JP2013524030A - Gasification of concentrated sulfite solution - Google Patents

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Abstract

亜硫酸パルプ化法を用いた繊維原料の化学的脱リグニンによってパルプを製造する際に得られ、有機及び無機化合物を含む亜硫酸塩濃溶液から、薬品及びエネルギーを回収する方法であって;800℃を超える温度で前記有機及び無機化合物を処理するステップを含み、それによって一部では液体物質の少なくとも1つの相が生成され、一部では気体物質の少なくとも1つの相が生成され、前記処理がガス化反応器(2)において半化学量論的条件下及び酸化媒体の存在下で前記亜硫酸塩濃溶液をガス化させることによって行われ;前記反応器(2)がその底部にシュート(5)の形状の開口部を有し、開口部がクエンチ区画(38)へ直接開口している、方法。  A method of recovering chemicals and energy from a sulfite concentrated solution containing organic and inorganic compounds obtained when producing pulp by chemical delignification of fiber raw material using sulfite pulping method; Treating the organic and inorganic compounds at a temperature above, thereby producing at least one phase of a liquid substance in part and at least one phase of a gaseous substance, wherein the treatment is gasified Carried out in the reactor (2) by gasifying the concentrated sulfite solution under substoichiometric conditions and in the presence of an oxidizing medium; the reactor (2) has a chute (5) shape at its bottom Wherein the opening is directly open to the quench section (38).

Description

本発明は、亜硫酸パルプ化法を用いた繊維原料の化学的脱リグニンによって製紙用パルプを製造する際に得られ、有機及び無機化合物を含む亜硫酸塩濃溶液から薬品及びエネルギーを回収する方法であって、800℃を超える温度で前記有機及び無機化合物を処理するステップを含み、それによって一部では液体物質の少なくとも1つの相が生成され、一部では気体物質の少なくとも1つの相が生成される、方法に関する。   The present invention is a method for recovering chemicals and energy from a concentrated sulfite solution containing organic and inorganic compounds, which is obtained when producing pulp for papermaking by chemical delignification of fiber raw materials using a sulfite pulping method. Treating said organic and inorganic compounds at a temperature above 800 ° C., whereby partly producing at least one phase of liquid substance and partly producing at least one phase of gaseous substance , Regarding the method.

亜硫酸パルプ化法は、パルプを製造する際の木材チップの化学パルプ化法である。亜硫酸パルプ化は、クラフト(硫酸塩とも呼ばれる)パルプ化法の大きな発展がこの方法をより一般的にする以前は歴史的に見て優勢なパルプ化法であったが、現在は世界のパルプ製造の10%未満の割合を占める。様々な亜硫酸パルプ化法、例えば酸性、中性、アルカリ性亜硫酸法が存在する。   The sulfite pulping method is a chemical pulping method of wood chips when producing pulp. Sulphite pulping was historically the dominant pulping method before the major development of kraft (also called sulfate) pulping method made it more common, but now it is the world's pulp production Of less than 10%. There are various sulfite pulping methods, such as acidic, neutral and alkaline sulfite methods.

二酸化硫黄、亜硫酸、及び/又はそのアルカリ塩の混合物を用いた亜硫酸パルプ化法では、スルホン酸官能基の形成及びリグニン構造中の結合の開裂によって、木材チップ中のリグニンを水溶性にする。亜硫酸及び/又はそのアルカリ塩に対する典型的な対イオンとしては、Na、NH4+、Mg2+、K、及びCa2+が挙げられる。 In the sulfite pulping process using a mixture of sulfur dioxide, sulfurous acid and / or alkali salts thereof, the lignin in the wood chip is made water-soluble by formation of sulfonic acid functional groups and cleavage of bonds in the lignin structure. Typical counterions for sulfurous acid and / or its alkali salts include Na + , NH 4+ , Mg 2+ , K + , and Ca 2+ .

様々な亜硫酸パルプ化法の間の主な違いは蒸解液のpHであり、このことは蒸解装置において脱リグニンが低pH、中性、又は高pHで行われることを意味する。アルカリ性亜硫酸パルプ化は硫化物の存在下で行われることもあり、これはいわゆる硫化物−亜硫酸パルプ化である。   The main difference between the various sulfite pulping processes is the pH of the cooking liquor, which means that delignification takes place in the digester at low, neutral or high pH. Alkaline sulfite pulping may be carried out in the presence of sulfides, which is so-called sulfide-sulfite pulping.

亜硫酸パルプ化法はクラフトパルプ法と比較して、より収率が高いこと、パルプの色がより明るく容易に漂白されること、及びパルプが比較的容易に精製されることなど、ある程度の利点を有することがある。亜硫酸法は、製紙用パルプに加えてセルロース誘導体の製造のための特殊なセルロースを生成することができる。クラフトパルプ法と比較して、パルプが弱いこと、特定の種類の木材をパルプ化するのが困難であること、薬品回収がより複雑であることなど、ある程度の欠点も存在する。   The sulfite pulping process has some advantages over the kraft pulp process, such as higher yields, pulp color is brighter and easier to bleach, and pulp is more easily purified. May have. The sulfurous acid process can produce special cellulose for the production of cellulose derivatives in addition to paper pulp. There are also some disadvantages compared to the kraft pulp method, such as weak pulp, difficulty in pulping certain types of wood, and more complex chemical recovery.

パルプ化用薬品の薬品回収プロセスは使用されるアルカリ対イオンによって決まるが、一般にクラフト法のパルプ化薬品の回収よりも複雑である。亜硫酸塩の薬品回収プロセスにおける最初のステップは、パルプ/セルロースからの蒸解廃液の分離、及びその後の水を蒸発させることによる廃液の濃縮であり、本文中で亜硫酸塩濃溶液と表される液が得られる。亜硫酸塩濃溶液はその後、大部分の対イオンにおいて、エネルギー回収のために回収ボイラーで燃焼させることができ、パルプ化用薬品は様々な程度にまで回収される。   The chemical recovery process for pulping chemicals depends on the alkali counterion used, but is generally more complex than the recovery of kraft pulping chemicals. The first step in the sulfite chemical recovery process is the separation of the cooking liquor from the pulp / cellulose and the subsequent concentration of the effluent by evaporating the water. can get. The concentrated sulfite solution can then be combusted in a recovery boiler for energy recovery in most counterions, and pulping chemicals are recovered to varying degrees.

ナトリウムベース亜硫酸塩濃溶液から薬品及びエネルギーを回収するために使用される回収ボイラーは、クラフトパルプ化からの黒液の回収に使用されるものと非常に類似しているが、しかしながらそのようなボイラーにおける亜硫酸塩濃溶液の燃焼には、下記でさらに論じるようにクラフト黒液の燃焼と比較して多くの困難が伴う。   Recovery boilers used to recover chemicals and energy from concentrated sodium-based sulfite solutions are very similar to those used to recover black liquor from kraft pulping, however, such boilers Combustion of a concentrated sulfite solution at 1 is associated with a number of difficulties compared to kraft black liquor combustion, as discussed further below.

亜硫酸塩濃溶液を燃焼させる際に生じる排煙はより腐食性であり、このことは廃液のエネルギー回収の効率を制限し、維持管理費用の増大を引き起こす。   The flue gas generated when burning a sulfite concentrated solution is more corrosive, which limits the efficiency of energy recovery of the effluent and causes an increase in maintenance costs.

パルプ化用薬品の主にフライアッシュとしての損失は、ナトリウム及び硫黄共に、ナトリウムベース亜硫酸塩濃溶液を燃焼させた場合にクラフト廃液の燃焼と比較してはるかに高く、このことは工場における化学物質補充の費用増大につながる場合がある。   The loss of pulping chemicals primarily as fly ash, both sodium and sulfur, is much higher when burning sodium-based sulfite concentrates compared to kraft waste combustion, which is a chemical in the factory. It may lead to increased replenishment costs.

蒸解用薬品及びエネルギーを回収するためのナトリウムベース亜硫酸塩濃溶液の燃焼は高温プロセスであり、生成される硫化物/炭酸塩混合物の融点が高いために、ボイラーの底部で回収される塩溶融物を高温(およそ1000℃)に保つ必要がある。   The combustion of concentrated sodium-based sulfite solutions to recover cooking chemicals and energy is a high temperature process, and because of the high melting point of the resulting sulfide / carbonate mixture, the salt melt recovered at the bottom of the boiler Must be kept at a high temperature (approximately 1000 ° C.).

クラフトプロセスからの廃液の回収における硫黄成分の還元は通常95%に達し得る。ナトリウムベース亜硫酸塩濃溶液を燃焼させる場合、亜硫酸塩液中の硫黄種の還元効率は比較的低い。典型的には回収された硫黄の80〜85%が硫化物に還元され、これはその後の蒸解液調製プロセスで活性の蒸解薬品へと転化させることができる。未還元硫黄は、薬液サイクルの無駄な処理量及び薬液サイクルの処理装置において付着物を生じさせる傾向という形で不利益をもたらす。   The reduction of the sulfur component in the recovery of effluent from the kraft process can usually reach 95%. When burning a sodium-based sulfite concentrated solution, the reduction efficiency of sulfur species in the sulfite liquid is relatively low. Typically, 80-85% of the recovered sulfur is reduced to sulfide, which can be converted to active cooking chemicals in a subsequent cooking liquor preparation process. Unreduced sulfur causes disadvantages in the form of wasted throughput of the chemical cycle and the tendency to produce deposits in the chemical cycle processing equipment.

未還元硫黄は少なくとも部分的には塩溶融物中の多硫化物として存在し、これは回収ボイラーから生じる溶解した塩によって生成される緑液中のチオ硫酸塩へと酸化される。チオ硫酸塩は蒸解液中に存在する場合、パルプ化効率を低下させる。そのような効果を回避するために、湿式酸化を用いてチオ硫酸塩を硫酸塩へと転化させる。したがって、多量の非活性硫黄が薬液サイクル中に存在し、効率の低下及びスケーリングによる潜在的な問題を引き起こす。さらに、チオ硫酸塩は処理装置において腐食の問題を引き起こすことが知られている。   Unreduced sulfur exists at least in part as polysulfides in the salt melt, which is oxidized to thiosulfate in the green liquor produced by the dissolved salt from the recovery boiler. If thiosulfate is present in the cooking liquor, it reduces the pulping efficiency. In order to avoid such effects, wet oxidation is used to convert thiosulfate to sulfate. Thus, large amounts of inactive sulfur are present during the chemical cycle, causing potential problems due to reduced efficiency and scaling. In addition, thiosulfate is known to cause corrosion problems in processing equipment.

