FI91290C - Menetelmä ja laitteisto energian ja kemikaalien talteenottamiseksi sulfaattiselluprosessissa - Google Patents

Menetelmä ja laitteisto energian ja kemikaalien talteenottamiseksi sulfaattiselluprosessissa Download PDF

Info

Publication number
FI91290C
FI91290C FI910730A FI910730A FI91290C FI 91290 C FI91290 C FI 91290C FI 910730 A FI910730 A FI 910730A FI 910730 A FI910730 A FI 910730A FI 91290 C FI91290 C FI 91290C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
gasification reactor
gas
particle cooler
gas turbine
gases
Prior art date
Application number
FI910730A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI910730A0 (fi
FI910730A (fi
FI91290B (fi
Inventor
Seppo Ruottu
Original Assignee
Tampella Power Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tampella Power Oy filed Critical Tampella Power Oy
Publication of FI910730A0 publication Critical patent/FI910730A0/fi
Priority to FI910730A priority Critical patent/FI91290C/fi
Priority to AU10781/92A priority patent/AU644038B2/en
Priority to US07/832,891 priority patent/US5211002A/en
Priority to DE4204088A priority patent/DE4204088A1/de
Priority to CA002061108A priority patent/CA2061108A1/en
Priority to SU925011004A priority patent/RU2068041C1/ru
Priority to SE9200420A priority patent/SE9200420L/xx
Priority to KR1019920002215A priority patent/KR920016341A/ko
Priority to CN92100837A priority patent/CN1064118A/zh
Priority to JP4028108A priority patent/JPH0586590A/ja
Publication of FI910730A publication Critical patent/FI910730A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI91290B publication Critical patent/FI91290B/fi
Publication of FI91290C publication Critical patent/FI91290C/fi

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/96Methods for the preparation of sulfates in general
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D7/00Carbonates of sodium, potassium or alkali metals in general
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C11/00Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
    • D21C11/06Treatment of pulp gases; Recovery of the heat content of the gases; Treatment of gases arising from various sources in pulp and paper mills; Regeneration of gaseous SO2, e.g. arising from liquors containing sulfur compounds
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C11/00Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
    • D21C11/12Combustion of pulp liquors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Chimneys And Flues (AREA)

