NO141808B - Fremgangsmaate til aa skille svovel i form av hydrogensulfid fra klaret groennlut fra avlutbrenning - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til å skille svovel i form av hydrogensulfid fra klaret grønnlut erholdt fra avlutbrenning, hvor grønnluten forkarbonatiseres ved hjelp av en karbondioksydholdig gass og deretter sammen med en tilsetning av bikarbonat mates til et trinn for avdrivning eller stripping av hydrogensulfid, hvorunder der samtidig oppstår alkalikarbonat, og det ved fremgangsmåten nødvendige bikarbonat fremstilles ved karbonatisering av alkalikarbonatoppløsning-

Det er kjent en rekke metoder til å fraskille svovel som hydrogensulfid fra en alkalisulfidoppløsning eller fra en alkalisulfid-oppløsning inneholdende alkalikarbonat.

Blant disse metoder kan nevnes Sivola-prosessen, Mead-metoden, Stora-prosessen og Tampella-prosessen.

Ved Tampella-prosessen reagerer sulfidet i alkalikarbonatet og alkalisulfidoppløsningen først under forkarbonatiseringsfasen med røkgassenes karbondioksyd under dannelse av alkalibisulfid og alkalikarbonat. Fraskillelsen av svovel er basert på den kjemiske reak-sjon i væskefase mellom alkalibisulfidet og alkalibikarbonatet, hvor-ved der oppstår hydrogensulfid og alkalikarbonat. Fraskillelsen av hydrogensulfid utføres mest fordelaktig i en kolonne med flere bunner ved dampstripping i henhold til finsk patent 45 576. Man kan be-nytte såkalt direkte dampstripping eller en kalorisator, hvorunder også alkalikarbonatet, hvis det ønskes, kan krystalliseres for fremstilling av kokeoppløsningen i samsvar med finsk patent 37 470.

Det alkalibikarbonat som skal til for fraskillelsen av hydrogensulfidet, blir ved Tampella-prosessen fremstilt fra alkali-karbonat i en særskilt karbonisator. Dette alkalikarbonat har oftest vært krystallisert i strippingsenhetens nedre del, eller man har benyttet såkalt "make-up"-alkalikarbonat. Ved karbonati-seringsreaksjonen blir karbondioksyd fra røkgassene absorbert i alkalikarbonatet under dannelse av alkalibikarbonat. Den nødven-dige røkgass tas ofte fra avfallslutens forbrenningsovn, CO^

14-16%, eller enda fordelaktigere fra en kalkslambrenningsovn, hvor karbondioksydinnholdet i den tørre gass er 20-22%. Gassene kjøles med vann fra 120-160° til 35° i et separat kjøletrinn. I karbonatisatoren anvendes rikelig med gass, da gassene bare strømmer gjennom anordningen en gang og man dermed bare får tilgodegjort under 10% av den totale mengde karbondioksyd. Det alkalikarbonat som anvendes ved karbonatiseringen, bør være fritt for sulfid for å for-hindre uønsket utvikling av hydrogensulfid i dette trinn, idet det isåfall ville gå ut i omgivelsene.

Tilgodegjørelsen av karbondioksydet andrar ved Tampella-prosessen til 15-20% når forkarbonatisering og karbonatisering med-regnes .

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å utvikle den beskrevne Tampella-prosess videre slik at alkalikarbonatet kan fremstilles i den sulfidholdige alkalikarbonatoppløsning under anvend-else av røkgasser uten at hydrogensulfid unnviker sammen med røk-gassene. På denne måte blir utnyttelsesgraden av karbondioksydet betraktelig forbedret, og der fås en betydelig besparelse i anleggs-investeringer, samtidig som prosessens driftssikkerhet blir ytter-ligere forbedret. Dette oppnås ved den fremgangsmåte som oppfinnelsen gir anvisning på, og som er karakterisert ved at fraskillelsen av hydrogensulfidet blir utført slik at alkalikarbonatet ikke krystalliseres, at bikarbonatet fremstilles dels fra den fra hydrogensulfid-fraskillelsen erholdte alkalikarbonatoppløsning og - - dels fra en fra forkarbonatiseringen erholdt alkalikarbonat-alkali-sulfidoppløsning, idet denne oppløsning i sin helhet eller delvis ledes via karbonatiseringstrinnet til fraskillelsestrinnet for hydrogensulfid, og at den karbondioksydholdige gass ledes først til karbonatiseringstrinnet og deretter til forkarbonatiseringstrinnet for gjenabsorpsjon i grønnluten av hydrogensulfid stammende fra rest-sulfidet, innen gassen slippes ut av systemet. Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvender man for karbonatiseringen og forkarbonatiseringen fordelaktig røkgasser fra kjelen eller kalkslamovnen, og røkgassene sirkuleres i karbonatiseringstrinnet.

