FI80086B - Kemikalieaotervinning ur massaavlutar. - Google Patents

Description

1 80086

Kemikaalien talteenotto jäteliemestä

Keksinnön kohteena on menetelmä kemikaalien talteen-ottamiseksi massajätelipeistä samalla prosessissa vapautu-5 nutta energiaa hyödyntäen.

Ennestään tunnetaan johdannossa mainitunlainen menetelmä, jossa epäorgaaniset aineosat poistetaan pääasiallisesti sulatteen tai vesiliuoksen muodossa ja jossa orgaaninen osa poistetaan kaasun muodossa, joka pääasiallisesti 10 sisältää ja CO. Massajätelipeät syötetään reaktoriin kaasuksi muuttamista ja osittaista hajottamista varten tuoden samanaikaisesti ulkopuolista, polttamisesta riippumatonta energiaa, minkä jälkeen saatu tuote jäähdytetään tai saa viilentyä reaktorin sisältämässä jäähdytys- tai 15 viilennysvyöhykkeessä. Prosessissa lämpötilaa ja happipo- tentiaalia ohjataan toisistaan riippumatta säädetyllä lämpöenergian tuonnilla sekä mahdollisesti hiilipitoista ainesta ja/tai happipitoista kaasua syöttäen.

Ulkopuolisen energian tuomisella reaktorin reak-20 tiovyöhykkeeseen saavutetaan korkea lämpötila alhaisella happipotentiaalilla ja pyritään siihen, että natriunisisältö on pääasiallisesti yksiatomisen kaasun muodossa. Tarkkaan säädetyllä happipotentiaalilla ja lämpötilalla, mihin mainitun prosessin mukaisesti edullisesti päästään käyttä-25 mällä plasmageneraattorissa kuumennettua runsaasti energiaa sisältävää kaasua ulkopuolisen lämpöenergian syöttämiseksi, saadaan jäähdytettäessä pääasiallisesti NaOH ja Na2S, ts. valkolipeäkemikaaleja samanaikaisesti kun Na2CO^:n muodostuminen estyy.

30 Lämpötilan ohjauksella saadaan edelleen arvokas kaasu, joka olennaisesti sisältää ainoastaan ja CO ja jota sentähden voidaan käyttää höyryn kehittämiseen, syn-teesikaasuna jen.

Tiettyjä haittoja liittyy kuitenkin siihen, että 35 lopputuotteet sisältävät niin suuren määrän rikkiä ja sen- 2 80086 tähden niitä periaatteessa voidaan käyttää hyväksi ainoastaan valkolipeäkemikaalien uudelleenvalmistamiseen.

Edelleen on suhteellisesti katsoen suuresta rikki-määrästä seurauksena, että tasapaino siirtyy H^Ssää kohti, 5 mikä on kielteistä osittain ympäristösyistä, mutta tähän liittyy myös ongelmia käytettäessä muutoin niin arvokasta tuotekaasua.

Tämän keksinnön tavoitteena on poistaa edellä mainitut haitat tunnetussa menetelmässä ja tehdä mahdollisek-10 si ottaa talteen tuotekaasu, joka olennaisesti ei sisällä rikkisaasteita, vaan sisältää pääasiallisesti ja CO, alkalituote, jolla on suuri sulfidipitoisuus, sekä pääasiallisesti sulfidivapaa alkalituote, joiden kummankin viimemainitun Na2C0.j-pitoisuus on alhainen.

15 Tähän päästään alussa selostetulla tavalla siten, että yhdessä ulkopuolisen poltosta riippumattoman lämpö-energian kanssa reaktorin reaktiovyöhykkeeseen tuoduista massajätelipeistä syntyvä sulate sen kaasuksimuuttamisen ja osittaisen hajottamisen jälkeen pääasiallisesti erote-20 taan poltossa vallitsevassa lämpötilassa samalla kun kaasumainen tuote johdetaan edelleen jäähdytys- ja viilen-nysvyöhykkeeseen, jossa tuote pikajäähdytetään alle 950°C:n lämpötilaan.