Description

i 91290
Menetelmå ja laitteisto energian ja kemikaalien talteenot-tamiseksi sulfaattiselluprosessissa
EsilId olevan keksinnOn kohteena on kaasuturbiiniin 5 ja sen kåyttåmån kompressorin kSyttOOn perustuva menetelmå energian ja kemikaalien talteenottamiseksi sulfaatti-prosessissa, jossa menetelmåsså mustalipeå, jonka kuiva-ainepitoisuus on tyypillisesti 60-80 %, johdetaan kaasu-tusreaktoriin, jossa se kaasutetaan ilmakehån painetta 10 suuremmassa paineessa stdkiometristå maaraa pienemmån hap-pimåårån låsnåollessa johtamalla kaasutusreaktoriin kompressorin ilmakehån painetta korkeampaan paineeseen puris-tamaa kuumaa ilmaa siten, ettå kaasutusreaktorin ldmpOtila asettuu alueelle 800-1200 °C, jolloin natriumsulfidi ja -15 karbonaattiyhdisteet saadaan muuttumaan sulaan olomuotoon, sula natriumsulfidi- ja -karbonaattiseos johdetaan kaasu-tusreaktorista ulos talteenotettavaksi ja natriumyhdisteet erotetaan kaasusta, joka johdetaan edelleen kaasuturbiiniin.
20 Tdssd menetelrndssa epdorgaaniset yhdisteet saadaan talteen nykyisen keittoprosessin kannalta kSyttOkelpoisina yhdisteind sulafaasissa ja mustalipedn orgaanisten yhdis-teiden energia sitoutuu pååosin kaasufaasin kemiallisiin yhdisteisiin.
25 Nykyisessd sulfaattiselluprosessissa mustalipedn kemikaalien ja energian talteenotto tapahtuu ns. soodakat-tilassa. Vaiheistetun ilmantuonnin avulla kattilan alaosa pidetddn voimakkaasti pelkistdvdnd. Soodakattilasta kemi-kaalit otetaan talteen pååosin sulafaasin Na2S- ja Na2C03-30 yhdisteinå. Mustalipeån kemiallisella energialla kehite-tåån soodakattilassa hdyryå, joka paisutetaan hOyrytur-biinissa. Selluprosessin vaatima prosessihttyry tuotetaan osin våliottohOyryllå ja pååosin turbiinin jålkeisellå ns. vastapainehdyryllå. Selluprosessin vaatima vastapainetaso 35 on noin 0,4 MPa, minkå vuoksi hdyryn paisuntasuhde tur- 2 biinissa jaa pieneksi. Pieni s&hkOnsaanto onkin soodakat-tilaan perustuvan talteenottoprosessin suurin epSkohta. Mytts soodakattilaan perustuvan talteenottoprosessin inves-tointikustannukset puoltavat nykyista tarkoituksenmukai-5 semman talteenottomenetelman kehittdmista.
Nykyisin tunnetuista energiaprosesseista kaasutur-biini tarjoaa potentiaalisimmalta tuntuvan mahdollisuuden lisata olennaisesti selluprosessin talteenoton såhkOnsaan-toa ja useita patenttihakemuksia tunnetaan, joissa keskei-10 sena piirteena on kaasuturbiinin perustuva sahkOntuotanto, esimerkiksi FI-hakemusjulkaisu 875056 (Andersson) ja kan-sainvaiinen hakemusjulkaisu WO 86/07396 (Kignell). Em. hakemusjulkaisuissa on maaritelty kattavasti mm. kaasutus-reaktorin olosuhteet ja eri olosuhteisiin soveltuvat kemi-15 kaalien talteenottoprosessit ja naissa hakemusjulkaisuissa esiintyy runsaasti paailekkaisyyksia.
FI-hakemus julkaisussa 875056 esitetyssa menetelmas-sa kaasutus pyritaan suorittamaan niin alhaisessa lampdti-lassa, etta natriumyhdisteet sailyvat kiintofaasissa ja 20 rikki sitoutuu paaosin H2S:ksi. Tdssa menetelmassa ongel-maksi muodostuu rikin talteenotto ja nykyista huomattavas-ti suuremmaksi paisuva kaustistamo.
Kansainvaiisessa hakemusjulkaisussa W0 86/07396 esitetyssa menetelmassa natriumyhdisteet otetaan talteen 25 paaosin Na2S:na ja Na2C03:na, joten sellukemian kannalta se muistuttaa nykyista talteenottoprosessia.
Yhteisena piirteena kaikille tunnetuille menetel-mille on se, etta kaasutuksen tuottamat kaasut kasiteliaan marin puhdistusmenetelmin, jolloin kaasuturbiinissa hyO-30 dynnettavaa energiaa hukataan. On myOs olemassa nayttoa siita, ettei markamenetelmin pystyta poistamaan riittavan tarkoin kaasutusreaktorista karkaavia natriumyhdisteita, minka vuoksi kaasuturbiinin siivistOn elinika markamenet elmi a kaytettaessa muodostuu epdtaloudellisen lyhyek-35 si.
3 91290
Kaasutusreaktorista tulevat kaasut sisaitavat run-saasti sula- ja hOyryfaasissa olevaa natriumia, joka vai-keuttaa ep&suoraan lammOnsilrtoon perustuvan jSShdyttimen puhtaanapitoa. Toinen ongelma rekuperatiivisia jå&hdytti-5 mia kSytettåessa on hdyrystyneen natriumin faasinmuutok-sessa syntyvien hiukkasten erittain pieni koko, jolloin niiden erottaminen on kMytanndssM mahdoton tehtavå. Ndihin kaasuturbiinin kayttOOn perustuvien talteenottoprosessien ongelmiin ei toistaiseksi ole ollut olemassa kayttOkel-10 poista ratkaisua.
Esilia olevan keksinndn tarkoituksena on optimoida sahkOn ja hOyryn tuotanto ja ratkaista edelia mainitut on-gelmat.
