FI81140C - Process for the treatment of combustion gas produced from liquids from alkaline cellulose processes - Google Patents
Process for the treatment of combustion gas produced from liquids from alkaline cellulose processes Download PDFInfo
- Publication number
- FI81140C FI81140C FI890963A FI890963A FI81140C FI 81140 C FI81140 C FI 81140C FI 890963 A FI890963 A FI 890963A FI 890963 A FI890963 A FI 890963A FI 81140 C FI81140 C FI 81140C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- gas
- calcium
- reaction
- cao
- gasification
- Prior art date
Links
Landscapes
- Paper (AREA)
- Gas Separation By Absorption (AREA)
Description
81 1 40 MENETELMÄ ALKALISTEN SELLULOOSAPROSESSIEN JATELIEMISTA TUOTETUN POLTTOKAASUN KÄSITTELEMISEKSI - 5 Keksintö kohdistuu menetelmään aikalisien selluloosa: prosessien, erityisesti sulfaattikeiton , jätel iemis ".ä tuotetun ja energian tuotantoon soveltuvan polttoko'is-jn käsittelemiseksi. Menetelmässä polttokaasu saatetaan kosketuksiin kalsiumyhdisteiden, kuten kalsiumoksidin 10 (CaO), kalsiumkarbonaatin (CaCOa) ja kalsiumsulfidin (CaS) kanssa korkeassa lämpötilassa, jolloin samanaikaisesti vähenee olennaisesti kaasun sisältämien rikkikom-ponenttien, lähinnä rikkivedyn (H=S) määrä sekä tapahtuu tietyssä laajuudessa keittokemikaalien regeneroinnin 15 edellyttämä kalsiumkarbonaatin kalsinointi. Kaasusta poistetun rikin muuttaminen aktiiviseksi keittokemikaa-liksi, natriumsulfidiksi (Na*S), tapahtuu normaalin kaustisoinnin yhteydessä.81 1 40 A process for the treatment of flue gas produced from the processing of ALKALINE CELLULOSE PROCESSES - 5 CaO), calcium carbonate (CaCOa) and calcium sulphide (CaS) at high temperature, which at the same time substantially reduces the amount of sulfur components in the gas, mainly hydrogen sulphide (H = S) and to a certain extent the calcium carbonate calcination required for regeneration of cooking chemicals. to the cooking chemical, sodium sulfide (Na * S), occurs during normal causticization.
Sulfaattikeitossa syntyvän jäteliemen (ns. mustalipeän) 20 kuiva-aine koostuu pääosin kolmesta pitoisuudeltaan I . lähes yhtä suuresta ainefraktiosta: epäorgaanisista yhdisteistä, ligniinin hajoamistuotteista sekä hiilihyd-raattiaineksien hajoamistuotteista (Alen, R., Kemia 15(1988)565). Konventionaalisessa sulfaattimustalipeän 25 talteenottoprosessissa liemestä erotetaan ensin uuteaineet : raakasuopana, minkä jälkeen se väkevöidään 65 - 75 %:n kuiva-ainepitoisuuteen ja poltetaan soodakattilassa 2 81140 (Virkola, N.-E. (toim.), Puumassan valmistus, osa l, 2. painos, Teknisten Tieteiden Akatemia, Turku 1983). Tällöin lipeän orgaaninen aines konvertoituu energiaksi ja epäorgaaninen aines poistuu kattilasta pääosin sulan muodos-5 sa, joka koostuu ensisijaisesti natriumkarbonaatista (Na^COa), natriumsulfidistä (Na*S) ja natriumsulfaatista (Na^SCU). Kyseiset suolat johdetaan takaisin keittoon kaustisointivaiheen kautta, jossa NaaCOa muutetaan kal-siumhydroksidin (Ca(OH)2) avulla aktiiviseksi keittokemi-10 kaaliksi, natriumhydroksidiksi (NaOH):The dry matter of the waste liquor (so-called black liquor) 20 produced in sulphate cooking consists mainly of three concentrations I. almost equal fraction of matter: inorganic compounds, lignin degradation products and carbohydrate degradation products (Alen, R., Chemistry 15 (1988) 565). In the conventional process for recovering sulphate black liquor 25, the extractants are first separated from the broth: as a raw soup, after which it is concentrated to a dry matter content of 65-75% and incinerated in a recovery boiler 2,81140 (Virkola, N.-E. (ed.), Wood pulp production, part 1, 2). edition, Academy of Technical Sciences, Turku 1983). In this case, the organic matter of the lye is converted into energy and the inorganic matter leaves the boiler mainly in the form of a melt, which consists primarily of sodium carbonate (Na 2 CO 4), sodium sulfide (Na * S) and sodium sulfate (Na 2 SCU). These salts are returned to the cooking through a causticization step in which NaaaCO is converted to the active cooking chemical, sodium hydroxide (NaOH), by means of calcium hydroxide (Ca (OH) 2):
CaO + HaO -» Ca(OH)a (1)CaO + HaO - »Ca (OH) a (1)
Ca (OH) a + NaaCOa -> CaCOa + 2NaOH (2)Ca (OH) a + NaaCOa -> CaCOa + 2NaOH (2)
Tarvittava CaO regeneroidaan puolestaan kalsinoimalla erillisesti reaktiossa (2) syntynyt CaCOa ns. meesa-15 uunissa seuraavan reaktion mukaisesti:The required CaO is in turn regenerated by separately calcining the CaCOa formed in reaction (2) in the so-called in a mesa-15 oven according to the following reaction:
