SE514742C2 - Sätt att rena sulfidhaltiga kondensat - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 35 514i742 2 Det som framför allt begränsar möjligheten att använda kondensat inom processen är innehållet av sulfider, eftersom dessa kan ge obehaglig lukt och smak hos pappersmassan.

Detta utgör även ett betydande problem för arbetsmiljön.

Terpener ger också lukt. Terpenerna förekommer dock normalt i mycket làga halter i de mindre förorenade kondensaten.

Den teknik som stàr till buds för rening av dessa kondensat är huvudsakligen àngstrippning. Eftersom kondensatmängderna är mycket stora, krävs en stor stripperutrustning och stora mängder ànga för strippningen. Ãngmängderna blir sä stora att det definitivt inte kan vara ekonomiskt försvarbart att använda färskànga. Däremot kan man làta använda àngan, som drivs av vid indunstningen av avluten, i flereffekts- indunstning för strippning. Ångan som lämnar strippern kan effekt.

Reningsgraden för en sàdan stripper är dock begränsad p.g.a. sedan ätervinnas som värme i nästföljande att lutàngan frän den föregående effekten är förorenad vilket begränsar renheten i det utgående kondensatet.

Framför allt begränsas renheten med avseende pä sulfider, eftersom lutängan kan ha ett betydande innehåll av sulfider.

Detta sulfidinnehäll beror pà att man normalt tar ànga frän första effekten, där temperaturen är relativt hög, vilket ger en förhöjd sulfidhalt.

En ytterligare nackdel är att àngan vid passagen genom strippern tappar i tryck och att lättflyktiga komponenter anrikas. Dessa tvà saker medför att àngans kondenserings~ temperatur minskar, vilket medför att den tillgängliga temperaturdifferensen i indunstningen minskar. Detta har en negativ inverkan bàde energi- och kapitalkostnaderna för indunstningsanläggningen. Dessutom är indunstningen och stripper helt integrerade, varför dessa tvà delar inte kan köras oberoende av varandra.

Stripperns dimensioner kommer också att bli stora, vilket innebär betydande kostnader för utrustningen. 10 15 20 25 30 35 514 742 3 I en vanlig àngstripper avdrivs även andra lättflyktiga komponenter, såsom metanol.

I stället för ånga kan man använda sig av luft för att strippa kondensatet. En stor nackdel med detta är att luften förorenas och att den mäste renas pà något sätt.

Luftvolymerna kan också bli mycket stora. Dessuton1 kyls kondensatet ner av luften, som har en lägre vàttemperatur än kondensatets temperatur. Därför är inte ren luftstrippning ett realistiskt alternativ för en modern och miljövänlig pappersmassafabrik.

Föreliggande uppfinning erbjuder en möjlighet att med mycket hög effektivitet driva av främst sulfider i lutàng-kondensat från en cellulosaframställningsprocess, och att samtidigt ta hand om svavlet, sà att det inte förorenar miljön. Detta sker genom att i en sluten krets bestående av tre processteg läta avdriva sulfiderna frän kondensatet, oxidera de avdrivna sulfiderna till svaveldioxid och att absorbera denna svaveldioxid.

De tre processtegen blir således: l. Avdrivning (strippning) av sulfider från lutàng- kondensat. 2. Oxidering av brännbara komponenter som sulfider och kolväten. 3. Absorption av svaveldioxid.

Genom att läta dessa tre processteg (1, 2, 3) vara integrerade i en sluten krets kan själva reningen av kondensatet utföras med hög effektivitet och god energiekonomi, samtidigt som påverkan pà miljön minimeras.

Uppfinningen kommer i det följande att exemplifieras med hänvisning till ett i bifogade ritning illustrerat schema, som schematiskt visar de olika processtegen enligt uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 514. 742 4 I föreliggande uppfinning användes en gas som medium för att driva av sulfiderna fràn. kondensatet. Denna gas utgöres huvudsakligen och företrädesvis av luft. Detta processteg utformas normalt, som ett skrubbertorn 1, där gasen 4 tillföres i nedre delen och kondensatet 5 i övre delen så att gasen och kondensatet möts i motströmskontakt.