Ved å lede røkgassene på den angitte måte er det mulig å høyne graden av karbondioksydets utnyttelse i prosessen meget sterkt, eller opptil ca. 70%. Samtidig kreves bare en fjerdedel av røkgass-mengden i prosessen sammenholdt med den tidligere fremgangsmåte, og behovet for kjølevann i røkgassens kjøletrinn minker vesentlig. Da alkalikarbonatet ikke behøver å krystalliseres før fraskillelsen av hydrogensulfidet, innebærer dette en betraktelig innsparelse i anleggsomkostninger, da kalorisatoren og dens sirkulasjonspumper samt anordningene til krystallseparasjon helt kan unnværes.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til den skjematiske tegning, som viser et anlegg bestemt for utførelse av fremgangsmåten ifølge o<p>pfinnelsen.

Av sterklut brent i en sodakjele fås en smelte, som oppløses

i vann til i og for seg kjent grønnlut, og fra grønnluten fjernes den faste komponent ved avsetning. Oppløst grønnlut 1 pumpes til et forkarbonatiseringstårn 2, hvor grønnlutens natriumsulfid reagerer med karbondioksydet i røkgassene 16 til natriumbisulfid. Fra forkarbonatiseringstrinnet 2 pumpes grønnluten 3 dels til karbonatiseringstrinnet 10 og dels til et strippingstrinn 4, og til dette pumpes også natriumbikarbonat 13 fremstilt i karbonatiseringstrinnet. Til den nedre del av stripperen 4 innmates damp 5 for å trenge hydrogensulfid fra oppløsningen ut til dampfasen.

Vanndampen kondenseres fra gassblandingen i en overflatekonden-sator 6. Det trykk på omkring 0,4 atm som er funnet fordelaktig ved strippingen, skaffes med en vakuumpumpe 7, hvor<p>å hydrogensulfid-gassen overføres for videre forbrenning, f.eks. i en svovelovn.

Oppløsningsfasen som fås fra stripperens nedre del, inneholder hovedsakelig natriumkarbonat og små mengder natriumsulfid, natrium-sulfat og natriumtiosulfat og transporteres med en pumpe 9 delvis til karbonatisatoren 10 og delvis ut som en rest 8 for på i og for seg kjent måte å anvendes til fremstilling av kokevæske eller til andre formål.

Ved karbonatiseringen blir der av natriumkarbonatet fremstilt natriumbikarbonat ved at der fra røkgassene absorberes karbondioksyd i oppløsningen. Røkgassene blir ved hjelp av en vifte 14 tilført

karbonatisatoren ved en temperatur av ca. 30-45°C. Av de gasser som forlater karbonatisatoren, blir en del 17 ført tilbake i sirkulasjon til sugesiden av viften 14, og den nødvendige gass hentes som ferskgass 18 fra en kokekjele eller en kalkslamovn. En del av gassen mot-

svarende mengden av ferskgass blir ved hjelp av en vifte 15 drevet til forkarbonatiseringstrinnet 2 og derfra ut av prosessen ved 19.

I forkarbonatiseringstrinnet blir det fra karbonatiseringstrinnet stammende hydrogensulfid i røkgassen absorbert i den til prosessen innkommende grønnlut, hvis basisitet er meget høy.

Ved å fremstille bikarbonatet i det minste delvis fra den for-karbonatiserte grønnlut oppnår man den fordel at den mengde oppløs-ning som må behandles i strippingstrinnet, såvel som dettes dampfor-bruk blir redusert. Når sulfidinnholdet i oppløsningen som skal karbonatiseres, stiger, øker på den annen side også den mengde hydrogensulfid som avgår fra karbonatiseringstrinnet, og blir til slutt så stor at den ikke i sin helhet kan gjenabsorberes i grønn-luten som kommer inn til forkarbonatiseringstårnet. Av den grunn blir det i alminnelighet nødvendig å lede en del av den forkarbona-tiserte grønnlut forbi karbonatiseringstrinnet 2 direkte til strippingen 4 og senke sulfidinnholdet i oppløsningen i karbonatiseringstrinnet 10 ved hjelp av oppløsningen fra strippingen.

