FI94444C - Menetelmä sellutehtaan rikki/natriumsuhteen tasapainottamiseksi - Google Patents

Description

94444

Menetelmä sellutehtaan rikki/natriumsuhteen tasapainottamiseksi 5 Sulfaattikeitossa puun sisältämät hartsihapot, vapaat rasvahapot ja triglyseridit saippuoituvat. Keiton aikana syntyneet saippuat muodostavat misellejä, jotka siirtyvät sellun pesussa mustalipeään ja nousevat varastosäiliössä mustalipeän pinnalle, mistä ne poistetaan. Suopa kerätään 10 pääasiassa laiha- ja välimustalipeäsäiliöiden pinnalta ylikaatona tai dekantoimalla. Erotettu suopa sisältää noin 50 % mustalipeää. Se sisältää myös mustalipeään liuennutta ligniiniä.

15 Suopa palstoitetaan mäntyöljyksi perinteisesti rikkihapolla. Tällöin syntyy myös natriumsulfaattia. Mustalipeän natrium-sulfidistä muodostuu rikkivetyä ja ligniiniä saostuu. Reaktioseoksesta erotetaan mäntyöljy ja jäljelle jäävä emävesi neutraloidaan normaalisti lipeällä, ja palautetaan 20 haihduttamolle laiha- tai välimustalipeän joukkoon. H2S-pitoinen kaasu pestään lipeällä rikin erottamiseksi.

Rikkihapon käyttö palstoituksessa lisää kemikaalikierron rikkikuormaa ja rikkipäästöjä, ja johtaa jo nyt rikkiylimää-25 rään kemikaalikierrossa. Rikkiylimäärä lisääntyy tehtaassa • entisestään kun ympäristösuojelumääräysten tiukentuessa rikkipäästöjä on alennettava.

Suovan palstoituksessa voidaan käyttää puhtaan rikkihapon 30 sijasta muissa prosesseissa syntyviä jäterikkihappoja, kuten erilaisissa klooridioksidiprosesseissa syntyviä Na2S04-pitoisia jätehappoja. Tällaisessa mäntyöljyn valmistuksessa on myös ongelmia. Laitteiden korroosio lisääntyy johtuen kloridien läsnäolosta. Palstoitusprosessin säätö on hanka-3b lampaa, koska hapon väkevyys ei pysy aina vakiona. Lisäksi jätehapon ja erottuvan suovan määrä voi vaihdella niin, että suopa/happo suhde ei aina täsmää, jolloin voidaan joutua * 2 94444 käyttämään lisänä puhdasta rikkihappoa tai vastaavasti ajamaan osa haposta soodakattilaan.

Prosesseja, joilla suovan palstoituksessa käytettävää 5 rikkihappoa voidaan korvata osittain tai kokonaan, on kehitetty. Tosin niitä ei ole juuri hyödynnetty huonon kannattavuuden tähden. Ns. Westwaco-prosessissa voidaan 50 % rikkihaposta korvata hiilidioksidilla. Tällöin tarvitaan kuitenkin myös tavanomainen rikkihappoprosessi. Myös suola-10 , etikka- ja muurahaishapon käyttöä rikkihapon sijasta on tutkittu, mutta nekään eivät ole osoittautuneet kannattaviksi mm. happojen hinnan takia.

SE-kuulutusjulkaisusta 386693 tunnetaan menetelmä mäntyöljyn 15 valmistamiseksi palstoittamalla suopa rikkidioksidilla.

Tällöin voidaan huomattavasti vähentää rikkivedyn muodostusta, mikä on yksi rikkihappopalstoituksen ongelmista. Suljettuun reaktioastiaan johdetaan SC^ita ja suopaa, jolloin muodostuu mäntyöljyä ja natriumvetysulfiitin ja 20 SC>2’·n liuos. Prosessissa tarvittava rikkidioksidi voidaan tuottaa mustalipeän polton savukaasuista tai hajukaasujen polton savukaasuista. Tällöin ei tehdas kuitenkaan ole omavarainen palstoitukseen tarvittavan rikkidioksidin suhteen, vaan saatetaan joutua käyttämään tehtaan ulkopuo-25 lelta tuotettua kaasua. Kuten edellä mainittiin lisärikki ; on kuitenkin epäedullinen vaihtoehto.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tarjota aikaisempaa taloudellisempi ja tehtaan kemikaalikiertoa tasapainottava 30 raakasuovan palstoitusmenetelmä.