Kontaktanordningar i skrubberna kan utgöras av bottnar eller packningsmaterial. Gasen 6 som lämnar skrubbern kommer att bl a. av vätesulfid och innehålla sulfider i form metylmerkaptan, men även organiska komponenter, säsom metanol och terpener. Denna förorenade gas 6 förs till en 2 där värmeväxlas motströms oxidationsprocess gasen regenerativt. Avgaserna 7 fràn oxidationsprocessen innehåller till den viss del svaveldioxid. Dessa avgaser förs sedan till en kontaktanordning i form av en S02-skrubber 3 där svaveldioxiden absorberas i en företrädesvis alkalisk lösning 8. Gasen förs sedan äter vidare till kondensats- krubbern för att äter användas som avdrivningsmedium. På detta sätt bildas en sluten krets. Eftersom oxidationen i den slutna kretsen konsumerar syrgas mäste nytt syre tillföras. Ytterligare syre kan tillsättas genom tillförsel 9 av företrädesvis luft eller annan syrehaltig gas. Systemet tillàter inte att gas ackumuleras i kretsen och därför màste en mindre mängd gas 10 blödas ut. Gascirkulationen drivs genom de tre stegen företrädesvis av en fläkt. kretsen Genom att slutna gasen i den huvudsakligen cirkulerar runt kan en förhöjning av olika gaskomponenter i systemet byggas upp till tämligen höga halter. Eftersom endast en mindre mängd gas blödes ut, blir emellertid utsläppen, av för' miljön skadliga komponenter :mycket små trots höga koncentrationer i systemet.

Ett sätt att förbättra reningen av kondensatet i strippern är att làta öka S02-koncentrationen efter S02-skrubbern (3).

Ett sådant förfarande kommer att medföra att kondensatet i strippern (1) fär ett lägre pH-värde. Ett lägre pH-värde ger 10 15 20 25 30 35 514 var 5 i sin tur en bättre avdrivning av sulfider och möjliggör en närmast fullständig avdrivning av sulfider. En fullständig avdrivning kan annars vara svårt att erhålla eftersom kondensatet innehåller mindre mängder alkaliska komponenter som t.ex ammoniak som höjer kondensatets pH-värde när de sura sulfiderna avdrives. En alkalisk komponent som ammoniak kommer vid ett sänkt pH att stanna kvar i knndensatet.

Därigenom undviks utsläpp av ammoniak, son1 annars efter oxidationen skulle omvandlas till kväveoxider.

En förhöjning av S02-halten efter S02-skrubbern (3) kan erhållas genom att justera tillförsel av alkali till detta steg så att absorptionsvätskans håller ett relativt lägre pH. Ju lägre pH desto högre S02-koncentration i gasen från skrubbersteget (3). Ju högre S02-halt i. gasen, som utgör strippermediet, desto bättre avdrivning av sulfider från kondensatet. Denna effekt kan i sin tur användas på så sätt att kvoten mellan mängden kondensat och strippergas kan ökas med fortsatt god sulfidavdrivning. Detta i sin tur medför en förhöjning av halten avdrivna sulfider i strippergasen, förhöjd S02-halt oxidationen. På detta sätt kan SO24halten förhöjas avsevärt vilket i sin tur innebär en efter i hela systemet. Detta medför följande fördelar: 1. En produktion av sulfitsyra med ett relativt lågt pH möjliggörs. 2. Anläggningens storlek kan minskas.

Kväveutsläppet minskas (se ovan).

Den förnämnda fördelen möjliggörs genom att en förhöjd S02- halt i en gas jàmviktsmässigt ger ett lägre pH i absorptionslösningen. Eftersom tillsats av alkali minskas kan. er: bisulfitsyra erhållas. Denna syra kan i sin tur nyttjas för surgörning i t.ex blekeriet eller tallolje- kokeriet. En förhöjning av SOz-halten i den cirkulerande gasen medför dock att utsläppet av SO2från systemet ökar via utblödningen till atmosfären (10). Detta kan dock åtgärdas lO 15 25 30 35 514 742 6 genom att vid denna punkt koppla in en skrubber, för att absorbera S02. En skrubber i denna position utformas företrädesvis av flera absorptionssteg t.ex av samma utformning som strippern. Det skulle kunna förhålla sig så att man endast låter absorbera SO2i denna position. Således kan S02-skrubbern (3) utslutas ur systemet. fördel storlek Denna andra följer av det förhållandet att anläggningens huvudsakligen bestäms av det cirkulerande gasflödets storlek. Eftersonxen förhöjd S02-halt möjliggör att större kvoten mellan kondensat- och stripper- gasflöde, kommer gasflödet i systemet att kunna minskas.

