FI77278C

FI77278C - Method and apparatus for combustion of soda black liquor.

Info

Publication number: FI77278C
Application number: FI864436A
Authority: FI
Inventors: Erkki Kiiskilae
Original assignee: Ahlstroem Oy
Priority date: 1986-10-31
Filing date: 1986-10-31
Publication date: 1989-02-10
Also published as: WO1988003191A1; AU600048B2; SU1766244A3; JPH0253553B2; JPH01502761A; FI77278B; FI864436A; BR8707849A; FI864436A0; KR880701801A; AU8174487A

Description

Menetelmä ja laite soodamustalipeän polttamiseksi - Förfarande och anordning för förbränning av sodasvartlut 1 77278Method and apparatus for the combustion of soda ash liquor - Förfarande och anordning för förbränning av sodasvartlut 1 77278

Keksintö kohdistuu menetelmään ja laitteeseen soodamustalipeän polttamiseksi sekä menetelmän soveltamiseen tarkoitettuun laitteeseen. Keksintö kohdistuu erityisesti menetelmään rikittömän soodamustalipeän polttamiseksi leijukerroksessa kiertomassareaktorissa rautaoksidin läsnäollessa, soodamustalipeän sisältämän natriumin sitomiseksi natriumferriitiksi, jossa kiertomassareaktoriin syötetään soodamustalipeää ja rautaoksidia sekä happipitoista kaasua polttoa ja leijutusta varten, ja kaasulla ylläpidetään reaktorissa niin suuri virtausnopeus, että pienimmät partikkelit kulkeutuvat kaasu-virran mukana pois reaktorista.The invention relates to a method and an apparatus for burning soda liquor and to an apparatus for applying the method. In particular, the invention relates to a process for burning sulfur-free soda-black liquor in a fluidized bed reactor in the presence of iron oxide, to bind sodium in .

Suomalaisesta patenttihakemuksesta 791287 on tunnettua, että rikitön soodamustalipeä voidaan polttaa kuplivassa leijukerros-reaktorissa rautaoksidipetiä käyttämällä natriumkarbonaatin sulamispisteen yläpuolella. Poltto johtaa natriumferriitin syntymiseen. Keittoprosessissa käytettävä natriumhydroksidi regeneroidaan upottamalla natriumferriitti kuumaan veteen. Muodostunut rautaoksidisakka erotetaan ja kierrätetään uudelleen leijukerrokseen.It is known from Finnish patent application 791287 that sulfur-free soda-black liquor can be burned in a bubbling fluidized-bed reactor using an iron oxide bed above the melting point of sodium carbonate. Incineration leads to the formation of sodium ferrite. The sodium hydroxide used in the cooking process is regenerated by immersing the sodium ferrite in hot water. The iron oxide precipitate formed is separated and recycled to the fluidized bed.

Kuplivan leijukerrospolton haittapuolina ovat mm. seuraavat tekijät: - Rautaoksidin/natriumferriitin raekoon täytyy olla sellainen, ettei se kulkeudu kaasuvirran mukana reaktorista pois (>1 mm).The disadvantages of bubbling fluidized bed combustion are e.g. the following factors: - The grain size of the iron oxide / sodium ferrite must be such that it does not travel out of the reactor with the gas stream (> 1 mm).

- Koska kierrätetty rautaoksidi on raekooltaan heterogeenistä (1 mm - < 10 pm) osa rautaoksidista seuraa heti kaasuvirtaa (< 200 pm) reagoimatta täydellisesti.- Because recycled iron oxide is heterogeneous in grain size (1 mm to <10 μm), some of the iron oxide immediately follows the gas flow (<200 μm) without reacting completely.

2 77278 - Käytettäessä karkeaa syötettä alkalin diffuusio rautaoksidi-partikkeleihin on niin hidasta, että sitä joudutaan käyttämään runsaasti, jolloin vain pintakerros reagoi. Tällöin tarvittava Fe/Na-moolisuhde on >2.0.2 77278 - When using a coarse feed, the diffusion of alkali into the iron oxide particles is so slow that it has to be used extensively, so that only the surface layer reacts. In this case, the required Fe / Na molar ratio is> 2.0.

- Ruiskutettaessa mustalipeää petiin se veden haihtumisen seurauksena jäähtyy ja syntyy lämpötilaprofiili, jossa peti on kylmempi kuin free-board sektori.- When black liquor is injected into the bed, it cools as a result of the evaporation of water and a temperature profile is created in which the bed is colder than the free-board sector.

