NO882821L - Fremgangsmaate ved fremstilling av ren oksygen for paafoelgende fremstiling av ozon. - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte ved fremstilling av rent oksygen for påflgende fremstilling av ozon for oksydasjonsprosessor, spesielt for bloknings- og/ellcr acsinKJKsjonsiormål, hvorved luft fortettes og spaltes i oksygen og nitrogen, og det avspaltede oksygen tilføres en ozonisator. Det urene oksygen som forlater oksydasjonsfremgangsmåten, spesielt en bleknings- og/eller dosinfek-sjonsinnretning (6), trekkes av, fortrinns-vis under trykk, og underkastes en rensning under anvendelse av nolekylarsikter (11, 32,. 33). Molckylarsiktene renses hhv. regenereres ved trykkforandring (2) eller termisk desorpsjon (32, 33), hvorefter det rensede oksygen føres tilbake til ozonisatoren (3).

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved fremstilling av rent oksygen for påfølgende fremstilling av ozon for oksydasjonsprosesser, spesielt for blekings- og desinfiseringsformål, hvorved luft fortettes og spaltes i oksygen og nitrogen, og det avspaltede oksygen tilføres en ozonisator.

Især i papirindustrien er det et stort behov for blekemidler, og i denne sammenheng er det kjent en rekke forskjellige blekende substanser. Størstedelen av de vanligvis anvendte blekemidler utgjør efter bruk en betydelig miljøbelastning slik at det i den senere tid ofte er forsøkt å erstatte de miljøbelastede blekemidler med andre blekemidler. Et spesielt virksomt blekemiddel er f.eks. ozon. Ozon er en meget giftig gass som for det meste dannes ved stille elektriske utladninger av rent oksygen. De dertil nødvendige anlegg er kjent.

Ved bruk av ozon som blekemiddel, kan det fra blekningstrinnet hhv. oksydasjonstrinnet skilles ut et mer eller mindre forurenset oksygen. Ved virksom utformning av blekningstrinnet inneholder den utskilte gassen ikke lengere noe ozon, idet dette ozon i seg selv er ytterst ustabil og således går spontant over i oksygen.

For fremstilling av ozon forutsettes en tørr gass som inneholder oksygen, og det er kjent å fremstille oksygen ved anvendelse av trykkforandrings-adsorpsjonsfremgangsmåter. Slike trykkforandrings-adsorpsjonsanlegg krever høye driftsydelser og har således stort energiforbruk. I forhold til kryogene fremgangsmåter er de imidlertid et økonomisk alternativ, spesielt ved små behov av rent oksygen.

Oppfinnelsen har som formål å tilveiebringe en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art, som nøyer seg med minst mulige driftsydelser og minst mulig energiforbruk til spaltning av luft. Til løsning av denne oppgave foreslås det ifølge oppfinnelsen at det urene oksygen som forlater oksydasjonsfremgangsmåten, spesielt en bleke- og/eller desinfeksjonsinnretning, trekkes av og underkastes en i og for seg kjent rensning under anvendelse av molekylarsiKter, at molekylarsiktene renses resp. regenereres ved trykkforandring eller termisk desorpsjon og at det rensede oksygen føres tilbake til ozonisatoren. Fordi det urene oksygen som forlater oksydasjonsfremgangmåten underkastes en rensning under anvendelse av molekylarsikter, kan energiforbuket ved fremstilling av rent oksygen vesentlig reduseres, idet oksygenet som forlater bleknings- nnv. oksydasjonsfremgangsmåten har en vesentlig høyere anrik-ningsgrad av oksygen enn luften som vanligvis anvendes ved isolering av oksygen. Den videre rensningsprosess for denne gass som trekkes ut fra bleknings- hhv. oksydasjonstrinnet, kan således utformes mindre kostbart og spesielt under denne ytterligere rensning kan det arbeides med relativt små driftsydelser og lite energiforbruk. Ifølge oppfinnelsen Kan såleaes en stor del av det isolerte oksygen føres i kretsløp, og molekylarsiktene for rensning av gassen som går i kretsløp kan renses hnv. regenereres på spesielt enkel måte ved desorpsjon, hvor det uten videre kan benyttes luft. Det på denne måte ytterligere tilførte nitrogenvolum som luften inneholder, er relativt lite slik at det ikke er noen fare for at ozonisatorene kan skades.

På en spesielt fordelaktig måte gjennomføres fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen slik at rensningen av oksygenet som skal føres tilbake, foretas ved trykkforandringsadsorpsjon av de forurensninger som følger det isolerte oksygen på molsikter. De for trykkforandringsadsorpsjon nødvendige fortetninger trenger kun små driftsydelser og i hvert fall en mindre driftsydelse enn den som ville være nødvendig for spaltningen av luft for å fremstille den samme mengde oksygen. For en slik rensning kan det bruKes de eksisterende innretninger for spaltning av luft. I tilfellet av forurensninger som er vanskelig desorberbare i trykkforandrings-fremgangsmåten, kan en rensning på molsikter med etterfølgende termisk desorpsjon være nødvendig.