Det renade kondensatet kommer att ha mycket låga sulfid~ halter och även eventuella terpener kommer att drivas av.

Detta kommer att ge ett kondensat som är tämligen fritt från illaluktande föroreningar. En betydelsefull föroreningskomponent i lutångkondensat är metanol. En del av metanolen kommer att drivas av i strippern, en del kommer att finnas kvar i kondensatet. Andelen avdriven metanol kommer att vara beroende av förhållandet mellan tillförd mängd kondensat och mängden cirkulerande gas.

Värmeekonomin är god i systemet eftersom ingen extern värmeenergi behöver tillföras. I processen genereras dessutom energi i oxidationssteget. Denna energi kan kompensera olika energiförluster i systemet och eventuellt överskott kan tas upp som värme av det utgående kondensatet.

I andra system där till exempel luft används som strippergas upptas betydande värmemängder i luften genom att det varma kondensatet avger vattenånga vid kontakten med luften. Detta ger en nedkylning av kondensatet, vilket undviks i den föreslagna uppfinningen, där eventuellt avdriven vattenånga återföres till systemet. Man kan eventuellt också utvinna värme ur systemet genom att låta införa en värmeväxlare i systemet. Med en sådan värmeväxlare som kyler systemet kan temperaturen styras. 10 15 20 25 30 35 514 742 7 Det kan även finnas anledning att tillföra värme till systemet. En anledning kan vara att man i vissa delar av kretsen vill undvika att gasen är fuktig. Eftersom den cirkulerande gasen efter t.ex. strippern är nàttad med vattenånga finns risken att vattendroppar faller ut som fukt i gasen. Genom att värma gasen kan då fukten elimineras.

Investeringskostnader och storlek av komponenter* stàr i stort sett i direkt proportion till mängden cirkulerande gas. Av denna anledning vill man begränsa den cirkulerande mängden gas. Detta kommer således att påverka metanol- avskiljningen. Det är därför rimligt att räkna med en viss mängd metanol som finns kvar i kondensatet. Metanol som förorening i kondensatet kan vara av nackdel om kondensatet skall släppas ut till recipienten. Om kondensatet däremot skall användas för internt bruk, som processvatten, t.ex. som tvàttvatten i blekeri, massatvätt eller mesatvätt är ett sådant kondensat utmärkt trots metanolinnehàllet.

Metanol har en positiv effekt pà blekning, dels som radikalfàngare och dels för förbättrad löslighet av lignin.

Dessutom är detta kondensat metallfritt. Normalt process- vatten som beretts frän närliggande vattendrag innehåller alltid en del metaller, som bl.a. övergàngsmetaller. Dessa övergàngsmetaller kan vara mycket skadliga för blekeri- processen eftersom dessa kan bryta ner blekerikemikalier, som t.ex. vàteperoxid. Eftersom metanolen bidrar som radikalfàngare, minskar nedbrytningen av blekerikemikalier.

Ett metallfritt kondensat som används i blekeriet har därför stora fördelar trots ett visst metanolinnehäll. Genom àterföring av kondensatet till processen undviks ett utsläpp av syreförbrukande ämnen. Metanolanrikningen. i processen blir' mycket marginell, eftersonl uttaget av rwetanol fràn processen är relativt stor för varje processcykel.

Strippningen av kondensat kan utföras pà en rad olika sätt.

Den typ av utrustning, som bör väljas skall vara en 10 15 20 25 30 35 514742 8 utrustning där avskiljningsgraden är mycket hög. En sådan utrustning bör bestå av ett flertal jämviktssteg efter varandra, där kondensatet möter en motgàende gasström.

Exempel på sådan utrustning är kolonner med bottnar eller packningsmaterial. Detta finns välk beskrivet i teknisk litteratur, som t.ex. "Perry's Chemical Handbook", MacGraw-Hill Book Company, 1984.

Engineers' Oxidationsprocessen kan ske på ett flertal sätt, men de relativt svaga koncentrationerna av' brànnbara föreningar ställer speciella krav på denna process. För att de brànnbara föroreningarna skall oxideras krävs en relativt hög temperatur. Man bör använda sig av en regenerativ termisk oxidationsprocess (RTO), där gasen värmeväxlas så väl att erforderlig temperatur erhålles för en i det närmaste fullständig oxidation. Exempel på en sådan process beskrivs i patentansökan PCT/SE85/00257.

