NO173457B - PROCEDURE AND DEVICE FOR BLACK LIFE TREATMENT USING DOUBLE AIR SUPPLY - Google Patents
PROCEDURE AND DEVICE FOR BLACK LIFE TREATMENT USING DOUBLE AIR SUPPLY Download PDFInfo
- Publication number
- NO173457B NO173457B NO86863768A NO863768A NO173457B NO 173457 B NO173457 B NO 173457B NO 86863768 A NO86863768 A NO 86863768A NO 863768 A NO863768 A NO 863768A NO 173457 B NO173457 B NO 173457B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- black liquor
- boiler
- gas
- zone
- gasification
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 70
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 191
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims description 105
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 89
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 53
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 49
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 42
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 42
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 40
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 31
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 30
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 30
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 29
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 21
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 17
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 13
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 12
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- -1 alkali metal salt Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 claims 1
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 claims 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 51
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 47
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 16
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 13
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 13
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 12
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 10
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 7
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 241001062472 Stokellia anisodon Species 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 6
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 6
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 5
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052977 alkali metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 3
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 3
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 2
- 238000012443 analytical study Methods 0.000 description 2
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000002894 chemical waste Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000013072 incoming material Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 1
- 239000002557 mineral fiber Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000011833 salt mixture Substances 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
- DHCDFWKWKRSZHF-UHFFFAOYSA-L thiosulfate(2-) Chemical compound [O-]S([S-])(=O)=O DHCDFWKWKRSZHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C11/00—Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
- D21C11/12—Combustion of pulp liquors
- D21C11/125—Decomposition of the pulp liquors in reducing atmosphere or in the absence of oxidants, i.e. gasification or pyrolysis
Landscapes
- Paper (AREA)
- Devices For Medical Bathing And Washing (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Description
Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for This invention relates to a method for
behandling av et konsentrert, vannholdig og karbonholdig svartlutmateriale og alkalimetall-svovelforbindelser for dannelse av en brennbar gass og en sulfidrik smelte som omfatter: a) at en forgasserkjele holdes ved et trykk på 1-50 atmosfærer, hvorunder det i kjelen finnes en relativt treatment of a concentrated, aqueous and carbonaceous black liquor material and alkali metal-sulfur compounds to form a combustible gas and a sulphide-rich melt comprising: a) that a gasifier boiler is kept at a pressure of 1-50 atmospheres, during which there is a relatively
grunn dam av saltsmelte på kjelens bunn, hvilken kjele er utstyrt med et kantutløp, idet kjelen dessuten har: shallow pool of molten salt on the bottom of the boiler, which boiler is equipped with an edge outlet, as the boiler also has:
i) en svartluttørkesone i sin øvre del, i) a black liquor drying zone in its upper part,
ii) en forgassingssone for svartlut-tørr ii) a gasification zone for black liquor-dry
substans som befinner seg under tørkesonen, og substance located below the drying zone, and
iii) en svovelreduksjonssone med saltsmelte iii) a sulfur reduction zone with salt melt
innbefattende dammen av saltsmelte including the pond of molten salt
b) at i overdelen av tørkesonen innføres konsentrert, vannholdig svartlut som inneholder karbonholdig materiale b) that concentrated, aqueous black liquor containing carbonaceous material is introduced into the upper part of the drying zone
og alkalimetallsvovelforbindelser, and alkali metal sulfur compounds,
c) at vann drives ut av den konsentrerte, vannholdige svartluten i tørkesonen ved direkte kontakt mellom den c) that water is driven out of the concentrated, aqueous black liquor in the drying zone by direct contact between it
vannholdige svartluten og den varme gass som stiger oppover fra forgassingssonen under dannelse av tørket svartlutsubstans som faller ned i forgassingssonen, og en avkjølt, brennbar gass som inneholder vanndamp, hvorved den brennbare gass befinner seg på en lavere temperatur enn smeltepunktet til medrevne dråper av saltsmelte, aqueous black liquor and the hot gas rising upwards from the gasification zone forming dried black liquor substance which falls into the gasification zone, and a cooled, flammable gas containing water vapor, whereby the flammable gas is at a lower temperature than the melting point of entrained droplets of molten salt,
hvilket bevirker at dråpene stivner, og which causes the droplets to solidify, and
en anordning for behandling av konsentrert, vandig svartlut til en brennbar gass og en sulfidrik smelte som omfatter en lukket, loddrett, langstrakt forgasserkjele med a device for treating concentrated aqueous black liquor into a combustible gas and a sulphide-rich melt comprising a closed, vertical, elongated gasifier boiler with
(i) en svartluttørkesone i den øvre del av kjelen, (i) a black liquor drying zone in the upper part of the boiler,
(ii) en svartlutfaststoff-forgassningssone under tørke-sonen, og (iii) en saltsmelte-svovelreduksjonssone under forgassningssonen ; (ii) a black liquor solids gasification zone below the drying zone, and (iii) a salt melt sulfur reduction zone below the gasification zone;
et sumpområde i bunnen av kjelen for å romme en dam av alkalimetallsaltsmelte, idet saltsmeltedammen omfatter salt-smeltesvovelreduksj onssonen; a sump area in the bottom of the boiler to accommodate a pond of alkali metal salt melt, the salt melt pond comprising the salt melt sulfur reduction zone;
innløpsanordninger plassert i den øvre del av kjelen for tilførsel av svartluten til tørkesonen; inlet devices located in the upper part of the boiler for supplying the black liquor to the drying zone;
utløpsanordninger plassert i den nedre del av kjelen over sumpområdet som tjener til å avgrense høyden av den smeltede saltdam og til å fjerne overløp av smeltet salt fra sumpområdet. outlet devices located in the lower part of the boiler above the sump area which serve to limit the height of the molten salt pond and to remove overflow of molten salt from the sump area.
Ved produksjon av masse og papir ved bruk av natrium-baserte sulfat- og sulfid-prosesser, fører oppslutning av tre med vandig alkaliske løsninger til dannelse av et bi-produkt som er kjent som avlut eller svartlut, i det følgende kalt svartlut. For å oppnå økonomi i den totale oppslipingsprosess, kan dette biproduktet ikke slippes ut som et avfallsmateriale, men må istedet omdannes til anvendelige produkter. Spesielt er det ønsket å regenerere natriumsulfid, som kan brukes til å rekonstituere aktive løsninger for masseoppslutningstrinnet i prosessen. In the production of pulp and paper using sodium-based sulphate and sulphide processes, digesting wood with aqueous alkaline solutions leads to the formation of a by-product known as leachate or black liquor, hereinafter called black liquor. In order to achieve economy in the overall grinding process, this by-product cannot be discharged as a waste material, but must instead be converted into usable products. In particular, it is desired to regenerate sodium sulphide, which can be used to reconstitute active solutions for the pulp digestion step in the process.
I tillegg er det ønskelig å anvende svartluten som en energikilde. In addition, it is desirable to use the black liquor as an energy source.
Den mest anvendte fremgangsmåte for behandling av svartlut gjør bruk av Tomlinson gjenvinningsovnen ( også kaldt Tomlinson gjenvinningskoker). I dette anlegget brennes konsentrert svartlut i oven av en spesielt konstruert koker for å fremstille damp; et smeltet saltprodukt som generelt kalles "smelte", som inneholder natriumkarbonat og natriumsulfid, og ikke-brennbar røykgass som etter hensiktsmessig rensning slippes ut i atmosfæren. Fremgangsmåten som anvender Tomlinson kokeren har tjent masse- og papirindustrien i ca. 5D år, men har likevel alvorlige svakheter. Det store volum av røykgass er vanske-lig å rense og kan utgjøre et miljøprpblem, all gjenvendt energi foreligger i form av damp som har begrenset anvendelse, eksplosjoner kan forekomme hvis kokerrørene lekker og bringe vann i kontakt med smeiten, og reduksjonen av svovelforbindelser til sulfid er ufullstendig. The most used method for treating black liquor makes use of the Tomlinson recovery furnace (also cold Tomlinson recovery boiler). In this plant, concentrated black liquor is burned in the top of a specially designed boiler to produce steam; a molten salt product generally called "smelt", containing sodium carbonate and sodium sulphide, and non-combustible flue gas which, after appropriate purification, is discharged into the atmosphere. The process using the Tomlinson boiler has served the pulp and paper industry for approx. 5D years, but still has serious weaknesses. The large volume of flue gas is difficult to clean and can pose an environmental problem, all recovered energy is in the form of steam which has limited use, explosions can occur if the boiler tubes leak and bring water into contact with the smelt, and the reduction of sulfur compounds to sulphide is incomplete.
Forskjellige fremgangsmåter som inneholder alternativer til, eller forbedringer av, Tomlinson ovnen har vært brukt eller foreslått for å omdanne svartlut i anvendelige produkter. Various methods containing alternatives to, or improvements to, the Tomlinson furnace have been used or proposed to convert black liquor into usable products.
U.S.patent nr. 1.808.773 beskriver en fremgangsmåte som anvender en svartlutgjenvinningsovn med to f o r - brenningssoner. I den første høytemperatur-forbrenningssonen dehydratiseres svartlut som er sprøytet inn i ovnen og brennes i det vesentlige fullstendig. I den andre sonen som befinner seg mellom den første sonen og bunnen av ovnen sprøytes en ytterligere mengde svartlut inn i ovnen sammen med natriumsulfat. I denne andre sonen fjernes vann fra svartluten ved fordampning. Delvis forbrenning av svartluten fører til danelse i bunnen av ovnen av et fast smelteskikt av svampkull blandet med alkalierester fra svartlut og tilsatt natriumsulfat. Reduserende betingelser som opprettholdes i bunnen av ovnen fører til reduksjon av sulfat til sulfid. De smeltede salter siger ned gjennom skiktet av svampkull og forlater ovnen gjennom et bunnutløp. Selvom denne fremgangsmåten gir et alternativ til å bruke Tomlinson gjenvinningskokeren, krever behovet for to adskilte forbrenningssoner en inviklet apparatur. Også manglen på varmegjenvinning fører til tap av varmeverdien av svartlut. Selvom det er omdannelse av natriumsulfat til natriumsulfid og forbrenning av svartluten, er prosent-delen ikke-omdannet sulfat relativt høy og ligger fra 8 - 12%. U.S. Patent No. 1,808,773 describes a method using a black liquor recovery furnace with two pre-firing zones. In the first high-temperature combustion zone, black liquor injected into the furnace is dehydrated and substantially completely burned. In the second zone located between the first zone and the bottom of the furnace, a further amount of black liquor is injected into the furnace together with sodium sulfate. In this second zone, water is removed from the black liquor by evaporation. Partial combustion of the black liquor leads to the formation at the bottom of the furnace of a solid molten layer of sponge coal mixed with alkali residues from black liquor and added sodium sulfate. Reducing conditions maintained at the bottom of the furnace lead to the reduction of sulphate to sulphide. The molten salts seep down through the layer of sponge coal and leave the furnace through a bottom outlet. Although this method provides an alternative to using the Tomlinson recovery boiler, the need for two separate combustion zones requires a complex apparatus. The lack of heat recovery also leads to a loss of the heating value of black liquor. Although there is conversion of sodium sulphate to sodium sulphide and burning of the black liquor, the percentage of unconverted sulphate is relatively high and ranges from 8 - 12%.
U.S. patent l\lr. 1.931.536 beskriver en fremgangsmåte for kontroll av forbrenningssonen for både sprøytet svartlut og svartlutpulver i en smelteovn. En inert gass føres inn i smelteovnen ved eller nær inngangspunktet for den sprøytede svartlut eller tørkede svartlutpulver. Den inerte gass hemmer forbrenningen av de flyktige bestandeler i svartluten og gjør det mulig å plassere den sprøytede konsentrerte svartlut eller tørkede svartlutpulver i smelteovnen på en viss avstand før forbrenning av det organiske og karbon-holdige innhold av svartluten opptrer i et relativt dypt skikt i smelteovnen. Denne fremgangsmåte representerer en forbedring i forhold til en vanlig Tomlinson gjenvinningskoker, men har de samme grunnleggende begrensninger; svartluten gjennomgår fullstendig forbrenning og gir et stort volum uren røykgass og bare damp produseres. U.S. patent l\lr. 1,931,536 describes a method for controlling the combustion zone for both sprayed black liquor and black liquor powder in a melting furnace. An inert gas is introduced into the melting furnace at or near the point of entry of the sprayed black liquor or dried black liquor powder. The inert gas inhibits the combustion of the volatile components in the black liquor and makes it possible to place the sprayed concentrated black liquor or dried black liquor powder in the melting furnace at a certain distance before combustion of the organic and carbon-containing content of the black liquor occurs in a relatively deep layer in the melting furnace . This method represents an improvement over a conventional Tomlinson recovery boiler, but has the same basic limitations; the black liquor undergoes complete combustion and gives a large volume of impure flue gas and only steam is produced.
U.S. patent 2.056.266 beskriv/er bruk au en kombinert smelter og koker, meget lik Tomlinsonkokeren, for gjenvinning av alkali metall-verdier fra svartlut og foranvendelse av varmeinnholdet i denne. Tørkete svartlutfaststoffer føres til en fast brensels-skiktsone hvor de brennes i en redusert atmosfære med det resultat at delvis forbrente gasser stiger opp fra brenselskiktet. Disse delivs brente gasser forbrennes så fullstendig ved å innføre en strøm av luft i en forbrenningssone over skiktet. Forbrenningssonen inneholder kokerør for produksjon av damp. Røykgasser som er dannet i forbrenningssonen får stige opp, og en inert gass blåses ned på brenselsskiktet for å hindre oppfanging av faststoffer i gassene som stiger opp fra brenselsskiktet og i en adskilt separasjonslinje mellom sonene. Brente alkalieverdier tømmes fra bunnen av skiktet. Denne prosess krever omdannelse av svartlut til svartlut-faststoffer før innføring i brenselsskiktsonen. I tillegg er det nødvendige apparatur for å utføre prosessen komplisert og krever sepa-rate anordninger for tørking av svartlut. U.S. patent 2,056,266 describes the use of a combined smelter and boiler, very similar to the Tomlinson boiler, for the recovery of alkali metal values from black liquor and the utilization of the heat content thereof. Dried black liquor solids are taken to a fixed fuel bed zone where they are burned in a reduced atmosphere with the result that partially burned gases rise from the fuel bed. These partially burned gases are then completely burned by introducing a stream of air into a combustion zone above the bed. The combustion zone contains cooking tubes for the production of steam. Flue gases formed in the combustion zone are allowed to rise, and an inert gas is blown down onto the fuel bed to prevent the capture of solids in the gases rising from the fuel bed and in a separate separation line between the zones. Burnt alkali values are emptied from the bottom of the layer. This process requires conversion of black liquor to black liquor solids before introduction into the fuel bed zone. In addition, the necessary equipment to carry out the process is complicated and requires separate devices for drying black liquor.
