NO168720B - Fremgangsmaate til fremstilling av en delvis oksydert, konsentrert masseavlut med hoeyt faststoffinnhold. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til fremstilling av en ny, delvis oksydert, konsentrert masseavlut med høyt faststoffinnhold. Den delvis oksyderte, konsentrerte masseavluten som derved dannes er i stand til å forbrennes i ovnen uten tllsats av hjelpefyringsolje.

Ved konvensjonell massefremstilling av lignocellulose hvor det anvendes en kjemisk massedannelseslut, som skjematisk vist i figur 1, dannes svak masseavlut betegnet "WSL"

(totalt faststoff innhold på 15-2096 for alkalisk svak masseavlut), som inneholder forskjellige biproduktmaterialer under massedannelsesoperasjonene. Disse biproduktene innbefatter uorganiske materialer som f.eks. massedannelses-kjemikalier, og organiske materialer som f.eks. ligno-cellulosederivatforbindelser fremstilt under den alkaliske massedannelsen. Den svake masseavlutstrømmen inndampes slik at det dannes en sterk masseavlut betegnet "SSL" (45-50 vekt-# totalt faststoffinnhold), og konsentreres deretter til et høyt totalt faststoffinnhold på 60-70 vekt-*. Det konsentrerte masseavlutproduktet (CPSL) brennes deretter i en konvensjonell gjenvinningsovn, slik at det organiske materialet forbrennes, og de uorganiske materialene og forbrenningsvarmen gjenvinnes i stor grad.

Mange konvensjonelle massedannelsesanlegg har begrenset masseutvinning fordi de drives med den maksimale kapasiteten av utvinningsovnen for å forbrenne masseavlut. Dersom denne maksimale kapasiteten overskrides vil det imidlertid v eksistere en forhøyet temperaturprofil gjennom utvinningsovnen som vil brenne tilstedeværende uorganisk materiale i avløpsgassen og forårsake gjenplugging av de konvektive delene av ovnssiden i utvinningsovnen. Dersom denne totale forbrenningsvarmefrigjøringen pr. enhet masseproduksjon i gjenvinningsbegrensede ovner kunne reduseres betydelig ville masseproduksjonshastigheten kunne økes.

Dersom masseavluten som Innføres 1 ovnen kan modifiseres slik at den totale varmen som frigjøres deri nedsettes, kan man oppnå brenning av ekstra masseavlut. Denne reduksjonen i total varmefrigivelse kan oppnås ved å redusere oppvarmingsverdien av masseavluten som innføres i ovnen. Oppvar-mingsverdlen er definert som energi frigjort under forbrenning. Ved én fremgangsmåte oksyderes organiske materialer i strømmene av henholdsvis svak eller sterk masseavlut ved å benytte luft og/eller oksygen for å redusere oppvarmingsverdien av disse.

Forskjellige behandlingssystemer har vært anvendt innen tidligere teknikk i forsøk på å oksydere avlut i forskjellig omfang. I U.S. patent nr. 3,714,911 underkastes hele den svake avlutstrømmen oksydasjon med våt luft hvor to deler vann og én del luft fordampes før forbrenning i en gjenvinningsovn. Selv om dette sies å eliminere behovet for høyeffektfordampning av den delvis oksyderte masseavluten produserer det et materiale som har en lavere oppvarmingsverdi enn den minimumsverdien som kreves for å underholde forbrenningen i en gjenvinningsovn uten tilsats av hjelpebrennstoff.

Andre forsøk på å oksydere masseavlut innbefatter mild våtlufts-oksydasjon, og oksydasjon med molekylært oksygen, av natriumsulfid i masseavluten til natriumtiosulf at for kontroll av lukten; se U.S. patent nr. 3,709,975; 3,873,414; 4,737,727; 3,549,314 og 3,567,400.

I en prosess som er utformet for å eliminere behovet for en gjenvinningsovn elimineres i det vesentlige hele oppvarmingsverdien av masseavluten ved fullstendig flammeløs oksydasjon av alle de uorganiske og organiske materialene som er tilstede deri; se U.S. patent nr. 2,824,058 og U.S. patent nr. 2,903,425.

