NO316602B1 - Fremgangsmåte for oksydasjon av natriumsulfid i hvitlut - Google Patents
Fremgangsmåte for oksydasjon av natriumsulfid i hvitlut Download PDFInfo
- Publication number
- NO316602B1 NO316602B1 NO942906A NO942906A NO316602B1 NO 316602 B1 NO316602 B1 NO 316602B1 NO 942906 A NO942906 A NO 942906A NO 942906 A NO942906 A NO 942906A NO 316602 B1 NO316602 B1 NO 316602B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- column
- white liquor
- oxygen
- stream
- temperature
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 33
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 28
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims description 13
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 55
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 55
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 55
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 40
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 34
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 28
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 19
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 claims description 16
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 claims description 6
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 23
- AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L sodium thiosulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=S AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 12
- 235000019345 sodium thiosulphate Nutrition 0.000 description 12
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 11
- 239000004133 Sodium thiosulphate Substances 0.000 description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])=O GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 6
- 235000010265 sodium sulphite Nutrition 0.000 description 5
- OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N dioxidochlorine(.) Chemical compound O=Cl=O OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 4
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 3
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 3
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 3
- 239000004155 Chlorine dioxide Substances 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 235000019398 chlorine dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 238000004076 pulp bleaching Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- 241001062472 Stokellia anisodon Species 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 229920001021 polysulfide Polymers 0.000 description 1
- 238000004537 pulping Methods 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- DHCDFWKWKRSZHF-UHFFFAOYSA-L thiosulfate(2-) Chemical compound [O-]S([S-])(=O)=O DHCDFWKWKRSZHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 238000013022 venting Methods 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
- D21C11/0057—Oxidation of liquors, e.g. in order to reduce the losses of sulfur compounds, followed by evaporation or combustion if the liquor in question is a black liquor
Landscapes
- Paper (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Fertilizers (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse vedrører fremgangsmåte for oksydasjon av natriumsulfid som er tilstede i hvitlut, som benyttet i oppslutningen av trevirke, hvorved natriumsulfidet oksyderes til natriumsulfat.
Et innledende trinn i produksjonen av masse av ved for papirfremstilling er deligniifseringen av treflis ved bruk av reprosessert hvitlut. Hvitlut er typisk en vandig oppløsning av natriumhydroksyd (76 g/l), natriumkarbonat (19 g/l), natriumsulfid (33 g/l) og natriumsulfat (2 g/l). De nevnte konsentrasjoner er kun eksempler og hver komponent kunne foreligge i større eller mindre omfang enn det som er angitt ovenfor. Deligniifseringen skaper svartlut som konsentreres i en evaporator. Etter konsentrasjon brennes svartluten i en ovn for å oppnå en uorganisk rest som innen teknikken er kjent som smelte. Smeiten oppløses i vann til dannelse av grønnlut som viderebehandles i kaustiserings- og klaringstrinn for dannelse av hvitluten. Hvitluten resirkuleres tilbake til det innledende koketrinnet. Noen anlegg benytter oksydert hvitlut (tiosulfat) for O2-deligni fisering.
De suksessive massebleketrinnene kan bestå av oksygendelignifisering, oksydativ klordioksydekstraksjon, med eller uten hydrogenperoksyd eller separate peroksydtrinn. Peroksyd i oksydative ekstraksjonstrinn forbrukes av natriumtiosulfatet som er tilstede i konvensjonelt bearbeidet hvitlut dersom luten skulle benyttes som en kilde for alkali. Hydrogenperoksyd er kostbart og dets utarming tilføyer en ytterligere kostandsbelastning til blekeprosessen.
Det er kjent at det ville være meget fordelaktig å gjøre hvitluten inert overfor kostbare oksydasjonsmidler slik som peroksyd ved oksydasjon av natriumsulfidet. Deretter kunne den oksyderte hvitluten anvendes i alkaliske oksydasjonsbleketrinn. Bruken av slik oksydert hvitlut ville ikke bare muliggjøre en økonomisk forbedring av masseproduksjonsprosessen gjennom en reduksjon av forbruket av peroksyd, men ville også forbedre massens produktkvalitet. For dette formål har det blitt produsert hvitlut hvori natriumsulfid er oksydert til natriumtiosulfat. Videre oksydasjon ville naturligvis gjøre natriumsulfidet inert overfor innvirkning av sterke oksydasjonsmidler slik som hydrogenperoksyd og klordioksyd, men oksydasjonen av natriumsulfid til natriumsulfat har vist seg å være upraktisk på grunn av langsomme reaksjonshastigheter.
Som det vil bli omtalt i det nedenstående tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for fremstilling av oksydert hvitlut ved oksydasjon av natriumsulfidet i hvitluten til natriumsulfat ved en tilstrekkelig hurtig reaksjonshastighet for derved å
gjøre bruken av natriumsulfatholdig hvitlut industrielt praktisk.
Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt en fremgangsmåte for oksydasjon av natriumsulfid for derved åfremstille oksydert hvitlut, og denne fremgangsmåten er kjennetegnet ved at den innbefatter: anbringelse av en oksygenholdig gass og hvitluten i kontakt i en strømningsreaktor innbefattende en kolonne som har strukturert pakning, hvorved kontakten av den oksygenholdige gassen med hvitluten foregår ved en temperatur på minst ca 110°C og et totaltrykk på minst ca 9,2 atmosfærer absolutt ved innføring av en hvitlutstrøm bestående av nevnte hvitlut og en oksygenholdig gasstrøm av nevnte oksygenholdige gass inn i kolonnens henholdsvis topp- og bunnområder, for derved å danne den oksyderte hvitluten som et kolonnebunnprodukt og et tårntopprodukt inneholdende ureagert oksygen fra den oksygenholdige gasstrømmen;
fjerning av en tårntoppstrøm fra kolonnens toppområde og gjeninnføring av tåmtoppstrømmen inn i kolonnens bunnområde for å resirkulere det ureagerte oksygenet som en mettet gass og ved nevnte temperatur for ytterligere kontakt med nevnte hvitlut for å bevare oksygen og skape mer ensartet temperatur og sammensetning gjennom hele kolonnen; og
fjerning av en produktstrøm bestående av den oksyderte hvitluten fra kolonnens bunnområde.
Foretrukne og fordelaktige trekk ved denne fremgangsmåten fremgår fra de medfølgende krav 2-10.
Med den benyttede betegnelse "oksygenholdig gass" menes i foreliggende sammenheng luft, oksygenanriket luft eller oksygen. Videre menes det med den heri benyttede betegnelse "totaltrykk" summen av alle partialtrykk som er tilstede under reaksjonen, f.eks oksygentrykk, vanndamptrykk, osv.
I foreliggende fremgangsmåte blir hvitlutstrømmen innført i toppområdet i nevnte kolonne og den oksygenholdige gass-strømmeninnføres i kolonnens bunnområde. Oksydert hvitlut dannes som et kolonnebunnprodukt og et tårntopprodukt inneholdende ureagert oksygen dannes fra den oppstigende oksygenholdige gassen. Det skal påpekes at tåmtoppstrømmen fjernes fra kolonnens toppområde og gjenninnføres i kolonnens bunnområde for å resirkulere den ureagerte oksygenen som en mettet gass og ved den temperatur ved hvilken reaksjonen finner sted for ytterligere kontakt med hvitluten. Ved resirkulasjon av tåmtoppstrømmen til kolonnens bunnområde skaper den resirkulerte strømmen en jevn temperaturfront gjennom hele kolonnen. Videre skaper den resirkulerte strømmen en økning i væske-gass-kontakt fordi den produserer en større fluks av damp eller reaksjon med væsken. Reaksjon gjennom hele kolonnen finner sted under betingelser som er ensartede og meget hurtig på grunn av økningen i masseover-føring som frembringes av nevnte større dampfluks.
IEP-A-543 135 omhandles oksydasjon av hvitlut hvorved det benyttes temperaturer og trykk i likhet med de i foreliggende fremgangsmåte mens det i US patent 2.758.017 beskrives bruk av en pluggstrømreaktor i en lignende fremgangsmåte. Denne tidligere teknikk lærer ikke reaktorprosessen ifølge foreliggende oppfinnelse. Således, som angitt i US patentet blir luten resirkulert gjennom oksydasjonstårnet. I foreliggende fremgangsmåte blir tåmtopproduktet resirkulert og ikke den oksyderte hvitluten. Den har ikke sirkulasjonen og tåmproduktet tilbake til kolonnens bunn for å hjelpe dannelse av dampfasen for blanding med fallende hvitlut som skal oksyderes. Trekk som ytterligere skiller EP og US-skriftene fra foreliggende oppfinnelse er at væsken resirkuleres i referansene isteden for gassen som resirkuleres slik som i foreliggende fremgangsmåte.
Ytterligere tidligere teknikk beskriver også oksydasjon av natriumsulfid som inneholdes i hvitlut for dannelse av natriumtiosulfat ved innføring av oksygen i hvitluten. Oksygenet har ved innføringen et trykk mellom ca 2,7 og 6,8 atmosfærer absolutt og reaksjonen mellom oksygenet og natriumsulfidet utføres ved en temperatur mellom ca 70 og 100°C. Resultatet av denne reaksjonen er typisk at natriumtiosulfat produseres i forhold til natriumsulfat i et forhold på 3:1 i gram pr liter av salt. Flere reaksjoner er involvert. Natriumtiosulfat oksyderes til elementært svovel, polysulfid og deretter til natriumtiosulfat. Natriumtiosulfatet blir i sin tur oksydert til natriumsulfat. Videre blir natriumsulfid oksydert til dannelse av natriumsulfitt som igjen ytterligere oksyderes til natriumsulfat. Oksydasjonen av natriumsulfid til natriumtiosulfat og natriumsulfitt til natriumsulfat er meget hurtige reaksjoner, mens okydasjonen av natriumsulfid til natriumsulfitt og natriumtiosulfat til natriumsulfat er meget langsomme reaksjoner.
