SE435304B - Utnyttjande av vid kokvetskeberedning framstellt svavelvete vid framstellning av klordioxid for blekning - Google Patents

Description

ledningarna? Grönluten kausticeras därefter, vanligtvis genom behandling med Ca0 för överföring av natriumkarbonat till natriumhydroxid. Den erhållna vätskan utgöres av vitlut och är användbar vid det första koknings- steget för att bilda åtminstone en del av kokvätskan.

Ovan beskrivna följd eller cykel är välkänd och betecknas i det följande såsom koklutcykel. g Blekningsanläggningsoperationer omfattar vanligtvis en följd av bleknings- och reningssteg, som kan vara kombinerade med tvättsteg.

Blekningsstegen omfattar vanligtvis användning av blekmedel, såsom klor eller klordioxid. Reningsstegen omfattar tvättningar och behand- ling med natriumhydroxidlösning, lutextraktion.

En speciell blekningsföljd, som användes i en utföringsform av uppfhningen, omfattar en första blekning av massan med en vatten- haltig lösning innehållande klordioxid och klor, en mellanliggande tvättning, en lutextraktion med användning av vattenhaltig natrium- hydroxidlösning, en ytterligare tvättning, en blekning med en vatten- haltig lösning av klordioxid, ytterligare en tvättning, en ytterligare lutektraktion med användning av vattenhaltig natriumhydroxid, en yt- terligare tvättning, en slutblekning med klordioxidlösning och en slut- tvättning. Dessa utgör det så kallade DCEDED eller D/C EDED-följderna.

En vanlig källa för klordioxid för blekningsarbete utgör en klordioxidalstrande anläggning, som bildar klordioxid, vanligtvis en vattenhaltig lösning av klordioxid och klor, genom reduktion av ett kloratsalt, t ex natriumklorat. Sådana klordioxidalstrande anläggningar utnyttjar ett matarmaterial av H2S0u, som bringas att reagera med en . blandning av natriumklorat och någon natriumflorid för framställning av en blekningsprodukt av klordioxid och en biprodukt av natriumsul- fe: (snickare).

I föreliggande uppfinning utnyttjas kokvätskecykeln, enligt ovanstående beskrivning, i kombination med en svavelcykel. Svavel- cykeln använder en del av grönluten från kokningscykeln och har gemen- samt bränning och smältupplösningssteget med kokvätskecykeln. Grönlu- ten som användes i svavelcykeln karbonatiseras, med användning av rök- gas, varvid bildas tre faser. En utgöres av en gasïas av väsentligen ren vätesulfid. En utgöres av en fast fas av natriumbikarbonat. Den återstående fasen är en vattenhaltig vätskefas innehållande lösliga föroreningar från grönluten, huvudsakligen klorider. Vätesulfidfasen överföres till H2S04 genom oxidation och produkten användes såsom matarmaterial i en klordioxidalstrande anordning. Den fasta fasen av NaHC03 kan genom kausticering överföras för framställning av relativt 7714601-7 3 rent matarmaterial för lutextraktionsstegen i en blekningsföljd eller kan brännas för framställning av ytterligare sodasmälta. Den vatten- haltiga fasen, som har hög kloridhalt, användes lämpligen såsom matar material i en klordioxidalstrande anordning och utgör källa för klo- rider eller kan matas till en saltextraherande anordning, varvid klo- rider avlägsnas från operationen i båda fallen.

Natriumsulfatbiprodukten från den klordioxidalstrande anord- ningen brännes tillsammans med indunstad eller koncentrerad svartlut för bildning av en gemensam sodasmälta och därefter ytterligare grön- lut, vilken avslutar svavelcykeln.

Det är troligt att karbonatiseringsreaktionerna enligt före- liggande uppfinning sker afligt följande; emellertid underförstâs att reaktionerna visas endast för att öka förståelsen och ej är begrän- sande för uppfinningen, då hänsyn måste tagas till att grönluten och rökgasreaktanterna är synnerligen orena produkter Na S + H 2 20 + coz _) Nans + Nancoål' Nafis + znzo + C02 --) znancoæl, + Hzs Na2S + H28 --> 2NaHS Na co + H o + C02 --> zuancoíL 2 3 2 Föreliggande uppfinning hänför sig även till ett balanserat massafabriksarbete, vari användes kokvätskecykeln och svavelcykeln i kombination.

Föreliggande uppfinning beskrives närmare med hänvisning till och diskussion av de medföljande ritningarna. Därvid visar fig l ett schematiskt flödesschema, som åskådliggör en typisk drift av en massafabrik, vari användes en kokvätskecykel, en bleknings- anläggning och en klordioxidalstrande anordning för framställning av blekningslösningarna. Fig 2 visar ett schematiskt flödesschema som åskådliggör drivning av en massafabrik, vari användes en kokväts- kecykel i kombination med en svavelcykel och en blekningsanläggning.

