SE530373C3 - Anordning och förfarande för urlakning av klorid och kalium ur elfilteraska - Google Patents

Description

25 30 530 373 2/12 Avskiljningen sker vanligen genom att askan löses upp i vatten och därefter leds till brukets vattenrening. Dessa typer av avskiljning medför dock även betydande förluster av natriumsulfat som har ett värde och att de i elfilteraskan förekommande tungmetallerna belastar avloppet.

Den förlust av natriumsulfat som sker vid avskiljning av elfilteraska från tillförsel av kemikaliekretsloppet måste kompenseras genom täckningskemikalier. Ett flertal processer av olika typer finns för att återvinna Na2SO4 från den avskiljda elfilteraskan genom att rena elfilteraskan från främst kalium och klorider. De föreslagna lösningarna innehåller oftast filter eller delsteg där man kyler upplöst eller lakad elfilteraska i sin helhet eller delmängder därav. Det finns även andra processer för återvinning av Na2SO4 där elfilteraskan först helt löses upp för att sedan åter kristalliseras genom förångning i en kristallisator med påföljande separering av fast fas och vätska.

Filtreringstekniken l SE 504 374 C2 visas ett förfarande där elfilteraskan behandlas i ett trycksatt filter, där såväl filtrering och tvätt av filterkaka och eventuellt lakning sker i ett och samma kärl. Denna process ger ett gott resultat så länge som filtret kan hållas fritt från igensättning. Metoder för att rengöra filtret erfordras, där rengöringen sker antingen under drift eller vid tillfälliga avbrott av filtreringsprocessen. l US 3,833,462 visas ännu ett förfarande där lakning sker vid pH 3-6 och 40- 80°C, följt av filtrering i ett filter. l Tappi Proceedings, Chemical Recovery Conference 1992 i Seattle, sid. 329- 350, "Recycle of Bleach Plant Extraction Stage Effluent to the Kraft Liquour Cycle” presenterar B. Blackwell och A. Hitzroth erfarenheter från tillämpade lakningsprocesser. I ett system tillämpades en lakning av elfilteraskan i vatten vid en torrsubstanskoncentration runt 15 vikt-% samt vid pH 5, vilket låga pH påpekades utgjorde ett påtagligt korrosionsproblem. Den lakade vätskan ett filter (belt filter) och detta filter igensättningsproblem på grund av små partiklar av organiskt material som satte flltrerades i visade påtagliga O605SE_rev.doc 10 15 20 25 30 530 373 3/12 igen filterduken. En föreslagen åtgärd var att ta till ett större filter, vilket i sig torde förlänga drifttiden, men förr eller senare måste filtret rengöras. Drygt 89% av i elfilteraskan ingående natriumklorid uppgavs kunna lakas ut fràn elfilteraskan, Kvlninqstekniken l SE 515 987 visas en alternativ metod vilken inbegriper kylning. Här skall lakningen ske vid pH under 10 och temperatur över 20°C, typiskt vid 30°C, varefter den totala mängden av uppslammat material undergår en kylning till temperatur under 20°C. Denna process inbegriper ett kylbehov med åtföljande energiförbrukning. Även i WO9819003 visas en annan metod för lakning av elfilteraskan där elfilteraskan först undergår en lakning vid minst 32°C, företrädesvis i närheten av vattenlösningens kokpunkt, och där en första utkristalliserad substans efter separering återförs till svartlut.

Det från processen erhållna lakvatten undergår sedan även kylning till cirka 10- 15°C varefter en andra utkristalliserad substans ävenledes återförs till svartluten. Detta system ger god urlakning men har ett betydande energibehov för kylningen även om kylningen bara erfordras för de mindre mängderna som lakvattnet utgör.

Separerinq med centrifuqerinq l SE 517 587 C2 visas ett förfarande för rening av elfilteraska från främst klorider genom lakning och efterföljande separering av utkristalliserad substans, vilken utkristalliserad substans àterförs till processen för bildning av svartlut.

Genom en upprepad mild agitation av uppslammad elfilteraska i en lakningstank med total uppehållstid mellan 1-5 timmar, direkt följt av en centrifugering av den lakade elfilteraskan, erhålls en god avskiljning av fast fas i form av kristallina Na2SO4. slutindunstning och/eller àtervinningen i sodapannan. Mer än 70% av Den fasta fasen tillförs svartluten inför elfilteraskans kloridinnehàll och 70% av kaliuminnehåll lakas ut effektivt och 0605SE_rev.doc 10 15 20 25 30 530 373 4/12 förbättrat utnyttjande av processkemikalier erhålls, där elfilteraska slammas upp och behandlas i en lakningstank. I lakningstanken genomgår e|filteraskan minst två omrörningar i två agiteringszoner. Därefter matas e|filteraskan till ett separeringssteg i vilket den lakade e|filteraskan undergår en separering av kristaliiserad substans genom centrifugalseparering, där torrsubstans samt en fraktion av vätska erhålls. Torrsubstansen återförs till lutcykeln eller till ytterligare lakningssteg med efterföljande separation av fast fas från vätskefasen, och där vätskefraktionen återleds till delar till lakningstanken respektive bort från processen.

