FI98226C - Menetelmä natriumkarbonaatin käsittelemiseksi - Google Patents

Description

96226

MENETELMä NATRIUMKARBONAATIN KäSITTELEMISEKSI

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää natriumkarbonaatin 5 erottamiseksi viherlipeästä sellutehtaan kemikaalien tal-teenottoprosessin yhteydessä, jossa menetelmässä viherlipeästä kiteytetään natriumkarbonaattia, ja näin saadut natrium-karbonaattikiteet erotetaan viherlipeästä ja pestään.

10 Sulfaattikeitossa puuhake käsitellään natriumhydroksidia ja natriumsulfidia sisältävällä valkolipeällä, niin että ligniini liukenee ja selluloosakuidut vapautuvat. Selluloosakuitu-jen (massan) ja keittokemikaalien seosta käsitellään vedellä, niin että muodostuu nk. mustalipeää. Mustalipeä konsentroi-15 daan haihduttamalla ja käsitellään polttamalla, kaasuttamalla tai muulla vastaavalla tavalla kemikaalien talteenottamisek-si. Polttotavasta riippuen kemikaalit saadaan sulana tai kiinteänä faasina, joka liuotetaan vesipitoiseen liuokseen natriumsulfidia ja natriumkarbonaattia sisältävän ns. viher-20 lipeän muodostamiseksi. Viherlipeä sisältää epäpuhtauksia, jotka täytyy poistaa ennen jatkokäsittelyä joko selkeyttämällä tai suodattamalla. Sitten viherlipeä kaustisoidaan kal-siuraoksidilla natriumhydroksidia (CaO + H20 -> Ca(OH)2; Na2C03 + Ca(OH)2 -> 2NaOH + CaC03) ja natriumsulfidia sisältäväksi 25 valkolipeäksi, joka käytetään keitossa. Toinen tuote on kalsiumkarbonaatti eli meesa, joka erotetaan valkolipeästä tyypillisesti suodattamalla ja joka pesun jälkeen kalsinoi-daan meesauunissa takaisin CaO:ksi.

30 On tunnettua, että sulfaattisellun valmistuksessa keittolipe- än korkeampi sulfidipitoisuus keiton alkuvaiheissa aikaansaa massan korkeamman viskositeetin ja paremmat fysikaaliset ominaisuudet. Keiton loppuvaiheissa tulee puolestaan hydrok-sidi-ionikonsentraation olla korkea. Tyypillisesti keittoli-35 peän sulfiditeetti (Na2S/(NaOH + Na2S)) on ollut noin 30 - 40 %, mutta käyttämällä keiton alussa huomattavasti korkeampia arvoja, esimerkiksi 60 - 80 %, saadaan em. edut.

98226 2

Edellä kuvattu keitto vaatii toteutuakseen ainakin kahta erilaista keittolipeää, joiden sulfidi- ja hydroksidi-ionipi-toisuudet ovat erilaiset. Eräs tapa tuottaa sulfidipitoisuu-deltaan erilaisia keittolipeitä on kiteyttää natriumkar-5 bonaatti pois viherlipeästä, jolloin saadaan viherlipeä, jolla on korkea sulfidipitoisuus, ja natriumkarbonaattikitei-tä, jotka voidaan kaustisoida natriurahydroksidiksi. Natriumkarbonaatti kiteytyy 5-20 °C:ssa tuottaen puhtaita dekahyd-raattikiteitä, 35-90 °C:ssa tuottaen monohydraattikiteitä ja 10 yli 90 °C:ssa tuottaen anhydraattikiteitä.

Kiteytys voidaan tehdä jäähdytyskiteyttämällä tai haihduttamalla vettä viherlipeästä. Konventionaalisessa haihdutuksessa tuodaan lämpöä, joka haihduttaa vettä ja nostaa näin nat-15 riumkarbonaatin pitoisuuden viherlipeässä yli kiteytymisen tarvittavan rajan. Jäähdytyskiteytyksessä lasketaan viher-lipeän lämpötilaa, jolloin natriumkarbonaatin liukoisuus alenee ja se erottuu kiteinä.

20 Kiteytyksen jälkeen natriumkarbonaattikiteet erotetaan viherlipeästä esim. suodattamalla, minkä jälkeen kiteet pestään natriumsulfidipitoisen emäliuoksen jäänteiden poistamiseksi. Pesu on optimoitava sen mukaan, kuinka puhdasta natriurahyd-roksidiliuosta natriumkarbonaatin kaustisoinnissa halutaan 25 saada, mikä puolestaan riippuu natriumhydroksidiliuoksen käyttötarkoituksesta sellutehtaalla. Usein on hyväksyttävää, että kiteiden natriumsulfidipitoisuus on n. 0,5 %.

