FI81139C - Process and apparatus for the recovery of chemicals from black liquor - Google Patents

Process and apparatus for the recovery of chemicals from black liquor Download PDF

Info

Publication number
FI81139C
FI81139C FI890295A FI890295A FI81139C FI 81139 C FI81139 C FI 81139C FI 890295 A FI890295 A FI 890295A FI 890295 A FI890295 A FI 890295A FI 81139 C FI81139 C FI 81139C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
melt
gases
reactor
black liquor
sodium
Prior art date
Application number
FI890295A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI81139B (en
FI890295A (en
FI890295A0 (en
Inventor
Rolf Malmstroem
Original Assignee
Teraesbetoni Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FI880244A external-priority patent/FI880244A0/en
Application filed by Teraesbetoni Oy filed Critical Teraesbetoni Oy
Priority to FI890295A priority Critical patent/FI81139C/en
Publication of FI890295A0 publication Critical patent/FI890295A0/en
Publication of FI890295A publication Critical patent/FI890295A/en
Publication of FI81139B publication Critical patent/FI81139B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI81139C publication Critical patent/FI81139C/en

Links

Landscapes

  • Paper (AREA)

Description

1 811391 81139

Menetelmä ja laite kemikaalien talteenottamiseksi musta-lipeästä Tämä keksintö kohdistuu menetelmään kemikaalien ottamiseksi talteen mustalipeästä. Erityisesti tämä keksintö kohdistuu menetelmään pyrolysoidun mustalipeän pelkistämiseksi hiilipi-toisella aineella, kuumentamalla ja samalla sekoittamalla natriumkarbonaattipitoisen sulatteen ja hiilen suspensiota reaktiovyöhykkeessä ja poistamalla siitä natriumoksidia sisältävää sulatuotetta sekä kaasuja.The present invention relates to a method for recovering chemicals from black liquor. In particular, this invention relates to a process for reducing pyrolyzed black liquor with a carbonaceous substance by heating and at the same time stirring a suspension of sodium carbonate-containing melt and carbon in the reaction zone and removing sodium oxide-containing melt and gases therefrom.

Tämä keksintö kohdistuu myös laitteeseen edellä olevan menetelmän toteuttamiseksi, joka muodostuu reaktorista, jossa on elimiä mustalipeän pyrolysoimiseksi ja pyrolyysituotteen syöttämiseksi reaktoriin, sulan pitämiseksi kuumana sekä mahdollisesti sekoittamiseksi ja kaasujen sekä pelkistyneen sulan poistamiseksi.The present invention also relates to an apparatus for carrying out the above process, comprising a reactor having means for pyrolysing black liquor and feeding the pyrolysis product to the reactor, keeping the melt hot and possibly stirring and removing gases and reduced melt.

Riittävään kuiva-ainepitoisuuteen väkevöityä mustalipeää poltetaan tarkoin valvotuissa palamisolosuhteissa lämmön ja mustalipeän sisältämien kemikaalien ottamiseksi talteen sellaisessa muodossa, että ne seuraavissa käsittelyvaiheissa voidaan muuttaa uudelleen keittoon kelpaaviksi. Polton aikana mustalipeän sisältämä haihduttamossa jäljelle jäänyt vesi haihtuu ja mustalipeän sisältämä orgaaninen aines saa palaa, kun taas epäorgaaninen aines vapautuu ja valutetaan sulatteena pois tulipesän pohjasta. Mustalipeän poltosta soodakattilassa saadaan natriumsulfidia ja natriumkarbonaattia sisältävä sulate, joka tavallisesti on liuotettu meesan pesusta saatuun laihaan valkolipeään, jolloin saadaan viherlipeää, joka on natriumkarbonaatin ja natriumsulfidin vesiliuosta. Tällaista viherlipeää ei kuitenkaan voida käyttää selluloosa- 2 81139 massakeittoon vaan sen sisältämä natriumkarbonaatti on ensin kaustisoimalla muutettava natriumhydroksidiksi. Viherlipeän sisältämä natriumsulfidi ei reagoi kaustisoinnissa käytetyn kalsiumhydroksidin kanssa vaan kaustisoinnin tuloksena saadaan natriumhydroksidia ja natriumsulfidia sisältävä vesiliuos, jota nimitetään valkolipeäksi.Black liquor concentrated to a sufficient dry matter content is incinerated under carefully controlled combustion conditions to recover the heat and chemicals contained in the black liquor in such a way that they can be reconstituted in subsequent processing steps. During incineration, the water remaining in the evaporator contained in the black liquor evaporates and the organic matter contained in the black liquor is allowed to burn, while the inorganic matter is released and drained away from the bottom of the furnace as a melt. Combustion of black liquor in a recovery boiler yields a melt containing sodium sulfide and sodium carbonate, usually dissolved in a lean white liquor obtained from a lime wash to give green liquor, which is an aqueous solution of sodium carbonate and sodium sulfide. However, such green liquor cannot be used for cellulose pulp soup and the sodium carbonate it contains must first be converted to sodium hydroxide by causticization. The sodium sulphide in green liquor does not react with the calcium hydroxide used in the causticisation, but the causticisation results in an aqueous solution containing sodium hydroxide and sodium sulphide, called white liquor.

Kaustisoinnissa saostunut kalsiumkarbonaatti on kuitenkin regeneroitava polttamalla se nk. meesauunissa kalsiumoksidiksi, josta veteen liettämällä saadaan uudestaan kalsiumhydroksidia.However, the calcium carbonate precipitated in the causticisation must be regenerated by burning it in a so-called lime kiln to calcium oxide, from which calcium hydroxide is again obtained by slurrying in water.