Tama tarkoitus saavutetaan keksinnOn mukaisella 15 menetelmaiia, jolle on tunnusomaista, etta kuumat, viela sulaa ja hdyrystynytta natriumia sisaitavat kaasut johde-taan kaasutusreaktorista partikkelijaahdyttimeen, jossa on kiinteita keittokemikaalien Na2S:n ja Na2C03:n seoksen tai hiekan muodostamia partikkelihiukkasia, etta kompressoris-20 ta tuleva ilmakehan painetta korkeammassa paineessa oleva ilma johdetaan partikkelijaahdyttimen lapi niin, etta par-tikkelijaahdyttimen lampdtila on 300-600 eC, jolloin nat-riumyhdisteet tiivistyvat partikkelihiukkasten pinnalle kiinteaan olomuotoon; etta ainakin osa partikkelijaahdyt-25 timessa kuumentuneesta ilmasta johdetaan kaasutusreakto- riin; ja etta partikkelijaahdyttimessa jaahtyneet kaasut puhdistetaan suotimella ja johdetaan sitten kaasuturbii-niin.
Keksinndn kohteena on myds laitteisto energian ja 30 kemikaalien talteenottamiseksi sulfaattiprosessissa, johon laitteistoon kuuluvat kaasutusreaktori, kompressori kuuman ilman puhaltamiseksi kaasutusreaktoriin, vSlineet natrium-yhdisteiden erottamiseksi kaasutusreaktorissa muodostuvis-ta kaasuista, kaasuturbiini, puhdistusvaiineet kaasujen 35 puhdistamiseksi seka vSlineet kaasun johtamiseksi kaasu- 4 turbiiniin, jolle laitteistolle on tunnusomaista, etta vaiineet natriumyhdistelden erottamlseksl kaasuista sisai-tavat partikkelijaahdyttimen, joka sisaltaa ydintymismate-riaalina keittokemikaalien Na2S:n ja Na2C03:n seosta tai 5 hiekkaa; etta laitteistoon kuuluvat vaiineet kompressoril-ta tulevan ilmakehan painetta korkeammassa paineessa ole-van ilman johtamiseksi partikkelijaahdyttimen lapi, jol-loin kaasut jaahtyvat ja kaasutusreaktorissa sulaan muo-toon saatetut natriumyhdisteet tiivistyvat kiinteaan muo-10 toon partikkelihiukkasten pinnalle, etta laitteistoon kuuluvat lisaksi vaiineet partikkelijaahdyttimessa kuumenneen ilman johtamiseksi kaasutusreaktoriin; ja etta puhdistus-vaiineisiin kuuluu suodin kaasun puhdistamiseksi hiukka-sista.
15 Keksinndn olennaisimmat tunnuspiirteet liittyvat kaasutusreaktorista tulevien kaasujen jaahdytykseen kayt-taen hyvaksi ns. partikkelijaahdytinta ja suodinta.
Seuraavassa keksintba selitetaan yksityiskohtaises-ti viitaten oheisiin kuvioihin, joissa 20 kuvio 1 kuvaa keksinnttn mukaista tal teenot toproses- sia virtauskaavion muodossa ja kuvio 2 kuvaa keksinnOn toista sovellutusmuotoa virtauskaavion muodossa.
Kuvioon viitaten mustalipea syOtetaan haihduttimeen 25 1, joka voi olla leijukerroshaihdutin tai muu tarkoituk- seen sopiva haihdutin, yhdesta tai useammasta lipeaiah-teesta syOttOkanavia la ja lb pitkin. Haihduttimessa 1 li-peasta haihdutetaan vetta korkeassa lampOtilassa ni in, etta lipean kuiva-ainepitoisuus on tyypillisesti 60-80 %. 30 Haihduttamisen tehostamiseksi kuumaa kaasua ja hbyrya kierratetaan kanavaa lc pitkin pumpun 2 avulla ja palaute-taan haihduttimen 1 alaosaan. Kanavaa ld pitkin konsent-roitu lipea johdetaan kaasutusreaktoriin 3, jonne johde-taan myOs partikkelijaahdyttimessa 4 lammitettya ilmaa 35 kanavaa 4a pitkin siten, etta kaasutusreaktorin 3 lampdti- 5 91290 la asettuu alueelle 800-1200 °C, edullisesti alueelle 900-1100 eC. TailOin kaasuttimeen johdetaan ilmaa 40-50 mol/kg kuiva-ainetta. LShes kalkkl kompressorin 8 puristama lima, jonka loppuiampbtila purlstuksen jaikeen vaihtelee puris-5 tussuhteesta riippuen vfllilia 270-350 °C, johdetaan partikkeli jaahdyttimeen 4 niin, etta partikkelljaahdyttimen lampOtila on 300-600 °C, edullisesti 400-500 °C. Kaasutus-reaktorista 3 otetaan talteen sula natriumsulfidi- ja -karbonaattiseos, joka johdetaan kanavaa 3a pitkin liuotet-10 tavaksi. Kuumat sulaa ja hOyrystyny11a natriumia sisalta-vat kaasut johdetaan kaasutusreaktorista partikkelijaah-dyttimeen 4, jossa kaasut jaahdytetaan kompressorista tu-levalla ilmavirralla puhdistusta vårten ja jolloin nat-riumyhdisteet saatetaan kiinteaan olomuotoon.
15 Partikkelijaahdyttimelia tarkoitetaan laitetta, jossa kaasut saatetaan kosketukseen kiinteiden hlukkasten kanssa, jolloin kaasut jaahtyvat nopeasti. Talteenotto-prosessin kannalta partikkelijaahdyttimelia saavutetaan kaksi merkittavaa etua: 20 1) kaasujen sisaltamat lampdpintojen kannalta on- gelmalliset natriumyhdisteet tarttuvat kiintohiukkasten pinnalle, jolloin ne eivat aiheuta lampdpintojen likaantu-mista, ja 2) koska hdyrystyneelle natriumille on tarjolla 25 runsaasti lauhtumisytimia, vaikeasti erotettavien submi-kronisten eli erittain pienien hlukkasten maara jaa vahai-seksi.