Rikkisisältö löytyy lähes täydellisesti erotetussa 25 sulatteessa Na2S:n muodossa, millä saavutetaan olennainen rikkimäärän aleneminen jälkeentulevassa jäähdytysvaiheessa. Tämä vaikuttaa hyvin edullisesti tasapainoon ja saadaan lähes sulfidi-vapaa alkali samoin kuin tuotekaasu, joka pääasiallisesti ei sisällä rikkiepäpuhtauksia.

30 Lämpötila kaasuunnuttamis- ja polttovaiheessa sää detään edullisesti vähintäin noin 1100°C:ksi.

Ulkopuolinen, poltosta riippumaton energia syötetään edullisesti plasmageneraattorienergian muodossa ja jätelipeät viedään tällöin hormien läpi, jotka päätyvät 35 välittömään yhteyteen plasmageneraattorin poistoaukon kanssa.

3 80086

Sulatteen erottaminen tapahtuu siis periaatteessa kaasuunnuttamislämpötilassa ja mitään ylimääräistä jäähdyttämistä ei suoriteta ennen jäähdyttämistä. Erotettu sulate sisältää pääasiallisesti Na2S.

5 Jäähdyttäminen pikajäähdytysvaiheessa tapahtuu alle noin 950°C:seen ja jäähdytysapuneuvo voi olla epäsuora jäähdytys, sisäänruiskutettu vesi, vesiliuos ja/tai sulate.

Erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti jäähdyt-10 täminen tapahtuu nesteen avulla lämpötilaan, joka on niin matala, että alkaliyhdisteet ovat vesiliuoksessa, ts. alle noin 200°C:seen.

Erotettu alkali koostuu pääasiallisesti NaOH:sta, pienemmästä määrästä Na^O^ sekä Na2S, joka viimemainittu 15 yhdite antaa NaHS:n vesiliuoksessa.

Runsaasti energiaa sisältävä kaasu, joka sisältää pääasiallisesti ja CO, poistetaan kaasun ulosmenon kautta käytettäväksi esimerkiksi energian kehittämiseen höyrykattilassa. Pienen rikkipitoisuuden ansiosta kaasu 20 sopii myös käytettäväksi synteesikaasuna jne.

Pikajäähdytyksessä tapahtuu joukko kilpailevia reaktioita, joista merkityksellisimmät neljä ovat: 1) NaOH, .tHZlNaOH,..

(g) * (1) 31 2Na0H(l,,l * ^2(,)^=^2^3(1) * 112° (g) 30 2Na(,l ' C02 (g) * **2° (g) ~-» Na2C03 (1) * S! 2 (q)

Pikajäähdyttämisen tarkoituksena on edistää reaktioita 1 ja 2, ts. Na^O^in muodostuminen estetään.

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin oheisen piir-35 roksen yhteydessä, joka esittää kaavamaisesti laitosta keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamista varten.

4 80086

Reaktori, jota yleisesti merkitään l:llä, käsittää reaktiovyöhykkeen 2, erotusvyöhykkeen 3 ja jäähdytys-ja erotusvyöhykkeen 5. Jätelipeät sekä mahdollisesti hii li- ja/tai happipitoista ainesta syötetään hormien 5, 6 5 kautta, samalla kun ulkopuolinen energia tuodaan plasma-generaattorissa 7 kuumennetun höyryn avulla, jota syötetään johdon 8 kautta. Reaktiovyöhykkeessä suoritetaan kaasuksi muuttaminen ja osittainen hajottaminen. Energian tuontia ohjataan niin, että lämpötila reaktiovyöhykkeessä 10 nousee vähintäin noin 1100°C:seen. Kaasuunnuttaminen viedään edullisesti niin pitkälle, että käytännöllisesti katsoen soodaa ei ole jäljellä ollenkaan. Tasapai non mukaisesti Na:ta on kaasumuodossa sekä yksiatomisena Na-kaasuna että NaOHrna.

15 Näin saadut tuotteet johdetaan reaktorin erotus- vyöhykkeeseen 3, missä sulate lasketaan poistoaukon 9 kautta pois. Sulate sisältää pääasiallisesti Na2S.

Jäljelle jäänyt kaasumainen tuote johdetaan erotus-vyöhykkeestä 3 reaktorin jäähdytys- ja erotusvyöhykkee-20 seen 4, missä se pikajäähdytetään edullisesti nesteen avulla, jota syötetään sisääntulon 10 kautta, ja poistuva nestemäinen tuote lasketaan ulos poistoaukon 11 kautta. Jäähdytystä jäähdytys- ja erotusvyöhykkeessä ohjataan niin, että lämpötila on korkeintan 950°C ja edullisesti 25 niin matalaan lämpötilaan, että jäljelle jäänyt alkali on vesiliuoksen muodossa, ts. suuruusluokaltaan alle noin 200°C:seen.

Runsaasti energiaa sisältävä kaasu poistetaan kaasun ulostulon 12 kautta ja se sisältää pääasiallisesti 30 H2 ja CO.

Keksinnön edelleen valaisemiseksi esitetään seu-raavassa suoritusesimerkki, joka on tulos pitkästä koesarjasta .

5 80086

Esimerkki

Kokeessa käytetyn massajätelipeän kuiva-ainepitoisuus oli 67 % ja kuiva-aineen koostumus oli seuraava: C 35 % 5 H 4 %

Na 19 % S 5 % O 37 %

Plasmageneraattorin kautta reaktoriin syötettiin 10 2100 kWh tonnia kohti kuiva-ainetta ulkopuolisena lämpö- energiana, minkä vaikutuksesta tapahtui kaiken soodan kaasuuntuminen. Lämpötila reaktiovyöhykkeessä pidettiin noin 1300°C:ssa. Pääasiallisesti kaikki rikki erottui pois Na2S^:n muodossa. Sen jälkeen erotettiin jäljelle 15 jäänyt alkali pois vesiliuoksena pikajäähdytyksen jälkeen. Sulatteelle, vesiliuokselle tai kaasulle saatiin seuraava koostumus.

Sulate, kg/tonni kuiva-ainetta Na2S 120 20 NaOH 10

Na2C03 20

Vesiliuos, kg/tonni kuiva-ainetta NaOH 164

NaHS 1 25 Na2C03 24

Kaasu sisälsi, laskettuna normaalipaineessa ja lämpötilassa, tonnia kohti kuiva-ainetta seuraavat tilavuudet m^jeissä: C02 105 30 CO 443 H20 353 H2 650 H2S 0,3 6 80086

Siten saatu sulate sisältää ainoastaan 13 %

Na2CO^/ mikä tulee asettaa suhteisiin sen kanssa/ että tavanomaisen kaustistamisen jälkeen saadaan tuote, joka sisältää noin 25 % ^200^.

5 Saatua alkalia voidaan siten hyvällä liikkuma varalla käyttää suoraan valkolipeän valmistukseen, minkä vaikutuksesta sekä kaustistamis- että meesanpolttovaiheet jäävät pois.

Claims (8)

7 80086

1. Menetelmä kemikaalien taiteenottamiseksi sellun valmistuksen jäteliemistä samalla prosessissa vapautunutta 5 energiaa hyödyntäen, tunnettu siitä, että sellun valmistuksen jäteliemiä johdetaan yhdessä ulkopuolisen, kaasutuksesta riippumattoman lämpöenergian kanssa reaktorin reaktiovyöhykkeeseen, jossa jäteliemet kaasutetaan ja hajotetaan osittain, tällöin muodostunut sulate laske- 10 taan pois oleellisesti kaasutuksessa vallitsevassa lämpötilassa, minkä jälkeen näin saatu kaasumainen tuote jäähdytetään nopeasti jäähdytysvyöhykkeessä alle 950°C:n lämpötilaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että lämpötila kaasutusvaiheessa säädetään vähintään 1100°C:seen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ulkopuolinen energia tuodaan plasmageneraattorienergian muodossa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäähdyttäminen nopean jäähdytyksen vaiheessa suoritetaan sisäänruiskutetun veden, vesiliuoksen ja/tai sulatteen avulla lämpötilaan, jossa aikaiisisältö on nestemuodossa.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäähdyttäminen suoritetaan vedellä tai vesiliuoksella alle 200°C:n lämpötilaan.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasutusvyöhykkeeseen syöte- 30 tään hiili- ja/tai happipitoista materiaalia.

7. Patenttivaatimuksen 1 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäteliemet ja mahdollinen hiili- ja/tai happipitoinen materiaali syötetään reaktorin reaktorivyöhykkeeseen hormien läpi, jotka päätyvät 35 välittömästi plasmageneraattorin eteen.

8 80086