U.S. patent nr. 2.182.428 beskriver en fremgangsmåte for tørking av avluter ved å sprøyte væsken som skal for-gampes på overflaten av et varmeoverføringsmedium så som olje, tjære, bek, asfalt eller voks. Det varmeoverførings mediet er inert og ingen forbrenning eller reduksjons-reaksjoner finner sted, fordampes bare avlutene uten at det gjenvinnes noe nyttig produkt fra de fordampede luter. U.S. patent no. 2,182,428 describes a method for drying wastewater by spraying the liquid to be vaporized on the surface of a heat transfer medium such as oil, tar, pitch, asphalt or wax. The heat transfer medium is inert and no combustion or reduction reactions take place, only the lyes are evaporated without any useful product being recovered from the evaporated lyes.
U.S. patent nr. 3.639.111 og 3.718.446 beskriver U.S. patent nos. 3,639,111 and 3,718,446 describe
en fremgangsmåte for å fremstille en klart-brennende brensel ved høytemperatur-destillasjon og pyrolyse av et organisk materiale så som kraftsvartlut. For å oppnå de nødvendige cracking temperaturer i pyrolysesonen, innføres en kontrollert mengde av en oksygenholdig gass (opp til ca. 15% av det som kreves for fullstendig forbrenning) under crackingoperasjonen. Fordi den oksygenholdige gass, pyrolyserende svartlut og produktgasser strømmer sammen gjennom systemet og produktgassen går ut ved full reaksjons-temperatur uten å gi av varme til innkomne materiale, er a method for producing a clear-burning fuel by high-temperature distillation and pyrolysis of an organic material such as kraft black liquor. In order to achieve the required cracking temperatures in the pyrolysis zone, a controlled amount of an oxygen-containing gas (up to approx. 15% of what is required for complete combustion) is introduced during the cracking operation. Because the oxygen-containing gas, pyrolyzing black liquor and product gases flow together through the system and the product gas exits at full reaction temperature without giving off heat to incoming material,
prosessen termisk ineffektiv. Kravene til både indirekte varmeveksel og direkte forbrenning fører videre til behovet for et relativt stort komplisert utstyr. the process thermally inefficient. The requirements for both indirect heat exchange and direct combustion further lead to the need for relatively large, complicated equipment.
U.S. patent nr. 3.916.617 beskriver bruk av et smeltet metall til å danne Btu gass fra forgasningen og partiell oksydasjon av et karbonholdig materiale. Det karbonholdige materiale holdes i den smeltede saltsone for å gi den ønskede reduserende atmosfære når luft føres inn i denne smeltede saltsone for partiell forbrenning av det karbonholdige materiale. Når luft og svartlut innføres i en smeltet saltreaksjonssone, må den nødvendige varme for å fordampe vann i svartluten tilføres ved forbrennings-reaksjoner. Dette fører til behov for et høyt luft/svartlut-forhold og produksjon av lavkvalitetsgass(typisk mindre enn 70 Btu/scf). Følgelig er fremgangsmåten i følge dette patent primært anvendelig for gassing av koks og andre relativt tørre karbonholdige materialer. U.S. patent no. 3,916,617 describes the use of a molten metal to form Btu gas from the gasification and partial oxidation of a carbonaceous material. The carbonaceous material is held in the molten salt zone to provide the desired reducing atmosphere when air is introduced into this molten salt zone for partial combustion of the carbonaceous material. When air and black liquor are introduced into a molten salt reaction zone, the necessary heat to evaporate water in the black liquor must be supplied by combustion reactions. This leads to the need for a high air/black liquor ratio and the production of low quality gas (typically less than 70 Btu/scf). Consequently, the method according to this patent is primarily applicable for the gasification of coke and other relatively dry carbonaceous materials.
U.S. patent Nr. 4.441.959 beskriver en fremgangsmåte for utvinning av varme og kjemiske verdier fra masseavluter som anvender et fluidisert skiktreaksjonskammer. En konsentrert masseavlut forbrennes med luft i et fluidisert skikt omfattende flere inerte faste partikkelformede materialer, hvorav minst ett har en finere partikkelstørrelse enn et annet. Etter forbrenning behandles de partikkelformede materialer med finere partikelstørrelse i en utvendig fluidisert skiktvarmeveksler for å gjenvinne varme og for å adskille de finere partikler fra gassformige og faste produkter som dannes i forbrenningen. De faste produkter underkastes deretter behandling i en smeltet saltreduksjon, hvilket fører til dannelse av en smelte som inneholder natriumsulfid og andre salter. De gassformige produkter består hovedsagelig av en ikke brennbar røykgass hvis varmeinnhold brukes til å fremstille damp. Den resulterende avkjølte røykgass kan etter hensiktsmessig rensning slippes ut i atmosfæren. Selv om denne fremgangsmåten gjenvinner noe av varmen og kjemiske verdier fra masseavluter, blir de faste forbrenningsprodukter ikke redusert i de fluidiserte skikt. Derfor kreves en separat smeltet saltreduksjon hvilket gjør prosessen ytterligere komplisert. U.S. patent no. 4,441,959 describes a method for extracting heat and chemical values from pulp effluents using a fluidized bed reaction chamber. A concentrated pulp liquor is combusted with air in a fluidized bed comprising several inert solid particulate materials, at least one of which has a finer particle size than another. After combustion, the particulate materials with finer particle size are processed in an external fluidized bed heat exchanger to recover heat and to separate the finer particles from gaseous and solid products formed in the combustion. The solid products are then subjected to treatment in a molten salt reduction, which leads to the formation of a melt containing sodium sulphide and other salts. The gaseous products mainly consist of a non-combustible flue gas whose heat content is used to produce steam. The resulting cooled flue gas can be released into the atmosphere after appropriate cleaning. Although this method recovers some of the heat and chemical values from mass effluents, the solid combustion products are not reduced in the fluidized beds. Therefore, a separate molten salt reduction is required, which makes the process even more complicated.
Ingen av de tidligere tilgjengelige fremgangsmåter kan derfor sees i stand til å lett og effektivt kunne ut-vinne det vesentlige hele energien og de kjemiske innhold av svartluten som meget verdifulle produkter. None of the previously available methods can therefore be seen as able to easily and effectively extract essentially all the energy and the chemical contents of the black liquor as very valuable products.
Selvom de ikke kan ansees som en del av teknikkens stand, har foreliggende oppfinner og hans medarbeidere tidligere foreslått andre prosesser for forgassing av svartlut. Although they cannot be considered part of the state of the art, the present inventor and his associates have previously proposed other processes for gasification of black liquor.
Således har det vært foreslått at tørkede svartlut-faststoffer kan forgasses i en smeltet saltdam. I en slik prosess dannes brennbar avgass og innehar en reduksjons-grad av svovelinnholdet i svartlutfaststoffene til sulfid oppnås. Imidlertid er det først nødvendig å tørke svartluten til svartlut-faststoffer som kreves som mating til den smeltede saltdam. Dette øker prosessens komplekse karakter og omkostninger. Thus, it has been proposed that dried black liquor solids can be gasified in a molten salt pond. In such a process, combustible off-gas is formed and has a degree of reduction of the sulfur content in the black liquor solids until sulphide is obtained. However, it is first necessary to dry the black liquor into black liquor solids which are required as feed to the molten salt pond. This increases the complex nature and costs of the process.
I U.S. patent søknad 06/667.937 av 2. november 1984 har foreliggende oppfinner foreslått en fremgangsmåte for utvinning av energi og kjemisk innhold i en vandig svartlut ved å benytte en reaktor som inneholder en tørkesone som befinner seg over en forgassningssone. Reaktoren inneholder et skikt av porøst fas karbonholdig materiale i forgassningssonen. En oksygenholdig gass innføres i forgassningssonen i en substøkiometrisk mengde som gir delvis forbrenning og forgassningsreksjoner som er tilstrekkelig til å hold temperaturen på den øvre overflaten av skiktet av fast karbonholdig materiale i forgassningssonen i området fra ca. 870 til 1200°C og å danne en varm brennbar gass som stiger opp fra forgassningssonen. En konsentrert svartlut som inneholder alkali-metall-oksy-svovelforbindelser inn-føres i tørkesonen, og vannet i denne fordampes ved kontakt med de varme gasser som stiger opp fra forgassningssonen. In the U.S. patent application 06/667,937 of 2 November 1984, the present inventor has proposed a method for extracting energy and chemical content in an aqueous black liquor by using a reactor containing a drying zone located above a gasification zone. The reactor contains a layer of porous phase carbonaceous material in the gasification zone. An oxygen-containing gas is introduced into the gasification zone in a sub-stoichiometric amount which provides partial combustion and gasification reactions sufficient to maintain the temperature of the upper surface of the layer of solid carbonaceous material in the gasification zone in the range of about 870 to 1200°C and to form a hot combustible gas rising from the gasification zone. A concentrated black liquor containing alkali-metal-oxy-sulfur compounds is introduced into the drying zone, and the water in this is evaporated by contact with the hot gases rising from the gasification zone.
I tørkesonen dannes en produktgass med redusert temperatur In the drying zone, a product gas with a reduced temperature is formed
og tørre svartlutfaststoffer som faller på overflaten av skiktet i forgassningssonen. De tørkede svartlutfaststoffer omdannes i den varme brennbare gass som stiger opp fra and dry black liquor solids falling on the surface of the bed in the gasification zone. The dried black liquor solids are converted in the hot combustible gas that rises from it
forgassningssonen , og alkalimetallsalter, som smelter og trenger gjennom skiktet. Produktgassene tas ut fra en øvre del au tørkesonen. En smelte hvori svovelinnholdet er minst ca. 80% i form av alkalimetallsulfid tas ut fra den nedre del av forgassningssonen. Til tross for de fordelaktige trekk ved denne oppfinnelsen ved påskyndelse av forgassnings og svovelreduksjons reaksjoner, er reaksjonene som foregår ineffektive på grunn av en relativt dårlig kontakt mellom luften og fastkarbon. Driftsegenskapene er også uvisse idet skiktet av fastkarbonholdig materiale kan forandre høyde ved små forandringer i operasjonesbetingelsene. the gasification zone, and alkali metal salts, which melt and penetrate the layer. The product gases are taken out from an upper part of the drying zone. A melt in which the sulfur content is at least approx. 80% in the form of alkali metal sulphide is taken out from the lower part of the gasification zone. Despite the advantageous features of this invention in accelerating the gasification and sulfur reduction reactions, the reactions that take place are inefficient due to a relatively poor contact between the air and solid carbon. The operating characteristics are also uncertain as the layer of solid carbonaceous material can change height with small changes in the operating conditions.
I U.S. patent søknad 06/669.498 av 8. februar 1985, har foreliggende oppfinner beskrevet forgassning av vandig svartlut ved bruk av smeltet saltdam. En oksygenholdig gass innføres under overflaten til den smeltede saltdam, som består av et alkalimetallkarbonat og et alkalimetallsulfid innenfor en lukket forgassningskjele ved en tilstrekkelig hastighet til å gi en høy turbulensgrad i den smeltede saltdam. Svartlut i form en grov spray innføres i de stigende varme gasser over dammen. Derved fordampes vann fra den vandige svartluten over i de varme gasser, hvilket gir en produktgass med redusert temperatur og tørkede svart-lutf aststof f er som faller på overflaten av dammen og dis-pergeres i denne. De tørkede svartlutfaststoffer omdannes i dammen til en varm brennbar gass som stiger opp fra dammen, og i alkalimetallsalter som blander seg med de foreliggende salter i dammen. En strøm av produktgass med en tørr grunnleggende høyde varmeverdi (HHV) på minst ca. 90 Btu/scf tas ut fra forgasserkjelen sammen med et smeltet saltprodukt hvor svovelinnholdet er minst ca. 90% i form av alkalimetallsulfid. Selvom fremgangsmåten i følge denne oppfinnelse er anvendelig for å oppnå de ønskede resultater å frembringe en brennbar gass og et smeltet saltprodukt hvori alkalimetallsulfid dominerer, er prosessen beheftet med visse problemer. Korrosjon og destruksjon av materialeinnholdet følger generelt med bruken av turbulente dammer av smeltede salter. Også innfanging au smeltede salter kan forekomme i gassene som stiger ut fra dammen. Dette kan kreve begrensning av gasshastigheten gjennom dammen. Det er videre funnet at noe av karbonholdige materiale i svartluten forgasses før partiklene når dammen. Følgelig kommer bare en del av det karbonholdige materiale i dammen. Hvis all luft som kreves for forgassning av svartluten føres til dammen under dens overflate, kan betingelsene i dammen være for sterkt oksider-ende til at effektiv reduksjon av svovelforbindelsene opptrer. In the U.S. patent application 06/669,498 of 8 February 1985, the present inventor has described the gasification of aqueous black liquor using molten salt ponds. An oxygen-containing gas is introduced below the surface of the molten salt pond, consisting of an alkali metal carbonate and an alkali metal sulphide within a closed gasification boiler at a sufficient rate to produce a high degree of turbulence in the molten salt pond. Black liquor in the form of a coarse spray is introduced into the rising hot gases above the pond. Thereby, water is evaporated from the aqueous black liquor into the hot gases, which gives a product gas with a reduced temperature and dried black liquor solids that fall on the surface of the pond and are dispersed in it. The dried black liquor solids are converted in the pond into a hot flammable gas that rises from the pond, and into alkali metal salts that mix with the salts present in the pond. A stream of product gas with a dry basic heating value (HHV) of at least approx. 90 Btu/scf is taken out from the gasifier boiler together with a molten salt product where the sulfur content is at least approx. 90% in the form of alkali metal sulphide. Although the method according to this invention is applicable to achieve the desired results of producing a flammable gas and a molten salt product in which alkali metal sulfide predominates, the process is beset with certain problems. Corrosion and destruction of the material content generally accompanies the use of turbulent ponds of molten salts. Capture of molten salts can also occur in the gases rising from the dam. This may require limiting the gas velocity through the dam. It has also been found that some of the carbonaceous material in the black liquor is gasified before the particles reach the pond. Consequently, only a portion of the carbon-containing material enters the pond. If all the air required for gasification of the black liquor is supplied to the pond below its surface, the conditions in the pond may be too strongly oxidizing for effective reduction of the sulfur compounds to occur.
