FI83041B - Gasabsorptionssystem. - Google Patents

Description

1 83041

Kaasun absorptiosysteemi Tämä keksintö liittyy kaasun absorptiosysteemin ja erityisemmin kaasun absorptiosysteemin magnesiumoksiditalteenottosysteemiin rikkidioksidin reagoimiseksi magnesiumhydroksidin kanssa magne-siumbisulfiitin regeneroimiseksi uudelleenkäytettäväksi sulfiit-tisellutehtaassa.

On yleisesti tunnettua käyttää magnesiumpohjäistä happoa kuten Mg(HSO^^ keittohappona niinsanotussa keittimessä sulfiittisellun tuottamiseksi puuhakkeesta. Magnesiumpohjäisen hapon käyttämisen etuna on, että magnesium voidaan helposti ottaa talteen sulfiitti-sellusta. Laajasti puhuen tämä tehdään pesemällä sulfiittisellu tuottamaan laimeaa sulfiittijätelientä, joka myöhemmin väkevöi- ' dään johtamalla se haihduttajan läpi väkevän sulfiittijäteliemen tuottamiseksi, joka poltetaan talteenottokattilassa. Jäteliemen rikin ja magnesiumin palamistuotteet poistuvat kattilasta kaasu-virrassa rikkidioksidina ja magnesiumoksidituhkana. Magnesiumoksi-di poistetaan kaasuvirrasta suodattimen avulla ja sitten sammutetaan tuottaen magnesiumhydroksidia. Rikkidioksidi otetaan talteen kaasuvirrasta reaktiolla yllämainitun magnesiumhydroksidin ja pienen lisämäärän make-up-magnesiumhydroksidia kanssa tuottamaan magnesiumbisulfiittihappoa absorptiolaitteessa nimeltä kaasupesuri. Magnesiumbisulfiittihappo väkevöidään myöhemmin make-up-rikkidiok-sidilla tuottamaan lopullista keittohappoa, joka tavallisesti sijoitetaan varastosäiliöön uudelleenkäytettäväksi keittimessä uuden magnesiumbisulfiittisellun valmistamiseksi. Useita artikkeleita on julkaistu koskien magnesiumkeittoa ja -talteenottosysteeme-jä ja tässä viitataan J.L. elementin artikkeliin, jonka otsikko on "Magnesium Oxide Recovery System Design and Performance", julkaistu Tappi'ssa, Voi. 49, No. 8, 1966, tällaisten systeemien täydellisempää kuvausta varten.

Tunnettu kaasupesuri, jota käytetään saattamaan SO2 kontaktiin 2 83041

Mg(OH)kanssa, on ns. Fläkt-kaasupesuri, jonka on valmistanut Fläkt Industri AB, Ruotsi. Tässä kaasupesurissa on useita päällekkäisiä absorptiovyöhykkeitä, joissa jokaisessa on kahdeksan venturiputkea, joiden läpi SO2 johdetaan ylöspäin ja pallokerros venturiputkien yläpuolella. Absorptioliuosta kierretään jatkuvasti uudelleen kussakin vyöhykkeessä ja se suihkutetaan jokaisen venturiputken kavennukseen asennetun roiskelevyn avulla. Absorp-tioliuos sekoittuu SC^-kaasun kanssa ja seos kulkeutuu kaasun nostamana pallokerrokseen, jossa magnesiumbisulfiittihappo muodostuu ja putoaa takaisin absorptioliuokseen tullakseen uudel-leenkierrätetyksi kussakin vaiheessa.

Ylläkuvatun Fläkt-kaasupesurin toiminnan pääasiallinen ongelma on, että poistokokooja on tuotu alas jokaisen venturiputken keskelle kohtisuoraan roiskelevyn pintaan nähden lyhyelle etäisyydelle roiskelevystä. Kierrätetty absorptioneste tai happo ohjattiin roiskelevyyn ja ylöspäin pallokerrokseen levyn muotoilulla ja ylläpitämällä määrätty SC^-kaasun nopeus venturin kurkussa.

Mikä tahansa partikkeli kiertohapossa, joka on suurempi kuin kokoojan pään ja roiskelevyn välinen rako, kuten monosulfiittisaos-tuma, kumia puristusventtiileistä, paloja pallokerroksen palloista jne. ei voinut päästä raon läpi ja lopulta tukki sen. Tämä aiheutti säännöllisiä seisokkeja roiskelevyjen puhdistamiseksi. Lisäksi useita ns. absorptiovyöhykkeen pesuja vaadittiin myös seisokkien välissä saostumien poistamiseksi ja virtauksen ylläpitämiseksi vaiheisiin.