Når en fullstendig, svak eller sterk avlutstrøm, oksyderes, slik at oppvarmingsverdien reduseres betydelig, og den oksyderte luten deretter konsentreres til det påkrevde nivå for innføring i utvinningsovnen, vil væskeviskositeten forøkes i en slik grad at den ikke vil flyte, og i noen tilfeller vil størkning finne sted. Den ovenfor nevnte oksydasjonen av svak svartlut har den ytterligere ulempe at den forurenser multippel-effekt inndamperne og forårsaker skumdannelse deri under dannelsen av sterk svartlut.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for fremstilling av en ny, delvis oksydert, konsentrert masseavlut med høyt faststoffinnhold, som er kjennetegnet ved at den innbefatter: (a) dannelse av en delvis oksydert, inndampet masseavlut som har en total oppvarmingsverdi som er minst 20* mindre enn den totale oppvarmingsverdien for den uoksyderte masseavluten hvortil den tilsettes, og en viskositet som er tilstrekkelig lav til at avluten vil være flytbar og blandbar med avluten hvortil den

tilsettes; og

(b) tilsetning av den nevnte delvis oksyderte inndampede masseavluten til enten uoksydert sterk masseavlut og deretter konsentrering av denne, eller direkte til en uoksydert konsentrert masseavlut per se, til dannelse av den nevnte delvis oksyderte, konsentrerte masseavluten med høyt faststoff innhold som har en total oppvarmingsverdi som er mindre enn den uoksyderte sterke eller konsentrerte luten, men høy nok til å underholde forbrenning i en gjenvinningsovn for avlut, uten å kreve tilsats av hjelpebrennstoff, den delvis oksyderte, konsentrerte avluten øker ved forbrenning i ovnen, kapasiteten av denne med minst 10 *.

I fremstillingsprosessen for avlut ifølge oppfinnelsen produseres en delvis oksydert, inndampet avlutsvæske (OESL). Ved å tilsette OESL til enten uoksydert sterk masseavlut og deretter konsentrere denne, eller direkte til en uoksydert konsentrert masseavlut per se, kan det dannes en ny masseavlut (OCSL) som er delvis oksydert med høyt faststoffinnhold, og konsentrert med høyt faststoffinnhold, som ved forbrenning i en gj envinningsovn for avlut vil øke den effektive kapasiteten av denne. Denne økningen i den effektive ovnskapasiteten skyldes følgende faktorer: (a) Oppvarmingsverdien for OCSL'en er betydelig redusert; (b) på tross av den ovenfor nevnte reduksjonen av oppvarmingsverdien er OCSL'en i stand "til å underholde forbrenningen i gjenvinningsovnen uten tilsats av hjelpebrennstoff; og (c) viskositeten av OCSL'en er sammenlignbar med viskositeten av uoksydert SSL som er konsentrert til det samme totale f aststof f innholdet:.

I en foretrukket prosess ifølge foreliggende oppfinnelse for anvendelse i et kontinuerlig, gjenvinningssystem oppdeles SSL som innledningsvis fordampes i respektive første og andre sterke masselutstrømmer. Deretter blir bare den første sterke avlutstrømmen delvis oksydert og inndampet. Den delvis oksyderte, inndampede luten tilsettes deretter til den uoksyderte SSL.'en før, under eller etter konsentra-sjonen. Det å gjennomføre den partielle oksydasjonen på denne måten, uten å oksydere hverken hele den svake eller sterke avlutstrømmen, unngår de tidligere nevnte problemene med forurensning av multippel-effekt fordamperne såvel som dannelsen av en uflytbar, høyviskøs lut. Oksygen, eller en blanding av denne og;inertgass, anvendes for dette formålet.

I motsetning til prosesser ifølge tidligere teknikk som vedrører mild oksydasjon av avlut til tiosulfat, utføres oksydasjonstrinnet i" foreliggende prosess utover tiosulfat-dannelsen til det punktet hvor en betydelig mengde av det organiske materialet er delvis oksydert. Denne partielle oksydasjonsreaksjonen utføres til en slik grad at oppvarmingsverdien av den delvis oksyderte avluten er betydelig mindre enn oppvarmingsverdien for den uoksyderte motparten bestående av sterk eller konsentrert avlutsstrøm, hvortil den tilsettes. Det er ønskelig at denne partielle oksydasjonen reguleres til det punktet hvor lutviskositeten er slik at luten ikke blir upumpbar.