Tavanomainen vaihtoehto pesunesteeksi on vesi. Nyt on kuiten-• 30 kin todettu, että vettä käytettäessä kiteiden pesun hallinnassa on ongelmia. Vesi nimittäin pyrkii liuottamaan voimakkaasti natriumkarbonaattia suodattimena olevasta kidekakus-ta. Siksi vettä on annosteltava suodattimelle mahdollisimman pienenä nestemääränä, jolloin kuitenkin veden lämpötilaa ja 35 virtausta on ollut vaikea pitää sopivana. Tämä on johtanut siihen, että vuoron perään kidekakusta on liuennut liikaa tai sitten kakku on puutteellisen pesun tai jäähtymisen takia 3 98226 tukkeutunut.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä kuvatut puutteet ja tarjota menetelmä, jossa viherlipeästä 5 erotettujen natriumkarbonaattikiteiden pesu sellutehtaan kemikaalien talteenottoprosessin yhteydessä voidaan hallita aikaisempaa paremmin. Keksintöä voidaan soveltaa erityisesti, kun tuotetaan liuoksia, joilla on erilainen sulfiditeetti.

10 Näiden tarkoitusperien saavuttamiseksi esillä olevalle keksinnölle on tunnusomaista, että ainakin osan natriumkarbonaattikiteiden pesunesteestä muodostaa viherlipeä.

Erään toisen vaihtoehdon mukaan keksintö koskee menetelmää 15 natriumkarbonaatin erottamiseksi viherlipeästä sellutehtaan kemikaalien talteenottoprosessin yhteydessä, jossa menetelmässä viherlipeästä kiteytetään natriumkarbonaattia, ja näin saadut natriumkarbonaattikiteet otetaan talteen ja pestään suodattimena, olennaista sille on, että suodos otetaan 20 talteen kahtena jakeena, joista ensimmäinen, laimentamaton, poistetaan kiteytysprosessista kokonaan tai osittain runsaasti natriumsulfidia sisältävänä liuoksena, ja toinen, kiteiden pesunesteet sisältävä, jae viedään kiteytykseen syötteeksi.

25 Esillä olevan keksinnön yhteydessä mustalipeä voidaan käsitellä kemikaalien talteenottoa varten millä tahansa tunnetulla tavalla, kuten polttamalla tavanomaisessa talteenottokat-tilassa tai kaasuttamalla. Tällaisen termisen hajotuksen tuloksena kemikaalit voidaan saada joko sulassa tai kuivassa • 30 muodossa, jonka jälkeen ne liuotetaan veteen tai muuhun sopivaan nesteeseen viherlipeän muodostamiseksi.

Natriumkarbonaatti voidaan kiteyttää viherlipeästä sinänsä tunnetuilla menetelmillä. Kiteytys voidaan aikaansaada joko 35 jäähdyttämällä viherlipeää tai haihduttamalla siitä vettä.

Edullisesti myös kiteyttimessä olevan emäliuoksen kiinto-ainepitoisuutta säädetään niin, että kidelietteen käsittely 4 o o r-' n y υ z l o on helppoa.

Kiteytyksessä muodostuneet natriumkarbonaattikiteet voidaan erottaa natriumsulfidipitoisesta emäliuoksesta keskipa-5 koiserotuksella tai suodattamalla, kuten vakuumisuodattimel-la, kiekkosuodattimella, kaltevalla seulalla, ruuviluokitti-mella tai muulla vastaavalla kiintoaineen ja nesteen erotukseen soveltuvalla menetelmällä.

10 Kiteiden erotuksessa saadaan runsaasti sulfidia sisältävä viherlipeäliuos, jonka sulfiditeetti on korkea ja jota voidaan käyttää sellaisenaan tai kaustisoituna selluloosakeiton alkuvaiheissa. Erotetut natriumkarbonaattikiteet liuotetaan ja käytetään natriumhydroksidiliuoksen valmistukseen, jonka 15 rikkipitoisuus puolestaan on erittäin alhainen. Kiteet voidaan liuottaa esimerkiksi kiteytyksessä erottuneeseen veteen. Vähärikkinen natriumhydroksidiliuos voidaan käyttää eri kohteissa tehtaalla. Sitä voidaan käyttää esimerkiksi massan valkaisuprosessin yhteydessä, lisätä selluloosakeiton myöhem-20 missä vaiheissa tai käyttää pesuliuoksena kaasupesureissa.