Foreliggende oppfinnelse er en continuation-in-part The present invention is a continuation-in-part
av U.S. ansøkning 06/699.498 og utgjør en forbedring i forhold til oppfinnelsen som er vist deri samt beskrevet i U.S. patentsøknad 06/667.937. Den bibeholder de fordelaktige trekk ved de grunnleggende svartlut-forgassningsprosesser som er beskrevet i disse to samtidige søknader, mens de ovennevnte problemer rettes på. Den gir videre den betydelige fordel at drift muliggjøres ved en meget høy forgassnings-hastighet for en gitt forgasserstørrelse. of the U.S. application 06/699,498 and constitutes an improvement over the invention shown therein and described in U.S. Pat. patent application 06/667,937. It retains the advantageous features of the basic black liquor gasification processes described in these two concurrent applications, while addressing the above-mentioned problems. It also provides the significant advantage that operation is made possible at a very high carburisation rate for a given carburettor size.
Den innledningsvis nevnte fremgangsmåte er ifølge oppfinnelsen særpreget ved at en første del av en oksygenholdig gass innføres i gassrommet i forgassingssonen, hvilket rom befinner seg under tørkesonen umiddelbart over dammen av saltsmelte for partiell oksydasjon og forgassing av en del av det karbonholdige materialet i den tørkede svartluts tørrsubstans som faller gjennom sonen for dannelse av en varm, brennbar gass, at den andre del av den oksygenholdige gassen innføres under overflaten på dammen av saltsmelte i tilstrekkelig mengde til å bevirke forgassing av hovedsakelig alt karbonholdig materiale som kommer inn i dammen fra forgassingssonen, men i utilstrekkelig mengde til å bibringe oksydasjonsbetingelser i dammen, hvorved den dannede gassen stiger oppover fra dammen, og hvorved totalmengden av den første og den andre delen oksygenholdig gass utgjør mellom 25 og 55% av den mengde oksygenholdig gass som kreves for fullstendig forbrenning av svartluttilførselen og utgjør totalmengden oksygenholdig gass som føres til forgasserkjelen, at den avkjølte, brennbare gass med høyere varmeverdi på minst 3.350 kJ/m<3> (på tørr basis) drives ut fra en øvre del av tørkesonen, og at det fra kantavløpet i reduksjonssonen med saltsmelte drives ut en smelte, hvori svovelinnholdet overveiende foreligger i form av alkalimetallsulfid. Den oksygenholdige gass er fortrinnsvis luft. According to the invention, the initially mentioned method is characterized by the fact that a first part of an oxygen-containing gas is introduced into the gas space in the gasification zone, which space is located below the drying zone immediately above the pond of molten salt for partial oxidation and gasification of part of the carbonaceous material in the dried black liquor dry substance falling through the zone to form a hot, combustible gas, that the second portion of the oxygen-containing gas is introduced below the surface of the pond of molten salt in sufficient quantity to effect gasification of substantially all carbonaceous material entering the pond from the gasification zone, but in an amount insufficient to provide oxidizing conditions in the pond, whereby the formed gas rises upwards from the pond, and whereby the total amount of the first and second part oxygen-containing gas is between 25 and 55% of the amount of oxygen-containing gas required for complete combustion of the black liquor feed and make up the total amount the oxygen-containing gas that is fed to the gasifier boiler, that the cooled, combustible gas with a higher heating value of at least 3,350 kJ/m<3> (on a dry basis) is driven out from an upper part of the drying zone, and that from the edge drain in the reduction zone with molten salt is driven out out a melt, in which the sulfur content is predominantly in the form of alkali metal sulphide. The oxygen-containing gas is preferably air.
Det er et nøkkeltrekk ved oppfinnelsen at den oksygenholdige gassy fortrinnsvis luft, føres kontrollerbart både direkte til legemet av smeltet saltdam (svovelreduksjonssonen) og også over overflaten av dammen i den nedre del av gassrommet (forgassningssonen). Fordelingen av lufttilførseler kontrolleres slik at bare den mengde luft føres inn i svovel-reduks jonssonen i den smeltede saltdam, som kreves for å sikre fullstendig destruksjon av det karbonholdige materialet som faktisk kommer inn i smeltedammen. Dette representerer typisk ca. 30 - 70% av den totale mengde tilført luft i forgassningskjelen. Resten av luften føres til forgassninggsonen umidelbart under dammen. Således vil ca. 30 - 70% av den totale mengde luft som føres til forgassningskjelen tilføres forgassningssonen. Da hensikten ved foreliggende oppfinnelse er å forgasse svartluten og danne en brennbar gass, samt å gjenvinne svovel verdier, vil totalmengden av tilført luft til forgasserkjelen typisk være ca. 25 - 55% av den mengde som kreves for å fullføre forbrenningen av den tilførte svartlut. Den totale tilførte luft til forgasseren vil gjerne være forvarmet til en temperatur i området 120 - 450 °C , fortrinnsvis 150 - 400°C. It is a key feature of the invention that the oxygen-containing gas, preferably air, is led controllably both directly to the body of the molten salt pond (the sulfur reduction zone) and also over the surface of the pond in the lower part of the gas space (the gasification zone). The distribution of air supplies is controlled so that only that amount of air is introduced into the sulfur-reduction ion zone of the molten salt pond, which is required to ensure complete destruction of the carbonaceous material actually entering the molten salt pond. This typically represents approx. 30 - 70% of the total amount of added air in the gasification boiler. The rest of the air is led to the gasification zone immediately below the pond. Thus, approx. 30 - 70% of the total amount of air supplied to the gasification boiler is supplied to the gasification zone. As the purpose of the present invention is to gasify the black liquor and form a combustible gas, as well as to recover sulfur values, the total amount of air supplied to the gasifier boiler will typically be approx. 25 - 55% of the amount required to complete the combustion of the supplied black liquor. The total air supplied to the carburettor will preferably be preheated to a temperature in the range 120 - 450 °C, preferably 150 - 400 °C.
Den brennbare gass hvis brennbare bestanddeler hovedsagelig er hydrogen og karbon monoksyd, og som frem-stilles i forgassningssonen, kan etter passende rensing brukes i en gassturbin for å utnytte energiverdien til svart-luttilførselen i maksimal grad. Alkalimetallsulfidet som produseres i den smeltede saltdam kan gjenvinnes som en vandig løsning og resirkuleres til papirfremstillingsprosessen som grønnlut. The combustible gas, whose combustible components are mainly hydrogen and carbon monoxide, and which is produced in the gasification zone, can, after suitable purification, be used in a gas turbine to utilize the energy value of the black liquor supply to the maximum extent. The alkali metal sulphide produced in the molten salt pond can be recovered as an aqueous solution and recycled to the papermaking process as green liquor.
Anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved et første.sett gassinnløpsanordninger som befinner seg i forgassningssonen for tilførsel av en oksygenholdig gass til gassrommet av forgassningssonen umiddelbart over saltsmeltedammen; The device according to the present invention is characterized by a first set of gas inlet devices located in the gasification zone for supplying an oxygen-containing gas to the gas space of the gasification zone immediately above the salt melt pond;
et andre sett gassinnløpsanordninger plassert i sumpområdet av kjelen for å føre oksygenholdig gass direkte inn i saltsmeltedammen, og a second set of gas inlet devices located in the sump area of the boiler to feed oxygen-containing gas directly into the salt melt pond, and
utløpsanordninger plassert i toppdelen av kjelen og som henger sammen med den øvre del av tørkesonen for å fjerne en brennbar gass fra kjelen. outlet devices placed in the top part of the boiler and connected to the upper part of the drying zone to remove a flammable gas from the boiler.
Fig. 1 er et skjematisk flyteskjema som illustrerer Fig. 1 is a schematic flowchart illustrating
en foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten for den foreliggende oppfinnelse. a preferred embodiment of the method of the present invention.
Fig. 2 er et delvis høydesnitt av forgassningskjelen Fig. 2 is a partial elevational section of the gasification boiler
og tilhørende kjøletank i følge foreliggende oppfinnelse. Disse benyttes for å utføre fremgangsmåten i følge foreliggende oppfinnelse. and associated cooling tank according to the present invention. These are used to carry out the method according to the present invention.
Svartlut, gjerne fremstilt i en treoppslutnings-operasjon som en del av papirfremstillingsprosess, inneholder brennbart organisk metaerialer, alkalimetallsulfid og alkalimetallhydroksyd, samt forskjellige alkalimetall-oksysvoveiforbindelser . Disse oksysvovelforbindelser vil typisk være sulfatet, tiosulfatet eller sulfidet av natrium. Økonomiske hensyn i papirfremstillingsprosessen krever at hovedsagelig alt det brennbare materiale fjernes, alkali-metall- og svovel-verdiene gjenvinnes fra svartluten, og svoveloksydforbindelsene overføres i alkalimetallsulf id for tilbakeføring til prosessen uten oksydasjon av alkalimetallsulf idet som først var tilstede. Black liquor, often produced in a wood digestion operation as part of the papermaking process, contains combustible organic metareals, alkali metal sulphide and alkali metal hydroxide, as well as various alkali metal oxysulfur compounds. These oxysulphur compounds will typically be the sulphate, thiosulphate or sulphide of sodium. Economic considerations in the papermaking process require that essentially all of the combustible material be removed, the alkali metal and sulfur values recovered from the black liquor, and the sulfur oxide compounds transferred into alkali metal sulfide for return to the process without oxidizing the alkali metal sulfide that was initially present.
I utførelsen av foreliggende oppfinnelse innføres en konsentrert vandig svartlut som inneholder minst ca. 45 vekt% faststoffer og har en høyere varmeverdi (HHV) på minst 3440 kJ/kg i tørkesonen, typisk som en grov spray. In the implementation of the present invention, a concentrated aqueous black liquor is introduced which contains at least approx. 45% by weight solids and has a higher heating value (HHV) of at least 3440 kJ/kg in the drying zone, typically as a coarse spray.
Tørkesonen gir direkte kontakt varmeveksel mellom de fallende dråter av svartlut og gass-strømmen som stiger opp fra forgassningssonen. Vann fordampes fra den konsentrerte svartlut på grunn av varmeabsorbsjonen ved konveksjon fra den stigende gassstrøm. Varme tilføres også dråpene ved stråling fra høytemperaturkomponenter. Gasstemperaturer i denne tørke-sonen varierer fra ca. 500°C til ca. 800°C nær toppen av sonen, og fra ca. 800°C til ca. 1.000°C nær bunnen. The drying zone provides direct contact heat exchange between the falling wires of black liquor and the gas flow that rises from the gasification zone. Water evaporates from the concentrated black liquor due to heat absorption by convection from the rising gas stream. Heat is also supplied to the droplets by radiation from high-temperature components. Gas temperatures in this drying zone vary from approx. 500°C to approx. 800°C near the top of the zone, and from approx. 800°C to approx. 1,000°C near the bottom.
Tørkede svartlutfaststoffer dannes i tørkesonen som Dried black liquor solids are formed in the drying zone which
et resultat av at den vandige svartlut kontaktes i tørkesonen med gasser som stiger fra forgassningssonen. I svartlut-fast-stoffforgassningssonen overføres en betydelig del av det karbonholdige materiale i de tørkede partikler som faller fra tørkesonen til gass. De gassproduserende reaksjoner medfører pyrolyse med frigjøring av flyktige hydrokarboner, forgassning av karbon med karbondioksyd og damp under dannelse av karbon-monoksyd og hydrogen, og forbrenning av både gass- og fastfase-komponenter ved omsetning med oksygenet som er tilstede i den injiserte oksygenholdige gass i denne sonen. a result of the aqueous black liquor being contacted in the drying zone with gases rising from the gasification zone. In the black liquor solids gasification zone, a significant part of the carbonaceous material in the dried particles that fall from the drying zone is transferred to gas. The gas-producing reactions entail pyrolysis with the release of volatile hydrocarbons, gasification of carbon with carbon dioxide and steam with the formation of carbon monoxide and hydrogen, and combustion of both gas and solid-phase components by reaction with the oxygen present in the injected oxygen-containing gas in this zone.
So rn en følge av de partielle forbrenningssoner, frigjøres gass som gir høyere temperatur i denne sone i området 900 - 1200°C. Da de faste partikler bare forreagerer i den relativt korte tid de faller gjennom forgassningssonen, blir de bare delvis forgasset. Typisk forgasses 25 . 75% av det organiske karbon som foreligger i svartluten som kommer inn i forgasserkjelen i forgassingssonen. En lignende eller høyere prosentdel av.det organiske karbon omdannes også i gassformige komponenter i denne sonen. Det ikke-omsatte karbonholdige materiale, sammen med mesteparten av de uorgan-iske materiale fra den opprinnelige svartluttilførsel, faller ut av denne sonen inn i svovelreduksjonssonen. Svovelreduksjonssonen omfatter en dam av smeltede alkalimetallsalter i en grunnsump på bunnen av forgassningskjelen. As a consequence of the partial combustion zones, gas is released which gives a higher temperature in this zone in the range of 900 - 1200°C. As the solid particles only prereact in the relatively short time they fall through the gasification zone, they are only partially gasified. Typically carburized 25 . 75% of the organic carbon present in the black liquor that enters the gasification boiler in the gasification zone. A similar or higher percentage of the organic carbon is also converted into gaseous components in this zone. The unreacted carbonaceous material, together with most of the inorganic material from the original black liquor feed, falls out of this zone into the sulfur reduction zone. The sulfur reduction zone comprises a pond of molten alkali metal salts in a shallow sump at the bottom of the gasification boiler.
Hovedsagelig alle svovelforbindelser som foreligger Mainly all sulfur compounds present
i de fallende partikler reduseres til sulfid i smeltet salt svovelreduksjonssonen, eller bibeholdes som sulfider hvis de allerede foreligger i denne form. Luft føres inn i denne sonen i tilstiekkelig mengde til å sørge for det nødvendige oksygen for å forgasse alt innført karbonholdig materiale, in the falling particles are reduced to sulphide in the molten salt sulfur reduction zone, or retained as sulphides if they are already present in this form. Air is introduced into this zone in sufficient quantity to provide the necessary oxygen to gasify all introduced carbonaceous material,
men betydelig mindre enn den nødvendige mengden for å full-føre forbrenningen. Typisk er den nødvendige oksygenmengde i området 25 - 55% av det som kreves for fullstendig forbrenning av karbon til karbondioksyd, hydrogen til vann og svovelforbindelser til sulfatform. V/ed å bare bringe inn denne mengde oksygen er betingelsene i smeltedammen sterkt reduserende, og minst ca. 90% av svovelforbindelsene i produktsmelten vil foreligge i form av sulfid. but considerably less than the amount required to complete the combustion. Typically, the required amount of oxygen is in the range 25 - 55% of what is required for the complete combustion of carbon to carbon dioxide, hydrogen to water and sulfur compounds to sulphate form. By only bringing in this amount of oxygen, the conditions in the smelting pond are greatly reduced, and at least approx. 90% of the sulfur compounds in the product melt will be in the form of sulphide.
Den foreliggende oppfinnelse gir flere betydelige fordeler. Da bare en del av de karbonholdige materialer i svartluttilførselen kommer inn i den smeltede saltdam og bare en del av luften føres inn i dammen og reagerer med den, kan dammen være relativt grunn - - typisk 30 - 120 cm dyp. Bruken av grunn dam reduserer mengden av dyrt smeltebestandig ildfast materiale som må brukes til å fore forgasseren. En annen fordel ved denne oppfinnelse er en økning i forgasserkapasitet. I en dam-typeforgasser, er gasshastigheten normalt begrenset med problemene for sterk innfangning og turbulens når overflatehastigheten av gass som forlater dammen overskrider 60 - 90 cam pr. sekund. Dette begrenser igjen kapasiteten til en forgasser med gitt diameter. I foreliggende oppfinnelse går bare en del av gassen gjennom dammen. Hvis således f.eks. halvparten av gassen går gjennom dammen med en overflatehastighet på overflaten på 75 cm pr. sekund og den andre halvdel dannes i forgassningssonen, vil den total gass gå inn i tørkesonen ved en ouerflate-hastighet på ca. 150 cm pr. sek., hvilket er helt akseptabelt for gass/faststoff eller gass/væske reaktorer hvori gass er den kontinuerlige fase. Som en følge økes kapasiteten til en forgasser med gitt diameter ved å innføre denne forbedring i oppfinnelsen som er dekket av U.S. patensøknad 06/699.498. The present invention provides several significant advantages. As only part of the carbonaceous materials in the black liquor feed enter the molten salt pond and only part of the air is introduced into the pond and reacts with it, the pond can be relatively shallow - typically 30 - 120 cm deep. The use of shallow dam reduces the amount of expensive melt-resistant refractory material that must be used to line the carburettor. Another advantage of this invention is an increase in carburetor capacity. In a pond-type gasifier, the gas velocity is normally limited by the problems of severe entrainment and turbulence when the surface velocity of gas leaving the pond exceeds 60 - 90 cam per second. This in turn limits the capacity of a carburettor of a given diameter. In the present invention, only part of the gas passes through the dam. If thus e.g. half of the gas passes through the pond at a surface velocity of 75 cm per second and the other half is formed in the gasification zone, the total gas will enter the drying zone at an ouerflate velocity of approx. 150 cm per sec., which is perfectly acceptable for gas/solid or gas/liquid reactors in which gas is the continuous phase. Consequently, the capacity of a carburetor of given diameter is increased by introducing this improvement in the invention covered by U.S. Pat. patent application 06/699,498.
Som beskrevet i de to samtidige svevende søknader, As described in the two concurrent pending applications,
må varmetap fra reaksjonsonen minimaliseres. Således foretrekkes drift ved høyere temperatur, da dette reduserer størrelsen av forgasserkjelene som er nødvendig, og derved reduseres varmetap samt kostnader. heat loss from the reaction zone must be minimized. Thus, operation at a higher temperature is preferred, as this reduces the size of the gasifier boilers that are required, thereby reducing heat loss and costs.
Et typisk anlegg som benytter smeltet salt forgasserkjelen og fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse skal nå beskrives under henvisning til tegningen. A typical plant which uses the molten salt gasifier boiler and method according to the present invention will now be described with reference to the drawing.
På fig. 1 i tegningen er det vist en smeltet salt forgasserkjele brukt med et gassturbin-kombinert sirkulerings-system som utgjør en foretrukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse. Treavfall fra hvilken som helst passende kilde innføres gjennom et rør 2 og en ventil 4 i en slusetrakt 6. Derfra går treavfallet gjennom en ventil 8 til en andre slusetrakt 10. Slusetraktene drives med trykkgass på vanlig måte som brukes for faste tilførte stoffer i en mottaker under trykk. Fra slusetrakt 10 går treavfallet gjennom et rør 12 og en tilførselsventil 14 til et rør 16 med ventil forigjennom trykkluft strømmer, l/edavfallet transporteres av trykkluften ag innblåses sammen med en under overflaten av en smeltet saltdam 18 i en sump i bunnen av en smeltet saltforgassningskjeie 20. In fig. 1 in the drawing shows a molten salt gasifier boiler used with a gas turbine-combined circulation system which constitutes a preferred embodiment of the present invention. Wood waste from any suitable source is introduced through a pipe 2 and a valve 4 into a sluice hopper 6. From there the wood waste passes through a valve 8 to a second sluice hopper 10. The sluice hoppers are operated with compressed gas in the usual manner used for solids fed into a receiver under pressure. From the sluice funnel 10, the wood waste goes through a pipe 12 and a supply valve 14 to a pipe 16 with a valve through which compressed air flows, the wood waste is transported by the compressed air and is blown together with a subsurface molten salt pond 18 into a sump at the bottom of a molten salt gasification boiler 20.
Luft innblåses også over overflaten av smeiten gjennom et Air is also blown over the surface of the forge through a
rør 21 med ventil. Mengden av luft som føres inn i smeiten gjennom røret 16 er typisk 30 - 70% av den totale lufttil-førsel til forgassningskjelen. Luftmengden som tilføres over smelteoverflaten gjennom rør 21 utgjør resten på pipe 21 with valve. The amount of air that is introduced into the smelter through the pipe 16 is typically 30 - 70% of the total air supply to the gasification boiler. The amount of air supplied over the melting surface through pipe 21 makes up the remainder
30 - 10% av det totale. 30 - 10% of the total.
Smeltet saltforgassningskjele 20, som på enestående måte muliggjør utførelsen av fremgangsmåten i følge foreliggende oppfinnelse, skal beskrives meget detaljert i forbindelse med fig. 2. Molten salt gasification boiler 20, which uniquely enables the execution of the method according to the present invention, shall be described in great detail in connection with fig. 2.
Idet det igjen vises til fig. 1, sprøytes svartlut Referring again to fig. 1, black liquor is sprayed
fra en papirfremstillingsprosess inn i kjelen 20 nær toppen av kjelen gjennom et rør 22 og en dyse 24. Den sprøytede vandige svartlut har typisk en konsentrasjon på ca. 45-75% faststoffer. Det gassformige produkt fra kjelen 20 går ut gjennom et rør 26 til et varmefjerningssystem 28, som kan from a papermaking process into the boiler 20 near the top of the boiler through a pipe 22 and a nozzle 24. The sprayed aqueous black liquor typically has a concentration of approx. 45-75% solids. The gaseous product from the boiler 20 exits through a pipe 26 to a heat removal system 28, which can
inneholde en dampgenerator, og deretter gjennom et rør 30 til en absorber 32. Absorbent innføres i absorberen 32 gjennom et rør 34. Absorbent kan være en alkalisk papirmøllelut eller en vanlig absorbent såsom etanolaminløsning. contain a steam generator, and then through a pipe 30 to an absorber 32. Absorbent is introduced into the absorber 32 through a pipe 34. Absorbent can be an alkaline paper mill liquor or a common absorbent such as ethanolamine solution.
Denne absorbenten brukes til å fjerne H^S og andre uønskede bestanddeler fra gassen. Absorbersystemet som brukes, er fortrinnsv/is utvalgt for selektiv absorbsjon av H^S i nærvær av CO,,» da produktgassen inneholder betydelig mengde (10 - 15%) av CO,,. Forbrukt absorbent forlater absorberen 32 gjennom et rør 36. Delvis renset gassere fra obsorber 32 føres gjennom et rør 38 til en røykgassvasker 40 for ytterligere rensing. l/ann føres inn i røygassvaskeren 40 gjennom rør 42 This absorbent is used to remove H^S and other unwanted constituents from the gas. The absorber system used is preferably selected for the selective absorption of H^S in the presence of CO, as the product gas contains a significant amount (10 - 15%) of CO,. Spent absorbent leaves the absorber 32 through a pipe 36. Partially cleaned gasifiers from the absorber 32 are led through a pipe 38 to a flue gas scrubber 40 for further purification. l/ann is fed into the flue gas scrubber 40 through pipe 42
og går ut gjennom et rør 44. Vaskede gasser går ut gjennom et rør 46 til en gassturbinforbrenner 48. Røykgassvaskeren 40 er vist som en typisk anordning for å fjerne meget fine partikler av løselige salter. Andre anordninger så som duk-filtere kan også anvendes for å fjerne de fine partikler. and exits through a pipe 44. Washed gases exit through a pipe 46 to a gas turbine combustor 48. The flue gas scrubber 40 is shown as a typical device for removing very fine particles of soluble salts. Other devices such as cloth filters can also be used to remove the fine particles.
Luft føres til forbrenneren 48 gjennom et rør 50, en kompressor 52 og et rør 53. Luft fra kompressor 52 føres også gjennom et rør 54 til en kompressor 56 og deretter til en trykkluftledning 58. Denne mater rør 16 og 21, som fører luft inn og henholdsvis over den smeltede saltdam. Varme, rene forbrenningsgasser går ut fra brenneren 48 gjennom et rør 59 og føres til en gassturbin 60, som driver en generator 62 og kompressor 52. Ekspansjonsgasser fra gassturbin 60 ledes gjennom et rør 64 til en avfallsvarmekoker 66 hvori vann innføres gjennom en ledning 68 for omdannelse til damp. Den produserte damp i avfalisvarmekokeren 66 går ut gjennom et rør 70 til en dampturbin 72 som driver en generator 74. Prosessdamp tilføres fra dampturbin 72 Air is led to the combustor 48 through a pipe 50, a compressor 52 and a pipe 53. Air from compressor 52 is also led through a pipe 54 to a compressor 56 and then to a compressed air line 58. This feeds pipes 16 and 21, which lead air in and respectively above the molten salt pond. Hot, clean combustion gases leave the burner 48 through a pipe 59 and are led to a gas turbine 60, which drives a generator 62 and compressor 52. Expansion gases from the gas turbine 60 are led through a pipe 64 to a waste heat boiler 66 into which water is introduced through a line 68 for conversion to steam. The produced steam in the waste heat boiler 66 exits through a pipe 70 to a steam turbine 72 which drives a generator 74. Process steam is supplied from steam turbine 72
gjennom et rør 75. Utløpsgasser fra avfallvarmekokeren 66 går ut gjennom et rør 76 til en fabrikkpipe 77 for utslipp i atmosfæren. through a pipe 75. Exhaust gases from the waste boiler 66 exit through a pipe 76 to a factory pipe 77 for discharge into the atmosphere.
Overløpssmelte fra kjelen 20 strømmer gjennom et Overflow melt from the boiler 20 flows through a
rør 78 til en kjøletank 80. Vann innføres i kjøletanken 80 gjennom et rør 82. Den vandige løsning som kommer fra kjøling av smeiten fjernes fra kjøletanken 80 gjennom et rør 84, en pumpe 86 og et rør 88. En del av den fjernede vandige løsning tilbakeføres til kjøletanken 80 gjennom et pipe 78 to a cooling tank 80. Water is introduced into the cooling tank 80 through a pipe 82. The aqueous solution that comes from cooling the melt is removed from the cooling tank 80 through a pipe 84, a pump 86 and a pipe 88. Part of the removed aqueous solution is returned to the cooling tank 80 through a
rør 90 og tjener til å bryte opp den fallende strøm av smelte når den kommer ut av røret 78. En annen del av løsningen føres til røret 88 gjennom et rør 92 til en grønnlut-lagringstank 94. Et rør 96 fører grønnluten fra lagrings- pipe 90 and serves to break up the falling stream of melt as it exits pipe 78. Another portion of the solution is conveyed to pipe 88 through a pipe 92 to a green liquor storage tank 94. A pipe 96 carries the green liquor from the storage
tanken 94 til et tilsvarende punkt i papirfremstillingsprosessen, f.eks. kaustifiseringstrinnet i sulfat (kraft) prosess anlegget. the tank 94 to a corresponding point in the papermaking process, e.g. the causticisation stage in the sulphate (power) process plant.
Fig. 2 beskriver saltsmelte forgassningskjelen i følge foreliggende oppfinnelse og .den tilhørende kjøletank og drift av disse i nærmere detalj. En forgasserkjele 100 inneholder en svartluttørkesone 110 som befinner seg i den øvre del av kjelen, en svartlutfaststoff-forgassningssone 104 som befinner seg under tørkesonen, og en svovel-reduks jonssone 106 som omfatter en saltsmeltedam 108'som befinner seg i en sump på bunnen av kjelen. Kjelen 100 Fig. 2 describes the molten salt gasification boiler according to the present invention and the associated cooling tank and their operation in more detail. A gasifier boiler 100 contains a black liquor drying zone 110 which is located in the upper part of the boiler, a black liquor solids gasification zone 104 which is located below the drying zone, and a sulfur reduction ion zone 106 which includes a salt melt pond 108 which is located in a sump at the bottom of the boiler. The boiler 100
er vist bestående av et utvendig metallholdig veggskall 110 som er foret med et isolerende ildfast materiale 112 som kan motstå temperaturen og miljøet i kjelen 100. Isolerende ildfast materiale 112 foreligger i tilstrekkelig tykkelse til å minimalisere i praktisk utstrekning varmetapene fra det innvendige av kjelen 100. Saltsmeltedammen 108 befinner seg videre i en smeltebestandig ildfast foring 113 som går opp i det minste en del gjennom forgassningssonen 104. is shown consisting of an external metal-containing wall shell 110 which is lined with an insulating refractory material 112 which can withstand the temperature and the environment in the boiler 100. Insulating refractory material 112 is available in sufficient thickness to minimize to a practical extent the heat losses from the interior of the boiler 100. The salt melt pond 108 is further located in a melt-resistant refractory lining 113 which goes up at least partly through the gasification zone 104.
En svartlut 114 som skal behandles innføres (fra en ikke vist kilde) gjennom et rør 116 til en pumpe 118. Fra pumpen 118 innføres svartluten i kjelen 100 gjennom et sprøytesystem 120 som blåser inn den konsentrerte vandige svartlut som en grov spray gjennom flere sprøytedyser 122 A black liquor 114 to be treated is introduced (from a source not shown) through a pipe 116 to a pump 118. From the pump 118, the black liquor is introduced into the boiler 100 through a spray system 120 which blows in the concentrated aqueous black liquor as a coarse spray through several spray nozzles 122
i en øvre del av tørkesonen 102. in an upper part of the drying zone 102.
Det foreligger et gasstilførselsystem for kjelen 100 som inneholder et innløpsrør 124 for en oksygenholdig gass (typisk luft) som fører til en kompressor 126 drevet av en motor 128. Med fordel økes temperaturen til gassen ved å komprimere den oksygeninnholdige gass. Alternativt kan en gassoppvarmer brukes for å øke temperaturen til en oksygenholdig gass til det ønskede nivå- Den oksygenholdige gass under trykk forlater kompressoren 126 gjennom et rør 130 til et luftstrøm-fordelingskontroll-system 132 som inneholder en eller flere fordelingsventiler. Disse tjener til å selektivt å kontrollere strømmen av komprimert luft gjennom et rør 134 direkte til en reduksjonssone 106 (saltsmeltedam 108) og gjennom et rør 136 til forgassningssonen over saltsmeltedammen. Rør 134 og 136 utgjør generelt en om-skriv/ende anordning au gassinjeksjonsåpninger for de res-pektive komprimerte lufttilførsler til reduksjonssone 106 There is a gas supply system for the boiler 100 which contains an inlet pipe 124 for an oxygen-containing gas (typically air) which leads to a compressor 126 driven by a motor 128. Advantageously, the temperature of the gas is increased by compressing the oxygen-containing gas. Alternatively, a gas heater may be used to raise the temperature of an oxygen-containing gas to the desired level. The pressurized oxygen-containing gas leaves the compressor 126 through a pipe 130 to an air flow distribution control system 132 containing one or more distribution valves. These serve to selectively control the flow of compressed air through a pipe 134 directly to a reduction zone 106 (salt melt pond 108) and through a pipe 136 to the gasification zone above the salt melt pond. Pipes 134 and 136 generally constitute a circumscribing device and gas injection openings for the respective compressed air supplies to the reduction zone 106
og forgassningssone 104. and gasification zone 104.
I følge et nøkkeltrekk ved denne oppfinnelse blir fordelingen av lufttilførselen slik kontrollert at bare den nødvendige mengde luft for å sikre destruksjonen av de karbonholdige materialer som faktisk kammer inn i smeltedammen føres inn i saltsmeltereduksjonssonen 106. According to a key feature of this invention, the distribution of the air supply is controlled so that only the necessary amount of air to ensure the destruction of the carbonaceous materials that actually enter the melt pond is introduced into the salt melt reduction zone 106.
Dette er typisk 30 - 70% av den totale luftmengde som tilføres kjelen 100. Resten av lufttilførselen til kjelen føres til forgassningssonen 104 umiddelbart over dammen. This is typically 30 - 70% of the total amount of air supplied to the boiler 100. The rest of the air supply to the boiler is led to the gasification zone 104 immediately above the pond.
Da en brennbar gass produseres, er den total lufttil- When a flammable gas is produced, the total air supply
førsel til kjelen typisk 25 - 55% av den nødvendige mengde for fullstendig forbrenning av de samlede tilførte materialer. Som bemerket på fig. 1 kan andre materialer så som treavfall tilføres ved hjelp av trykkluft direkte til saltsmeltedammen . delivery to the boiler typically 25 - 55% of the required amount for complete combustion of the total materials added. As noted in FIG. 1, other materials such as wood waste can be supplied using compressed air directly to the salt smelting pond.
Et overløpssmelte-utløp 138 fører til en lukket kjøletank 140. Under normal drift tømmes saltsmelte- An overflow melt outlet 138 leads to a closed cooling tank 140. During normal operation, the salt melt
produkt 141 fra dammen 108 gjennom smelteutløp 138 i kjøletanken 140. Vann eller een annen passende saltløsning så som resirkulert grønnlut innføres i kjøletanken 140 gjennom et rør 142. Vann tjener til å ryste og bråkjøle smeiten som kommer inn i kjøletanken og danne en dam av grunnlut 144 som inneholder redusert kjemiske salter fra svartluten. Grønnluten tas ut igjennom et rør 146, typisk for tilbakeføring til en oppslutningsprosess. En del av grønnlutproduktet kan resirkuleres til et rør 142 som hjelp for å bryte opp smeiten 141. Under kjølingen av smeiten 141 produseres det en varm gass, som hovedsagelig omfatter vanndamp, som tas ut fra kjøletank 140 gjennom et rør 148. product 141 from the pond 108 through melt outlet 138 in the cooling tank 140. Water or another suitable salt solution such as recycled green liquor is introduced into the cooling tank 140 through a pipe 142. Water serves to shake and quench the melt that enters the cooling tank and form a pond of base liquor 144 which contains reduced chemical salts from the black liquor. The green liquor is taken out through a pipe 146, typically for return to a digestion process. Part of the green liquor product can be recycled to a pipe 142 as an aid to breaking up the smelt 141. During the cooling of the smelt 141, a hot gas is produced, which mainly comprises water vapour, which is taken out from the cooling tank 140 through a pipe 148.
En liten del av gassen som produseres i forgasserkjelen 100 kan få strømme gjennom smelteutløpet 138 sammen med den uttømte smelte, og denne gass tas også ut fra kjøletanken 140 gjennom røret 148. Den totale gassstrøm som tas ut fra kjøletanken 140 gjennom rør 148 settes fortrinnsvis til hovedproduktgass-strømmen ved å føre gassen i røret 148 til et tilsvarende punkt i produktgasskjølings- og rense-systemet, så som i rør 30 på fig. 1, eller i gass-strømmen før dens siste kjøletrinn. A small part of the gas produced in the gasifier boiler 100 can flow through the melt outlet 138 together with the exhausted melt, and this gas is also taken out from the cooling tank 140 through the pipe 148. The total gas flow that is taken out from the cooling tank 140 through the pipe 148 is preferably set to the main product gas stream by leading the gas in pipe 148 to a corresponding point in the product gas cooling and cleaning system, such as in pipe 30 in fig. 1, or in the gas stream before its last cooling stage.
Tilbake til kjelen 100 fjernes den v/arme produktgass fra kjelen gjennom et gassutløpsrør 150 som befinner seg i den øv/re enden av kjelen over tørkesonen. Som angitt på fig. l kan produktgassen som går ut fra kjelen 100 gå gjennom et varmegjenvinningssystem og deretter gjennom en absorber for å fjerne H2S og andre uønskede bestanddeler fra gassen. Varmefjerningssystemet 28 i fig. 1 kan inneholde en dampgenerator, tilførselsvannoppvarmer eller andre varme-veksler anordninger. Det siste trinn i varmefjerningen utføres typisk ved varmeveksel med kjølevann og fører til kondensasjon av vanndamp som danner flytende vann. Dette kondenserte vann tilbakeføres fortrinnsvis til kjøletanken 140 gjennom et rør 142. Back to the boiler 100, the lean product gas is removed from the boiler through a gas outlet pipe 150 which is located at the upper end of the boiler above the drying zone. As indicated in fig. l, the product gas exiting the boiler 100 may pass through a heat recovery system and then through an absorber to remove H2S and other unwanted constituents from the gas. The heat removal system 28 in fig. 1 may contain a steam generator, supply water heater or other heat-exchanger devices. The last step in the heat removal is typically carried out by heat exchange with cooling water and leads to the condensation of water vapor which forms liquid water. This condensed water is preferably returned to the cooling tank 140 through a pipe 142.
Som angitt i U.S. patentsøknad 06/667.937, kan det være fordelaktig å utstyre forgasserkjelen 100 med en brennerenhet for å frembringe en strøm av varm gass i kjelen 100 for å forvarme den før start av drift og eventuelt for å tilveiebringe en ytterligere kilde til varme ved drift. Som vist på fig. 1, kan en syregassabsorberende anordning 32 også være utstyrt for å gi kontakt mellom en absorbent og produktgassen for å fjerne skadelige sure gasser såsom H2S og lignende fra produktgassen, slik at den kan gjøres egnet for bruk som brensel for en As stated in the U.S. patent application 06/667,937, it may be advantageous to equip the gasifier boiler 100 with a burner unit to produce a flow of hot gas in the boiler 100 to preheat it before starting operation and possibly to provide an additional source of heat during operation. As shown in fig. 1, an acid gas absorbing device 32 may also be equipped to provide contact between an absorbent and the product gas to remove harmful acid gases such as H2S and the like from the product gas, so that it can be made suitable for use as fuel for a
gassturbin eller andre formål. gas turbine or other purposes.
Med hensyn til driften av oppvarmere, dampgeneratorer, kondensere og absorbere som er tidligere kjent, er det ikke nødvendig å omtale disse tilhørende komponenter som brukes med svartlutforgassningsanlegget i nærmere detalj. With regard to the operation of heaters, steam generators, condensers and absorbers which are previously known, it is not necessary to discuss these associated components used with the black liquor gasification plant in further detail.
Under drift av prosessen er det ønskelig at en relativt konstant temperatur opprettholdes i forgassningssonen 104, f.eks. 1000°C i den del av sonen som er nær øvre flate av saltsmeltedammen 108. Dette kan oppnås ved å justere luft/svartlutforholdet opp eller ned for å heve eller senke temperatur-n etter behov for å opprettholde den ørskede verdi. Hvis andre parametere så som svartlut-samrnensetning, luf tf orvarming og varmetap ikke varieres, During operation of the process, it is desirable that a relatively constant temperature is maintained in the gasification zone 104, e.g. 1000°C in the part of the zone which is close to the upper surface of the salt melt pond 108. This can be achieved by adjusting the air/black liquor ratio up or down to raise or lower the temperature as needed to maintain the desired value. If other parameters such as black liquor composition, air for superheating and heat loss are not varied,
vil denne driftsform føre til fremstilling av produktgass med relativt konstant sammensetning og varmeverdi. Produktgassvarmeverdien kan økes om ønsket ved å innføre this form of operation will lead to the production of product gas with a relatively constant composition and heating value. The product gas calorific value can be increased if desired by introducing
en høyverdig brensel så som olje eller petroleumskoks i a high-quality fuel such as oil or petroleum coke i
forgassningssonen; økning au den tilførte lufts temperatur; eller redusere varmetap ued å f.eks. tilføye isolasjon. the gasification zone; increase au the temperature of the supplied air; or reduce heat loss by e.g. add insulation.
En gassformig brensel så som naturgass eller flyktige hydrokarboner kan selufølgelig tilsettes produktgassen direkte for å heue dens varmeuerdi. A gaseous fuel such as natural gas or volatile hydrocarbons can therefore be added directly to the product gas to increase its heating value.
Saltsmelteprodukt 141 som strømmer ut au kjelen IDO Salt melt product 141 which flows out of the boiler IDO
til kjøletanken 140 er oppløst i vann og danner grønnlut. until the cooling tank 140 is dissolved in water and forms green liquor.
Det er en fordel å driue kjøletanken ued det samme trykk It is an advantage to operate the cooling tank at the same pressure
som forgasseren for å unngå behovet for en trykk-kontroll-ventil som opererer på smeltet salt. Grønnluten som inneholder oppløst natriumsulfid, kan tilbakeføres til oppslutnings-prosessen eller brukes for andre formål. as the carburettor to avoid the need for a pressure control valve operating on molten salt. The green liquor, which contains dissolved sodium sulphide, can be returned to the digestion process or used for other purposes.
Gassen som stiger opp fra forgassningssonen 104 inneholder CO, H^, H^O» CO^» CH^, og hvis luft brukes IM^The gas rising from the gasification zone 104 contains CO, H^, H^O» CO^» CH^, and if air is used IM^
pluss forskjellige sporkomponenter og forurensninger, og befinner seg ved en temperatur i området ca. 870 til 1200°C. plus various trace components and contaminants, and is at a temperature in the range of approx. 870 to 1200°C.
To forurensninger av spesiell interesse er H^S som stammer Two pollutants of particular interest are H^S which originates
fra svovel i svartluttilførselen, og fine partikler av natriumsalter så som natriumkarbonat og natriumsulfid, dannet ved fordampning og reaksjonsforløp. Når gassen så går gjennom tørkesone 102, avkjøles den til en temperatur i området ca. from sulfur in the black liquor supply, and fine particles of sodium salts such as sodium carbonate and sodium sulphide, formed by evaporation and reaction processes. When the gas then passes through the drying zone 102, it is cooled to a temperature in the range of approx.
350 til 850 C avh engig av dens temperatur inn i tørkesonen, vanninnholdet- i svartluten og beslektede faktorer. Fortrinnsvis kjøles gassen til en temperatur ved hvilke partiklene av natriumsalter er faste, hvilket er under ca. 790°C for typiske saltblandinger. 350 to 850 C depending on its temperature into the drying zone, the water content of the black liquor and related factors. Preferably, the gas is cooled to a temperature at which the particles of sodium salts are solid, which is below approx. 790°C for typical salt mixtures.
Som påpekt ovenfor innføres kontrollerbart en oksygenholdig gass i forgassningssonen 104 og reduksjonssonen 106 As pointed out above, an oxygen-containing gas is controllably introduced into the gasification zone 104 and the reduction zone 106
av kjelen 100 for å bevirke delvis oksydasjon av de karbon-holdige materialer i svartluten, i den nødvendige høye temperatur og fremstille de ønskede produkter. Den oksygenholdige gass er hensiktsmessig fortrinnsvis luft; om ønsket kan oksygenanriket luft eller rent oksygen brukes. Selvom rent oksygen kan anvendes i fremgangsmåten i følge denne oppfinnelse, er den mindre å foretrekke enn luft eller oksygenanriket luft p.g.a. de høye omkostningene ved oksygen og nødvendigheten av å plassere et oksygenanlegg nær svartlut-forgassningssystemet. Generelt bør hastigheten oppover for gassen som forlater forgassningssonen ikke overskride ca. 6 m/sek. og bør fortrinnsvis ligge i området 0,6 til 4,5 m/sek. of the boiler 100 to effect partial oxidation of the carbon-containing materials in the black liquor, at the necessary high temperature and produce the desired products. The oxygen-containing gas is suitably preferably air; if desired, oxygen-enriched air or pure oxygen can be used. Although pure oxygen can be used in the process of this invention, it is less preferable than air or oxygen-enriched air because the high cost of oxygen and the necessity of locating an oxygen plant close to the black liquor gasification system. In general, the upward velocity of the gas leaving the gasification zone should not exceed approx. 6 m/sec. and should preferably be in the range 0.6 to 4.5 m/sec.
Trykket i forgassnlngskjelen 100 bar ligge innenfor et °"adS ^ ca. 1 tU 50 = id.t trykk over .tmo.f»., The pressure in the gasification boiler 100 bar lies within a °"adS ^ approx. 1 tU 50 = id.t pressure above .tmo.f»,
trykk er spesielt ønsket. Fortrinnsvis bør et trykk på pressure is particularly desired. Preferably a tap on
ca. 3 til 30 atmosfærer anvendes. Bruken av trykk over atmosfæretrykk er å ønske av en rekke grunner. Prosessens sikkerhet økes ved trykk over atmosfæretrykk fordi eksplosjoner kan forekomme ved blanding av smelte og vann i kjøleproesessen for smeiten inhiberes ved øket trykk. Produktgassvolumet og følgelig størrelsen av det nødvendige utstyr for å ut- about. 3 to 30 atmospheres are used. The use of pressure above atmospheric pressure is desirable for a number of reasons. The safety of the process is increased at pressure above atmospheric pressure because explosions can occur when mixing melt and water in the cooling process because the smelting is inhibited at increased pressure. The volume of product gas and, consequently, the size of the necessary equipment to extract
føre prosessen reduseres med en faktor så stor som ca. 20:1 before the process is reduced by a factor as large as approx. 20:1
når trykk over atmosfæretrykk brukes. Dette reduserer både omkostninger og varmetap. I tillegg reduseres saltfordampning, hvilket unødvendiggjør utstrakt rensning av gassen som dannes i prosessen. Fjerningen av vannfase-forurensningen så som hydrogensulfid fra produktgassen ved bruk av absorbsjon- eller adsorbsjonprosesser blir lettere ved øket trykk. when pressure above atmospheric pressure is used. This reduces both costs and heat loss. In addition, salt evaporation is reduced, which makes extensive cleaning of the gas that is formed in the process unnecessary. The removal of the water-phase contamination such as hydrogen sulphide from the product gas using absorption or adsorption processes becomes easier with increased pressure.
En annen fordel ved å drive prosessen under trykk er øket termisk effektivitet av prosessen p.g.a. delvis gjenvinning av termisk smelteenergi, hvilket muliggjøres ved økningen i kokepunkt for kjøletankløsningen ettersom trykket økes. Another advantage of running the process under pressure is increased thermal efficiency of the process due to partial recovery of thermal melting energy, which is made possible by the increase in boiling point of the cooling tank solution as the pressure is increased.
En annen fordel er at produktgassen foreligger ved det nød-vendige trykk for bruk i etterfølgende operasjoner så som ved innløpet til en gassturbin. Another advantage is that the product gas is available at the necessary pressure for use in subsequent operations, such as at the inlet to a gas turbine.
Temperaturene i forgassningssonen 104 nær den The temperatures in the gasification zone 104 near it
øvre overflaten av saltsmeltedammen 108 holdes i området ca. 870 - 1200 °C, og fortrinnsvis i området ca. 900 - 1070°C. Det bør bemerkes at forgassningssonen ikke drives ved fullstendig jevn temperatur. Den høyeste temperaturen i denne sonen er normalt nær overflaten av saltsmeltedammen hvor innblåst oksygen reagerer med karbonholdig materiale. Temperaturen nær toppen av forgassningssonen avtar ettersom gassen nærmer seg tørkesonen. the upper surface of the salt melt pond 108 is kept in the area approx. 870 - 1200 °C, and preferably in the range approx. 900 - 1070°C. It should be noted that the gasification zone is not operated at a completely uniform temperature. The highest temperature in this zone is normally near the surface of the salt melt pond where entrained oxygen reacts with carbonaceous material. The temperature near the top of the gasification zone decreases as the gas approaches the drying zone.
Høytemperaturgassene stiger fra forgassningssonen, avkjøles til en temperatur til ca. 350 til 850°C under passasje gjennom tørkesonen. Den kjølevirkning er en ytterligere fordel ved denne oppfinnelse fordi den får dråper av størknet metall som kunne innfanges i den oppadstigende gass til å størkne før de forlater reaktoren. Det resulterende partikler hefter ikke til eller korroderer uarmeouerførings-flater cg annet utstyr i produktgassbehandlings-systemet. Temperaturer i saltsmeltedam-reduksjonssonen kan være noe lavere enn i forgassningssonen p.g.a de endoterme svovel-reduks jons-reaks joner som opptrer i reduksjonssonen. Imidlertid må temperaturen i reduksjonssonen holdes på et tilstrekkelig høyt nivå til å sikre at størkning av salter ikke forekommer, og reduksjonsreaksjonene kan forløpe med én høy hastighet. Et området på ca. 860 - 1100°C er anvendelig, The high-temperature gases rise from the gasification zone, cool to a temperature of approx. 350 to 850°C during passage through the drying zone. The cooling effect is a further advantage of this invention because it causes droplets of solidified metal that could be trapped in the rising gas to solidify before leaving the reactor. The resulting particles do not adhere to or corrode armor transfer surfaces or other equipment in the product gas treatment system. Temperatures in the salt melt pond reduction zone can be somewhat lower than in the gasification zone due to the endothermic sulfur reduction ion reactions that occur in the reduction zone. However, the temperature in the reduction zone must be kept at a sufficiently high level to ensure that solidification of salts does not occur, and the reduction reactions can proceed at one high rate. An area of approx. 860 - 1100°C is applicable,
og det foretrukne området er ca. 870 - 1050°C for saltsmelte-damreduksjonssonen. and the preferred area is approx. 870 - 1050°C for the salt melt pond reduction zone.
Det er viktig at varmen holdes tilbake i forgassnings-og reduksjonssonene. Ellers vil varmetap kreve et høyere luft-til-svartlut-tilførselsforhold for å opprettholde temperaturen. Ettersom luft-til-svartlut-forholdet økes, opptrer mer fullstendig forbrenning, spesielt i sterkt eksoterme reaksjoner til 00^ og h^O fra CO og H^. Dette kompenserer for varmetap, men reduserer varmeverdien i produktgassen. Det er noe mindre viktig at varmetapet minimaliseres fra tørkesonen fordi varmetap fra denne sonen primært virker til å reduserer temperaturen, men ikke varmeverdien av produktgassen. Varmetap fra alle tre soner reduseres ved bruk av isoleringsmateriale 112. All vanlig isolering kan brukes for dette formål. F.eks. er isolerings-tepper, støpbare ildfaste materialer, murstein, fiberglass og fliser egnet. Materialer som er i konakt med saltsmelte ved høy temperatur og saltdamper må være bestandige mot angrep av disse stoffer. Meget rene fusjonsstøpte aluminiums-blokker er f.eks. funnet å være temmelige effektive for bruk som smeltebestandig ildfast foring 113. It is important that the heat is retained in the gasification and reduction zones. Otherwise, heat loss will require a higher air-to-black liquor feed ratio to maintain the temperature. As the air-to-black liquor ratio is increased, more complete combustion occurs, especially in strongly exothermic reactions to 00^ and h^O from CO and H^. This compensates for heat loss, but reduces the heat value in the product gas. It is somewhat less important that heat loss be minimized from the drying zone because heat loss from this zone primarily works to reduce the temperature, but not the heating value of the product gas. Heat loss from all three zones is reduced by using insulation material 112. All ordinary insulation can be used for this purpose. For example insulating blankets, castable refractory materials, bricks, fiberglass and tiles are suitable. Materials that are in contact with molten salt at high temperature and salt vapors must be resistant to attack by these substances. Very clean fusion-cast aluminum blocks are e.g. found to be quite effective for use as a melt-resistant refractory lining 113.
Kontrollen av varmetap er et viktig trekk ved den foreliggende oppfinnelse og står i skarp motsetning til den praksis som anvender Tomlinsonkoker eller en ekvivalens til denne, hvor den varme som dannes ved forbrenning av svartlut, brukes til å omdanne vann til damp i kokerør i reaktoren. I stedet for å fjerne varmen på denne: måten for å produsere et brennbart gassprodukt med den ønskede høyere varmeverdi, er det funnet å være avgjørende å The control of heat loss is an important feature of the present invention and stands in stark contrast to the practice of using a Tomlinson boiler or an equivalent thereof, where the heat generated by burning black liquor is used to convert water into steam in boiler tubes in the reactor. Instead of removing the heat in this way to produce a combustible gas product with the desired higher heating value, it has been found essential to
hindre varme i å gå tapt. Spesielt ønsker man å ha en høyere varmeverdi (HHV/) for produktgassen på minst ca. 90 Btu/scf, er det nødvendig å konstruere systemet slik at det totale varmetap fra forgassnings- og reduksjonssonene er mindre enn ca. 1392 j/g tilført svartlut og fortrinnsvis mindre enn 1160 j/g. prevent heat from being lost. In particular, you want to have a higher heating value (HHV/) for the product gas of at least approx. 90 Btu/scf, it is necessary to design the system so that the total heat loss from the gasification and reduction zones is less than approx. 1392 j/g added black liquor and preferably less than 1160 j/g.
For å begrense varmetapet fra disse soner ved stråling opp i den kaldere kjølesone, er det ønskelig at tverrsnittflaten av kjelen på toppen av forgassningssonen begrenses. In order to limit the heat loss from these zones by radiation up into the colder cooling zone, it is desirable that the cross-sectional area of the boiler at the top of the gasification zone be limited.
For eksempel vil en tverrsnittflate mindre enn ca. 0,044 m 2/kg/hr svartluttilførsel begrense strålingstapene til mindre enn ca. 1160 j/g svartlut for typiske driftsbetingelser. Da noen varmetap ved ledning gjennom veggene og bunnen av kjelen også kan forventes, kreves normalt en mindre tverrsnitt- For example, a cross-sectional area less than approx. 0.044 m 2/kg/hr black liquor supply limit the radiation losses to less than approx. 1160 j/g black liquor for typical operating conditions. As some heat loss by conduction through the walls and bottom of the boiler can also be expected, a smaller cross-section is normally required
flate enn ca. 0,039 m /kg/hr svartluttilførsel. Således ville en teknisk enhet for å høåndtere 100 tonn pr. dag tilført svartlut kreve en tverrsnittflate ved toppen av forgassningssonen mindre enn 6,20 m 2, eller en innvendig diameter mindre enn ca. 2,7 m for et sirkulært tverrsnitt. flat than approx. 0.039 m /kg/hr black liquor supply. Thus, a technical unit for haying 100 tonnes per day added black liquor require a cross-sectional area at the top of the gasification zone less than 6.20 m 2, or an internal diameter less than approx. 2.7 m for a circular cross-section.
Enda mindre tverrsnittflater foretrekkes (f.eks. mindre Even smaller cross-sectional areas are preferred (e.g. smaller
enn ca. 0.03 m 2 /kg/hr og kan lett oppnås med akseptable, gasshastigheter ved drift ved høyere trykk. Reduksjon av tverrsnittflaten fører nødvendigvis til errøkning i gasshastighet i forgasseren hvis andre betingelser ikke forandres. For således å unngå for store hastigheter under drift med tverrsnittflate i det foretrukne område, er det ønskelig å than approx. 0.03 m 2 /kg/hr and can easily be achieved with acceptable gas velocities when operating at higher pressures. Reduction of the cross-sectional area necessarily leads to an increase in gas velocity in the carburettor if other conditions are not changed. In order to thus avoid excessive speeds during operation with a cross-sectional area in the preferred area, it is desirable to
drive forgasseren ved ét høyere trykk. operate the carburettor at a higher pressure.
Varmetapet eller varmefjerningen som det vises til The heat loss or heat removal referred to
i omtalen ovenfor viser bare til varme som forlater forgasseren og reduksjonssoner ved stråling oppover eller ledning inn i eller gjennom veggene og ^om derfor er kontrollerbar ved en passende anleggskonstruksjon. I tillegg er det viktig at svartluten tørkes nesten fullstendig kommer inn i forgassningssonen, slik at ikke varmen vil forbrukes til å fordampe vann og at lufttilførselen til begge de lavere soner kan forvarmes for å minimalisere den nødvendige in the discussion above only refers to heat leaving the carburettor and reduction zones by radiation upwards or conduction into or through the walls and ^if therefore controllable by suitable plant construction. In addition, it is important that the dried black liquor almost completely enters the gasification zone, so that the heat will not be consumed to evaporate water and that the air supply to both lower zones can be preheated to minimize the necessary
v/arme for å heve temperaturen dens. Visse varmetap er uungåelige imidlertid, og setter en øvre grens på ca. 75% v/arme to raise its temperature. Certain heat losses are unavoidable, however, and set an upper limit of approx. 75%
på varmeverdien av svartluten som kan omdannes i produktgassvarmeverdi. De uungåelige varmetap medfører følbar varme i produktgassen og produktsmelten og varmeverdien av sulfid i smeiten. For å oppnå den ønskede forgassing av svartluten i fremgangsmåten i følge foreliggende.oppfinnelse, innføres vandig svartlut i en tørkesone 102 av kjelen 100 on the calorific value of the black liquor which can be converted into product gas calorific value. The inevitable heat losses result in sensible heat in the product gas and the product melt and the heat value of sulphide in the smelt. In order to achieve the desired gasification of the black liquor in the method according to the present invention, aqueous black liquor is introduced into a drying zone 102 of the boiler 100
på en slik måte at man får en riktig svartlutflate i direkte kontakt med den stigende strøm av varm gass og en passende kontakttid. Svartluten kan sprøytes inn i kjelen og danne fallende dråper som tørkes av gassene som stiger opp fra forgassningssonen, med vannet som fordampes fra svartluten før svartluten forlater tørkesonen. Spraydråper kan også treffe kjelensinnervegger i tørkesonen hvor de blir hengende og tørkes og danner avsetninger av karbon-holdige materialer og salter som deretter faller fra veggene ned i forgassnings- og reduksjonssonene. Imidlertid er det ikke ønskelig å innføre svartluten som så fin spray at spraydråpene eller de resulterende tørkede, finfordelte svartlutfaststoffer oppfanges i de varme gasser som stiger gjennom forgassningskjelen. Grovheten i sprayen justeres slik at passende tørking med minimal oppfanging forekommer. in such a way that a correct black liquor surface is obtained in direct contact with the rising flow of hot gas and a suitable contact time. The black liquor can be injected into the boiler and form falling droplets which are dried by the gases rising from the gasification zone, with the water evaporated from the black liquor before the black liquor leaves the drying zone. Spray droplets can also hit boiler inner walls in the drying zone where they become suspended and dried and form deposits of carbon-containing materials and salts which then fall from the walls into the gasification and reduction zones. However, it is not desirable to introduce the black liquor as such a fine spray that the spray droplets or the resulting dried, finely divided black liquor solids are captured in the hot gases rising through the gasification boiler. The coarseness of the spray is adjusted so that appropriate drying with minimal pick-up occurs.
Gassen som produseres som et resultat av forgassningen av svartlutfaststoffene har en høyere tørrstoffbasis varmeverdi på minst 90 Btu/scf som primært skyldes nærvær av CO, H^, CH^. Når produktgassen stiger opp gjennom svartlut-tørkesonen, øker dens vanndamp-innhold, og dens temperatur avtar som en følge av fordampning av vann fra svartluten. The gas produced as a result of the gasification of the black liquor solids has a higher dry matter heating value of at least 90 Btu/scf which is primarily due to the presence of CO, H^, CH^. As the product gas rises through the black liquor drying zone, its water vapor content increases and its temperature decreases as a result of evaporation of water from the black liquor.
I tillegg bevirker økning i vanndamp vanngassforskyvnings reaksjon som følger: In addition, an increase in water vapor causes the water gas displacement reaction as follows:
Dette fører til en forandring i gass-sammensetning, slik This leads to a change in gas composition, like this
at gassen som forlater toppen av tørkesonen inneholder mindre CO og mer H_ enn den som forlater forgassningssonen. that the gas leaving the top of the drying zone contains less CO and more H_ than that leaving the gasification zone.
Imidlertid er denne varmeverdi ikke nevneverdig forandret However, this heating value has not changed significantly
ved reaksjonen. by the reaction.
Gass som forlater tørkesonen kanbehandles på en rekke måter. Fortrinnsvis anvendes den følbare varme for fremstilling av damp i en dampgenerator eller annen oppvarmings-tjeneste. For de fleste formål er det ønskelig å fjerne vanndamp, fine saltpartikler og H^S fra gassen før den brukes. Disse trinn kan utføres i vanlig utstyr så som en kondenser for å fjerne vanndamp, aborbsjonskontaktorer som anvender alkaliske løsninger for å absorbere H^S, og røykgassvaskere eller fabrikkfiltere for å fjerne partikkelformet materiale. V/ann, salt, svovel som utvinnes i slike trinn kan tilbake-føres til massemøllen eller forgassningsprosessen. I noen tilfeller kan det være ønskelig å rense produktgassen når den forlater forgasseren uten ytterligere kjøling, slik at den følbare varme og kompresjonsenergi i gassen og i vanndampen kan anvendes i en gassturbin eller annet energiomdannelses-system. Gas leaving the drying zone can be treated in a number of ways. Preferably, the sensible heat is used to produce steam in a steam generator or other heating service. For most purposes it is desirable to remove water vapour, fine salt particles and H^S from the gas before it is used. These steps can be performed in common equipment such as a condenser to remove water vapor, absorption contactors using alkaline solutions to absorb H^S, and flue gas scrubbers or factory filters to remove particulate matter. Water, salt and sulfur extracted in such steps can be returned to the pulp mill or the gasification process. In some cases, it may be desirable to clean the product gas when it leaves the gasifier without further cooling, so that the sensible heat and compression energy in the gas and in the water vapor can be used in a gas turbine or other energy conversion system.
Som påpekt strømmer den uttømte smelte 141 fra kjelen 100 gjennom røret 138 til kjøletanken 140, hvor den oppløses i vann ved forgassningstrykk. Smeiten vil størkne og blokkere strømningsbanen hvis den får avkjøle under ca. 7B0°C mens den er i kontakt med strømningsdysen. Det er derfor ønskelig å la en del av høytemperaturgassen fra forgassningssonen strømme gjennom smeltetømningsledningen for å hjelpt til å opprettholde høy temperatur i denne ledningen. Denne gassen vil strømme inn i kjøletanken 140 hvorfra den kan slippes ut til produktgasssystemet ved et punkt nedstrøms for forgasseren. Andre anordninger kan brukes til å opprettholde en klar vei for smeltestrømmen inbefattet hjelpe-brennere og mekaniske brekksystemer. As pointed out, the exhausted melt 141 flows from the boiler 100 through the pipe 138 to the cooling tank 140, where it is dissolved in water by gasification pressure. The melt will solidify and block the flow path if it is allowed to cool below approx. 7B0°C while in contact with the flow nozzle. It is therefore desirable to let part of the high-temperature gas from the gasification zone flow through the melt discharge line to help maintain a high temperature in this line. This gas will flow into the cooling tank 140 from where it can be discharged to the product gas system at a point downstream of the gasifier. Other devices may be used to maintain a clear path for the melt flow including auxiliary burners and mechanical breaking systems.
De følgende eksempler er illustrerende for oppfinnelsen. The following examples are illustrative of the invention.
EKSEMPLER EXAMPLES
Den grunnleggende .prosesskjemi i saltsmelte-forgassing av/ konsentrert vandig svartlut ble tidligere demonstrert av foreliggende oppfinner i en rekke laboratorie-skala-forsøk. Disse ble utført en 15 cm ID laboratorie-skala-forgasser installert med en elektrisk ovn som kunne drives for å minimalisere varmetap gjennom veggene. Produktgass med høyere varmeverdier (HHV, tørrbasis) lå fra ca. 120 The basic process chemistry in salt melt gasification of concentrated aqueous black liquor was previously demonstrated by the present inventor in a series of laboratory-scale experiments. These were performed a 15 cm ID laboratory-scale carburettor installed with an electric furnace that could be operated to minimize heat loss through the walls. Product gas with higher heating values (HHV, dry basis) was from approx. 120
til 140 Btu/scf avhengig av svartlutsammensetningen og andre variabler. Utvunnet svovel fra smeiten var generelt over 90% i form av natriumsulfid. Trykkvirkningene på den grunnleggende kjemi ble også forut demonstrert ved forsøks-programmer. to 140 Btu/scf depending on the black liquor composition and other variables. Recovered sulfur from the smelter was generally over 90% in the form of sodium sulphide. The effects of pressure on the basic chemistry were also previously demonstrated by experimental programs.
For videre å demonstrere det tekniske potensiale av saltsmelte-svartluts-forgassningsprosessen, ble et allsidig saltsmelteprøveanlegg (MSTF) modifisert til å gi en svartlut-forgasserkjeie med evne til å demonstrere foreliggende fremgangsmåte på et pilot plant nivå. Modifikasjonen ga en tresonet forgassningskjeie bestående av en vandig svartlut-tørkesone, en forgassningssone for svartlutfaststoffer og en reduksjonssone for saltsmeltesvovel. Det anvendte MSTF består av en kjele på ca. 84 cm. innvendig diameter med ca. 424 cm. innvendig høyde. Den lavere 244cm delen er foret med sammensmeltede støpte aluminiumoksydmurstein ca. 15 cm tykke, som er innbakt med ca. 1,25 cm høy-alumini.umoksyd-støpbart-ildfast materiale. Disse materialer er meget bestandig mot angrep av det smeltede salt med høy temperatur, men er ikke effektive som termisk isolering. For å redusere varmetapene fra forgassnings- og reduksjonssonene, ble 0,32 cm. tykt lag av mineralfiber isolerende papir installert på utsiden av metalkjelen, men imidlertid kunne et effektivere tykkere skikt brukes uten at den tillatelige temperatur i metallkjelen ble overskredet. To further demonstrate the technical potential of the molten salt-black liquor gasification process, a multi-purpose salt smelting test facility (MSTF) was modified to provide a black liquor gasifier chain capable of demonstrating the present process at a pilot plant level. The modification produced a three-zone gasification kettle consisting of an aqueous black liquor drying zone, a gasification zone for black liquor solids and a reduction zone for molten salt sulphur. The MSTF used consists of a boiler of approx. 84 cm. internal diameter with approx. 424 cm. internal height. The lower 244cm section is lined with fused cast aluminum oxide bricks approx. 15 cm thick, which are baked with approx. 1.25 cm tall aluminum oxide castable refractory material. These materials are very resistant to attack by the high-temperature molten salt, but are not effective as thermal insulation. To reduce the heat losses from the gasification and reduction zones, 0.32 cm. thick layer of mineral fiber insulating paper installed on the outside of the metal boiler, however, a more effective thicker layer could be used without the permissible temperature in the metal boiler being exceeded.
I tidligere prøver og analytiske studier på svart-lutf orgassning hadde foreliggende oppfinner demonstrert at et nøkkelkrav for å fremstille en brennbar gass med en høyere HHV enn 100 Btu/scf og større sme1tereduksjon enn 90% reduksjon til sulfid, krevde at varmetapet fra de kombinerte forgassing- og reduksjonssoner fortrinnsvis skulle være mindre enn ca. 278 j/g tilførsel for en typisk svartlutblanding. Da det opprinnelige formål med M5TF- In previous tests and analytical studies on black-air gasification, the present inventor had demonstrated that a key requirement to produce a combustible gas with a higher HHV than 100 Btu/scf and greater smear reduction than 90% reduction to sulfide required that the heat loss from the combined gasification - and reduction zones should preferably be smaller than approx. 278 j/g feed for a typical black liquor mixture. As the original purpose of the M5TF-
kjelen var å prøve kjemisk avfall med en fullstendig forbrenning, ble enheten for å maksimalisere utbytte konstruert slik at en meget stor varmetapshastighet gjennom veggene ble tillatt (ca. 6,3 x IO<-8> til 8,4 x IO<-8> j/h). På grunn av den opprinnelige høye varmetapskonstruksjonen av MSTF-kjelen var følgelig hovedhensiktene ved svartlutforgassningsprogrammet på et pilot plant nivå begrenset til å demonstrere virksom-heten av utstyret i relativt stor skala og forutsi virkningen basert på laboratorieskala-forsøk og analytiske studier. boiler was to try chemical waste with a complete combustion, the unit to maximize yield was designed so that a very large heat loss rate through the walls was allowed (about 6.3 x IO<-8> to 8.4 x IO<-8> j/h). Consequently, due to the original high heat loss design of the MSTF boiler, the main objectives of the black liquor gasification program at a pilot plant level were limited to demonstrating the operation of the equipment on a relatively large scale and predicting its performance based on laboratory scale experiments and analytical studies.
To nøkkelstruktur modifikasjoner ble foretatt i MSTF-kjelen i følge foreliggende oppfinnelse. Smelteutløps-porten befant seg 193 cm over bunnen på kjelen og var plugget med en kjeramisk propp og dekket med en flens. En ny smelteoverløpstut ble konstruert og fabrikert for forsøks-drift og installert 35 cm over kjelebunnen. Ved å senke smelteuttaksporten ble smeltelageret redusert og man fikk en relativ grunn dam. Two key structural modifications were made in the MSTF boiler according to the present invention. The melt outlet port was located 193 cm above the bottom of the boiler and was plugged with a ceramic plug and covered with a flange. A new melt overflow spout was designed and fabricated for trial operation and installed 35 cm above the boiler bottom. By lowering the melt outlet port, the melt stock was reduced and a relatively shallow pond was obtained.
I tillegg til de fire eksisterende dyser som ble In addition to the four existing nozzles that were
brukt for luftinjeksjon i saltsmeltedammen, ble seks nye dyser anordnet ved en høyde på 50 cm over kjelebunnen slik at en del av den injeserte luft kunne injeseres over smeltedammen. Disse nye anordnede dyser ble fordelt rundt kjelens omkrets og pekte ned og innover i en 45° vinkel, slik at luften ble rettet mot overflaten av saltsmeltedammen. Balanserende åpninger ble brukt ved hver dyse til å gi en used for air injection into the salt smelting pond, six new nozzles were arranged at a height of 50 cm above the boiler bottom so that part of the injected air could be injected above the smelting pond. These newly arranged nozzles were distributed around the perimeter of the boiler and pointed down and inwards at a 45° angle, so that the air was directed towards the surface of the salt smelting pond. Balancing orifices were used at each nozzle to provide a
jevn luftfordeling til de enkelte luftåpninger. Forandringer ble også foretatt i svartlutinjeksjonssystemet for å øke og opprettholde svartlutstrømmen. even air distribution to the individual air openings. Changes were also made to the black liquor injection system to increase and maintain black liquor flow.
Den totale satstid var ca. 46 timer for driften fra begynnelsen av svartluttilførselen til systemet ble lukket og medførte 14 prøver. Ca. 8620 kg svartlut ble forgasset, men svartlutstrømmen var ikke kontinuerlig under hele satsen. The total batch time was approx. 46 hours of operation from the beginning of the black liquor supply to the system was closed and involved 14 samples. About. 8,620 kg of black liquor was gasified, but the black liquor flow was not continuous throughout the batch.
Forgasseren ble oppstartet v/ed først å sette luft-strømmene på de nominelle verdier for fulle belastnings-betingelser for eksempel for en nominell overflategass-hastighet av fem fps på 980°C. Den totale luftfordeling til forgasserkjelen ble først satt slik at man fikk ca. 40% av luften til de seks øvre dyser (over smeiten) og 60% av luften til de 4 bunndyser (i smeiten). Imidlertid ble dette forhold snudd opp-ned for forsøkene 10 til og med 14. De seks øvre dyser fikk forvarmet luft, de fire bunndyser fikk luft med romtemperatur. En midlertidig naturgassbrenner ble installert på kjelehodet for å forvarme enheten. Forgasseren ble forvarmet til 930 - 980°C før satsen. Tabell 1 viser en analyse av svartluten som brukes i forsøkene. The carburettor was started by first setting the air flows to the nominal values for full load conditions, for example for a nominal surface gas velocity of five fps at 980°C. The total air distribution to the carburettor boiler was first set so that you got approx. 40% of the air to the six upper nozzles (above the smelter) and 60% of the air to the 4 bottom nozzles (in the smelter). However, this ratio was reversed for trials 10 through 14. The top six nozzles received preheated air, the bottom four nozzles received room temperature air. A temporary natural gas burner was installed on the boiler head to preheat the unit. The carburettor was preheated to 930 - 980°C before the charge. Table 1 shows an analysis of the black liquor used in the experiments.