Skrubbning av de SO;-haltiga gaserna kan göras med en alkalisk vätska. Vid ett massabruk finns det god tillgång på alkaliska processvätskor. En sådan processvätska är oxiderad vitlut.I den oxiderade vitluten har sulfiden tagits bort genom oxidation. Vitlut är så starkt alkalisk att SO¿nWcket lätt kan absorberas. Det räcker utan vidare med ett jämviktssteg. En venturiskrubber är en processutrustning där knappt ett jämviktssteg erhålles. I venturiskrubbern kan en relativt hög gashastighet hållas, vilket gör utrustningen Skrubbervätskan kommer att cirkuleras kompakt. genom venturin.

Skrubbervàtskans pH skall styras för att kontrollera S02- halten i gaserna ut från skrubbern. Venturiskrubbern har en stor fördel genom att den cirkulerande vätskan kan ha relativt kort uppehàllstid. Det möjliggör en snabb styrning av pH i skrubbern. Genom att skrubbern endast har ett knappt jämviktssteg i stället för flera blir svarstiden också snabb.

Claims (11)

10 15 20 25 30 35 514 276,2 PATENTKRAV

1. Sätt att sulfider och andra föroreningar från avlägsna lättflyktiga lutàngkondensat fràn en cellulosa- framställningsprocess, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att sagda lutkondensat tillföres till en stripper (1), som ingår i en sluten krets innefattande sagda stripper (1) och en regenerativ termisk oxidations-process (RTO)(2), i vilken krets cirkuleras en gas (4) huvudsakligen bestående av luft och sådana komponenter, som bildas eller avdrivs i denna krets, varvid den cirkulerande gasen avdriver sulfider och andra lättflyktiga föroreningar fràn lutàngkondensat (5), varefter gasströmmen (6) förs vidare till en RTO-process (2), där de avdrivna föroreningarna förbränns under bildande av S02 och därefter föres den SC5-haltiga gasen (7) till en SO2-skrubber (3), alkali absorptionsmedel (8), varpå den cirkulerande gasen àterföres där företrädesvis används som till strippern (1).

2. Sätt enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att S02-skrubbern (3) ingår i den slutna kretsen.

3. Sätt enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att en mindre mängd gas (10) blödes ut ur kretsen samtidigt som luft eller annan syrehaltig gas (9) tillföres för att säkerställa att tillräckligt syre finns närvarande för att oxidationen i RTO-processen (2) skall ske.

4. Sätt enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att den som absorptionsmedel använda alkalin (8) är oxiderad vitlut. lO 15 20 30 35 514 742 lO

5. Sätt enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, S02-skrubbern (3) tillräcklig halt av SO2ä1'kvar i gasen (4) när den àterföres att surhetsgraden i regleras så att till strippen (1), där S02 försurar kondensatet (5) och därmed bidrar till att ytterligare avdriva sulfiderna i kondensatet.

6. Sätt enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att en vàrmeväxlare införes pà godtycklig plats i den slutna kretsen för att utvinna eller tillföra energi och att därigenom styra temperaturen i systemet.

7. Sätt enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att man styr mängden recirkulerad gas gentemot mängden kondensat för optimering av metanolinnehället i kondensatet.

8. Sätt enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att sagda kondensat användes som bakvatten 1 ett blekeri för att minska blekerikemikaliekostnaden.

9. Sätt enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att den gas (10) som blödes ut minimeras genom användning av ren syrgas eller en syrgasberikad luft, som för oxidationen nödvändig makeup-gas (9).

10. Sätt enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att den utblöda gasen (10) fràn systemet skrubbas med avseende pà SO2:i en separat skrubber, som företrädesvis utgörs av ett flertal absorptionssteg. 514' 742 ll

11. ll. Sätt enligt något av föregående patentkrav, kânnetecknat därav, att SOz-halten förhöjs till en sådan nivà i systemet att absorptionsvätskan i S02-skrubbern blir tillräckligt sur för att denna vätska skall kunna nyttiggöras som surgörnings- medel i andra processdelar av en massafabriken som t.ex blekeri eller talloljekokeri.