CaCOa -» CaO + C02 (3)CaCOa - »CaO + C02 (3)
Vaikka on perusteltua väittää, että nykyisessä talteen-ottoprosessissa mustalipeän aineosat hyödynnetään kokonaisuudessaan, voidaan hyväksikäyttöprosessia kuitenkin 20 parantaa olennaisesti. Uuteaineita lukuunottamatta musta-lipeän orgaaninen aines konvertoidaan yksinomaan energiaksi, josta valtaosa saadaan lämpöenergiana ja jolloin vastaavasti sähköenergian osuus on suhteellisen pieni. Nykyisen kattilaprosessin terminen hyötysuhde (ylempiin 25 lämpöarvoihin perustuva) on vain 50 - 55 %, kun otetaan huomioon jäteliemen haihdutukseen tarvittava lämpö.Although it is reasonable to argue that in the current recovery process, the components of the black liquor are fully utilized, the recovery process 20 can nevertheless be substantially improved. With the exception of extractants, black-liquor organic matter is converted exclusively into energy, the majority of which is obtained as thermal energy, with a correspondingly small proportion of electrical energy. The thermal efficiency of the current boiler process (based on the upper 25 calorific values) is only 50-55%, taking into account the heat required to evaporate the waste liquor.
Sulfaattiprosessin taiteenottolaitteisto on myös kallis vastaten noin AO %:a tehtaan kokonaisinvestoinnista ja sen toimintaan liittyy sulavesiräjähdysvaara. Edellä 30 mainituista syistä johtuen on tutkimustoiminta suuntautunut osittain vaihtoehtoisten konversiotekniikoiden soveltamiseen mustalipeään.The art intake equipment for the sulphate process is also expensive, accounting for about AO% of the plant's total investment, and its operation involves a risk of meltwater explosion. For the reasons mentioned above, research has focused in part on the application of alternative conversion techniques to black liquor.
3 811403,81140
Kaasutustekniikka tarjoaa erään vaihtoehdon pyrittäessä mustalipeän tehokkaampaan hyödyntämiseen. Kaasutuksessa raaka-aineen orgaaninen aines reagoi hapen ja vesihöyryn kanssa korkeassa lämpötilassa, tyyppi 11isesti 800 - 1300 5 °C, ja konvertoituu polttoarvoa omaavaksi kaasuksi. Erityisesti paineistettu kaasutustekniikka kytkettynä yhdistettyyn kaasu- ja höyryturbiinivoimalaitokseen (ns. kaasutuskombivoimalaitos eli KKV-laitos) on ollut mielenkiinnon kohteena (Kohl, A.L., Can. J. Chem. Eng. 64(1986)-10 299). Kuvassa 1 esitetään yksinkertaistettu prosessikaavio erääntyyppisestä KKV-laitoksesta. Koska raaka-aineesta tuotettu polttokaasu poltetaan kaasuturbiinissa, poltto-kaasun on oltava varsin puhdasta ja se saa sisältää ainoastaan hyvin vähän kiintoainesta sekä aikaiimetal1i-15 yhdisteitä (Mojtahedi, W., Kemia 14(1987)835). Erityisesti ympäristöpäästöjen vuoksi on myös rikkiyhdisteiden pitoisuuden oltava varsin alhainen. Näistä syistä paineistetusta konversioreaktorista tuleva raakakaasu on yleensä puhdistettava ja KKV-ratkaisussa tämä puhdistus tehdään / 20 nimenomaan paineen alaisena. Puhdistuskäsittelyn lämpö- tilalla on lisäksi suuri merkitys KKV-prosessin kokonais-talouteen, jossa yleissääntönä on se, että tiettyyn rajaan saakka lämpötilan nosto edesauttaa prosessin taloutta.Gasification technology offers an alternative in order to make more efficient use of black liquor. In gasification, the organic material of the raw material reacts with oxygen and water vapor at a high temperature, type 11 800 to 1300 5 ° C, and is converted into a gas with a calorific value. In particular, pressurized gasification technology coupled to a combined gas and steam turbine power plant (so-called gasification combined heat and power plant or KKV plant) has been of interest (Kohl, A.L., Can. J. Chem. Eng. 64 (1986) -10299). Figure 1 shows a simplified process diagram of a type of SME facility. Since the combustion gas produced from the raw material is burned in a gas turbine, the combustion gas must be quite clean and contain only very little solids as well as early metal-15 compounds (Mojtahedi, W., Chemistry 14 (1987) 835). The concentration of sulfur compounds must also be quite low, especially due to environmental emissions. For these reasons, the raw gas from the pressurized conversion reactor usually has to be purified and in the KKV solution this purification is performed / 20 specifically under pressure. In addition, the temperature of the treatment treatment is of great importance for the overall economy of the KKV process, where the general rule is that raising the temperature up to a certain limit contributes to the economy of the process.