亜硫酸塩濃溶液はクラフト蒸解廃液と比較して回収ボイラーでの反応性が低いことが知られており、このことは亜硫酸塩濃溶液に対して回収ボイラーを運転する場合に能力の低下につながる。亜硫酸塩液がクラフト液とは異なる挙動をする主な理由は通常、燃焼前の加熱中に亜硫酸塩廃液の液滴がより小さい膨張挙動を示すことによって引き起こされるということになっており、このことが質量移動及びエネルギー移動に対するより強い抵抗性をもたらす。   It is known that the sulfite concentrated solution is less reactive in the recovery boiler compared to the kraft cooking waste liquor, which leads to a reduction in capacity when operating the recovery boiler for the sulfite concentrated solution. The main reason why sulfite liquid behaves differently from kraft liquid is usually due to the fact that sulfite waste liquid droplets exhibit smaller expansion behavior during heating before combustion, which means that Provides greater resistance to mass and energy transfer.

このように、亜硫酸塩廃液からの複雑かつ相対的に不十分な薬品回収及びエネルギー回収が、クラフト法が優勢なパルプ化法となっている1つの理由である。   Thus, complex and relatively insufficient chemical recovery and energy recovery from sulfite waste liquor is one reason why the Kraft method has become the dominant pulping method.

さらに、当業者は初期の経験に基づき、亜硫酸塩液のガス化による回収に対して先入観を持っている場合がある。例えば既におよそ1960年頃にスウェーデンのパルプ製紙会社Billerudによって試験が行われており、2つの別々の経路がさらに調査された。非スラギング(non−slagging)(低温)ガス化法が開発され、いくつかの設備が設けられた(「SCA−Billerud法」)。スラギング(高温)経路はBillerud Millの第2の設備で試験された。様々な要因が重なったために試験は1年後に終了した。この方法は、当時利用可能であった残りの回収法によって設定された低いスメルト中硫化物含量の要求を満たさなかった。さらに、反応器の壁にスメルト層が形成される問題が存在し、当時入手可能であったセラミック材料では反応器内側の摩耗が非常に深刻であった。その後「SCA−Billerud法」も性能が低いために断念された。   Furthermore, those skilled in the art may have a preconception about the recovery of sulfite liquid by gasification based on initial experience. For example, tests were already conducted around 1960 by the Swedish pulp and paper company Billerud, and two separate routes were further investigated. A non-slagging (low temperature) gasification process has been developed and several facilities have been provided (“SCA-Billerud process”). The slagging (hot) path was tested at a second facility at Billerud Mill. The trial ended after one year due to the overlap of various factors. This method did not meet the low smelt sulfide content requirement set by the remaining recovery methods available at the time. Furthermore, there is a problem that a smelt layer is formed on the wall of the reactor, and the ceramic material available at that time had very severe wear inside the reactor. Later, the “SCA-Billerud method” was also abandoned because of its low performance.

文書US2,285,876において、亜硫酸塩廃液の回収方法が開示されている。前記廃液はいわゆるトムリンソン(Tomlinson)回収炉チャンバー中に噴霧され、前記廃液の不燃性成分の溶融温度を下回る炉温で燃焼される。   Document US 2,285,876 discloses a method for recovering sulfite waste liquor. The waste liquid is sprayed into a so-called Tomlinson recovery furnace chamber and burned at a furnace temperature below the melting temperature of the incombustible components of the waste liquid.

文書DE1,517,216は、セルロース廃液、特にナトリウムベース亜硫酸塩濃溶液を熱分解する方法を記載している。濃縮した廃液は非常に微細な粒子に分割され、粒子の大部分は200μmを超えてはならず、前記粒子は高温の酸素含有ガス流の中に噴霧され、熱分解される。この文書は、緑液を作るのに使用される固体残渣中、ひいては蒸解液中の硫化物を避けるために、熱分解温度は800℃を超えるべきではないことを教示している。しかし800℃を下回るほどの低い温度での熱分解は、ガス化プロセスからの固体残渣中に未転化炭化物をもたらすことになり、流動床で行われる第2のガス化ステップを必要とする。廃液が加えられる高温ガスは、燃料(例えば油)の燃焼から生じる。   Document DE 1,517,216 describes a process for pyrolyzing cellulose waste liquors, in particular sodium-based sulfite concentrated solutions. The concentrated waste liquor is divided into very fine particles, the majority of the particles should not exceed 200 μm, which are sprayed into a hot oxygen-containing gas stream and pyrolyzed. This document teaches that the pyrolysis temperature should not exceed 800 ° C. in order to avoid sulfides in the solid residue used to make the green liquor and thus in the cooking liquor. However, pyrolysis at temperatures as low as below 800 ° C. will result in unconverted carbides in the solid residue from the gasification process, requiring a second gasification step performed in a fluidized bed. The hot gas to which the effluent is added comes from the combustion of fuel (eg oil).

文書US3,317,292は、亜硫酸塩廃液、黒液などの廃棄物を処理してそこから水素及び他のガス並びに水素含有生成物を得る方法を記載している。この方法は、リグニン由来成分を沈殿させるステップと、一酸化炭素及び水素ガスの生成に有利に働くように遊離酸素を実質的に含まない反応雰囲気中で沈殿物を数百度の蒸気と反応させるステップとを含む。   Document US 3,317,292 describes a method of treating waste such as sulfite waste liquor, black liquor to obtain hydrogen and other gases and hydrogen-containing products therefrom. The method includes precipitating lignin-derived components and reacting the precipitate with several hundred degrees of steam in a reaction atmosphere substantially free of free oxygen to favor carbon monoxide and hydrogen gas production. Including.

別の文書SE526435は、アルカリ性亜硫酸パルプ化プロセスから薬品を回収する方法を開示している。前記方法はガス化ステップを含み、この文書は、固相中の塩の融点を下回る温度を維持するために前記ガス化が好ましくは700〜750℃の温度で行われることになることを教示している。   Another document SE526435 discloses a method for recovering chemicals from an alkaline sulfite pulping process. The method includes a gasification step, and this document teaches that the gasification will preferably be performed at a temperature of 700-750 ° C. in order to maintain a temperature below the melting point of the salt in the solid phase. ing.

さらに別の文書CA619,686は、流動床を用いることによってパルプ製造からの廃液(好ましくはナトリウムベース)を熱分解する方法を開示している。   Yet another document CA 619,686 discloses a method for pyrolyzing waste liquor (preferably sodium based) from pulp production by using a fluidized bed.

上記を考慮すると、亜硫酸パルプ化における薬品回収方法を改善すること、及びエネルギー回収及び/又は薬品回収に関する効率を高めることが必要である。   In view of the above, it is necessary to improve the chemical recovery method in sulfite pulping and to increase the efficiency with respect to energy recovery and / or chemical recovery.

US2,285,876US 2,285,876 DE1,517,216DE1,517,216 US3,317,292US 3,317,292 SE526435SE526435 CA619,686CA619,686

本発明の目的は、亜硫酸パルプ化における上記の薬品回収法の欠点及び不利益の少なくとも1つを克服する又は少なくとも最小化することである。これは請求項1に記載の方法によって実現できる。   The object of the present invention is to overcome or at least minimize at least one of the disadvantages and disadvantages of the above chemical recovery process in sulfite pulping. This can be realized by the method of claim 1.

本発明のおかげでより効率的な薬品回収が実現される。工業的規模のガス化装置で得られる冷ガス効率は65〜75%であると見積もられ、この合成ガスの利用を選択する場合、合成ガスから生成される自動車燃料の高い収率をもたらす。   Thanks to the present invention, more efficient chemical recovery is realized. The cold gas efficiency obtained with industrial scale gasifiers is estimated to be 65-75%, and if this synthesis gas utilization is chosen, it results in a high yield of automotive fuel produced from the synthesis gas.

硫黄の大部分は硫化水素として原料合成ガス中に含有され得るという事実のために、緑液の硫化度は回収ボイラーにおけるよりもはるかに低い。この硫黄はガス化装置からのガスを処理する酸性ガス除去ユニットからの濃縮ガス流において蒸解液の調製に戻すことができ、これはより単純な蒸解液の調製方法を可能にする。硫化物を二酸化硫黄及び亜硫酸に転化する蒸解液調製の部分における処理量は、緑液中の硫黄含量の低下によって低減される。   Due to the fact that most of the sulfur can be contained in the feed syngas as hydrogen sulfide, the sulfidity of the green liquor is much lower than in the recovery boiler. This sulfur can be returned to the preparation of the cooking liquor in the concentrated gas stream from the acid gas removal unit that processes the gas from the gasifier, which allows a simpler method of preparing the cooking liquor. The throughput in the cooking liquor preparation part that converts sulfides to sulfur dioxide and sulfurous acid is reduced by the reduction of the sulfur content in the green liquor.

本発明の一態様によれば、前記緑液中の未燃炭の量は亜硫酸塩濃溶液中の炭素の5%未満、好ましくは1%未満、より好ましくは0.2%未満であり、すなわち炭素の転化率は非常に高いと言え、良質な緑液が得られる。反応器チャンバー底部の排出口の限られたサイズによって強制的に作られる反応器チャンバー中の有利な再循環フローパターンのために、炭素の高い転化率が得られる。   According to one aspect of the invention, the amount of unburned coal in the green liquor is less than 5%, preferably less than 1%, more preferably less than 0.2% of the carbon in the concentrated sulfite solution, ie carbon. It can be said that the conversion rate is very high, and a high quality green liquor is obtained. Due to the advantageous recirculation flow pattern in the reactor chamber that is forced by the limited size of the outlet at the bottom of the reactor chamber, a high carbon conversion is obtained.

本発明の別の態様によれば、緑液は少なくとも90%、好ましくは少なくとも95%、より好ましくは少なくとも98%の程度まで、未還元硫黄が除かれていてもよい。このことは生成される緑液が100%に近い硫黄還元効率を有することができることを意味する。高い硫黄還元効率は、いわゆる無駄な処理量(すなわち硫酸塩などの不活性硫黄種)を減少させることによって、循環させる必要がある硫黄の総量を減少させる。反応器チャンバー底部の排出口の限られたサイズによって強制的に作られる反応器チャンバー中の有利な再循環フローパターンのために、高い硫黄還元効率が得られる。   According to another aspect of the present invention, the green liquor may have unreduced sulfur removed to the extent of at least 90%, preferably at least 95%, more preferably at least 98%. This means that the green liquor produced can have a sulfur reduction efficiency close to 100%. High sulfur reduction efficiency reduces the total amount of sulfur that needs to be circulated by reducing so-called wasted throughput (ie, inert sulfur species such as sulfate). High sulfur reduction efficiency is obtained because of the advantageous recirculation flow pattern in the reactor chamber that is forced by the limited size of the outlet at the bottom of the reactor chamber.

