FI89518B - Foerfarande foer aotervinning av svavel och alkali - Google Patents

Description

8951 8

MENETELMÄ RIKIN JA ALKALIN TALTEENOTTAMISEKSI

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä alkalin ja 5 rikin taiteenottamiseksiselluloosatehtaassa natriumsulf idia tai -bisulfidia sisältävästä liuoksesta ja sellutehtaan kemikaalien talteenottoprosessien yhteydessä syntyvistä savukaasuista.

10 Tehtaiden pyrkimyksenä on nykyään päästä yhä pienempiin kemikaalipäästöihin. Sellutehtaissa tämä merkitsee esimerkiksi yhä pienempiä rikkipäästöjä, jolloin rikki on otettava talteen ja palautettava tehtaan kemikaalikiertoon tai muuhun käyttöön, missä siitä ei ole haittaa ympäristölle.

15 Tällöin on kuitenkin huolehdittava siitä, että kemikaalit palautetaan ja poistetaan oikealla tavalla niin, että tehtaan kemikaalisuhteet, ennen kaikkea natriumin ja rikin suhde, pysyvät tasapainossa.

20 Sellutehtaassa alkalisulf idia ja natriumkarbonaattia sisältävää liuosta saadaan mm. poltettaessa selluloosakeiton jätelipeää pelkistävissä olosuhteissa ja saatu kemikaaleja sisältävä sula liuotetaan viherlipeäksi. Tunnetaan useita menetelmiä rikin erottamiseksi alkalisuifidi1iuoksesta 25 karbonoimalla liuosta selluloosan valmistuksessa käytet- • 1 ···1 tävien keittokemikaalien regeneroimiseksi . Niin kutsutussa • ♦ · .· 1 Storan kemikaalien talteenottoprosessissa sulfiittikeittoa • · » : varten sulfidilipeää otetaan talteen viherlipeäliuoksista • · : prosessissa, jossa ylimääräinen hiilidioksidikaasu saate- *:2: 30 taan reagoimaan liuoksen kanssa kaasumaisen seoksen aikaan- saamiseksi, joka sisältää ylimääräisen hiilidioksidin sekä rikkivetyä, jolloin samanaikaisesti saadaan liuos, joka on pääasiallisesti vapaa sulf idirikistä. Tämä liuos • 1 ·*· P1065/T3 saa reagoida alkalibisulfiitin tai rikkidioksidin kanssa, • · 35 jolloin vapautuu hiilidioksidia ja saadaan alkalimetallisul- 2 • · .1·; fiittiliuos, jota voidaan käyttää keittolipeänä. Hiilidiok- • · · · 2 39518 sidikaasussa esiintyvä rikkivety saa reagoida rikkidioksidin kanssa muodostaen alkuainerikkiä (Claus-reaktori). Rikki poltetaan erillisessä uunissa ilman läsnäollessa valmistettaessa rikkidioksidia, jota käytetään rikkivedyn kanssa 5 tapahtuvassa reaktiossa ja myös reaktiossa jäteliuoksen kanssa sen jälkeen, kun liuos on pääasiallisesti vapautettu sulfidirikistä käyttämällä hiilidioksidia.

Sellutehtaissa rikki voi joutua ympäristöör etupäässä 10 savukaasujen mukana, minkä vuoksi savukaasut on pestävä ri kin sitomiseksi.

Tämän keksinnön tarkoituksena on tarjota aikaisempaa yksinkertaisempi ja taloudellisempi tapa sellutehtaan 15 kemikaalien talteenottamiseksi pyrittäessä minimoimaan tehtaan päästöjä ja pitämään kemikaalisuhteet oikeina.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä - viherlipeää tai muuta sulfidipitoista liuosta karbonoidaan 20 hiilidioksidilla, jolloin muodostuu aikaiibikarbonaattia ja rikkivetyä, - hiilidioksidin kanssa poistuva rikkivety erotetaan alku- ” ainerikkinä antamalla rikkivedyn reagoida rikkidioksidin [ * kanssa, 25 hiilidioksidi kierrätetään takaisin viherlipeän karbonoin- i : tiin ja muodostunut bikarbonaatti johdetaan pois karbonaat- "· ti/bikarbonaatti-liuoksena, : : ja olennaista menetelmälle on, että - rikkivedyn annetaan reagoida sellutehtaan savukaasuista 30 talteenotetun rikkidioksidin kanssa, ja - saadusta karbonaatti/bikarbonaattiliuoksesta poistetaan hiilidioksidia höyryn avulla, jolloin muodostuu karbonaat-tiliuosta, jota käsitellään alkalin talteenottamiseksi.

