FI93231C - Menettelytapa lignoselluloosamateriaalin aktivoimiseksi typpidioksidia sisältävällä kaasulla - Google Patents

Description

93231

Menettelytapa lignoselluloosamateriaalin aktivoimiseksi typpidioksidia sisältävällä kaasulla 5 Tämä keksintö käsittelee menettelytapaa, jossa lignoselluloosa-materiaali saatetaan delignifioivan käsittelyn kohteeksi. Lignoselluloosamateriaalilla tarkoitetaan ensisijaisesti erilaisia ligniiniä sisältäviä selluloosamassoja, etupäässä sellaisia, joissa esimerkiksi puumateriaali on muutettu kokonaan 10 tai osittain kemikaalien avulla selluloosamassaksi. Keksintö soveltuu erityisen hyvin kemialliselle selluloosamassalle, joka on valmistettu joko alkalisten menetelmien tai sulfiittimene-telmän avulla. Aikalisistä valmistusmenetelmistä voidaan mainita sulfaattimenetelmä, polysulfidimenetelmä ja sooda (= natrium 15 hydoksidi) -menetelmä joko ilman kemikaaleja tai kemikaaleilla, kuten kinoniyhdisteillä. Keksintöä sovelletaan edullisesti valkaisemattomaan selluloosamassaan, mutta keksintöä voidaan myös soveltaa selluloosamassaan, joka aiemmin on valkaistu ja/tai käsitelty jollakin muulla menetelmällä, esim. alkali-20 käsittelymenetelmällä.

On voitu todeta, että käsittelemällä vettä sisältävä lignosel-luloosamateriaali ennen yhtä tai useampaa delignifiointivaihetta typpidioksidia (NO^) sisältävällä kaasulla yhdessä tai useammasa 25 nk. aktivointivaiheessa on mahdollista erittäin selektiivisellä tavalla viedä lignoselluloosamateriaalin delignifiointi huomattavasti pidemmälle kuin aiemmin on pidetty mahdollisena ilman kloorin tai klooriyhdisteiden käyttämistä delignifiointiaineena.

30 Monet tekijät vaikuttavat aktivoinnin kulkuun. Näistä voidaan mainita massan koostumus, käytetty typpidioksidimäärä, aika ja lämpötila. Tietyt lämpötilaprofiilit, ts. eri lämpötilat aktivoinnin eri vaiheissa vaikuttavat myös lopputulokseen. Lisäksi on todettava, että aktivoinnin aikaisella nitraatti- ja vety-35 ionipitoisuudella on suuri merkitys aktivoinnin kulkuun. Lisäämällä nitraatti- ja vetyioneja aktivointivaiheeseen voidaan käytettävän kalliin typpidioksidin määrää drastisesti vähentää.

2 93231

Optimoimalla muun muassa yllä mainittuja parametrejä voidaan myös selluloosamassan delignifioinnin selektiivisyyttä optimoida. Tätä voidaan käyttää hyväksi viemällä delignifiointi erittäin pitkälle.

5

Aktivoinnin kulkuun vaikuttaa myös, jos happea sisältävää kaasua, esimerkiksi happikaasua, lisätään. Ympäristön kannalta katsottuna on aina suotuisaa lisätä happikaasua, sillä on voitu todeta, että kaasu aktivointivaiheen jälkeen tällöin 10 aina sisältää vähän sekä typpidioksidia (NO^l että typpioksidia (NO). Happikaasun lisääminen vaikuttaa lisäksi tietyissä selluloosamassan aktivointiolosuhteissa siten, että selluloosamassan delignifioinnin selektiivisyys paranee.

15 On kuitenkin voitu todeta, että liian suuren happimäärän lisääminen muissa olosuhteissa voi johtaa selluloosamassan delignifi-oinnin selektiivisyyden heikkenemiseen. Pienen happimäärän lisääminen johtaa puolestaan ympäristöongelmiin, sillä aktivoinnin jälkeinen kaasu näissä tapauksissa sisältää paljon 20 erityisesti typpioksidia (NO).