Toinen pääongelma Fläkt-kaasupesuriin liittyen oli toiminta-alueen joustavuuden puute:

Vastatakseen normaalin sulfiittisellun päivittäiseen noin 600 tonnin per päivä (T/D) tuotantoon, kolme venturiputkea täytyi sulkea pesurissa minimi SC^-kaasun nousunopeuden 20 M/s ylläpitämiseksi jokaisen venturiputken läpi niin, että sopiva hapon taso jokaisella 3 83041 absorptiotasolla ylläpidetään. Teoreettisesti tämä voisi estää roiskelevyiltä tippumisen vyöhykkeestä allaolevaan vyöhykkeeseen.

Toimimalla viisi venturiputkea auki (kahdeksasta) väkevän sulfiit-tijäteliemen polttonopeuden kattilassa oletettiin olevan 600 M /D. Käyttökokemus osoitti 800 M^/D olevan se minimi polttonopeus, joka antaa vaaditun nousunopeuden venturiputkissa ylläpitämään hapon tason jokaisessa vyöhykkeessä.

Kun keittotoimintaa vähennettiin alle 500 T/D, jäteliemen poltto-nopeutta kattilassa ei voitu vähentää ja se tuotti keittohapon varastosäiliön ylitäytön. Keskimäärin useita seisokkeja per kuukausi vaadittiin korkeiden keittohapon varaston tasojen vuoksi.

Kun kunkin vaiheen roiskelevyt alkoivat tukkeentua, kuten aikaisemmin mainittiin, minimi raskaan jäteliemen polttonopeus katti-lassa täytyi nostaa yli 800 M /D, jotta saataisiin riittävä SC>2“ kaasun nostonopeus ylläpitämään sopiva hapon taso kussakin vyöhykkeessä. Kun pesuria käytettiin alemmalla nopeudella kuin vaadittiin, roiskelevyt huonoimmassa vyöhykkeessä vuosivat enemmän kuin make-up-nopeus pystyi tuottamaan ja pumppasi lopulta itsensä kuiviin. Tämä voi aiheuttaa pumpun kavitaatiota ja joskus pumpun ja putkiston vahingoittumista. pH-mittarin näyte, jota käytetään kontrolloimaan happamuutta kussakin vaiheessa, ei ollut vakio ja joskus aiheutti ylimääräisen MgiOH^jn lisäämisen vyöhykkeessä ja aiheutti monosulfiittisaostuman muodostumisen. Tämä voi tapahtua mille tahansa vyöhykkeistä riippuen siitä, mikä roiskelevyistä oli tukkeutunut eniten sillä hetkellä.

Vielä toinen ongelma liittyen Fläkt-kaasupesuriin oli systeemin vastapaine. Sulkemalla kolme venturiputkea vastapaine pesurissa lisääntyi. Tämä aiheutti ongelmia rikinpolttimen toiminnassa, jota käytettiin tuottamaan make-up-rikkidifoksidi pesuriin, koska rikinpolttimen puhallinta ei oltu suunniteltu lisääntynyttä painetta varten. Lisäksi savunimuria, jota käytettiin syöttämään 4 83041 S02~kaasu suodattimelta pesurille, ei myöskään ole suunniteltu antamaan lisääntynyttä painetta. Yllämainittu systeemin ylipaine vähensi maksimi väkevän jäteliuoksen polttonopeuden 1000 M /D.

Yllämainitut puutteet voidaan parantaa tämän keksinnön mukaisesti eliminoimalla roiskelevy, joka sijaitsee Fläkt-kaasupesurin jokaisen venturiputken kavennuksella ja korvaamalla se suuttimella, joka on keskellä jokaista venturiputkea osoittaen ylöspäin pallo-kerrokseen. Jokainen venturiputki on päältä peitetty estämään absorptionesteen oikotie vyöhykkeestä toiseen. Peite käsittää kaasureiän, sallien kaasun, joka kiertää ylöspäin vaiheesta toiseen, olemaan kontaktissa absorptioliuoksen kanssa jokaisen vyöhykkeen pallokerroksessa.