Eksperimentering som er foretatt i foreliggende sammenheng har vist at oksydasjonene til natriumsulfitt og natriumsulfat forøkes i overensstemmelse med forøket temperatur. Det er imidlertid ikke nok bare å heve temperaturen fordi ettersom temperaturen øker så øker vanndamppatrialtrykket. Samtidig minsker oksygenpartialtrykket betydelig. Som et resultat av dette må det være en proposjonal økning i totaltrykket ved hvilket reaksjonen finner sted for å oppnå en forbedret omdannelse. Sagt på en annen måte, minimumtrykket for oksygen må være mye større enn damptrykket for vannet ved reaksjonstemperaturen og fortrinnsvis bør totaltrykket (vanndamp og oksygen) under reaksjonen være 9,2 atmosfærer absolutt eller større. Som det vil forstås oppnås et slikt minimum oksygentrykk på 9,2 atmosfærer absolutt når den oksygenholdige gassen som mates til en fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse er oksygen av høy renhet. Etterhvert som renheten for den oksygenholdige gassen avtar til den for luft vil totaltrykket øke og vil ved et minimum være ca 5 ganger totaltrykket dersom rent oksygen ble benyttet. Et annet punkt er at den eneste begrensning for det maksimale totaltrykket er praktiskhet. Selv om en fremgangsmåte ifølge foreliggende kunne utføres ved betydelig høyere trykk, f.eks 30 eller 40 atmosfærer, ville kompresjonen av den oksygenholdige gassen til slike høyere trykk øke omkostningene for utførelse av fremgangsmåten.
I en satsvis autoklavtest av en oppløsning inneholdene ca 12 g/l (alle konsentrasjoner uttrykt som g/l av svovel) natriumsulfid, ca 4 g/l natriumsulfat og ca 3 g/l natriumtiosulfat, ble det i foreliggende sammenheng funnet at under reaksjonsbetingelser av ca 190°C og ca 17 atmosfærer, inneholdt testoppløsningen i løpet av omkring 4 minutter ca 15 g/l natriumsulfat og nærmest spormengder av natriumtiosulfatet og natriumsulfidet. Det ble funnet at ved omkring et halvt minutt hadde vesentlig alt natriumsulfidet blitt omdannet, natriumsulfitt hadde nådd sin topp og avtok jevnt og natriumtiosulfat hadde nådd sin topp, men avtok også.
Det er derfor klart at for å oppnå hurtige reaksjonstider bør reaksjonen finne sted i en pluggstrømreaktor som fortrinnsvis omfatter et tårn som anvender strukturert pakning. Som benyttet i foreliggende sammenheng er en pluggstrømreaktor en hvilken som helst reaktor i hvilken kontakt mellom en gass og en væske foregår i en retning som er perpendikulær på strømmen av væsken gjennom reaktoren. En pluggstrømreaktor vil være overlegen i forhold til f.eks en CSTR (kontinuerlig omrørt tankreaktor) på grunn av det korte tidsintervallet for omdannelse av vesentlig alt natriumsulfidet til natriumsulfat koblet med oppholdstidene av kort varighet som kan forventes i en pluggstrømreaktor. En pluggfilmreaktor som benytter strukturert pakning vil være enda mer overlegen i forhold til reaksjonene i den tidligere teknikk på grunn av de meget tynne filmlagene i hvilke de nødvendige reaksjonene finner sted. I tilfelle av eventuell høy sulfiditet vil en kolonnebunn for pluggstrømreaktoren gi ytterligere oppholdstid for reaksjon. Det skal nevnes at ved temperaturer og trykk ifølge oppfinnelsen vil omdannelsen av natriumsulfid til natriumsulfat også avhenge av pakningsdensiteten i et slikt tårn. Som benyttet i foreliggende sammenheng menes det med betegnelsen "pakningsdensitet" et forhold for overflatearealet i en pakning til dets volum.
Reaksjonstiden som er aktuell i foreliggende oppfinnelse er av størrelsesorden sekunder. I den tidligere teknikk vil reaksjonen kreve reaksjonstider av størrelsesorden minutter eller endog timer.
Oppfinnelsen skal i det følgende omtales i forbindelse med de medfølgende tegninger hvor: Fig 1 er et skjematisk riss av et apparat for utførelse av en fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnnelse; og Fig 2 er et skjematisk delriss av en alternativ utførelse av fig 1. Elementer i en slik utførelse som har den samme beskrivelse som de på flg 1 er betegnet med de samme henvisningstall som på fig 1.