Tämä keksintö ratkaisee nämä ongelmat ja käsittelee selluloosa-massavalmistuksen yhteydessä käytettävää menettelytapaa, jossa vesisisältöinen lignoselluloosamateriaali happea sisältävän 25 kaasun lisäyksen aikana ja/tai sen jälkeen aktivoidaan vähintään yhdessä vaiheessa typpidioksidia (N02) sisältävällä kaasulla, jonka jälkeen lignoselluloosamateriaali delignifioidaan vähintään yhdessä vaiheessa, ja kaasu erotetaan 1ignoselluloosamate-riaalista aktivoinnin aikana ja/tai aktivoinnin jälkeen. Me-30 nettelytapa on tunnettu siitä, että happea sisältävän kaasun lisäämistä ohjataan siten, että erotettu kaasu sisältää vähintään 2 kg typpioksidia (NO) 1000 kg kuivaa lignoselluloosamate-riaalia kohden ja että erotetun kaasun annetaan yhdessä tai useammassa vaiheessa reagoida absorptioliuoksen kanssa, jonka 35 alkuperäinen pH-arvo on alueella 3-13,5, ja että absorptioliuoksen avulla puhdistettu kaasu mahdollisen 1isäpuhdistuksen jälkeen johdetaan ilmakehään tai johonkin hävittämislaitokseen.

93231

Lignoselluloosamateriaali (kutsutaan jatkossa selluloosamassaksi) sekoitetaan veteen siten, että massapitoisuus aktivoinnin aikana on alueella 2-80%, edullisesti 3-40%, edullisimmin 5-30%.

5 Typpidioksidi (NO^) lisätään aktivointiin joko pääosin puhtaana kaasuna tai sen annetaan muodostua juuri ennen aktivointireak-toria tai aktivointireaktorissa lisäämällä typpioksidia (NO) ja happea. Sekä typpidioksidia että typpioksidia voidaan lisätä samaan selluloosamassaan. Typpidioksidiksi lasketaan myös 10 dityppitetroksidi (N^O^) ja muut typpidioksidin polymeerimuodot. Yksi mooli dityppitetroksidia vastaa kahta moolia typpidioksidia. Additiotuotteiden kohdalla, joihin typpioksidi sisältyy, lasketaan samalla tavoin kuin typpioksidin. Dityppitrioksidi (Ν20^) vastaa siis yhtä moolia typpioksidia ja yhtä moolia 15 typpidioksidia. Hapen additiotuotteita esiintyy luultavasti välituotteina. Typpihapoke (HN02) lasketaan myös aktiiviksi typpioksidiksi. Typpihapoke on di typpitrioksidin tavoin haihtuvaa ja analyyttisesti vaikeasti erotettavissa typpidioksidista ja typpioksidista. Dityppioksidia (N^O) ei sitävastoin 20 lasketa aktiiviksi typpidioksidiksi.

Panostettujen typpioksidien määrä sovellutetaan mm. selluloosa-massan ligniinipitoisuuden, selluloosamassan hiilihydraatteihin kohdistuvan, hyväksytyn vaikutuksen ja halutun delignifioin-25 tiasteen mukaan. Monomeereinä laskettu panostettu määrä on yleensä 0,1-2 kilomoolia 100 kg selluloosamassassa olevaa ligniiniä kohden.

Aktivointilämpötila voidaan valita suhteellisen vapaasti, 30 esimerkiksi alueella 20-110°C. Jos aktivointi toteutetaan yhdessä vaiheessa, on optimaalinen lämpötila alueella 50-95°C. Jos aktivointi jaetaan kahteen vaiheeseen, suositellaan lämpötilaa alueella 25-40°C ensimmäisessä vaiheessa ja lämpötilaa 80-100^c toisessa vaiheessa.

35

Aktivointiaika riippuu osittain lämpötilasta. Jos pH-arvo on erittäin alhainen ja lämpötila korkea, on valittava lyhyt 93231 aika. Pitkä aika parantaa yleensä aktivointitulosta muissa tapauksissa.

Ennen aktivointia ja/tai aktivoinnin aikana selluloosamassaan 5 lisättävän hapen määrä tulee pitää pienenä. Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan ei selluloosamassaan aktivoinnin aikana lisätä tarkoituksenmukaisesti happea sisältävää kaasua. Selluloosamassan mukana saadaan aina jonkin verran ilmaa aktivointi-vaiheeseen, ellei erityisiin toimenpiteisiin ryhdytä, ja tämä 10 happimäärä on usein riittävä. Tietyissä tapauksissa voi jopa olla välttämätöntä vähentää selluloosamassan mukana seuraavan ilman määrää. Ilma voidaan poistaa tiivistämällä selluloosamassa ennen aktivointivaihetta tai lämmittämällä ja/tai evakuoimalla selluloosamassa. Tapauksessa, jossa typpioksidi (NO) panostetaan 15 aktiivisena typpioksidina, lisätään happea edullisesti vain sellainen määrä, että stokiometrinen määrä typpioksidin (NO) hapettumiseksi typpidioksidiksi (NO^) alitetaan.