Nackdelarna med denna metod är att centrifugalsepareringssteget är tämligen dyrt.

SYFTET MED UPPFINNINGEN Ett första syfte med uppfinningen är att erbjuda en anordning och ett förfarande utan de nackdelar och problem som den kända tekniken uppvisar.

Ett andra syfte är erhålla en kontinuerlig process där man inte innefattar filtreringar, vilka filterprocesser medför igensättningsproblem och behov av regenerering av filtermediet..

Ett tredje syfte är att åstadkomma en kontinuerlig process som är billigare och inte har de nackdelar som finns i SE 517 587 C2.

Ovanstående syften erhålls med en anordning samt ett förfarande i enlighet med de kännetecknande delarna av patentkraven 1 och 7.

FIGURBESKRIVNING I figur 1 visas en ritning på en föredragen utföringsform av den uppfinningsenliga anordningen för lakning av elfilteraska.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN l den följande detaljerade beskrivningen kommer begreppen första volym, andra volym och tredje volym att användas. 0605SE_rev.d0c 10 15 20 25 30 530 373 5/12 Med första volym avses här en mixningskammare med en första recirkuleringszon, där elfilteraska under kraftig agitation utblandas med Iakvätska till en blandning av elfilteraska och Iakvätska.

Med andra volym avses här en kristalltillväxtkammare med en andra recirkuleringszon, där krlstalltillväxt av blandningen av elfilteraska och Iakvätska gynnas och där kalium- och kloridberikad vätska avdrages.

Med sedimenterlngszon, där urlakad elfilteraska dras av. tredje volym avses här en sedimenteringskammare med en I figur 1 visas en föredragen utföringsform av en anordning för lakning av elfilteraska som innehåller kalium och klorider.

Anordningen i figur 1 innefattar ett kärl (2) med en första volym (V1) belägen överst i kärlet (2). Den första volymen (V1) är innesluten av stationära begränsningsväggar. De stationära begränsningsväggarna utgörs av i kärlet (2) vertikalt anordnade cylinderformade begränsningsväggar, samt en botten (105).

Första volymen (V1) innehåller en första vätskefas i väsentligen hela denna första volym, den del av första volymen som inte är vätskefas utgörs av en gasfas, vilken är belägen ovanför vätskefasens vätskeyta (104). l första volymen (V1) är dessutom en första motordriven omrörare (101) anordnad.

Första omröraren (101) är fast anordnad på en axel (103) vilken drivs att rotera medelst en motor (M1).

Från en sodapanna (ej visad i figur) matas kalium och kloridhaltig elfilteraska (11) in i den första volymen (V1) via ett inslussningsorgan (12), vilket fungerar som ett luftläs. I den första volymen (V1) utblandas elfilteraskan (11) med Iakvätska under kraftig agitation från första omröraren (101). I samband med elfilteraskans mixning med lakvätskan, sà kommer de fina askpartiklarna, som är rika på klorid och kalium att tillväxa genom rekristallisering. Därefter leds elfilteraskan via ett första utlopp (102) anordnat i botten på den första volymen till en andra volym (V2) vertikalt anordnad under den första volymen (V1) i kärlet (10). Tvärsnittsarean i det första utloppet (a1) är mindre än 0605SE_rev,doc 10 15 20 25 30 530 373 6/12 tvärsnittsarean av den första volymen (A1). I övre delen av första volymen (V1) är en ventilationsfläkt (14) anordnad i syfte att förhindra kondensfukt från att komma upp i elfilteraskans tillopp till första volymen.

Den andra volymen (V2) är vertikalt anordnad under den första volymen (V 1) och är anordnad för att hålla blandningen och ge förutsättningar för en gynnsam kristalltillväxt. Den andra volymen (V2) är innesluten av stationära begränsningsväggar. De stationära begränsningsväggarna utgörs av i kärlet (2) vertikalt anordnade cylinderformade begränsningsväggar, samt en botten (205).