Keksinnön mukaisesti ennen liuotusta natriumkarbonaattikiteet pestään kemikaalien liuotuksessa muodostuneella viherlipeällä emäliuoksen eli runsaasti sulfidia sisältävän liuoksen jäämi-25 en poistamiseksi kiteistä. Pesuun käytetty viherlipeä johdetaan kiteytykseen. Tällä tavoin pesun aikana pesunesteeseen liukeneva natriumkarbonaatti palautetaan prosessiin ja se väkevöi kiteytykseen menevää viherlipeää. Tällöin haihdutuksen tarve kiteyttimessä pienenee.

30

Kiteiden pesun kautta johdetaan tarpeen mukaan joko kaikki tai osa kiteytykseen johdettavasta viherlipeästä.

Keksinnön mukainen menetelmä mahdollistaa kiteyttimessä 35 väkevöitettävän viherlipeävirran kiintoainekonsentraation säätämisen kiteytymisen sekä haihduttimen toiminnan kannalta edulliselle tasolle. Säätö voidaan tehdä kiteiden erotuksesta p r'i O < , v 5 saadun emäliuoksen ell runsaasti sulfldla sisältävän liuoksen palautuksella.

Erään vaihtoehdon mukaan emälluosta voidaan poistaa kiteytti-5 mestä tulevasta, karbonaattikiteitä ja emäliuoksta sisältävästä lietteestä kahdessa vaiheessa, jolloin ennen varsinaista erotussuodatinta on keskipakoiserotin, jossa osa emäliuok-sesta erotetaan ja käytetään kiteyttimen kiintoainepltoisuu-den säätöön.

10

Keksintö tarjoaa menetelmän natriumkarbonaattikiteiden pesun hallintaan, niin että pesu voidaan tehdä optimaalisella tavalla ja kiteille saadaan haluttu puhtaus. Samalla vältetään tuomasta lisää vettä prosessiin, mikä lisäisi haihdutus-15 tarvetta.

Edullisesti natriumkarbonaattikiteiden pesuun käytetään yksinomaan viherlipeää. Jos pesuun halutaan kuitenkin jostain syystä käyttää myös puhdasta vettä, on pesun hallinnan hel-20 pottamiseksi kidekakku keksinnön mukaisesti ainakin esipestä-vä viherlipeällä.

Esillä olevaa keksintöä selitetään yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheiseen kuvioon, joka esittää virtauskaaviota 25 eräästä keksinnön mukaisen menetelmän suoritusmuodosta.

Mustalipeän poltto tapahtuu tavanomaisessa talteenottokatti-lassa 2, josta saadaan kemikaalisula 3, joka johdetaan kattilan pohjalta liuotinsäiliöön 4. Sula liuotetaan veteen 16 tai 30 muuhun sopivaan nesteeseen viherlipeän muodostamiseksi.

Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan käsitellä joko massatehtaan koko viherlipeävirta tai osa siitä riippuen siitä, minkälaisia keittolipeitä tarvitaan sellun valmistuk-35 sessa. Osa kemikaalisulasta voidaan käsitellä tavanomaisella tavalla normaalisulfiditeettisen valkolipeän tuottamiseksi.

98226 6

Viherlipeästä 5 poistetaan viherlipeäsakka selkeyttämällä tai suodattamalla laitteessa 6. Erityisen tehokkaasti epäpuhtaudet voidaan poistaa patenttihakemuksessa PCT/FI94/00485 kuvatulla suodattimena. Erottunut vihersakka 17 johdetaan 5 jatkokäsittelyyn.

Puhdistettu viherlipeä 7 viedään erotuslaitteelle 11, kuten suodattimelle, jossa viherlipeää käytetään natriumkarbonaat-tikidekakun pesuun. Pesun tarkoituksena on ennen kaikkea 10 poistaa kiteistä natriumsulfidipitoisen emäliuoksen jäämät.

Tällöin viherlipeään liukenee natriumsulfidia ja myös natriumkarbonaattia. Pesussa näin väkevöitynyt liuos 8 viedään kiteyttimeen 9. Kiteyttimenä on tässä tapauksessa haihdutin, johon syötetään lämmityshöyryä 21. Haihduttimessa liuosta 15 väkevöidään edelleen niin, että liuokseen kiteytyy pääasiassa natriumkarbonaattia sisältäviä kiteitä.

Kiteyttimeen syötettävästä viherlipeästä voidaan käyttää osa tai kaikki tuotettujen kiteiden pesuun. Kaikkea puhdistettua 20 viherlipeää ei välttämättä käytetä kiteiden pesuvetenä, vaan osa 18 voidaan syöttää suoraa kiteyttimeen 9. Suodoksen palautuksella voidaan kiteyttimessä vallitsevaa kidepitoi-suutta alentaa.