Aktivoinnista erotettu kaasu - jolla on tietty alin typpiok-20 sidisisältö (NO) - otetaan talteen jatkokäsittelyä varten. Tämä koostuu vähintään kahdesta vaiheesta, nimittäin happea sisältävän kaasun lisäämisestä ja kaasun reaktiosta absorptioliuoksen kanssa. Hapenlisäysvaihe toteutetaan yleensä ensin, mutta on täysin mahdollista toteuttaa nämä kaksi vaihetta yhdessä kä-25 sittelyvaiheessa.

On voitu todeta, että optimaalisen tuloksen saamiseksi tulee panostetun happimäärän olla 0,10-0,35, edullisesti 0,20-0,28 moolia 0^ erotetussa kaasussa olevaa typpioksidin (NO) moolia 30 kohden.

Absorptioliuoksena voidaan käyttää mitä tahansa liuosta, jonka pH-arvo on välillä 3-13,5 ja jolla on kyky vapauttaa erotettu kaasu suurimmasta osasta typpioksideja.

35

Keksinnön edullisissa suoritusmuodoissa käytettiin kussakin yhtä kahdesta absorptioliuoksesta. Toinen absorptioliuos sovel- 5 93231 tuu erityisen hyvin käytettäväksi absorptiovaiheessa, jota seuraa toinen absorptiovaihe, jossa puolestaan käytetään toista liuosta.

5 Toinen liuos voi olla lievästi happamasta neutraaliin ja koostua selluloosamassan aktivoinnin jäteliemestä. Liuos voi vain koostua tällaisesta jäteliemestä tai myös manitusta liemestä, johon on sekoitettu jotakin muuta liuosta, esimerkiksi liuosta, joka nostaa valmiin liuoksen pH-arvoa. Toisen liuoksen pH-arvo 10 on alueella 7-13,5 ja koostuu edullisesti alkalilla delignifi-oidun selluloosamassa jätelimestä. Erityisen sopivaa on alkali-sesta happivalkaisuvaiheesta saatu jäteliemi ja erityisesti tämän keksinnön mukaan typpioksidilla (NO^) aktivoidun selluloosamassan happivalkaisuvaiheesta saatu jäteliemi. Tämä johtaa 15 aktiivisten typpioksidien alhaiseen kulutukseen ja ligniinin saostumiselta vältytään. Nämä absorptioliuokset otetaan talteen ja lisätään selluloosamassaan joko ennen aktivointia ja/tai aktivoinnin aikana. Liuoksia voidaan edullisesti käyttää selluloosamassan impregnoimiseen ja/tai laimentamiseen juuri ennen 20 aktivointia ja erityisesti aktivoinnin aikana, ts. kun selluloosamassaa käsitellään typpidioksidia (NO^) sisältävällä kaasulla.

Tässä mainitut pH-arvot mitataan lasielektrodilla näytteistä, 25 jotka haihtumatta jäähdytetään huonelämpötilaan (noin 20°C).

Näytteistä, jotka otetaan aktivoinnin aikana, erotetaan selluloosamassa ennen pH-määritystä. Jos näyte otetaan massasta, jonka massapitoisuus on yli 8%, laimennetaan näytettä siten, että massapitoisuudeksi saadaan 8%, jonka jälkeen selluloosa 30 massa poistetaan. Ilmoitetut absorptioliuosten pH-arvot, esimerkiksi eri jäteliemien pH-arvot, on mitattu jäähdytetyistä, laimentamattomista näytteistä.

Erotetun kaasun puhdistuksessa saadaan hyviä tuloksia, jos 35 erotetun kaasun ja absorptioliuoksen ja mahdollisen hapen (vaihtoehtoisesti happea sisältävän kaasun) määrän suhteelliset määrät sovitetaan siten, että käytetyn absorptioliuoksen pH- 6 93231 arvo on alueella 5-12. Aktiivisen typpioksidin talteenotto paranee huomattavasti käytettäessä absorptioliuosta, jonka pH-arvo on tällä alueella. Tämän absorptioliuoksen talteenotossa on edullista, että absorptioliuosta käytetään vain selluloosa 5 massan impregnoimiseen ja/tai laimentamiseen ennen aktivoinnin alkamista.