Andra volymen (V2) innehåller en andra vätskefas i väsentligen hela denna andra volym (V2). l andra volymen är dessutom en andra motordriven omrörare (201) anordnad. Andra omröraren (201) är fast anordnad på en axel (103) vilken drivs att rotera medelst en motor (M1). Andra omröraren är anordnad inuti en cylinder (204), vilken cylinder är öppen i dess båda ändar.

I den andra volymen undergår blandningen av elfilteraska och lakvätska en andra omrörning med den andra omröraren (201). Andra omröraren (201) pressar blandningen upp genom cylindern (204), så att en relativt horisontalplan, toroidformad strömning att bildas runt cylindern (204), där toroiden har sitt centrum i cylinderns centrum och där toroidens ytterkanter är belägna utanför cylinderns mantelyta. Blandningen av elfilteraska och lakvätska tvingas således att recirkulera i den toroidforrnade strömningen i sina ytterkanter nedåt och i centrum uppåt, varvid kristalltillväxt av slampartiklar i denna toroidformade strömning gynnas.

I botten (205) av andra volymen (V2) är ett andra utlopp (202) anordnat som utmynnar i en tredje volym (V3). Tvärsnittsarean (a2) i det andra utloppet (202) är mindre än tvärsnittsarean (A2) av den andra volymen (V2). Botten (205) i den andra volymen, där andra utloppet (202) mynnar ut, är konformad på ett sådant sätt att utloppet (202) mynnar ut i konens spets.

I andra volymens begränsningsväggar är avdragskanaler (203) anordnade.

Från avdragskanalerna (203) avdrages klar och renad kalium- och kloridrik vätska från ytterkanten av den toroidformade strömningen. Runt 0605SE__rev.doc 10 15 20 25 30 530 373 7/12 avdragskanalerna (203) är en låda med öppning nedåt anordnad på ett sådant sätt att volymen under avdragskanalerna ej är omrörd och kristallpartiklar därför sjunker i denna volym och avdragskanalerna därigenom endast drar av vätska från volymen V2.

De slampartiklar som växt genom omkristallisering i den toroidformade strömningen tenderar att sjunka ned i det andra utloppet in i tredje volymen (V3) medan mindre partiklar genom strömningen tenderar att hållas kvari volym V2 för ytterligare kristalltillväxt.

Den tredje volymen (V3) är vertikalt anordnad under andra volymen (V3). Den tredje volymen är innesluten av stationära begränsningsväggar. De stationära begränsningsväggarna utgörs av i kärlet (2) vertikalt anordnade cylinderformade begränsningsväggar, samt en botten (308). Tredje volymen (V3) innehåller en tredje vätskefas i väsentligen hela denna tredje volym.

Botten (308) på tredje volymen är konformad vertikalt nedåt med ett tredje utlopp (302) anordnat i toppen på den konformade botten. Vid tredje volymens konformade botten verkar en långsamtgående motordriven raka (301) med uppgift att underlätta förtjockning och utmatning av kristallslamningen. Den motordrivna rakan (301) är fast anordnad på en axel vilken drivs att rotera medelst en motor (M2).

Tredje utloppets tvärsnittsarea (a3) är mindre än 20% av tvärsnittsarean av den tredje volymen (V3). Utloppet är försett med ett utslussningsorgan (303) för utslussning av urlakade slampartiklar från tredje volymen (V3). Slampartiklarna mixas sedan med svartlut och returneras till indunstningsstationen (ej visad i figur).

I den tredje volymens begränsningsväggar är tillförselorgan (304) anordnade för tillförsel av kondensat (307) till den tredje volymen (V3) på ett sådant sätt att lakvätska förträngs från den slamning som matas ut från den tredje volymen.

Kondensatet håller en temperatur under 70°C, företrädesvis under 65°C.

En cirkulationsledning (305) innefattande en pump (306), är anordnad mellan 0605SE_rev.doc 10 15 530 373 8/12 första volymen (V1) och tredje volymen (V3). Cirkulationsledningens suginlopp är anordnat i övre delen av den stationära begränsningsväggen i tredje volymen (V3) och cirkulationsledningens utlopp är anordnat i första volymens begränsningsvägg. l cirkulationsledningen matas lakvätskan från tredje volymen till första volymen för att där blandas med elfilteraskan.

Uppfinningen är inte begränsad till ovan visade utföringsformer, utan flera varianter är möjliga inom ramen i de efterföljande patentkraven.

B|.a. så behöver de tre volymerna ej vara anordnade i ett gemensamt kärl. Det är heller ingen nödvändighet att de är anordnade vertikalt.