Den delvis oksyderte avluten tilsettes (a) til den uoksyderte andre sterke avluten og konsentreres deretter, eller (b) til den uoksyderte, konsentrerte, sterke avluten per se. I et hvert tilfelle dannes en ny, delvis oksydert, konsentrert masseavlut som har et høyt totalt faststoffInnhold, er flytbar, og har en oppvarmingsverdi som er i stand til å underholde forbrenningen i en avlutsovn uten tilførsel av ekstra oppvarmingsbrennstoff, som er påkrevet ved visse gjenvinningsprosesser ifølge kjent teknikk. Siden oppvarmingsverdien for denne delvis oksyderte konsentrerte luten er betydelig redusert, vil den totale varmen som frigjøres i gjenvinningsovnen pr. enhet masseproduksjon også reduseres, og den effektive kapasieteten av ovnen vil forøkes betydelig.

Ved utførelse av et ytterligere trekk ved foreliggende oppfinnelse kan svak avlut tilsettes til den uoksyderte, sterke avluten før den partielle oksydasjonen. Figur 1 er en skjematisk fremstilling av et konvensjonelt gjenvinningssystem for masseavlut. Figur 2 er en skjematisk fremstilling av det selektive oksydasjonssystemet ifølge foreliggende oppfinnelse hvor masseavlut delvis oksyderes. Figur 3 er en skjematisk fremstilling av en foretrukket gjenvinningsprosess for avlut ifølge foreliggende oppfinnelse som innbefatter det selektive oksydasjonssystemet i figur 2.

Med referanse først til figur 2 er et selektivt oksydasjons-system skjematisk angitt for dannelse av en delvis oksydert, inndampet masseavlut (OESL) som, når den tilsettes til sterk masseavlut, før eller etter konsentrasjon av denne, danner en ny brennbar, delvis oksydert, konsentrert masseavlut med høyt faststoffinnhold (OSCL).

Masseavluten som er delvis oksydert og inndampet i det selektive oksydasjonssystemet er definert som råstoffavluten (FSL). Det totale faststoffinnholdet i FSL er generelt fra 15 vekt-* til 45 vekt-* avhengig av det ønskede totale faststoffinnholdet i OESL'en. Når OESL skal tilsettes, uten etterfølgende konsentrasjon, til den uoksyderte, konsentrerte produktavluten (CPSL), er det totale faststoffinnholdet i FSL fortrinnsvis fra 30 vekt-* til 45 vekt-*. Alternativt, dersom OESL tilsettes til den uoksyderte FSL'en før kon-sentrasjonen, er det totale faststoffinnholdet i FSL fortrinnsvis fra 15 vekt-* og til 30 vekt-*.

FSL er en uoksydert masseavlut som f.eks. svak avlut, sterk avlut, fortynnet, konsentrert produktavlut, eller blandinger derav. Det selektive oksydasjonssystemet angitt i figur 2 ble demonstrert ved å innføre en råstoffmasseavlut innehold-ende 48,67* faststoff i en omrørt Parr reaktor. Råstoffluten hadde en total oppvarmingsverdi på 3472 kcal/kg av S. L. faststoff og en pH på ca. 13. Råstoffluten ble oksydert i én time med molekylært oksygen ved en temperatur på 182° til 193°C og et trykk på 1894 kPa. Det delvis oksyderte produktet som ble dannet hadde et totalt faststoffinnhold på 55,63*, en total oppvarmingsverdi på 2555 kcal/kg av S. L. faststoff og en pH på 10. Reduksjonen i den totale oppvarmingsverdien var ca. 36*.

Den partielle oksydasjonsreaksjonen gjennomføres i et lukket system hvor masseavlut bringes i kontakt med oksygen, eller med en blanding av oksygen og en inertgass. Masseavluten oksyderes slik at dens oppvarmingsverdi reduseres betydelig mens så mye CO2 som mulig fjernes fra systemet. Typisk er reaksjonsvarmen som utvikles under selektiv oksydasjon tilstrekkelig til å tilveiebringe en temperatur som er høy nok til å gl OESL med den påkrevde reduserte oppvarmingsverdien. I de fleste tilfeller vil en del av reaksjonsvarmen bli fjernet som damp for å opprettholde en kontrollert reaksjonstemperatur. Den delvis oksyderte avluten vil, når den forlater det lukkede reaksjonssystemet, tre inn i et område med lavere temperatur og trykk før, eller under, tilsats til SSL'en eller CPSL'en, hvor den trykkavlastes og derved fordampes til et høyere totalt faststoffinnhold.