Tässä nykyisin käytössä olevassa tavanomaisessa menetelmässä on useita epäkohtia. Ensinnäkin saadun natriumhydroksidi-liuoksen väkevyys on suhteellisen alhainen kuten myös kausti-sointihyötysuhde minkä lisäksi kaustisoinnista saatu kalsium-karbonaatti on regeneroitava uudestaan kalsiumhydroksidiksi, mikä lisää menetelmän kustannuksia.There are several drawbacks to this conventional method currently in use. First, the concentration of the resulting sodium hydroxide solution is relatively low, as is the causticization efficiency, in addition to which the calcium carbonate obtained from causticization must be regenerated to calcium hydroxide, which increases the cost of the process.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on näin ollen aikaansaada menetelmä mustalipeän pyrolysoimiseksi ja saadun tuotteen natriumkarbonaatin pelkistämiseksi suoraan natriumhydroksidiksi, jonka avulla saadaan hyvin väkevää natriumhydrok-sidiliuosta ilman kaustisointia ja siihen liittyvää meesan-polttoa.It is therefore an object of the present invention to provide a process for pyrolyzing black liquor and reducing the sodium carbonate of the product obtained directly to sodium hydroxide, by means of which a very concentrated sodium hydroxide solution is obtained without causticization and associated mesan combustion.

SE-kuulutusjulkaisusta 392 927 tunnetaan menetelmä natrium-hydroksidin ottamiseksi talteen selluloosapitoisen aineen keitosta tai valkaisusta saadusta jätelipeästä. Tässä menetelmässä väkevöityyn lipeään sekoitetaan rauta(3)oksidia, minkä jälkeen seos poltetaan sulatteen muodostamiseksi, joka valutetaan kuumaan veteen natriumhydroksidiliuoksen ja rauta (3)oksidisakan muodostamiseksi, jota rauta(3)oksidia voidaan käyttää uudestaan natriumkarbonaatin pelkistämiseksi natriumhydroksidiksi.SE-A-392 927 discloses a process for recovering sodium hydroxide from waste liquor obtained by cooking or bleaching a cellulosic substance. In this method, iron (3) oxide is mixed with the concentrated lye, after which the mixture is burned to form a melt which is poured into hot water to form a sodium hydroxide solution and an iron (3) oxide precipitate, which iron (3) oxide can be reused to reduce sodium carbonate to sodium hydroxide.

Il 3 81139 Tällä menetelmällä saadaan natriumhydroksidi suoraan otetuksi talteen jätelipeästä, mutta sen epäkohtana on että se soveltuu ainoastaan sellaisille lipeille, joissa ei ole olennaisia määriä rikkiyhdisteitä. Tätä menetelmää ei näin ollen voida käyttää sulfaatti- ja sulfiittimassakeitoista saaduille jäte-lipeille.Il 3 81139 This method allows sodium hydroxide to be recovered directly from the waste liquor, but has the disadvantage that it is only suitable for lyes which do not contain substantial amounts of sulfur compounds. Therefore, this method cannot be used for waste liquors obtained from sulphate and sulphite pulp soups.

Tunnetaan myös erilaisia menetelmiä mustalipeän tai sen poltosta soodakattilasta saadun sulatteen kaasuunnuttamiseksi plasmageneraattorilla pelkistävissä olosuhteissa natriumkarbonaatin hajottamiseksi suoraan yksiatomiseksi natriumiksi ja hiilimonoksidiksi, joka natriumkaasuja jäähdytettäessä muodostaa natriumhydroksidia ja natriumsulfidia kun taas natriumkarbonaatin muodostumista pyritään välttämään kaasun koostumusta säätelemällä.Various methods are also known for gasifying black liquor or a melt obtained from its combustion in a recovery boiler under a plasma generator under reducing conditions to decompose sodium carbonate directly to monoatomic sodium and carbon monoxide, which when cooling

SE-kuulutusjulkaisussa 448 007 on esitetty yllä mainittua tyyppiä oleva menetelmä, jossa massa ja jätelipeä ensin saatetaan alttiiksi pyrolyysille matalassa lämpötilassa, minkä jälkeen näin saatu natriumkarbonaattia ja hiiltä sisältävä seos syötetään kaasuunnuttamisreaktoriin, josta saadaan natriumhydroksidia, natriumsulfidia ja hieman natriumkarbonaattia sisältävä sula ja kaasua, joka sisältää mm. vetyä ja hiilimonoksidia, jota voidaan polttaa lämmön talteenottamiseksi.SE-A-448 007 discloses a process of the above type in which the pulp and the waste liquor are first subjected to pyrolysis at low temperature, after which the mixture containing sodium carbonate and carbon thus obtained is fed to a gasification reactor to give sodium hydroxide, sodium sulphide and some sodium carbonate. includes e.g. hydrogen and carbon monoxide, which can be burned to recover heat.

SE-kuulutusjulkaisun 447 400 mukaisessa menetelmässä mustali-peä syötetään soodakattilaan, mutta osa mustalipeästä kaa-suunnutetaan ensin plasmageneraattorilla ja syötetään vasta sitten soodakattilaan.In the method according to SE publication 447 400, black liquor is fed to a recovery boiler, but part of the black liquor is first co-directed by a plasma generator and only then fed to the recovery boiler.

FI-patenttihakemuksen 853 789 mukaisessa menetelmässä musta-lipeää, höyryä ja hiiltä tai happea hajotetaan plasmageneraattorilla ja syötetään reaktiovyöhykkeeseen, jossa ylläpide- o tään vähintään 1100 C:n lämpötila, minkä jälkeen pääasiallisesti natriumsulfidia sisältävä sulate erotetaan kaasuista, ... o jotka saatetaan alttiiksi pikajäähdytykselle alle 950 C:n 4 81139 lämpötilan, jolloin saadaan pääasiallisesti natriumhydroksidia sisältävää vesiliuosta sekä vetyä ja hiilimonoksidia sisältävää kaasua.In the process according to FI patent application 853 789, black liquor, steam and carbon or oxygen are decomposed by a plasma generator and fed to a reaction zone where a temperature of at least 1100 ° C is maintained, after which the melt containing mainly sodium sulphide is separated from gases, ... o for rapid cooling to a temperature below 950 C 4 81139 to obtain an aqueous solution containing mainly sodium hydroxide and a gas containing hydrogen and carbon monoxide.