Det är också möjligt att en ytterligare volym för omkristallisering infogas mellan de här beskrivna första och andra volymerna.

Ej heller är det nödvändigt att första omröraren (101) och andra omröraren (201) drivs av en gemensam motor och sitter på samma axel. Med fördel roterar första och andra omröraren vid olika varvtal och drivs då med separata drivlinor. 0605SE_rev.doc

Claims (1)

1. 0 15 20 25 30 PATENTKRAV 1 . Anordning (1) för lakning av elfilteraska innehållande kalium samt klorider kännetecknad av att anordningen innefattar: - en första volym (V1) innesluten av stationära begränsningsväggar, innehållande en första vätskefas i väsentligen hela denna första volym och en första motordriven omrörare (101) anordnad i volymen, och till vilken första volym inmatas kalium och kloridhaltig elfilteraska (11) via ett inslussningsorgan (12), - ett första utlopp (102) anordnat i botten (105) på den första volymen och som utmynnar i en andra volym, där tvärsnittsarean i det första utloppet (a1) är mindre än tvärsnittsarean av den första volymen (A1), - en andra volym (V2) innesluten av stationära begränsningsväggar innehållande en andra vätskefas i väsentligen hela denna andra volym och en andra motordriven omrörare (201) anordnad inuti en i båda ändar öppen cylinder (204) i den andra volymen, samt att åtminstone en avdragskanal (203) är anordnad i den andra volymens begränsningsväggar, - ett andra utlopp (202) anordnat i botten (205) på den andra volymen och som utmynnar i en tredje volym, där tvärsnittsarean i det andra utloppet (a2) är mindre än tvärsnittsarean iden andra volymen (A2), - en tredje volym (V3) innesluten av stationära begränsningsväggar innehållande en tredje vätskefas i denna tredje volym och en motordriven raka (301), - ett tredje utlopp (302) från den tredje volymen anordnat i botten på den tredje volymen, där tvärsnittsarean i det tredje utloppet (a3) är mindre än 20% av tvärsnittsarean av den tredje volymen (A3), och försett med ett utslussningsorgan (303) för utslussning av urlakade slampartiklar, - tillförselorgan (304) anordnade i den tredje volymens stationära begränsningsväggar för tillförsel av kondensat till den tredje volymen, - en cirkulationsledning (305) med pump (306) anordnad mellan första och tredje volymen, med cirkulationsledningens suginlopp anordnat i en övre del av den stationära begränsningsväggen till den tredje volymen och cirkulationsledningens utlopp anordnat i den första volymens begränsningsvägg, - varvid elfilteraskan utblandas i den första volymen under omrörning och 10 15 20 10, tillsättning av vätska avdragen från den tredje volymen, kristalltillväxt sker i den andra volymen under avdragning av klorid- och kalium haltig lakvätska från avdragskanalen (203), och att kondensat tillsättes in i tredje volymen under förträngning av lakvätska från kristallslamningen i den nedre delen av den tredje volymen. . Anordningen enligt patentkrav 1 kännetecknad av att första, andra och tredje volymerna är vertikalt anordnade. . Anordning enligt något av patentkraven 1-2 kännetecknad av att första, andra och tredje volymerna är anordnade i ett gemensamt kärl. _ Anordning enligt något patentkrav 1-3 kännetecknad av att tredje volymens botten är konformad . Anordning enligt något av patentkraven 1-4 kännetecknad av att andra volymens botten är konformad. _ Anordning enligt något av patentkraven 1-5 kännetecknad av att en ventilationsanordning (14) är anordnad i övre delen av första volymen (V1) för bortförande av fukt. 10 15 11 7. Förfarande för Iakning av kalium- och kloridhaltig elfilteraska kännetecknat av att elfilteraskan under kraftig agitation i en första recirkuleringszon utblandas med lakvätska, följt av att den i lakvätskan utblandade elfilteraskan leds till en andra recirkuleringszon, i vilken blandningen av elfilteraska och Iakvätska är satt i en relativt horisontalplan toroidformad strömming, där vätskan tvingas att recirkulera i den toroidformade strömningen i sina ytterkanter nedåt och i centrum uppåt, varvid kristalltillväxt av slampartiklar i denna toroidformade strömning gynnas, och där från Iakning kalium- och kloridhaltig berikad vätska avdrages från ytterkanten av den påtvingade toroidformade strömningen under det att slampartiklar sjunker till en tredje sedimenteringszon, i sedimenteringszonen tillsätts kondensat så att denna förträngs genom slampartiklarna, från sedimenteringszonen avdrages lakvätska som tillsättes i första zonen för att blandas med elfilteraskan.