På en spesielt fordelaktig måte gjennomføres fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ved at luften som anvendes til regenerering av molsiktene, oppvarmes via varmeutvekslere til en temperatur på minst 120°C, spesielt 170 til 260°C. En slik foroppvarmning av luften fører til en spesielt virksom regenerering av molsiKtene og sikrer samtidig at molsiktene viser kun en liten adsorpsjonsaffinitet for luftens nitrogen. Den etterfølgende forurensning ved førstegangs ny tilkobling av tilbakeført og i kretsløp ført oksygen i ozonisatorene er imidlertid liten.

For å holde tidsintervallene, innenfor hvilke regenera-sjonen av molsiktene er nødvendig, lengst mulig, kan man med fordel fremgå slik at det forurensede oksygen som er trukket ut fra en celluloseblekning, spesielt trykkoksygen, føres til en forrensning, spesielt en motstrømsvaskning under samtidig kjøling, og føres deretter over molsikter. Motstrømsvaskningen av trykkoKsygenet eliminerer herved en stor del av forurensningene somDelaster trykkforandrings-adsorberen, som især CO^, slik at adsorberens virksomme volum for separering av ytterligere skadestoffer forblir stor .

Efter regenerering av molekylarsiktene for rensning av oksygenet som skal føres tilbake med luft, kan trykkforandrings-adsorberens molsikter bringes på driftstrykK med rent oksygen, for på denne måte å drive ut luftmengden som er tilbake. Også ved denne foranstaltning nedsettes ozonisatorens etterfølgende belastning vesentlig.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere ved njelp av et i tegningen skjematisk fremstilt utførelses-eksempel. I denne viser fig. 1 et blokkskjema av fremgangs måten ifølge oppfinnelsen og fig. 2 viser et utsnitt av prosessdiagrammet hvor spesielt gasstilbakeføringen hnv.

-rensningen efter bleketrinnene er vist.

Ved å utføre fremgangsmåten ifølge fig. 1 i blokkskjemaet blir omgivelsesluften som er suget opp i en luftfortetningsanordning 1 fortettet til et fremgangsmåte-trykk som er påkrevet i trykkforandrings-adsorpsjonsanlegget 2 og blir deretter tilført til det syklisk arbeidende trykkforandrings-adsorpsjonsanlegg 2. Anlegget 2 som arbeider med meget korte syklustider er dimensjonert slik at den leverer bare halvparten så meget renset oksygen pr. time som det er behov for i den etterfølgende ozogene-rator 3. For å starte ozongeneratoren 3 og dermed å starte fremgangsmåten, innmates derfor via en ledning 4 ytterligere rent oksygen i oksygentilførselsledningen 5. Den i ozongeneratoren 3 fremstilte blanding av okygen og ca. 7 % ozon tilføres ozonbleKningstrinnet 6. Det forurensede oksygen som trekker ut fra dette ozonblekningstrinn 6 efterfortettes via en vannringKompressor 7, en liten del av gassen tilføres oksygenblekningstrinnet 6 og forenes deretter delvis igjen med den større andel av forurenset oKsygen som ikke er ført på oKsygenblekningstrinnet 8. En liten del av det forurensede OKsygen slippes over en lyd-demper 9 inn i atmosfæren.

For rensning vaskes spillgassen først i en vaskeanordning 10 og føres deretter over en molekylarsikt for å fjerne vann og rest-CO 2. Ved oksygenrensningsanleggets 11 utløp gjenvinnes ca. 60 % av det opprinnnelig i ozongeneratoren innmatede rene oksygen som igjen mates inn i ledningen 5 og står således påny til disposisjon for å produsere ozon.

For regenerering blir molekylarsikten 11 tørket med lu-ft som oppvarmes i varmeveksleren 12, påvirket og deretter spylt med allerede renset oksygen som er ført iKretsløp over ledningen 13.

Alternativt kan fremgangsmåten også gjennomføres slik at oksygenetterrensningen 11 efter lukning av ventilene 14 og 17 omkjøres over bypassledningen 15, det forurensede oksygen innmates i rågasstilførselsledningen 18 over den åpnede ventilen 16, sammen med rågassen i trykkforandrings-adsorpsjonsanlegget 2 spaltes i oksygen og forurensninger og det utvunnede rene oksygen tilføres ozonisatoren 3 via den åpnede ventilen 19. Ved denne fremgangsmåte må riktignok trykkforandrings-adsorpsjonsanlegget 2 være slik dimensjonert at det kan levere den totale oksygenmengde som ozongeneratoren trenger pr. time.

Prosessdiagrammet ifølge fig. 2 viser det for fremgangsmåten nødvendige anlegg unntatt trykkforandrings-ad-sorps jonsanlegget 2 som leverer det rene oksygen.