*: 35 Koska Claus-reaktorissa tarvittava rikkidioksidi on proses sin sivutuote, ei tarvita erillistä rikinpolttouunia eikä P1065/T3 3 8 9 5'. 8 siihen liittyvää jätelämpökattilaa kuten tunnetussa Stora-prosessissa. Näin saadaan hyödynnettyä myös savukaasun puhdistuksessa talteenotettu rikkidioksidi. Puhdas natriumkarbonaatti 1iuos voidaan kaustisoida natriumhydroksidiksi, 5 joka voidaan käyttää esimerkiksi massan valkaisussa ja näin pienentää make-up kemikaalien tarvetta.

Esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän avulla saadaan koko sellutehtaan Na- ja S-tase kontrolloitua niin, ettei 10 muualta prosessista tarvitse ottaa kemikaaleja ulos.

Keksintöä selostetaan lähemmin viittaamalla oheiseen kuvioon, joka esittää laitteistoa esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän suorittamiseksi.

15

Selkeytetty sulfidipitoinen viherlipeä johdetaan optimisa-keudessa, noin 130 g Na20/1 (TTA), reaktiotornin 2 yläosaan karbonointia varten. Reaktiotornina toimii esimerkiksi täytekappale- tai välipohjakolonni. Viherlipeä karbonoidaan 20 hiilidioksidilla, jolloin syntyy bikarbonaattia ja rikkivetyä. Karbonointiin voidaan johtaa vain osa (esimerkiksi ·*·. 20-25%) laitoksen viherlipeävirrasta, jolloin prosessi ei häiritse varsinaista valkolipeän valmistusta. Vaihtoehtoi-sesti voidaan koko viherlipeävirta käsitellä näin.

25 ··· Rikkivety poistuu hiilidioksidin kanssa tornin 2 huipulta yhdettä 3 pitkin katalyyttiseen kontaktireaktoriin, kuten • · • ’ Claus-reaktoriin 4, jossa se rikkidioksidin läsnäollessa muuttuu alkuainerikiksi. Reaktorin alla olevalta lauhdut-**: 30 timelta 5 saadaan alkuainerikkiä 6, josta osa 7 voidaan poistaa prosessista tai osa 8 voidaan kierrättää takaisin ‘ . massan keittoon sekoittamalla rikkiä valkolipeään, jolloin ; muodostuu natriumpolysulfidia, mikä parantaa keiton saantoa.

35 Hiilidioksidi 9 kierrätetään takaisin reaktiotorniin 2 ·.· viherlipean karbonointia varten.

P1065/T3 4 o 9 5 . 8

Karbonoinnissa syntyneestä bikarbonaatti/karbonaatti-liuoksesta poistetaan hiilidioksidia höyryn 10 avulla, joka syötetään reaktiotornin pohjalta, jolloin bikarbonaatti 5 muuttuu karbonaatiksi. Oleellisesti puhdas karbonaatti liuos 11 poistetaan tornin 2 pohjalta.

Karbonaattiliuoksen poisto reaktiosta aiheuttaa hiilidioksi-divajausta, joka peitetään syöttämällä bikarbonaattia 13 10 reaktiotornin bikarbonaattivyöhykkeelle. Bikarbonaattia saadaan kierrättämällä osa 12 karbonaattiliuoksesta absorbaattoriin 14, jossa karbonaattiliuokseen imeytetään hiilidioksidia sopivasta lähteestä, esimerkiksi meesauunin savukaasuista 15. Absorbaattori 14 on esimerkiksi täytekap-15 pale- tai pöhjaventtiilikolonni. Imeytetty hiilidioksidi poistuu liuoksesta, kun höyryä syötetään bikarbonaattialu-eelle. Tällainen suoritustapa mahdollistaa hiilidioksidin tuomisen systeemiin tarpeen mukaan säätämällä hiilidioksidin absorptio- ja poistoastetta kiertoon ja siitä pois sekä 20 säätämällä kierrätysvirtausta.

,··.^ Loppuosa 16 natriumkarbonaattiliuoksesta johdetaan kaus- tisointiin. Siihen lisätään poltettua kalkkia 17, jolloin se sammuu ja samalla karbonaattiliuos saadaan kaustisoitua .

* · · ’·’ * 25 Kaustisoidusta liuoksesta suodatetaan syntynyt kalsiumkar- ··· bonaatti 19 pois suodattimessa 18 ja johdetaan meesan ' * pesuun. Syntynyt suodos 20 on puhdasta natriumhydroksidili- ; uosta. Natriumhydroksidi voidaan käyttää esimerkiksi valkaisussa korvaamaan muualta ostettavaa puhdasta NaOH:a.