Yllä mainituissa menetelmissä natriumkarbonaatin hajotus suoritetaan kaasufaasissa käyttäen suurienergistä plasmagene-raattoria. Tällaisen plasmageneraattorin käyttö on kuitenkin hankalaa, se vaatii paljon energiaa ja saadun kaasufaasin koostumuksen säätö ja sen jäähdyttäminen niin, ettei natrium-karbonaattia muodostu uudestaan, on osoittautunut vaikeaksi. Kaasufaasissa esiintyy suuria määriä pelkistäviä komponentteja, jotka pyrkivät reagoimaan natriumin ja sen yhdisteiden kanssa muodostaen natriumkarbonaattia ennen kuin kaasut on saatu jäähtymään korkeasta kaasuunnuttamislämpötilasta niin alhaiseen lämpötilaan, että näitä reaktioita ei enää olennaisesti tapahdu.In the above methods, the decomposition of sodium carbonate is performed in the gas phase using a high-energy plasma generator. However, the use of such a plasma generator is cumbersome, requires a lot of energy, and it has proved difficult to adjust the composition of the resulting gas phase and cool it so that sodium carbonate is not regenerated. There are large amounts of reducing components in the gas phase that tend to react with sodium and its compounds to form sodium carbonate before the gases have been cooled from a high gasification temperature to such a low temperature that these reactions no longer occur substantially.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat ja aikaansaada menetelmä mustalipeän pyrolyy-sistä saadun tuottteen sisältämän natriumkarbonaatin pelkistämiseksi suoraan sulafaasissa natriumhydroksidiksi entistä huomattavasti alemmissa lämpötiloissa. Keksinnön mukaisessa menetelmässä ei tarvita mitään kallista ja hankalaa plasmage-neraattoria eikä kaasujen pikajäähdytystä natriumkarbonaatin takaisinmuodostumisen estämiseksi.The object of the present invention is to obviate the above-mentioned drawbacks and to provide a process for the reduction of sodium carbonate contained in the product obtained from the pyrolysis of black liquor directly in the molten phase to sodium hydroxide at considerably lower temperatures. The process of the invention does not require any expensive and cumbersome plasma generator or rapid cooling of the gases to prevent sodium carbonate regeneration.

SU-patenttijulkaisusta 48264 tunnetaan menetelmä alkalimetal-lien oksidien ottamiseksi talteen niiden karbonaateista hiilellä ja vedyllä, jolloin samalla saadaan hiilimonoksidia ja tässä tapauksessa inerttiä vetyä. Tässä menetelmässä hiiltä ja vetyä syötetään alkalikarbonaattisulatteeseen alkalikarbo-naattien pelkistämiseksi oksideiksi. Patenttijulkaisussa ei ole kuitenkaan esitetty mitään teknillisesti ja taloudellisesti käyttökelpoista menetelmää. Suoritetuissa kokeissa on nimittäin havaittu että syntynyt alkalimetallioksidi hyvin helposti reagoi takaisin alkalimetallikarbonaatiksi, minkä li 5 81139 lisäksi syntynyt alkalimetallioksidi on erittäin haihtuvaa niissä korkeissa lämpötiloissa, joita tarvitaan natriumoksidin pitämiseksi sulana. Pelkistysreaktio on lisäksi endoterminen vaatien runsaasti lämpöä.SU patent publication 48264 discloses a process for recovering alkali metal oxides from their carbonates with carbon and hydrogen, thereby obtaining carbon monoxide and in this case inert hydrogen. In this process, carbon and hydrogen are fed to an alkali carbonate melt to reduce alkali carbonates to oxides. However, no technically and economically viable method is disclosed in the patent publication. Namely, it has been found in the experiments carried out that the alkali metal oxide formed reacts very easily back to alkali metal carbonate, in addition to which the alkali metal oxide formed is highly volatile at the high temperatures required to keep the sodium oxide molten. In addition, the reduction reaction is endothermic, requiring a lot of heat.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on näin ollen aikaansaada teknillisesti ja taloudellisesti käyttökelpoinen menetelmä ja laite mustalipeän pyrolyysistä peräisin olevan aine-seoksen sisältämän natriumkarbonaatin pelkistämiseksi suoraan sulafaasissa natriumoksidiksi ja -hydroksidiksi kuumentamalla ja samalla sekoittamalla natriumkarbonaattipitoisen sulatteen ja hiilivetyjen suspensiota reaktiovyöhykkeessä ja poistamalla siitä natriumoksidia ja mahdollisesti -hydroksidia sisältävää sulaa. Esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä reaktio-olosuhteita valvotaan tehokkaasti niin, että syntynyt nat-riumhydroksidi ja -oksidi eivät pääse reagoimaan takaisin natriumkarbonaatiksi, minkä lisäksi syntyneen natriumoksidin haihtuminen on tehokkaasti estetty. Keksinnön tarkoituksena on paitsi pelkistää natriumkarbonaattia suurella saannolla natriumoksidiksi ja -hydroksidiksi myös aikaansaada lämpötalou-dellisesti edullinen prosessi, joka toimii yllättävän alhaisissa lämpötiloissa.It is therefore an object of the present invention to provide a technically and economically feasible method and apparatus for reducing sodium carbonate in a molten phase directly to sodium oxide and hydroxide by heating a mixture of sodium carbonate-containing melt and hydrocarbons. melt. In the process of the present invention, the reaction conditions are effectively controlled so that the sodium hydroxide and oxide formed cannot react back to sodium carbonate, and the evaporation of the sodium oxide formed is effectively prevented. The object of the invention is not only to reduce sodium carbonate in high yield to sodium oxide and hydroxide but also to provide a thermally economically advantageous process which operates at surprisingly low temperatures.