Partikkelijaahdyttimena voi toimia esimerkiksi lei-jukerros, jonka lampbtilaa saadetaan jaahdytykselia. Ydin-30 tymismateriaalina partikkelijaahdyttimessa toimii sopivim-min keittokemikaalien Na2S:n ja Na2C03:n seos, jolloin keit-toprosessia haittaavia vleraita kemikaaleja el tarvlta. Ydintymismateriaalina voidaan kayttaa my0s hiekkaa.
Partikkelijaahdyttimeen kertyvat natriumyhdisteet 35 palautetaan takaisin kaasutusreaktoriin, josta ne poistu- 6 vat liuottimeen ja muodostavat sielia ns. viherlipeåå.
Partikkelijddhdyttimesså kaasutusreaktorista tule-vat kaasut ja&hdytetådn sellaiseen lfimpOtilaan, jossa ne voidaan puhdistaa yksinkertaisella ja tehokkaalla suoti-5 mella 5. Suodin vol olla esim. kuitusuodin tal keraaminen suodin. Nykyisin yleisinunin kaytetyilia kuitusuodinmateri-aaleille sopiva toimintaldmpOtila on noin 200-250 °C. Tata lémpOtilaa el ole mahdollista saavuttaa kompressorin jai-keiselia ilmavirralla, jonka tulolåmpOtila on noin 300 °C. 10 sahkOntuotannon kannalta ei kuitenkaan olennaista havidta synny, vaikka kaasut jaahdytetaan tahan 1ampOtilaan suo-ralla vesijaahdytykselia, koska tailOin hOyryyn sitoutunut energia voidaan muuttaa hyvållå hydtysuhteella turbiinissa energiaksi ilman merkittavaa puristustyiin lisSysta.
15 Suotimeen 5 kertyva natriumpdly syOtetaan kanavaa 5a pitkin takaisin kaasutusreaktoriin 3, josta se sulamuo-dossa poistuu viherlipeaiiuottimeen.
Alkalien suhteen lahes absoluuttisen puhdas kaasu johdetaan partikkelijaahdyttimesså 4 kuumennetun ilman 20 kanssa kaasuturbiinin polttokammioon 6, jossa kanavasta 4b tulevalle ilmamaaraiia saadetaan polton jaikeinen låmpdti-la kaasuturbiinin 7 ma&ritt&maan maksimilåmpOtilaan, joka nykytekniikalla vaihtelee turbiinityypista ja valmistajas-ta riippuen vaiilia 850-1000 °C. Kaasuturbiinissa 7 kuumat 25 kaasut paisuvat ja paisuntatybssa vapautuva mekaaninen energia kaytetaan osittain kompressorissa 8 ja loppuosa generaattorissa 9.
Kaasuturbiinin 7 poistokaasujen lampOtila on noin 450 °C, joten niiden sisaitamaiia termiselia entalpialla 30 voidaan kehittaa selluprosessin tarvitsemaa prosessi-hOyrya. Sovellutuksesta riippuen voidaan kayttaa yhta tai useampaa kattilaa, jolloin eri httyryn painetasoja kaytet-taessa voidaan optimoida hbyryntuotanto selluprosessin tarpeen mukaan.
35 Kuvio 1 esittåå sellaista keksinndn toteutusmuotoa, 7 91290 jossa prosessiin on liitetty valinnainen mahdollisuus kayttaa osa poistokaasujen energiasta 6,0 MPa:n paineisen hOyryn tuottamiseen kattilassa 10, josta hOyry johdetaan epasuoraan mustalipedn palnelstettuun haihduttimeen 1 esi-5 merkiksi suljetussa klerrossa kaavion mukaisesti. Kysei-sessa suljetussa klerrossa hOyrya kierratetaan pumpun 10a avulla suljettua putklstoa 10b pitkin niin, etta kattilassa 10 kuumentunut hOyry vlrtaa haihduttimeen 1 ja sielia lauhtunut hOyry palaa pumpun 10a pumppaamana takaisin kat-10 tilaan. Tama prosessikytkenta on tarpeen, mikaii mustali-pean kuiva-ainepitoisuus selluprosessin haihduttamon jai-keen jaisi pieneksi. Esimerkiksi 60 %:n kuiva-ainepitoisuus olisi kaasutuksen kannalta edullista nostaa vdhim-maistasolle 75 - 80 %. Haihduttimelle 1 onkin tunnusomais-15 ta, etta siina voidaan sopivimmin haihdutus vieda niin pitkaile, etta mustalipea muuttuu kuivaksi jauheeksi, joka haihdutetun hftyryn mukana kuljetetaan kanavaa Id pitkin kaasutusreaktoriin 3. Kaasutusreaktoriin 3 voidaan kanavaa 3b pitkin sydttaa tarvittaessa lisapolttoainetta, jotta 20 kaasutuksen vaatima riittava lampOenergia saataisiin kSyt-tOOn.
Prosessin hyOtysuhteen parantamiseksi edelleen kat-tilasta 10 tulevat kaasut voidaan johtaa edelleen katti-laan 11, josta saadaan ulos matalapaineista 1,0 MPa:n hOy-25 rya laitoksen yleiseen kéyttOOn.
Esimerkkitapauksena seuraavassa tarkastellaan esil-la olevan keksinnOn mukaisella talteenottojarjestelmaiia varustettua sellutehdasta. Referenssisuureena kåytetåån 10 kiloa kuivaa mustalipeSa, joka vastaa nykyaikana pienehkOn 30 sellutehtaan kapasiteettia. Seuraavat oletukset lahtevSt nykytekniikan kannalta realistisista parametriarvoista.
Yhdiste- ja energiataseitten lahtdkohdaksi valitaan mustalipea, jonka kuiva-aineen alkuaineanalyysi on seuraa-va: δ