すべてのこれらの利点が合わされて、蒸解薬品並びにエネルギーに関してより効率的で費用効率が高い薬品回収方法がもたらされる。前記薬品回収方法はもはやクラフト(硫酸塩)パルプ化法と比較して亜硫酸パルプ化法における欠点ではないと言える。   All these benefits combine to provide a more efficient and cost effective chemical recovery method for cooking chemicals as well as energy. The chemical recovery method is no longer a disadvantage in the sulfite pulping method compared to the kraft (sulfate) pulping method.

添付の図面と併せれば、前述の態様及び本発明の付随する利点の多くはより容易に理解されることになり、同様に下記の詳細な説明を参照することによってさらに良く理解されることになる。   Many of the foregoing aspects and attendant advantages of the present invention will become more readily understood when taken in conjunction with the accompanying drawings, and will be better understood by reference to the following detailed description as well. Become.

酸性亜硫酸ナトリウムパルプ化における典型的な薬品回収サイクルのフロースキームを示す図である。FIG. 2 shows a typical chemical recovery cycle flow scheme in acidic sodium sulfite pulping. 本発明による亜硫酸塩濃溶液のガス化を含む、改変されたより効率的なサイクルのフロースキームを示す図である。FIG. 2 shows a modified and more efficient cycle flow scheme involving gasification of a sulfite concentrated solution according to the present invention. 噴流床式、高温反応器タイプのガス化プラントにおける一般的なプロセススキームを示す図である。It is a figure which shows the general process scheme in the gasification plant of a spouted bed type and a high temperature reactor type.

下記の詳細な説明、及びそれに含まれる例は、本発明の特定の実施形態を説明及び例示する目的のみのために示され、決して本発明の範囲を限定することを意図していない。   The following detailed description, and the examples contained therein, are presented solely for the purpose of describing and illustrating specific embodiments of the invention and are not intended to limit the scope of the invention in any way.

図1において、ナトリウムベース亜硫酸パルプ化の典型的な薬品回収サイクルのフロースキームを示す。これは当業者にとって一般的な知識であるので、ここでは前記薬品回収サイクルを簡潔にのみ説明することにする。木材チップAを蒸解装置へ投入し、ここで脱リグニン/パルプ化プロセスBが適切な亜硫酸塩蒸解液中にて高温で行われ、それによってセルロース繊維、パルプCが放出される。パルプは薄い亜硫酸塩濃溶液Dとも呼ばれる蒸解廃液から分離され、この廃液は使用済み蒸解薬品及び木材残渣(例えばリグニン)の混合物である。こうして原料パルプCはできあがるが、多くの場合は漂白ユニットにおいてさらに処理してもよく、その後ウェットパルプ又はドライパルプとして運び出してもよい。   In FIG. 1, a typical chemical recovery cycle flow scheme for sodium-based sulfite pulping is shown. Since this is common knowledge for those skilled in the art, only a brief description of the drug recovery cycle will be given here. Wood chip A is charged to the digester where delignification / pulping process B is performed at high temperature in a suitable sulfite cooking liquor, thereby releasing cellulose fibers, pulp C. The pulp is separated from the cooking liquor, also called a thin sulfite concentrate D, which is a mixture of spent cooking chemicals and wood residues (eg lignin). In this way, the raw material pulp C is completed, but in many cases, it may be further processed in a bleaching unit and then carried out as wet pulp or dry pulp.

蒸解廃液は冷却され、蒸発器において遊離二酸化硫黄を取り除く。予備蒸発させ冷却された廃液を発酵させて、廃液中の糖類の含量を減少させる(図示せず)。発酵後、生成したエタノールを回収するために廃液を分離し、1つ又はいくつかの蒸発器Eで蒸発させて乾燥固体が約60〜70%である亜硫酸塩濃溶液Fとする。その後廃液を1つ又はいくつかのトムリンソン型回収ボイラーGで燃焼させて、スメルト、灰を含む排煙H、及び蒸気発生のための熱が得られる。   The cooking liquor is cooled and free sulfur dioxide is removed in the evaporator. The pre-evaporated and cooled waste liquor is fermented to reduce the content of sugars in the waste liquor (not shown). After fermentation, the waste liquor is separated to recover the ethanol produced and evaporated in one or several evaporators E to a sulfite concentrate solution F with about 60-70% dry solids. The waste liquid is then combusted in one or several Tomlinson recovery boilers G to obtain smelt, flue gas H containing ash, and heat for steam generation.

スメルトはおおむね炭酸ナトリウム及び硫化ナトリウムを含む。前記スメルトを再循環水に溶解させる。この溶液、いわゆる緑液Iは、不溶性無機物質及び回収ボイラーでの不完全燃焼によるいかなる炭化物をも除去するために浄化又はろ過される。次いで緑液はクラウスプラント(Claus plant)から回収された二酸化炭素及び二酸化硫黄と対向流で接触させることによって、その硫化物の成分から分離される(これと下記は明確に図1に示されていないが、蒸解液調製の一部である)。得られるガスである硫化水素及び二酸化炭素の混合物はクラウスプラントへ導かれ、ここで二酸化硫黄と接触させて元素硫黄を得る。元素硫黄を硫黄炉で燃焼させて二酸化硫黄が得られ、これは吸脱着システムによって濃縮され、次いでクラウスプラントへ導かれる。二酸化硫黄に富んだ回収ボイラーからの排煙を排煙スクラバー中で上記の硫化物分離カラムからの亜硫酸ナトリウム溶液と接触させて、亜硫酸塩及び重硫酸塩の混合物が得られる。続いてこの混合物を二酸化硫黄吸収剤からの二酸化硫黄と接触させて重硫酸塩溶液が得られる。次いで、亜硫酸ナトリウム、重硫酸ナトリウム、及び/又は遊離二酸化硫黄と共に重硫酸ナトリウムを含む新たな蒸解液Lを蒸解液調製ステップJで調製することができる。補給用ナトリウム及び硫黄Kを調製Jで加えてもよい。前記新たな蒸解液Lはこうしてパルプ化法Bへ搬送される準備ができる。   Smelt generally contains sodium carbonate and sodium sulfide. The smelt is dissolved in recycled water. This solution, the so-called green liquor I, is purified or filtered to remove insoluble inorganic materials and any carbides due to incomplete combustion in the recovery boiler. The green liquor is then separated from its sulfide components by contacting it in countercurrent with carbon dioxide and sulfur dioxide recovered from the Claus plant (this and the following are clearly shown in FIG. 1). Not part of cooking liquor preparation). The resulting gas mixture of hydrogen sulfide and carbon dioxide is directed to a Claus plant where it is contacted with sulfur dioxide to obtain elemental sulfur. Elemental sulfur is burned in a sulfur furnace to obtain sulfur dioxide, which is concentrated by an adsorption / desorption system and then directed to a Claus plant. Smoke from the recovery boiler rich in sulfur dioxide is contacted with the sodium sulfite solution from the sulfide separation column in a flue gas scrubber to obtain a mixture of sulfite and bisulfate. This mixture is then contacted with sulfur dioxide from a sulfur dioxide absorbent to obtain a bisulfate solution. A new cooking liquor L containing sodium bisulfate with sodium sulfite, sodium bisulfate, and / or free sulfur dioxide can then be prepared in cooking liquor preparation step J. Supplemental sodium and sulfur K may be added in Preparation J. The new cooking liquor L is thus ready to be conveyed to the pulping process B.

図2において、本発明による好ましい実施形態のフロースキームを示し、ここで回収ボイラーは廃液のガス化Mのための1つ又はいくつかのガス化装置(複数可)によって置き換えられており、それによってスメルト及び原料合成ガスNが形成される。前記スメルトを再循環水又は弱い洗浄液中に溶解させ、それにより図1に示す従来の薬品回収サイクルと同様に緑液Iが形成される。前記原料合成ガスNはいわゆる酸性ガス除去プラント(AGR)であってもよいガス浄化プラント/プロセスOを通過し、浄化合成ガスP及び硫化水素に富んだガスQが得られ、前記硫化水素に富んだガスは蒸解液調製Jへ供給される。主に二酸化炭素Rを含み実質的に硫黄化合物を含まない別の流れもプラント/プロセスOにおいて作ることができる。   In FIG. 2, the flow scheme of a preferred embodiment according to the present invention is shown, wherein the recovery boiler is replaced by one or several gasifier (s) for waste gasification M, whereby Smelt and raw material synthesis gas N are formed. The smelt is dissolved in recirculated water or weak wash liquid, thereby forming a green liquor I, similar to the conventional chemical recovery cycle shown in FIG. The raw synthesis gas N passes through a gas purification plant / process O which may be a so-called acid gas removal plant (AGR) to obtain a purified synthesis gas P and a gas Q rich in hydrogen sulfide, which is rich in hydrogen sulfide. The gas is fed to cooking liquor preparation J. Another stream containing mainly carbon dioxide R and substantially free of sulfur compounds can also be made in plant / process O.

亜硫酸塩濃溶液のガス化のステップを亜硫酸パルプ化の薬品回収プロセスへ加えると、蒸解薬品及びエネルギーの両方に関してはるかに効率的な回収プロセスを得られる可能性がある。前記ガス化ステップは、回収ボイラーと置き換えられるか又は亜硫酸パルプ化のための既存の薬品回収プロセスに促進役として加えられてもよいことが理解される。多くの工場において薬品回収プロセスはボトルネックであり、それによってパルプの製造が制限され、さらに拡大させることができない。   Adding the sulfite concentrated solution gasification step to the sulfite pulping chemical recovery process may result in a much more efficient recovery process for both cooking chemicals and energy. It will be appreciated that the gasification step may be replaced with a recovery boiler or added as an accelerator to an existing chemical recovery process for sulfite pulping. In many factories, the chemical recovery process is a bottleneck, which limits pulp production and cannot be further expanded.

ガス化プロセス及びガス化プラント自体は文書で裏付けされているので、ここではそれらを簡潔にのみ説明することにする。   Since the gasification process and the gasification plant itself are documented, they will only be described briefly here.

図3は、本発明によるスラギング条件(高温)でのガス化における噴流床式のガス化プラントの一般的なプロセススキームを示す。前記プラントは、図2に示す亜硫酸パルプ化の薬品回収サイクルの一部である。プラントは図2でI、M、N、O、P、R、及びQと示される部分に対応している。   FIG. 3 shows a general process scheme for a spouted bed gasification plant in gasification under slagging conditions (high temperature) according to the present invention. The plant is part of the sulfite pulping chemical recovery cycle shown in FIG. The plant corresponds to the parts shown in FIG. 2 as I, M, N, O, P, R, and Q.

図3においてガス化プラントをより詳細に示し、以下で説明することにする。この説明はガス化プラントの一般的な説明と理解するべきであり、限定的な意味ではなく例示的なものとして解釈されることになろう。本発明の範囲から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲で定義されるように、下記のプラントに対して多くの変更及び修正を行ってもよいことが理解されるべきである。   In FIG. 3, the gasification plant is shown in more detail and will be described below. This description should be understood as a general description of the gasification plant and will be interpreted as illustrative rather than limiting. It should be understood that many changes and modifications may be made to the following plants as defined in the appended claims without departing from the scope of the present invention.

図3の詳細番号1は、セラミックによって内側が覆われたガス化反応器2を含む圧力容器を示す。反応器には、亜硫酸塩濃溶液の注入口3と、酸素又は酸素含有ガスの吸入口4と、バーナー(図示せず)とが備えられている。噴霧媒体の注入口(図示せず)もあってもよい。反応器チャンバーの底にある開口部は、反応器中の再循環フローパターンをもたらすためにサイズが制限されており、これは高い炭素転化率及び硫黄還元効率を得るのに必要である。好ましくは、前記開口部の水平断面直径は、反応器2の水平面における最大断面積の直径の40%未満、より好ましくは5〜35%である。開口部はシュート5の形状であり、これは下に位置する緑液液体チャンバー6の液体表面35の上にあるクエンチ区画38へ直接開口している。前記クエンチ区画38は反応器2の一体化した部分である。クエンチ区画38の1つの目的は、反応器を出るガスを気相化学反応が高い確率で起きない温度まで冷却することである。   Detail number 1 in FIG. 3 indicates a pressure vessel comprising a gasification reactor 2 which is internally covered by ceramic. The reactor is provided with an inlet 3 for concentrated sulfite solution, an inlet 4 for oxygen or oxygen-containing gas, and a burner (not shown). There may also be a spray medium inlet (not shown). The opening at the bottom of the reactor chamber is limited in size to provide a recirculation flow pattern in the reactor, which is necessary to obtain high carbon conversion and sulfur reduction efficiency. Preferably, the horizontal cross-sectional diameter of the opening is less than 40% of the diameter of the maximum cross-sectional area in the horizontal plane of the reactor 2, more preferably 5 to 35%. The opening is in the form of a chute 5 that opens directly into the quench compartment 38 above the liquid surface 35 of the underlying green liquor liquid chamber 6. The quench section 38 is an integral part of the reactor 2. One purpose of the quench section 38 is to cool the gas exiting the reactor to a temperature at which a gas phase chemical reaction does not occur with a high probability.

液体を冷却するためのいくつかのスプレーノズル7がシュート5及びクエンチ区画38へ向かって開口している。生成される緑液は、ポンプ9及び熱交換器10によってチャンバー6から導管8を通って、白液を生成するための次のプロセス段階、又は緑液が使用される別のプロセス段階へと輸送される。導管8へ輸送される緑液の部分流は、導管81を通ってポンプ91により緑液液体チャンバー6へ戻されてもよい。蒸発していない冷却液を、再利用するために容積36で回収してもよい。   Several spray nozzles 7 for cooling the liquid open towards the chute 5 and the quench section 38. The green liquor produced is transported from chamber 6 through conduit 8 by pump 9 and heat exchanger 10 to the next process stage for producing white liquor, or to another process stage where the green liquor is used. Is done. The partial stream of green liquor transported to the conduit 8 may be returned to the green liquor liquid chamber 6 by the pump 91 through the conduit 81. Coolant that has not evaporated may be recovered in volume 36 for reuse.

第1の容器からの原料合成ガスは、導管11を通ってガス処理及び顕熱エネルギー回収のための第2の圧力容器12へと運ばれる。   The raw synthesis gas from the first vessel is conveyed through conduit 11 to a second pressure vessel 12 for gas processing and sensible heat energy recovery.

この導管11は、容器の底にある洗浄チャンバー13内の液体表面の上の圧力容器12へ向かって開口している。   This conduit 11 opens towards the pressure vessel 12 above the liquid surface in the washing chamber 13 at the bottom of the vessel.

第2の容器の洗浄液チャンバー中の液体は、希釈液として又はスプレーノズル7によって供給される冷却液としての機能を果たすために、導管14を通ってポンプ15によって第1の容器へ運ばれてもよい。   The liquid in the cleaning liquid chamber of the second container may be carried by the pump 15 through the conduit 14 to the first container to serve as a diluent or as a cooling liquid supplied by the spray nozzle 7. Good.

圧力容器12は、チャンバー13の上に位置する向流流下液膜式コンデンサ型の間接的コンデンサ16を含んでいてもよい。本発明の範囲から逸脱することなく他のタイプのコンデンサを使用してもよく、ガス洗浄及びガス冷却の方法はよく知られた方法であるので、ここでは詳細に説明しないことにする。   The pressure vessel 12 may include an indirect capacitor 16 of the counter-flow falling film type capacitor located above the chamber 13. Other types of capacitors may be used without departing from the scope of the present invention, and gas cleaning and gas cooling methods are well known and will not be described in detail here.

冷却した原料合成ガスの排出管17は第2の圧力容器12の上部に位置している。排出管17は、硫黄成分及び大部分のCOをさらに除去するためのプラント30の吸入口31へ、冷却した燃焼ガスを輸送する。プラント30は酸性ガス除去(AGR)のための任意のガス分離技術を含む。プラント30の導管32は、精製及び冷却した合成ガス(ここでは浄化合成ガスと呼ばれる)を、合成ガスを使用する任意の現場、例えば化学製品の製造、燃料の製造、発電、及び/又は蒸気発生/発熱の現場に輸送してもよい。冷却原料合成ガスから除去された硫化水素及び二酸化炭素(図2でそれぞれQ及びRで示される)は、プラント30からそれぞれ導管33及び34を通って出ることができる。前記除去された硫化水素は次いで蒸解液の調製へと運ばれてもよく、一方で前記二酸化炭素は工場へ戻し、適切な場合に、例えば回収プロセスにおける緑液からの硫化水素の除去で使用してもよい。 The cooled raw material synthesis gas discharge pipe 17 is positioned above the second pressure vessel 12. The exhaust pipe 17 transports the cooled combustion gas to the inlet 31 of the plant 30 for further removing sulfur components and most of the CO 2 . Plant 30 includes any gas separation technique for acid gas removal (AGR). The conduit 32 of the plant 30 allows purified and cooled synthesis gas (referred to herein as purified synthesis gas) to be used at any site that uses synthesis gas, such as chemical production, fuel production, power generation, and / or steam generation. / It may be transported to the site of heat generation. Hydrogen sulfide and carbon dioxide (shown as Q and R, respectively, in FIG. 2) removed from the cooled feed synthesis gas can exit the plant 30 through conduits 33 and 34, respectively. The removed hydrogen sulfide may then be transported to the preparation of cooking liquor while the carbon dioxide is returned to the factory and used where appropriate, for example, for removal of hydrogen sulfide from green liquor in the recovery process. May be.

ここでガス化に基づく回収方法を説明する。50〜400℃まで予熱していてもよい酸素又は酸素含有ガスと共に、濃縮した亜硫酸塩濃溶液をガス化反応器に供給し、前記亜硫酸塩濃溶液は有機及び無機化合物を含む。酸化媒体(例えば酸素又は空気)の存在下で溶液をガス化によって処理し、それにより、行われる化学反応によって熱が放出されて、約1.5〜約150bar、好ましくは約10〜約80bar、最も好ましくは約24〜約40barの絶対圧力において反応領域(いわゆる高圧ガス化)で、800℃を超える、好ましくは900℃を超える、より好ましくは950℃を超えるが、1500℃を下回る、好ましくは1300℃を下回る温度が得られる。噴霧補助媒体を使用してもよい。前記ガス化は還元的条件、すなわち半化学量論的酸素条件で行われ、それによって一部では液体物質の少なくとも1つの相が生成され、一部では気体物質の少なくとも1つの相の混合物が生成される。反応器底部の排出口が所望のプロセス性能を得るために反応器中で再循環フローパターンをもたらすように設計されていることが有益であり得る。   Here, a recovery method based on gasification will be described. A concentrated sulfite concentrated solution is supplied to the gasification reactor along with oxygen or an oxygen-containing gas that may be preheated to 50-400 ° C., the sulfite concentrated solution containing organic and inorganic compounds. Treatment of the solution by gasification in the presence of an oxidizing medium (eg oxygen or air), whereby heat is released by the chemical reaction carried out to about 1.5 to about 150 bar, preferably about 10 to about 80 bar; Most preferably in the reaction zone (so-called high pressure gasification) at an absolute pressure of about 24 to about 40 bar, above 800 ° C, preferably above 900 ° C, more preferably above 950 ° C, but below 1500 ° C, preferably Temperatures below 1300 ° C are obtained. A spray assist medium may be used. The gasification is carried out under reducing conditions, i.e. substoichiometric oxygen conditions, whereby partly at least one phase of a liquid substance is produced and partly a mixture of at least one phase of a gaseous substance. Is done. It may be beneficial for the outlet at the bottom of the reactor to be designed to provide a recycle flow pattern in the reactor to obtain the desired process performance.

原料合成ガス、例えば一酸化炭素、水素、二酸化炭素、メタン、硫化水素、及び水蒸気を含む気体物質の相、並びに無機スメルト及び灰、例えば硫化ナトリウム、炭酸ナトリウム、及び水酸化ナトリウムを含む液体物質の相は、ガス/スメルトの混合物と最大限に接触させるためにいくつかのノズルを通して冷却液を噴霧することによって、急冷領域で冷却される。冷却液は主に水から成り、この水の一部は反応器温度で高温ガス及びスメルトと接触すると蒸発することになる。ガス温度は急冷領域でおよそ100〜230℃まで低下する。スメルト液滴は冷却液の残りの部分に溶解され、溶解して緑液を生じる緑液液体チャンバー(いわゆる急冷浴)中へ落ちる。あるいは、スメルト液滴は液体チャンバー中に直接落下し、その後初めて既にこの場所に存在している緑液に溶解する。次いでスメルト液滴は場合により緑液浴中で水の蒸発によって冷却される。   Of raw material syngas, eg gaseous substances including carbon monoxide, hydrogen, carbon dioxide, methane, hydrogen sulfide, and water vapor, and liquid substances including inorganic smelts and ash, such as sodium sulfide, sodium carbonate, and sodium hydroxide. The phase is cooled in the quench region by spraying the coolant through several nozzles for maximum contact with the gas / smelt mixture. The coolant consists primarily of water, and a portion of this water will evaporate upon contact with hot gas and smelt at the reactor temperature. The gas temperature decreases to approximately 100 to 230 ° C. in the quenching region. The smelt droplets are dissolved in the remaining portion of the cooling liquid and fall into a green liquor liquid chamber (so-called quenching bath) that dissolves to produce green liquor. Alternatively, the smelt droplets fall directly into the liquid chamber and then only dissolve in the green liquor already present at this location. The smelt droplets are then optionally cooled by evaporation of water in a green liquor bath.

緑液は第1の圧力容器の急冷器の底から導管を通って出てきて、緑液を冷却することによって緑液から熱エネルギーが回収される熱交換器にポンプで通されてもよい。あるいは、緑液の熱エネルギーを他の手段によって回収してもよい。小さい粒子を捕捉するためにポンプの前にスクリーンを使用してもよい。スメルト中及び前記緑液の未燃炭の量は亜硫酸塩濃溶液中の炭素の5%未満、好ましくは1%未満、より好ましくは0.2%未満である、すなわち反応器における炭素の転化率は少なくとも95%、好ましくは少なくとも99%、より好ましくは少なくとも99.8%であるのが有益である。   The green liquor may exit through a conduit from the bottom of the first pressure vessel quencher and be pumped through a heat exchanger where thermal energy is recovered from the green liquor by cooling the green liquor. Alternatively, the heat energy of the green liquor may be recovered by other means. A screen may be used in front of the pump to capture small particles. The amount of unburnt coal in the smelt and the green liquor is less than 5%, preferably less than 1%, more preferably less than 0.2% of the carbon in the concentrated sulfite solution, ie the conversion of carbon in the reactor is Advantageously, it is at least 95%, preferably at least 99%, more preferably at least 99.8%.

緑液の硫化物は、回収ボイラーからの緑液中の硫化物と同様にして、すなわち好ましくは吸収/脱着塔において二酸化炭素及び二酸化硫黄と対向流で接触させることによって緑液をその硫化物の成分から分離することによって回収され、次いでさらにパルプ化薬品の二酸化硫黄及び/又は亜硫酸塩へと転化されるが、ガス化緑液の硫化度が低いと(原料合成ガス中の硫黄含量に起因する)、この目的で使用される装置の能力所要量が低くなる。さらに、硫黄の還元効率が高いと、いわゆる無駄な負荷(硫酸塩などのすなわち不活性硫黄種)を減少させることにより、循環させる必要のある硫黄の総量が減少する。緑液は少なくとも90%、好ましくは少なくとも95%、より好ましくは少なくとも98%の程度まで未還元硫黄が除かれている、すなわち硫黄の還元効率が少なくとも90%、好ましくは少なくとも95%、より好ましくは98%であるのが有益である。   The green liquor sulfide is similar to the sulfide in the green liquor from the recovery boiler, i.e., preferably in contact with carbon dioxide and sulfur dioxide in the absorption / desorption tower in countercurrent with the green liquor. Recovered by separation from the components and then further converted to the pulping chemical sulfur dioxide and / or sulfite, but if the gasified green liquor has a low sulfidity (due to the sulfur content in the raw syngas) ) The capacity requirement of the equipment used for this purpose is low. Furthermore, if the sulfur reduction efficiency is high, the total amount of sulfur that needs to be circulated is reduced by reducing the so-called wasteful load (sulfate or other inert sulfur species). The green liquor has unreduced sulfur removed to the extent of at least 90%, preferably at least 95%, more preferably at least 98%, ie the sulfur reduction efficiency is at least 90%, preferably at least 95%, more preferably It is beneficial to be 98%.

緑液のごく一部は、シュートに戻しシュート内側に薄膜を形成させることを可能にすることによって、シュートの内側を濡らすのに使用してもよい。   A small portion of the green liquor may be used to wet the inside of the chute by returning it to the chute and allowing a thin film to form inside the chute.

反応容器の第1の急冷溶解槽(ここではスメルト液滴が実質的にない)を出る原料合成ガスは、微粒子除去及びガス冷却のためのガス冷却器である第2の容器12の中で飽和するまでさらに冷却される。原料合成ガス中の水蒸気を凝集させ、放出される熱は蒸気を発生させるのに使用してもよい。   The raw synthesis gas leaving the first quenching dissolution tank (substantially free of smelt droplets) of the reaction vessel is saturated in the second vessel 12, which is a gas cooler for particulate removal and gas cooling. Cool until further. The water vapor in the raw synthesis gas may be agglomerated and the released heat may be used to generate steam.

硫化水素及び二酸化炭素は、いわゆる酸性ガス除去プラントAGRにおいて冷却合成ガスから除去される。酸性ガスの吸収及び硫黄の回収のためのユニットを含むいくつかの既知の工業用ガス浄化システムを使用してもよい。前記除去された硫化水素は次いで蒸解液の調製へと運ばれる。   Hydrogen sulfide and carbon dioxide are removed from the cooled synthesis gas in a so-called acid gas removal plant AGR. Several known industrial gas purification systems may be used, including units for acid gas absorption and sulfur recovery. The removed hydrogen sulfide is then conveyed to the preparation of cooking liquor.

AGRで冷却原料合成ガスから除去される硫化水素に富んだ蒸気は、全蒸気含有物の少なくとも25%の硫化水素、好ましくは少なくとも35%の硫化水素を含むのが有益であり、なぜならその後高濃度の硫化水素は次の燃焼及び洗浄の段階を促進するからである。   It is beneficial that the hydrogen sulfide rich vapor removed from the cooled feed synthesis gas by AGR contains at least 25% hydrogen sulfide, preferably at least 35% hydrogen sulfide of the total vapor content, since then high concentration This is because the hydrogen sulfide promotes the subsequent combustion and cleaning steps.

AGRで冷却原料合成ガスから除去される前記二酸化炭素は工場へ戻され、適切な場合に、例えば回収プロセスにおける緑液からの硫化水素の除去で使用されてもよい。   The carbon dioxide that is removed from the cooled feedstock synthesis gas at AGR may be returned to the factory and used where appropriate, for example, in the removal of hydrogen sulfide from the green liquor in the recovery process.

得られる合成ガスは、一酸化炭素、水素、及び少量だけ二酸化炭素を含み、ほとんど硫黄を含まない合成ガスであり、自動車燃料、化学製品、又は発電の原料として使用してもよい。   The resulting synthesis gas is a synthesis gas that contains carbon monoxide, hydrogen, and a small amount of carbon dioxide, and contains little sulfur, and may be used as an automobile fuel, chemical product, or raw material for power generation.

AGRを有するガス化プラントによって、パルプ化薬品を回収するシステムのいくつかの単純化を行うことができる。硫化物を二酸化硫黄及び亜硫酸へ転化する蒸解液調製の部分における負荷は、緑液中の硫黄含量が少なくなることによって低減される。クラウスプラントは硫化水素の形態で硫黄を回収するのに必要とされないことになり、なぜならAGRからの硫化水素に富む蒸気は、空気/酸素と共に直接燃焼させてスクラバーにガスから吸収させることができる十分に高濃度の二酸化硫黄を得ることができるからである。AGRは回収ボイラーの排煙スクラバーの機能の代わりとなる。AGRからの二酸化炭素流の部分は、必要に応じて蒸解液調製における炭酸化に使用してもよい。   A gasification plant with AGR can make several simplifications of the system for recovering pulping chemicals. The burden in the cooking liquor preparation part that converts sulfides to sulfur dioxide and sulfurous acid is reduced by reducing the sulfur content in the green liquor. The Claus plant will not be required to recover sulfur in the form of hydrogen sulfide, because the hydrogen sulfide rich vapor from AGR can be directly burned with air / oxygen and absorbed by the scrubber from the gas This is because a high concentration of sulfur dioxide can be obtained. AGR replaces the function of the flue gas scrubber of the recovery boiler. A portion of the carbon dioxide stream from the AGR may be used for carbonation in the cooking liquor preparation as needed.

実験−亜硫酸塩濃溶液のガス化のパイロット試験
本発明では、ナトリウムベース亜硫酸塩によるセルロース製造からの亜硫酸塩濃溶液のガス化の実験的試験を行ったが、他の亜硫酸塩溶液、例えばマグネシウム、カルシウム、アンモニウム、又はカリウム系亜硫酸塩溶液もまた、本発明の範囲から逸脱することなく使用できることが理解される。
Experiment-Pilot test of gasification of concentrated sulfite solution In the present invention, an experimental test of gasification of concentrated sulfite solution from cellulose production with sodium-based sulfite was conducted, but other sulfite solutions such as magnesium, It will be appreciated that calcium, ammonium or potassium sulfite solutions may also be used without departing from the scope of the present invention.

試験において、蒸解液は重亜流酸ナトリウム−亜硫酸ナトリウム溶液であった。   In the test, the cooking liquor was a sodium bisulfite-sodium sulfite solution.

亜硫酸塩濃溶液を保冷車でパルプ工場からパイロットプラントへ輸送した。62%乾燥固体(DS)含量を使用したが、なぜなら70%DSの濃度では長期安定性が検証されていないからである。液体を2mmスクリーンでろ過し、ガス化される液体が取り出される撹拌した断熱タンク中に入れておいた。   The sulfite concentrated solution was transported from the pulp mill to the pilot plant by a cold car. A 62% dry solids (DS) content was used because long-term stability has not been verified at a concentration of 70% DS. The liquid was filtered through a 2 mm screen and placed in a stirred insulated tank from which the gasified liquid was removed.

調べる主なパラメーターは液体処理量及び反応器温度である。使用する試験手順は、比較的低い出発点から液体処理量を段階的に増加させることに基づく。反応器圧力を同時に増加させて反応器の滞留時間を同程度に保った。O/液体の比を変化させることによって生じる温度の変化は、この要因の影響を調べるのに使用した。 The main parameters examined are liquid throughput and reactor temperature. The test procedure used is based on a gradual increase in liquid throughput from a relatively low starting point. The reactor pressure was increased simultaneously to keep the reactor residence time comparable. The change in temperature caused by changing the O 2 / liquid ratio was used to investigate the effect of this factor.

噴霧の前に、ガス化しようとする液体を予熱して粘度を低下させ反応器のエネルギー効率を向上させる。実験の間、この目的で使用される熱交換器の表面の汚れが明らかであり、これは得られる処理量を制限した。したがって、最大の反応器能力の試験はこの実験では達成することができなかった。間接的な加熱を使用する場合の表面汚れに関する問題は、亜硫酸ナトリウム工場における亜硫酸塩濃溶液の取り扱いではよく知られており、ガス化に対して特異的なものではない。   Prior to spraying, the liquid to be gasified is preheated to reduce the viscosity and improve the energy efficiency of the reactor. During the experiment, fouling on the surface of the heat exchanger used for this purpose was evident, which limited the throughput that could be obtained. Therefore, maximum reactor capacity testing could not be achieved in this experiment. The problem with surface fouling when using indirect heating is well known in the handling of concentrated sulfite solutions in sodium sulfite plants and is not specific to gasification.

表Iによる運転点を試験した。試験の全体の継続時間は27時間であった。開始、運転点の変更、及び停止がおよそ5時間を占めた。表Iに示されていない運転パラメーターは体系的に変化させなかった。クラフト黒液のガス化と同じ値を大部分のパラメーターについて使用した。唯一の重要な例外は急冷セクションでの緑液の循環であり、これは通常よりもはるかに高かった。   The operating point according to Table I was tested. The total duration of the study was 27 hours. Start, change of operating point, and stop accounted for approximately 5 hours. Operating parameters not shown in Table I were not systematically changed. The same values for kraft black liquor gasification were used for most parameters. The only significant exception was green liquor circulation in the quench section, which was much higher than normal.

Figure 2013524030
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液体分析
液体を輸送する際に工場において分析用の液体試料を採取した。表IIに示される組成は、乾燥固体含量を除いては通常の工場運転の代表的なものであり、乾燥固体含量は上記で説明されるように通常よりも低い。
Liquid analysis A liquid sample for analysis was taken at the factory when the liquid was transported. The composition shown in Table II is typical of normal factory operation except for the dry solids content, which is lower than normal as explained above.

Figure 2013524030
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合成ガス
ガス組成をオンライン分析装置及びサンプリングによって測定し、その後ガスクロマトグラフィーによる実験室分析を行った。
ここでは実験室分析からの結果のみを議論するが、なぜならそれらがより正確だからである。
Syngas The gas composition was measured with an on-line analyzer and sampling, followed by laboratory analysis by gas chromatography.
Only the results from the laboratory analysis will be discussed here because they are more accurate.

冷却合成ガスを各運転期間(表I)の最後でサンプリングした。結果を表IIIに示す。高いN含量は特定のパイロットスケールの溶液によるものであり、本格的規模の工場には存在しないことになる。高いCO/CO比も下記でさらに論じるように高い熱損失によるパイロットスケール効果である。 The cooled synthesis gas was sampled at the end of each operating period (Table I). The results are shown in Table III. The high N 2 content is due to the specific pilot scale solution and will not be present in full scale factories. A high CO 2 / CO ratio is also a pilot scale effect due to high heat loss, as discussed further below.

Figure 2013524030
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緑液
緑液の試料を、化学分析(表IV)のため及び目視検査及び濃度測定のために採取した。炭酸塩及び炭酸水素塩は酸滴定によって、硫化物は硝酸銀滴定によって、全硫黄は湿式酸化に続いてイオンクロマトグラフィーによって測定された。
Green liquor Green liquor samples were taken for chemical analysis (Table IV) and for visual inspection and concentration measurements. Carbonate and bicarbonate were measured by acid titration, sulfide by silver nitrate titration, and total sulfur by wet oxidation followed by ion chromatography.

緑液の特性をガス化装置の運転条件と関連づけようとする場合にいくつかの困難があることに注目すべきである。急冷した緑液用量の長い滞留時間は、定常状態に達する時間を多く必要とする。運転点7だけが代表的な緑液試料を得るのに十分な継続時間を有する。他のすべての試料はいくつかの運転点によって影響を受けていると考えられる。   It should be noted that there are some difficulties when trying to relate the characteristics of green liquor to the operating conditions of the gasifier. The long residence time of a rapidly cooled green liquor dose requires more time to reach steady state. Only operating point 7 has sufficient duration to obtain a representative green liquor sample. All other samples are thought to be affected by several operating points.

炭素の転化は明確には測定されなかったが、緑液の外観からあらゆる運転点において完了しているか又はほぼ完了していると考えられる。未転化炭素(炭化物)は少量であっても緑液に存在すれば通常は明らかに沈降しない黒色微粒子として見える。   Although carbon conversion was not clearly measured, the green liquor appearance appears to be complete or nearly complete at all operating points. Even if a small amount of unconverted carbon (carbide) is present in the green liquor, it usually appears as black fine particles that do not clearly settle.

緑液の濃度は、クラフト液処理中のパイロットプラントにおいて標準的であるものよりも低く、現在セルロース工場で使用されるものと比較して低い。これは主に短い試験時間中に全滴定アルカリ(TTA)を制御すること及び運転点を変えることに関連する困難によるものである。より高い緑液濃度での運転は緑液の組成又は品質に有意な影響を与えると考えられていない。   The concentration of green liquor is lower than that which is standard in pilot plants during kraft liquor treatment and is lower than that currently used in cellulose plants. This is mainly due to the difficulties associated with controlling total titrated alkali (TTA) and changing operating points during short test times. Operation at higher green liquor concentrations is not believed to have a significant impact on the composition or quality of the green liquor.

S/Na比(mol/mol)として測定される緑液の硫化度は平均でおよそ0.5である。これは25%のTTAであるHS濃度に相当する。CO吸収は意図的に高い緑液の循環流量に起因して高く、約30%のTTAであるHCO濃度をもたらす。クエンチの設計及び操作によってCO吸収をかなりの程度まで制御することが可能であり、これは緑液を蒸解液の調製プロセスに対して最適化するのに用いることができる。苛性化を用いないので、CO吸収はクラフト法の緑液の場合のように不利ではないことに注目すべきである。 The degree of sulfidation of the green liquor measured as the S / Na 2 ratio (mol / mol) is about 0.5 on average. This corresponds to an HS - concentration of 25% TTA. CO 2 absorption is intentionally high due to the high green liquor circulation flow rate, resulting in an HCO 3 concentration of about 30% TTA. Quench design and operation allows CO 2 absorption to be controlled to a significant degree, which can be used to optimize the green liquor for the cooking liquor preparation process. It should be noted that because no causticization is used, CO 2 absorption is not as disadvantageous as in the Kraft green liquor.

還元効率は測定精度の範囲内で100%から外れないと思われる(全硫黄及び硫化物の硫黄の分析に基づく表IVの値を参照)。これは現在緑液の分析にしたがって工場の回収ボイラーにおいて得られる80〜85%の還元効率と比較して著しい違いである。   The reduction efficiency appears to be no more than 100% within the accuracy of the measurement (see Table IV values based on analysis of total and sulfide sulfur). This is a significant difference compared to the 80-85% reduction efficiency currently obtained in factory recovery boilers according to the analysis of green liquor.

Figure 2013524030
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分析及び考察
硫黄分割比
ガス及びスメルトの間の硫黄分割は、工場の統合及び下流のガス処理装置の寸法決定において非常に重要なパラメーターとなり得る。硫黄分割比(ここでは合成ガス中の硫黄の割合として定義される)は硫黄含量及び異なる組み合わせの流れおける流量から計算できる。あるいは、すべてのNaが緑液流の系から出ると仮定される場合、硫黄分割を存在する緑液及び系に入る濃溶液におけるS/Na比から計算することが可能である場合がある。
Analysis and Discussion Sulfur Splitting Ratio Sulfur splitting between gas and smelt can be a very important parameter in factory integration and downstream gas processing equipment sizing. The sulfur split ratio (defined herein as the percentage of sulfur in the synthesis gas) can be calculated from the sulfur content and the flow rates in different combinations of flows. Alternatively, if it is assumed that all Na exits the green liquor stream system, it may be possible to calculate the sulfur split from the S / Na 2 ratio in the green liquor present and the concentrated solution entering the system.

S/Na比に基づく方法は流量測定に依存せず、このことは有利である。測定された比に基づく計算は、69%の硫黄が28barの反応器圧力で気相となることを示している。 The method based on the S / Na 2 ratio does not rely on flow measurement, which is advantageous. Calculations based on the measured ratio show that 69% of the sulfur is in the gas phase at a reactor pressure of 28 bar.

亜硫酸塩濃溶液のガス化における硫黄分割比は、クラフト黒液において得られる30〜40%よりもはるかに高い。   The sulfur split ratio in gasification of concentrated sulfite solutions is much higher than the 30-40% obtained in kraft black liquor.

スメルトの融点
スメルトの組成は反応器中の液相の物理特性を決定する。融点が高すぎる場合、反応器出口の「低温」の表面で凝固の恐れがある。硫黄が緑液から失われない又はクエンチにおいて緑液に吸収されないと仮定することによって、おおよそのスメルトの組成は緑液の分析から決定できる。さらに、スメルトはNaS及びNaCOのみから成ると近似される。K及びClの含量は非常に低いが(表IIIを参照)1000℃での水酸化物の含量は相当量であり得る。
The melting point of the smelt The composition of the smelt determines the physical properties of the liquid phase in the reactor. If the melting point is too high, there is a risk of solidification on the “cold” surface at the reactor outlet. By assuming that sulfur is not lost from the green liquor or absorbed into the green liquor in the quench, the approximate smelt composition can be determined from the analysis of the green liquor. Furthermore, it is approximated that the smelt consists only of Na 2 S and Na 2 CO 3 . Although the content of K and Cl is very low (see Table III), the content of hydroxide at 1000 ° C. can be substantial.

実験から得られるスメルトの組成を用いてNaS−NaCO状態図における融点を予測すると、典型的なクラフト黒液ガス化スメルトについて予測される825℃と比較して、およそ850℃の融点が予測される。比較的低い融点は非常に重要で有望な結論であり、なぜならこれはスメルトの凝固に起因する操作上の問題の恐れが亜硫酸塩濃溶液に関してはクラフト黒液を上回るものではないと思われることを示すからである。温度測定、反応器及びクエンチの間の圧力低下、及び試験終了後の反応器の目視検査から評価して、高いスメルトの融点によって生じる付着物と関連した問題の兆候は見られなかった。 Using the composition of the smelt obtained from the experiment to predict the melting point in the Na 2 S—Na 2 CO 3 phase diagram, it is approximately 850 ° C. compared to the 825 ° C. expected for a typical kraft black liquor gasification smelt. The melting point is expected. The relatively low melting point is a very important and promising conclusion because it appears that the risk of operational problems due to smelt solidification does not seem to exceed that of kraft black liquor for sulfite concentrated solutions. It is because it shows. Evaluated from temperature measurements, pressure drop during reactor and quench, and visual inspection of the reactor after completion of the test, there were no signs of problems associated with deposits caused by high melting point melting.

エネルギー効率
エネルギー効率は、冷却合成ガスのエネルギーを亜硫酸塩濃溶液のエネルギーで割ったものとして定義される冷ガス効率(CGE)によって測定できる。この指標は液体中の化学エネルギーがどれだけ合成ガスへ移動しているかを示し、潜在的なバイオ燃料収率を示すものでもある。この文書では高位発熱量(HHV)を計算に使用する。
Energy Efficiency Energy efficiency can be measured by the cold gas efficiency (CGE) defined as the energy of the cooled synthesis gas divided by the energy of the sulfite concentrated solution. This indicator shows how much chemical energy in the liquid has been transferred to the synthesis gas and also indicates the potential biofuel yield. This document uses the higher heating value (HHV) for the calculation.

表Vは合成ガス流量測定の調節を行う場合及び行わない場合のCGE値を示す。Cのマスバランスを成立させるように合成ガス流量測定の調節を行う。偏差は実際の測定値に基づいて−6%であり、おそらく合成ガス測定の不確定性によって説明される。経験から、ガス流量計量装置は圧力センサーの詰まりによって低すぎる測定値を示す恐れがあることが知られている。これは、運転条件が一定に保たれたにもかかわらず運転点のうちいくつかで測定されるガス流量の連続的な減少が見られることによって裏付けられる。バランスのために使用されるガス流量は各運転期間の最後に測定され、したがっておそらく低すぎる。Cのバランスを成立させるように合成ガス流量を調節した場合の代替の物質収支を計算しており、これは下記でエネルギー効率を論じる際に代替値2と呼ばれる。反応器温度(ひいてはO/液体比)がCGEにおいて重要であり、そのため表に含まれていることに留意すべきである。 Table V shows CGE values with and without the synthesis gas flow measurement adjustment. The synthesis gas flow rate measurement is adjusted so that the mass balance of C is established. The deviation is -6% based on actual measurements, possibly explained by the uncertainty of the synthesis gas measurement. From experience, it is known that gas flow metering devices can show measurements that are too low due to clogging of the pressure sensor. This is supported by the continuous decrease in gas flow rate measured at some of the operating points despite the operating conditions being kept constant. The gas flow used for balancing is measured at the end of each operating period and is therefore probably too low. An alternative material balance is calculated when the synthesis gas flow rate is adjusted to establish a C balance, which is referred to as alternative value 2 when discussing energy efficiency below. It should be noted that the reactor temperature (and hence the O 2 / liquid ratio) is important in CGE and is therefore included in the table.

Figure 2013524030
Figure 2013524030

パイロットスケール効果のため、表VのCGE値は工業的規模のガス化装置において予期できる値を代表するものではない。本格的規模のプラントにおけるCGEを見積もるために、3つの調節値をパイロット試験で測定される値と比較してもよい。   Due to the pilot scale effect, the CGE values in Table V are not representative of what can be expected in industrial scale gasifiers. In order to estimate CGE in a full-scale plant, the three adjustment values may be compared with values measured in a pilot test.

1.熱損失は本格的規模のプラントで予期できるレベルまで減少させることができる(500tDS/dにおいて約500kW)。   1. Heat loss can be reduced to a level that can be expected in a full scale plant (about 500 kW at 500 tDS / d).

2.Nは必ずしも工業用プラントで使用されることにはならないので、反応器中のNを反応器出口の温度まで加熱するのに必要なエネルギーは差し引いてもよい。 2. Since N 2 is not necessarily used in an industrial plant, the energy required to heat N 2 in the reactor to the temperature at the reactor outlet may be subtracted.

3.より高いDS含量(62%と比較して70%)において得られるより高い効率を説明するために、結果を調節してもよい。   3. The results may be adjusted to account for the higher efficiency obtained at higher DS content (70% compared to 62%).

先の分析におけるように、運転点7に焦点を置く。なぜならこの点が最も長い継続時間を有し、定常状態を最も良く表すと期待できるからである。運転点7における項目1及び2による調節は、それぞれ代替値1及び2についてCGEを61%及び65%まで増加させる。   Focus on operating point 7 as in the previous analysis. This is because this point has the longest duration and can be expected to best represent the steady state. Adjustment by items 1 and 2 at operating point 7 increases CGE to 61% and 65% for alternative values 1 and 2, respectively.

DS含量を説明するための調節はあまり容易ではないことがあり、なぜならDS含量が高くなると得られるO/BL比が低くなることを考慮する必要があると思われるからである。ガス化プロセスの熱力学的モデルに基づくシミュレーションは、一定の反応器温度において、62%DSから70%DSへの変化によるCGEへの影響が関連する運転点においておよそ5%であることを示している。 Adjustments to account for the DS content may not be very easy because it may be necessary to consider that the higher the DS content, the lower the O 2 / BL ratio obtained. Simulations based on a thermodynamic model of the gasification process show that at a constant reactor temperature, the CGE impact from a change from 62% DS to 70% DS is approximately 5% at the relevant operating point. Yes.

これは、運転点7による条件で2つの計算方法のそれぞれについておよそ66%及び70%である工業的規模のCGEの見積もりをもたらす。使用される運転点は反応器温度が「高く」、許容可能な緑液の品質はより低い温度でも見られたことに注目することができる。CGEは温度の低下と共に増加するので、このことはさらに高いCGEが得られることを示すが、これを裏付けるためにより高い反応器処理量でのさらなる実験が必要である。   This results in an industrial scale CGE estimate that is approximately 66% and 70% for each of the two calculation methods, subject to operating point 7. It can be noted that the operating point used was “high” at the reactor temperature and acceptable green liquor quality was also seen at lower temperatures. Since CGE increases with decreasing temperature, this indicates that higher CGE is obtained, but further experimentation with higher reactor throughput is required to support this.

発見
− 硫酸塩液で用いられるのと同様の温度及び滞留時間において、完全な炭素の転化を得ることができる。これは驚くべきことであり、なぜなら亜硫酸塩液は通常回収ボイラーにおけるよりもはるかに反応性が低いからである。
− 少なくとも98%又は100%もの高い硫黄還元率、すなわち回収ボイラーからの経験を参照して予期できるものよりもはるかに高い硫黄還元率を得ることができる
− 硫黄の約70%は生成した合成ガスにおいて得ることができ、これは驚くほど高い数字である。
− 反応器で生成した塩のスラギング温度(融点)は予期されるよりも低く保たれ、したがって塩溶融物をガス化装置から流出させる能力が改善される。
Discovery-Complete carbon conversion can be obtained at temperatures and residence times similar to those used in sulfate solutions. This is surprising because sulfite solutions are usually much less reactive than in recovery boilers.
A sulfur reduction rate of at least 98% or as high as 100%, i.e. a much higher sulfur reduction rate than can be expected with reference to experience from recovery boilers, about 70% of the sulfur produced syngas This is a surprisingly high number.
-The slagging temperature (melting point) of the salt produced in the reactor is kept lower than expected, thus improving the ability of the salt melt to flow out of the gasifier.

非常にすぐれた結果により、亜硫酸塩液のガス化を備えた亜硫酸塩工場は
− 回収プロセスのエネルギー効率を向上させることができる。
− 液体サイクルを単純化できる。
− 液体サイクルにおける硫酸塩の無駄な処理量を大幅に減少させるか又はさらには回避できる。
− 液体サイクルからの硫酸ナトリウムの損失を大幅に減少させるか又はさらには回避し、新たな硫黄及びナトリウム(NaOHとして)の購入を少なくできる
ことにつながる。
With very good results, sulfite plants with sulfite gasification can improve the energy efficiency of the recovery process.
-The liquid cycle can be simplified.
-Wasteful throughput of sulfate in the liquid cycle can be greatly reduced or even avoided.
-Significantly reduce or even avoid the loss of sodium sulfate from the liquid cycle, leading to less purchase of new sulfur and sodium (as NaOH).

本発明の分野の技術者が理解することになるように、添付の請求項に定義される本発明の範囲から逸脱せずに、多くの変更及び修正を本発明の上記及び他の実施形態に対して行ってもよい。例えば、亜硫酸塩濃溶液のスラギング噴流床式ガス化プロセスに使用するならば、同じ結果を得るために別のプロセス構成及び装置デザインを使用してもよい。請求項1で定義されるガス化プロセスにおいて生成する液相は、存在していてもよい何らかの少量の固体及び/又は凝集物質を含むプロセスにも当てはまると解釈すべきであると理解される。当業者は、この概念が大気圧においても実現可能であり、さらにこの方法がガス化装置を回収ボイラーと並行して運転する促進役の概念にも当てはまることを理解する。   As those skilled in the art will appreciate, many changes and modifications may be made to these and other embodiments of the invention without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims. You may do it for. For example, if used in a slagging spouted bed gasification process of a sulfite concentrated solution, different process configurations and equipment designs may be used to achieve the same results. It is understood that the liquid phase produced in the gasification process as defined in claim 1 should also be construed to apply to processes that contain any small amounts of solids and / or aggregates that may be present. The person skilled in the art understands that this concept can also be realized at atmospheric pressure, and that this method also applies to the concept of facilitator operating the gasifier in parallel with the recovery boiler.

Claims (18)

亜硫酸パルプ化法を用いた繊維原料の化学的脱リグニンによってパルプを製造する際に得られ、有機及び無機化合物を含む亜硫酸塩濃溶液(F)から、薬品及びエネルギーを回収する方法であって;800℃を超える温度で前記有機及び無機化合物を処理するステップを含み、それによって一部では液体物質の少なくとも1つの相が生成され、一部では気体物質の少なくとも1つの相が生成され、前記処理がガス化反応器(2)において半化学量論的条件下及び酸化媒体の存在下で前記亜硫酸塩濃溶液(F)をガス化(M)させることによって行われることを特徴とし;前記反応器(2)がその底部にシュート(5)の形状の開口部を有し、開口部がクエンチ区画(38)へ直接開口している、方法。   A method of recovering chemicals and energy from a sulfite concentrated solution (F) obtained by chemical delignification of a fiber raw material using a sulfite pulping method and containing organic and inorganic compounds; Treating said organic and inorganic compounds at a temperature in excess of 800 ° C., whereby partly producing at least one phase of a liquid substance and partly producing at least one phase of a gaseous substance, Is carried out in a gasification reactor (2) by gasifying (M) the concentrated sulfite solution (F) under substoichiometric conditions and in the presence of an oxidizing medium; The method (2) has an opening in the shape of a chute (5) at its bottom, the opening opening directly into the quench section (38). 前記シュート(5)の水平断面直径が、前記反応器(2)の水平面における最大断面直径の40%未満、好ましくは5〜35%であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。   2. Process according to claim 1, characterized in that the horizontal cross-sectional diameter of the chute (5) is less than 40%, preferably 5-35% of the maximum cross-sectional diameter in the horizontal plane of the reactor (2). 前記温度が少なくとも900℃、好ましくは少なくとも950℃であり1300℃未満であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。   Process according to claim 1 or 2, characterized in that the temperature is at least 900 ° C, preferably at least 950 ° C and less than 1300 ° C. 前記ガス化が噴流床式ガス化であることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the gasification is spouted bed gasification. ガス化プロセスの絶対圧力が反応領域において約1.5〜約150bar、好ましくは約10〜約80bar、最も好ましくは約24〜約40barであることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。   Any one of claims 1 to 4, characterized in that the absolute pressure of the gasification process is about 1.5 to about 150 bar, preferably about 10 to about 80 bar, most preferably about 24 to about 40 bar in the reaction zone. The method according to one item. 前記酸化媒体が酸素ガス又は酸素含有ガスであることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the oxidation medium is oxygen gas or oxygen-containing gas. 前記亜硫酸塩濃溶液(F)が前記酸化媒体と接触する際に液滴の形態であり、前記液滴が300μm未満の平均液滴径を有することを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。   7. The sulfite concentrate solution (F) in the form of droplets when in contact with the oxidation medium, the droplets having an average droplet diameter of less than 300 μm, The method according to claim 1. 前記液体物質が塩溶融物の形態であり、塩溶融物は薬液中に溶解され、それにより緑液(I)が形成され、前記緑液(I)が前記反応器(2)から排出され、緑液(I)中に含まれる硫化ナトリウムを二酸化硫黄及び/又は亜硫酸塩へ転化するためにさらに処理されることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。   The liquid substance is in the form of a salt melt, the salt melt is dissolved in a chemical solution, thereby forming a green liquid (I), and the green liquid (I) is discharged from the reactor (2); The process according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it is further treated to convert sodium sulfide contained in the green liquor (I) into sulfur dioxide and / or sulfite. 前記硫化ナトリウムを好ましくは吸収/脱着塔において二酸化炭素及び二酸化硫黄と対向流で接触させることによって、前記硫化ナトリウムが最初に硫化水素へ転化され、次いでさらに二酸化硫黄及び/又は亜硫酸塩へ転化されることを特徴とする、請求項8に記載の方法。   The sodium sulfide is first converted to hydrogen sulfide and then further to sulfur dioxide and / or sulfite by contacting the sodium sulfide, preferably in an absorption / desorption tower, with carbon dioxide and sulfur dioxide in countercurrent. The method according to claim 8, wherein: 前記緑液中の未燃炭の量が亜硫酸塩濃溶液中の炭素の5%未満、好ましくは1%未満、さらに好ましくは0.2%未満であることを特徴とする、請求項9に記載の方法。   The amount of unburned coal in the green liquor is less than 5%, preferably less than 1%, more preferably less than 0.2% of the carbon in the sulfite concentrated solution. Method. 前記緑液が、少なくとも90%、好ましくは少なくとも95%、より好ましくは少なくとも98%の程度まで未還元硫黄が除かれていることを特徴とする、請求項8又は10に記載の方法。   11. A method according to claim 8 or 10, characterized in that the green liquor is freed of unreduced sulfur to the extent of at least 90%, preferably at least 95%, more preferably at least 98%. 前記気体物質が、硫化水素、一酸化炭素、水素、及び二酸化炭素を含む原料合成ガス(N)であることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the gaseous substance is raw material synthesis gas (N) containing hydrogen sulfide, carbon monoxide, hydrogen and carbon dioxide. 前記原料合成ガス中の前記硫化水素及び前記二酸化炭素が酸性ガス除去プラント(30)において前記原料合成ガスから除去され、それによって前記酸性ガス除去プラント(30)から硫化水素に富んだ流れ(Q)及び主に二酸化炭素(R)を含む流れが形成されることを特徴とする、請求項12に記載の方法。   The hydrogen sulfide and the carbon dioxide in the raw syngas are removed from the raw syngas in an acid gas removal plant (30), thereby a hydrogen sulfide rich stream (Q) from the acid gas removal plant (30). 13. A process according to claim 12, characterized in that a stream comprising carbon dioxide (R) and mainly carbon dioxide (R) is formed. 前記硫化水素に富んだ流れ(Q)がその流れの全含有物の少なくとも25%の硫化水素、好ましくは少なくとも35%の硫化水素を含むことを特徴とする、請求項13に記載の方法。   14. Process according to claim 13, characterized in that the hydrogen sulfide rich stream (Q) comprises at least 25% hydrogen sulfide, preferably at least 35% hydrogen sulfide of the total content of the stream. 主に二酸化炭素を含む流れ(R)が酸性ガス除去プラント(30)から回収プロセスへ運ばれることを特徴とする、請求項13に記載の方法。   14. Process according to claim 13, characterized in that the stream (R) mainly comprising carbon dioxide is conveyed from the acid gas removal plant (30) to the recovery process. 前記酸性ガス除去プラント(30)からの前記硫化水素に富んだ流れ(Q)を空気又は酸素と共に直接燃焼させて二酸化硫黄を含む燃焼後ガスを得、前記二酸化硫黄が前記燃焼後ガスからガススクラバー中に吸収されることを特徴とする、請求項13に記載の方法。   The hydrogen sulfide rich stream (Q) from the acid gas removal plant (30) is directly combusted with air or oxygen to obtain a post-combustion gas containing sulfur dioxide, the sulfur dioxide being a gas scrubber from the post-combustion gas. 14. Method according to claim 13, characterized in that it is absorbed in. 前記亜硫酸塩濃溶液がナトリウムベース亜硫酸塩液であることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the sulfite concentrated solution is a sodium-based sulfite solution. 前記亜硫酸塩濃溶液がカリウムベース亜硫酸塩濃溶液であることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。   8. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the sulfite concentrated solution is a potassium based sulfite concentrated solution.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116615265A (en) 2020-12-24 2023-08-18 艾斯曲尔医疗公司 Drug delivery device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH059884A (en) * 1990-02-07 1993-01-19 Kamyr Ab Method and reaction furnace that recover energy and chemical good from waste
JPH08501605A (en) * 1992-05-29 1996-02-20 クワエネル パルピング テクノロイース アーベー Energy recovery method from combustible gas
JPH10504607A (en) * 1994-06-22 1998-05-06 クヴアナ パルピング アクチボラグ Cleaning method of gas formed by gasifying black liquor
JPH10509481A (en) * 1994-11-04 1998-09-14 クヴアナ パルピング アクチボラグ Method for recovering chemicals and energy from cellulose waste liquid
JP2000507318A (en) * 1996-03-22 2000-06-13 クバーナー パルピング アーベー Method for extracting chemicals and energy from cellulose waste liquid

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA910011A (en) * 1972-09-19 G. B. Hammar Carl Method of replacing sulphide by sulphite in green liquor
DE1517155A1 (en) * 1959-05-29 1969-04-24 Billeruds Ab Process for the gasification of alkaline sulphite waste liquors
NO118951B (en) * 1960-12-30 1970-03-02 Svenska Cellulosa Ab
CA1222604A (en) * 1983-04-18 1987-06-09 Arthur L. Kohl Black liquor gasification process
SE448173B (en) * 1985-06-03 1987-01-26 Croon Inventor Ab PROCEDURE FOR THE RECOVERY OF CELLULOSA DISPOSAL CHEMICALS BY PYROLYSIS
WO1993024703A1 (en) * 1992-05-29 1993-12-09 Chemrec Aktiebolag A process for recovering energy from a combustible gas
US6027609A (en) * 1994-11-04 2000-02-22 Kvaener Pulping Ab Pulp-mill recovery installation for recovering chemicals and energy from cellulose spent liquor using multiple gasifiers
SE513637C2 (en) * 1999-04-01 2000-10-16 Kvaerner Chemrec Ab Device for gasification of waste water
SE514277C2 (en) * 1999-06-07 2001-02-05 Kvaerner Chemrec Ab Device for gasification of waste water
CA2567790C (en) * 2004-07-12 2013-01-08 Exxonmobil Upstream Research Company Methods for removing sulfur-containing compounds

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH059884A (en) * 1990-02-07 1993-01-19 Kamyr Ab Method and reaction furnace that recover energy and chemical good from waste
JPH08501605A (en) * 1992-05-29 1996-02-20 クワエネル パルピング テクノロイース アーベー Energy recovery method from combustible gas
JPH10504607A (en) * 1994-06-22 1998-05-06 クヴアナ パルピング アクチボラグ Cleaning method of gas formed by gasifying black liquor
JPH10509481A (en) * 1994-11-04 1998-09-14 クヴアナ パルピング アクチボラグ Method for recovering chemicals and energy from cellulose waste liquid
JP2000507318A (en) * 1996-03-22 2000-06-13 クバーナー パルピング アーベー Method for extracting chemicals and energy from cellulose waste liquid

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