Esillä oleva keksintö kohdistuu näin ollen menetelmään musta-jätelipeän pyrolysoimiseksi ja pyrolyysistä peräisin olevan natriumkarbonaattipitoisen sulatteen pelkistämiseksi hiilipi-toisella aineella, kuumentamalla ja samalla sekoittamalla natriumkarbonaattipitoisen sulatteen ja hiilipitoisen aineen seosta reaktiovyöhykkeessä ja poistamalla siitä natriumoksidia sisältävää sulatuotetta. Keksinnön mukaan reaktiovyöhykkeessä olevan sulan pinta suojataan hapettavilta kaasuilta osasmuo-dossa olevan hiilen kerroksella ja ainakin osa pelkistysreaktion vaatimasta lämmöstä johdetaan sulaan mainitun hiiliker-roksen läpi polttamalla hiilikerrosta ja sen läpi nousevia kaasuja hapella tai happipitoisella kaasulla.The present invention therefore relates to a process for pyrolysing black waste liquor and reducing a sodium carbonate-containing melt from pyrolysis with a carbonaceous substance, while heating and stirring a mixture of the sodium carbonate-containing melt and the carbonaceous substance in the reaction zone and removing sodium oxide therefrom. According to the invention, the surface of the melt in the reaction zone is protected from oxidizing gases by a layer of carbon in the partial formation and at least part of the heat required for the reduction reaction is passed through said carbon layer by burning the carbon layer and gases rising therethrough with oxygen or oxygen-containing gas.

6 811396 81139

Keksinnön mukaan käytetään pelkistysaineena jauhemaista hiiltä, jota syötetään reaktiovyöhykkeeseen suspensiona pelkistettävän natriumkarbonaattipitoisen sulatteen ja hiilivetyjen kanssa. Pelkistysaineena käytetyt hiilivedyt saadaan edullisesti aikaan hajottamalla mustalipeää termisesti niin, että siihen jää olennaisia määriä hiilivetyjä ja hiiltä jäljelle, jolloin reaktiovyöhykkeeseen syötetään mustalipeän pyrolyy-sistä peräisin olevaa aineseosta, jossa on natriumsulfidia, rikittömiä Na-suoloja ja -oksideja, pääasiallisesti natrium-karbonaattia, hiilivetyjä, hiiltä ja hiilimonoksidia.According to the invention, powdered carbon is used as the reducing agent, which is fed to the reaction zone as a suspension with the sodium carbonate-containing melt to be reduced and the hydrocarbons. The hydrocarbons used as reducing agents are preferably obtained by thermally decomposing the black liquor to leave substantial amounts of hydrocarbons and carbon, thereby feeding to the reaction zone a mixture of black liquor pyrolysis with sodium sulfide, sulfur-free Na salts and oxides, predominantly sodium carbate, , carbon and carbon monoxide.

Mustalipeää voidaan pyrolysoida erillisessä sulan pinnan alapuolelle yhteydessä olevassa suljetussa syklonissa, josta kaasuja (pääasiallisesti CO) poistetaan säädetysti niin, että kaasun paine syklonissa saadaan sellaiseksi, että pyrolyysi-tuotetta (pääasiallisesti natriumkarbonaattia ja -sulfidia, hiilivetyjä ja hiiltä) siirtyy halutulla nopeudella paineen vaikutuksesta reaktorivyöhykkeeseen.The black liquor can be pyrolyzed in a separate closed cyclone connected below the molten surface, from which gases (mainly CO) are removed in a controlled manner so that the gas pressure in the cyclone is such that the pyrolysis product (mainly sodium carbonate and sulfide, hydrocarbons and carbon) is transferred at the desired rate. .

Esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä edellyttää reak-tiovyöhykkeessä olevan sulan sekoitusta. Tämä sekoitusvaikutus voidaan aikaansaada esim. suihkuttamalla natriumkarbonaatti-pitoista aineseosta reaktiovyöhykkeessä olevan sulan pinnan alle. Vaihtoehtoisesti tai sen lisäksi voidaan käyttää erillistä sekoitinta.The process of the present invention requires agitation of the melt in the reaction zone. This mixing effect can be achieved, for example, by spraying a mixture of sodium carbonate-containing substances under the molten surface in the reaction zone. Alternatively or in addition, a separate mixer may be used.

Lämmön tuomiseksi reaktiovyöhykkeessä olevaan sulaan poltetaan sen päällä olevaa hiilikerrosta, joka on muodostunut reaktiovyöhykkeeseen syötetyn aineseoksen mukana tulleesta hiilestä tämän noustua sulaa kevyempänä sulan pinnalle, ja edullisesti puhaltamalla hiilikerrosta kohti happea tai happipi-toista kaasua kerroksessa olevan hiilen ja sen läpi nousseiden kaasujen polttamiseksi. Hiilikerros toimii tällöin paitsi sulaa hapettumiselta suojaavana kerroksena myös polttoaineena lämmön tuomiseksi sulaan.To introduce heat to the melt in the reaction zone, the overlying carbon layer formed from the carbon entrained in the reaction mixture is lighter as it rises to the surface of the melt, and preferably by blowing oxygen or oxygen-containing gas towards the carbon layer to pass the carbon and gases through it. The carbon layer then acts not only as an anti-oxidation layer for the melt but also as a fuel for introducing heat to the melt.

Il 7 81139Il 7 81139

Reaktiovyöhykkeessä olevaa sulaa pidetään näin kuumentamalla lämpötilassa 1100-1600 K, edullisesti 1200-1400 K. Pyrolyysi syklonissa sen sijaan suoritetaan 600-1000 K:ssa, edullisesti 700-900 K:ssa.The melt in the reaction zone is thus maintained by heating at a temperature of 1100-1600 K, preferably 1200-1400 K. The pyrolysis in the cyclone is instead carried out at 600-1000 K, preferably 700-900 K.

