SE511076C2 - Behandling av smälta i en sodapanna eller liknande panna - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 511 076 2 gen är att utnyttja de svavelhaltiga gaserna i en massafab- rik.

Förfarandet enligt föreliggande uppfinning kännetecknas av att åtminstone en del av smältan bringas i kontakt med en gas innehållande svavelföreningar och/eller kolväten.

Anordningen enligt föreliggande uppfinning kännetecknas av att den innefattar ett reaktionsutrymme för utförande av reaktionerna mellan en gas innehållande svavelföreningar och/eller kolväten och smälta, organ för att leda den reagerande gasen till reaktionsutrymmet, utloppsorgan för den reagerade gasen och utloppsorgan för smältan från reaktionsutrymmet.

Föreliggande uppfinning beskrivs j. det följande närmare genom att använda gas innehållande dimetylsulfid alstrad vid tryckupphettning av svartlut som ett exempel, vilket uppfinningen emellertid inte är begränsad till, utan kan tillämpas på alla slags svavelhaltiga gaser i en massafa- brik, t.ex. gaser från kokeriet som lämpligen reagerar med smältan från sodapannan.

Föreliggande uppfinning beskrivs närmare under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 visar schematiskt huvudprincipen för föreliggande uppfinning; fig. 2 och 3 visar schematiskt en anordning enligt förelig- gande uppfinning; och fig. 4, 5, gande uppfinning tillämpas. 6 och '7 visar utföringsformer, där förelig- Enligt fig.l förvärms svavelhaltig gas 1 företrädesvis genom att i ett steg I bringa den i kontakt med smälta 2, varvid gasen upphettas och på grund av värmen aktiveras. 10 15 20 25 30 35 511 076 3 T.ex. vid tryckupphettning av svartlut, vilken behandling företrädesvis är en sådan som beskrivs i US-patentet 4,929,307, bildas en gas innehållande metylmerkaptan (MM), dimetylsulfid (DMS) sammansättningen av gasen är beroende av typen av svartlut, kolväten och svavelväte. Den exakta värmebehandlingens temperatur och syrehalten under värmebe- handlingen. Då svavelhaltig gas upphettas är huvudreak- tionerna: 2 MM + 1,5 oz -> (cH3)2s + S02 + H20 (CH3)2S -> H2S + C2H4 (CH3)2S + 1,5 02 -> C2H4 + H20 + S02 Även andra reducerande kolväten än etylen kan bildas.

Gasen upphettas företrädesvis till en temperatur av minst 250 °C och helst till 500 - 1000 °C. Av komponenterna som erhålls är åtminstone svavelvätet och etylenet kraftigt reducerande och därför kapabla att reagera med den heta smältan i ett följande steg II. För att intensifiera reaktionen och reducera syrenivån är det möjligt att torka gasen 1. Om temperaturen under värmebehandlingen av svartlut är tillräckligt hög, kan gasen ha sönderfallit tillräckligt fullständigt och sålunda ha gjort förvärmningen av gasen mer eller mindre onödig. Det är även möjligt att den separata förvärmningen är onödig och att den svavelhaltiga gasen sönderfaller enligt reaktionerna ovan när den kommer i kontakt med den heta smältan.

I steget II reagerar gasen med smältan. Alla de möjliga reaktionerna är inte kända, men åtminstone följande reak- tioner äger rum; Na2CO3 + H28 -> Na2S + H20 + C02 Na2SO4 + C2H4 -> Nâ2S + 2 H20 + 2 CO Även andra kolväten är kapabla att reducera natriumsulfat.

Smältans natriumsulfidhalt.ökar sålunda och natriumkarbonat- sulfiditeten och natriumsulfathalterna minskar, dvs. ökar. Spjälkningen av natriumkarbonatet kan befrämjas 10 15 20 25 30 35 511 076 4 genom att bringa smältan i kontakt med kol eller grafit.

Det är även möjligt att en del av natriumkarbonatet omvand- las till natriumoxid, som omvandlas till natriumhydroxid när grönlut framställs av smälta i lösartankarna.

På detta sätt åstadkoms smälta som har en väsentligt högre sulfiditet än den ursprungliga smältan.

Det är vidare möjligt att grönluten som bildas av smältan inte kaustiseras separat före kokeriet på grund av lutens Det är dock alltid till höga sulfiditet eller höga Na2O-halt. möjligt att kaustisera grönluten innan den förs kokeriet.

Reaktionerna mellan gasen och smältan är delvis endotermiska och det kan därför vara nödvändigt att tillföra värme i steget II till reaktionsutrymmet medelst elektriska motstånd eller heta gaser. Värmetillförsel kan även vara nödvändig för att hålla smältan i smält form då den högre natriumsul- fidhalten höjer smältans smältpunkt.