For å starte ozongeneratoren 3 mates også her rent oksygen inn i ledningen 5 via ledningen 4, i tilleg til det oksygen som produseres av trykkforandrings-adsorpsjonsanlegget. Når fremgangsmåten er i likevekt, lukkes ventilen 20 og ledningen 4 skilles fra oksygen/ozonkretsløpet.

Oksygenet føres deretter over to adskilte innmatninger 21,

22 til to fra hverandre adskilte elektrode-rørkjeier 23, 24 i ozongeneratoren 3. Ozongeneratorens sylindriske elektroder må under drift kjøles med vann, idet i fig. 2 vanntilførselsledningen er betegnet med 25 og vannutfør-selsledningen med 26. Blandingen av ozon og oksygen som dannes av ozongeneratoren, føres deretter over ozonblekningstrinnet 6 og strømmen av forurenset oksygen som forlater dette, komprimeres ved hjelp av en oksygenfor-tetningsanordning 7 og føres deretter delvis over oksygenblekningstrinnet 8. Det forurensede oksygen som kommer fra oksygenblekningstrinnet 8 slippes ut over lyddemperen 9 og avvikende fra utførelsen ifølge fig. 1, bare det forurensede oksygen som'ikke er ført gjennom oksygenblekningstrinnet 8 føres til en fornyet benandling.

Til fornyet behandling føres oksygenet først over to parallelt koblede oksygenfil tre 27, 28 hvor frem for alt cellulosepartikler fjernes. Deretter ledes oksygenet over en vaskeanordning 10. Vanntilførselen til vaskeanordningen 10 er en fra kjølevannledningen 25 avgrenet ledning 29, idet denne leaning er forsynt i det minste med én kjølevannpumpe 30.

Det forrensede oksygen som forlater vaskeanordningen 10 føres enten over ledning 15 ved lukket ventil 14 og åpnet ventil .31 til det her ikke viste trykkforandrings-adsorpsjonsanlegg 2 eller ledes ved åpnet ventil 14 og lukkede ventiler 31 og 17 for separasjon av fuktighet og fremdeles foreliggende karoonoioksyd over oksygenetterrensningsan-legget 11. Oksygenetterrensningsaniegget 11 består i det vesentlige av to parallelt koblede adsorbere 32 og 33, som hver er fylt med molekylarsikter som er egnet for de adsorberende gasser. På hodet av de to adsorbere 32 og 33 utvinnes oksygenet som via ledning 34 mates inn i renoksy-genledningen 5 og således påny står til disposisjon for ozonfremstilling i ozongeneratoren 3.

For å regenerere molsiktbeholderne 32 og 33 oppsuges ved 35 omgivelsesluft som forvarmes og tørkes i varmeveksleren 12. For å unngå en nitrogenkonsentrasjon i den sirkulerende gass, spyles adsorberne deretter med rent oksygen som er ført i kretsløp.

På grunn av muligheten for å føre den største del av det i fremgangsmåten nødvendige oksygen i kretsløp, kan fremgangsmåten gjennomføres med et minimum av energi.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av rent oksygen for påfølgende fremstilling av ozon for oksydasjonsprosesser, spesielt for bleknings- og desinfiseringsformål, hvorved luft fortettes og spaltes i oksygen og nitrogen, og det avspaltede oksygen tilfø res en ozonisator (3), karakterisert ved at det urene oksygen som forlater oksydasjonsfremgangsmåten, spesielt en bleke-og/eller desinfeksjonsinnretning (6), trekkes ut, for-trinnsvis under trykk, og underkasten en i og for seg kjent rensning under anvendelse av molekylarsikter (11, 32, 33), at molekylarsiktene (11, 32, 33) renses hhv. regenereres ved trykkforandring eller termisk desorpsjon, og at det rensede oksygen føres tilbake til ozonisatoren (3).

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at rensningen av oksygenet som skal føres tilbake foretas ved hjelp av trykKforandrings-adsorps jon (2) av forurensningene som følger med det uttrukkede OKsygen på molsikter (11).

3. Fremgangsmåte som angitt i Krav 1 eller 2, karakterisert ved at luften som anvendes til regenerering av molsiktene (11, 32, 33) oppvarmes via varmevekslere (12) til en temperatur på minst 120°C, spesielt 170 til 260°C.

4. Fremgangsmåte som angitt i ett av kravene 1 til 3, karakterisert ved at det forurensede oksygen, spesielt trykkoksygen, som trekkes ut fra en celluloseblekning (6), føres til en forrensning, spesielt en motstrømsvaskning (10) under samtidig kjøling og føres deretter over molsikter (11, 32, 33).

5. Fremgangsmåte som angitt i ett av kravene 1 til 4, karakterisert ved at efter regenerering av molekylarsiktene (32, 33) for rensning av oksygenet som skal føres tilbake ved hjelp av luft, å bringe molsiktene (32, 33) på driftstrykk ved hjelp av oksygen.