* Suomalaisesta patentista 75615 tunnetaan menetelmä mustali peän lämpökäsittelemiseksi, jolloin lipeän viskositeetti alenee ja sen käsittelyominaisuudet paranevat. Mustalipeän' 35 lämpötila nostetaan keittolämpötilan yläpuolelle, jolloin suurimolekyylinen ligniinitraktio pilkkoutuu ja lipeästä erottuu runsaasti rikkipitoisia kaasuja. Rikkipitoinen kaasu sisältää mm. dimetyylisulfidia. Esillä olevan keksin- 3 94444 non mukaisessa menetelmässä käytetään hyväksi erityisesti näitä kaasuja.

' Menetelmä sellutehtaan rikki/natriumsuhteen tasapainottama- 5 seksi, jossa menetelmässä puun uuteaineista keitossa syntynyttä suopaa sisältävästä mustalipeästä erotetaan raakasuopaa, joka palstoitetaan sinänsä tunnetulla tavalla antamalla suovan reagoida rikkidioksidin kanssa reaktioseok-sen muodostamiseksi, josta mäntyöljy erotetaan natriumbisul-10 fiittiemävedestä ja ligniinisakasta, ja raakasuovasta erotettu mustalipeä lämpökäsitellään. Menetelmälle on tunnusomaista se, että ainakin osa palstoituksessa tarvittavasta rikkidioksidista tuotetaan rikkidioksidipitoisista savukaasuista, jotka syntyvät mustalipeän lämpökäsittelyssä 15 syntyneiden rikkipitoisten kaasujen, poltossa.

Esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän etuna on se, että tarvittava rikkidioksidi tuodaan sellutehtaan sisältä. Tällöin palstoitus on mahdollista suorittaa ilman ostokemi-20 kaaleja, mikä vähentää rikki-injektiota sellutehtaan kemikaalikiertoon, ja siten S/Na-suhde tasapainottuu.

Mustalipeän lämpökäsittelyssä voidaan tuottaa rikkipitoisia kaasuja niin runsaasti, että tehdas on oleellisesti omava-25 rainen mäntyöljyn valmistuksessa tarvittavan SC>2 : n suhteen.

•

Keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan käyttää luonnollisesti lisäksi myös muita sellutehtaan rikkidioksidipitoisia kaasuja, kuten mustalipeän poltossa ja muiden hajukaasujen 30 poltossa syntyneitä kaasuja.

' Keksintöä selitetään seuraavassa yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin kuviin, joissa ' kuva 1 esittää keksinnön mukaista menetelmää sellutehtaan 35 kemikaalikierron tasapainottamiseksi, jolloin mäntyöljyn valmistuksessa tarvittava rikkidioksidi tuotetaan olennaisesti tehtaan sisältä, ja 4 94444 kuva 2 esittää mentelmää rikkidioksidin talteenottamiseksi savukaasuista.

Puun keitossa muodostunut massa 1 pestään, jolloin erottu-5 vasta laihamustalipeästä 2 erotetaan raakasuopa 3. Mustali-peä 4 väkevöidään monivaihehaihduttamossa, jolloin ennen haihdutusta, haihdutuksen jälkeen tai haihdutusvaiheiden välillä mustalipeää lämpökäsitellään esimerkiksi FI-paten-tissa 75615 esitetyllä menetelmällä. On todettu että 10 mustalipeän painekuumennuksessa yli 200 °C:ssa 30-60 % lipeän sisältämästä rikistä voidaan poistaa runsaasti orgaanisia rikkiyhdisteitä, kuten dimetyylisulf idia, sisältävänä kaasuna. Konsentroitu ja lämpökäsitelty mustali-peä 5 viedään polttoon soodakattilaan tai vastaavaan sulan 15 6 muodostamiseksi keittolipeiden valmistamista varten.