Efter smältreaktionerna i ett steg III kan gas förbrännas genom att införa förbränningsluft 3 i nämnda steg och den sålunda erhållna gasen kan användas för att värma smältan, så att; den har" ett tillräckligt värmeinnehâll före gas- smält-reaktionerna, eller för att alstra värme i en sodapan- na eller liknade återvinningspanna. Att förbränna gasen i en annan panna kan vara fördelaktigt i synnerhet om sodapan- nan är hårt belastad och gasen innehåller litet svavel.

Gasen kan även förbrännas så att värme överförs till reak- tionskärlet i steget II indirekt. Detta kan vara nödvändigt om reaktionen förbrukar mycket energi och det finns en risk att smältan stelnar. Det är självfallet även möjligt att använda restgasen vid andra kemiska reaktioner än förbränning. 10 15 20 25 30 35 511 076 Fig. 2 visar ett möjligt sätt att tekniskt utföra den ovan beskrivna processen. Smälta 10 som utströmmar från bottnen av en panna 17 strömmar i ett förbränningsutrymme förhållande förvärmda smältan reagerar med 11 motströms i till de brinnande (steget II). svavelgaserna i ett reaktionsutrymme 13, i vilket gaser 14 gaserna Den sålunda i samma kärl aktiveras och reagerar när de bubblar genom smältan (stegen I och II). En spärrplåt 15 håller smältans yta på en tillräckligt hög nivå för att reaktionerna skall kunna ske och smältan avgår från reaktionsutrymmet till en lösartank som en överströmning 16. Efter förbränningen tillförs sätt att substökiometriska syreförhållanden upprätthålls förbränningsluft 12, emellertid på ett sådant för att förhindra att smältan oxideras. Det är även möjligt att hålla smältan som strömmar ut från pannan och förbrän- ningsutrymmet för gasen åtskilda från varandra genom en mellanvägg, varigenom oxidation av smältan förhindras och uppvärmningen av smältan sker genom indirekt värmeöver- föring.

Den svavelhaltiga gasen 14 tillsätts antingen allena eller tillsammans med en bärargas. Bärargasens uppgift är att säkerställa att flödesmängden är tillräckligt stor så att inte munstyckena genom vilka gasen införs under smältan till. rökgaser eller kolmonoxid. För att intensifiera reaktionerna täpps Lämpliga bärargaser är t.ex. inerta gaser, är det möjligt att tillsätta kol i reaktionsutrymmet 13.

Fig. 3 visar en annan utföringsform för utförande av gas- smält-reaktionerna. Slagg eller liknande kan strömma ut från bottnen av en sodapanna och täppa till förbränningsut- rymmet i utförandet enligt fig. 2. I fig. 3 är ett reaktion- sytrymme 20 anordnat i bottnen av sodapannan 21, varför Svavelhaltig gas 22 spärrplåt 23 håller smältans 24 yta på en tillräckligt hög nivå och överloppss- denna olägenhet ej är för handen. införs i reaktionsutrymmet 20. En 10 15 20 25 30 35 511 076 6 mälta avgår som en överströmning 25. Efter reaktionerna förbränns gas i ett förbränningsutrymme 26 ovanför smältan.

Fördelarna som uppnås med uppfinningen beskrivs nedan.

Svartlut insprutas normalt i en sodapanna, varvid vatten först avdunstas från denna och svartluten därefter pyro- lyseras i pannans gasutrymme. Under denna tid förångas cza 30 - faller ned till bottnen av sodapannan, 50 % av svavlet till en gasformig fas och resten där det deltar i bädd- och smältreaktionerna. Svavlet i gasfasen förorsakar Samtidigt utgör källan korrosionsproblem i pannans gasutrymme. svavlet, som har omvandlats till en gasformig fas, till svavelinnehållet i sodapannans rökgaser.

Genom ett system enligt fig. 4 är det möjligt att minska ovanämnda problem betydligt. Svartlut 30 tryckupphettas i en reaktor 31, varvid en betydande mängd. av svavlet i luten avlägsnas i form av gas innehållande metylmerkaptan, dimetylsulfid och svavelväte 32. Den återstående delen av svavlet i den värmebehandlade luten 36 som leds till pannan 35 är kraftigt bundet och frigörs inte lätt till gasfasen i pannans gasutrymme under torknings-pyrolyssteget. Huvudde- len av svavlet avlägsnas från sodapannas gasutrymme, varigenom dess korrosionsproblem samt svavelutsläppen minskar.