25 Tässä yhteydessä esitettävää menetelmää kehitettäessä on ; . tehty kaksi uutta ja yllättävää havaintoa, nimittäin se, että mustalipeästä tuotetun polttokaasun rikkikomponenttien poistaminen korkeassa lämpötilassa ja CaCO»:n kal-sinoiminen voidaan yhdistää ja se, että kaasusta poistettu ! 30 rikki voidaan sen jälkeen konvertoida aktiiviseksi keitto- kemikaaliksi (Na*S) normaalin kaustisoinnin yhteydessä.25 In developing the method presented in this context, there are; . two new and surprising observations have been made, namely that the removal of the sulfur components of the combustion gas produced from the black liquor at high temperature and the calcination of CaCO »can be combined with the fact that the removal from the gas! The sulfur can then be converted to the active cooking chemical (Na * S) during normal causticization.
4 811404,81140
Keksinnön mukaisen menetelmän pääasialliset tunnusmerkit, jotka esitetään tarkemmin patenttivaatimuksissa, ovat: 1. Kaasunkäsittelyssä jäteliemestä tuotettu polttokaasu saatetaan kosketuksiin kalsiumyhdisteiden, lähinnä CaO:n, 5 CaCOa: n ja CaS.-n, kanssa.The main features of the process according to the invention, which are set out in more detail in the claims, are: 1. In gas treatment, the fuel gas produced from the waste liquor is contacted with calcium compounds, mainly CaO, CaCOa and CaS.
2. Kaasunkäsittelyssä käytetään suhteellisen korkeaa lämpötilaa: 600 - 1300 °C, jolloin reaktiot (3) ja (4) tapahtuvat merkittävässä määrin:2. A relatively high temperature is used in the gas treatment: 600 to 1300 ° C, whereby reactions (3) and (4) take place to a significant extent:
CaCOa -> CaO + COa (3) 10 CaO + HaS -> CaS + HaO (4)CaCOa -> CaO + COa (3) 10 CaO + HaS -> CaS + HaO (4)
Kyseisten reaktioiden tasapainotilat lämpötilan funktiona käyvät ilmi kuvista 2 ja 3. Konventionaalisessa kemikaalien talteenottoprosessissa kalsinointireaktio (3) tehdään yksinomaan erillisessä meesauunissa. Reaktio (4) vähentää 15 käsiteltävän kaasun rikkivetypitoisuutta olennaisesti.The equilibrium states of these reactions as a function of temperature are shown in Figures 2 and 3. In the conventional chemical recovery process, the calcination reaction (3) is carried out exclusively in a separate lime kiln. Reaction (4) substantially reduces the hydrogen sulfide content of the gas to be treated.
3. Kaustisointivaiheen yhteydessä tapahtuu normaalien kaustisointireaktioiden (1) ja (2) lisäksi reaktio (5):3. In addition to the normal causticization reactions (1) and (2), reaction (5) takes place during the causticization step:
CaO «»> + HeO <i» —* Ca(OH)a<—.> (1)CaO «»> + HeO <i »- * Ca (OH) a <-.> (1)
Ca (OH)2 t.q) + NäzCOa—* CaCOa («> + 2NaOH<«^> (2) 20 CaS <»> + NaaCOscM) -4 CaCOa (»> + Na^S <««> (5)Ca (OH) 2 t.q) + NäzCOa— * CaCOa («> + 2NaOH <« ^> (2) 20 CaS <»> + NaaCOscM) -4 CaCOa (»> + Na ^ S <««> (5)
Reaktioiden (1), (2) ja (5) Gibbsin energiat (ΔΘ»»·κ) ovat vastaavasti -7 kcal/mol, -11 kcal/mol ja -8 kcal/mol. Reaktio (5) voidaan toteuttaa myös osittain erillisessä laitteistossa kuin reaktiot (l) ja (2). Reaktioissa (2) 25 ja (5) muodostuneet aktiiviset keittokemikaalit, NaOH ja Na2S, kierrätetään takaisin selluloosan keittovaiheeseen, kun taas samoissa reaktioissa muodostunut CaCOa kierrä-tään takaisin kaasunkäsittelyvaiheeseen. Menetelmän yleisimmässä toteutusmuodossa on reaktioissa (2) ja (5) 30 esiintyvä Na*COa peräisin siitä prosessivaiheesta (ns.The Gibbs energies (ΔΘ »» · κ) of reactions (1), (2) and (5) are -7 kcal / mol, -11 kcal / mol and -8 kcal / mol, respectively. Reaction (5) can also be carried out in a partially separate apparatus from reactions (1) and (2). The active cooking chemicals formed in reactions (2) 25 and (5), NaOH and Na 2 S, are recycled back to the cellulose cooking step, while the CaCOa formed in the same reactions is recycled back to the gas treatment step. In the most common embodiment of the process, the Na * COa present in reactions (2) and (5) is derived from that process step (so - called.