Mustalipeän lämpökäsittely voidaan suorittaa ennen haihdutusta. Jos mustalipeä haihdutetaan monivaiheisessa haihdut-tamossa, kuten yleensä tapahtuu, voidaan painekuumennus 20 suorittaa yhdessä tai useammassa kohdassa haihduttamoa. Käsittely voi tapahtua myös haihdutuksen jälkeen mustalipeän in jektoitavuuden parantamiseksi talteenottokattilaan. Käsittely voidaan suorittaa yhden tai useamman vaihtoehdon mukaisesti.

25

Mustalipeän lämpökäsittely suoritetaan painekuumennuksena lämpötilassa, joka on korkeampi kuin 170 °C, edullisesti 170-350 °C. Käsittelyaika riippuu lämpötilasta ja lipeän laadusta. Tyypillisesti käsittelyaika on 1-60 minuuttia, 30 jotta rikkipitoisia kaasuja syntyy huomattavia määriä.

Mustalipeän lämpökäsittelyssä syntynyt kaasu 7 käsitellään edelleen rikkidioksidin tuottamiseksi. Kaasu poltetaan ja näin saadusta kaasusta 8 otetaan SO2 talteen. Tämä voidaan 35 suorittaa tunnetuilla menetelmillä, joista kuitenkin erityisen edullinen on suomalaisessa patenttihakemuksessa 915672- esitetty menetelmä, jossa menetelmässä rikkidioksidi erotetaan savukaasuista absorboimalla se natriumsulf iittili- 5 94444 uokseen. Menetelmä on esitetty kuvassa 2. Rikkidioksidia sisältävä savukaasu 8 johdetaan tavanomaisiin venturi-pesureihin 30 tai absorptiotorniin. Natriumsulfiittia sisältävä neste 31 tuodaan pesureihin. Kahden pesurin läpi 5 johdettu, puhdistettu kaasu poistuu savupiipun 32 kautta ympäristöön- Rikkidioksidin absorboinut liuos 33 viedään välisäiliöön 34. Tällöin osa 35 natriumbisulfiittiliuoksesta voidaan lisätä valkolipeään ja poistaa absorptiovaiheessa syntynyt natriumsulfaatti.

10

Regeneroitava liuos 36 syötetään haihduttimen 37 yläosan kautta osastoon 12. Haihduttimen lämmönsiirtoelimen 38 muodostaa lamellit, joiden ulkopinnalla virtaa haihdutettava neste ja sisäpuolella lämmityshöyry. Osa osaston 39 pohjalla 15 olevasta liuoksesta tuodaan takaisin osaston 39 yläosaan ja loput kuljetetaan osastoon 40, jossa haihdutusta jatketaan. Pesuvaikutuksen aikaansaamiseksi tarpeen vaatiessa voidaan syöttöjärjestystä muuttaa ja syöttää regeneroitava liuos ensin osastoon 40.

20

Liuoksesta haihduttimessa eronnut höyry ja muodostunut rikkidioksidi 41 poistetaan haihduttimesta kompressoriin 42 lämpötilan ja paineen nostamiseksi. Höyryseos syötetään suurimpaan osaan laitelleista lämmityshöyryksi alhaalta-25 päin. Tällöin se kohtaa oman lauhteensa, jolloin saadaan : aikaan strippausvaikutus. Täältä lauhtumaton höyry menee pieneen osaan laitelleista yltäältäpäin, ja lauhde ja lauhtumattomat kaasut poistetaan alhaalta. Prosessin alussa ja tarvittaessa voidaan tuorehöyryä 43 lisätä.

30

Lauhtumattomat rikkidioksidikaasut 44 johdetaan lauhdutti-meen 45, jossa kondensoidaan pääosa vesihöyrystä, ja jäljelle jäävä lauhtumaton kaasu 46 on väkevää rikkidioksidia. Sen rikkidioksidipitoisuus voidaan säätää säätämällä 35 lauhdutuslämpötilaa lauhduttimessa 45. Talteenotettu rikkidioksidikaasu 46 voidaan käyttää kuten yllä on mainittu .