25 Viherlipeä voidaan haihduttaa natriumkarbonaatin kiteyttämi- seksi sinänsä tunnetulla tavalla yksi- tai monivaihehaihdut-tamossa. Haihdutus voidaan tehdä putki-, lamelli- tai flash-laitteissa.

30 Haihduttimesta saatavasta natriumkarbonaattikiteitä sisältä västä lietteestä 10 erotetaan kiteet erotuslaitteella. Kiteet pestään edellä kuvatulla tavalla, jonka jälkeen kiteet liuotetaan liuotussäiliössä 12 veteen tai laihavalkolipeään uuden, vähän sulfidia sisältävän, lipeän 14 valmistamiseksi. 35 Kiteet voidaan liuottaa haihduttimen 9 lauhduttimesta 19 saatavaan veteen 13. Natriumkarbonaattiliuos 14 johdetaan kaustisoitavaksi sinänsä tunnetulla tavalla.

7 n o o o >ozzo , Erotuslaitteelta poistettava ensimmäinen suodos 15 on kon- sentroitunut natriumsulfidiliuos, jolla on korkea sulfidi-pitoisuus, so. korkeampi kuin tavanomaisella valkolipeällä, 5 ja joka voidaan myös kaustisoida ja käyttää keiton alkuvaiheissa. Vaihtoehtoisesti voidaan osa tästä suodoksesta johtaa linjaa 20 pitkin kiteyttimen syötteeksi säätämään kiinto-ainepitoisuutta kiteyttimessä.

10 Meneteltäessä esillä olevan keksinnön mukaisesti voidaan kiteiden pesu hallita varmemmin kuin pestäessä kiteet karbonaattia voimakkaammin liuottavalla pesunesteellä, esimerkiksi vedellä. Pesutulos viherlipeää käytettäessä on ollut hyvä. Kidemassan natriumsulfidipitoisuus pesun jälkeen on 15 jäänyt alle 0.5 %:n, mikä on useimpiin ajateltavissa oleviin kiteiden käyttötarkoituksiin aivan riittävä puhtaus. Lisäksi on havaittu, ettei kiteiden puhtaus ole ollut parempi vedellä pestäessä.

20 Käytettäessä viherlipeää pesunesteenä, ei prosessiin tuoda uutta vettä, joka jouduttaisiin myöhemmin kalliisti poistamaan .

Claims (8)

9 C 2 2 6

1. Menetelmä natriumkarbonaatin erottamiseksi viherlipeästä 5 sellutehtaan kemikaalien talteenottoprosessin yhteydessä, jossa menetelmässä viherlipeästä kiteytetään natriumkarbonaattia, ja näin saadut natriumkarbonaattikiteet otetaan talteen ja pestään, tunnettu siitä, että ainakin osa natrium-karbonaattikiteiden pesuun käytettävästä nesteestä on viheriö lipeää (7).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viherlipeä (8) kiteiden pesusta johdetaan kiteytykseen (9). 15

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiteiden erotuksessa muodostunutta emäliuosta (20) käytetään kiteyttimessä (9) olevan emäliuoksen kiinto-ainepitoisuuden säätöön. 20

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viherlipeä (8) kiteiden pesusta johdetaan kiteiden erotuksesta palautettavan emäliuoksen (20) mukana kiteytykseen. 25

5. Menetelmä natriumkarbonaatin erottamiseksi viherlipeästä sellutehtaan kemikaalien talteenottoprosessin yhteydessä, jossa menetelmässä viherlipeästä kiteytetään natriumkarbonaattia, ja näin saadut natriumkarbonaattikiteet otetaan 30 talteen ja pestään suodattimena (11), tunnettu siitä, että kiteiden talteenotossa ja pesussa muodostunut suodos otetaan talteen kahtena jakeena, joista ensimmäinen, laimentamaton jae (15) poistetaan kiteytysprosessista kokonaan tai osittain runsaasti natriumsulfidia sisältävänä liuoksena, ja toinen, 35 kiteiden pesunesteet sisältävä jae (8) viedään kiteytykseen (9) . 96220

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä/ tunnettu siitä, että pesunesteenä on viherlipeä (7).

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 5 että osa (20) laimentamattomasta jakeesta palautetaan kiteytykseen (9) kiintoainepitoisuuden säätäjäksi.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pesuneste (8) kiteiden pesusta johdetaan kiteiden ero- 10 tuksesta palautettavan emäliuoksen (20) mukana kiteytykseen (9). cl o