Vaihtoehtoisesti voidaan ainakin osaan pelkistysreaktiovyö-hykkeestä poistetusta sulatuotteesta syöttää vesihöyryä nat-riumoksidin muuttamiseksi natriumhydroksidiksi ja lämmön kehittämiseksi, minkä jälkeen ainakin osa tästä sulatuotteesta välittömästi palautetaan pelkistysreaktiovyöhykkeeseen siihen syötetyn sulatteen pitämiseksi kuumana ja sulassa olotilassa. Tällä tavoin voidaan tyydyttää suurin piirtein puolet natriumkarbonaatin pelkistämisen vaatimasta lämmöstä. Lisäksi muodostunut natriumhydroksidi paitsi alentaa sulatteen sulamispistettä myös estää muodostunutta natriumoksidia ja natriumia haihtumasta. Lämmitykseen voidaan myös käyttää sulaan upotettuja elektrodeja.Alternatively, water vapor may be fed to at least a portion of the molten product removed from the reduction reaction zone to convert sodium oxide to sodium hydroxide and generate heat, after which at least a portion of this molten product is immediately returned to the reduction reaction zone to keep the melt fed therein hot and molten. In this way, approximately half of the heat required to reduce sodium carbonate can be satisfied. In addition, the sodium hydroxide formed not only lowers the melting point of the melt but also prevents the sodium oxide and sodium formed from evaporating. Electrodes embedded in the melt can also be used for heating.

Pyrolyysisyklonista tuleva natriumkarbonaattipitoinen pyro-lyysituote reagoi siihen pyrolyysillä muodostetun hiilipi-toisen aineen, pääasiallisesti hiilivetyjen, kanssa pelkistys-reaktiovyöhykkeessä natriumoksidiksi ja hiilimonoksidikaasuksi seuraavan reaktioyhtälön (A) mukaisestiThe sodium carbonate-containing pyrolysis product from the pyrolysis cyclone reacts with the carbonaceous substance formed by pyrolysis, mainly hydrocarbons, in the reduction reaction zone to give sodium oxide and carbon monoxide gas according to the following reaction equation (A)

Na CO + C + Q = Na O + 2CO ^ + (A) 2 3 2 jossa Q on reaktion vaatima lämpö.Na CO + C + Q = Na O + 2CO 2 + (A) 2 3 2 where Q is the heat required for the reaction.

Vapautunut hiilimonoksidikaasu nousee sulan pintaa kohti ja poistuu sulasta, mikä pyrkii siirtämään reaktiotasapainoa toiseen suuntaan natriumoksidia kohti. Tämä reaktio on endoterminen ja olisi edullista, että reaktiossa vapautunut hiilimonoksidi voitaisiin polttaa lämmön tuomiseksi sulatteeseen. Tavanomaisella tekniikalla tämä ei kuitenkaan ole mahdollista koska poltossa syntynyt hiilidioksidi reagoisi välittömästi natriumoksidin kanssa takaisin natriumkarbonaatik- β 81139 si. Esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä tätä ongelmaa ei ole, koska pelkistysreaktiovyöhykkeessä oleva sula on pyrolyysissä syntyneen hiilen kerroksen peittämä, jolloin reaktiossa vapautunut ja hiilikerroksen läpi noussut hiilimonoksidi voidaan kerroksen yläpuolella hapella tai happipitoi-sella kaasulla polttaa ilman että poltossa syntyvä hiilidioksidi pääsisi reagoimaan sulassa olevan natriumoksidin kanssa. Tämän lisäksi hiilikerroksessa oleva hiili palaa luovuttaen lämpöä sulaan.The released carbon monoxide gas rises towards the surface of the melt and exits the melt, which tends to shift the reaction equilibrium in the other direction towards the sodium oxide. This reaction is endothermic and it would be preferred that the carbon monoxide released in the reaction could be combusted to introduce heat into the melt. However, with the conventional technique, this is not possible because the carbon dioxide generated in the combustion would react immediately with the sodium oxide back to the sodium carbonate β 81139. In the process of the present invention, this problem does not exist because the melt in the reduction reaction zone is covered by a layer of pyrolysis carbon, so that the carbon monoxide released in the reaction and passed through the carbon layer can be burned above the layer with oxygen or oxygen-containing gas to react with the carbon dioxide in the combustion. . In addition, the carbon in the carbon layer burns, releasing heat to the melt.

Keksinnön suositussa suoritusmuodossa ainakin osaan pelkistysreaktion (A) tuloksena saadusta natriumoksidisulasta sekoitetaan vesihöyryä reaktion (B) aikaansaamiseksiIn a preferred embodiment of the invention, at least a portion of the sodium oxide melt obtained as a result of the reduction reaction (A) is mixed with water vapor to effect the reaction (B).

Na O + H 0 = 2NaOH + Q (B) 2 2 2 Tämä reaktio (B) suoritetaan edullisesti erillisessä, mutta pelkistysreaktiovyöhykkeen kanssa sulayhteydessä olevassa suljetussa tilassa. Reaktio (B) on eksoterminen, joten palauttamalla osa reaktion (B) tuloksena saadusta kuumasta sulasta takaisin pelkistysreaktiovyöhykkeeseen voidaan osa pelkistysreaktion (A) lämmöntarpeesta Q tyydyttää reaktion (B) reaktiolämmön Q avulla, eli Q = Q + Q , jossa Q on 2 12 1 hiiltä ja hiilimonoksidia polttamalla kehitetty lämpö.Na O + H 0 = 2NaOH + Q (B) 2 2 2 This reaction (B) is preferably carried out in a separate but molten state connected to the reduction reaction zone. Reaction (B) is exothermic, so by returning part of the hot melt obtained by reaction (B) back to the reduction reaction zone, part of the heat demand Q of the reduction reaction (A) can be satisfied by the reaction heat Q of reaction (B), i.e. Q = Q + Q, where Q is 2 12 1 heat generated by burning coal and carbon monoxide.