Svavelgasen 32 som frigörs vid tryckupphettninmgen bringas enligt föreliggande uppfinning i kontakt med smältan från pannan. Smälta_ 33 som. har' en normal svavelhalt erhålls sålunda utan att cirkuleras genom gasutrymmet. svavlet behöver införas i pannan och Då svavel har avskilts från svartluten innan den införts i sodapannan, är även smältans svavelhalt i bottnen av pannan lägre än normalt, varigenom Det kan dessutom korrosionen i smältutrymmet minskar. antagas att mängden av aska 34 från elfiltren minskar, 10 15 20 25 30 35 511 076 7 vilket i gasen efter smältreaktionerna bortförs för att förbrännas sin tur förbättrar pannans verkningsgrad. Om annorstädes utanför sodapannan, minskar sodapannans förbrän- ningsbelastning.

Fig. 5 visar ett alternativt sätt att bringa svavelgaserna i kontakt med smälta från en sodapanna. En del 40 av smältan strömmar ut från pannan 41 utan att komma i kontakt med den svalhaltiga gasen 42. Gasen 42 bringas i kontakt med endast, en del «43 av smältan. Sålunda erhålls två olika smältor, den ena 43 högsvavlig och den andra 40 lågsvavlig, av vilka koklutar med olika svavelhalter kan framställas.

Det blir därigenom möjligt att förbättra kokningen så att en massa av bättre kvalitet erhålls. I början av kokningen används högsvavlig lut och i senare skeden av kokningen lågsvavlig lut.

Fig. 6 visar ett alternativt arrangemang för tillförsel av svavelhaltig gas till en sodapanna. är därvid i enlighet med FI-patentansökningen 914252 delad Sodapannans 50 botten i två sektioner I och II, till vilka svartluten som har behandlats i en reaktor 52 fördelas. Dessutom införs i sektionen I svavelhaltiga fraktioner som uppståri.massafab- riken, såsom t.ex. aska från sodapannan. För att minska sodapannans korrosionsproblem och svavelutsläpp förs inte alla svavelhaltiga gaser till gasfasen i pannas förbrän- ningsutrymme, utan de svavelhaltiga gaserna 54 som uppstår vid värmebehandlingen av svartlut bringas i kontakt med den högsvavliga smältan 55. Smälta 55 med en hög svavelhalt alstras sålunda och samtidigt är korrosionsproblemen under kontroll. självfallet lägre än i sektionen I.

Svavelhalten hos smältan 56 i sektionen II är Ovan har beskrivits hur en svavelgas som uppstår vid tryckupphettning av svartlut bringas i kontakt med smältan.

På liknande sätt är det möjligt att bringa andra svavelhal- l0 15 20 25 30 35 511 076 8 tiga gaser som uppstår i en massafabrik, såsom avloppsgaser- na från ett kokeri, i kontakt med smältan för att uppnå motsvarande fördelar.

Om en tillräcklig mängd svavelhaltiga gaser avlägsnas vid tryckupphettningen av svartlut, är det möjligt att förbränna åtminstone en del av svartluten även under oxiderande förhållanden. En förhållanden blir enklare och är lättare att driva, då det sodapanna konstruerad för oxiderande inte är nödvändigt att upprätthålla en bädd, en smälta och reducerande förhållanden i bottnen av pannan. Den oxiderade smältan behandlas sålunda enligt uppfinningen en gas innehållande svavelföreningar och/eller kolväten, såsom etylen, varvid en smälta innehållande Na2S erhålls samt vidare grönlut av denna. Ett dylikt återvinningssystem (en kombination av en sodapanna och en panna fungerande under oxiderande förhållanden) lämpar sig t.ex. för fabri- ker, där sodapannan är överbelastad och en del av svartluten bränns under oxiderande förhållanden. Ett sådant system visas i fig. 7. Lut 60 från en indunstningsanläggning behandlas i en reaktor 61, varvid svavelhaltiga gaser 62 bildas. Svartluten från reaktorn 61 förs till ett kärl 63 för oxiderande förbränning, för vilken förbränningsluft 64 införs i kärlet. Den oxiderade smältan 65 förs från kärlet till värmebehandligen alstrade svavelhaltiga gaserna 62 införs. en reducerande reaktor 66, i vilken även de vid I den reducerande reaktorn 66 alstras natriumsulfid som ett resultat av åtminstone två reaktioner: svavelvätet i gasen reagerar med det oxiderade smälta natriumkarbonatet och etylenet reagerar med det smälta natriumsulfatet.

Svavelväte och etylen bildas då dimetylsulfiden spjälks under värmebehandlingen av svartluten och/eller upphettnin- gen av den svavelhaltiga gasen. Smälta med hög Na2S-halt erhålls sålunda, för framställning av koklut. Gaser 68 leds från reaktions- vilken avlägsnas som en överströmning 67 10 15 20 511 076 utrymmet 66 till ett kärl 63 för förbränning, från vilket heta gaser bortförs för värmeåtervinning. från 3 och 4 innehåller mindre svavel än gasen som Gaserna som avgår gas-smält-reaktionsutrymmena i fig. 1, 2, införs i smältan. från vilken åtminstone en Denna gas, del av svavlet avskiljs, kan användas som bränsle även i såsom t.ex. andra förbränningsanordningar, en mesaugn, en barkpanna eller en sodapannas överhettningssektion.