AlkuaineCHONSNa
Massaosuus:0,3520,037 0,3580,00,0470,206
Kuiva-aineen tehollinen iamp0arvol4 MJ/kg 5 Kaasutusreaktorin Iåmp0tila950 eC
liman lampOtila ennen kaasutus-400 eC reaktoria
Mustalipean lSmpOtilalSO °C Kuiva-ainevirtalO kg/s 10 Kompressorin painesuhdelO
Turbiinin painesuhde9
liman lampOtila kompressorin jaikeen306 °C Kaasun lampOtila ennen turbiinia900 °C
15 Prosessilaskennan lShtOkohtana on sahkOnsaannon maksimoin- ti, joten prosessihOyrya kehitetaan vain kaasuturbiinin poistokaasuilla.
Seuraavassa maaritetaan kuvion 1 mukaiselle proses-sikytkennaile yhdiste- ja energiataseet kolmessa eri ta-20 pauksessa: 1. Mustalipean sisaltama vesi (0,25 kg/kg kuiva-ainetta) syOtetaan vetena kaasutusreaktoriin. Kaasutuksen ilmamaara sovitetaan siten, etta kaasutusreaktorin lasken-nallinen lampOtila asettuu arvoon 950 *C.
25 2. Mustalipean sisaitama vesi (0,25 kg/kg kuiva- ainetta) syOtetaan hOyryna kaasutusreaktoriin. Kaasutuksen ilmamaara sovitetaan siten, etta kaasutusreaktorin lasken-nallinen lampOtila asettuu arvoon 950 "C.
3. Muuten samoin kuin tapauksessa 1, mutta kaasujen 30 kuivapuhdistuksen sijasta kaytetaan markapesua, jossa kaa- sut jaahdytetaan 15 °C:sella vedelia 115 °C:n lampOtilaan. Taselaskelmien tulokset esitetaan taulukossa 1.
Nykyiseen soodakattilaan perustuvaan talteenotto-menetelmaan nahden ovat kaikki taulukossa 1 esitetyt sah-35 kOnsaannot låhes kaksinkertaisia. Lisaksi kaasuturbiiniin 9 91290 perustuvan talteenottomenetelmSn investointikustannukset ovat olennaisesti soodakattilaan perustuvan menetelman investointikustannuksia pienemmat. Taulukosta 1 nahdaan, etta mdrkapesua kaytettaessa jaa sahkdntuotanto selvMsti 5 pienemmaksi kuin esilia olevan keksinnttn mukaista kuiva-menetelmaa kaytettaessa. Markapesumenetelmien toisena olennaisena epakohtana on niiden huono alkalienerotuskyky, minka seurauksena kaasuturbiinien elinikå jaa epataloudel-lisen lyhyeksi.
10 Kuviossa 2 on esitetty olennaisesti kuvion 1 mu kaista prosessia vastaava prosessi, mutta siihen on lisat-ty numerolla 12 kaavamaisesti esitetty sulasyklooni, joka kaytanndssa sijoitetaan kaasuttimen 3 sisapuolelle. Sula-sykloonin 12 tarkoituksena on erottaa kuumista kaasuista 15 suurimmat sulapartikkelit ennen kaasun johtamista kaasut-timesta partikkelijaahdyttimeen. Nuoli 12a kuvaa, kuinka sulasykloonissa erotettu materiaali siirtyy kaasuttimen kautta edelleen poistettavaksi nuolen 3a mukaisesti liuot-timeen.
20 Kuvioissa on esitetty esilia olevan keksinndn eraat sovellutusmuodot. Yksityiskohdiltaan voivat keksinnOn mu-kainen menetelma ja laitteisto vaihdella patenttivaatimus-ten puitteissa. Esimerkiksi prosessin rakennusastetta voi-daan sovittaa tehdaskohtaisesti kehittamaiia osa prosessi-25 hOyrysta partikkelijaahdyttimessa tai polttokammion ja kaasuturbiinin vaiiin sijoitetulla kattilalla.
10 ^ η βο η βρο © *0. ^ no S\ *η<3 'Λ.
3< —ι rt Ν Ο Ή Ο —ι 2 -η -rf *—I ni Tf ,η m ni oo 'C m t" οο σι « \o o\ t" >/-> m ro o ro m n- Tf o oo ro Tf vo th p— ^ »* θ\ 'C r- m ~h m 3n —i to _ —* ττ r- ep t n oo n n t~~ o\ ή rs ·- o i n o —i m Æ Tf —i m —< —< o I 3 .¾ .¾ in "5 Η 13 _ ιλΟ tS 00 a fif i?2 2o^ O 2 2 £ £
.% gS I
3 I g. I
§ S § j N So <n ττ P> o Tf (s rt(Q\o S·* So ^ Γ' cj\ vo rs — oo Oijnmrs _ « i« O Tf in Ό ro -η OiO® in f· π ιλ « > s 2 —i Tf _ r~ —< © _ σι oc r-^ or in es m σ> r~ •g .£ m ,jg 2 —< ot © m i m o -h oo in n m -h m
•S £ 5 E
5 .·§ .
» § -S § b) g » g in m 5 § S u-, σι in »SE — op o o “1 _ m _ io « “1 3<β3 3* —< H NO H O "H 2—1 Tf S fl g ·π
bb *B 3 *C
2 ίβ "2 3 _ J3 -5 J5
O u> ‘3 wi n~ O
’^SæS'- m i® t-~ rs η o, o α i t
«· G n C O 00 -1- Q in ^TinQ O'TtTfO
o u o u eft Tf m in ® ni if οι n m es oo g M J* 1-, ro τι Λ _ Γ1 s _ oo ro in Tt ts ro oo Φ •5 3 5 3 2 —< ol — © I ^ © — oo m n m —< en o > jig g j> s _u c '5 — '53 . . . .
4t (K p> <· . J
'3 m in in s< „ „ t ri η N _ w o oo 59
y o" ©“ o" ^ ^2¾ S
•S ^ i> Kp in in iT*V i i tO cg ft m •S 12 12 13 O O O 00 00 00 S S οι! -S -S -S (srsrsoQoooi —< ρί 3 —.
S US ifTfTfSSd e .s .s .s 4> CO CO ¢0
*> III
u (0 (β to a .► > > .Si; o «β 3 3 3 ^ i; ?P S ΐ H £ £ £ I -I g- „ g | i
>111 S s ? !11 |w ·§ J
^ I> > > .gi g 2 'w » — I g 8. « 3 3 3 Si I i t IS 1 13 lal .. 11 ! i s s- s- i- il I j s I a I g I ij I i ώ i li I i
Η HHH Ηίκί H ^>3CaS.ft, ?* 0<i« ft.Wco oo h ^ ?- H
in o io o in o >n r-l rH (S <n oo n