Keksintö tehdään nyt tunnetuksi seuraavan esimerkin avulla viittauksella liitteenä oleviin piirroksiin, joissa:

Kuvio 1 on tavanomaisen jäteliemen talteenottosyklin virtauskaavio käsittäen tämän keksinnön mukaisen modifioidun kaasupesurin;

Kuvio 2 on perspektiivikuva Fläkt-kaasupesurista;

Kuvio 3 on perspektiivikuva kuviossa 2 esitetyn kaasupesurin yhdestä vyöhykkeestä;

Kuvio 4 on suurennettu leikkauskuva kuviossa 3 esitetystä yhdestä venturiputkesta näyttäen roiskelevyn, joka sijaitsee jokaisen venturiputken kavennuksessa; ja

Kuvio 5 on samanlainen kuva kuin kuvion 4 osoittaen kaasupesurin modifikaatiot, tämän keksinnön mukaisesti.

Viitaten kuvioon 1, puuhake kuumennetaan magnesiumbisulfiitti-keittohapon kanssa (C/A) keittimissä 10 ja sellu ja sulfiitti-jäteliemi poistetaan pesureihin 12. Liuos johdatetaan suodattimen läpi ja suodos, jossa on 13-15% kiintoainetta syötetään laimeaan jäteliemen varastosäiliöön 16. Osa laimeasta jäteliemestä kierretään pesureille. Laimea jäteliemi väkevöidään haihduttajassa 18 ja siirretään väkevän jäteliemen varastosäiliöön 20, 55-57% 5 83041 kiintoaineen väkevyydessä kuten taiteenottosysteemin toiminta vaatii. Väkevä jäteliemi poltetaan talteenottokattilassa 22 ja rikin ja magnesiumin polttotuotteet poistetaan kattilasta kaasu-virrassa rikkidioksidin ja kiinteiden magnesiumoksidituhkapartik-kelien muodossa. Pääosa magnesiumoksidista poistetaan kaasuvir-rasta suodattimena 24 ja pestään pesurissa 26. Pesurilta tuleva magnesiumoksidi syötetään sammuttimille 28 tuottamaan magnesium-hydroksidia, joka varastoidaan lietetankkiin 30. Tämä magnesium-hydroksidiliete yhdessä pienen make-upin kanssa syötetään kaasu-pesuriin 32. Rikkidioksidi sähkösuodattimella 24 pakotetaan virtaamaan ylöspäin kaasupesurin 32 läpi kaasuimurin 34 avulla, magnesiumhydroksidivirtaa vastaan, näin rikkidioksidin talteenot-tamiseksi reaktiolla magnesiumhydroksidin kanssa tuottamaan magnesiumbisulfiittihappoa. Tämä happo johdetaan tavalliseen sel-keyttimeen 36 ja sitten väkevöintitorniin 38, missä se väkevöi-dään make-up-rikkidioksidilla, joka tulee rikkipolttimesta 40 jäähdyttimien 42 läpi. Vähän SC>2-make-upia syötetään myös kaasu-pesuriin väkevöintitornin kautta. Valmis keittohappo syötetään suodattimien 44 läpi ja varastoidaan keittohapon varastosäiliöön 40 uudelleen käytettäväksi keittimissä 10.

Viitaten kuvioon 2, Fläkt-kaasupesuri koostuu neljästä absorptio-vyöhykkeestä 50, 52, 54 ja 56 ja yhdestä jäähdytysvaiheesta 58, jota käytetään myös absorptiossa. Kuten nähdään selvemmin kuviossa 3, jokainen absorptiovyöhyke koostuu kahdeksasta venturiputkes-ta 59, joiden läpi SC^-kaasu kierrätetään ylöspäin, ja palloker-roksesta 60 venturiputkien yläpuolella. Absorptioliuosta kierrätetään jatkuvasti jokaisen vyöhykkeen läpi kierrätyspumpun (ei esitetty) avulla. Se syötetään sisään sisääntuloputken 62 läpi, joka johtaa jakoputkistoon 64, jossa on kahdeksan poistoputkea 66 jokaisen ollessa sijoitettu alas venturiputken keskelle kohtisuoraan roiskelevyä 68 vastaan. Kuten on esitetty selvemmin kuviossa 4, jokainen roiskelevy 68 on liitetty putkeen pienen etäisyyden "d" päähän siitä niin, että putken pään ja roiskelevyn väliin 6 83041 jää pieni rako. Absorptioneste on suunnattu roiskelevyyn niin että se suihkuaa ylöspäin pallokerrokseen ja ylläpitämällä valittua SC^-kaasun nopeutta tai nostovoimaa venturin kavennuksen avulla. Absorptioneste virtaa ulos kustakin vyöhykkeestä läpi ulostulo-putkea 70. Nesteen taso kussakin vyöhykkeessä ylläpidetään yli-juoksuputken 72 avulla.