Il s 81140 kaasutusvaiheesta), jossa käsiteltävä polttokaasu tuotetaan jäteliemestä.Il s 81140 gasification stage), in which the fuel gas to be treated is produced from the waste liquor.
Liitettäessä keksinnön mukainen menetelmä osaksi jäte-liemen kaasutukseen perustuvaan kaasutuskombivoimalaitok-5 seen (KKV-laitos) saavutetaan perinteiseen kemikaalien ja energian taiteenottoprosessiin nähden huomattava -etuja, joiden laajuus riippuu kuitenkin valitusta toteutusmuodosta : 1. KKV-ratkaisu tarjoaa jo sellaisenaan monia etuja 10 verrattuna konventionaaliseen soodakattilaprosessiin.By integrating the process according to the invention into a gasification combined power plant (KKV plant) based on the gasification of waste liquor, considerable advantages are obtained compared to the traditional chemical and energy art extraction process, the extent of which, however, depends on the chosen embodiment: 1. The SME solution already offers many advantages. the soda recovery unit.
Yksi merkittävimmistä on menetelmän mahdollistama korkeampi sähkö/lämpö-suhde energiatuotannossa. Tässä suhteessa edut lisääntyvät tiettyyn rajaan saakka kaasun puhdistuslämpötilan lisääntymisen funktiona. Koska tässä 15 yhteydessä esitetyssä menetelmässä käytetään suhteellisen korkeaa lämpötilaa, 600 - 1300 °C, sopii näin menetelmä varsin hyvin KKV-ratkaisun osaksi.One of the most significant is the higher electricity / heat ratio in energy production made possible by the method. In this respect, the benefits increase up to a certain limit as a function of the increase in gas purification temperature. Since the method presented in this connection uses a relatively high temperature, 600-1300 ° C, the method is thus quite well suited as part of a KKV solution.
: 2. Koska KKV-ratkaisussa jäteliemen konversio tehdään korotetussa paineessa, on teknisesti mielekästä paineistaa y; 20 samalla myös muita kemikaalikiertoon kuuluvia prosessi- välivaiheita, kuten epäorgaanisten suolojen liuotus, kaustisointi ja meesan (CaCO») erotus. Tällöin saadaan aikaan huomattavia kustannus-ja energiasäästöjä kemikaali-kierrossa.: 2. Since in the KKV solution the conversion of the effluent is carried out at elevated pressure, it makes technical sense to pressurize y; At the same time, there are other process steps involved in the chemical cycle, such as dissolution of inorganic salts, causticization and separation of lime (CaCO »). This results in significant cost and energy savings in the chemical cycle.
25 3. Menetelmä tuo mukanaan parannuksia myös kalsinointi-vaiheeseen erityisesti tapauksessa, jossa suurin osa tehtaassa syntyvän CaCOa.n kokonaismäärästä kalsinoidaan kaasunkäsittelyvaiheessa. Yhdistetty kalsinointi-kaasun-käsittelyreaktori on taloudellisesti edullisempi laite- 6 81140 ratkaisu kuin konventionaalinen meesauuni. Kyseinen prosessivaihe ei tarvitse ulkopuolista polttoainetta meesauunin tavoin, sillä siinä pystytään hyödyntämään osittain jäteliemen aineosien sisältämää lämpöenergiaa.25 3. The method also brings improvements to the calcination stage, especially in the case where most of the total CaCOa generated in the plant is calcined in the gas treatment stage. The combined calcination-gas treatment reactor is a more cost-effective equipment solution than a conventional lime kiln. This process step does not require external fuel like a lime kiln, as it is able to partially utilize the thermal energy contained in the waste liquor components.
5 a. Kaasunkäsittelyvaiheeseen voidaan helposti ja edullisesti yhdistää sekundaarikaasutusvaihe, jolloin primaari-kaasutusvaiheessa on mahdollista käyttää optimoiduimpia prosessi-olosuhteita kuin mitä voidaan järkevästi soveltaa yksivaiheisen kaasutusprosessin yhteydessä. Esimerkiksi 10 primaarivaihe voidaan toteuttaa suhteellisen alhaisessa lämpötilassa, 600 -750 °C, jolloin saadaan epäorgaaniset yhdisteet pysymään kiinteässä faasissa. Primaarikaasutus voidaan tämän vuoksi toteuttaa mm. leijukerrosreaktorissa. Kaksivaiheisen kaasutusprosessin avulla voidaan pienentää 15 myös aikaiimetal1iaerosolin muodostusta yksivaiheiseen prosessiin verrattuna.The gasification stage can be easily and advantageously combined with a secondary gasification stage, whereby it is possible to use the most optimized process conditions in the primary gasification stage than can reasonably be applied in connection with a single-stage gasification process. For example, the primary step 10 can be performed at a relatively low temperature, 600-750 ° C, to allow the inorganic compounds to remain in the solid phase. Primary gasification can therefore be carried out e.g. a fluidized bed reactor. The two-stage gasification process can also reduce the formation of an early metal aerosol compared to the one-stage process.