Claims (15)

1. Kaasuturbiiniin (7) ja sen kayttaman kompressorin (8) kayttOOn perustuva menetelma energian ja kemikaalien 5 talteenottamiseksi sulfaattiprosessissa, jossa menetelmassa mustalipea, jonka kuiva-ainepitoisuus on tyypillisesti 60-80 %, johdetaan kaasutusreaktoriin (3), jossa se kaasutetaan ilmakehån painetta suuremmassa palneessa stbkiometrista maaraa pienemman happimaaran lasnaollessa johtamalla kaasu-10 tusreaktoriin (3) kompressorin (8) ilmakehan painetta kor-keampaan paineeseen puristamaa kuumaa ilmaa siten, etta kaasutusreaktorin lampdtila asettuu alueelle 800-1200 eC, jolloin natriumsulfidi ja -karbonaattiyhdisteet saadaan muuttumaan sulaan olomuotoon, sula natriumsulfidi- ja -kar-15 bonaattiseos johdetaan kaasutusreaktorista (3) ulos tal-teenotettavaksi ja natriumyhdisteet erotetaan kaasusta, joka johdetaan edelleen kaasuturbiiniin (7), tunnettu siita, etta kuumat, viela sulaa ja hdyrystynytta natriumia sisaitavat kaasut johdetaan kaasutusreaktorista (3) partik-20 kelijaahdyttimeen (4), jossa on kiinteita keittokemikaalien Na2S:n ja Na2C03:n seoksen tai hiekan muodostamia partikke-lihiukkasia, etta kompressorista (8) tuleva ilmakehan painetta korkeammassa paineessa oleva ilma johdetaan partik-kelijaahdyttimen (4) lapi niin, etta partikkelijaahdyttimen 25 (4) lampOtila on 300-600 eC, jolloin natriumyhdisteet tii- vistyvat partikkelihiukkasten pinnalle kiinteaan olomuotoon; etta ainakin osa partikkelijaahdyttimesså (4) kuumentuneesta ilmasta johdetaan kaasutusreaktoriin (3); ja etta partik-kelijaahdyttimessa (4) jaahtyneet kaasut puhdistetaan suo-30 timella (5) ja johdetaan sitten kaasuturbiiniin (7).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelma, tunnettu siita, etta mustalipean kuiva-ainepitoisuus on 75-80 %.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelma, 12 tunnettu siita, etta kaasutusiamptttila on 900 -1100 C.
4. Jonkin edelia olevan patenttlvaatimuksen mukainen menetelma, tunnettu siita, etta partikkelijaahdyt- 5 timen lampdtila on 400 - 500 eC.
5. Jonkin edelia olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelma, tunnettu siita, etta natriumyhdisteet erotetaan kaasusta kuitusuotimella (5).
6. Jonkin edelia olevan patenttivaatimuksen mukainen 10 menetelma, tunnettu siita, etta kaasuturbiinin (7) poistokaasuihin kytketyssa hOyrykattilassa (10) tuotetulla hOyrylia haihdutetaan mustalipea epasuorasti, haihduttimessa (1) siten, etta mustalipea muuttuu olennaisesti kuivaksi jauheeksi, joka kuljetetaan haihdutetun vesihdyryn mukana 15 kaasutusreaktoriin (3).
7. Jonkin edelia olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelma, tunnettu siita, etta suotimeen (5) ker-tyva natriumpOly syOtetaan takaisin kaasutusreaktoriin (3).
8. Jonkin edelia olevan patenttivaatimuksen mukainen 20 menetelma, tunnettu siita, etta partikkelijaahdyt- timen (4) jaikeen kaasun lampiJtila alennetaan ennen suodinta (5) noin 200-250 °C:seen joko lammOnvaihtimessa tai ruiskut-tamalla kaasun sekaan vetta.
9. Jonkin edelia olevan patenttivaatimuksen mukainen 25 menetelma, tunnettu siita, etta kaasuturbiinin (7) paisuntatyOssa vapautuva mekaaninen energia kaytetaan osittain kompressorissa (8) ja loppuosa generaattorissa (9).