For å anskueliggjøre fremgangsmåten ifølge o<pp>finnelsen skal der anføres et eksempel.

Eksempel

Grønnlutstrømning 10 m"Vh, konsentrasjon 180 g/l Na2°a]ct' sulfiditet 50%. I grønnluten kommer da Na^ CO^ 14,5 kmol/h og ^^ 2S 14,5 kmol/h.

Til forkarbonatisering av den nevnte grønnlutmengde ved reaksjonen

medgår karbondioksyd 0,5 x 14,5 kmol/h = 7,25 kmol/h. Til å fraskille hydrogensulfidet ved strippingen

kreves natriumbikarbonat i det minste i ekvivalent mengde i forhold til natriumbisulfidet, eller 14,5 kmol/h.

Det er imidlertid gunstigere å anvende natriumbikarbonat i overskudd, ca. 20-80% eller ca. 18,4 kmol/h.

For fremstilling av den nevnte mengde bikarbonat ved reaksjonen

kreves der i karbonatiseringsprosessen karbondioksyd i en mengde av 0,5 x 18,4 kmol/h = 9,2 kmol/h.

Sodakjelens røkgasser inneholder karbondioksyd 14-16%. I karbonatisatoren sirkuleres røkgassene og opptas dertil en liten mengde ferske gasser. Under karbonatiseringstrinnet synker gassens karbondioksydinnhold fra 15% til ca. 10%, hvorunder der for karbonatiseringen kreves ferskgass 3500 Nm 3/h.

Fra karbonatiseringen avgår gass ca. 3300 Nm^/h, hvorav 9,7% C0„. I karbonatisatoren sirkuleres gass 14000 Nm^/h, og den samlede gassmengde som blåses gjennom karbonatisatoren, utgjør 17500 Nm 3/h. All røkgass som går ut fra karbonatisatoren, ca. 3300 Nm 3/h, ledes til forkarbonatiseringen, og det eventuelle hydrogensulfid fra rest-sulfidet blir i forkarbonatiseringstrinnet oppsuget fra røkgassen tilbake i grønnluten og vil ikke utgjøre noen fare for omgivelsene.

I forkarbonatiseringstrinnet medgår der karbondioksyd 7,25 kmol/h, dvs. at der i gassutslippet fra forkarbonatiseringen (ca. 3130 Nm^/h) finnes ca. 5% CC^.

Utnyttelsesgraden for karbondioksydet i karbonatiserings- og forkarbonatiseringstrinnet er 70%.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til å skille svovel i form av Hydrogensulfid fra klaret grønnlut fra avlutbrenning, hvor grønnluten forkarbonatiseres ved hjelp av en karbondioksydholdig gass og deretter sammen med en tilsetning av bikarbonat mates til et trinn for avdrivning eller stripping av hydrogensulfid, hvorunder der samtidig oppstår alkalikarbonat, og det ved fremgangsmåten nødvendige bikarbonat fremstilles ved karbonatisering av alkalikarbonatoppløsning, karakterisert ved at fraskillelsen av hydrogensulfidet utføres slik at alkalikarbonatet ikke krystalliseres, at bikarbonatet fremstilles dels fra den fra hydrogensulfid-fraskillelsen erholdte alkalikarbonatop<p>løsning og dels fra den ved forkarbonatisering erholdte alkalikarbonat-alkalisulfidoppløsning, hvilken opp-løsning i sin helhet eller delvis ledes via karbonatiseringstrinnet til trinnet for avdrivning av hydrogensulfid, og at den karbondioksydholdige gass ledes først til karbonatiseringstrinnet og deretter . til forkarbonatiseringstrinnet for gjenabsorbering av det fra rest-sulfid stammende hydrogensulfid i grønnluten, innen gassen slippes ut av systemet.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den til karbonatiseringstrinnet matede opp-løsning for 25-100%'s vedkommende består av oppløsning fra avdriv-ningstrinnet for hydrogensulfid, og for 0-75%'s vedkommende av opp-løsning fra forkarbonatiseringstrinnet.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at der for karbonatiseringen og forkarbonatiseringen anvendes røkgasser fra avlutbrenningsovnen eller masovnen, og at røkgassene sirkuleres i karbonatiseringstrinnet.