessa kemikaalit, puu tai muu selluloosapitoinen aines sisältää poikkeuksellisen suuria määriä Ca- tai Si-yhdis-teitä, nämä yhdisteet reagoivat valkolipeän sisältämien karbonaattien kanssa, jos karbonaatti-ioneja on niiden saatavissa. Jos musta-lipeä sisältää liian suuria määriä painolastia, sitä soodauunissa poltettaessa palamislämpötila alenee, ja toivotut reaktiot eivät tapahdu oikeassa asteessa. Natriumsulfaatin pelkistyminen ei enää ole optimaalista, mistä seuraa painolastin suureneminen viher- ja valkolipeässä.

Esillä olevan keksinnön mukaan keittolipeän painolasti- ja prosessi-laitteiston kerrostumisprobleemoja voidaan lievittää. Tämä saadaan aikaan pysyttämällä viherlipeän väkevyys tasolla 110 - 20 g/1 tirat-tavissa olevaa kokonaisalkalia NaOHrna laskettuna, ennen kaustisoi-mislaitosta, pysyttämällä valkolipeän kaustisoitumissuhde tasolla 92 - 3 % ja väkevöimällä valkolipeä ennen sellutusta haihduttamalla se pitoisuuteen 130-200 g/1 aktiivista alkalia NaOH:na laskettuna, mikä on sopivaa keittoa varten.

Käyttämällä kaustisoimislaitoksessa heikkoa lipeää sulatteen liuot-timeen menevän heikon lipeän NaOH-pitoisuus saadaan pysymään alemmalla tasolla. Tämä tietää sitä, että suurempi määrä piiyhdisteitä erottuu viherlipeän selkeyttimessä viherlipeän alemman pH-tason johdosta .

Edellä selitetyllä menetelmällä karbonaatti-, sulfaatti- ja pii-alumiini-yhdisteiden saostumisen probleema selluteollisuudessa lievittyy. Sakean lipeän haihdutus helpottuu sen johdosta, että haihdutuslaitoksen tarvitsee pitää huoli pienemmästä määrästä kemikaaleja. Kemikaalien pienempi määrä pienentää myös sakean lipeän kiehumapisteen nousua.

Ehdotetun menetelmän mukaan polttouunin lämpötalous paranee ja se toimii kemiallisesti paremmin, koska epäorgaanisten kemikaalien 7561 3 määrää voidaan alentaa 20 %:lla massatonnia kohti. Pelkistysaste viher- ja valkolipeässä tulee korkeammaksi ja rikkiyhdisteiden painolasti pienemmäksi.

Keksinnön mukaan kerrostumat prosessikalustolle vähenevät sekä Ca-ja Na-karbonaateista tai -sulfaateista koostuvien kerrostumien että Si- ja Al-yhdisteistä koostuvien kerrostumien osalta.

Silloin kun prosessikalustolle muodostuvat kerrostumat koostuvat pääasiassa karbonaatti- ja sulfaattiyhdisteistä, ne voidaan välttää sen johdosta, että viherlipeän väkevyys keksinnön mukaan on alempi ja paremmin säädetty kuin tavallisesti. Nykyisin viherlipeän väke-vyysarvoja 160 - 20 g/1 NaOHrna laskettuna pidetään tavallisina. Keksinnön mukaan käytetään sen sijaan väkevyyttä 110 - 20 g/1.

Ehdotetun menetelmän mukaan on täytettävä kaksi ehtoa: 1. Viherlipeän väkevyys pysytetään määrätyllä alhaisella tasolla joko sulatteen liuottimessa tai liuottimen ja viherlipeän selkeytti-men välisessä säiliössä. Tämä on hyvin tärkeätä myöhemmässä kausti-soimisprosessissa.

2. Kaustisoitumissuhde suurennetaan tasolle 92 - 3 %. Tämän ansiosta kuolleen kuormituksen pitoisuus keskimääräisessä laitoksessa alenee noin 120 kgrsta massatonnia kohti noin 30 kg:aan massatonnia kohti. Muodostunut valkolipeä on väkevöitävä haihduttamalla, keittoon sopivan väkevyyden saavuttamiseksi.

Valkolipeän väkevyys ennestään tunnetun tekniikan mukaan ja 1 tonnin valkaisematonta massaa (90 %) valmistamiseen tarvittava kemikaalien määrä titrattavissa oleva kokonaisalkali NaOH:na 160 g/1 kaustisoitumissuhde 76 % sulfiditeetti 28 % pelkistysaste 92 % aktiivista alkalia NaOH:na 132 g/1 aktiivista alkalia NaOH:na 400 kg/massatonni valkolipeää 3,03 mV " natriumkarbonaattia valkolipeässä 112 kg/ " 11 5 75613

Valkolipeän väkevyys keksinnön mukaan (haihdutuksen jälkeen) tiirattavissa oleva kokonaisalkali NaOH:na 147 g/i kaustisoitumissuhde 95 % sulfiditeetti 27 % aktiivista alkalia NaOH:na 141 g/l aktiivista alkalia NaOH:na 400 kg/massatonni valkolipeää 2,84 mV " haihdutustarve, vettä valkolipeästä 1,33 m^/ " natriumkarbonaattia valkolipeässä 23 kg/ "

Edellä selitetty menetelmä on erittäin tärkeä esimerkiksi laitoksissa, joissa käytetään nk. "poikittais-talteenottojärjestelmiä".

Jos probleemoihin sisältyy myös pii- ja alumiinikerrostumien muodostus, edellä selitettyä menetelmää voidaan myös käyttää, mutta kausti-soiminen on tässä tapauksessa suoritettava kahdessa vaiheessa. On tavallisesti vaikeata poistaa järjestelmän sisään päässeitä piiyhdisteitä. Suorittamalla kaustisoiminen kahdessa vaiheessa joukko piiyhdisteitä voidaan saostaa ja poistaa prosessikierrosta. Ensimmäisen kaustisoimisvaiheen meesa pestään ja poltetaan tavalliseen tapaan kun taas toisen kaustisoimisvaiheen meesa pestään ja poistetaan laitoksesta ja hyljätään tai poltetaan esimerkiksi puutarha-kalkiksi. Tavallisesti toisen kaustisoimisvaiheen meesa sisältää enimmän piin ja se olisi hyljättävä.

Kaustisoimisprosessin suorittamistapa on valittava kussakin tapauksessa erikseen ja sen määrää tiettyjen meesamäärien poistamistarve valkolipeän piipitoisuuden pysyttämiseksi hyväksyttävällä tasolla.

Esimerkki

Kaustisoimisvaihe 1 alkalitarve, aktiivista alkalia NaOHrna 400 kg/massatonni kaustisoitumissuhde 76 % sulfiditeetti 32 % titrattavissa olevaa kokonaisalkalia 100 g/l kalkintarve (tehokasta CaO:ia) 39 kg/m 3 6 7561 3

Kaustisoimisvaihe 2 kaustisoitumissuhde 95 % sulfiditeetti 27 % titrattavissa olevaa kokonaisalkalia 100 g/1 3 kalkintarve (tehokasta CaO:ia) 10 kg/m kokonaiskalkintarve (tehokasta CaOria) 204 kg/massatonni

Oheisessa piirustuksessa on esitetty keksinnön mukaisen menetelmän virtauskaavio (katkoviivalla ympäröidyt elimet tarkoittavat seuraa-vassa selitettävää kaksivaiheista kaustisoimisprosessia). Viher-lipeä saavuttaa pienemmän väkevyyden jo sulatteen liuottimessa.

Sulatteen liuottimen ja viherlipeän selkeyttimen välissä on mieluimmin lipeäsäiliö, joka on varustettu hämmentimellä. Tämän säiliön 3 tilavuus on sopivasti 0,5 m 24 tunnissa tuotettua sellutonnia kohti. Tällä tavoin viherlipeän väkevyys voidaan pysyttää halutussa arvossa niin, että vaihtelu on pienempi kuin - 2 g/1. Tämä on tärkeätä viherlipeän myöhemmän selkeyttämisen kannalta tasaisemman kausti-soimisprosessin saavuttamiseksi.

Viherlipeän selkeyttimen jälkeen on tavallisesti viherlipeän varasto-säiliö. Tämä säiliö on edullisesti varustettu hämmentimellä lipeän väkevyyden tasoittamiseksi.

Viherlipeän varastosäiliön jälkeen on tavanomainen kaustisoimispro-sessi varastosäiliöineen, joissa saavutetaan haluttu kaustisoimis-aika. Tässä vaiheessa kaustisoitumisaste valitaan kerrostumisprob-leeman lajin mukaan.

Jos saostumat koostuvat pääasiassa karbonaatista ja sulfaatista, valkolipeän kaustisoitumissuhteeksi kaustisoimis- ja selkeytysvai-heiden jälkeen valitaan 92 - 3 %. Kalusto voi olla tavanomainen, mutta lämpötilaa ja viipymisaikaa kaustisoimissäiliöissä on pidettävä silmällä. Puhdistettu valkolipeä kulkee edullisesti "kiillotus"-laitteen kautta ennen haihdutuslaitosta ja valkolipeäsäiliötä.

Jos kerrostumat koostuvat pii- ja alumiiniyhdisteistä, kaustisoimi-nen suoritetaan kahdessa vaiheessa:

II

7 7561 3

Vaiheessa 1 kaustisoiminen suoritetaan suhteeseen 60-85 % saakka, riippuen pii- ja alumiiniyhdistesaasteen tyypistä ja määrästä ja siitä onko päätetty poistaa ensimmäinen vai toinen meesa.

Kaustisoimiskalusto ja meesan erotuskalusto voivat olla tavanomaiset. Jos käytännöllisistä syistä on päätetty poistaa ensimmäisen kausti-soimisvaiheen meesa, on edullista, että sulatteen liuottimen ja viher-lipeän selkeyttimen välissä on pienehkö säiliö. Tällaisessa vaihtoehdossa ensimmäinen kaustisoimisvaihe voidaan sovittaa viherlipeän selkeyttimen eteen. Tässä sovituksessa sekä pohjasakka että poistettava meesa erotetaan ja pestään yhdessä.

Selkeytetty "puolivalmis" valkolipeä kerätään säiliöön ja johdetaan toiseen kaustisoimisvaiheeseen. Tässä vaiheessa kaustisointi viedään 92 - 3 %:n kaustisoitumisasteeseen saakka tavanomaisessa kalustossa. Valkolipeä johdetaan sen jälkeen "kiillottimen" läpi.

Meesa pestään ja otetaan talteen ja poltetaan kalkkiuunissa tavalliseen tapaan. Edellä selitetystä sovitelmasta saadun valkolipeän väkevyys on alhainen, n. 110 g/1, titrattavissa olevaa kokonaisalka-lia NaOHsna laskettuna ja sen kaustisoitumissuhde on 92 - 3 %. Valkolipeä kerätään valkolipeän varastosäiliöön (joka ei ole esitetty virtauskaaviossa).

Tästä varastosäiliöstä valkolipeä pumputaan haihduttamoon väkevöitä-väksi sopivaan väkevyyteen,esimerkiksi arvoon 140 g/1 aktiivista alkalia NaOH:na laskettuna.

Haihduttamosta tulevat rikkikaasut absorboidaan valkolipeäjärjestelmässä olevaan pesuriin. Haihdutuksen aikana syntynyt lauhde voidaan käyttää kalkin pesuun tai laitoksen johonkin muuhun kohteeseen.

Väkevöityä valkolipeää säilytetään varastosäiliössä ennen sen käyttöä keittimissä. Väkevöinti voidaan suorittaa myös välittömästi keiton yhteydessä.

Claims (6)

7561 3

1. Sellun valmistusmenetelmä, jossa saavutetaan tehottomien kemikaalien (painolastin) määrän vähentyminen keittolipeässä ja joka käsittää selluloosapitoisen aineksen keittämisen alkalisella keitto-lipeällä, valkolipeällä, joka sisältää sekä tehokkaita että tehottomia kemikaaleja, käytetyn keittolipeän, mustalipeän , erottamisen sellusta pesurissa, minkä jälkeen mustalipeä väkevöidään haihdutta-mossa ja poltetaan talteenottouunissa, uunista tulevan sulatteen liuottamisen sulatteen liuottimessa viherlipeäksi, joka johdetaan kaustisoimislaitokseen puhdistusta ja valkolipeäksi muuttamista varten, tunnettu siitä, että viherlipeän väkevyys ennen kaustisoimislaitosta pysytetään tasolla 110 - 20 g/1 titrattavissa olevaa kokonaisalkalia NaOHrna laskettuna, että valmiin valkolipeän kaustisoitumissuhde pysytetään tasolla 92 - 3 % ja että valkolipeä ennen keittoa väkevöidään haihduttamalla väkevyystasolle 130-200 g/1 tehokasta alkalia NaOHrna laskettuna.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viherlipeä selkeytetään laskeuttamalla saostuneet saasteet ja että virtaama selkeyttimeen pysytetään lähes vakiona samoin kuin alkaliväkevyys ja lämpötila.

3. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sulatteen liuottamiseen käytetään sellaista heikkolipeää, että se piiyhdisteiden määrä, joka erottuu viherlipeää selkeytettäessä, suurenee.

4. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaustisoitumissuhde 92-3 saavutetaan suorittamalla kaustisointi kahdessa vaiheessa.

5. Sovitelma patenttivaatimuksen 1 mukaisen sellun tuotantomenetelmän suorittamiseksi, joka sovitelma käsittää keittimen selluloosapitoisen aineksen keittoa varten valkolipeän kanssa, erottimen mustalipeän erottamiseksi massasta, mustalipeän haihduttamon, polttouunin, sulatteen liuottimen ja kaustisoimislaitoksen, tunnettu siitä, että siihen kuuluu laite viherlipeän it 9 75613 väkevyyden joko sulatteen liuottimessa tai lipeän varastosäiliössä säätämiseksi ja että kaustisoimislaitoksen yhteydessä on haihdutus-laitos muodostunutta valkolipeää varten.

6. Patenttivaatimuksen 6 mukainen sovitelma, tunne ttu siitä, että kaustisoimislaitos koostuu kahdesta vaiheesta ja että toiseen vaiheeseen kuuluu laite tehottomien kemikaalien erottamista varten. 10 7561 3 Patentk rav