10. Laitteisto energian ja kemikaalien talteenottami-seksi sulfaattiprosessissa, johon laitteistoon kuuluvat 30 kaasutusreaktori (3), kompressori (8) kuuman ilman puhal-tamiseksi kaasutusreaktoriin (3), vaiineet natriumyhdistei-den erottamiseksi kaasutusreaktorissa muodostuvista kaasuis-ta, kaasuturbiini (7), puhdistusvalineet kaasujen puhdista-miseksi seka vaiineet kaasun johtamiseksi kaasuturbiiniin 35 (7),tunnettu siita, etta vaiineet natriumyhdistei- 13 91290 den erottamiseksi kaasuista sisaitavat partikkelijashdyttimen (4), joka sisaitaa ydintymismateriaalina keittokemikaa-lien Na2S:n ja Na2C03:n seosta tai hiekkaa; etta laitteistoon kuuluvat vaiineet kompressorilta (8) tulevan ilmakehan pai-5 netta korkeammassa paineessa olevan ilman johtamiseksi par-tikkelijaahdyttimen (4) lapi, jolloin kaasut jaahtyvat ja kaasutusreaktorissa (3) sulaan muotoon saatetut natriumyh-disteet tiivistyvat kiinteaan muotoon partikkelihiukkasten pinnalle, etta laitteistoon kuuluvat lisaksi vaiineet par- 10 tikkelijaahdyttimessa (4) kuumenneen ilman johtamiseksi kaasutusreaktoriin (3); ja etta puhdistusvaiineisiin kuuluu suodin (5) kaasun puhdistamiseksi hiukkasista.
11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laitteisto, tunnettu siita, etta suodin (5) on partikkelijaah- 15 dyttimen (4) ja kaasuturbiinin (7) vaiiin asennettu kuitu-suodin.
11 91290
12. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen laitteisto, tunnettu siita, etta partikkelijaahdyttimena toimii leijukerros.
13. Jonkin patenttivaatimuksen 10-12 mukainen lait teisto, tunnettu siita, etta laitteistoon kuuluvat lisaksi kattila (10), jossa tuotetaan hOyrya kaasuturbiinin poistokaa-suista, seka haihdutin (1), johon kattilassa (10) tuotettu hiiyry johdetaan mustalipean konsentroimiseksi sopi- 25 vaan kuiva-ainepitoisuuteen.
14. Jonkin patenttivaatimuksen 10-13 mukainen laitteisto, tunnettu siita, etta kaasuturbiinin (7) paisuntatybssa vapautuva mekaaninen energia kaytetaan osit-tain kompressorissa (8) ja loppuosa laitteistoon kytketyssa 30 generaattorissa (9).
15. Jonkin patenttivaatimuksen 10-14 mukainen laitteisto, tunnettu siita, etta siina on kaasutinreak-torin (3) sisalla sulasyklooni (12) sulapartikkelien erottamiseksi kuumista kaasuista ennen niiden johtamista par tikke- 35 lijaahdyttimeen (4). 14
FI910730A 1991-02-14 1991-02-14 Menetelmä ja laitteisto energian ja kemikaalien talteenottamiseksi sulfaattiselluprosessissa FI91290C (fi)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI910730A FI91290C (fi) 1991-02-14 1991-02-14 Menetelmä ja laitteisto energian ja kemikaalien talteenottamiseksi sulfaattiselluprosessissa
AU10781/92A AU644038B2 (en) 1991-02-14 1992-02-06 A process and an equipment for the recovery of energy and chemicals in a sulphate process
US07/832,891 US5211002A (en) 1991-02-14 1992-02-10 Process and an equipment for the recovery of energy and chemicals in a sulphate process
DE4204088A DE4204088A1 (de) 1991-02-14 1992-02-12 Verfahren und anordnung zur rueckgewinnung von energie und chemikalien bei sulfatzellstoffprozess
CA002061108A CA2061108A1 (en) 1991-02-14 1992-02-12 Process and an equipment for the recovery of energy and chemicals in a sulphate process
SU925011004A RU2068041C1 (ru) 1991-02-14 1992-02-13 Способ регенерации энергии и химических продуктов в процессе образования сульфатов и устройство для его осуществления
SE9200420A SE9200420L (sv) 1991-02-14 1992-02-13 Foerfarande och anordning foer aatervinning av energi och kemikalier vid en sulfatcellutprocess
KR1019920002215A KR920016341A (ko) 1991-02-14 1992-02-14 황산염 제조시 에너지와 화학 물질의 회수를 위한 공정 및 장치
CN92100837A CN1064118A (zh) 1991-02-14 1992-02-14 硫酸盐工艺中能量和化学品回收的方法和设备
JP4028108A JPH0586590A (ja) 1991-02-14 1992-02-14 スルフエートプロセスにおいてエネルギーおよび化学薬品を回収するための方法および装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI910730 1991-02-14
FI910730A FI91290C (fi) 1991-02-14 1991-02-14 Menetelmä ja laitteisto energian ja kemikaalien talteenottamiseksi sulfaattiselluprosessissa