Vid denna utföringsform kausticeras en del av det framställda nat- riumbikarbonatet och användes i blekningsarbetet och utflödet från karbonatiseringstornet användes såsom matarmaterial till den klor- dioxidalstrande anordningen. 7714so1l7 I följande beskrivning angivna kemiska förbrukningsmängder och erforderliga mängder är angivna i kg som erfordras för framställ- ning av 1 ton lufttorkad massa.

På fig l visas den grundläggande kokvätskecykeln i kombina- tion med en.klordioxidalstrande anordning. Således matas cellulosa- fibermaterial, t ex flis, genom linje 10 in i kokaren 12, vari flisen kokas med en kokvätska, som tillföres genom linje 14 och som innehål- ler Na0H och Na2S såsom huvudsakliga kokningskemikalier. Diverse för- luster i kokaren uppgår till ca l1,ll kg Na20-ekvivalenter, ca 2,04 kg svavel och ca 0,27 kg natriumhydroxid, beräknat på 1 ton lufttorkad massa framställd från anläggningen. Kokvätska tillförd genom linje lä innehåller ca 129,7 kg natriumsulfid, ca 310,3 kg natriumhydroxid, ca 3,2 kg natriumsulfat, ca 31,8 kg natriumkarbonat, ca 0,45 kg natriumklorid och ca 2.586 kg vatten.

Erhâllen massa och avlut matas genom linje 15 och massan tvättas och separeras från avluten i brunmäldstvätteriet 16. Den tvät- tade med1oblekta massan matas genom linje 20 till blekningsanlägg- ningen 22, vari massan utsättes för en serie bleknings- och renings- processer, som omfattar i åtminstone ett steg användning av klor- dioxid. Dessa processer kan omfatta ytterligare bleknings- eller re- ningssteg, vari användes en lutextraktion, varvid vattenhaltiga lös- ningar av natriumhydroxid matas genom linje 26. I allmänhet tvättas massan under drivning av blekningsanläggningen, typiskt efter varje bleknings- eller lutextraktionssteg genom vattentillförsel genom linje 28. Det använda tvättvattnet från blekningsanläggningens tvättsteg tillsammans med använda kemikalier från bleknings- och lutextraktions- stegen, bildar blekningsanläggningens utflöde i ledning 18. _ Blekningsanläggningens utflöde i ledning 18, en potentiell förlust och förorening, kan anses sättas till avluten i ledning 36; emellertid är detta förfarande ej möjligt på grund av att väsentliga mängder klorider skulle sättas till massakokningssystemet, vilket förorsakar erosion av utrustningen och eftersom kloriderna ej reage- rar i denna cykel ansamles de i stora mängder såsom icke användbart material i cykeln. Såsom visas på de återstående figurerna undviker föreliggande uppfinning detta proflsm med uppsamling av oanvändbara klorider i kokvätskecykeln och enligt uppfinningen framställes vidare en natriumbikarbonatprcdukt, som lätt kan överföras till natrium- hydroxid och återföras såsom användbar komponent till antingen kok- vätskecykeln eller till blekningsanläggningen. - J 7714601-7 n 5 En klordioxidalstrande anordning 24 använder HZSO4, NaC1O3 och NaCl såsom matarmaterial och bildar klordioxid, som tillföres ge- nom ledning 30 till blekningsanläggningen 22. Typiskt användes ca 10,9 kg NaCl, ca 18,46 kg NaC1O3 och ca 43,1 kg HZSO4 för framställ- ning av ca 11,11 kg klordioxid och ca 6,89 kg klor. Ca 25,54 kg salt- kaka, Na2S04. bildas och matas genom ledning 32 till ugn 34. Även om ugnen 34 är försedd med stoftavskiljare 36, erhålles en rökförlust av ca 1,315 kg Na20-ekvivalenter, 1,678 kg svavel och ca 0,14 kg NaC1.

Avluten matas genom ledning 36 till indunstaren 38 och in- dunstade material matas genom ledning 40 till ugnen 34. Sodasmältan framställd av ugnen 34 matas till en smältupplösare 42 för framställ- ning av grönlut, som förkausticeras genom tillsats av kalcinerad soda, i en mängd av ca 52,6 kg, och återkausticeras i återkausticeraren 48.

Den återkausticerade lösningen matas genom ledning 46 till kokaren 12, varvid kokvätskecykeln avslutas.

På fig 2 visas kokvätskecykeln från fig 1 i kombination med en svavelcykel. En mängd grönlut innehållande Na2S motsvarande ca 42,6 kg HZSO4 (behovet för den klordioxidalstrande anläggningen 24 baserat på 1 ton lufttorkad massaprodukt) uttages från smältupp- lösaren 42 genom ledning 50 och matas till förkarbonatiseringskärlet 52. Förkarbonatiseringskärlet mottager matarmaterial av C02-gas genom ledning 54 från bikarbonattornet 56. Det förkarbonatiserade materialet matas genom ledning 58 till H28-avdrivningstornet 60, där ytterligare bikatbonatlösning eller -uppslamning matas genom ledning 62 och utarmad lösning återföres genom ledning 64 till bikarbonat- tornet 56. väsentligen ren H28 i gasform matas genom ledning 66 till oxideringsanläggningen 68 för framställning av HZSO4 eller HZSO3.

Svavelsyra som framställs på detta sätt matas genom ledning 70 såsom matarmaterial till den klordioxidalstrande anläggningen 24, varvid svavelcykeln avslutas.

I det följande behandlas bikarbonattornet 56, som utgör en integrerad del av föreliggande uppfinning, närmare. Detta torn motta- ger såsom C02-källa rökgas genom ledning 72, även om det underförstås att C02 från vilken källa som helst kan användas. Karbonatiserings- reaktionen utfäller en relativt ren NaHCO3-produkt, som lätt kan se- pareras genom elutriation och återkausticeras genom behandling med CaO för erhållande av en väsentligen ren NaOH-produkt för användning i blekningsanläggningen 22 eller för förkausticering ("butt") eller för framställning av ytterligare kokvätska. En del av den karbonati- serade produkten användes i H28-avdrivaren 60 för frigöring av H28. 1v14so1-7 Moderluten från elutriationen, huvudsakligen klorider, användes åt- minstone delvis såsom en källa för klorider för den klordioxidalst- rande anläggningen 216. I Det bör påpekas att blekningsanläggningens utflöde, speciellt extraktionsutflöden innehållande stora mängder klorider, nu kan åter- föras till kokvätskecykeln eftersom kloriderna avlägsnas i svavel- cykeln och användes såsom matarmaterial till den klordioxidalstrande anläggningen. Således återföres extraktionsutflödet från bleknings- anläggningen 22 genom ledningen 19 till brunmåldtvätteriet 16 och användes såsom tvättkomplettering.

Rökgaserna matade till bikarbonatiseringstornet 56 genom ledning 72 från stoftavskiljaren 36 innehåller ca 15 vikt-S C02. Den ingående C02-gasen reagerar med Na2S och NaC03 för framställning av NaHC03. Även om bikarbonatiseringstornet 56 kan drivas vid tryck från atmosfärstryck till ca 0,69 MPa övertryck och vid en temperatur från ca 25 till ca l00°C, utgör ett mer praktiskt område atmosfärstryck till ett övertryck av ca 0,21 MPa och ca 50-80°C. Huvudprodukterna från bikarbonatiseringstornet 56 är NaHC03 och ett kloridmatarmaterial för den klordioxidalstrande anordningen 2ü. I förkarbonatiseringskär- let 52 behandlas grönlut från ledning 50 med en lösning av NaHCO3 innehållande viss mängd C02'från bikarbonatiseringstornet 56. Den önskade reaktionen är överföring av Na2S till NaHS utan frigörande av H28. Denna behandling utföres företrädesvis i ett slutet kärl vid atmosfärstryck för minimering av bildning och förlust av H25. Den be- handlade lösningen från förkarbonatiseringskärlet 52 matas genom led- ning 56 till avdrivningskolonnen 60, där blandningen avdrives, före- trädesvis med användning av ånga för frigörande av H23 i koncentrerad och väsentligen ren form. H23 avlägsnas företrädesvis från lösningen genom expansionsförångning eller vakuumavdrivning, vid vilken till- föres lösning innehållande NaHC03 genom ledning 62 och utarmad lös- ning innehållande Na2C03 återföres till bikarbonatiseringstornet 56 genom ledning 64. Anga användes företrädesvis såsom avdrivningsmedel, eftersom återvinning av koncentrerad H28-gas kan utföras enkelt genom kondensering av ångan från blandningen av ånga och H28.

Bikarbonatiserings- och avdrivningsoperationerna kan utföras i vilken typ av utrustning som helst, som användes konventionellt för gasabsorption eller för avdrivningsarbeten. Således kan lämpligen an- vändas packade kolonner, kolonner med bottnar, sprutkolonner och ko- lonner med kontinuerlig vätskefas. Utrustning med omrörd gasdispersion kan fördelaktigt användas i bikarbonatiseringsternet. D 221714601-1 Frigjord H28 matas genom ledning 66 till svavelsyraanlägg- ningen 68, där H28 oxideras för framställning av S03, som upplöses i en H20-lösning för bildning av en HZSOM-produkt.

Framställd HZSOH matas till den klcrdioxidalstrande anord- ningen 24 såsom matarmateríal. Den såsom biprodukt bildade saltkakan i den klordioxidalstrande anordningen 2N matas genom ledning 32 till ugnen BN, där den brännas tillsammans med indunstad avlut från in- dunsfaren 38.

I denna utföringsform av uppfinningen matas överskott av NaHC05 ca 90,7 kg, till en återkausticerare 76, som överför Na2CO3 till ca 44,1 kg Na0H, som lämpligen matas genom ledning 78 till blek- ningsanläggning 22 och användes i massablekningsarbetet, även om den om så erfordras kan användas för förkausticering eller för framställ- ning av kokvätska.

På grund av förluster i de olika stegen i kraftmassafram- ställningen erfordras ytterligare kaustiksoda (Na0H) och i vissa fall ytterligare svavel såsom komplettering. Sá mycket som möjligt utföres detta genom användning av saltkaka, men på grund av dennas svavelhalt kan kakan vanligtvis ej utnyttjas fullständigt och ytter- ligare natriumhydroxid måste förvärvas. Det bör noteras att i proces- sen på fig 2 framställdes natriumhydroxid i överskott.från saltkaka utan att tillsatsen av överdrivna mängder svavel föres till kok- vätskan.

Det underförstås att många modifieringar av föreliggande upp- finning kan utföras, t ex ger olika blekningsföljder utflöden av va- rierande sammansättning eller andra pappersframställningsprocesser, som kan ha kemiska krav eller biprodukter, som kan uppfyllas genom modifiering av föreliggande förfarande.

Ekonomiska eller miljöfaktorer kan även uppfyllas genom mo- difieringar, t ex vid en utföringsform av föreliggande uppfinning användes en massablekningsföljd DCEDED i blekningsanläggningen 22.

Då denna följd användes kan hela utflödet från blekningsanläggningen återföras till brunmäldtvätteriet 16, varigenom således användes och elimineras allt utflöde från blekningsanläggningen. Om så önskas kan en saltkristallisator installeras i samband med bikarbonatiserings- tornet 56 och natriumklorid i väsentligen ren form utvinnas.

I följande tabell jämföras kemiskt erforderliga mängder och utvunna mängder för föreliggande förfarande vid drivning under be- tingelserna enligt fig 2 (spalt A) och under en total återföring av blekningsanläggningens utflöde (spalt B) i jämförelse med en an- 1714sní-7 läggning driven under normal kokvätskecykel (spalt C). Erforderliga mängder och utvunna mängder anges i kg kemikalier erforderliga för framställning av ett ton lufttorkad massa.

Tabell 1 Erforderliga mängder A B C H¿sou - - 17 ,6 NJ 103 143,9 143,9 13,5 NaCl - - 10 ,9 NaZCOB 142,7 52,6 18,5 NaOI-I» - - 143 ,l Utvunna mängder NaaSün - - 2,9 NaCl ~ 17,7 '

Claims (1)

1. och a) b) ä) kä e) f) 9) h) i) 7714601-7 Patentkrav Förfarande för kokning och blekning av cellulosamassa återvinning av svavel, varvid ett fibröst cellulosamaterial kokas, den fibrösa massan och avluten framställd genom kok- steget separeras, avluten indunstas och brännes i en ugn för bildning av en sodasmälta och en rökgas, smältan upplöses för bildning av en grönlut och en del av grönluten kausticeras för användning i koksteget a), n n e t e c k n a t a v behandling av en del av grönluten med NaHCO3 innehål- lande C02 i ett slutet kärl för framställning av en för- karbonatiserad lösning innehållande NaHS, avdrivning av den förkarbonatiserade lösningen för bild- ning av vätesulfid och en lösning av Na2CO3, användning av Na2CO3-lösningen från f) och C02 för fram- ställning av en lösning av NaHCO3 och en kloridström och användning av en del av NaHCO3-lösningen såsom matar- material i e) och en ytterligare del av NaHCO3-lösningen såsom matarmaterial i f), oxidering av åtminstone en del av vätesulfiden för bild- ning av HZSO4 och användning av åtminstone en del av bildat H2SO4 såsom matarmaterial till en klordioxidalstrande anläggning för reagering med ett alkalimetallklorat och en alkalimetall- klorid för framställning av C102 och ett alkalimetallsul- fat. a v Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t det fibrösa cellulosahaltiga materialet utgöres av trä. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v alkalimetallen är natrium. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v 7714601-7 10 att rökgas från ugnen i c) användes i e) för tillförsel av CO 2 för behandling av grönluten för framställning av NaHCO3. 5. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att C102-produkten från h) användes för blekning av massa.