Et typisk, illustrerende delvis oksydasjonstrinn gjennom-føres under følgende betingelser: En temperatur som er større enn 15CC, og fortrinnsvis fra 175'C til 270,,C, et partielt oksygentrykk, ved den ovenfor nevnte reaksjonstem-peraturen, på fra 344,75 kPa til 3447,5 kPa, og en residens-tid som er tilstrekkelig til å gi det ønskede OESL-produktet. Eksempler på utstyr for utførelse av selektiv oksydasjon er en rørformet strømningsreaktor eller en tilbakeblandingsreaktor. I den rørformede strømningsreaktoren pumpes f.eks. masseluten oppover gjennom den lukkede reaktoren og bringes i kontakt med den oksyderende gassen som tilsettes til luten ved å benytte en spreder eller en annen innretning for gassfasefordeling. Ukondenserbare gasser og damp fjernes øverst fra damprommet og den delvis oksyderte luten føres videre for tilsats til enten sterk eller konsentrert masseavlut. En tilbakeblandingsreaktor kan anvendes på tilsvarende måte.

Det er to viktige faktorer som styrer graden av delvis oksydasjon til dannelse av OESL'en ifølge opfinnelsen. Disse er omfanget av reduksjonen av oppvarmingsverdien og viskositeten for den resulterende OESL. Formålet med den partielle oksydasjonen er å redusere oppvarmingsverdien for OESL (og følgelig den resulterende OCSL) i tilstrekkelig grad, dette skal beskrives i større detalj nedenfor. Den resulterende OESL vil imidlertid ifølge foreliggende oppfinnelse ha en viskositet som er tilstrekkelig lav til at den vil være flytbar og blandbar med avluten hvortil den tilsettes.

Graden av partiell oksydasjon som er påkrevet for å oppnå den ønskede reduksjonen av oppvarmingsverdien vil avhenge av typen gjenvinningsovn som benyttes og forbrenningsfremgangs-måten som anvendes for avluten. Å underholde forbrenningen av avlut uten å tilsette oppvarmingsbrennstoff til ovnen krever et høyt totalt faststoffinnhold (typisk 65-75 vekt-*) i den konsentrerte masseavluten som har en minimal oppvarmingsverdi på ca. 1890 kcal/kg for total masseavlut. Foreliggende oppfinnelse utføres til en slik minimal oppvarmingsverdi, og i ethvert tilfelle vil den være tilstrekkelig høy til å undrholde forbrenningen uten hjelpebrennstoff.

For å oppnå en minimal oppvarmingsverdi reguleres graden av partiell oksydasjon (og derav følgende lavere oppvarmingsverdi) og den resulterende mengden OESL tilsatt til den uoksyderte SSL'en eller CPSL'en relativt til hverandre for å oppnå minst den minimale oppvarmingsverdien. Uttrykt med andre ord, fortsettes den partielle oksydasjonen til før det punktet at mengden av OESL tilsatt til SSL eller CPSL vil redusere oppvarmingsverdien av OESL-SSL/CPSL-blandingen under den minimale oppvarmingsverdien som er påkrevet for lutforbrenning.

De uoksyderte SSL og CPSL, hvortil OESL'en tilsettes har generelt en oppvarmingsverdi på fra 3058 til 3781 kcal/kg av faste stoffer i avlut. Oppvarmingsverdien for alkalisk sterk eller konsentrert masseavlut er fra 3225 til 3447 kcal/kg faste stoffer i masseavlut. Den totale oppvarmingsverdien, for formålene ved følgende oppfinnelse bestemmes ifølge ANSI/ASTM D2015-66 (revisjon 1978).

Oppvarmingsverdien for OESL<*>en er vesentlig mindre enn oppvarmingsverdien for den uoksyderte, sterke eller konsentrerte masseavluten (SSL eller CPSL) hvortil den tilsettes, men høy nok til at OCSL'en som fremstilles derav er i stand til å underholde forbrenningen i en gjenvinningsovn for masseavlut uten å kreve tilsats av hjelpebrennstoff. Mengden av OESL som tilsettes reguleres avhengig av oppvarmingsverdien og det totale faststoffinnholdet.

Når det gjelder det totale omfanget av reduksjonen av oppvarmingsverdien for OESL er typisk den totale oppvarmingsverdien av OESL minst 20* mindre enn den totale oppvarmingsverdien for den uoksyderte masseavluten, SSL eller CPSL, hvortil den tilsettes. Fortrinnsvis er oppvarmingsverdien for OESL minst 30* mindre, og i den mest foretrukne formen minst 50* mindre, enn i den uoksyderte masseavluten.

Viskositeten av 0ESL'en bør reguleres under det partielle oksydasjonstrinnet, slik at den ikke økes utover det punktet hvor OESL ikke lenger vil være flytbart. Viskositeten av OESL<*>en bør være ved et nivå som øker blandbarheten av OESL med OCSL eller CPSL hvortil den senere tilsettes. Det er ønskelig at viskositeten av 0ESL'en er i det vesentlige den samme som, eller mindre enn, viskositeten av den uoksyderte luten, SSL eller CPSL, hvortil den tilsettes. Viskositeten kan variere avhengig av om OESL senere skal konsentreres eller ikke. I det tilfellet hvor det ikke vil være noen etterfølgende konsentrasjon (se figur 3, fremgangsmåte "C"), kan det tilveiebringes en viskositet som er sammenlignbar med viskositeten for CPSL'en. På den annen side, dersom etter-følgende konsentrasjon skal foretas, må viskositeten opprettholdes ved et nivå som vil lette dannelsen av et OCSL-produkt. I dette sistnevnte tilfellet må det følgelig etableres en viskositet som er vesentlig lavere enn for CPSL. Representativ viskositet for 0ESL'en som benyttes i fremgangsmåtene "A" og "B" i figur 3, vil være en viskositet som er kompatibel med en uoksyderte SSL hvortil den settes.

Viskositeten for en gitt avlut måles, for formålene med foreliggende oppfinnelse, ved å benytte et Brookfield rotasjonsviskosimeter, modell "LV" eller "RV", fremstilt ved Brookfield Engineering Laboratories, Inc., i Stoughton, Massachusetts. Viskositeten bestemmes ved et skjærbelast-ningsområde fra 5 til 25 resiproke sekunder og en temperatur på 82°C. Ved et totalt faststoffinnhold på ca. 50* er SSL-viskositeten typisk mindre enn 100 centipoises, og 1 de fleste tilfeller mindre enn ca. 70 centipoises. SSL fra alkaliske massedannelsesoperasjoner har stort sett en viskositet på fra 50 centipoises til 70 centipoieses.

Selv om det ikke er foretrukket, fordi det er mindre egnet ved en kontinuerlig gjenvinningsprosess (i stedet for porsjonsvis), kan OESL også dannes ved oksydasjon av en uoksydert, konsentrert masseavlut til et punkt hvor den Ikke er flytbar, og deretter fortynne den uflytbare avluten med vann eller masseavlut for å gjenopprette flytbarhet. Følgende er et eksempel på dette: En konsentrert-oksydert, sterk avlut med ca. 62* totalt faststoffinnhold og en total oppvarmingsverdi på 2588 kcal/kg av faste stoffer i avlut ble dannet og ble tilsatt i et vektforhold på 2:1 til en uoksydert, sterk masseavlut som hadde et totalt faststoffinnhold på 47* og en total oppvarmingsverdi på ca. 3472 kcal/kg av faste stoffer i avlut. Den samlede luten ble konsentrert, slik at det ble dannet en pumpbar, flytbar, konsentrert, delvis oksydert masseavlut med høyt faststoffinnhold som hadde et totalt faststoffinnhold på ca. 75* og en total oppvarmingsverdi på ca. 2878 kcal/kg av tørre faste stoffer i lut, en oppvarmingsverdireduksjon på ca. 21*. Dette OCSL-produktet kan lett forbrennes 1 en gjenvinningsovn for masseavlut uten tilsats av hjelpebrennstoff.

Den konsentrerte-oksyderte avluten med et totalt faststoff-lnnhold på 62*. 2588 kcal/kg faste stoffer i avlut, ble fremstilt på følgende måte: En konsentrert produktmasseavlut med 65* totalt faststoffInnhold, en oppvarmingsverdi på 3554 kcal/kg faststoffinnhold i avlut, ble tilsatt 1 vekt-* NaOH på basis av faste stoffer i avlut og ble oksydert med molekylært oksygen i en Parr reaktor ved en temperatur og trykk på opp til 267°C og 6895 kPa i et tidsrom på ca. 8 minutter. 520 g av dette første oksyderte faste materialet ble fortynnet med 250 ml vann og inndampet for å drive av CO2 og å minimalisere bikarbonatdannelsen. De 520 g avgasset produkt ble blandet med 25 g sterk masseavlut som inneholdt 0,12 g NaOH og den totale blandingen ble oksydert med molekylært oksygen i ca. 10 minutter i en Parr reaktor. Reaktortemperaturen og trykket nådde maksimalverdier på 221 "C og 6895 kPa. Det andre oksyderte produktet hadde en verdi på 2588 kcal/kg av faste stoffer i avlut. Etter fortynning av det andre oksyderte produktet til et totalt faststoffinnhold på 50*, ble det konsentrert til 62* totalt faststoffinnhold for igjen å fjerne CO2 og å minimalisere bikarbonatdannelsen.

Ved utførelsen av den partielle oksydasjonen ifølge oppfinnelsen er det viktig at mengden av bikarbonat som er tilstede under forløpet av reaksjonen minimaliseres. Ved å fjerne (utlufte) C02~gassen som genereres under den partielle oksydasjonen fra det selektive oksydasjonssystemet, som beskrevet tidligere, kan bikarbonatdannelsen begrenses. Reduksjonen av mengden bikarbonat til et minimalt nivå letter den etterfølgende blandingen- av OESL'en som er dannet med enten SSL'en eller CPSL'en, hvortil den tilsettes. Nærværet av bikarbonatmaterialet virker inn på den partielle oksydasjonsprosessen fordi det reduserer pH'en for 0ESL'en. Hastigheten for alkalioksydasjon reduseres med redusert pH. Under den partielle oksydasjonsprosessen reduseres bikarbonatdannelsen ved å fjerne så mye generert C02~gass som mulig. Det er ønskelig at pH for 0ESL'en minst er 10, fortrinnsvis minst 10,5, og mest foretrukket minst 11, for å sikre dette minimale bikarbonatnivået.

I forbindelse med konvensjonelle operasjoner for gjenvinning av avlut er flere valgfrie fremgangsmåter vedrørende konsentrasjon og blanding av delvis oksydert masseavlut og uoksydert SSL og CPSL skjematisk vist i figur 3.

Det totale faststoffinnholdet i 0ESL'en som dannes ved hjelp av det selektive oksydasjonssystemet vil variere avhengig av fremgangsmåten som senere benyttes til å fremstille OCSL. Disse fremgangsmåtene er vist som "A", "B" og "C" i figur 3. Generelt kan det totale faststoffInnholdet i OESL variere fra 35 vekt-* til 75 vekt-*, avhengig av mengden av OESL som tilsettes til den sterke eller konsentrerte avluten. For direkte anvendelse uten ytterligere konsentrasjon, som vist i fremgangsmåte "C" i figur 3, er et totalt faststoffinnhold på 65-75 vekt-* foretrukket for 0ESL'en. Dersom, på den annen side, OESL skal konsentreres ytterligere er, etter at den er tilsatt til SSL-strømmen, det foretrukne totale faststoffinnholdet 35-45 vekt-* (se fremgangsmåtene "A" og "B" i figur 3). For formålene med foreliggende oppfinnelse bestemmes det totale faststoffinnholdet ved å anvende TAPPI T625 ts-64.

Når OESL tilsettes tO enten SSL eller CPSL ved en hvilken som helst annen fremgangsmåte "A", "B" eller "C", dannes en delvis oksydert, konsentrert, masseavlut som har høyt totalt faststoffinnhold (OCSL) som har en betydelig lavere oppvarmingsverdi enn den SSL eller CPSL hvortil den ble tilsatt. OCSL'en er i stand til å underholde forbrenning i en gjenvinningsovn uten å kreve tilsats av hjelpebrennstoff. Når den forbrennes i gjenvinningsovnen, økes den effektive kapasiteten derav betydelig, sammenlignet med den effektive kapasiteten for konvensjonell forbrenning av CPSL per se. I et typisk tilfelle vil den ovenfor nevnte effektive kapa-si teten økes minst 10*, selv om økninger på minst 15*, og også minst 20* kan bevirkes.

F.eks. vil en økning på 20* i den effektive kapasiteten for en gjenvinningsovn i et produksjonsanlegg for masse og papir som gir 1000 tonn/dag, tilveiebringe en daglig nettoøkning på 200 tonn masse. Ved en ekstra nettoverdi på $ 100 pr. tonn masse, vil en mølle som drives i 300 dager i året oppnå ekstra fortjeneste på $ 7.200.000.

Oppvarmingsverdien for OCSL'en er minst 10* og fortrinnsvis 15*, og mest foretrukket 20*, mindre enn for den uoksyderte masseavluten, enten SSL eller CPSL, men høy nok til å underholde forbrenning i en gjenvinningsovn for avlut, uten å kreve tilsats av hjelpebrennstoff. Samtidig er viskositeten av OCSL'en ikke betydelig redusert, men er i det vesentlige den samme som for den uoksyderte CPSL. Generelt holdes viskositeten av OCSL ved en verdi som ikke er større enn 1.200 centipoises eller mindre, og fortrinnsvis fra 300 til 1.000 centipoises ved et totalt faststoffinnhold på ca. 70*.