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI910730A0 FI910730A0 (fi) 1991-02-14
FI910730A FI910730A (fi) 1992-08-15
FI91290B FI91290B (fi) 1994-02-28
FI91290C true FI91290C (fi) 1994-06-10

Family

ID=8531922

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI910730A FI91290C (fi) 1991-02-14 1991-02-14 Menetelmä ja laitteisto energian ja kemikaalien talteenottamiseksi sulfaattiselluprosessissa

Country Status (10)

Country Link
US (1) US5211002A (fi)
JP (1) JPH0586590A (fi)
KR (1) KR920016341A (fi)
CN (1) CN1064118A (fi)
AU (1) AU644038B2 (fi)
CA (1) CA2061108A1 (fi)
DE (1) DE4204088A1 (fi)
FI (1) FI91290C (fi)
RU (1) RU2068041C1 (fi)
SE (1) SE9200420L (fi)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW245651B (en) * 1994-02-24 1995-04-21 Babcock & Wilcox Co Black liquor gasifier
US6030493A (en) * 1994-11-04 2000-02-29 Kvaerner Pulping, Ab Process for recovering chemicals and energy from cellulose spent liquor using multiple gasifiers
SE9403786L (sv) * 1994-11-04 1996-05-05 Kvaerner Pulping Tech Selektiv utvinning av kemikalier ur celluloaavlutar genom förgasning
EP0996491B1 (en) * 1997-06-06 2005-10-12 Texaco Development Corporation Process and apparatus for treating black water from syngas scrubbers by vacuum flash and for recovering vapour
WO2004005610A1 (en) 2002-07-04 2004-01-15 Kvaerner Power Oy Method for treatment of spent liquor
FI20085416L (fi) 2008-05-06 2009-11-07 Metso Power Oy Menetelmä ja laitteisto sellutehtaan mustalipeän käsittelemiseksi
FI123110B (fi) 2009-10-05 2012-11-15 Metso Power Oy Menetelmä ja laitteisto sellutehtaan mustalipeän käsittelemiseksi
FI20096152A (fi) 2009-11-06 2011-05-23 Metso Power Oy Menetelmä ja laitteisto sellutehtaan mustalipeän käsittelemiseksi
CN102877350B (zh) * 2012-09-29 2014-10-15 广西大学 一种木素提取联合碱回收的黑液处理方法
CN103063039B (zh) * 2012-12-24 2016-08-03 刘立文 一种硫酸钙生产硫酸的热循环设备与工艺

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL203871A (fi) * 1955-02-09 1900-01-01
US3718446A (en) * 1970-02-18 1973-02-27 Univ California Pollutant-free process for producing a clean burning fuel gas from organic-containing waste materials
US3759036A (en) * 1970-03-01 1973-09-18 Chevron Res Power generation
US4013560A (en) * 1975-04-21 1977-03-22 Sterling Drug Inc. Energy production of wet oxidation systems
US4135968A (en) * 1976-04-09 1979-01-23 Weyerhaeuser Company Spent liquor treatment
US4682985A (en) * 1983-04-21 1987-07-28 Rockwell International Corporation Gasification of black liquor
US4773918A (en) * 1984-11-02 1988-09-27 Rockwell International Corporation Black liquor gasification process
US4574714A (en) * 1984-11-08 1986-03-11 United States Steel Corporation Destruction of toxic chemicals
US4930429A (en) * 1988-08-11 1990-06-05 Ahlstromforetagen Svenska Ab Apparatus and process for generating steam from wet fuel

Also Published As

Publication number Publication date
CA2061108A1 (en) 1992-08-15
US5211002A (en) 1993-05-18
FI910730A0 (fi) 1991-02-14
AU1078192A (en) 1992-08-20
SE9200420L (sv) 1992-08-15
FI910730A (fi) 1992-08-15
DE4204088A1 (de) 1992-08-20
KR920016341A (ko) 1992-09-24
RU2068041C1 (ru) 1996-10-20
AU644038B2 (en) 1993-12-02
CN1064118A (zh) 1992-09-02
FI91290B (fi) 1994-02-28
JPH0586590A (ja) 1993-04-06
SE9200420D0 (sv) 1992-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6804964B2 (en) Water recovery from combustion turbine exhaust
EP1921281B1 (en) Seawater desalinating apparatus using blowdown water of heat recovery steam generator
FI91290C (fi) Menetelmä ja laitteisto energian ja kemikaalien talteenottamiseksi sulfaattiselluprosessissa
JP5196482B2 (ja) 炭酸アルカリ併産タービン設備
SE448173B (sv) Forfarande for utvinning av kemikalier fran cellulosaavlut genom pyrolys
CA2822014C (en) Metallurgical plant gas cleaning system, and method of cleaning an effluent gas
KR20010033546A (ko) 탈염방법 및 탈염장치
EP0168533A2 (en) Energy and water recovery from flue gases
US20070012187A1 (en) System for removing water from flue gas
JPH0360013B2 (fi)
CA2054799C (en) Method and arrangement for treating black liquor
KR20070118032A (ko) 황산의 회수 방법
JP2001526959A (ja) 淡水化方法および淡水化装置
JPH10169907A (ja) ボイラプラント
EP0261116B1 (en) Method of recovering alkaline chemicals from flue gases containing alkaline metal vapor
WO2006121335A1 (en) A method and a system for generating steam
JP4261438B2 (ja) 発電及び海水淡水化システム
US20040237528A1 (en) Process for producing liquid carbon dioxide from combustion gas at normal pressure
US9790154B2 (en) Methanol plant and gasoline synthesis plant
JP3729393B2 (ja) 水蒸気圧縮冷凍機の冷熱及び純水又は清浄水取出しシステム
JP3806864B2 (ja) 水蒸気圧縮冷凍機の冷熱、純水又は清浄水及び蒸留水取出しシステム
CN219272158U (zh) 一种以水为间接传热介质用于有机介质蒸发的mvr系统
CN116906912B (zh) 一种储能和飞灰零排放的垃圾焚烧发电高效集成系统
CN102015048A (zh) 用于浓缩拜耳工艺液体的方法
TW202336394A (zh) 綠氨吸收冷卻

Legal Events

Date Code Title Description
BB Publication of examined application
MM Patent lapsed