Pallokerros sisältää joukon pöytätennispalloja ulkomuodoltaan muistuttavia palloja ja ne pidetään kahden verkon 74 ja 76 välissä, jotka on sopivasti erotettu toisistaan niin, että pallot voivat liikkua verraten vapaasti. Pallon liikkumista varten kukin pallokerros on jaettu lukuisiin osastoihin poikittaisilla levyillä 78. Pallokerroksen tarkoitus on etupäässä lisätä siirtopintaa absorptiota varten, mutta kerroksessa tapahtuvalla voimakkaalla liikkeellä saavutetaan myös hyvä itsepuhdistuminen.

Kaasupesurin päällä on pisaranerotin 80. Pisaranerotinta huuhdellaan sysäyksittäin vedellä kahden suutinrivin 82 avulla.

Jäähdytysvaihe 58 koostuu ylijuoksureunasta 84 ja kahdesta suutin-rivistä 85. Toista suutinriviä käytetään kierrättämään absorptio-liuosta samoin kuin absorptiovyöhykkeissä 50-56. Toinen suutin-rivi on yhdistetty hätävesilähteeseen jäähdytystä varten, jos toinen suutinrivi tai kierrätyspumppu pettäisi.

Polttokaasuvirta kattilasta sisältäen SC^ta tulee sisään pesuriin jäähdytysvaiheen läpi ja liikkuu tornia ylös läpi vyöhykkeiden 50, 52, 54 ja 56. SC^-kaasu absorboidaan lisäämällä MgfOH^-lie-tettä kiertohappoon kussakin vyöhykkeessä ylläpitämään pH valituilla tasoilla. Happoväkevyyttä säädetään lisäämällä lisävettä ylempään vyöhykkeeseen 56 aiheuttaen ylijuoksun olosuhteen yhdeltä vyöhykkeeltä alla olevalle vyöhykkeelle ja lopulta jäähdytysvaihee-seen, joka on varustettu hätäylijuoksulla 86. Make-up-S02 lisätään kaasupesuriin väkevöintitornista sisääntuloputken 87 avulla.

7 83041

Viitaten kuvioon 5, joka esittää pesuriin tehtyjä tämän keksinnön mukaisia modifikaatioita, voidaan nähdä, että roiskelevy 68 ja siihen liittyvä poistoputki 66, joka on yhdistetty jakoputkistoon 64, on nyt eliminoitu ja korvattu suoralla putkella 88, joka kulkee kaasupesurin seinän läpi laippaan, jossa on puhdistusliitäntä 90. Suutin 92 on keskellä venturin 59 päällä osoittaen ylöspäin pallo-kerrokseen 60. On kuitenkin ymmärrettävä, että ei ole ehdottomasti tarpeellista ulottaa putkea 88 pesurin seinän läpi, kun puhdistus-liitäntää ei tarvita. Kunkin venturiputken 59 päällys on suljettu kannella 94 estämään absorptioliuoksen tippuminen venturiputken läpi ja kaksi hatuilla varustettua aukkoa 96 on leikattu venturin kanteen estämään absorptioliuoksen tippuminen kuitenkin sallien kaasun ylöspäin virtauksen.

Yllämainituilla modifikaatioilla on seuraavat edut Fläktin malliin nähden: 1. Pieni rako (5/16") poistoputken 66 ja roiskelevyn 68 välissä on korvattu suuttimella, jossa on suurempi (2-3/4") vapaa aukko. Suurin osa materiaalista, joka aikaisemmin aiheutti roiskelevyn tukkeutumisongelmia voi nyt mennä tämän aukon lävitse. Tämä vähentää kunnossapidon vaatimaa seisonta-aikaa ja ei enää vaadita absorptiovaiheen pesua. Suurempi aukko sallii absorptioliuoksen täyden kierrätyksen, suurempia nopeuksia ja vähemmän kiintoaineen . laskeutumista vyöhykkeisiin.

