FI85517C - Foerfarande och apparat foer koncentrering av avlut - Google Patents

Description

1 85517

Menetelmä ja laite jäteliemen konsentroimiseksi

Esillä oleva keksintö koskee puumassan valmistuksen yhteydessä käytettävää parannettua menetelmää ja laitetta 5 puukuidun keittovaiheesta poistetun emäksisen jäteliemen (seuraavassa nimellä mustalipeä) konsentroimiseksi, josta liemestä keittokemikaalit otetaan talteen.

Puumassan ja erityisesti kemiallisen massan valmistuksessa on sulfaattikeittomenetelmä (kraftkeittomenetel-10 mä, josta seuraavassa käytetään lyhennettä KP), jonka pää-keittokemikaalit ovat natriumhydroksidi ja natriumsulfidi, on ollut päämenetelmä tuotetun massan korkean laadun ja menetelmään liittyvän keittokemikaalien talteenottosystee-min tarjoamien etujen ansiosta.

15 Viime vuosina on voitu todeta, että emäksisellä keittomenetelmällä (jota seuraavassa kutsutaan AP-menetel-mäksi), jonka pääkeittokemikaali on olennaisesti natriumhydroksidi, saavutetaan lähes sama massan saanto- ja laatutaso kuin KP-menetelmällä lisäämällä keittoon antrakino-20 nia. Lisäksi tässä menetelmässä ei käytetä mitään rikkiyhdistettä, esim. natriumsulfidia, keittokemikaalina ja menetelmä muodostaa kemiallisten massojen tuotantoprosessin, jonka keittovaiheessa päinvastoin kuin KP-menetelmässä ei synny happamalle haisevia aineita.

25 AP-menetelmässä kemikaalit voidaan ottaa talteen siten, että kaustisoidaan suoraan ferrioksidin kera. Tällöin mustalipeään sekoitetaan ferrioksidia ja poltetaan, jolloin muodostuu natriumferriittiä, joka sitten hydrolysoidaan ja keittokemikaali eli natriumhydroksidi otetaan 30 talteen. Energiankäytön kannalta tämä menetelmä on tunnetusti edullinen, koska kaustisointi kalkkiuunissa ei ole tarpeen ja menettely on yksinkertaista verrattuna KP-mene-telmään, jossa kaustisointi suoritetaan kalsiumhydroksi-dilla.

. 35 AP-menetelmässä on mahdollista käyttää täsmälleen samaa tuotantolaitteistoa kuin tavanomaisessa KP-menetel- 2 85517 mässä ja lisäksi AP-menetelmään liittyy yllä kuvatut edut eli tätä menetelmää voidaan pitää erinomaisena tapana valmistaa kemiallista massaa. Mutta siihen liittyy käytännön ongelmia, joista yhtenä on AP-mustalipeän viskositeetti, 5 joka on kuten kuviosta 1 ilmenee kymmenen kertaa suurempi kuin KP-mustalipeän viskositeetti, vaikka mustalipeiden kiintoaineksen konsentraatio (jota seuraavassa kutsutaan mustalipeän konsentraatioksi) on samalla tasolla. On havaittu, että emäksisellä sulfiittimenetelmällä voidaan 10 valmistaa kemiallista massaa suuremmin saannoin ja vaaleampana kuin KP-menetelmällä, kun keittoapuaineisiin liitetään antrakinonia ja vastaavia aineita.

Mustalipeän konsentrointivaihe on hyvin tärkeä vaihe ennen soodakattilaa, jossa otetaan talteen kemikaalit 15 ja lämpöenergia, joka syntyy mustalipeän orgaanisen aineksen poltossa.

Prosessista poistuvan mustalipeän konsentraatio on normaalisti hyvin pieni eli 10 - 20 %. On välttämätöntä konsentroida mustalipeä pitoisuuteen, joka on suurempi 20 kuin noin 50 %, normaalisti 60 - 70 %, koska mustalipeän suuri kiintoainepitoisuus on eduksi poltossa syntyneen lämpöenergian talteenoton ja uudelleenkäytön kannalta.

Tuotettua massatonnia kohti poistetaan normaalisti 1,5-2 tonnia mustalipeän kiintoainesta. Mustalipeän kon-25 sentroimiseksi arvosta 15 % arvoon 50 % mustalipeästä on haihdutettava 9-12 tonnia vettä massatonnia kohti. Tämän vesimäärän haihduttaminen mustalipeästä vaatii runsaasti haihdutusenergiaa. Siten mustalipeän haihdutusvaihe käsittää monitehohaihduttimen, jossa höyry, joka jo kerran on 30 käytetty mustalipeän konsentrointiin, käytetään uudelleen toisessa haihduttimessa.

On kuitenkin tunnettua, että mustalipeän konsent-raation kasvaessa sen höyrypaine laskee ja kiehumispiste kohoaa jyrkästi. Käytännössä esiintyy ongelmia, joista . 35 yhtenä on AP-mustalipeän viskositeetti, joka on kymmenen kertaa suurempi kuin KP-mustalipeän viskositeetti, vaikka- 3 85517 kin mustalipeiden konsentraatio on samalla tasolla. Musta-lipeän suuri viskositeetti merkitsee sitä, että sen juok-sevuus on huonontunut ja konsentrointikelpoisuus haihduttimessa on pienentynyt. Suuri viskositeetti pienentää myös 5 mustalipeän siirtokelpoisuutta polttouuniin ja huonontaa suihkutettavuutta suuttimen kautta uuniin, mikä merkitsee mustalipeän polton vaikeutumista.

Mustalipeän höyrypaineen aleneminen ja kiehumispisteen jyrkkä kohoaminen vähentävät mustalipeän sisältämän 10 veden haihtuvuutta. Voimakkaasti konsentroitu mustalipeä konsentroidaan edelleen tuomalla siihen suuri lämpöener-giamäärä, jolloin sen höyrypaine kasvaa ja lämpötila kohoaa kiehumispisteeseen.

Käsiteltävänä olevan keksinnön ratkaisun avaimena 15 oli havainto, jonka mukaan C02-kaasun lisääminen mustali-peään alentaa kiehumispistettä ja viskositeettia, helpottaa kiinteytymistä ja parantaa mustalipeän konsentrointi-kelpoisuutta.

Menettelyä, jossa C02-kaasua lisätään KP-mustali-20 peään ja jota käytetään pääasiassa kemiallisissa prosesseissa, on tekniikan tasolla käytetty vain erikoistarkoituksiin kuten ligniinin tai piidioksidin erottamiseksi. Jos KP-mustalipeään lisätään C02-kaasua, mustalipeä muuttuu happamaksi C02-kaasun absorboitumisen vuoksi ja syntyy myr-25 kyllistä ja pahanhajuista vetysulfidia. Vetysulfidistä muodostuu myös laitteistolle korroosio-ongelmia, Siten ei ole pyritty samaan päämäärään kuin käsiteltävänä oleva keksintö.

KP-mustalipeän konsentrointikelpoisuutta on pyritty 30 parantamaan tunnettujen menetelmien mukaan seuraavasti: A) Lisätään haihduttimen kuumennuspinta-alaa, B) lisätään haihduttimen kuumennuspinnan lämmön johtavuutta, ...· C) kohotetaan mustaliepän lämpötilaa ja .35 D) pienennetään mustalipeän viskositeettia.

4 85517

Jos kuumennuspinta-alaa lisätään, myös haihtuneen mustalipeän määrä lisääntyy. Tämä merkitsee sitä, että mustalipeän konsentrointilaitteiston kokoa on suurennettava. Tämä suurentaminen ei vähennä energiakustannuksia, 5 mutta lisää kylläkin laitekustannuksia.

Jos haihduttimen kuumennuspinnan lämmönjohtavuutta lisätään, pinnan lämmönsiirtonopeus kasvaa ja samalla kasvaa myös konsentrointinopeus. Käytännössä on välttämätöntä saattaa mustalipeä välittömään kosketukseen kuumennuspin-10 nan metallipintojen kanssa ja estää kuumennuspinnan lämmön johtavuutta pienentävän kattilakiven kiinnittyminen kuumennuspintaan. Lämmönjohtavuutta on erityisesti parannettu poistamalla mustalipeästä kattilakiveä muodostava piidioksidi tai alumiinioksidi tai poistamalla tällainen 15 kattilakivi pesemällä laimealla mustalipeällä, lämpimällä vedellä tai hapotetulla vedellä. Voidaan myös menetellä siten, että muutetaan kuumennuspinnan muoto sellaiseksi, että kattilakiven saostuminen pinnalle estyy mahdollisimman paljon. Tällaisella menettelyllä pyritäänkin ylläpitä-20 mään alkuperäinen lämmönjohtavuus eikä niinkään parantamaan mustalipeän konsentrointikelpoisuutta.

Jos mustalipeän lämpötilaa kohotetaan, sen höyry-paine tietenkin kasvaa, mutta suuri osa haihdutusenergias-ta kuluu tähän paineenkohottamiseen eikä tällaisesta me-25 nettelystä ole energian kannalta mitään etua.

Ennestään on tunnettua parantaa mustalipeän laatua pienentämällä sen viskositeettia. Ks. esim. "Kraft Pulp and Non-wood Fiber Pulp" teoksessa Complete Technical Book of Production of Pulp and Paper (voi. 3, s. 145) v. 1967 30 painos, The Japanese Technical Association of the Pulp and Paper Industry. Artikkeliin viitteenä liitetyssä menetelmässä käytetään pienen konsentraation omaavaa mustalipeää, kohotetaan mustalipeän lämpötilaa tai lisätään pinta-aktiivista ainetta mustalipeään pienentämään mustalipeän 35 viskositeettia.

ο ς u 1 7 5 (-0 0:/

Menetelmä pinta-aktiivisen aineen lisäämiseksi mus-talipeään viskositeettia pienentävänä aineena on julkaistussa japanilaisessa Laid Open-patenttijulkaisussa nro 228 094/84. Tämän menetelmän mukaisesti viskositeetti pie-5 nenee vain 1/2 - 1/3 verrattuna mustalipeään, johon ei ole lisätty pinta-aktiivista ainetta. Tällä menetelmällä ei pystytä alentamaan kiehumispistettä eikä helpottamaan kiinteytymistä.

US-patenttijulkaisu nro 2 997 466 ja TAPPI-julkaisu 10 62 (11), 108 (1979) käsittelevät ligniinin erottamista.

Mustalipeän konsentraation kasvuun liittyy musta-lipeän kiehumispisteen huomattava kasvu. Tästä syystä mustalipeän konsentroitavuus hankaloituu ja mustalipeän edel-leenkonsentrointi edellyttää suurta lämpöenergiamäärää. 15 Käsiteltävänä olevan keksinnön tehtävänä on ollut ratkaista tämä ongelma.

Käsiteltävänä oleva keksintö antaa käyttöön A) menetelmän emäksisen jäteliemen konsentroimisek-si keittokemikaalien ottamiseksi talteen mainitusta jäte- 20 liemestä menetelmän käsittäessä olennaisesti rikkiyhdisteitä sisältämättömän emäksisen jäteliemen konsentroimisen monikattilaisella haihdutuslaitteella, joka jäteliemi on poistettu puuaineksen aikaiikeittovaiheesta ja/tai tämän jälkeisestä puuaineksen valkaisuvaiheesta, jolle menetel-25 mälle on tunnusomaista, että C02-pitoista kaasua, joka on johdettu palamisvaiheen poistokaasuista, lisätään ennen monikattilaista haihdutuslaitetta tai tämän kahden tai useamman osan välillä, ylläpidettäessä näin mainitun jäte-liemen pH välillä 8,5-12,5 jäteliemen kiehumispisteen ja 30 viskositeetin alentamiseksi ja sen jähmettymisen edistämiseksi .

B) menetelmän emäksisen jäteliemen konsentroimiseksi keittokemikaalien ottamiseksi talteen mainitusta jäte-liemestä menetelmän käsittäessä rikkiyhdisteen tai rik- . 35 kiyhdisteitä sisältävän emäksisen jäteliemen hapettamisen, 6 85517 joka on poistettu puuaineksen alkalikeittovaiheesta, ja mainitun jäteliemen konsentroimisen monikattilaisella haihdutuslaitteella, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että C02-pitoista kaasua, joka on johdettu palamisvaiheen 5 poistokaasuista, lisätään vaiheen jälkeen ja että mainittua kaasua lisätään ennen vaihetta tai kahden tai useamman vaiheen välillä vaiheen aikana, ylläpidettäessä näin mainitun jäteliemen pH välillä 8,5-12,5 jäteliemen kiehumispisteen ja viskositeetin alentamiseksi, sen jähmettymisen 10 edistämiseksi ja korroosion estämiseksi.

Lisäksi käsiteltävänä oleva keksintö antaa käyttöön C) laitteen olennaisesti rikkiyhdistettä sisältämättömän jäteliemen konsentroimiseksi, joka muodostuu va-kuumihaihduttimista ja välineistä C02-kaasun ja/tai C02- 15 kaasupitoisen kaasun absorboimiseksi mainittuun mustali- peään, jolloin mainitut välineet on sijoitettu ennen mainittuja vakuumihaihduttimia ja/tai niihin, ja D) laitteen rikkiyhdistettä tai rikkiyhdisteitä sisältävän jäteliemen konsentroimiseksi, joka muodostuu 20 vakuumihaihduttimista ja välineistä C02-kaasun ja/tai C02-kaasupitoisen kaasun absorboimiseksi mainittuun jätelie-meen, jolloin mainitut absorbointivälineet on sijoitettu ennen mainittuja vakuumihaihduttimia ja/tai niihin ja mainitun jäteliemen hapetusvälineiden jälkeen.

• - 25 Kuvio 1 esittää mustalipeän viskositeetin riippu vuuden konsentraatiosta.

Kuvio 2 esittää mustalipeän keskimääräisen hiukkas-halkaisijan riippuvuuden pH:sta.

Kuvio 3 esittää mustalipeän viskositeetin riippu- 30 vuuden pH:sta.

Kuvio 4 esittää mustalipeän kiehumispisteen riippuvuuden konsentraatiosta.

Kuvio 5 esittää AP-keittoliemen kiehumispisteen riippuvuuden konsentraatiosta.

35 Kuvio 6 esittää KP-keittoliemen kiehumispisteen riippuvuuden konsentraatiosta.

Il 7 85517

Kuvio 7 esittää AP-mustalipeän konsentroitumisno-peuden riippuvuuden konsentraatiosta.

Kuvio 8 esittää KP-mustalipeän konsentroitumisno-peuden riippuvuuden konsentraatiosta.

5 Kuviot 9-22 esittävät käsiteltävänä olevassa kek sinnössä käytettyjen C02-kaasun absorbointivälineiden tyypillisiä toteuttamismuotoja.

Kuviot 23 ja 24 ovat käsiteltävänä olevan keksinnön esimerkkejä.

10 Kuvio 25 esittää tekniikan tason virtauskaaviota.

Kuvioissa 23 - 25 KP-prosessiin on liitettävä hape-tusvälineet, joita ei tarvita AP-prosessissa.

Tämä liemi voi muodostua mustalipeästä, joka on poistettu puusellukuitujen keittovaiheesta, jossa pääkeit-15 tokemikaaleina käytetään (1) natriumhydroksidia (soodapro- sessi), (2) natriumhydroksidia ja natriumsulfidia (sulfi-diteetti 1 - 100 %, erityisesti 5 - 35 %, ts. poistettu prosesseista, jotka ulottuvat pienen sulfiditeetin sul-faattiprosessista alkali-prosessiin) ja/tai (3) natrium-20 sulfiittia, natriumkarbonaattia ja natriumhydroksidia (emäksinen sulfiittiprosessi) ja näiden ohella apukeitto-kemikaaleina antrakinonia, sen johdannaisia, antraseeni-johdannaisia, alifaattisia tai aromaattisia amiineja tai antraseenialkoholeja joko yksinään tai seoksina.

25 C02-kaasun lisääminen AP-mustalipeään ei aiheuta ongelmia, mutta jos C02-kaasua lisätään KP-mustalipeään, joka on juuri poistettu puusellukuitujen keittovaiheesta, mustalipeän pH laskee ja syntyy vetysulfidia mustalipeän rikkiyhdisteiden reagoidessa C02-kaasun kanssa. Käsiteltä-30 vänä olevan keksinnön mukaisesti on välttämätöntä hapettaa KP-mustalipeä ennen C02-kaasun lisäämistä siihen estämään myrkyllisen vetysulfidikaasun syntyminen, joka on pahanhajuinen ja korrodoi laitteistoa. Tekniikan tasolla tällainen KP-mustalipeän hapetus on yleensä suoritettu siksi, 35 että pahat hajut estyvät ja rikin talteenottoteho paranee.

8 85517

Mutta tekniikan tasolla ei tarjota käsiteltävänä olevan keksinnön mukaista menetelmää mustalipeän konsent-roimiseksi tehokkaasti, jolloin C02-kaasu lisätään mustali-peään kiehumispistettä alentavana aineena, viskositeettia 5 alentavana aineena, mustalipeän kiinteytymistä edistävänä aineena ja laitteiston korroosiota estävänä aineena musta-lipeän hapetusvaiheen jälkeen.

On olemassa passiivinen menetelmä C02-pitoisen kaasun saattamiseksi kosketukseen KP-mustalipeän kanssa kas-10 kadihaihduttimessa, mutta tätä menetelmää ei juurikaan enää käytetä. Tässä menetelmässä saatetaan soodakattilasta tuleva poistokaasu kosketukseen väkevöintilaitteessa juuri väkevöidyn mustalipeän kanssa mustalipeän väkevöimiseksi edelleen, jolloin poistokaasun sisältämä lämpöenergia käy-15 tetään tehokkaasti hyväksi. Tämä menetelmä voi passiivisessa mielessä merkitä osittaista kontaktia ja reaktiota KP-mustalipeän ja C02-kaasun välillä, joka sisältyy soodakattilan poistokaasuun, koska kaasu aivan ilmeisesti sisältää mustalipeän orgaanisen aineksen poltossa syntynyttä 20 C02-kaasua. Missään tapauksessa ei väitetä, että KP-mustalipeän ja poistokaasun sisältämän C02-kaasun välillä voisi tapahtua positiivinen reaktio, vaan että tämä kontakti on säädettävissä pitämällä pH alueella 13,0 - 12,5 siten, että vetysulfidin syntyminen reaktiossa C02-kaasun kanssa 25 estyy.

Käsiteltävänä olevan keksinnön mukainen C02-kaasun lisäys mustalipeään tapahtuu mustalipeän hapetusvaiheen jälkeen, joka seuraa KP-keittovaihetta. Vaikutus on tosin sama, jos lisäys tapahtuu samanaikaisesti hapetuksen kans-30 sa. Siten käsiteltävänä oleva menetelmä ei rajoitu patenttivaatimuksissa määritettyyn menetelmään. Mutta jälkimmäisessä tapauksessa on välttämätöntä, että mustalipeä reagoi ensisijaisesti hapen ja toissijaisesti C02-kaasun kanssa. Tämä ensisijainen reaktio aikaansaadaan siten, että happi-35 ja hiilidioksidikaasun seoksessa 02-kaasun konsentraatio 9 85517 on suurempi kuin C02-kaasun konsentraatio. Systeemi, jossa C02-kaasu lisätään mustalipeään hapetusvaiheen jälkeen, on kuitenkin suositeltava vetysulfidin syntymisen eston kannalta .

5 Käsiteltävänä olevan keksinnön mukaisesti hapetetun KP-mustalipeän hapettumisaste on edullisesti 70 - 100 % ja edullisemmin 90 - 100 %. Suurempi hapettumisaste on toivottavaa, koska näin voidaan estää vetysulfidin synty ja parantaa mustalipeän väkevöitävyyttä.

10 Hapettumisaste 70 - 100 % saavutetaan käyttämällä tekniikan tason hapetusvaihetta. Käsiteltävänä olevaa keksintöä soveltavat paperitehtaat saattavat tarvita yhden tekniikan tason ilmahapetusvaiheen lisäksi muitakin hape-tusprosesseja, joissa käytetään runsashappista kaasua, 15 esim. adsorptio-, membraanierotus- tai matalalämpötilapro-sessia. Voidaan myös tarvita tekniikan tasolla tunnetun laimean mustalipeän hapettamisen lisäksi konsentroidun musta lipeän 0,-hapetus.

Kun C02-kaasua lisätään käsiteltävänä olevan keksin-20 nön mukaisesti mustalipeään, oletetaan sen konsentroitu-miskyvyn paranevan, kun jostakin puulajista, esim. eukalyptuksesta saadun mustalipeän pH on alueella 8,5 - 12,5, edullisesti 10,0 - 12,0 ja erityisesti kun pH on 9,0 tai sen alle.

- 25 pH määritettiin konsentraatiolla 40 % ja lämpöti lassa 80°C ja jollei muuta ilmoiteta, alla esitetyt pH-ar-vot on määritetty näissä olosuhteissa.

Kun mustalipeän pH on suurempi kuin 12,5, sen kiehumispisteen aleneminen ei riitä mustalipeän konsentroitu-30 miseen. Toisaalta, kun mustalipeän pH on alle 8,5, sen viskositeetti kasvaa ja tämä hankaloittaa konsentroimista.

Mustalipeän pH:n alentaminen hyvin pieneksi edellyttää C02-kaasun ylimäärää. Tämän ylimäärän lisääminen kestää kauan ja kaasun ylimäärä poistetaan mustalipeästä 35 haihduttamalla konsentrointivaiheessa.

ίο 8 5 51 7

Mustalipeän, johon on lisätty C02-kaasua, konsent-rointialue ei ole erityisen tarkoin rajattu. Riippumatta vaiheesta, jossa C02-kaasu lisätään, tämä lisäys parantaa konsentroitumiskykyä. Mutta mitä suurempi on mustalipeän 5 konsentraatio, johon C02-kaasua lisätään, sitä pienempi on käsiteltävän mustalipeän määrä. Kun C02-kaasua lisätään hyvin väkevään mustalipeään, lipeän viskositeetti kasvaa. Näin ollen C02-kaasun lisääminen mustalipeään on melko tehotonta mustalipeän heikon C02-kaasun absorptiokyvyn vuok-10 si. Mitä pienempi mustalipeän, johon lisätään C02-kaasua, konsentraatio on, sitä suurempi on käsiteltävissä olevan mustalipeän määrä. Mustalipeän pieni viskositeetti parantaa kuitenkin mustalipeän kykyä absorboida C02-kaasua. Kun C02-kaasua lisätään hapetettuun mustalipeään, mustalipeän 15 konsentraatio on normaalisti 20 - 75 %, edullisesti 40 -65 %.

Lämpötila, jossa C02-kaasu lisätään mustalipeään, ei myöskään ole erityisen rajoitettu. Normaalisti on niin, että mitä matalampi mustalipeän lämpötila on, sitä suurem-20 pi on nopeus, jolla mustalipeä absorboi kaasua. Mustalipeän viskositeetti on kuitenkin suurempi matalassa lämpötilassa ja nopeus, jolla C02-kaasu diffundoituu mustalipeään, pienenee. Toisaalta korkeampi lämpötila merkitsee pienempää absorptionopeutta. Mustalipeän viskositeetti on 25 kuitenkin pienempi lämpötilan ollessa korkea ja C02-kaasun diffundoitumisnopeus kasvaa. Mentelmiin, jotka toteutetaan mustalipeällä, jonka lämpötila on korkea tai matala, liittyy hyviä ja huonoja puolia. Jommankumman menetelmän valinta jää käsiteltävänä olevaa keksintöä soveltavien sel-30 lutehtaiden varaan. Hapetetun mustalipeän lämpötila, johon C02-kaasu lisätään, voi olla 20 - 100°C, edullisesti 40 -90°.

·;· : Käsitelvänä olevan keksinnön käyttö on rajoitettu puusellukuituihin, mutta se on myös sovellettavissa sellu-35 kuituihin, jotka ei ole valmistettu puusta.

li n 85517 Käsiteltävänä olevan keksinnön mukaisesti viskositeettia pienentävänä aineena ja vastaavana käytetään vain C02-kaasua, mutta voidaan myös käyttää samanlaisin eduin typpihappoa, oksaalihappoa ja/tai ainesta, joka veteen 5 liuotettuna aiheuttaa happaman reaktion, ja vastaavia.

Kuten kuviosta 1 käy ilmi, C02-kaasun lisääminen AP-mustalipeään tai hapetettuun KP-mustalipeään alentaa viskositeettia siten, että se on pienempi kuin hapetetun KP-mustalipeän tai AP-mustalipeän viskositeetti, joita ei 10 ole käsitelty C02-kaasulla, konsentraation ollessa yli noin 67 %.

Osa mustalipeän sisältämästä ligniinistä agglome-roituu ja dispergoituu hienojakoisina hiukkasina mustali-peään mustalipeän alentuneen pH:n ansiosta. Uskotaan, että 15 tällä tavoin suurimolekyylisen ligniinin vesiliuos muuttuu emulsioksi. Tästä syystä mustalipeän, johon on lisätty C02-kaasua, viskositeetti on pienempi kuin mustalipeän, johon ei ole lisätty C02-kaasua.

Kuviossa 2 nähdään mustalipeän, johon on lisätty 20 C02-kaasua, keskimääräisen hiukkashalkaisijan riippuvuus pH:sta. Tällaisen halkaisijan omaavat kiintohiukkaset liikkuvat nesteessä Brownin liikkeen vaikutuksesta ja dis-pergoituvat tehokkaasti nesteeseen. Voidaan siten olettaa, että mustalipeässä, johon on lisätty C02-kaasua, agglome-25 roitunut osa ligniinistä pystyy muodostamaan emulsion.

Kuten kuviosta 2 ilmenee mustalipeän pH:n alentaminen pienentää agglomeroituneen ligniinin keskimääräistä hiukkashalkaisijaa. Yleisesti ottaen on niin, että mitä pienempi emulsiossa olevien hiukkasten halkaisija on, sitä 30 suurempi on viskositeetti. On helppo ymmärtää kuviosta 3, että mustalipeän, johon on lisätty C02-kaasua, viskositeetti kasvaa pH:ssa alle 9,5 emulsion viskositeettiominai-suuksien vuoksi.

C02-kaasun lisääminen mustalipeään alentaa tuntuvas-35 ti kiehumispistettä. Kuviosta 4 käy ilmi, että douglaskuu- 12 6551 7 sesta keitetyn mustalipeän kiehumispiste alenee 18 - 20 asteella 126°C:sta (käsittelemättömän mustalipeän kiehumispiste) 106 - 108°C:seen (mustalipeän, johon on lisätty C02-kaasua, kiehumispiste) normaalipaineessa ja konsentraa- 5 tiolla 80 %.

Kuvio 6 esittää graafisesti kiehumispisteen riippuvuuden kiintoainekonsentraatiosta (1) natriumhydroksidin ja natriumsulfidin seoksen vesiliuoksella, jota käytetään KP-keitossa, (2) natriumhydroksidin ja natriumtiosulfaatin 10 seoksen vesiliuoksella, joka saadaan hapettamalla kohdan (1) seos, ja (3) natriumkarbonaatin ja natriumtiosulfaatin seoksen vesiliuoksella, joka saadaan lisäämällä C02-kaasua kohdan (2) seokseen. Kuten kuviosta 6 käy ilmi, seoksen (3) kiehumispiste on paljon alempi kuin seosten (2) ja (1) 15 kiehumispiste. Tämä kertoo syyn siihen, että C02-kaasun lisääminen alentaa mustalipeän kiehumispistettä.

Kuviosta 5 käy ilmi kiehumispiste normaalipaineessa, kun AP-keittoliemi on valmistettu käyttämällä natrium-hydroksidia ja natriumkarbonaattia, joka on saatu lisää-20 mällä C02-kaasua natriumhydroksidiin.

Oletetaan, että mustalipeän kiehumispisteen pieneneminen merkitsee vastaavasti sen höyrynpaineen kasvua.

Kuvio 7 esittää hapetetun KP-mustalipeän konsent-roitumisnopeutta, joka on 1,2 - 1,6 kertaa suurempi kuin 25 käsittelemättömän, hapetetun mustalipeän. Tämä osoittaa, että käsiteltävänä oleva keksintö on parantanut konsentroi tumiskykyä.

Kuvio 8 esittää ΑΡ-mustalipeän, johon on lisätty C02-kaasua, konsentroitumisnopeutta, joka on 1,4 - 5,5 30 kertaa suurempi kuin käsittelemättömän mustalipeän.

Käsiteltävänä olevan keksinnön mukaisen menetelmän avulla konsentroitu mustalipeä on vähemmän tahmeaa kuin tekniikan tason menetelmän avulla konsentroitu mustalipeä. Mustalipeä, joka on konsentroitu loppuun saakka käsiteitä-. 35 vänä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä, on hyvin

II

13 8551 7 haurasta ja helposti jauhettavissa ja sen kyky absorboida kosteutta on vähentynyt huomattavasti. Tämä helpottaa 100-%risesti kiinteytetyn mustalipeän valmistusta. Poltettaessa soodakattilassa sen palamisenergia voidaan hyödyn-5 tää tehokkaasti.

Käsiteltävänä olevan keksinnön mukaisesti hyvin pitkälle konsentroidun KP-mustalipeän kyky korrodoida systeemin laitteita on hyvin pieni. Syy tähän on helposti ymmärrettävissä alla kuvattujen kokeiden perusteella. Kokeet 10 on suoritettu KP-mustalipeällä, josta orgaaninen aines oli poistettu. Kun ruostumatonta terästä (SUS-316) oleva koekappale, jonka pinta oli metallinkiiltoinen, upotettiin 100 tunniksi 120°C:eiseen vesiliuokseen, jossa oli (1) nat-riumhydroksidin ja natriumsulfidin seosta, sulfiditeetti 15 25 %, ja (2) natriumhydroksidin ja natriumtiosulfaatin seosta (ts. kohdan (1) seosta hapettamalla saatua seosta), pinta muuttui maksanruskeasta ruskeaksi ja muodostui tummanvihreä saostuma. Mutta ruostumattoman teräksen metallinkiiltoinen pinta pysyi muuttumattomana, kun teräs upo-20 tettiin 100 tunniksi l20°C:eiseen vesiliuokseen, jossa oli natriumkarbonaatin ja natriumtiosulfaatin seosta, joka saatiin lisäämällä C02-kaasua kohdan (2) seokseen.

Voidaan olettaa, että seoksiin (1) ja (2) upotetun ruostumattoman teräksen (SUS-316) pinnalla tapahtui emäs-25 korroosiota, koska seokset olivat vahvasti emäksisiä ja niiden kiehumispiste oli korkea. Mutta tällaista korroosiota tuskin tapahtuu ruostumattoman teräksen pinnalla, joka on upotettu käsiteltävänä olevan keksinnön mukaisesti valmistetun natriumkarbonaatin ja natriumtiosulfaatin 30 seoksen vesiliuokseen, koska liuoksen emäksisyys on pienempi ja lämpötila matalampi kuin edellisissä seoksissa.

Käsiteltävänä olevan keksinnön mukaisen menetelmän avulla konsentroidun mustalipeän kosteuden absorptiokyky on pienentynyt tuntuvasti. Tämä johtuu ilmeisesti siitä, 35 että natriumkarbonaatin ja natriumtiosulfaatin muodostama 14 8551 7 seos ei absorboi kosteutta ilmasta yhtä hanakasti kuin kohdan (1) vetistyvä seos. Siten tämä menetelmä parantaa hyvin tehokkaasti kiinteytetyn mustalipeän varastoitavuut-ta ja estää kosteuden synnyn mustalipeän poltossa.

5 Seuraavat erityisesimerkit ja niihin liittyvät pii rustukset selventävät edelleen käsiteltävnä olevan keksinnön luonnetta.

Esimerkit 1-10, vertailuesimerkit 1 - 3 ja viite-esimerkit 1 ^3 10 Douglaskuusen AP-keitosta saatu AP-mustalipeä kon sentroitiin kiintoainepatoisuuteen 40 % ja sitten AP-mus-talipeään lisättiin C02-kaasua kuumentaen ja sekoittaen ^80oC:ssa. Mustalipeän pH, viskositeetti (konsentraatio 80 % lämpötilassa 80°C) ja kiehumispiste (normaalipainees-15 sa) ilmenevät taulukosta 1 esimerkkeinä 1-5. Tulokset, jotka saatiin douglaskuusesta peräisin olevalla hapetetulla KP-mustalipeällä, johon oli lisätty C02-kaasua, ilmenevät esimerkkeinä 6-10. Vertailuesimerkkien 1-3 tulokset ovat samantapaisia käsittelemättömällä AP-mustalipeäl-20 lä, KP-mustalipeällä ja hapetetulla KP-mustalipeällä. Viite-esimerkeissä 1-3 AP-mustalipeään on lisätty typpihappoa tai oksaalihappoa ja hapettamattomaan KP-mustalipeään on lisätty C02-kaasua. Mustalipeän viskositeetti määritettiin virtausviskometrillä.

.·. 25

II

15 8551 7

Taulukko 1 { Esimerkki Musta- Hapanaine Mustalipeän Kp.

lipeä viskositeet- ,o .

ti (mPas) 8 0 % 80°C 101,3 ___ _ 40% 80 °C, 80% kPa 5 1 AP C02 -kaasu 12, 5 4, 0 x 105 106 2 AP CO 2 “kaasu 11,5 5,6 x 104 106 3 AP C02 “kaasu 11,0 2,1 χ 104 106 4 AP CO2-kaasu 9,5 2,5 χ 105 106 Tämän kek- 5 AP C09-kaasu 9,0 8,6 χ 105 106 sinnönmuk rT . ., ^ , r, . η .. Hapetettu 4 10 menetelmä 6 Rp C02-kaasu 12,5 3,4 x 10 108

Hapetettu , 4 7 Kp C02-kaasu 11,5 3,2 x 10 108

Hapetettu 4 8 ^Kp C02-kaasu 11,0 2,4 x 10 108 , c „ Hapetettu 4 -*-5 9 ^p CO2-kaasu 9,5 5,0 x 10 108 , Hapetettu , 4 10 ^Kp CO2-kaasu 9,0 8,0 x 10 108 χ AP Ei lisäystä i3;9 4,0 χ 106 127 | 20 Tekniikan Vert. ·,. .. ... 4 taso esim. 2 KP Ei lisäystä 13;4 9,5 xlO4 126

Vert. Ei lisäystä l3;4 9,5 χ 104 121 _esim.___ _ AP Typpihappo li, 0 1,2 χ 104 110 25 ^M?2 AP Oksaalihappo io,8 2,7 x 104 106

Viite— . Δ esim.3 Kp CO,-kaasu 10,7 1,1 i 11' 118 16 8551 7

Taulukko 1

Esimerk- PH Mustalipeän Kp.(°C) ki nro Lisäaine 80°C viskositeetti 80 % 5 40% (mPaä 80°C, 75% 101,3 ----------kEa-

SfclSir1 11 C02 9>° 5>4 1 11)4 106

Tekniikan Vertailisi lisäys- 10 4 2 3 v m6 m

Itaso_psim. 4 fr-m 1U'4 1 x 10__111 10

Taulukko 1

Esimerk- Musta- Hapan- Mustali- ki nro lipeä aine ” peän vis- - kositeet- 80ÖC 20°C ti (mPas) 15 40% 40% 80°C,85% Tämän kek- .

sinnön me- 12 C^-emäs CO2 -kaasu 10,0 10,9 5,8 x 104 netelmä tavanomai- Vertai- ” ne n mene— 1 u es im · λ ·· «... ιποιι oi 4 . n 5 20 telmä 5 °2emäs El 11S· i0/3 H;2 1 10

Taulukko 2

Kemikaalit (vastaten mus- SS41 korrodaita- SUS316 korrodoi- 25 talipeän pit. 65 %) vuus (nm/vuosi) tavuus (mn/vuosi) 65%

Natriumhydroksidi . . , + . 1,7 x 10-4 1.5 x 10~4 natriunsulf ldi ' 1

Natriumhydroksidi ...30 . -5 -5 ^ 1,6 x 10 3 4,8 x 10 3 natriuntiosulfaatti 1 1

Natriunkarbonaatti + 4;8 x ΙΟ-6 1,4 x ΙΟ-6 ** 1 natriuntiosulfaatti

II

· * · » · · 17 B 5 S1 7

Esimerkki 11 ja vertalluesimerkit 4 ja 5

Tulokset, jotka saatiin eukalyptuksen keitosta peräisin olevalla AP-mustalipeällä ja samoilla menetelmillä kuin esimerkeissä 1 - 5 ja vertailuesimerkissä 1, ilmene-5 vät taulukosta 1.

Esimerkki 12 ja vertailuesimerkki 6

Tulokset, jotka saatiin samoilla menetelmillä kuin esimerkeissä 1-5, ilmenevät taulukosta 1. Kokeet suoritettiin KP-kuusimassan keitosta saadulla 02-emäsvalkaistul-10 la jäteliemellä, joka oli konsentroitu 40 %:iin.

Esimerkit 13 ja 14 ja vertailuesimerkit 7 ja 8

Esimerkeissä 1 - 10 ja vertailuesimerkeissä 1-3 käytettyyn AP-mustalipeään ja hapetettuun KP-mustalipeään lisättiin C02-kaasua ja mustalipeiden pH:ksi tuli näin 11,0 15 ja vastaavasti 10,5. Mustalipeän viskositeetin riippuvuus konsentraatiosta 80°C:ssa ilmenee taulukosta 1, joka myös sisältää kontrolleina tulokset käsittelemättömällä AP-mustalipeällä ja hapetetulla KP-mustalipeällä.

Esimerkki 15 20 Kuvio 2 esittää esimerkeissä 1-5 käytettyjen agg- lomeraattihiukkasten keskimääräisen halkaisijan riippuvuutta pH:sta. Halkaisija määritettiin Coulter-laskurilla.

Kuvio 3 esittää esimerkeissä 1-5 käytetyn musta-lipeän (konsentraatio: 80 %, lämpötila: 80°C), johon oli 25 lisätty C02-kaasua, viskositeetin riippuvuutta pH:sta.

Esimerkit 16 ja 17, vertalluesimerkit 9 ja 10 ja viite-esimerkit 4-9

Kuviosta 4 ilmenee mustalipeiden kiehumispisteen riippuvuus konsentraatiosta normaalipaineessa. Mustalipeät 30 valmistettiin lisäämällä C02-kaasua vertailuesimerkeissä 1-3 käytettyyn AP-mustalipeään ja hapetettuun KP-mustalipeään ja mustalipeiden pH:ksi tuli näin 11,0 ja vastaavasti 10,5. Kuviosta 4 ilmenevät kontrolleina käsittelemättömän AP-mustalipeän ja hapetetun KP-mustalipeän kiehu-35 mispisteet ja vastaavat konsentraatiot.

is 6 5 51 7

Kuviosta 5 ilmenee viitteenä natriumkarbonaatin, joka valmistettiin lisäämällä C02-kaasua KP-keitossa käytettyyn natriumhydroksidiin, kiehumispisteen riippuvuus normaalipaineessa kiintoainepitoisuudesta.

5 Kiehumispiste normaalipaineessa määritettiin (1) natriumhydroksidin ja natriumsulfidin seoksen vesiliuoksella, jonka sulfiditeetti oli 25 % ja jota käytettiin KP-keitossa, (2) natriumhydroksidin ja natriumtiosulfaatin seoksen vesiliuoksella, joka saatiin hapettamalla kohdan 10 (1) seos, ja (3) natriumkarbonaatin ja natriumtiosulfaatin seoksen vesiliuoksella, joka saatiin lisäämällä C02-kaasua seokseen (2). Kuviosta 6 ilmenee tällaisen kiehumispisteen riippuvuus kiintoainepitoisuudesta.

Esimerkit 18 ja 19 ja vertailuesimerkit 11-13 15 Kuviosta 7 ilmenee mustalipeän konsentroitumisno- peus, joka valmistettiin lisäämällä C02-kaasua esimerkeissä 1-5 käytettyyn AP-mustalipeään niin paljon, että AP-mus-talipeän pH:ksi tuli 11,0. Kuviosta 7 ilmenee kontrollina myös käsittelemättömän AP-mustalipeän konsentroitumisno-20 peus.

Kuviosta 8 ilmenee KP-mustalipeän konsentroitumis-nopeus, joka valmistettiin lisäämällä C02-kaasua esimerkeissä 6-10 käytettyyn hapetettuun KP-mustalipeään niin paljon, että KP-mustalipeän pH:ksi tuli 10,5. Kuviosta 8 25 ilmenee myös KP-mustalipeän ilman C02-lisäystä ja hapetetun KP-mustalipeän konsentroitumisnopeus. Konsentrointi suoritettiin vakuumikiertohaihduttimessa paineessa -550 mmHg (AP-mustalipeä) ja -600 mmHg (KP-mustalipeä) lämpötilassa 80°C. Konsentroitumisnopeus laskettiin konsentroidun musta- 30 lipeän vähenemisestä.

. Viite-esimerkit 4

Erilaisten terästen korrodoituvuus määritettiin saattamalla teräkset 120°C:ssa 100 tunniksi kosketukseen (1) natriumhydroksidin ja natriumsulfidin seoksen vesi-35 liuoksen kanssa, jonka sulfiditeetti oli 25 % ja jota käy- ti 19 8 5 51 7 tettiin KP-keitossa, (2) natriumhydroksidin ja natriumtio-sulfaatin vesiliuoksen kanssa, joka saatiin hapettamalla kohdan (1) seos, ja (3) natriumkarbonaatin ja natriumtio-sulfaatin seoksen vesiliuoksen kanssa, joka saatiin lisää-5 mällä C02-kaasua kohdan (2) seokseen (taulukko 2).

Edellä esitetyissä esimerkeissä käsitellään C02-kaa-sun lisäämistä mustalipeään ja C02-kaasun ja mustalipeän välistä kontaktireaktiota, mutta mustalipeään lisättävä aines ei rajoitu C02-kaasuun. Mustalipeän soodakattilasta 10 tai jonkin muun orgaanisen aineksen polttosysteemistä tuleva C02-pitoinen poistokaasu voidaan johtaa mustalipeään, jolloin kaasun ja mustalipeän välillä tapahtuu tehokas kontaktireaktio.

Käsiteltävänä olevan keksinnön yhtenä etuna on soo-15 dakattilasta tai muusta systeemistä poistuvan palamiskaa-sun käyttö, jolla ei muuten olisi käyttöä. Käyttämällä tällaista lähdettä käsiteltävänä olevalla keksinnöllä saavutetaan siten rahansäästöä.

Poistokaasun sisältämä hiilidioksidi voidaan myös 20 käyttää adsorptioprosessilla tai membraanierotusprosessil-la tapahtuneen konsentroinnin jälkeen. Tällaisessa tapauksessa mustalipeään johdetun C02-kaasupitoisen kaasun tilavuutta voidaan pienentää ja näin mustalipeän kyky absorboida C02-kaasua paranee.

25 Alla tarkastellaan yksityiskohtaisesti C02-kaasun absorptiolaitetta.

Käsiteltävänä olevassa keksinnössä voidaan käyttää tyypiltään vaihtelevia höyry-nestekontaktilaitteita tai kaasunabsorptiolaitteita, esim. tunnettua seinävalutusko-30 lonnia (kuvio 9), täytekappaleista pesutornia (kuvio 10), kellopohjatomia (kuvio 11), reikäpohjatomia (kuvio 12), ruiskutustornia (kuvio 13), skrubberia (kuvio 14), vaah-donsekoitustankkia, sykloniruiskutusskrubberia (kuvio 15), vaahdotuslaitetta, jota massa- ja paperiteollisuudessa 35 käytetään siistauslaitteena, Swemack-kennoa (kuvio 16), 20 B 5 51 7 pystyvaahdotinta tai ilmastuslaitetta, jollaisella syötetään ilmaa tai happea aktiivilieteprosesseissa. Näillä laitteilla saadaan hapetettu KP-mustalipeä absorboimaan C02-kaasua syöttämällä lipeään C02-kaasua ja/tai C02-kaasu-5 pitoista kaasua.

Käsiteltävänä olevan keksinnön kaasu-nestekontakti-laitteena on myös mahdollista käyttää esisekoitinta (kuvio 17); tällaista laitetta käytetään yleensä kloorattaessa massaa keskinkertaisen väkevyyden omaavalla kloorilla.

10 Tällaisessa tapauksessa mustalipeä syötetään esisekoitti- meen sulpun asemasta ja kloorin ja/tai klooridioksidin asemasta siihen syötetään poistokaasua.

Käsiteltävässä keksinnössä käyttökelpoisia kaasu-nestekontaktilaitteita ovat myös staattinen sekoitin (ku-15 vio 8), injektiosyötin (kuvio 19), höyryejektori tai mekaanisesti sekoitettu ilmastuslaite (kuvio 20), jossa käytetään C02-kaasua tai C02-kaasupitoista kaasua.

Yllä mainittuja erityyppisiä C02-kaasun absorptio-laitteita voidaan käyttää yksinään tai yhdistelminä. Mus-20 talipeän hapetuslaitetta (kuvio 21(a) tai (b)) voidaan myös käyttää hapetetun, laimean mustalipeän C02-kaasun ab-sorptiolaitteena, jolloin käytetään C02-kaasua ja/tai C02-pitoista kaasua hapetuksessa käytettävän ilman tai hapen asemasta.

:--25 On myös toivottavaa käyttää laitetta, jossa C02- kaasu ja/tai C02-pitoinen kaasu imetään hapetettua mustali-peää sisältävään sekoitustankkiin, tai jossa hapetettu mustalipeä ruiskutetaan tankkiin, joka sisältää C02-kaasua ja/tai C02-pitoista kaasua vähintään normaalipaineessa.

30 Kun kaasulähteenä käytetään mustalipeän poltossa syntyvää kaasua ja vastaavaa, vaahtoaminen voidaan eliminoida käyttämällä moniputkirakenteista seinävalutustornia.

' On myös mahdollista säädellä kaasun absorboi tiimistä jääh- *:·: dyttämällä putkia ulkopuolelta. Tällaiseen C02-kaasun ab- : i 35 sorptiolaitteeseen liittyy myös se etu, että kaasupuolen li 2i 6 5517 painehukka voidaan pitää suhteellisen pienenä. Käsiteltävänä olevaa keksintöä toteutettaessa voidaan myös käyttää täytekappaleista tornia, kellopohjatomia ja/tai reikäpoh-jatomia ja on toivottavaa varustaa laite vaahdonpoistovä-5 lineillä ja kaasun lämpötilaa alentavilla välineillä, jolloin poistokaasua pestään vedellä.

Lisäksi on mahdollista käyttää kaasun hyvän absor-boituvuuden saavuttamiseksi venturi-pesuria, joskin kaasu-puolen painehukka on tällöin suuri ja vaahtomaisen estämi-10 nen on hankalaa. Kun tällainen C02-absortio-operaatio suoritetaan, riittää, että mustalipeää kierrätetään C02-kaasun absorptiolaitteessa pumpulla ja mustalipeä poistetaan, kun sen pH on alentunut alueelle 9,5 - 12,5, edullisesti 10,0 - 12,0, verrattuna mustalipeän pH-arvoon 12,6 - 13,8 15 tulokohdassa.

Täytekappaleista tornia, reikäpohjatomia tai vastaavaa, joiden kaasulähteenä käytetään KP-mustalipeän poltossa muodostuvaa kaasua, käytetään mieluiten suhteellisen pitkälle konsentroidun KP-mustalipeän C02-kaasun absorptio-20 laitteena. Tällaisissa torneissa kaasun ja nesteen kontakti tapahtuu tehokkaasti. On toivottavaa ennalta pestä poistokaasua vedellä ja alentaa sen lämpötila matalammalle tasolle ongelmien välttämiseksi, joita saattaa syntyä konsentroitaessa mustalipeää siten, että mustalipeään lisä- 25 tään poistokaasua. Toisaalta, kun tässä tarkoituksssa käy tetään seinävalutornia, kaasunabsorboituvuus pienenee tuntuvasti nesteen lämpötilan kasvaessa. On myös suositeltavaa käyttää venturipesuria kaasun ja nesteen kontaktin parantamiseksi. Tällöin kaasupuolen painehukka on suuri, 30 mutta ongelmia ei juurikaan synny, ei edes konsentroitaessa mustalipeä poistokaasulla.

Lisäksi on mahdollista käyttää kaskadihaihdutinta (kuvio 22(a)), jota tunnetuissa ratkaisuissa käytetään tavallisesti kontaktireaktiolaitteena, jossa keskinkertai-35 sen väkevä mustalipeä joutuu kosketukseen soodakattilasta 22 8 5 51 7 tulevan poistokaasun kanssa. Mutta tämän tavanomaisen laitteen käyttö C02-kaasun absorboimiseen ei ole suositeltavaa, koska tämän tyyppinen laite on suunniteltu pelkästään mustalipeän konsentrointiin siten, että vältytään 5 mahdollisimman tarkoin C02-kaasun ja mustalipeän kontakti-reaktiolta. Onkin välttämätöntä lisätä rumpujen nopeutta ja niiden lukumäärää poistokaasun sisältämän C02-kaasun saattamiseksi kosketukseen mustalipeän kanssa. Voidaan käyttää tavanomaista kiekkohaihdutinta (Kuvio 22(b)).

10 On mahdollista käyttää laitetta, jossa pitkälle väkevöity mustalipeä joutuu kosketukseen soodakattilasta tulevan poistokaasun kanssa ja jossa soodakattilan poisto-kaasu johdetaan mustalipeän pinnan ala- ja/tai yläpuolelle kiekkohaihduttimen mustalipeäsäiliössä. Kiekkohaihdutin 15 väkevöi epäsuorakuumennustyyppisellä pyörivällä kiekkolla. Tässä laitteessa C02-kaasun ja mustalipeän kontaktiastetta ja mustalipeän konsentroituvuutta voidaan edistää asentamalla lähelle pyörivän kiekon pintaa kaavin, joka kaapii irti kiekon pintaan tarttuneen mustalipeän. On myös mah-20 dollista käyttää laitetta, joka aikaansaa keskinkertaisen väkevän mustalipeän ja soodakattilasta tulevan poistokaasun välisen kaasu-nestekosketuksen. Tämä laite soveltuu myös erittäin väkevän mustalipeän konsentrointiin tai sitä voidaan käyttää paineenkestävänä laitteena, jolloin kaasu-25 nestekontakti voi tapahtua korkeassa paineessa. Näitä kaa-su-nestekontaktilaitteita voidaan käyttää yksinään tai yhdistelminä ja niitä voidaan myös käyttää mustalipeän konsentrointilaitteina.

C02-kaasun lisääminen mustalipeään alentaa musta-30 lipeän kiehumispistettä 1 - 20°Creellä laskettuna mustalipeän kiehumispisteestä, jota ei ole käsitelty C02:lla. Mustalipeän kiehumispisteen kohoaminen voidaan pitää äärimmäisen kapealla alueella, joten on mahdollista suuresti laajentaa käytettävissä olevaa tehokasta lämpötilaeroa 35 verrattuna tällaisen konsentrointilaitteen kokonaislämpö- li 23 85517 tilaeroon. Tämä ei vain merkitse parannusta mustalipeän konsentroituvuudessa, konsentrointilaitteen koossa ja kustannuksissa, vaan on myös mahdollista konsentroida musta-lipeä pidemmälle ja lisätä lämmön määrää, joka saadaan 5 talteen mustalipeän poltosta.