Reaktiossa (B) muodostuu siis natriumhydroksidia, joka alentaa sulatteen sulamislämpötilaa, jolloin pelkistysreaktio (A) voidaan suorittaa alemmassa lämpötilassa ilman että sula jähmettyy. Lisäksi syntynyt natriumhydroksidi estää muutoin helposti haihtuvaa natriumoksidia ja natriumia poistumasta sulasta .Thus, in the reaction (B), sodium hydroxide is formed, which lowers the melting temperature of the melt, whereby the reduction reaction (A) can be carried out at a lower temperature without solidifying the melt. In addition, the resulting sodium hydroxide prevents otherwise volatile sodium oxide and sodium from leaving the melt.

Piirustuksessa on pyrolyysireaktorina käytetty sykloni yleisesti merkitty viitenumerolla 1. Syklonin 1 yläosaan syötetään lokeroventtiilillä 3 mustalipeää. Mustalipeää pyrolysoidaan syklonissa kuumennusputkistolla 4, jolla lämpötila syklonissaIn the drawing, the cyclone used as a pyrolysis reactor is generally indicated by the reference number 1. Black liquor is fed to the upper part of the cyclone 1 by means of a compartment valve 3. The black liquor is pyrolyzed in a cyclone by heating piping 4, which maintains the temperature in the cyclone

IIII

9 81139 pidetään 700-900 K:ssa, esimerkiksi 800 K:ssa. Pyrolyysissä syntyy kaasuja, jotka poistetaan johdon 18 kautta säädetysti venttiilillä 17, niin että kaasun paine syklonissa asettuu halutulle tasolle. Syklonin 1 alaosassa on yhdysjohto 2, joka johtaa varsinaiseen pelkistysreaktoriin siinä olevan sulan pinnan alle. Pyrolyysituotetta syötetään paineen alla putki-johdosta 2 pelkistysreaktoriin 12 sellaisella nopeudella, että sulassa syntyy pyörteilyä sekoitusvaikutuksen aikaansaamiseksi. Tämän lisäksi voidaan pelkistysreaktori 12 varustaa sen pohjaan asennetulla erillisellä sekoittimella 8. Pelkistys-reaktorin 12 vastakkaisessa päässä on myös poistojohto 5 nat-riumoksidia, natriumhydroksidia ja natriumsulfidia sisältävän sulatuotteen poistamiseksi reaktorista.9,81139 is maintained at 700-900 K, for example at 800 K. In pyrolysis, gases are generated which are removed via line 18 in a controlled manner by valve 17, so that the gas pressure in the cyclone is set to the desired level. At the bottom of the cyclone 1 there is a connecting line 2 which leads to the actual reduction reactor below the molten surface therein. The pyrolysis product is fed under pressure from the pipeline 2 to the reduction reactor 12 at such a rate that a vortex is generated in the melt to produce a stirring effect. In addition, the reduction reactor 12 can be provided with a separate stirrer 8 mounted on its bottom. The opposite end of the reduction reactor 12 also has an outlet line 5 for removing molten product containing sodium oxide, sodium hydroxide and sodium sulfide from the reactor.

Sulasta vapautuvia kaasuja poltetaan sulan yläpuolella puhaltamalla sulaa kohti happikaasua putkesta 13. Sulaa suojaa ei-toivotulta hapettumiselta sulan pinnalle nouseva kok-sikerros 14, jonka läpi vapautuvat kaasut pääsevät nousemaan reaktorissa sulatteen yläpuoliseen tilaan. Lisäksi reaktorin 12 yläosassa on poistojohto 9 savukaasujen ja vesihöyryn poistamiseksi reaktorista 12.The gases released from the melt are burned above the melt by blowing oxygen gas towards the melt from a pipe 13. The melt is protected from undesired oxidation by a cumulative layer 14 rising on the surface of the melt, through which the released gases rise to the space above the melt in the reactor. In addition, the top of the reactor 12 has an outlet line 9 for removing flue gases and water vapor from the reactor 12.

Pelkistysreaktoria 12 käynnistettäessä joudutaan sulan pinnalle syöttämään koksia sen pinnan suojaamiseksi, mutta jatkossa sulasta nousee sitä kevyempänä mustalipeän pyrolyysis-tä peräisin olevaa koksia.When the reduction reactor 12 is started, coke has to be fed to the surface of the melt to protect its surface, but in the future coke from black liquor pyrolysis will rise lighter from the melt.

Savukaasujohto 9 voidaan yhdistää syklonin 1 kuumennusputkis-toon 4, jolloin pyrolyysi voidaan toteuttaa pelkistysreakto-rista tulevilla kuumilla kaasuilla.The flue gas line 9 can be connected to the heating pipe 4 of the cyclone 1, whereby pyrolysis can be carried out with hot gases coming from the reduction reactor.

Pelkistysreaktori 12 on lisäksi keksinnön mukaisesti jaettu kahteen toistensa kanssa sulayhteydessä olevaan suljettuun tilaan 6 ja 7. Jako on suoritettu väliseinämällä 10, joka ulottuu ylhäältä alaspäin päättyen jonkin matkaa reaktorin pohjasta 11, niin että pelkistysreaktiovyöhykkeessä A muodos- 10 81139 tunutta natriumoksidipitoista sulaa pääsee virtaamaan tilasta 6 väliseinämän 10 alareunan alta tilaan 7, johon syötetään vesihöyryä 16 natriumhydroksidin muodostamiseksi hydroksyloin-tivyöhykkeessä B, tilassa 7. Hydroksylointivyöhykkeessä B kehittyy myös lämpöä, jota käytetään hyväksi pelkistysreaktio-vyöhykkeessä A palauttamalla osa kuumasta natriumhydroksidi-sulasta tilasta 7 tilaan 6, kuten nuolilla on esitetty. Sulan sekoitus ja kierrätys suoritetaan tilaan 7 sovitetulla se-koittimella ja loppuosa natriumhydroksidisulasta poistetaan tilasta 7 sen päädyssä olevasta poistoaukosta 5. Hydroksy-lointivyöhyke eli tila 7 on lisäksi varustettu kuumennus-elektrodilla 15 lisälämmon antamiseksi sulaan tarvittaessa.According to the invention, the reduction reactor 12 is further divided into two closed spaces 6 and 7 in melt connection with each other. The partitioning is carried out by a partition wall 10 extending from top to bottom at a distance from the reactor bottom 11 so that in the reduction reaction zone A from below the lower edge of the partition 10 to space 7, where water vapor 16 is fed to form sodium hydroxide in hydroxylation zone B, space 7. Hydroxylation zone B also generates heat which is utilized in the reduction reaction zone 6 by returning some of the hot sodium hydroxide to The mixing and recycling of the melt is carried out with a stirrer fitted in space 7 and the remainder of the sodium hydroxide melt is removed from space 7 at its outlet 5. The hydroxylation zone, i.e. space 7, is further provided with a heating electrode 15 to provide additional heat to the melt if necessary.

IlIl

Claims (11)

1. Förfarande för reducering med ett kolhaltigt ämne av en natriumkarbonathaltig smälta härstammande frän pyrolys av svartlut, genom att upphetta och samtidigt omröra en bland-ning av den natriumkarbonathaltiga smältan och det kolhaltiga ämnet i en reaktionszon och avlägsna därifrän gaser och en smältprodukt innehällande natriumoxid, kännetecknat av att i reaktionszonen (A) mätäs (2) en natriumkarbonathaltig blandning av kolväten och koi härstammande frän pyrolys av svartlut under ytan av en smälta skyddad med ett kolskikt (14) och att ätminstone en del av redutionsreaktionens värmebehov leds tili smältan genom nämnda kolskikt (14) genom att bränna kolskiktet och däri genomstigande gaser med syre eller en sy-rehaltig gas (13).A process for reducing with a carbonaceous substance a sodium carbonate-containing melt derived from black liquor pyrolysis, by heating and simultaneously stirring a mixture of the sodium carbonate-containing melt and the carbonaceous substance in a reaction zone and removing gases and a melting product containing sodium oxide therefrom, characterized in that in the reaction zone (A), a sodium carbonate-containing mixture of hydrocarbons and carbon dioxide derived from black liquor pyrolysis is measured below the surface of a melt protected by a carbon layer (14) and that at least part of the heating reaction heat demand is fed to the melt through said carbon layer (14) by burning the carbon layer and passing gases therein with oxygen or an oxygen-containing gas (13). 2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att svartluten pyrolyseras i ett separat, fördelaktigen under smältans yta kommunicerande, slutet utrymme (1), varifrän av-lägsnas (18) gaser reglerat (17) sä, att gastrycket i utrymme t (1) fäs pä en sädan nivä att pyrolysprodukten med önskad hastighet förflyttas tili reaktionszonen (A). 14 81139Process according to claim 1, characterized in that the black liquor is pyrolyzed in a separate, advantageously communicating, closed space (1) communicating beneath the surface of the melt, from which gases (17) are removed (18) so that the gas pressure in space t (1) is fixed at such a level that the pyrolysis product is moved to the reaction zone (A) at the desired rate. 14 81139 3. Förfarande enligt patentkravet 2, kännetecknat av att svartluten upphettas i utrymmet (1) i en temperatur pä 600-1000 K, lämpligen 700-900 K för pyrolysering därav.Process according to claim 2, characterized in that the black liquor is heated in the space (1) at a temperature of 600-1000 K, preferably 700-900 K for pyrolysing thereof. 4. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att mot kolskiktet (14) pä smältans yta bläses (13) syre eller syrehaltig gas för förbränning av ko-let i skiktet (14) och därigenom stigande gaser.Method according to any of the preceding claims, characterized in that oxygen or oxygen-containing gas is combusted onto the surface of the melt layer (14) for combustion of the coal in the layer (14) and thereby rising gases. 5. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att smältan hälls i en temperatur pä 1100-1600 K, lämpligen 1200-1400 K.Process according to any of the preceding claims, characterized in that the melt is poured to a temperature of 1100-1600 K, preferably 1200-1400 K. 6. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att i ätminstone en del av smältprodukten inmatas (4) vattenänga för omvandling av natriumoxiden tili natriumhydroxid och utveckling av värme, varefter ätminstone en del av denna heta smälta omedelbart äterförs tili reduk-tionsreaktionszonen (A) för smältning av den därtill matade pyrolysprodukten och för att hälla denna het samt sänkning av natriumoxidens aktivitet i denna zon.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that in the at least part of the melt product (4) water vapor is fed for conversion of the sodium oxide to sodium hydroxide and the development of heat, whereupon at least part of this hot melt is immediately returned to the reduction reaction. A) for melting the pyrolysis product added thereto and for pouring this heat and lowering the activity of the sodium oxide in this zone. 7. Anordning för pyrolysering av svartlut och reducering av en natriumkarbonathaltig smälta härstammande därifrän, vilken anordning omfattar en reaktor med organ (1) för pyrolysering av svartluten och inmatning (2) av pyrolysprodukten i reaktorn, för att hälla smältan het (13) samt even-tuellt för omrörning (8) därav och avlägsning frän reaktorn av gaserna (9) samt den reducerade smältan (5), kännetecknad av att reaktorn med en mellanvägg (10) uppdelats i tvä ned-till med varandra kommunicerande partier (6, 7), varvid orga-nen (2) för inmatning av pyrolysprodukten är anordnade i det nedre partiet av den första delen (6), medan äter organen (9, 13. för avlägsning av gaserna och upphettning av smältan är anordnade i det Övre partiet av den första delen (6) och organ (16) är anordnade i det Övre partiet av den andra delen (7) för inmatning av vattenänga i den natriumoxidhaltiga smältan li is 81139 härstammande frän den första delen (6) för äterföring av ät-minstone en del av denna tili den första delen (6) sisom i reaktionen upphettad natriumhydroxidsmälta och att organ (8) för omrörning av smältan är anordnade att ästadkomma en strömningscirkulation mellan de bäda delarna (6, 7).Apparatus for pyrolysing black liquor and reducing a sodium carbonate-containing melt derived therefrom, comprising a reactor with means (1) for pyrolysing the black liquor and feeding (2) of the pyrolysis product into the reactor, for pouring the melt (13) and even -tually for stirring (8) thereof and removal from the reactor of the gases (9) and the reduced melt (5), characterized in that the reactor with a partition (10) is divided into two down-to-communicating portions (6, 7). , wherein the means (2) for feeding the pyrolysis product are disposed in the lower portion of the first portion (6), while the means (9, 13) for removing the gases and heating the melt are arranged in the upper portion of the first portion (6). first part (6) and means (16) are arranged in the upper part of the second part (7) for feeding water vapor into the sodium oxide-containing melt in ice 81139 originating from the first part (6) for feeding at least one portion thereof is added to the first portion (6) of the sodium hydroxide melt heated in the reaction, and means (8) for stirring the melt are arranged to effect a flow circulation between the two portions (6, 7). 8. Anordning enligt patentkravet 7, k&nnetecknad av att den andra delen (7) uppvisar en eller flera i smältan doppade växelströmselektroder (15).8. Device according to claim 7, characterized in that the second part (7) has one or more alternating electrodes (15) dipped in the melt. 9. Anordning enligt patentkravet 7, k&nnetecknad av att upphettningsorganen är organ (13) för matning av syre eller syrehaltig gas mot ett kolskikt (14) p& smältans yta för för-bränning av kolskiktet och däri genomstigande gaser före av-lägsning av rökgaserna (9) frän reaktorn.9. Device according to claim 7, characterized in that the heating means are means (13) for supplying oxygen or oxygen-containing gas to a coal layer (14) on the surface of the melt for combustion of the carbon layer and passing gases therein before removing the flue gases (9). ) from the reactor. 10. Anordning enligt nägot av patentkraven 7-9, k&nnetecknad av att organen för pyrolysering av svartluten och inmatning av pyrolysprodukten i reaktorn utgörs av en med upphettningsorgan (4) försedd gastät cyklon (1) som i sin nedre ända är förenad med den första delen (6) av reaktorn.10. Device according to any one of claims 7-9, characterized in that the means for pyrolysing the black liquor and feeding the pyrolysis product into the reactor is a gas-tight cyclone (1) provided with a heating element (1) which is connected at its lower end with the first part. (6) of the reactor. 11. Anordning enligt patentkravet 10, k&nnetecknad av att organen (9) för avlägsning av gaser frän reaktorn är för-enade med cyklonens (1) upphettningsorgan (4).11. Device according to claim 10, characterized in that the means (9) for removing gases from the reactor are joined to the heating means (4) of the cyclone (1).
FI890295A 1988-01-20 1989-01-19 Process and apparatus for the recovery of chemicals from black liquor FI81139C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI890295A FI81139C (en) 1988-01-20 1989-01-19 Process and apparatus for the recovery of chemicals from black liquor