Tämän keksinnön mukaisen menettelytavan mukaan on osoittautunut mahdolliseksi, aiempaan tunnettuun tekniikkaan verrattuna, 10 pitää sekä hapen että lisätyn typpidioksidin (vaihtoehtoisesti typpioksidin) kulutus alhaisella tasolla ja samalla saavuttaa korkeatasoinen selektiivisyys selluloosamassan delignifioinnin aikana.

15 Tietyissä olosuhteissa on lisäksi voitu todeta mahdolliseksi saavuttaa jopa jonkin verran parempi massan laatu, esimerkiksi paremmat lujuusominaisuudet, alhaisesta typpioksidikulutuksesta huolimatta aiempaan tunnettuun teknikkaan verrattuna. Kaikki tämä vähäisin tai olemattomin ympäristövaikutuksin.

20

Kuviossa 1 esitetään toimintakaavio ensimmäisestä tämän keksinnön mukaisen menettelytavan suoritusmuodosta ja kuviossa 2 esitetään tämän keksinnön mukaisen menettelytavan toinen edullinen suoritusmuoto.

25

Yllä mainittujen toimintakaavioiden kuvauksen yhteydessä käsitellään muita tämän keksinnön mukaisen menettelytavan suhteen tärkeitä parametrejä.

30 Kuviossa 1 esitetyssä tämän keksinnön mukaisessa menettelytavassa syötetään esimerkiksi valkaisematonta selluloosamassaa johtoa 1 pitkin lipeänpoistolaitokseen 2, esimerkiksi puristimeen. Selluloosamassa voi olla seulottua tai seulomatonta ja siitä on normaalisti poistettu suurin osa keittimestä mukaan 35 kulkeutuneesta jäteliemestä. Keitinjäteliemi syrjäytetään yleensä valkaisujäteliemien avulla, esimerkiksi happivalkaisu-jäteliemen avulla. Tähän tarkoitukseen on myös mahdollista 7 93231 käyttää tiettyä osaa aktivoinnista saadusta jäteliemestä. Kun selluloosamassa syötetään puristimeen 2, on massapitoisuus yleensä alhainen (muutaman prosentin luokkaa). Massapitoisuus nousee puristimessa 2 esimerkiksi 30%:in ja yli. Selluloosa 5 massasta puristettu lipeä kuljetetaan johtoa 3 pitkin käytettäväksi esimerkiksi pesussa ja/tai valkaisemattoman selluloosa-massan laimentamisessa. Selluloosamassa johdetaan johtoa k pitkin laimennuslaitokseen 5. Tässä kohdassa voidaan johdon k sijasta käyttää kourua tai kuljetusruuvia. Massapitoisuus 10 laskee laitoksessa 5 esimerkiksi 5%:in. Selluloosamassa johdetaan tämän jälkeen johtoa 6 pitkin (esimerkiksi pumpun avulla) sekoittimeen 7. Johdon 8 kautta lisätään typpioksidia, esimerkiksi typpidioksidia (NO^). Haluttu aktivointilämpötila saavutetaan yleensä puhaltamalla höyryä selluloosamassavirtaan.

15 Selluloosamassan annetaan tämän jälkeen virrata ylöspäin akti-vointireaktorissa 9. Sallittu aktivointilämpötila riippuu monesta muusta parametristä, mutta tavallisesti käytetään lämpötilaa alueella 50-95°C keksinnön tässä suoritusmudossa. Noin 90°C:n lämpötilat soveltuvat erittäin hyvin aktivoinnin 20 suhteen esitetyssä yksivaiheisessa suoritusmuodossa. Reaktorin 9 korkeus ja läpivirtausnopeus määräävät pidätysajan (käsitte-lyajan). Tämä on yleensä 60-360 minuuttia. Noin 90°C:n lämpötiloissa on 180 minuutin käsittelyajan todettu antavan hyvän tuloksen.

25

Reaktorin 9 yläosassa erotetaan typpioksidia (NO) sisältävä kaasu selluloosamassasuspensiosta. Kaasu johdetaan johtoa 10 pitkin hapetusreaktoriin 11. Tässä reaktorissa annetaan mm. typpioksidia (NO) sisältävän kaasun reagoida happea sisältävän 30 kaasun kanssa, edulisesti hapen kanssa, jota lisätään johdosta 12. Panostettu määrä happea on edullisesti 0,10-0,35 moolia 0^ reaktoriin 11 johdetun kaasun sisältämän typpioksidin (NO) moolia kohden laskettuna.

35 Tässä tämän keksinnön mukaisen menettelytavan suoritusmuodossa ei tarkoituksenmukaisesti lisätä happea sisältävää kaasua selluloosamassaan. Selluloosamassan mukana seuraa sitävastoin 8 93231 aina suurempia tai pienempiä määriä ilmaa aktivointireaktoriin. Kuviossa 1 esitetyn laitekokonaisuuden avulla on mahdollista pitää mukana seuraavan ilman määrä (ja tämän myötä myös lisätyn hapen määrä) sopivalla tasolla.

5

Optimaalisen aktivointitehokkuuden saavuttamiseksi on tärkeätä tarkistaa ja ohjata selluloosamassan pH-arvoa ennen aktivointia ja aktivoinnin jälkeen. Kohdassa 7, ts. juuri ennen kuin typpioksidia jossakin muodossa lisätään johdon 8 kautta, on sellu-10 loosamassan pH-arvo yleensä alueella 5-12. pH-arvo alueella 5.5- 8 on edullinen. pH-arvo laskee, kun typpioksidia on panostettu, ja on voitu todeta, että selluloosamassan pH-arvon aktivoinnin loppuvaiheessa ja sen jälkeen tulee olla alueella 1.5- 4,5. Erityisen hyviä tulokisa on saatu lopullisen pH-arvon 15 ollessa 1,8-2,8. Sopiva alhainen pH-arvo voidaan saavuttaa monella tavalla. Eräs tapa on lisätä typpihappoa tai jotakin muuta happoa, edullisesti jotakin väkevää mineraalihappoa. Pienen happimäärän lisäämistä, esimerkiksi 0,5-2 kg 1000 kg selluloosamassan mukana seuraavaa ligniiniä kohden, voidaan 20 myös käyttää pH-arvon alentamiseen.

Selluloosamassa poistetaan aktivointireaktorin 9 yläosasta ja johdteaan johtoa 13 pitkin jäteliemen erotuslaitokseen 14.

Tämä voi olla puristin, jonka avulla huomattava osa aktivointi 25 jäteliemestä poistetaan selluloosamassasta. Jäteliemi voidaan poistaa selluloosamassasta puristamisen sijasta syrjäyttämällä nesteen avulla, edullisesti kierrätetyn aktivointijätelipeän ja/tai tuoreveden avulla. Syrjäytysneste voi myös sisältää valkaisujätelientä, esimerkiksi happivalkaisujätelientä. Jä-30 teliemi johdetaan pois johtoa 15 pitkin laimennuslaitokseen 5 ja/tai selluloosamassaan kohtaan ennen mainittua laitosta. Selluloosamassa johdetaan tämän jälkeen impregnointilaitokseen 16, jossa lisätään alkalia, esimerkiksi natriumhydroksidia. Mikäli selluloosamassa ei vielä ole läpikäynyt happivalkaisua, 35 on se sopiva toteuttaa tässä vaiheessa, esimerkiksi magnesiumsuolan 1isäysvaiheessa. Selluloosamassan annetaan johdon 17 kautta kulkeutua tehosekoittimen 18 läpi, johon

II

9 93231 syötetään happikaasua johdosta 19. Happikaasu hajoaa hieno-jakeiseen muotoon selluloosamassasuspensiossa, jonka pitoisuus on edullisesti alueella 5-10%. Suspension annetaan virrata ylöspäin happivalkaisureaktorin 20 läpi. Happikaasun paine 5 reaktorin 20 alaosassa määräytyy tietyssä määrin reaktorin korkeuden mukaan. Syötetyn happikaasun paine voidaan valita vapaasti siten, että happikaasun paine reaktorin 20 yläosassa on sama kuin ilmakehän paine tai sitä korkeampi. Happivalkaisu-vaiheessa on täysin mahdollista käyttää selluloosamassaa, 10 jonka massapitoisuus on yli 10%. Tätä kutsutaan korkeapitoisuus-happivalkaisuksi.

Selluloosamassa kuljetetaan seuraavaksi johtoa 21 pitkin ilman-poistolaitokseen 22, jossa selluloosamassa tunnetulla tavalla 15 vapautetaan happivalkaisujäteliemestä, esimerkiksi puristamalla ja/tai pesemällä. Selluloosa poistuu laitoksesta johtoa 23 pitkin jatkokäsittelyä varten.

Tietty osa happivalkaisujäteliemestä kuljetetaan pumpun 24 20 avulla johtoa 25 pitkin kaasunabsorptiolaitoksen (pesutornin) 26 yläosaan. Happivalkaisujäteliemen pH-arvo on yleensä alueella 9-12. Pesutornin 26 alaosaan syötetään johdon 27 kautta hape-tusreaktorista 11 saatua kaasua. Kaasun ja absorptioliuoksen reaktion seurauksena vapautuu suurin osa kaasun typpioksidi-25 sisällöstä. Jos pesutornissa 26 saavutetaan erittäin korkea absorptioaste, on käsitelty kaasu mahdollista johtaa johdon 28 kautta ilmakehään. Tämä ei kuitenkaan ole suositeltavaa, ja toinen vaihtoehto on kuljettaa kaasu soodakattilaan, jossa mm. keitinliemi poltetaan. Mikäli ympäristövaatimukset ovat ankarat, 30 voi olla välttämätöntä puhdistaa johdossa 28 oleva puhdistettu kaasu vielä jatkokäsittelyvaiheessa ennenkuin se kuljetetaan ilmakehään tai soodakattilaan.

Useita typpiyhdisteitä sisältävä absorptiuoliuos poistetaan 35 pesutornin 26 alaosasta ja johdetaan johtoa 29 pitkin laimen-nuslaitokseen 5. Suurempi tai pienempi osa absorptioliuosta voidaan käyttää myös muihin tarkoituksiin. On kuitenkin suosi- 10 93231 teltavaa, että absorptioliuos lisätään selluloosamassaan jossakin kohdassa ennen aktivointireaktoria, jotta liuoksessa olevia typpiyhdisteitä voitaisiin käyttää hyväksi aktivoinnin aikana.

5 Voi olla kannattavaa kiertäyttää sekä kaasuja että nesteitä eri vaiheissa, vaikka se ei käy ilmi kuviossa. Esimerkiksi osa johdon 10 ja/tai johdon 27 kaasuvirrasta voidaan palauttaa aktivointireaktoriin 9. Lisäksi on edullista, että osa johdosta 28 saatavasta kaasusta palautetaan aktivointireaktoriin. Kaa-10 suvirtaan voidaan lisätä happea sen kulkeutuessa reaktoriin 9.

Osa pesutornin 26 pohjassa olevasta absorptioliuoksesta voidaan myös kiertäyttää pesutorniin ja edullisesti yhteen tai usempaan kohtaan pesutornin vaippapintaa pitkin korkeussuuntaan katsottuna.

15

Kuviossa 2 esitetty tämän keksinnön mukaisen menettelytavan edullinen suoritusmuoto on alkuosaltaan samanlainen kuin kuviossa 1 esitetty tämän keksinnön mukaisen menettelytavan suoritusmuoto .

20

Kemiallinen selluloosamassa kuljetetaan johtoa 30 pitkin lipeän-poistolaitokseen 31. Selluloosamassasta poistettu lipeä kuljetetaan pois johtoa 32 pitkin. Selluloosamassa johdetaan johtoa 33 pitkin laimennuslaitokseen 34. Selluloosamassa johdetaan 25 tämän jälkeen johtoa 35 pitkin sekoittimeen 36, jossa selluloosamassa johdon 37 kautta tulee kosketukseen typpioksidin (NO) ja hepen (0^) kanssa. Näiden kaasujen välinen molaarinen suhde voi olla esimerkiksi 2,5:1.

30 Näiden kaasujen lisääminen käynnistää aktivointivaiheen. Aktivointi jaetaan tässä tapauksessa kahteen vaiheeseen, joiden välissä on laimennusvaihe.

Selluloosamassa, jonka pitoisuus on esimerkiksi 10-15%, annetaan 35 virrata ylöspäin ensimmäisen aktivointireaktorin 38 läpi. Tämän vaiheen lämpötila on edullisesti verrattain alhainen ja aika verrattain lyhyt. Esimerkiksi lämpötilaa 35°C ja aikaa 20 n ,, 93231 minuuttia voidaan käyttää. Selluloosamassa kuljetetaan johtoa 39 pitkin laimennuslaitoksen 40, jossa selluloosamassa laimennetaan, esimerkiksi pitoisuuteen 4-9%· Selluloosamassa johdetaan tämän jälkeen johdon 41 kautta toiseen aktivointireaktoriin 5 42. Tässä toisessa aktivointivaiheessa tulee olla korkea lämpö tila (esimerkiksi 90°C) ja pitkä aika (esimerkiksi 180 minuuttia). Tätä toista aktivointivaihetta voidaan kutsua kypsymis-vaiheeksi. Selluloosamassa johdetaan tämän jälkeen johdon 43 kautta kaasunerottimeen 44, esimerkiksi sykloniin. Erotettu 10 typpeä sisältävä kaasu johdetaan johtoa 45 pitkin hapetusreak-toriin 46, johon on liitetty johto 47 happikaasun syöttöä varten.

Selluloosamassa kuljetetaan kaasunerotuksen jälkeen johdon 48 15 kautta lipeänerotuslaitokseen 49. Selluloosamassa impregnoidaan laitoksessa 50 happivalkaisussa välttämättömästi tarvittavalla alkalilla, esimerkiksi natriumhydroksin muodossa, ja mahdollisella suoja-aineella, esimerkiksi magnesiumsuolan muodossa. Happivalkaisujätelipeää voidaan myös syöttää selluloosamassaan 20 kohdissa 49 ja 50. Selluloosamassa kuljetetaan tämän jälkeen putken 52 kautta tehosekoittimeen 51, johon ylipaineista happi-kaasua syötetään johdosta 53. Selluoosamassan annetaan tämän jälkeen virrata ylöspäin happivalkaisureaktorin 54 läpi. Lämpötila ja aika eivät ole kriittisiä, vaan nämä parametrit sekä 25 happikaasun paine ja panostettu alkalimäärä voidaan valita käytetyn tekniikan mukaan.

Selluloosamassa kuljetetaan happivalkaisureaktorista 54 johtoa 55 pitkin lipeänerotuslaitokseen 56. Kun happivalkaisujäteliemi 30 on erotettu selluloosamassasta, kuljetetaan massa johtoa 57 pitkin edelleen johonkin toiseen käsittelyvaiheeseen, esimerkiksi yhteen tai useampaan loppuvalkaisuvaiheeseen.

Osa happivalkaisujäteliemestä, jonka pH-arvo on 9-12, kulje-35 tetaan pumpun 58 avulla johtoa 59 pitkin ensimmäisen kaasun-absorptiolaitoksen (pesutornin) 60 yläosaan. Kyseinen liuos tehdään hienojakeiseksi tunnetulla tavalla esimerkiksi suutti- 12 93231 mien avulla tai annetaan kulkeutua pesutornin läpi ohuena nestekalvona pesutorniin asennetuilla kiinteillä kappaleilla, esimerkiksi satulakappaleilla tai nk. Raschi-renkailla. Hape-tuslaitoksesta 46 saatu kaasu kuljetetaan johdon 61 kautta 5 pesutornin 60 alaosaan. Puhdistettu kaasu poistetaan pesutor-nista 60 ja kuljetetaan johtoa 62 pitkin toisen kaasunabsorp-tiolaitoksen (pesutornin) 63 alaosaan. Happea lisätään johdon 64 kautta, joka on liitetty johtoon 62. Välittömästi ennen liitäntäjohtoa 64 tai sen jälkeen kannattaa erottaa osa johdossa 10 62 kulkevasta kaasusta ja palauttaa se jompaan kumpaan (tai kumpaankin) aktivointireaktoriin 38 ja 42. Johdon 65 kautta johdetaan absorptioliuosta lipeänerotuslaitoksesta 49 pesutornin 63 yläosaan. Tämän liuoksen pH-arvo on alueella 3,5-6,5. Laitokseen 49 syötettävän selluloosamassasuspension pH-arvo on 15 yleensä alle 3. Tapauksessa, jossa kokonaan tai osittain käytetään happivalkaisujätelientä syrjäytysnesteenä, saadaan jäte-liemen pH-arvo, joka on yllä mainitulla alueella. Jos aktivoin-tilijäteliemi poistetaan selluloosamassasta puristamalla, voidaan saatuun jäteliemeen yleensä sekoittaa alkalista liuosta 20 (esimerkiksi happivalkaisujätelientä), jotta seos toimisi hyvänä absorptioliuoksena pesutornissa 63.