Då gasen insprutas i smältan kan den vara trycksatt av tre olika orsaker: 1) för att övervinna smältans statiska tryck, 2) för att minska gasens volym och därigenom åstadkomma en bättre kontakt mellan gasen och smältan, och för att minska 3) såväl gasen som smältan trycksätts förångningen av natrium under behandlingen av smältan.

Denna förångning kan utgöra ett problem om smältan upphet- tas. Gas/smältreaktionerna kan sålunda utföras vid olika tryck.

Claims (14)

10 15 20 25 30 511 076 10 PATENTKRAV

1. l. Förfarande för förhöjning av svavelhalten och/eller för reglering av sammansättningen av svavelfö- reningarna i en smälta som alstras i en massafabriks so- dapanna eller liknande återvinningspanna, k ä n n e - t e c k n a t därav, att i samband med utströmning från pannan a) åtminstone en del av smältan bringas i kontakt med gas innehållande svavelväte, kolväte, såsom etylen, och organiska svavelföreningar, såsom dimetylsulfid, som spjälkas i svavelväte och etylen, vilken gas härrör från massafabriken och vilken gas eventuellt behandlas, speci- ellt förvärms för àstadkommande av spjälkning av dimetyl- sulfid, b) gasen reageras med denna smälta, varvid en smälta med förhöjd natriumsulfidhalt alstras och en av- loppsgas bildals; och c) avloppsgasen avlägsnas och smältan med förhöjd natriumsulfidhalt förs till följande behandling.

2. Förfarande för reglering av sammansättningen av svavelföreningarna i en smälta som alstras i en massafa- briks sodapanna eller liknande återvinningspanna, k ä n n e t e c k n a t därav, att i samband med ut- strömning från pannan a) åtminstone en del av smältan bringas i kontakt med gas innehållande kolväte, företrädesvis etylen, b) gasen reageras med denna smälta, varvid en smälta med en förhöjd natriumsulfidhalt alstras och en avloppsgas bildas; och c) avloppsgasen avlägsnas och smältan med förhöjd natriumsulfidhalt förs till följande behandling.

3. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e - t e c k n a t därav, att gasen härrör från en tryckupp- hettning av svartlut.

4. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, 10 15 20 25 30 35 511 076 11 k ä n n e t e c k n a t därav, att värme tillförs i ste- get b) medelst elmotstànd eller heta gaser.

5. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att gasen som utströmmar i steget c) förbränns och rökgasen som sålunda alstras används för att direkt eller indirekt upphetta smältan som införs i steget b).

6. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, därav, k ä n n e t e c k n a t att gasen som utströmmar i steget c) förbränns som bränsle i en sodapanna eller annan panna eller ugn.

7. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, därav, löses k ä n n e t e c k n a t att efter steget c) smältan för bildande av grönlut, som kan användas som så- dan vid tillverkning av massa eller alternativt kaustise- ras före användningen.

8. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e - t e c k n a t därav, att den svavelhaltiga gasen införs i smältan tillsammans med en bärargas.

9. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att kol tillsätts i smäl- tan.

10. Anordning för tillämpning av förfarandet enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d därav, (13, 20, 66) för utförande av reaktioner mellan en gas innehållande sva- att den innefattar ett reaktionsutrymme velväte, kolväte, såsom etylen och organiska svavelföre- ningar sàsom dimetylsulfid, som spjälkas i svavelväte och etylen eller kolväten och en smälta som bildas i en soda- panna (17, 21) eller liknande àtervinningspanna (63), ut- loppsorgan (11, 26, 68) för den reagerade gasen och ut- loppsorgan (16, 25, 67) för smälta från reaktionsutrym- met. k ä n n e - (13, 66) är anordnat àtskilt fràn pannan och att anordningen ytterli-

11. Anordning enligt patentkravet 10, t e c k n a d därav, att reaktionsutrymmet gare innefattar organ (11, 65) för förande av smältan 10 511 Û76 12 från bottnen av pannan till reaktionsutrymmet och organ för avlägsnande av gas från reaktionsutrymmet.

12. Anordning enligt patentkravet 10, k ä n n e - t e c k n a d därav, att reaktionsutrymmet (20) är an- ordnat i omedelbar närhet av pannans botten.

13. Anordning enligt patentkravet 10, 11 eller 12, k ä n n e t e c k n a d därav, att gasen innehållande svavelföreningar och/eller kolväten insprutas i smältan medelst ett rör.

14. Anordning enligt patentkravet 13, k ä n n e - t e c k n a d därav, att röret är gjort av keramiskt ma- terial.