Under henvisning til fig 1 illustreres et apparat 10 ifølge foreliggende oppfinnelse for fremstilling av oksydert hvitlut. Tilførselen til apparat 10 vil i praksis være den delen av hvitluten som skal benyttes i massebleketrinnene. Den andre delen av hvitluten vil bli resirkulert tilbake til prosessens trefliskoketrinn.
Apparatet 10 består av en væske/damp-kontaktkolonne 12 av en høyde på ca 984 m og en diameter på ca 0,9 m. Kolonnen 12 er forsynt med et oksygeninntak 14 og et hvitlutinntak 16 ved henholdsvis kolonnens 10 bunn- og toppområder 18 og 20. En oksygenstrøm innføres i kolonnen gjennom inntaket 14 og en hvitlutstrøm innføres i kolonnen gjennom inntaket 16.
Hvitluten og oksygenet bringes i intim kontakt av kontaktelementer som fortrinnsvis er dannet av lag av strukturert pakning vist ved henvisningstall 22. Som det vil fremgå for fagfolk på området vil væskefordelere være anordnet mellom par av lag. Hvitluten innføres i den strukturerte pakningen 22 med en væskefordeler 24 og oksygenet stiger opp gjennom det åpne området i den strukturerte pakningen 22. Strukturert pakning er effektivt og har et meget lavt trykkfall. Dette tillater at resirkuleringen av gasstrømmen kan foretas med en blåseanordning. Som det vil bli nevnt i det nedenstående er en enkel eduktor tilstrekkelig. Det skal påpekes at for åutelukke tilstopping av pakningen av partikkelformige materialer er pakningstypen og krympevinkelen viktig. I dette henseendet kan den strukturerte pakning 22 ha en pakningsdensitet på ca 500 rnVrn^ og er fortrinnsvis av Koch Type IX eller 1Y som kan oppnås fra Koch Engineering Company Inc. i Wichita, Kansas. Vilkårlig pakning og kolonnebunner kan også benyttes med mindre effektivitet.
For at reaksjonen skal forløpe som omtalt ovenfor kan det anvendes en oksygenholdig gass så lenge totaltrykket under reaksjonen ikke faller under ca 9,2 atmosfærer absolutt. Oksygenet bør ha en renhet så høy som økonomisk mulig idet 90 % og over dette er foretrukket. Reaksjonen bør forløpe ved et totaltrykk på ikke mindre enn ca 9,2 atmosfærer absolutt og mer foretrukket minst ca 11,2 atmosfærer absolutt. Videre bør reaksjonen mellom oksygenet og natriumsulfidet foregå ved en minimumtemperatur på ca 110°C. En minimumreaksjonstemperatur på ca 120°C er mer foretrukket og reaksjonstemperaturer ved eller over 150°C er særlig foretrukket. En spesielt foretrukket temperatur og trykk er ca 200°C og ca 18 atmosfærer absolutt. Som nevnt ovenfor vil minimumtrykket for utførelse av en fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse øke 5-fold i luft.
Reaksjonen av oksygen med natriumsulfid er en eksoterm reaksjon. For å starte reaksjonen må imidlertid varme tilføres til hvitluten for å heve dens temperatur til den nødvendige reaksjonstemperatur. For dette formål kan det anordnes en varmeveksler 25 før inntaket 16 i hvilket den innkommende hvitlut oppvarmes ved indirekte varmeveksling med damp. Etter at reaksjonen forløper kan varmeveksleren 25 avstenges. Varmeveksleren kan også mates på den varme siden med hvitlut.
Den oksyderte hvitluten oppsamles som en kolonnebunn 26 innenfor bunnområdet 18 i kolonnen 12. En produktstrøm 28 av den oksyderte hvitluten fjernes fra bunnområdet 18 i kolonnen 12 for bruk i bleketrinnene i massefremstillingsprosessen. Samtidig oppsamles et oksygenholdig tårntopprodukt innenfor toppområdet 20 i kolonnen 12.
Det er mulig å utføre en fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse hvorved en strøm av kolonnetårntoppmateriale kontinuerlig utluftes. I et slikt tilfelle vil en høy mengde på ca 3 til 4 ganger den støkiometriske mengden av rent oksygen tilføres gjennom oksygeninntaket 14. Dette vil produsere overskudd oksygen som ved utlufting som tårntopprodukt kan benyttes for andre oksygenanvendelser andre steder i anlegget. For å hindre avkjøling av kolonnen gjennom fordampning av vann bør oksygenet formettes ved kolonnetemperaturen.
For de mest vanlige konsentrasjoner av natriumsulfid er det nødvendig å resirkulere tåmtopproduktet i steden for åutlufte det slik at oksygenet som tilføres til kolonnen er en mettet gass ved den ønskede kolonnetemperaturen. Kald, umettet gass kan forårsake avkjøling av kolonnen og derved inhibere reaksjonen. Denne resirkulering bevirkes ved pumping av en strøm av kolonnetopproduktet inn i bunnområdet 18 i kolonnen 12. Dette bevarer ikke bare oksygen, men har også blitt funnet å bidra til damp/gass-betingelsene (temperatur, sammensetning mer ensartet gjennom hele pakningen) og til åutflate dampfluksprofilene langs kolonnelengden. Sluttresultatet er at mindre pakking vil måtte benyttes med resirkulering fordi alle deler av kolonnen opererer i høyeffektivi-tetområder.