Kaasunkäsittelyvaihe voidaan toteuttaa tarvittaessa samassa laitekokonaisuudessa kuin jäteliemen primaari-kaasutusvaihe käyttämällä esimerkiksi reaktoria, jossa 20 on kaksi eri leijukerrosta päällekkäin.If necessary, the gas treatment step can be carried out in the same set of equipment as the primary gasification step of the waste liquor, for example by using a reactor in which two different fluidized beds are superimposed.
Seuraavissa esimerkeissä esitetään neljä menetelmä-toteutusvaihtoehtoa. Kyseiset esimerkit on tarkoitettu ainoastaan havainnollistamaan keksintöä rajoittamatta sitä millään tavoin. Asiantuntijalle on lisäksi itsestään 25 selvää, että menetelmä on sovellettavissa erityyppisten raaka-aineiden aikalisissä delignifioitumisprosesseissa syntyvien jätelienten (kuten myös keiton kuluessa muodostuvien) hyödyntämiseen. Menetelmää voidaan soveltaa myös muihin kuin polttosovellutuksiin tarkoitettujen 30 kaasujen, kuten synteesikaasujen käsittelemiseen.The following examples show four method-implementation options. These examples are intended to illustrate the invention without limiting it in any way. Furthermore, it is obvious to the person skilled in the art that the method is applicable to the recovery of waste broths (as well as those formed during cooking) generated by the temporal delignification processes of different types of raw materials. The method can also be applied to the treatment of gases other than combustion applications, such as synthesis gases.
li 7 81140li 7 81140
Esimerkki lExample l
Kuva A esittää yksinkertaistettua prosessikaaviota esimerkin mukaisesta toteutusvaihtoehdosta. Väkevöity sulfaatti jäteliemi (ainevirta 1) kaasutetaan ilmalla tai 5 hapella (ainevirta 2) sekä mahdollisesti vesihöyryllä leijukerrosreaktorissa I lämpötilassa 600 - 900 °C ja paineessa 1-3 MPa. Leijupetimateriaali koostuu pääosin liemestä peräisin olevista epäorgaanisista suoloista, lähinnä Na^COaista. Mahdollisena lisäaineena voidaan 10 käyttää ka 1 siumkierrosta otettua ainesta (ainevirta 7), jonka tarkoitus on sekä parantaa pedin leijutusominai-suuksia että tekee mahdolliseksi jonkin verran natrium-suolojen sulamispistettä korkeamman lämpötilan ylläpitämisen. Rikki poistuu reaktorista pääasiallisesti rikki-15 vetyyn sitoutuneena kaasufaasissa (ainevirta 3). Sen lisäksi voi muodostua myös mm. orgaanisia rikkiyhdisteitä (kemialliselta rakenteitaan ensisijaisesti merkap-taaneja ja sulfideja) sekä epäorgaanista natriumsulfidia.Figure A shows a simplified process diagram of an implementation alternative according to the example. The concentrated sulphate waste liquor (substance stream 1) is gasified with air or oxygen (substance stream 2) and possibly with water vapor in a fluidized bed reactor I at a temperature of 600 to 900 ° C and a pressure of 1 to 3 MPa. The fluidized bed material consists mainly of inorganic salts derived from the broth, mainly Na 2 CO 3. As a possible additive, it is possible to use a material taken from 1 cycle (material stream 7), the purpose of which is both to improve the fluidizing properties of the bed and to maintain a temperature somewhat higher than the melting point of the sodium salts. Sulfur leaves the reactor mainly as sulfur-15 bound to hydrogen in the gas phase (stream 3). In addition, e.g. organosulfur compounds (chemically primarily mercaptans and sulfides) and inorganic sodium sulfide.