Tehdyissä polttokokeissa on todettu, että tuotetuhkan alkali-pitoisuus riippuu partikkelikoosta kuvion 1 mukaisesti hienon aineksen sisältäessä oleellisesti enemmän alkalia kuin karkea aines.It has been found in the combustion tests that the alkali content of the product ash depends on the particle size according to Figure 1, with the fine material containing substantially more alkali than the coarse material.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä ja laite, jonka avulla tarvittavan rautaoksidin määrää voidaan pienentää.The object of the invention is to provide a method and a device by means of which the amount of iron oxide required can be reduced.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että kaasuvirta johdetaan partikkelierottimeen, jossa partikkelikooltaan pääasiallisesti alle 50 μ m oleva, korkeamman natrium-pitoisuuden omaava partikkelijae saatetaan poistumaan reaktorista kaasuvirran mukana, ja vain partikkelikooltaan yli 50 μιη oleva, mustalipeän natriumyhdisteiden kanssa reagoimattomia rautaoksidipartikkeleita sisältävä partikkelijae palautetaan leijukerrokseen.The process according to the invention is characterized in that the gas stream is passed to a particle separator, where a particle fraction with a particle size of mainly less than 50 μm with a higher sodium content is discharged from the reactor with a gas stream, and only .

Erottamalla esimerkiksi raekokoluokka 200 - 100 μ m savukaasusta ja palauttamalla se reaktoriin voidaan sen reaktio-aikaa pidentää siten, että poltossa tarvittavan rautaoksidin määrä voidaan laskea Fe/Na - 1.5.For example, by separating the grain size class from 200 to 100 μ m from the flue gas and returning it to the reactor, its reaction time can be extended so that the amount of iron oxide required for combustion can be reduced to Fe / Na - 1.5.

Erottimen täytyy olla kuitenkin siten suunniteltu, että se läpäisee hienon alle 50 μ m jakeen, jolle lyhyt reaktioaika on riittävä kyllästyäkseen alkalilla. Mikäli Fe/Na-moolisuhde lähestyy arvoa 1.0, muuttuu tuhka tahmeaksi ja aiheuttaa kerrostumaongelmia kuumaerottimessa.However, the separator must be designed to pass a fine fraction of less than 50 μm for which a short reaction time is sufficient to saturate with alkali. If the Fe / Na molar ratio approaches 1.0, the ash becomes sticky and causes deposition problems in the heat separator.

3 772783 77278

Menetelmän soveltamiseen erityisesti tarkoitetulle laitteelle on tunnusomaista se, että sykloonierottimen kartion alapäähän tai sen alapuolelle on sovitettu ylöspäin suunnatut suuttimet.The device specifically intended for the application of the method is characterized in that upwardly directed nozzles are arranged at or below the lower end of the cone of the cyclone separator.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää tuotetuhkan alkalisuutta partikkelikoon funktiona, kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseen tarkoitettua laitteistoa kaaviollisesti ja kuvio 3 menetelmään soveltuvaa syklonierotinta pystyleikkaus-kuvantona.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows the alkalinity of product ash as a function of particle size, Figure 2 schematically shows an apparatus for applying the method according to the invention and Figure 3 a vertical sectional view of a cyclone separator.

Kuviossa 2 esitettyyn kiertomassareaktoriin 1 syötetään musta-lipeää ja johtojen 2 ja 3 kautta. Lisäksi siihen syöte tään polttoa ja leijutusta varten tarvittavaa happipitoista kaasua kuten esim. ilmaa. Kaasun virtausnopeus reaktorissa pidetään niin suurena, että pienemmät partikkelit seuraavat kaasuvirtaa ja kulkeutuvat kaasuvirran mukana reaktorista pois.The circulating mass reactor 1 shown in Fig. 2 is fed with black liquor and via lines 2 and 3. In addition, the oxygen-containing gas required for combustion and fluidization, such as air, is fed to it. The gas flow rate in the reactor is kept so high that the smaller particles follow the gas flow and travel with the gas flow out of the reactor.

Reaktori on varustettu erottimella 4, joka on siten suunniteltu, että se läpäisee hienon alle 50 pm jakeen. Karkeampi kiintoaine, edullisimmin raekokoluokka 200 - 100 pm, erotetaan kaasusta ja palautetaan johtoa 5 myöten reaktoriin niin, että rautaoksidipartikkelit, jotka eivät vielä ole alkalilla kyllästyneet joutuvat uudelleen kosketukseen mustalipeän kanssa ja voivat reagoida lipeässä olevien natriumyhdisteiden kanssa. Poltossa syntyvä natriumferriitti poistetaan reaktorin alaosasta johdon 6 kautta ja natriumhydroksidi regeneroidaan upottamalla natriumferriittiyhdiste kuumaan veteen.The reactor is equipped with a separator 4, which is designed to pass through a fine fraction of less than 50. The coarser solid, most preferably in the particle size range of 200 to 100, is separated from the gas and returned to the reactor up to line 5 so that iron oxide particles which have not yet been saturated with alkali are re-exposed to black liquor and can react with sodium compounds in the liquor. The sodium ferrite generated in the combustion is removed from the bottom of the reactor via line 6 and the sodium hydroxide is regenerated by immersing the sodium ferrite compound in hot water.

4 772784 77278

Kuviossa 3 on esitetty keksinnön mukaiseen menetelmään soveltuva syklonierotin (7), johon kuvion 2 reaktorista 1 poistuvat kaasut johdetaan sen yläosaan 8 tangentiaalisesti liittyvän tulojohdon 9 kautta. Erotettu kiintoaine poistetaan erottimen kartiomaisen alaosan 10 pohjaan liitetyn poistoputken 11 kautta. Kaasu poistetaan yläosaan keskeisesti sovitetun poistoputken 12 kautta. Kartion pohjan alapuolelle on sovitettu ylöspäin suunnatut suuttimet 13, jotka on liitetty rengasmaiseen syöttökammioon, johon ei esitetty syöttöjohto ilmaa varten on yhdistetty. Puhaltamalla ilmaa ylöspäin suunnattuina suihkuina kartion alapäähän voidaan siinä olevasta kiintoaineesta erottaa pieniä partikkeleita, jotka kulkeutuvat putken 12 kautta poistuvan kaasuvirran mukana erottimesta pois. Erottimeen syötetyn ilman määrää muuttamalla voidaan vaikuttaa siihen, minkä kokoisia ja kuinka paljon partikkeleita seuraa kaasuvirtaa ja täten säätää erottimen erotuskykyä.Fig. 3 shows a cyclone separator (7) suitable for the method according to the invention, to which the gases leaving the reactor 1 of Fig. 2 are led to the upper part 8 thereof via an inlet line 9 connected tangentially. The separated solid is removed through an outlet pipe 11 connected to the bottom of the conical lower part 10 of the separator. The gas is discharged through an outlet pipe 12 centrally arranged at the top. Below the bottom of the cone, upwardly directed nozzles 13 are arranged, which are connected to an annular supply chamber to which an air supply line (not shown) is connected. By blowing air in upward jets at the lower end of the cone, small particles can be separated from the solid therein, which passes out of the separator with the gas stream leaving through the pipe 12. By changing the amount of air fed to the separator, it is possible to influence the size and number of particles following the gas flow and thus adjust the resolution of the separator.

Keksintö ei rajoitu esimerkkinä esitettyyn suoritusmuotoon, vaan erilaiset muunnokset ja sovellutukset patenttivaatimuksien määrittelemän . keksinnöllisen ajatuksen puitteissa ovat mahdollisia.The invention is not limited to the exemplary embodiment, but various modifications and applications are defined by the claims. within the scope of the inventive idea are possible.

IlIl

Claims

77278

1. A method for burning sulfur-free soda-black liquor in a fluidized bed reactor in the presence of iron oxide, to bind sodium contained in soda-black liquor to sodium ferrite, in which away from the reactor, characterized in that the gas stream is passed to a particle separator, where a particle fraction with a particle size of mainly less than 50 μm with a higher sodium content is discharged from the reactor with the gas stream, and only

Method according to Claim 1, characterized in that the particle size of the solid separated from the flue gases is 200 to 100 μm.

Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the solid is separated by a cyclone separator.

A method according to claim 3, characterized in that the resolution of the cyclone separator is adjusted by an upward gas flow introduced to the bottom of the separator cone.

Apparatus for applying a method according to any one of the preceding claims, comprising a circulating mass reactor with a cyclone separator, characterized in that upwardly directed nozzles (13) are arranged at or below the lower end of the cone (10) of the cyclone separator (7). 77278