Selv om en blåseanordning kan benyttes for å resirkulere tårntopproduktstrømmen har det blitt funnet at tårntopproduktstrømmen på mer effektiv måte kan sirkuleres ved hjelp av en eduktor 30 som har et lavtrykksinntak 32, et høytrykksuttak 34 og et høytrykksinntak 36. En strøm av "i-prosess"-hvitlut pumpes med en pumpe 38 gjennom eduktoren 30. Lavtrykksinntaket 32 i eduktoren trekker tårntopproduktstrømmen fra toppområdet 20 i kolonnen 12. Den pumpede oksyderte hvitluten innføres i et høytrykksinntak 36 i eduktoren 30 og en kombinert strøm av tårntopprodukt og oksydert hvitlut utføres fra høytrykksutaket 34 i eduktoren 30. Høytrykksuttaket 34 er forbundet med en ledning 39 til bunnområdet 18 i kolonnen 12 for å sirkulere det oksygenholdige kolonnetopproduktet tilbake til bunnområdet 18.
Avdrevede gassurenheter og reaksjonsprodukter som kan tjene til å fortynne tårntopproduktstrømmen og derved senke oksygenpartialtrykket kan samles i toppen av kolonnen 12. For at slike gassurenheter og reaksjonsprodukter ikke skal påvirke reaksjonen kan de periodisk eller kontinuerlig utluftes ved bruk av en liten ventil 40 som er tilveiebragt for dette formål.
Selv om det ikke er illustrert kan den innkommende hvitluttilførselen forvarmes ved at den innføres i en varmeveksler som befinner seg i bunnområdet 18 i kolonnen 12. Varmeveksleren vil være utstyrt med en ledning forbundet med en væskefordeler 24. Videre kan en del av den pumpede hvitlutstrømmen omledes fra eduktoren 30 til hvitlutinntaket 16 for å forvarme hvitluten ved direkte varmeveksling. I tillegg til forvarming av hvitluttilførselen ved bruk av en varmeveksler i bunnområdet 18 i kolonnen 12 kan en utvendig varmeveksler som benytter damp anvendes for ytterligere å oppvarme hvitluttilførselen forut for dens inngang i væskefordeleren 24.
Typiske industristrømningshastigheter for apparatet 10 kan være ca 178,0 liter/min av hvitlut inneholdene ca 30 g/l natriumsulfid. Resirkulasjonsfaktoren
(resirkuleringshastighet i kg/sek dividert med oksygenleveringshastigheten i kg/sek) for tårntopproduktet bør være mellom ca 3,0 og 4,0 for å opprettholde en Fs-verdi (tillatelig gassladning eller gasshastighet x gassdensiteA5) på mellom 1,0 og 1,3 (m/s)(kg/m<3>)<0>»5 der strukturert pakning 22 (Koch FLEXIPAC 1Y) er mest effektiv. Det resulterende
trykkfall er av størrelsesorden fra ca 0,017 til ca 0,008 meter vann per meter pakning. En eduktor 30 av en diameter på 0,15 m (slik som den som kan oppnås fra Baker Process Equipment Co, Inc. Corropolis, Pennsylvania) med en stor dyse og en pumpet hvitlutstrøm på ca 303,0 liter/min ved ca 1653,0 kPa vil gi den nødvendige gassirkulasjon. Følgelig er det bare nødvendig åbenytte en meget liten resirkulasjonspumpe som har lave kraftbehov.
Følgende tabell illustrerer omdannelseshastigheten i apparatet 12 for temperaturer over ca 155°C og trykk over ca 13 atmosfærer, x er reaktoroppholdstiden i minutter.
Under henvisning til fig 2 kan det anvendes et utvendig kjølemiddel, f.eks vann, som beveget væske for eduktoren. Dette er spesielt fordelaktig når hvitluten har et høyt sulfidinnhold og oksygen-sulfidreaksjonen således gir forhøyet temperaturer. Siden kolonnen og eduktoren som benyttes for denne utførelsen er identisk med kolonnen 12 og eduktoren 30 er for enkelthets skyld de samme henvisningstall som benyttet i forbindelse med kolonnen 12 og eduktoren 30 benyttet i forklaringen av denne utførelsen. Kolonnen er ikke illustrert.