Toisessa leijukerrosreaktorissa II toteutetaan sekundaari-20 kaasutus ja keksinnön mukainen kaasunkäsittely. Leijupeti-materiaali koostuu tässä tapauksessa pääosin kalsium-yhdisteistä (CaO, CaCOa ja CaS). Lisäksi esiintyy syöttövirtojen (ainevirrat 3 ja A) mukana tulleita natrium-yhdisteitä, jotka edesauttavat kalsiumpartikkelien agglo-25 meroitumista sopivan kokoisiksi partikkeleiksi. Lämpötila pidetään alueella 800 - 1100 °C ja paine on 1 - 3 MPa. Tähän sekundaarikaasutusvaiheeseen joutuvat primaarikaa-sutuksessa osittain reagoimatta jääneet ainekset. Tästä ainemateriaalista tervamainen aines ja osa jäännöshiiIestä 30 (sekä mahdollisesti orgaaniset rikkiyhdisteet) kulkeutuvat 8 81140 vaiheeseen II kaasuvirran 3 mukaan. Loput jaannöshiiIestä saadaan kalsiumkierron syöttövirran 4 mukaan (vrt. myöhempi teksti). Ilmaa tai happea (ainevirta 8) lisätään rajoitetusti vaiheeseen II (osittainen poltto). Sekun-5 daarikaasutusreaktioiden lisäksi vaiheen II tärkeät reaktiot ovat reaktiot (4) ja (3), jolloin suurin osa vaiheesta I kulkeutuneesta rikkivedystä reagoi reaktion (4) mukaisesti (mm. sopivan lämpötilan ja sopivan Ca/S-suhteen vuoksi) ja samalla sekä normaalien kaustisointi-10 reaktioiden (l) ja (2) että rikin pidätysreaktion (4) tarvitsema CaO regeneroidaan CaCC>3:sta kalsinointireak-t i o 11 a ( 3 ) .In the second fluidized bed reactor II, secondary gasification and gas treatment according to the invention are carried out. The fluidized bed material in this case consists mainly of calcium compounds (CaO, CaCOa and CaS). In addition, there are sodium compounds present in the feed streams (material streams 3 and A), which promote the merlo-25 merification of calcium particles into particles of suitable size. The temperature is maintained in the range of 800 to 1100 ° C and the pressure is 1 to 3 MPa. Partially unreacted materials in the primary gasification enter this secondary gasification stage. From this material, the tar-like material and part of the residual carbon 30 (as well as possibly organic sulfur compounds) pass through 8,81140 to stage II according to the gas stream 3. The rest of the fractional carbon is obtained according to the feed stream 4 of the calcium cycle (cf. later text). Air or oxygen (stream 8) is added in a limited way to stage II (partial combustion). In addition to the second-5 gasification reactions, the important reactions of stage II are reactions (4) and (3), in which most of the hydrogen sulfide from stage I reacts according to reaction (4) (e.g. due to suitable temperature and suitable Ca / S ratio) and at the same time causticization-10 reactions (1) and (2) that the CaO required for the sulfur retention reaction (4) is regenerated from CaCO 3 from the calcination reaction 11a (3).
Pääosin vaiheesta I tulevien natriumsuolojen liuotus ja kaustisointivaihe yhdistetään paineen alaisena (1 - 3 15 MPa), jolloin lämpötila on vastaavasti 150 - 250 °C.The dissolution of the sodium salts mainly from step I and the causticization step are combined under pressure (1 to 3 MPa) at a temperature of 150 to 250 ° C, respectively.
Perinteiseen menetelmään verrattuna korkeamman lämpötilan johdosta reaktiot (1). (2) ja (5) tapahtuvat suhteellisen nopeasti. Kalsiumvhdisteiden erotus toteutetaan myös korotetussa paineessa (1-3 MPa), joten syntyvän keitto-20 lipeän (ainevirta 6: aktiivisina kemikaaleina NaOH ja NaaS' lämpötila on lähellä keittolämpötilaa ennen sen takais inkierrättämistä selluloosan keittovaiheeseen. Konventionaaliseen prosessiin verrattuna tämä merkitsee io huomattavaa parannusta koko tehtaan energiataloudessa. 25 Kaustisoinnin jälkeen kalsiumyhdisteet, kuten kaustisoin-nissa syntynyt. CaCOa sekä reagoimatta jääneet Ca(OH)a ja CaS (ainevirta 4), palautetaan vaiheeseen II (Ca(OH)a hajoaa välittömästi CaO:ksi). Koska pääosa vaiheen I jäännoshiiIestä poistuu vaiheesta I natriumsuolojen 30 joukossa (ainevirta 9), tämä hiiliaines joutuu kalsium-kiertovirran 4 mukana edelleen vaiheeseen II.Due to the higher temperature compared to the traditional method, the reactions (1). (2) and (5) occur relatively rapidly. Separation of calcium compounds is also carried out at elevated pressure (1-3 MPa), so the temperature of the resulting cooking liquor (stream 3: as active chemicals NaOH and NaaS 'is close to the cooking temperature before it is recycled to the cellulose cooking stage.) Compared to the conventional process, this means After causticization, calcium compounds, such as CaCOa from causticization and unreacted Ca (OH) a and CaS (stream 4), are returned to stage II (Ca (OH) a decomposes immediately to CaO). leaving stage I among the sodium salts 30 (stream 9), this carbonaceous material continues to stage II with the calcium circulating stream 4.
Il 9 81140Il 9 81140
Kalsiumkiertoon mahdollisesti kerääntyvä ja liukenematon inerttiaines voidaan tarvittaessa poistaa osittain kierrosta, koska inerttipartikkelit laskeutuvat vesifaa-sissa eri nopeuksilla kuin kalsiumyhdistepartikkelit.Any inert material that may accumulate in the calcium cycle and is insoluble can be partially removed from the cycle, if necessary, because the inert particles settle in the aqueous phase at different rates than the calcium compound particles.