2. Ei ole mitään tarvetta ylläpitää ennaltamäärättyä kaasun tilavuutta ja nopeutta kunkin venturin läpi sopivan absorptioliuoksen tason ylläpitämiseksi kussakin absorptiovyöhykkeessä. Taso säilyy aina millä tahansa kaasuvirtauksella, koska ei ole enää nesteen oikotietä vyöhykkeestä toiseen venturiputkien kattamisen ja sopivaa kaasunvirtausta varten olevien hatullisten rakojen ansiosta. Ylläoleva takaa toiminta-alueen joustavuuden. Väkevän liuoksen polttonopeus kattilassa voidaan nyt sovittaa yhteen sellutehtaan 3 tuotannon kanssa. Tämä polttonopeus voi nyt vaihdella 540 M /D- 3 1150 M /D sopimaan yhteen sellutehtaan 350 T/D - 650 T/D tuotannon kanssa.

8 83041 3. Avaamalla kaikki venturiputket vastapaine vähenee ja rikkipolt-timen ja kaasunimurien toiminta paranee paljon.

4. On myös havaittu savukaasuemission alentuminen 150 PPM:stä 50 PPM:ään täten alentaen alueen saastumista.

5. Yllämainitut modifioinnit myös sallivat kaasupesurissa tarvittavien absorptiovyöhykkeiden lukumäärän alentamisen täten alentaen laitekustannuksia.

6. Lopuksi yllämainitut modifioinnit alentavat kunnossapitoaikaa ja -kustannuksia.

Vaikka ylläoleva keksintö on tehty tunnetuksi viittauksella edulliseen suoritusmuotoon ja viittauksella tiettyyn sovellutukseen, on ymmärrettävä, että sitä eivät rajoita tällaiset suoritusmuodot tai sovellutukset vaan ainoastaan vaatimusten suojapiiri.

Claims (1)

1. 9 83041 Patenttivaatimus Kaasun absorptiosysteemi, joka käsittää pystysuoran rungon, jossa on joukko päällekkäisiä absorptiovyöhykkeitä, jolloin jokainen vyöhyke käsittää pallokerroksen (60), joukon mainitun pallokerroksen alla sijaitsevia venturiputkia (59), joiden läpi kaasua kierrätetään ylöspäin vyöhykkeestä vyöhykkeeseen, ja putkisysteemin (62, 70) absorptionesteen kierrättämiseksi kussakin vyöhykkeessä ja ruiskuttamiseksi pallokerrokseen, mainitun absorptioliuoksen tason ollessa kussakin vyöhykkeessä ylläpidetty ylijuoksulla vyöhykkeestä vyöhykkeeseen, tunnettu siitä, että suutin (92) on yhdistetty mainittuun putkisysteemiin ja keskitetty jokaisen ventu-riputken päälle osoittaen ylöspäin pallokerrokseen (60) absorptionesteen suihkuttamiseksi pallokerrokseen jokaisen vyöhykkeen läpi kierrätetyn kaasun reagoittamiseksi absorptioliuoksen kanssa ja että systeemissä on laitteet (94) jokaisen venturiputken kattamiseksi estämään absorptioliuos-ta tippumasta vyöhykkeestä toiseen venturiputkien läpi, mainittujen kattamislaitteiden (94) sisältäessä kaasuaukot (96), jotka sallivat kaasun virtaamisen ylöspäin vyöhykkeestä toiseen, jolloin se reagoi absorptioliuoksen kanssa jokaisen vyöhykkeen pallokerroksessa. Gasabsorptionssystem innefattande en vertikal stomme med flera absorptionszoner pä varandra, varvid varje zon inne-fattar en bollbädd (60), ett antal under nämnda bollbädd befintliga venturirör (59), genom vilka gas cirkuleras uppät frän zon tili zon, och ett rörsystem (62, 70) för cirkule-ring av absorptionsvätska i varje zon och sprutning därav i bollbädden, varvid nivän av absorptionsvätskan i varje zon upprätthälles med ett överlopp frän en zon tili en annan zon, kännetecknat av att ett munstycke (92) är anslutet tili nämnda rörsystem och centrerat över varje venturirör pekande uppät in i bollbädden (60) för sprutning av absorptionsvätska i bollbädden genom varje zon för omsättning av den cirkulerade gasen med absorptionslösningen och att systemet har organ (94) för täckning av samtliga venturirör och för ίο 83041 hindrande av absorptlonsvätskan frän att droppa frän en zon tili en annan genom venturirören, varvid nämnda täckor-gan (94) innehäller gasöppningar (96), som tilläter gasen att strönuna uppät frän en zon tili en annan för omsättning med absorptlonsvätskan i bollbädden av varje zon.