Ved drift blir vannet sirkulert gjennom en fasesepareringstank 42 som har et inntak 44 og et uttak 46. Vannet pumpes med en pumpe 48 gjennom høytrykksinntaket 36 i eduktoren 30 for å trekke tårntopprodukt inn i eduktoren gjennom lavrrykksinntaket 32 deri. I dette henseendet benyttes utførelsen med en kolonne som er identisk med kolonnen 12. Den kombinerte strømmen av tårntopprodukt og avkjølingsvann utføres fra et høytrykksuttak 34 i eduktoren 30 og inn i fasesepareirngstanken 42 ved hjelp av en ledning 50. Tåmtopproduktet skilles fra avkjølings vannet og samles øverst i fasesepareirngstanken 42 for innføring via en ledning 52 i bunnen av kolonnen 12, over nivået for kolonnebunnen 26. På denne måten resirkuleres oksygenholdig gass mens den avkjøles med kjølevann.
Claims (10)
1.
Fremgangsmåte for oksydasjon av natriumsulfid som er tilstede i hvitlut til natriumsulfat for derved å fremstille oksydert hvitlut, karakterisert ved at fremgangsmåten innbefatter: anbringelse av en oksygenholdig gass og hvitluten i kontakt i en strømningsreaktor innbefattende en kolonne som har strukturert pakning, hvorved kontakten av den oksygenholdige gassen med hvitluten foregår ved en temperatur på minst ca 110°C og et totaltrykk på minst ca 9,2 atmosfærer absolutt ved innføring av en hvitlutstrøm bestående av nevnte hvitlut og en oksygenholdig gasstrøm av nevnte oksygenholdige gass inn i kolonnens henholdsvis topp- og bunnområder, for derved å danne den oksyderte hvitluten som et kolonnebunnprodukt og et tårntopprodukt inneholdende ureagert oksygen fra den oksygenholdige gasstrømmen; fjerning av en tårntoppstrøm fra kolonnens toppområde og gjeninnføring av tårntoppstrømmen inn i kolonnens bunnområde for å resirkulere det ureagerte oksygenet som en mettet gass og ved nevnte temperatur for ytterligere kontakt med nevnte hvitlut for å bevare oksygen og skape mer ensartet temperatur og sammensetning gjennom hele kolonnen; og fjerning av en produktstrøm bestående av den oksyderte hvitluten fra kolonnens bunnområde.
2.
Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at totaltrykket er minst ca 11,3 atmosfærer absolutt.
3.
Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at temperaturen er minst 120°C.
4.
Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at temperaturen er minst ca 130°C.
5.
Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at totaltrykket er minst ca 11,3 atmosfærer absolutt og at temperaturen er minst ca 130°C.
6.
Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at totaltrykket er minst ca 18 atmosfærer absolutt og at temperaturen er minst ca 200°C.
7.
Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at den strukturerte pakningen har en densitet på ca 500 m^/m^.
8.
Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at den ytterligere innbefatter oppvarming av hvitluten til reaksjonstemperaturen for å initiere oksydasjonen av natriumsulfidet og deretter anvendelse av reaksjons varmen mellom natriumsulfidet og oksygenet for åfortsette oksydasjonen av natriumsulfidet.
9.
Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at tåmtoppstrømmen fjernes og gjenninnføres i kolonnen ved pumping av en kolonnebunnstrøm bestående av den oksyderte hvitluten fra bunnen av kolonnen gjennom en eduktor som har et lavtrykksinntak forbundet med kolonnens topp og gjennom hvilket tåmtoppstrømmen trekkes og medføres i kolonnebunnstrømmen til dannelse av en kombinert strøm, og et
høytrykksuttak forbundet med kolonnens bunnområde og gjennom hvilket den kombinerte strømmen innføres i kolonnens bunnområde.
10.
Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at tåmtoppstrømmen fjernes og gjeninnføres i kolonnen ved: pumping av et kjølemiddel gjennom en eduktor som har et lavtrykksinntak forbundet med kolonnens topp og gjennom hvilket tåmtoppstrømmen fjernes og medføres i kjølemidlet til dannelse av en kombinert strøm, og et høytrykksuttak gjennom hvilket den kombinerte strømmen utføres; utføring av den kombinerte strømmen til en fasesepareringstank og separering av tårntopproduktet fra kjølemidlet i fasesepareringstanken; og innføring av tårntopproduktet fra fasesepareirngstanken i kolonnens bunnområde.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10710293A | 1993-08-16 | 1993-08-16 | |
US08/143,590 US5439556A (en) | 1993-08-16 | 1993-11-01 | Oxidation of white liquor using a packing column |
CN941092984A CN1065013C (zh) | 1993-08-16 | 1994-08-30 | 氧化白液的制造方法 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO942906D0 NO942906D0 (no) | 1994-08-05 |
NO942906L NO942906L (no) | 1995-02-17 |
NO316602B1 true NO316602B1 (no) | 2004-03-08 |
Family
ID=36954594
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO942906A NO316602B1 (no) | 1993-08-16 | 1994-08-05 | Fremgangsmåte for oksydasjon av natriumsulfid i hvitlut |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5439556A (no) |
EP (1) | EP0643163B1 (no) |
JP (1) | JP2986144B2 (no) |
CN (1) | CN1065013C (no) |
CA (1) | CA2128053C (no) |
DE (1) | DE69429316T2 (no) |
FI (1) | FI116396B (no) |
NO (1) | NO316602B1 (no) |
NZ (1) | NZ260984A (no) |
ZA (1) | ZA945347B (no) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE516030C2 (sv) * | 1994-11-14 | 2001-11-12 | Aga Ab | Regenerering av en gasblandning från ett ozonbleksteg |
US6036355A (en) * | 1997-07-14 | 2000-03-14 | Quantum Technologies, Inc. | Reactor mixing assembly |
SE513403C2 (sv) * | 1999-01-18 | 2000-09-11 | Kemira Kemi Ab | Förfarande för oxidering av vitlut |
US6013297A (en) * | 1999-03-12 | 2000-01-11 | Endico; Felix W. | Direct esterification system for food processing utilizing an oxidative reaction |
SE514825C2 (sv) * | 1999-09-16 | 2001-04-30 | Aga Ab | Oxygendelignifiering av cellulosamassa med oxiderad vitlut som alkalikälla |
US20030044344A1 (en) * | 2001-06-15 | 2003-03-06 | Saucedo Victor M. | Method for controlling polysulfide production |
US20050087315A1 (en) * | 2003-10-28 | 2005-04-28 | Donovan Joseph R. | Low consistency oxygen delignification process |
US7497392B2 (en) * | 2006-07-17 | 2009-03-03 | Alliance Technology Group, Inc. | Process and apparatus for transforming waste materials into fuel |
US20090130008A1 (en) * | 2007-11-19 | 2009-05-21 | Funk Michael N | Process for Removing Hydrogen Disulfide from Gas |
FI123908B (en) | 2012-05-31 | 2013-12-13 | Wetend Technologies Oy | Process and arrangement for oxidation of white liquor |
CN102877349B (zh) * | 2012-09-29 | 2014-10-15 | 广西大学 | 一种制浆黑液酸化滤液的循环处理方法 |
CN102874769B (zh) * | 2012-10-09 | 2014-07-02 | 广西大学 | 碱熔物中硫化钠的氧化转化方法及装置 |
WO2015054682A2 (en) | 2013-10-13 | 2015-04-16 | Cornerstone Resources, Llc | Methods and apparatus utilizing vacuum for breaking organic cell walls |
US10214486B2 (en) | 2015-06-30 | 2019-02-26 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Process and reactor system for oxidizing cycloalkylbenzene |
WO2017003644A1 (en) * | 2015-06-30 | 2017-01-05 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Gas distribution in oxidation reactions |
CN105113309A (zh) * | 2015-10-07 | 2015-12-02 | 中国轻工业长沙工程有限公司 | 氧化白液制备系统 |
FI20175925A1 (en) * | 2017-10-20 | 2019-04-21 | Valmet Technologies Oy | Method and system for removing hydrogen sulphide ions (HS-) from the pulp of the pulp mill process |
CN112978949A (zh) * | 2019-12-12 | 2021-06-18 | 广西金桂浆纸业有限公司 | 一种白液的处理方法 |
EP4428297A1 (en) * | 2023-03-06 | 2024-09-11 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Process to obtain fully oxidized white liquor for use in the fiberline of a kraft pulp process |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2758017A (en) * | 1949-07-30 | 1956-08-07 | Babcock & Wilcox Co | Apparatus for oxidizing residual pulp liquor |
US3647363A (en) * | 1969-08-06 | 1972-03-07 | Owens Illinois Inc | Recovery of sulfur values from flue gases with oxidized neutral sulfite green liquor |
US4024229A (en) * | 1970-11-06 | 1977-05-17 | The Mead Corporation | Production of polysulfide with PTFE coated catalyst |
US3860479A (en) * | 1971-06-18 | 1975-01-14 | Union Camp Corp | Catalytic oxidation of alkaline pulping liquor |
AU473185B2 (en) * | 1973-07-25 | 1976-06-17 | Mooch Domsjo Aktiebolag | A method for producing oxidized white liquor |
JPS5313003B2 (no) * | 1973-12-15 | 1978-05-06 | ||