5 Tällöin kyseiset inerttiyhdisteet ja kalsiumyhdisteet erottuvat toisistaan.5 In this case, the inert compounds in question and the calcium compounds are distinguished from each other.
Keksinnön mukainen kaasunkäsittelyn jälkeen polttokaasusta (ainevirta 5) poistetaan muut haitalliset aineet (alkali-metalli yhdisteet . kiintoaines, jne.) paineessa 1-3 MPa 10 ja lämpötilassa 2 600 °C, minkä jälkeen kaasua käytetään polttoaineena yhdistetyssä kaasu- ja höyryturbiinivoimalaitoksessa. Keksinnön mukaiseen kaasunkäsittelyyn (vaihe II) voidaan myös tarvittaessa yhdistää jokin edellä mainituista kaasun 1isäpuhdistusvaiheista. Esimerkiksi 15 aika 1imetal1inpoisto on mahdollista toteuttaa vaiheessa II käyttämällä kalsiumyhdisteiden lisäksi jotakin sopivaa aikaiimetal1iyhdisteitä pidättävää kemikaalia.After the gas treatment according to the invention, other harmful substances (alkali-metal compounds. Solids, etc.) are removed from the combustion gas (stream 5) at a pressure of 1-3 MPa 10 and a temperature of 2,600 ° C, after which the gas is used as fuel in a combined gas and steam turbine power plant. The gas treatment according to the invention (step II) can also be combined, if necessary, with one of the above-mentioned further gas purification steps. For example, it is possible to carry out the time metal removal in step II by using, in addition to the calcium compounds, a suitable chemical which retains the time metal compounds.
Esimerkki 2Example 2
Esimerkin 2 mukainen toteutusvaihtoehto poikkeaa esimer-20 kissa l mainitusta vaihtoehdosta siinä, että tässä tapauksessa kaikkea tehtaassa syntyvää CaCOara ei syötetä kaasunkäsittelyvaiheeseen. Syötettävä ainemäärä on vain jonkin verran suurempi kuin reaktion (4) edellyttämä stökiömetrinen määrä. Muu CaC03 ja sen kanssa mahdolli-25 sesti kulkeutuvat muut yhdisteet syötetään erilliseen kalsinointireaktoriin, esimerkiksi toiseen kaasun puhdis-tuslinjassa olevaan reaktoriin tai konventionaaliseen meesauuniin. (Meesauunin polttoaineena voidaan luonnollisesti käyttää kyseistä polttokaasua). Näistä kahdesta 30 eri kalsinointireaktorista tulevat kalsiumyhdistevirrat 10 81140 (pääkomponentteina CaO ia CaS) voidaan syöttää samaan kaustisointi 1 in jaan tai kahteen eri kaustisointi1 injaan. Jälkimmäinen vaihtoehto tekee mahdolliseksi sen, että NaOH:iin johtavat reaktiot (reaktiot (1) ja (2)) ja 5 toisaalta Na=»S:iin johtava reaktio (reaktio (5)) voidaan erottaa osittain toisistaan ja tehdä näin optimoiduim-missa olosuhteissa.The implementation alternative according to Example 2 differs from the alternative mentioned in Example 20 in that in this case not all the CaCOara generated in the plant is fed to the gas treatment stage. The amount of material to be fed is only slightly larger than the stoichiometric amount required for reaction (4). The other CaCO 3 and any other compounds that may migrate with it are fed to a separate calcination reactor, for example to another reactor in the gas cleaning line or to a conventional lime kiln. (This fuel can, of course, be used as fuel for the honeycomb). The calcium compound streams 10,81140 (CaO and CaS as main components) from these two 30 different calcination reactors can be fed to the same causticization 1 in or to two different causticization in. The latter option makes it possible to separate the reactions leading to NaOH (reactions (1) and (2)) and the reaction leading to Na = »S (reaction (5)) on the other hand and to do so under the most optimized conditions. .
Esimerkki 3Example 3
Esimerkin 3 mukainen toteutusvaihtoehto poikkeaa esimer-10 kissa 1 mainitusta vaihtoehdosta siinä, että liuotus ja kaustisointi tehdään erillisissä vaiheissa. Liuotuksen jälkeen liukenematon aines, kuten jäännöshiili ja in-erttiaines erotetaan liuoksesta. Erotettu aines joko palautetaan jäteliemen primaarikaasutusvaiheeseen tai 15 käsitellään termokemial1isesti erillisessä reaktorissa. Kyseinen liuos johdetaan kaustisointivaiheeseen.The embodiment of Example 3 differs from the alternative of Cat 1 of Example 10 in that the dissolution and causticization are performed in separate steps. After dissolution, an insoluble material such as residual carbon and an inert material are separated from the solution. The separated material is either returned to the primary gasification step of the waste liquor or thermochemically treated in a separate reactor. This solution is passed to a causticization step.