6 94444

Lauhteet 47 johdetaan lamelleista sekoitussäiliöön 48, minne tuodaan myös väkevöity, natriumsulfiittikiteitä sisältävä liuos 49 ja vettä kiteiden liuottamiseksi ja uuden absorptioliuoksen aikaansaamiseksi, joka kierräte-5 tään savukaasun puhdistukseen.

Kuvan 2 mukaisella prosessilla talteenotettu rikkidioksidi johdetaan suovan palstoitukseen. Suopaan 3 sekoitetaan sekoittimessa 11 rikkidioksidia ja höyryä 12 lämpötilan 10 nostamiseksi noin 100-130°C:een. Sekoituksen suorittamiseksi soveltuu erityisesti MC-sekoitin AHLMIXR (A. Ahlström Corporation) (FI-patenttihakemus 870747), joka on flui-disoivan yksikön ja venttiilin yhdistelmä. Sen rakenteessa on kiinnitetty erityisesti huomiota kaasupäästöjen minimoin-15 tiin. Reaktioseos 13 johdetaan ylipaineessa olevaan reak-tiosäiliöön 14, jossa pääreaktio on (1): RCOONa + S02 + H20 -> RCOOH + NaHS03 (1) 20 Kaasunpoistosäiliössä 15 poistetaan sivureaktiossa syntynyt C02 ja reagoimaton S02. Mäntyöljyn ja NaHSC>3-pitoisen emäveden seos 16 viedään erotuslaitteeseen 17, kuten sentrifuugiin tai lamelliselkeyttimeen, jossa mäntyöljy 18 erotetaan emävedestä 19 ja ligniinisakasta. Emävesi neutra-25 loidaan tarvittaessa alkalipitoisella liuoksella 21. Neutraloitu emävesi 20 palautetaan kemikaalikiertoon heikkomustalipeäsäiliön kautta. Tarvittaessa osa emävedestä voidaan käyttää suovan pesuun 22.

30 Keksinnön mukaisesti voidaan edullisesti hyödyntää sellutehtaassa muodustuvia rikkiyhdisteitä tehtaan sisällä ja näin vähentää tehtaan rikkipäästöjä.

Claims (6)

94444 Patenttivaatimukset;

1. Menetelmä sellutehtaan rikki/natriumsuhteen tasapainottamiseksi, jossa menetelmässä puun uuteaineista keitossa 5 syntynyttä suopaa sisältävästä mustalipeästä erotetaan raakasuopaa, joka palstoitetaan sinänsä tunnetulla tavalla antamalla suovan reagoida rikkidioksidin kanssa reaktioseok-sen muodostamiseksi, josta mäntyöljy erotetaan natriumbisul-fiittiemävedestä ja ligniinisakasta, ja raakasuovasta 10 erotettu mustalipeä lämpökäsitellään, tunnettu siitä että ainakin osa palstoituksessa tarvittavasta rikkidioksidista tuotetaan rikkidioksidipitoisista savukaasuista, jotka syntyvät mustalipeän lämpökäsittelyssä syntyneiden rikkipitoisten kaasujen poltossa, jolloin tehdas on oleellisesti 15 omavarainen palstoituksessa tarvittavan rikkidioksidin suhteen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että palstoituksessa käytetään lisäksi sellutehtaan 20 muista rikkidioksidipitoisista savukaasuista tuotettua rikkidioksidia.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rikkidioksidi erotetaan savukaasuista absorboi- . 25 maila se natriumsulfiittiliuokseen natriumbisulfiittili- ' uoksen muodostamiseksi.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rikkidioksidi regeneroidaan natriumbisulfiitti- 30 liuoksesta haihdutuskiteytyslaitteessa.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mustalipeän lämpökäsittely suoritetaan ennen haihdutusta ja/tai yhdessä tai useammassa kohdassa haihdu- 35 tuksen aikana ja/tai haihdutuksen jälkeen.

*: 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu 94444 siitä, että raustalipeän lämpökäsittely suoritetaan lämpötilassa, joka on korkeampi kuin 170 °C. 94444