JPS531957A (en) * | 1976-06-25 | 1978-01-10 | Nippon Petrochemicals Co Ltd | Method and apparatus for wet oxidative treating method of waste liquor |
US4431617A (en) * | 1982-07-09 | 1984-02-14 | Farin William G | Methods for removing malodorous sulfur compounds from pulp mill flue gases and the like by using green liquor |
US4704135A (en) * | 1983-08-15 | 1987-11-03 | Jack I. Bonasso | Apparatus for the conversion of coal to gas, liquid and solid products |
JPH0791793B2 (ja) * | 1987-12-28 | 1995-10-04 | 三菱製紙株式会社 | リグノセルロース物質の酸素漂白方法 |
JPH01260085A (ja) * | 1988-04-08 | 1989-10-17 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 硫化ソーダ含有水溶液の向流充填塔式空気酸化法とその装置 |
US5082526A (en) * | 1989-01-23 | 1992-01-21 | Pulp And Paper Research Institute Of Canada | Process of producing kraft pulping liquor by the oxidation of white liquor in the presence of lime mud |
US5171405A (en) * | 1990-08-28 | 1992-12-15 | Kamyr, Inc. | Reactor having a discontinuous conduit means between surfaces of a downwardly extending stationary spiral |
US5143702A (en) * | 1990-10-22 | 1992-09-01 | A. H. Lundberg Associates, Inc. | Two stage white liquor oxidation apparatus |
FI87092C (fi) * | 1990-11-07 | 1992-11-25 | Ahlstroem Oy | Foerfarande foer behandling av svartlut |
US5382322A (en) * | 1991-10-18 | 1995-01-17 | Air Products And Chemicals, Inc. | Selective white liquor oxidation |
-
1993
- 1993-11-01 US US08/143,590 patent/US5439556A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-07-12 NZ NZ260984A patent/NZ260984A/en not_active IP Right Cessation
- 1994-07-14 CA CA002128053A patent/CA2128053C/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-07-20 ZA ZA945347A patent/ZA945347B/xx unknown
- 1994-08-05 NO NO942906A patent/NO316602B1/no not_active IP Right Cessation
- 1994-08-10 DE DE69429316T patent/DE69429316T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-08-10 EP EP94305909A patent/EP0643163B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-08-11 JP JP6189418A patent/JP2986144B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1994-08-15 FI FI943753A patent/FI116396B/fi active IP Right Grant
- 1994-08-30 CN CN941092984A patent/CN1065013C/zh not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0643163A3 (en) | 1997-09-17 |
ZA945347B (en) | 1995-05-17 |
FI943753A0 (fi) | 1994-08-15 |
EP0643163A2 (en) | 1995-03-15 |
US5439556A (en) | 1995-08-08 |
EP0643163B1 (en) | 2001-12-05 |
CN1108714A (zh) | 1995-09-20 |
CA2128053A1 (en) | 1995-02-17 |
NO942906D0 (no) | 1994-08-05 |
CA2128053C (en) | 2000-09-05 |
NZ260984A (en) | 1995-07-26 |
NO942906L (no) | 1995-02-17 |
JPH0754292A (ja) | 1995-02-28 |
CN1065013C (zh) | 2001-04-25 |
FI116396B (fi) | 2005-11-15 |
DE69429316D1 (de) | 2002-01-17 |
FI943753A (fi) | 1995-02-17 |
DE69429316T2 (de) | 2002-08-22 |
JP2986144B2 (ja) | 1999-12-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO316602B1 (no) | Fremgangsmåte for oksydasjon av natriumsulfid i hvitlut | |
US5089086A (en) | Process for continuous cooking of cellulose | |
JP2796477B2 (ja) | パルプ工場における白液選択酸化法と酸化白液の製法ならびに酸化反応系操作の制御法 | |
SE469387B (sv) | Saett vid blekning av massa utan anvaendning av klorkemikalier | |
US4148684A (en) | Methods for recovery and recycling of chemicals from sodium sulfite and sodium bisulfite pulping operations | |
US4098639A (en) | Process for reducing the requirement of fresh chemicals without increasing emissions in the pulping of cellulosic material | |
JP2021517215A (ja) | 溶解パルプの製造方法 | |
US4393035A (en) | Chlorine dioxide production using mixed hydrochloric and sulfuric acid feed | |
US3619350A (en) | Chlorine dioxide pulp bleaching system | |
CA2225023C (en) | Method and apparatus for treating pulp in an indirect heat exchanger in connection with bleaching | |
US4608121A (en) | Process for continuous digestion of finely-divided material with heat capacity flows of substantially the same magnitude | |
AU2010305879B2 (en) | Process for production of chlorine dioxide | |
FI82951B (fi) | Saett att oeka torrsubstanshalten hos svartlut vid dess aotervinning i en sulfatmassaprocess. | |
US5919337A (en) | Method of continuously isothermally cooking of pulp | |
US20050087315A1 (en) | Low consistency oxygen delignification process | |
US6221207B1 (en) | Oxygen delignification of pulp in two stages with low pressure steam heating between stages | |
CA2152016C (en) | Method for the manufacture of cooking liquors by green liquor crystallization | |
NO118473B (no) | ||
AU685578B2 (en) | Pulp bleaching method | |
US2188321A (en) | Production of acid for sulphite pulping process | |
CN220759236U (zh) | 一种用于回收乙胺的溶剂分离系统 | |
NO129487B (no) | ||
WO1994024362A1 (en) | Method of continuously cooking pulp | |
JPH0456770B2 (no) | ||
CN111439730A (zh) | 一种硫代硫酸钾的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |