SE442522B - Forfarande for kokning av cellulosafibrer innefattande en koknings- och regenereringscykel - Google Patents

Description

7812088-8 2 10 20 25 §O 55 40 ugn för åstadkommande av en smälta, som innehåller natriumkarbonat och natriumsulfat; (d) smältan upplöses till bildning av en vatten- baserad smältlösning; (e) smältlösningen kausticeras till bildning av en vitlut, som innehåller natriumhydroxid, natriumklorid inför- livad i cykeln som förorening eller biprodukt, natriumkarbonat, natriumsulfat och eventuellt natriumsulfid; (f) åtminstone en del av vitluten användes för åstadkommande av åtminstone en del av kok- luten; (g) åtminstone en del av vitluten indunstas för avsättning av natriumklorid, natriumsulfat och natriumkarbonat därur; (h) åt- minstone en del av natriumkloriden separeras och utvinnes från natriumsulfatet och natriumkarbonatet; (i) åtminstone en del av natriumsulfatet återföres till cykeln i ett steg före indunstningen av vitluten och innan den förbrukade luten behandlas i ugn; och (j) åtminstone en del av natriumkarbonatet återföres till cykeln vid ett steg efter indunstningen av vitluten och före kausticeringen av den smälta lösningen.

Förfarandet enligt föreliggande uppfinning utmärkes av att (k) åtminstone partiell separation av natriumklorid från natrium- sulfatet och natriumkarbonatet åtstadkommes genom (i) varmlakning av blandningen för upplösning av natriumklorid därur och för kvar- lämnande av åtminstone en del av samtidigt avsatt natriumsulfat och natriumkarbonat, och (ii) kylning av lakningsvätskan för av- sättning av natriumklorid.

Varmlakningen av blandningen utföres företrädesvis vid en temperatur av från ca 50°C till ca llO°C samt företrädesvis med just tillräcklig mängd vattenbaserat medium för att all natrium- klorid skall lösas ur blandningen. Efter avskiljning från den återstående fasta fasen kyles lakningsvätskan företrädesvis till en lägreztemperatur av från ca 20°C till ca 75°C för avsättning eller utfällning av i huvudsak ren natriumklorid. Efter avlägs- nande av den utfällda rena natriumkloriden recirkuleras moder- luten företrädesvis för användning vid varmlakningssteget, så att de restkemikalier som finns däri kvarhålles i systemet.

Moderluten kan vara i huvudsak mättad med avseende på nat- riumkarbonat och natriumsulfat, och efter uppvärmning till lak- ningstemperaturen är moderluten undermättad med avseende på nat- riumklorid, så att i huvudsak enbart natriumklorid löses från den fasta fasen i lakningssteget, när den recirkulerade moder- luten utgör en huvudandel av lakningsmediet.

Föreliggande uppfinning beskrivs ytterligare i exemplifi- lO 15 20 25 40 7812088-8 \.~1 erande syfte i anslutning till bifogade ritning, som utgör ett schematiskt flödesschema för en kraftpappersmassaanläggning, i vilken uppfinningen utnyttjas.

Såsom framgår av ritningen matas koncentrerad svartlut från en kraftmassakokning, där natriumklorid har införlivats som förorening eller biprodukt, t.ex. genom inmatning i cykeln av effluenter från en blekningsanläggning, via ledning 110 till en ugn 112, där den koncentrerade luten brännes för avlägsnande av organiskt material och till bildning av en smälta, som innehål- ler natriumsulfid, natriumkarbonat, natriumsulfat och natrium- klorid. Natriumsulfatet härrör från otillräcklig ugnsbehandling och representerar sådant natriumsulfat som inte har omvandlats till natriumsulfid.

Smältan löses i vatten till bildning av grönlut i ledning 114, varvid nämnda grönlut efter klarning ledes till en kaustice- ringsanordning 116, i vilken det lösta natriumkarbonatet reageras till bildning av natriumhydroxid, varvid gäller att kausticerings- operationen resulterar i vitlut i ledning 118. Kausticeringsopera- tionen är effektiv till mindre än 100%, vilket leder till att det finns kvarvarande natriumkarbonat i den vitlut som lämnar kausti- ceringsanordningen 116. Vitluten i ledning 118 innehåller som aktiva kokningskemikalier natriumhydroxid och natriumsulfid till- sammans med upplösta kvantiteter av natriumkarbonat, natriumklo- rid och natriumsulfat, varvid gäller att natriumsulfatet inte en- bart härrör från otillräcklig ugnsbehandling utan också från sena- re oxidation.

När massakokningsanläggningen är integrerad med en bleknings- anläggning, och effluenterna från blekningsanläggningen ledes till utvinnings- och regenereringsoperationen för att det skall bildas ett slutet bleknings-kraftmassasystem, innehåller vitluten i led- ning 118 vanligen följande koncentration av salter.

NaoH 7,5 - 9,7 vikt-yé Nags 1,8 - 5 vi1 Nagcoj 1,7 - 3,1 vikt-çt Nagso, 0,1 - 1 v11 Nacl 1,5 - 5 vikt-ß Vitluten i ledning 118 utsättes för indunstning genom kok- ning i en indunstningszon med 120 under rådande absolut tryck där- på, vanligen vid en temperatur av från ca 4000 till Ga 15000. Även om endast en vitlutindunstningszon 120 illustreras, har lO 15 20 25 35 40 7812088-8 4 detta enbart gjorts för att förenkla illustrationen, och det är möjligt att åstadkomma enkelstegsindunstningen av vitluten i en serie av steg med successivt ökande temperaturer, varvid bildad ånga ledes i motströmsförhållande till vätskan.

Indunstningen eller förångningen av vitluten utföres till dess att en blandning av natriumkarbonat, natriumsulfat och nat- riumklorid avsättes eller utfälles, varvid den kvantitet natrium- klorid som avsättes vid indunstningen företrädesvis är den kvanti- tet som måste avlägsnas från systemet för att balansera den kvan- titet som införlivas däri.

Det förångade vattnet uppsamlas i ledning 122 och kondensa- ras för eventuell återanvändning någon annanstans i processen. Den avsatta fasta~blandningen avskiljes från den koncentrerade vitlu- ten, och den koncentrerade vitluten recirkuleras genom ledning l2# för återanvändning i kokningssteget, efter utspädning till önskad koncentration.

Den recirkulerade koncentrerade vitluten i ledning 124 kan innehålla restkvantiteter av natriumkarbonat, natriumsulfat och natriumklorid som inte har avsatts vid indunstningen av vitluten.

Närvaron av dessa material i den recirkulerade vitluten är inte ofördelaktig, eftersom natriumkarbonàtet och natriumsulfatet passerar genom kokaren och utsättes för återvinnings- och regene- reringsoperationen. Koncentrationen av recirkulerande natriumklo- rid regleras genom förängningen av vitluten och är under "steady state"-betingelser ett i huvudsak konstant värde.

Den avskilda fasta blandningen av natriumkarbonat, natrium- sulfat och natriumklorid ledes via ledning l26 till en laknings- anordning l28, vari natriumkloriden varmlakas från den fasta blandningen med hjälp av vatten och recirkulerad vattenbaserad lösning tillfört respektive tillförd via ledning 130 respektive 152.

Den recirkulerade vattenbaserade lösningen i ledning 132 är i huvudsak mättad med avseende på natriumkarbonat och natrium- sulfat men undermättad med avseende på natriumklorid, vilket in- pnebär att, om detta medium användes som huvudandel av laknings- mediet, ringa mängd eller inget natriumkarbonat och natriumsulfat upplöses. ö ”I "* H, . fw K' Lakningen utföres företrädesvis med just tillräcklig mängd vattenbaserat medium för att lösa all natriumklorid från den fasta blandningen och sålunda nedbringartill ett minimum den kvantitet 10 15 20 40 5 7812088-8 natriumkarbonat och natriumsulfat som löses från den fasta bland- ningen samt nedbringar till ett minimum den kvantitet natrium- klorid som kvarlämnas i den fasta fasen. Viss kvarvarande mängd natriumklorid i den fasta fasen kan tolereras.

Den fasta fas, som härrör från lakningen i lakningsanord- ningen 128, recirkuleras via ledningarna 134 och 136 åtminstone delvis till ugnen 112. Natriumsulfatet närvarande i den fasta fa- sen föreligger vanligen i form av ett dubbelsalt med natriumkar- bonat, nämligen burkeit (Na2CO3.2Na2SO4). Det natriumkarbonat, som inte är bundet på detta sätt, är vanligen närvarande i vattenfri form eller i form av monohydrat.

Natriumsulfatinnehållet i det recirkulerade materialet i ledning 154 förbrukas i ugnen 112, medan natriumkarbonatinnehållet förbrukas i kausticeringsanordningen 116, och vilken som helst lämplig operation för recirkulation av dessa material till respek- tive förbrukningsställen kan användas i stället för den illustre- rade proceduren.

I syfte att öka den relativa andelen av natriumsulfat till natriumkarbonat i det recirkulerade materialet i ledning 154 och därigenom minska den döda belastning av natriumkarbonat, för vilket ugnen usättes, är det lämpligt att leda endast en del av bland- ningen i ledning 154 till ugnen 112 genom ledning 156 och återsto- den till grönluten i ledning 114 via ledning 138. Denna uppdelade recirkulation har också den effekten att den begränsar den döda belastning av natriumklorid, för vilken ugnen utsättas, när den recirkulerade blandningen i ledning 154 innehåller natriumklorid.

Den varma lakningslösning, som härrör från lakningsoperatio- nen i lakningsanordningen 128 samt innehåller natriumklorid, nat- riumkarbonat och natriumsulfat, ledes via ledning 140 till en kyl- nings-kristallisationsanordning 142, vari lakningslösningen kyles till lägre temperatur för åstadkommande av kristallisation av i huvudsak ren natriumklorid, som icke är kontaminerad med natrium- karbonat och/eller natriumsulfat. Lakningslösningen kan koncentre- ras genom indunstning under kristallisationssteget och vattenångan avlägsnas via ledning 144.

Sen fasta krístaiiína natriumklorid, som avsättas 1 kyl- ningssteget, avlägsnas från kristallisationsanordningen 142 via ledning 146, medan moderluten från kristallisationen recirkuleras till lakningsanordningen 128 via ledning 132 för användning som huvudsakligt vattenbaserat upplösningsmedium i lakningssteget. 7812088-8 6 10 15 20 .25 30 55 i"i4o Alternativt kan den vattenbaserade lösningen i ledning 132 re- cirkuleras till vitluten i ledningIfl8 eller grönluten i led- ning 118.

Under kontinuerliga "steady state"-betingelser är, eftersom kvantiteten natriumklorid, natriumsulfat och natriumkarbonat när- varande i moderluten i ledning 132 representerar en död belast- ning av kemikalier som cirkuleras mellan lakningsanordningen 128 och kristallisationsanordningen 142, den kvantitet natriumklorid, som utvinnes via ledning 146, i huvudsak lika med den som utfälles från vitluten och finns i ledningen 126, vilken kvantitet i sin tur är i huvudsak lika med den kvantitet natriumklorid som införes i pappersmassautvinnings- och -regenereringsoykeln som förorening och/eller biprodukt minus naturligtvis eventuella ytterligare mindre förluster, varigenom risken för uppbyggnad av natriumklorid i systemet vid kontinuerlig recirkulation av vitlut undvikas.

Dessutom kvarhålles det natriumkarbonat och det natriumsul- fat, som utfälles samtidigt med natriumkloriden, i systemet genom recirkulation via ledning 136, vilket innebär att avlägsnandet av natriumkloriden åstadkommes utan förlust av dessa material från systemet. Även om den på ritningen visade utföringsformen har beskri- vits i samband med en kraftmassakokningsprocess, är uppfinningen icke begränsad till denna typ av kokningsoperation. Uppfinningen är tillämpbar på vilken som helst pappersmassaoperation där nat- riumhydroxid användes som aktiv kokningskemikalie, t.ex. soda- massaprccessen.

I sistnämnda process innehåller den vitlut, som kommer från kausticeringsanordningen, natriumsulfat trots att enbart natrium- hydroxid användes som aktiv kokningskemikalie. Sistnämnda natrium- sulfat härrör från mindre mängder svavelhaltiga kemikalier som in- föres i utvinnings- och regenereringscykeln som föroreningar eller biprodukter. Sådant svavel kan tillföras via massakemikalierna, blekningskemikalierna, tvättvattnet, trä och bränslef,' Uppfinningen illustreras med hjälp av följande exempel: Exempel l Baserat på löslighetsdata bestämda för systemet NaOH-Na2S-Na2CO3-Na2SO4-NaCl-H20 beräknades en massbalans för det på ritningen visade systemet för en anläggning för blekt kraftmassa med kapaciteten 500 tQn,Der_dag; där varmlakningen utföres vid i1oo°c'bën kylningen för xristaliisacion utföres till 35°c. rorna avser kilo per to 7812088-8 I följande tabell anges de använda parametrarna och siff- n massa, såvida inget annat anges.

TABELL Wd' Be- NaOH Nasi Na so Na so H o Tot 11; :äng skrivning +Na2s 2 3 2 4 2 a 114 Grönlut 89 81 575 7, 5 2687 5259, 5 158 Reeirkuia- o o __6_o 25 10 95 men 455 52,5 1 118 viciut 556 81 81 52, 5 I 2689 5259, 5 (11%) (25%) (25%) (1,0%) 124 Kane. vitlut 556 22 6 1,4 577 962,4 (75°0) (57%) (2,5%) (0,63%) (0,16%) (mäüad)(mättad) mättad) 122 Förångan - - - - 2112 2112 vatten { 126 Kristaller ~ 59 75 51 - 165 150 Laknings- , - - - - 156 156 vatten 1 2 R ' 1; 1 - 45 47 5,5 194 291,5 3 fÉÃlÃOÉQÉ- i (15.._5%)_(16,1%) (1,6%> i iut (5500) (mättad (mättad) (mättad) 154 Lakmngs- - - 75 51 12,5 118,5 rest 140 Laknings- - 104 47 5, 5 517 Ä 475, 5 vätska (2l,9%š (9,9%) 1,2%) (lO0°C) (mättad (mättad) m'ttad) 146 Naci-kristai- - 59 - - - 59 ler 1 144 Förångat - ' ' “ 125 I 125 vatten 5 * 1.1 klorid från den avsatta blan som av Systemet uppvisar därför förmåga att separera ren natrium~ dningen i en mängd som är lika med den sättes från vitluten i enkelstegindunstningen utan förlust av natriumkarbonat och natriumsulfat. _ í-v-wmà--w-.Éwfl i __.,

Claims (8)

7812088-8 8 PATENTKRAV

1. l. Förfarande för kokning av cellulosafibrer, innefat- tande en koknings- och regenereringscykel, vid vilken man: (a) bringar cellulosafibrerna i kontakt med en koklut, som in- nehåller natriumhydroxid och eventuellt natriumsulfid, (b) avskiljer förbrukad koklut från massan, (e) utsätter- den förbrukade kokluten för behandling i ugn för åstadkommande av en smälta, som innehåller natriumkarbonat och natriumsulfat, (d) löser smältan till bildning av en vattenbaserad smältlös- ning, (e) kausticerar smältlösningen till bildning av en vitlut, som innehåller natriumhydroxid, natriumklorid införlivad i cykeln som förorening eller biprodukt, natriumkarbonat, natriumsulfat och eventuellt natriumsulfid, (f) använder åtminstone en del av vitluten för åstadkommande av åtminstone en del av kokluten, (g) förångar åtminstone en del av vitluten för avsättning därur av en blandning av natriumklorid, natriumsulfat och natriumkarbo- nat i samma operation, (h) avskiljer och utvinner åtminstone en del av natriumkloriden från natriumsulfatet och natriumkarbonatet, (i) återför åtminstone en del av natriumsulfatet till cykeln vid ett steg efter förångningen av vitluten och före ugnsbehandlingen av den förbrukade luten, och (j) âterför åtminstone en del av natriumkarbonatet till cykeln vid ett steg efter förångningen av vitluten och före kaustice- ringen av smältlösningen, k ä n n e t e c k n a t av att man (k) åstadkommer nämnda åtminstone partiella avskiljning av nat- riumklorid från natriumsulfatet och natriumkarbonatet genom: (i) varmlakning av nämnda blandning för upplösning av nat- riumklorid därur och för kvarlämnande av åtminstone en del av nämnda samtidigt utfällda natriumsulfat och natriumkarbonat, och (ii) kylning av lakningsvätskan för avsättning av natrium- klorid.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att man utför varmlakningen vid en temperatur av från ca 5000 till ca ll0oC, och att man utför kylningen till lägre temperatur inom 9 7812088-8 området från ca 2o°c till ca 75°c.

3. Förfarande enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k - n a t av att man utför varmlakningen under användning av just tillräcklig mängd vattenbaserat medium för att lösa i huvudsak all natriumklorid från blandningen.

4. Förfarande enligt något av kraven l, 2 och 3, k ä n n e t e c k n a t av att man utför kylningen för avsätt- ning av i huvudsak ren natriumklorid från lakningsluten.

5. Förfarande enligt något av kraven l-4, k ä n n e - t e c k n a t av att man recirkulerar moderluten från nämnda kyl- ningsavsättning av natriumklorid till varmlakningssteget.

6. Förfarande enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att den recirkulerade moderluten utgör huvudandelen av laknings- mediet, att den är i huvudsak mättad med avseende på natriumkarbo- nat och natriumsulfat och att lakningssteget utföres så att man löser i huvudsak endast natriumklorid ur blandningen.

7. Förfarande enligt något av kraven l-6, k ä n n e - t e c k n a t av att man förångar vatten från lakningsluten un- der kylningssteget.

8. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att återstoden av lakningsmediet utgöres av vatten