Koska käsiteltävänä olevan keksinnön mukainen menetelmä pienentää mustalipeän viskositeettia, mustalipeän juoksevuus paranee ja konsentrointilaitteen käyttövoima pienenee. Myös mustalipeän konsentroitavuus paranee edel-10 leen.

Parantunut juoksevuus helpottaa siirtoa outkijohto-ja pitkin ja voidaan olettaa tämän vähentävän mustalipeää putkistossa kuljettavien pumppujen tehonkuormitusta. Voidaan olettaa, että tällaisen kuormituksen pysyessä vakiona 15 on mahdollista siirtää väkevämpää mustalipeää.

Voidaan olettaa, että parantuneen juoksevuuden, ts.

mustalipeän parantuneen polttouuniin ruiskutettavuuden ansiosta mustalipeä voidaan ruiskuttaa väkevämpänä. Tämä merkitsee sitä, että soodakattilaan joutuu mustalipeän 20 mukana vähemmän vettä eli soodakattilassa haihdutettavan veden määrä pienenee. Haihtumisessa syntyvää latenttiläm-pöä ei käytetä täysin hyväksi ja siten voidaan olettaa sen olevan käytettävissä tehollisena lämpöenergiana. Konsent-- . rointilaitteen korrodoitumisen pieneneminen, joka johtuu 25 käsiteltävänä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä konsentroidun KP-mustalipeän käytöstä, helpottaa huoltoa.

Claims (15)

1. 24 8551 7
2. 1. Menetelmä emäksisen jäteliemen konsentroimisek-si keittokemikaalien ottamiseksi talteen mainitusta jäte- 5 liemestä menetelmän käsittäessä olennaisesti rikkiyhdisteitä sisältämättömän emäksisen jäteliemen konsentroimisen monikattilaisella haihdutuslaitteella, joka jäteliemi on poistettu puuaineksen alkalikeittovaiheesta ja/tai tämän jälkeisestä puuaineksen valkaisuvaiheesta, tunnet-10 t u siitä, että C02-pitoista kaasua, joka on johdettu pa-lamisvaiheen poistokaasuista, lisätään ennen monikatti-laista haihdutuslaitetta tai tämän kahden tai useamman osan välillä, ylläpidettäessä näin mainitun jäteliemen pH välillä 8,5-12,5 jäteliemen kiehumispisteen ja viskosi-15 teetin alentamiseksi ja sen jähmettymisen edistämiseksi.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu puuaineksen alkali-keitto suoritetaan soodamenetelmällä.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että mainittu puuaineksen valkai-suvaihe suoritetaan happivalkaisuna, vetyperoksidivalkai-suna ja/tai otsonivalkaisuna ja/tai alkaliuuttona.
5. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun C02-pitoisen kaasun 25 lähde valitaan yksinään tai yhdistelmänä poistokaasuista, jotka saadaan mainittua konsentroitua jätelientä polttavasta soodakattilasta, kattilasta, jossa poltetaan ainesta, joka sisältää muita orgaanisia yhdisteitä kuin mainittua jätelientä, polttouunista, jätteenpolttouunista 30 ja/tai reaktiouunista.
6. 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittuna C02-pitoisena kaasuna on poistokaasu, jonka sisältämä C02-kaasu konsentroidaan. | 35 6. Laite patenttivaatimuksen 1 mukaisen jätelie men konsentroimiseksi, tunnettu siitä, että se muo- li 25 6 5 5 17 dostuu vakuumihaihduttimista ja välineistä C02-kaasun ja/ tai C02-kaasupitoisen kaasun absorboimiseksi mainittuun jäteliemeen, jolloin mainitut välineet on sijoitettu ennen mainittuja vakuumihaihduttimia ja/tai niihin.
7. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tun nettu siitä, että mainitut absorbointivälineet valitaan yksinään tai yhdistelmänä ryhmästä seinävalutustor-ni, täytekappaleinen torni, reikäpohjatomi, kellopoh-jatomi, venturipesuri, sekoitustankki ja/tai paineistet-10 tu tankki, joka sisältää C02-kaasua tai C02-kaasupitoista kaasua.
8. 8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittuna konsentrointilaitteena on epäsuorakuumennustyyppinen kiekkohaihdutin, joka on varus- 15 tettu kaapimella mainitun laitteen kuumennuspintoihin tarttuneen mainitun jäteliemen poiskaapimiseksi.
9. 9. Menetelmä emäksisen jäteliemen konsentroimiseksi keittokemikaalien ottamiseksi talteen mainitusta jäte-liemestä menetelmän käsittäessä (1) rikkiyhdisteen tai 20 rikkiyhdisteitä sisältävän emäksisen jäteliemen hapetta-misen, joka on poistettu puuaineksen alkalikeittovaihees-ta, ja (2) mainitun jäteliemen konsentroimisen monikat-tilaisella haihdutuslaitteella, tunnettu siitä, että C02-pitoista kaasua, joka on johdettu palamisvaiheen - 25 poistokaasuista, lisätään vaiheen (1) jälkeen ja että mainittua kaasua lisätään ennen vaihetta (2) tai kahden tai useamman vaiheen välillä vaiheen (2) aikana, ylläpidettäessä näin mainitun jäteliemen pH välillä 8,5-12,5 jäte-liemen kiehumispisteen ja viskositeetin alentamiseksi, sen 30 jähmettymisen edistämiseksi ja korroosion estämiseksi.
10. 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu puuaineksen alkali- ' ' keittovaihe suoritetaan sulfaattimenetelmällä (kraftmene- *:·: telmä) ja/tai alkalisella sulfiittimenetelmällä yksinään 35 tai yhdistelmänä. 26 855 1 7
11. 11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun C02-pitoisen kaasun lähde valitaan yksinään tai yhdistelmänä poistokaasuista, jotka saadaan mainittua konsentroitua jätelientä poltta- 5 vasta soodakattilasta, kattilasta, jossa poltetaan ainesta, joka sisältää muita orgaanisia yhdisteitä kuin mainittua jätelientä, polttouunista, jätteenpolttouunista ja/tai reaktiouunista.
12. 12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että mainittuna C02-pitoisena kaasuna on poistokaasu, jonka sisältämä C02-kaasu konsentroidaan.
13. 13. Laite patenttivaatimuksen 9 mukaisen jätelie-men konsentroimiseksi, tunnettu siitä, että se 15 muodostuu vakuumihaihduttimista ja välineistä C02-kaasun ja/tai C02-kaasupitoisen kaasun absorboimiseksi mainittuun jäteliemeen, jolloin mainitut absorbointivälineet on sijoitettu ennen mainittuja vakuumihaihduttimia ja/tai niihin ja mainitun jäteliemen hapetusvälineiden jälkeen.
14. 14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laite, tun nettu siitä, että mainitut absorbointivälineet valitaan yksinään tai yhdistelmänä ryhmästä seinävalutustor-ni, täytekappaleinen torni, reikäpohjatomi, kellopoh-jatorni, venturipesuri, sekoitustankki ja/tai paineistet- 25 tu tankki, joka sisältää C02-kaasua tai C02-kaasupitoista kaasua.
15. 15. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittuna konsentrointilaitteena on epäsuorakuumennustyyppinen kiekkohaihdutin, joka on 30 varustettu kaapimella mainitun laitteen kuumennuspintoihin tarttuneen mainitun jäteliemen poiskaapimiseksi. li 27 8 5 5 1 7