Kahdessa vaiheessa puhdistettu kaasu poistetaan järjestelmästä johdon 66 kautta johdettavaksi esimerkiksi ilmakehään tai 25 soodakattilaan tai johonkin muuhun polttolaitokseen. On myös mahdollista puhdistaa kaasu kolmannessa puhdistusvaiheessa ennen kaasun lopullista poiskuljettamista. Ensimmäisen pesutornin 60 absorptioliuos kuljetetaan johtoa 67 pitkin laimennus-laitokseen 34 ja toisen pesutornin 63 absorptioliuos kuljetetaan 30 johtoa 68 pitkin laimennuslaitokseen 40.

Yllä kuvatussa menettelytavassa saadaan jäännöskaasu, joka on erittäin puhdasta, ts. sen typpioksidisisältö on lähes olematon, ja samalla saadaan kaksi absorptioliuosta, joita kumpaakin 35 voidaan käyttää tehokkasti hyväksi aktivointivaiheessa. Lisäämällä nämä selluloosamassaan ennen typpidioksidia (NC>2) sisältävän kaasun avulla toteutettavaa aktivointia ja aktivoinnin 13 93231 aikana, saadaan aktivoitu selluloosamassa, joka seuraavissa käsittelyvaiheissa on delignifioitavissa (esimerkiksi happi- valkaisuvaiheessa) erittäin selektiivisellä tavalla. On todettu mahdolliseksi voida alentaa selluloosammassan 1igniinipitoisuus 5 kappaluvusta 30-35 kappalukuun 3-4 viskositeetin pysyessä 3 muuttumattomana noin 950 dm /kg käyttämällä yllä kuvattua menettelytapaa.

Claims (10)

1. 93231
2. 1. Menetelmä selluloosamassan valmistamiseksi, jossa vesipitoinen lignoselluloosamateriaali happea sisältävän kaasun lisäyksen jälkeen ja/tai happea sisältävän kaasun lisäyksen 5 aikana aktivoidaan vähintään yhdessä vaiheessa typpidioksidia (N02) sisältävällä kaasulla, minkä jälkeen lignoselluloosamateriaali delignifioidaan vähintään yhdessä vaiheessa, ja jossa kaasu erotetaan lignoselluloosamateriaalista aktivoinnin aikana ja/tai aktivoinnin jälkeen, tunnettu yhdistelmäs-10 tä, että happea sisältävän kaasun lisäystä ohjataan siten, että erotettu kaasu sisältää vähintään 2 kg typpioksidia (NO) laskettuna 1000 kg kuivaksi ajateltua lignoselluloosa-materiaalia kohden ja että erotetun kaasun yhdessä tai useammassa vaiheessa annetaan reagoida absorptioliuoksen 15 kanssa, jonka alkuperäinen pH-arvo on alueella 3-13,5, ja että erotetun kaasun kanssa reagoinut absorptioliuos otetaan talteen ja lisätään lignoselluloosamateriaaliin ennen aktivointia ja/tai aktivoinnin aikana, ja että absorptioliuoksen avulla puhdistettu kaasu mahdollisen lisäpuhdistuksen jäl-20 keen johdetaan ilmakehään tai johonkin hävittämislaitokseen.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erotettuun kaasuun lisätään happea sisältävää kaasua ennen käsittelyä absorptioliuoksella ja/tai absorptio- 25 liuoskäsittelyn aikana.
4. 3. Patenttivaatimuksen l tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että absorptioliuoksen pääkomponentti on lignosel-luloosamateriaalin aktivoinnista saatu jäteliemi. 30
5. 4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että absorptioliuoksen alkuperäinen pH-arvo on alueella 7-13,5.
6. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu sii tä, että absorptioliuoksen pääkomponentti on typpidioksidia (N02) sisältävällä kaasulla aktivoidun lignoselluloosamate- 93231 riaalin aikaiivällaineessa tehdystä delignifioinnista saatu jäteliemi.
7. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu sii-5 tä, että absorptioliuos on alkalisesta happikaasudelignifi- oinnista saatu jäteliemi.
8. 7. Patenttivaatimusten 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erotetun kaasun ja absorptioliuoksen suhteelli- 10 set määrät ja mahdollisesti happea sisältävän kaasun määrä sovitetaan siten, että käytetyn absorptioliuoksen pH-arvo on alueella 5-12.
9. 8. Patenttivaatimusten 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu 15 siitä, että osa erotetusta kaasusta, jonka on annettu reagoida absorptioliuoksen kanssa vähintään yhdessä vaiheessa ja johon mahdollisesti on lisätty happea, palautetaan ligno-selluloosamateriaalin aktivointiin.
10. 20 Patentkrav