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI880244 1988-01-20
FI880244A FI880244A0 (en) 1988-01-20 1988-01-20 FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER AOTERVINNING AV KEMIKALIER FRAON SATRIUMKARBONATHALTIG SMAELTA FRAON FOERBRAENNING AV MASSAAVLUT.
FI890295A FI81139C (en) 1988-01-20 1989-01-19 Process and apparatus for the recovery of chemicals from black liquor
FI890295 1989-01-19

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI890295A0 FI890295A0 (en) 1989-01-19
FI890295A FI890295A (en) 1989-07-21
FI81139B FI81139B (en) 1990-05-31
FI81139C true FI81139C (en) 1990-09-10

Family

ID=26158292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI890295A FI81139C (en) 1988-01-20 1989-01-19 Process and apparatus for the recovery of chemicals from black liquor

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI81139C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI81139B (en) 1990-05-31
FI890295A (en) 1989-07-21
FI890295A0 (en) 1989-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1443810A3 (en) Method of producing chemical substances from waste alkali of sulfate production of cellulose
US4682985A (en) Gasification of black liquor
FI82727C (en) Procedure for gasification of black liquor
SE462398B (en) PROCEDURES FOR TREATING THE WASTE FROM A CELLULOSA COOK PROCESS IN A OVEN AIM FOR THE EATER RECOVERY COOKING CHEMICALS
CZ37695A3 (en) Process for preparing a production gas and apparatus for making the same
CA2723416C (en) Method and equipment for treatment of black liquor at pulp mill
US3236589A (en) Method of working up cellulose waste liquor containing sodium and sulfur
JPH0331833B2 (en)
US3710737A (en) Method for producing heat
FI81139C (en) Process and apparatus for the recovery of chemicals from black liquor
CA1211257A (en) Process and apparatus for recovery of energy and chemical values from spent pulping liquors
CA1089162A (en) Fluidized bed treatment of kraft black liquor with h.sub.2s absorption
FI78748C (en) FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER AOTERVINNING AV KEMIKALIER FRAON SATRIUMKARBONATHALTIG SMAELTA FRAON FOERBRAENNING AV MASSAAVLUT.
US3676064A (en) Methods for the treatment of spent sulfite pulping liquors and the recovery of chemical pulping values therefrom
US20050076568A1 (en) Partial oxidation of cellulose spent pulping liquor
JPH0536549B2 (en)
CA1183691A (en) Method for removing sulphur in conjunction with the gasification of carbonaceous material in metal smelts
JPH0526724B2 (en)
JPH01282117A (en) Method and apparatus for recovering chemical component from black liquor
PL142662B1 (en) Method of treating reflux lyes containing various halides
FI95822C (en) Treatment of the melt of a soda boiler or equivalent boiler
JPS6339715B2 (en)
JPH0253552B2 (en)
CA1274355A (en) Gasification of black liquor
JP2006056954A (en) Gas generation method, gas generation furnace, gas treatment method and gas treatment system

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: TERAESBETONI OY