FI85994B - Saett att aotervinna kemikalier ur massaavlutar. - Google Patents

Description

1 85994

Menetelmä kemikaalien talteenottamlseksi massajäteliemistä

Keksintö koskee menetelmää kemikaalien talteenotta-miseksi massajäteliemistä käyttäen samanaikaisesti hyväksi 5 prosessissa vapautuvaa energiaa, jolloin massajäteliemet johdetaan reaktorissa olevaan reaktiovyöhykkeeseen syöttäen samanaikaisesti ulkopuolista, palamisesta riippumatonta lämpöenergiaa, jolloin lämpötilaa ja happipotentiaa-lia vyöhykkeessä säädetään toisistaan riippumatta mainitun 10 lämpöenergian säädetyllä syötöllä, sekä syöttäen happipi-toista kaasua ja/tai hiilipitoista materiaalia.

Massateollisuudessa pyritään käyttämään energiaa ja kemikaaleja uudelleen niin pitkälle kun mahdollista, sekä taloudellisista että ympäristön suojelullisista syistä.

15 Periaatteessa nämä talteenottoprosessit käsittävät neljä osaprosessia, ts. rikki-pelkistys prosessi, prosessi epäorgaanisten tuotteiden erottamiseksi, orgaanisten tuotteiden hapetus-prosessi, jossa vapautuu energiaa, sekä alkalin käsittely käyttökelpoiseen muotoon. Nämä prosessit 20 voidaan suorittaa erillisinä osaprosesseina tai niitä voidaan suorittaa useita yhdessä vaiheessa. Modernissa alkalin talteenottokeittimessä, Tomlinsonin keittimessä, ensimmäiset kolme prosessia suoritetaan yhdessä vaiheessa, kun emäsprosessi suoritetaan tätä seuraavan kaustisointi-25 vaiheen aikana.

Yleensä soodakattila on se tekijä, joka rajoittaa mahdollisuutta laajentaa ja/tai lisätä massatehtaan kapasiteettia. Soodakattilan kapasiteettia rajoittaa sen kaasun tilavuus, joka virtaa keittimen primäärisen ilmatilan 30 kautta, ilman että se veisi mukanaan liikaa kiintoainetta tai kelluvia partikkeleja. Toinen rajoittava tekijä voi olla höyrypuolen lämpökuorma.

.·. : Soodakattilaa voi rajoittaa myös kemiallisen tai- • · * ··. teenoton ja palamisen samanaikaisen optimoinnin vaikeus.

35 Tämä tarkoittaa sitä, että sekä alkalia että rikkiä vapau-tuu tietty määrä kaasufaasiin. Eräs ratkaisu tähän ongel- * ♦ · > ·. ·: i l 2 85994 maan on esitetty SE-patentissa nro 8 302 245-0, jossa koko talteenottoprosessi on jaettu kolmeen vaiheeseen. Prosessi alkaa korkean lämpötilan vaiheella, jossa rikki pelkistetään ja poistetaan sulassa muodossa, jolloin samalla 5 sekä alkali että orgaaninen materiaali kaasuuntuvat. Seu-raavassa vaiheessa alkali kondensoidaan ja muutetaan samalla haluttuun muotoon, ja lopuksi, kolmannessa vaiheessa orgaanisesta osasta peräisin oleva kaasu poltetaan, jolloin syntyy energiaa. Yllä esitetyn menetelmän tarkoituk-10 sena on siis eliminoida myöhempi alkalikäsittely.

Toinen menetelmä kemikaalien talteenottamiseksi jäteliemistä on esitetty SE-patentissa nro 7 204 304-5. Tässä sulate ja kaasu erotetaan toisistaan esi-reaktorissa ja prosessi on kokonaan riippuvainen osittaisesta palami-15 sesta kehittyneestä energiasta riittävän korkean lämpötilan saavuttamiseksi. Käytännössä tämä aiheuttaa varteenotettavia vaikeuksia. Jos osittainen palaminen on riittämätöntä, on lämpötila liian matala liekin takaamiseksi, kun taas, jos palaminen on liiallista, sekä rikki että 20 alkali poistuvat kaasun mukana.

Edellä mainitut ongelmat ja vaikeudet voidaan ratkaista esillä olevan keksinnön avulla.

Keksintä koskee menetelmää kemikaalien talteenottamiseksi massajäteliemistä käyttäen samanaikaisesti hyväksi 25 prosessissa vapautuvaa energiaa, jolloin massajäteliemet johdetaan reaktorissa olevaan reaktiovyöhykkeeseen syöttäen samanaikaisesti ulkopuolista, palamisesta riippumatonta lämpöenergiaa, jolloin lämpötilaa ja happipotentiaa-lia vyöhykkeessä säädetään toisistaan riippumatta mainitun 30 lämpöenergian säädetyllä syötöllä, sekä syöttäen happipi-toista kaasua ja/tai hiilipitoista materiaalia. Menetelmälle on tunnusomaista, että reaktorissa ylläpidetään 900-1100 °C lämpötila ja happipotentiaalia säädetään hap-pipitoisen kaasun ja/tai hiilipitoisen materiaalin sääde-35 tyllä syötöllä, jolloin massajäteliemessä oleva rikki pel-· kistyy ja oleellisesti kaikki alkali ja rikki sitoutuu - sulaan faasiin, joka erotetaan kaasufaasista.