Analyse av forsøksresultatene viste at produktgassen hadde en maksimums HHV tørr på 52,3 Btu/scf under steady-state drift og en maksimums-reduksjon av svovel i smeiten på 67,4%. På grunn av konstruksjonen av MSTF-kjelen var det som bemerket ikke mulig å øke disse verdier nevneverdig under satsen ved forandringer som ville muliggjøre drift ved et lavere luft/brenselsforhold, så som ved å gi kjelen ytterligere isolering eller ved å øke svartluttilførsels-hastigheten. Forsøkene 10 og 13 (se tabell 2) er typiske eksempler på virkningen av MSTF'n i konstruksjonen i denne oppfinnelse. Til sammenligning er resultatene fra et tidligere forsøk kalt forsøk A med en forskjellig konfigurasjon tatt med i tabellen. Under dette tidligere forsøk ble all luften ført under overflaten av en dyp saltsmeltedam. Analysis of the test results showed that the product gas had a maximum HHV dry of 52.3 Btu/scf during steady-state operation and a maximum reduction of sulfur in the smelt of 67.4%. Due to the construction of the MSTF boiler, it was not possible to increase these values significantly below the rate by changes that would enable operation at a lower air/fuel ratio, such as by providing the boiler with additional insulation or by increasing the black liquor feed rate. Experiments 10 and 13 (see Table 2) are typical examples of the effect of the MSTF in the construction of this invention. For comparison, the results from a previous experiment called experiment A with a different configuration are included in the table. During this previous experiment, all the air was passed below the surface of a deep salt melt pond.
En sammenligning av forsøk 13 og A som gikk ved om-trent det samme luft/svartlutforhold, viser at reduksjonen av smeltedamdybden fra 193 til 35 cm. ikke hadde noen skadelig virkning på produktgassens varmeverdi. Svovel-reduks jonsvirkningen ses å være betydelig høyere i begge forsøk 10 og 13 enn i forsøk A. Dette kan tilskrives luft tilførselsanordningen for forsøkene 10 og 13, hvorved bare 37% av luften føres gjennom smeltedammen i det resten injeseres i forgassningsonen. Denne anordning gjør det A comparison of trials 13 and A, which took place at approximately the same air/black liquor ratio, shows that the reduction of the melt pond depth from 193 to 35 cm. had no detrimental effect on the heating value of the product gas. The sulfur reduction ion effect is seen to be significantly higher in both experiments 10 and 13 than in experiment A. This can be attributed to the air supply device for experiments 10 and 13, whereby only 37% of the air is passed through the melt pond while the rest is injected into the gasification zone. This device does that
også mulig å føre mer totalluft ( og derfor mer svartlut) also possible to supply more total air (and therefore more black liquor)
til forgasseren under forsøkene 10 og 13 uten for sterk oppvarming av smeltedråper. Som et resultat kunne enheten drives ved et lavere luft/svartlutforhold under forsøk 1 to the gasifier during trials 10 and 13 without excessive heating of melt droplets. As a result, the unit could be operated at a lower air/black liquor ratio during Experiment 1
og gi en gass som har høyere varmeverdi enn mulig med den konstruksjon som ble brukt for forsøk A. and give a gas that has a higher calorific value than is possible with the construction used for experiment A.
Forsøk 10 representerer den maksimale steady-state drifts-evnte for MSTF i den ferdige form med hensyn til gjennomløp, produktgassvarmeverdi og svovelreduksjon. Gjennomløpet er begrenset av den tillatelige gasshastighet og kunne økes ved å øke driftstrykket, eller i mindre grad, ved å operere ved et lavere luft/svartlut-tilførselsforhold. Produktgassens varmeverdi og svovelreduksjons-virkningsgrad kan også økes ved å operere ved et lavere luft/svartlutsforhold; imidlertid ville denne operasjonsform få anleggstemperaturen til å falle, med mindre varmetapet pr. kg. tilførsel reduseres. Dette kunne enten oppnås ved å redusere det totale varmetap (f.eks. ved å bruke ytterligere isolering), eller ved å øke den tillatelige tilførselshastighet (f.eks. ved å øke trykket). Trial 10 represents the maximum steady-state operability of the MSTF in its finished form with respect to throughput, product gas calorific value and sulfur reduction. The throughput is limited by the permissible gas velocity and could be increased by increasing the operating pressure, or to a lesser extent, by operating at a lower air/black liquor supply ratio. The heating value and sulfur reduction efficiency of the product gas can also be increased by operating at a lower air/black liquor ratio; however, this form of operation would cause the plant temperature to drop, unless the heat loss per kg. supply is reduced. This could be achieved either by reducing the total heat loss (eg by using additional insulation), or by increasing the allowable feed rate (eg by increasing the pressure).
Ved oppnåelig betingelser i MSTF-kjelen, viser resultatene at drift ved en betydelig del (30 - 70%) av luften injesert over dammen av smeltet metall fører til mer effektiv svovelreduksjon enn drift med 100% av luften injesert under dam-flaten, og tillater også drift med en høyere gassproduksjons-hastighet. Resultatene viser altså at en meget grunn smelte-dam (nominell dybde ca. 35 cm.) er like virksom for svart-lutf orgassning som en dyp dam (l93cm.) At achievable conditions in the MSTF boiler, the results show that operation with a significant portion (30 - 70%) of the air injected above the molten metal pond leads to more effective sulfur reduction than operation with 100% of the air injected below the pond surface, and allows also operation with a higher gas production rate. The results thus show that a very shallow melting pond (nominal depth approx. 35 cm.) is just as effective for black air gasification as a deep pond (l93 cm.)
De foreliggende forsøk sammenlignet med tidligere The present trials compared to previous ones
forsøk i både laboratorie-skala og pilot plant skala, viser at økningen av luft til svartlut forholdet fører til en økning i både produktgass HHV og smeltet svovelreduksjons-effektivitet. Dataene viser at en svovelreduksjonseffektiv-itet vil oppnås når luft/svartlutforholdet reduseres til det punkt hvor gassens HHV overskrider ca. 60 Btu/scf. Dette muliggjør projeksjon av pilot-plant-skala resultatene som experiments at both laboratory scale and pilot plant scale show that the increase of air to black liquor ratio leads to an increase in both product gas HHV and molten sulfur reduction efficiency. The data show that a sulfur reduction efficiency will be achieved when the air/black liquor ratio is reduced to the point where the HHV of the gas exceeds approx. 60 Btu/scf. This enables projection of the pilot-plant-scale results which
viser at tekniske anlegg vil virke og produsere gass med en HHV over 100 Btu/scf og smelte hvori svovelinnholdet er over 20% i form av sulfid. shows that technical facilities will operate and produce gas with an HHV above 100 Btu/scf and melt in which the sulfur content is above 20% in the form of sulphide.
Det vil være kjent at kraft masseproduksjonsprosessen It will be known that power mass production process
er ca. 100 år gammel. Fordi kjemikaliene som brukes i koke-lutblandingen for behandling av cellulose rå-materiale er for dyre til å kaste, er det fra begynnelsen av kraftprosessen foretatt mange forsøk på å gjenvinne disse kokematerialer ved leilighets gjenvinning av varme ved brenning av organisk lutmateriale oppløst fra tre. Tomlinson-kokeren ble innført for ca. 50 år siden for å gjennomføre denne ønskede gjenvinning. På grunn av de forannevnte ulemper ved Tomlinson-kokeren, har mange modifikasjoner og erstatninger av den blitt foreslått. Foreliggende fremgangsmåte unngår ulempene ved de foran foreslåtte fremgangsmåter ved at den bruker den samme konsentrerte svartluttilførsel uten behov for å fortørke, oksydere, hydrolysere eller på annen måte preparere tilførselen. Den foreliggende fremgangsmåte gir også en smelte som er hovedsagelig identisk med den som produseres av Tomlinson-kokeren. På grunn av de ovenfor nevnte fordelaktige trekk samt dens anvendelse av en kjele i en komponent, kan foreliggende fremgangsmåte lett innbygges i eksisterende pumpemøllesystemer og erstatte eller suplementere Tomlinson-kokere. is approx. 100 years old. Because the chemicals used in the caustic-lye mixture for treating cellulose raw material are too expensive to throw away, from the beginning of the power process, many attempts have been made to recover these caustic materials by flat recovery of heat by burning organic caustic material dissolved from wood. The Tomlinson cooker was introduced for approx. 50 years ago to carry out this desired recovery. Because of the aforementioned disadvantages of the Tomlinson boiler, many modifications and substitutes for it have been proposed. The present method avoids the disadvantages of the previously proposed methods in that it uses the same concentrated black liquor supply without the need to pre-dry, oxidise, hydrolyse or otherwise prepare the supply. The present process also produces a melt essentially identical to that produced by the Tomlinson digester. Due to the above-mentioned advantageous features as well as its use of a boiler in one component, the present method can be easily incorporated into existing pump mill systems and replace or supplement Tomlinson boilers.
Man vil se at forskjellige modifikasjoner ved å bruke lenge kjent kunnskap på svartlutgjenvinnings-feltet kan foretas på konstruksjonen av kjelen og driften av prosessen i følge denne oppfinnelse uten at man går ut over oppfinnelse-ideen. F.eks. kan kjelen være konstruert med en mindre diameter i tørkesonen enn i forgassnings- og reduksjonssonene for å redusere termisk stråling fra disse sistnevnte soner. Andre forgassningskjeieformer kan også brukes i stedet for de lang-strakte loddrette vegger med konstant diameter som er vist. Videre kan svartlut-tilførselen brytes opp av en dreieskive forstøver, dampforstøver eller strømningsfordelingssystem i stedet for sprøytedyser som er illustrert. It will be seen that various modifications by using long-known knowledge in the black liquor recovery field can be made to the construction of the boiler and the operation of the process according to this invention without going beyond the inventive idea. E.g. the boiler can be designed with a smaller diameter in the drying zone than in the gasification and reduction zones to reduce thermal radiation from these latter zones. Other gasification kettle shapes can also be used in place of the elongated vertical walls of constant diameter shown. Furthermore, the black liquor supply can be broken up by a rotary disc atomizer, steam atomizer, or flow distribution system instead of the spray nozzles illustrated.
Claims (14)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/779,321 US4682985A (en) | 1983-04-21 | 1985-09-23 | Gasification of black liquor |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO863768D0 NO863768D0 (en) | 1986-09-22 |
NO863768L NO863768L (en) | 1987-03-24 |
NO173457B true NO173457B (en) | 1993-09-06 |
NO173457C NO173457C (en) | 1993-12-15 |
Family
ID=25116027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO863768A NO173457C (en) | 1985-09-23 | 1986-09-22 | Method and apparatus for treating black liquor using dual air supply |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0819632B2 (en) |
CA (1) | CA1274355A (en) |
FI (1) | FI85516C (en) |
NO (1) | NO173457C (en) |
SE (1) | SE466920B (en) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1222604A (en) * | 1983-04-18 | 1987-06-09 | Arthur L. Kohl | Black liquor gasification process |
-
1986
- 1986-06-27 CA CA000512643A patent/CA1274355A/en not_active Expired - Fee Related
- 1986-08-13 FI FI863287A patent/FI85516C/en not_active IP Right Cessation
- 1986-09-19 SE SE8603958A patent/SE466920B/en not_active IP Right Cessation
- 1986-09-22 NO NO863768A patent/NO173457C/en unknown
- 1986-09-22 JP JP61222234A patent/JPH0819632B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI85516B (en) | 1992-01-15 |
NO863768L (en) | 1987-03-24 |
SE8603958L (en) | 1987-03-24 |
FI863287A0 (en) | 1986-08-13 |
CA1274355A (en) | 1990-09-25 |
FI85516C (en) | 1992-04-27 |
NO173457C (en) | 1993-12-15 |
JPH0819632B2 (en) | 1996-02-28 |
SE466920B (en) | 1992-04-27 |
NO863768D0 (en) | 1986-09-22 |
JPS6269894A (en) | 1987-03-31 |
FI863287A (en) | 1987-03-24 |
SE8603958D0 (en) | 1986-09-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4682985A (en) | Gasification of black liquor | |
US4773918A (en) | Black liquor gasification process | |
US9994453B2 (en) | Process and system for producing commercial quality carbon dioxide from recausticizing process calcium carbonates | |
US4187672A (en) | Apparatus for converting carbonaceous material into fuel gases and the recovery of energy therefrom | |
CZ37695A3 (en) | Process for preparing a production gas and apparatus for making the same | |
CA2661304A1 (en) | Process and system for producing commercial quality carbon dioxide from high solids lime mud | |
JPH07507113A (en) | Circulating fluidized bed black liquor gasification method and equipment | |
US8500954B2 (en) | Method and apparatus for processing black liquor of pulp mill | |
CN101063053A (en) | Circulating fluidized bed gas generator system | |
US8821686B2 (en) | Method and equipment for treatment of black liquor at pulp mill | |
PT1399389E (en) | Process and apparatus for making mineral fibres | |
NO860746L (en) | THERMAL REFORM OF GAS HYDROCARBON. | |
US8372171B2 (en) | CO generator and process for desulfurizing solid carbon-based fuels | |
PL137643B1 (en) | Method of controlling temperature in a rotary furnace for dry gasification of solid carbonaceous material | |
US3122421A (en) | Apparatus and method of operating a chemical recovery furnace | |
CN108384560A (en) | Macro-organism matter and waste pyrolysis stove | |
CN101845766B (en) | Method and device for gasifying pulping black liquor and reclaiming directly causticized alkali | |
FI81142C (en) | Black liquor fumigation process | |
CN101857266B (en) | Recovery method of alkali from pulping black liquor by direct causticization with rotary kiln gasifier | |
NO173457B (en) | PROCEDURE AND DEVICE FOR BLACK LIFE TREATMENT USING DOUBLE AIR SUPPLY | |
CN201678895U (en) | Alkali recovery device for gasifying and directly causticizing pulping black liquor |