Esimerkki AExample A
Tässä toteutusvaihtoehdossa polttokaasun tuotantoon käytetään vain osaa tehtaan koko jäteliemimäärästä, 20 jolloin muu jäteliemi poltetaan konventionaalisessa soodakattilaprosessissa. Raaka polttokaasu käsitellään keksinnön mukaisella tavalla, minkä jälkeen kaasua käytetään tehtaan meesauunin polttoaineena.In this embodiment, only a part of the total amount of waste liquor in the plant is used for the production of fuel gas, whereby the rest of the waste liquor is incinerated in a conventional recovery boiler process. The raw fuel gas is treated in accordance with the invention, after which the gas is used as fuel for the mill's lime kiln.
lili
Claims (27)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI890963A FI81140C (en) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | Process for the treatment of combustion gas produced from liquids from alkaline cellulose processes |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI890963A FI81140C (en) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | Process for the treatment of combustion gas produced from liquids from alkaline cellulose processes |
FI890963 | 1989-03-01 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI890963A0 FI890963A0 (en) | 1989-03-01 |
FI81140B FI81140B (en) | 1990-05-31 |
FI81140C true FI81140C (en) | 1990-09-10 |
Family
ID=8527980
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI890963A FI81140C (en) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | Process for the treatment of combustion gas produced from liquids from alkaline cellulose processes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI81140C (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI115848B (en) * | 2003-07-04 | 2005-07-29 | Valtion Teknillinen | A process for utilizing unreacted carbon in black liquor gasification |
FI121312B (en) | 2005-10-18 | 2010-09-30 | Metso Power Oy | A method for treating flue gases |
-
1989
- 1989-03-01 FI FI890963A patent/FI81140C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI890963A0 (en) | 1989-03-01 |
FI81140B (en) | 1990-05-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI74499B (en) | CHEMICAL AEROLOGY UR MASSAVLUTAR. | |
SE462398B (en) | PROCEDURES FOR TREATING THE WASTE FROM A CELLULOSA COOK PROCESS IN A OVEN AIM FOR THE EATER RECOVERY COOKING CHEMICALS | |
EP0487102A1 (en) | Recycling system for the recovery and utilization of CO2 gas | |
US4244779A (en) | Method of treating spent pulping liquor in a fluidized bed reactor | |
FI73756C (en) | METHODS OF ORDERING FOR REGENERATION OF PAPER INDICATORS. | |
FI123110B (en) | Process and apparatus for treating the black liquor of a cellulose factory | |
FI91172C (en) | Method for recovering energy and chemicals from pulping processes | |
CA2706663C (en) | Method for extracting ammonium salt and methanol from a liquid obtained from foul condensates in a cellulose pulp mill | |
RU2467113C2 (en) | Method of treating black liquor at pulp mill and equipment for realising said method | |
FI78846B (en) | FOERFARANDE FOER AVLAEGSNANDE AV GASFORMIGA SVAVELFOERENINGAR OCH SVAVELDIOXID UR ROEKGASER I EN PANNA. | |
FI81140C (en) | Process for the treatment of combustion gas produced from liquids from alkaline cellulose processes | |
US4241041A (en) | Methods for the recovery of sulfur components from flue gas and recycle sodium sulfite by reduction-smelting and carbonating to strip hydrogen sulfide | |
US5174860A (en) | Low temperature recovery of kraft black liquor | |
FI116073B (en) | Process for preparing a cooking liquid | |
FI95723B (en) | Method for acidifying a salt with a large overdose of NaHSO3 solution | |
FI81847C (en) | Process for the treatment of fuel gas prepared from alkaline cellulose boiling liquids | |
FI78845B (en) | FOERFARANDE FOER AVLAEGSNANDE AV GASFORMIGA SVAVELFOERENINGAR, SAOSOM SVAVELDIOXID FRAON ROEKGASERNA FRAON EN PANNA. | |
SE536944C2 (en) | Method for producing sodium hydroxide from an effluent from fiber pulp production | |
US3107142A (en) | Sodium hydroxide recovery | |
CA1174014A (en) | Pulp mill residual liquor recovery system | |
US4201759A (en) | Method for regenerating calcium sulfoxy compounds produced in the combustion of carbonaceous fuels in fluidized beds | |
ITMI950357A1 (en) | PROCESS OF ABATEMENT OF SO2 FROM THE GASES CONTAINING IT WITH DIRECT PRODUCTION OF ELEMENTARY SULFUR | |
FI62562B (en) | FOERFARANDE FOER BEHANDLING AV MATERIAL I EN VIRVELBAEDDREAKTOR | |
FI115848B (en) | A process for utilizing unreacted carbon in black liquor gasification | |
CA1199454A (en) | Recovery of heat and chemical values from spent pulping liquors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG | Patent granted |
Owner name: VALTION TEKNILLINEN TUTKIMUSKESKUS |
|
MA | Patent expired |