3 85994

Esillä olevan keksinnön mukaisesti talteenottopro-sessi jaetaan kolmeen eri vaiheeseen. Ensimmäisen vaiheen aikana rikki pelkistetään ja poistetaan jäteliemen epäorgaanisen osan kanssa sulassa faasissa samalla kun orgaani-5 nen osa kaasuuntuu. Tämä vaihe optimoidaan mahdollisimman täydellisen rikin ja alkalin erottumisen aikaansaamiseksi. Toisen vaiheen aikana poltetaan kaasu energian muodostamiseksi. Tämä voidaan toteuttaa usealla eri tavalla ja useaan eri tarkoitukseen, mutta sen ollessa talteenotto-10 vaiheesta kokonaan erillään, voidaan se optimoida helposti erikseen. Kolmas vaihe on konventionaalinen alkalin muuttaminen haluttuun muotoon.

Syötettävä kaasu on sopivasti ilma ja muodostaa kantajan reaktoriin syötettävälle ulkopuoliselle lämpö-15 energialle.

Vaihtoehtoisesti ulkopuolinen energia lisätään run-sasenergisenä kaasuna, joka on kuumennettu plasmageneraat-torissa.

Sopivasti 96-100 % kaikesta alkalista ja rikistä 20 sitoutuu sulaan faasiin.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä, samoin kun SE-patentissa nro 8 302 245-9 kuvatussa menetelmässä, käytetään palamisesta riippumatonta energianlähdettä, joka siis mahdollistaa aikaisemmin SE-patentissa nro 7 204 304-5 25 kuvatussa menetelmässä esiintyvien ongelmien poistamisen.

Erityisissä sovellutuksissa, joissa käytetään plas-mageneraattoria, on yllättävästi havaittu, että vahvali-peän kaasuuntumisen reaktionopeus on erityisen korkea, joten reaktori voidaan suunnitella erityisesti antamaan 30 sulan faasin maksimaalisen erottumisen kaasufaasista.

Keksinnön mukainen lämpötilan tarkka kontrollointi-mahdollisuus sallii keittokemikaalien koostumuksen opti-: moinnin suhteessa keittoprosessiin, ilman että sulan faa- sin sulamispiste ja juoksevuus aiheuttavat ongelmia tal-35 teenottovaiheessa.

4 85994

Esimerkki

Koelaitteistossa syötettiin 9 kg raskasta vahvali-peää sylinterinmuotoiseen reaktoriin ennen plasmageneraat-toria, joka sijaitsi tangentiaalisesti sylinterillä. Plas-5 mageneraattorin läpi syötettiin 270 m3 N ilmaa tunnissa. Prosessiin johdettiin lisäksi 120 m3 N toisen tangentiaa-lisen sisäänmenon kautta.

Vahvalipeän koostumus oli seuraava:

Na 20,5 % kuiva-aineesta 10 S 4,5 % H2 3,7 % 02 37,0 % C 34,0 %

Cl 0,3 % 15 65 % kuiva-ainetta ja kalorimetrinen lämpöarvo 13,89 MJ/kg DS.

Reaktorin lämpötila pidettiin 1000 °C:ssa. Tämän lämpötilan ylläpitämiseen tarvittiin ylimääräistä energiaa 1260 kW, osittain korvaamaan häviöt reaktioastiässä. Pitä-20 mällä swirl-luku suurempana kun 0,6 ja Reynoldsin luku suurempana kun 18 000, samoin kun valitsemalla sopivat reaktorin mitat, saavutetaan lähes 100 % sulan faasin erottuminen.

Sulaa juoksutettiin jatkuvasti koko prosessin ajan , , 25 ja määrä oli 147,5 kg/h. Analyysin tulos on seuraava:

NaOH 2,1 %

Na2C03 64,7 %

NaCl 0,7 %

Na2S 31,5 % '30 Saadun kaasun kuiva-aineen koostumus: CO 16,8 % Na 0,03 % C02 13,0 % NaOH 0,04 % : H2 23,5 % NaCl 0,02 % N2 46,6 % 35 Jos ilman määrää lisätään energian lisäyksen pie nentämiseksi, hapettuu Na2S suurelta osin - jota pitää kaikilla tavoin välttää.

Claims (4)

5 85994

1. Menetelmä kemikaalien talteenottamiseksi massa-jäteliemistä käyttäen samanaikaisesti hyväksi prosessissa 5 vapautuvaa energiaa, jolloin massajäteliemet johdetaan reaktorissa olevaan reaktiovyöhykkeeseen syöttäen samanaikaisesti ulkopuolista, palamisesta riippumatonta lämpö-energiaa, jolloin lämpötilaa ja happipotentiaalia vyöhykkeessä säädetään toisistaan riippumatta mainitun lämpö-10 energian säädetyllä syötöllä, sekä syöttäen happipitoista kaasua ja/tai hiilipitoista materiaalia, tunnettu siitä, että reaktorissa ylläpidetään 900-1100 °C lämpötila ja happipotentiaalia säädetään happipitoisen kaasun ja/tai hiilipitoisen materiaalin säädetyllä syötöllä, jolloin 15 massajäteliemessä oleva rikki pelkistyy ja oleellisesti kaikki alkali ja rikki sitoutuu sulaan faasiin, joka erotetaan kaasufaasista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syötettävä kaasu on ilma ja 20 muodostaa kantajan reaktoriin syötettävälle ulkopuoliselle 1ämpöenergi a11e.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ulkopuolinen energia syötetään run-sasenergisenä kaasuna, joka on kuumennettu plasmageneraat- 25 torissa.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 95 - 100 % kaikesta alkalista ja rikistä sitoutuu sulaan faasiin. 6 85994