·:··: 30

Claus-reaktorissa 4 tarvittava rikkidioksidi 21 saadaan .* . sellutehtaan rikkidioksidipitoisista savukaasuista, kuten • ’· meesauunin tai erillisen savukaasujen polttoon tarkoitetun • · » · ' ‘ reaktorin savukaasuista. Sopivimmin SO2 otetaan talteen FI- 35 patenttihakemuksen 915672 mukaisesti. Rikkipitoinen savukaa- ....' su 22 saatetaan kosketuksiin natriumsulfiittia sisältävän P1065/T3 5 395,8 pesuli.uok.sen 31 kanssa absorptiolai tteessa 23, jolloin rikkidioksidi absorboituu liuokseen ja muodostuu natrium-bisulfiittia sisältävä liuos. Absorptioliuos regeneroidaan haihdutuskiteytysmenetelmällä käyttäen hyväksi termokompres-5 sorihaihdutustekniikkaa. Bisulfiittiliuos 24 poistetaan absorptiolaitteesta ja johdetaan haihdutus- ja kiteytys laitteeseen 25, jona sopivimmin toimii laskevakalvo-periaatteel-la toimiva lamellihaihdutin, jonka lamellien ulkopinnalla virtaa haihdutettava neste ja sisäpuolella lämmitysväliaine. 10 Liuosta konsentroitaessa natriumbisulf iitin termisen hajoamisen tuloksena syntyy vettä, rikkidioksidia ja natriumsulfiittia, joka kiteytyy liuoksesta. Natriumsul-fiittikiteitä sisältävä liuos 26 poistetaan haihduttimesta käytettäväksi pesuliuoksena. Muodostunut vesihöyry/rikki-15 dioksidi-seos 27 poistetaan haihduttimesta kompressoriin 28, jossa höyryn paine ja lämpötila nostetaan ja höyry palautetaan haihduttimeen käytettäväksi lämmityshöyrynä. Höyryn lauhtuessa muodostunut kondensaatti 29 johdetaan säiliöön 30 ja käytetään natriumsulfiittikiteiden liuottami-20 seen, joka liuos käytetään absorptiolaitteessa 23. Lauhtuma- ton rikkidioksidikaasu 32 johdetaan haihduttimen 25 ulkopuoliseen lauhduttimeen 33, jossa kondensoidaan pääosa vesihöyrystä ja saadaan väkevää rikkidioksidikaasua 21 käytettä- • · .. väksi Claus-reaktorissa.

» · 25 : : Keksinnön mukaisessa menetelmässä rikkiä ja alkalia saadaan • ♦ * talteen niin, että ne voidaan prosessissa johtaa sinne, * missä on tarvetta ao. kemikaaleista. Näin voidaan hallitusti säätää tärkeää Na/S-tasetta.

*: 30 P1065/T3

Claims (6)

1. 6 o 9 5 , 8 Patentt ivaat imukset:
2. 1. Menetelmä alkalin ja rikin talteenottamiseksi sulfidipitoisesta viherlipeästä tai muusta sulfidipitoisesta liuok-5 sesta, jossa menetelmässä - vinerlipeää tai muuta sulfidipitoista liuosta karbonoidaan hiilidioksidilla, jolloin muodostuu aikaiibikarbonaattia ja rikkivetyä, - hiilidioksidin kanssa poistuva rikkivety erotetaan alku-10 ainerikkinä antamalla rikkivedyn reagoida rikkidioksidin kanssa, - hiilidioksidi kierrätetään takaisin viherlipeän karbonoin-tiin ja muodostunut bikarbonaatti johdetaan pois karbonaatti /bi karbonaatti - liuoksena, 15 tunnettu, siitä että - rikkivedyn annetaan reagoida sellutehtaan savukaasuista talteenotetun rikkidioksidin kanssa, ja - saadusta karbonaatti/bikarbonaatti1iuoksesta poistetaan hiilidioksidia höyryn avulla, jolloin muodostuu karbonaat- 20 tiliuosta, jota käsitellään alkalin talteenottamiseksi. .··· 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rikkidioksidi on erotettu savukaasuista absorboi- "... maila se natriumsulfiittia s isä Itä vään absorptio liuokseen, • · · * * * / 25 jolloin muodostuvasta natriumbisu 1 f iitti 1 iuoksesta se ·' otetaan talteen regeneroimalla absorpt iol iuos naihbutus- ' * ja kiteytyslaitteessa. • · · • · · #
3. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu *:**: 30 siitä, että rikkidioksidi on peräisin meesauunin tai erillisen hajukaasujen polttoon tarkoitetun reaktorin . savukaasuista.
4. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu : : 35 siitä, että karbonaatti 1 iuos kaustisoidaan r.atriumhydroksi- :··| diksi. P1065/T3 7 ό 9 58
5. 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että osa saadusta karbonaatti liuoksesta saatetaan reagoimaan ulkoisesta hiilidioksidilähteestä tulevan 5 hiilidioksidin kanssa, jolloin muodostuu bikarbonaattia ja täten saadusta bikarbonaatti/karbonaattiliuoksesta poistetaan hiilidioksidia viherlipeän karbonointiin.
6. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu 10 siitä, että karbonaattiliuos saatetaan reagoimaan hiilidioksidin kanssa meesauunin tai soodakattilan savukaasussa. • · · • · · »· · • · • · • · ♦ · • · • · » · • ♦ • · · ♦ • · ♦ # ♦ » ♦ P1065/T3 8 o 9 5 . 8