Gjenvinningsovnsystemet vist i figur 1 Innbefatter normalt en mulighet for tilsats av en blanding av forbrent re-sirkuleringsaske fra ovnen og tilsetningskjemikalier som f.eks. natriumsulfid til OCSL før ovnsforbrenningen. Denne OCSL-blandingen er definert som "brent masseavlut"

("as-fired spent pulping llquor").

En foretrukket fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse for fremstilling av OCSL er skjematisk vist i figur 3. Nærmere bestemt tilveiebringes svak masseavlutstrøm (VSL) fra en kommersiell massedannelsesoperasjon, typisk med et totalt faststoffinnhold på opptil 25 vekt-*, selv om, i noen tilfeller, det totale faststoffinnholdet i WSL er opptil 20 vekt-*. Alkaliske masseavluter, som f.eks. kraft- og sodamassedannelseslut, har generelt et totalt faststoffinnhold på 15-20 vekt-*.

pH-verdien for WSL'en fra alkaliske massedannelsesoperasjoner, såvel som de senere dannede SSL og CPSL er relativt høy» generelt 12 eller mer, og vanligvis 13 eller høyere.

WSL kan, i sin helhet, transporteres direkte til fordamperen for Innledende fordampning av denne til en sterk masseavlut (SSL). Alternativt kan imidlertid WSL'en oppdeles i respektive første og andre svake masseavlutstrømmer (WSL I og WSL II). Mengden av WSL som porsjoneres mellom henholdvis WSL I og WSL II fastsettes avhengig av masseavlutsegenskapene som ønskes, spesielt det totale faststoffinnholdet i råstoff-strømmen av masseavlut som føres til det nedenfor omtalte selektive oksydasjonssystemet.

WSL II føres direkte til fordamperen og SSL dannes. Dette innledende WSL-inndampningstrinnet kan gjennomføres ved å anvende forskjellige typer konvensjonelt fordampningsutstyr som er velkjent innenfor masse- og papirindustrien. Stort sett har SSL<*>en som dannes i fordamperen i det vesentlige den samme totale oppvarmingsverdien og pH som WSL. Imidlertid er det totale faststoffinnholdet i SSL'en forøket til fortrinnsvis ca. 40 vekt-*, opptil 55 vekt-*. Illustrerende for fordampningsutstyret som kan benyttes ved foreliggende oppfinnelse er en flertrinnsfordamper, som f.eks. en standard multi-effekt fordamper som er fremherskende innen masse- og papirindustrien.

Den uoksyderte SSL'en som forlater fordamperen oppdeles deretter i henholdsvis første og andre uoksyderte, sterke masseavlutstrømmer (SSL I og SSL II). SSL II overføres til den nedenfor omtalte konsentratoren, mens SSL I føres til det selektive oksydasjonssystemet. SSL I, sammen med en hvilken som helst svak masseavlut som er segregert som WSL I, anvendes til å danne den uoksyderte råstoffmasseavlut-strømmen (FSL) sonr videre oksyderes partielt og inndampes i det selektive oksydasjonssystemet. Den totale oppvarmingsverdien og pH for FSL tilsvarer den for både WSL og SSL. Det totale faststoffInnholdet 1 FSL reguleres også, slik at det stemmer overens med de spesifikke kravene til innhold av faste stoffer i avlutproduktet som skal dannes i henholdsvis de etterfølgende selektive oksydasjons-fordampnings- og konsentrasjonsoperasjonene, som beskrevet ovenfor.

Figur 3 innbefatter også illustrerende materiale og energi-balanse for en foretrukket utførelse av foreliggende oppfinnelse hvor de respektive WSL- og SSL-strømmene oppdeles, og WSL I- og SSL I-strømmene rekombineres som FSL. Det skal bemerkes at Ifølge denne illustrasjonen vil oppvarmingsverdien for avluten være redusert med ca. 41*, fra 3336 kcal/kg faste stoffer i avlut til 1954 kcal/kg faste stoffer i avlut, og det totale faststoffinnholdet, henholdsvis fra 23,7 til 40*. 0CSL'en som var dannet fra de kombinerte OESL- og SSL II-strømmene ville være en flytbar væske med et totalt faststoff innhold på 70* og ville ha en-oppvarmingsverdi på 2842 kcal/kg av faste stoffer i avlut som klart er brennbar i en gjenvinningsovn. Endelig ville en 14,7* økning i den effektive kapasiteten av ovnen oppnås.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av en ny, delvis oksydert, konsentrert masseavlut med høyt faststoffinnhold, karakterisert ved at den innbefatter: (a) dannelse av en delvis oksydert, inndampet masseavlut som har en total oppvarmingsverdi som er minst 20% mindre enn den totale oppvarmingsverdien for den uoksyderte masseavluten hvortil den tilsettes, og en viskositet som er tilstrekkelig lav til at avluten vil være flytbar og blandbar med avluten hvortil den tilsettes; og (b) tilsetning av den nevnte delvis oksyderte inndampede masseavluten til enten uoksydert sterk masseavlut og deretter konsentrering av denne, eller direkte til en uoksydert konsentrert masseavlut per se, til dannelse av den nevnte delvis oksyderte, konsentrerte masseavluten med høyt faststoff innhold som har en total oppvarmingsverdi som er mindre enn den uoksyderte sterke eller konsentrerte luten, men høy nok til å underholde forbrenning i en gjenvinningsovn for avlut, uten å kreve tilsats av hjelpebrennstoff, den delvis oksyderte, konsentrerte avluten øker ved forbrenning i ovnen, kapasiteten av denne med minst 10 %.
2. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at viskositeten av den delvis oksyderte, inndampede masseavluten som dannes er i det vesentlige den samme som, eller mindre enn, viskositeten av den uoksyderte avluten hvortil den tilsettes.
3. 3.

   Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den delvis oksyderte, inndampede masseavluten som anvendes har et faststoffinnhold fra 35 vekt-* til 75 vekt-*.
4. 4.

   Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at masseavluten som anvendes er delvis oksydert og inndampet og har et totalt faststoffinnhold på fra 15 vekt-* til 45 vekt-*.
5. 5.

   Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det arbeides slik at oppvarmingsverdien av den delvis oksyderte, konsentrerte masseavluten med høyt faststoffinnhold er minst 10* mindre enn den totale oppvarmingsverdien for den uoksyderte, konsentrerte masseavluten.
6. 6.

   Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at pH for den delvis oksyderte, inndampede masseavluten som dannes er minst 10.
7. 7.

   Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det arbeides slik at den totale oppvarmingsverdien av den delvis oksyderte, inndampede avluten er minst 50* mindre enn den totale oppvarmingsverdien for den uoksyderte avluten hvortil den tilsettes.
8. 8.

   Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at det anvendes et totalt faststoff innhold i den delvis oksyderte, konsentrerte avluten fra 65 vekt-* til 75 vekt-*.
9. 9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det delvise oksydasjonstrinnet gjennomføres slik at mengden bikarbonatmateriale som produseres under den delvise oksydasjonen minimaliseres.
10. 10. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at den uoksyderte sterke masseavlutstrømmen dannes ved innledningsvis å inndampe en strøm av uoksydert svak masseavlut.
11. 11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at den svake uoksyderte masseavluten oppdeles i henholdsvis første og andre svake masseavlutstrømmer, før det innledende inndampingstrinnet, den første avlutstrømmen underkastes det innledende inndampningstrinnet, og den andre svake avlutstrømmen kombineres deretter med den første sterke avlutstrømmen, før det nevnte partielle oksydasjonstrinnet, og den kombinerte masseavlutstrømmen underkastes det nevnte partielle oksydasjonstrinnet.
12. 12. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at den andre uoksyderte sterke masseavlutstrømmen først konsentreres, og deretter kombineres med den nevnte delvis oksyderte masseavlutstrømmen.
13. 13. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at det arbeides slik at den totale oppvarmingsverdien for den delvis oksyderte sterke masseavlutstrømmen er minst 20* mindre enn den totale oppvarmingsverdien for den første uoksyderte sterke masseavlutstrømmen. 14.

    Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at pH for den delvis oksyderte masseavluten som dannes er minst 10. 15.

    Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at viskositeten for den delvis oksyderte, inndampede masseavluten som dannes er i det vesentlige den samme som, eller mindre enn, viskositeten for den uoksyderte avluten hvortil den tilsettes. 16.

    Fremgangsmåte Ifølge krav 13, karakterisert ved at det arbeides slik at den totale oppvarmingsverdien for den delvis oksyderte, inndampede avluten er minst 50* mindre enn den totale oppvarmingsverdien for den uoksyderte avluten hvortil den tilsettes. 17.

    Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at det totale faststoffinnholdet I den delvis oksyderte, konsentrerte avluten er fra 65 vekt-* til 75 vekt-*.