FI85515C - Foerfarande foer reglering av en sulfatcellulosafabriks sulfiditet - Google Patents

Description

6551 5

MENETELMÄ SULFAATTISELLUTEHTAAN SULFIDISUUDEN SÄÄTÄMISEKSI-FÖRFARANDE FÖR REGLERING AV EN SULFATCELLULOSAFABRIKS SULFIDITET

5 Sulfaattikeitossa käsitellään puu NaOH:a ja Na2S:a sisältä vällä valkolipeällä, jolloin ligniiniä liukenee ja sellu-loosakuidut vapautuvat. Selluloosakuitujen (massan) ja keittokemikaalien seosta käsitellään vedellä, jolloin saadaan mustalipeää. Mustalipeä väkevöidään haihduttamalla. 10 Väkevöity mustalipeä poltetaan soodakattilassa ja näin saatu pääasiallisesti Na2S:a ja Na2C03:a sisältävä kemikaalisulate liuotetaan veteen, jolloin saadaan viherlipeää. Viherlipeä kaustisoidaan sammuttamattomalla kalkilla (CaO) NaOHra sisältäväksi valkolipeäksi. Kaustisointireaktion toisena 15 tuotteena on pääasiassa CaCC^sta muodostuva meesa. Valkoli-peä johdetaan keittämöön ja meesa kalsinoidaan meesauunissa kaustisoinnissa uudelleen käytettäväksi sammuttamattomaksi kalkiksi.

20 Sulfaattisellutehtaassa syntyy rikkipäästöjä pääasiallisesti soodakattilassa, haihduttamossa ja keittämössä. Ympäristöhaittojen vähentämiseksi on rikkipäästöt minimoitava. On todettua, etcä mustalipeän kuiva-ainepitoisuuden nostaminen vähentää soodakattilan rikkipäästöjä. Toisaalta viherlipeän 25 rikkipitoisuus nousee tämän seurauksena ja siten myös valkolipeän sulfidisuus sekä mustalipeän rikkipitoisuus.

On syytä olettaa, että haihduttamon rikkipäästöt nousevat mustalipeän korkeamman rikkipitoisuuden takia.

- 1 30 Suomalaisesta kuulutusjulkaisusta 75615 on tunnettua, että mustalipeän viskositeettia voidaan alentaa lämpökäsittele-mällä se keittolämpötilaa korkeammassa lämpötilassa. Sen ansiosta mustalipeä voidaan haihduttaa korkeampaan kuiva-’ ainepitoisuuteen, jolloin soodakattilan rikkipäästöt V : 35 pienenevät.

____; US-patentista 2,711,430 on tunnettua, että mustalipeää lämmitettäessä vapautuu orgaanisia rikkiyhdisteitä.

2 b 5 51 5

Nyt on yllättäen havaittu, että yllämainittuja ilmiöitä voidaan käyttää hyväksi uudella tavalla.

5 Keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että mustallpeästä poistetaan rikkiä rikkiyhdisteitä sisältävän kaasun muodossa lämpökäsittele-mällä sitä ennen haihdutuksen viimeistä vaihetta keittoläm-pötilaa korkeammassa lämpötilassa ja että valkolipeän 10 sulfidisuus säädetään lämpökäsittelyn lämpötilaa ja/tai viiveaikaa säätämällä.

Kun rikkiä poistetaan mustallpeästä ennen kuin se poltetaan soodakattilassa, niin sulan rikkipitoisuus alenee ja sen 15 johdosta myös viherlipeän ja valkolipeän. Massatehtaan rikin kokonaispäästötaso alenee valkolipeän sulfidisuuden alenemisen ansiosta.

Mustalipeän lämpökäsittelyssä n. 1-3 paino-% sen kuiva-20 aineesta muuttuu dimetyyllsulfidia (DMS) sisältäväksi kaasuksi. Kun tämä erotetaan mustallpeästä ennen kuin mustalipeä syötetään soodakattilaan niin kattilaan menevä kulva-ainevirta pienenee, eli toisin sanoen saavutetaan myös se hyöty, että kattilan kuormitus pienenee.

25 Säätämällä lämpökäsittelyn lämpötilaa ja/tai viiveaikaa voidaan mustallpeästä poistuva rikkimäärä ja siten myös valkolipeän rikkipitoisuus säätää halutulle tasolle.

30 Lämpökäsittely suoritetaan sopivimmin välittömästi ennen loppuhaihdutusta painekuumennuksena n. 170-200°C:n, edullisimmin 190°C:a korkeammassa lämpötilassa. Käsittelyajan pituus riippuu lämpötilasta ja lipeän laadusta. Viiveaika on tyypillisesti n. 20 minuuttia, jotta rikkiyhdisteitä 35 sisältävää kaasua muodostuisi merkittävässä määrin.

li 3 85515

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseen tarkoitettua painekuumennusjärjestelmää kaaviollisesti, ja kuvio 2 esittää erästä laitetta 5 rikkiyhdisteitä sisältävän kaasun jakamiseksi runsasrikki-seen ja vähärikkiseen fraktioon.

Kuviossa 1 esitetyssä monivaihehaihdutinjärjestelmässä, joka käsittää 6 haihdutusvaihetta E I - E VI, pesemöstä 10 tuleva laihalipeä syötetään n. 18% kuiva-ainepitoisuudessa vaiheeseen E VI. Haihduttimet ovat sinänsä tunnetulla tavalla toimivia haihduttimia, esim. US-patentin

No.3,366,158 mukaisia falling film -tyyppiä, jossa lipeä saatetaan valumaan kalvona alas höyryllä lämmitettyjä

15 lämpöpintoja pitkin. Haihdehöyry, joka syntyy vaiheessa E

V ohjataan putken 4 avulla vaiheeseen E VI ja käytetään siinä lämmityshöyrynä. Vaiheessa E VI haihdutettu lipeä siirretään seuraavaan vaiheeseen E V putkea 6 myöten, jossa vallitsee edellistä vaihetta korkeampi lämpötila ja

20 paine. Vastaavalla tavalla lipeä siirretään vaiheesta E V

putkea 8 myöten vaiheeseen E IV ja vaiheesta E IV putkea 10 myöten vaiheeseen E III. Vaiheessa E III kehittynyt höyry johdetaan vaiheeseen E IV putken 12 kautta ja vaihees- ΓΊ ta E IV vaiheeseen E V putken 14 kautta. Keksinnön mukaises- "·/ 25 ti mustalipeä, jonka kuiva-ainepitoisuus kuviossa esitetyssä esimerkissä on noussut 37% viedään sen jälkeen putken 16 kautta painekuumennus järjestelmään, joka käsittää lämmön- vaihtimet HEX I - HEX VII, paisunta-astiat FT I - FT VI ja : reaktorin 18. Paisunta-astiat ja lämmönvaihtimet ovat 30 toiminnallisesti siten yhteenkytketyt, että mustalipeä ·;·* virtaa paisunta-astioiden läpi vastavirtaan lämmönvaihtimien läpi virtaavaan mustalipeään nähden ja että lipeän paisun- nassa syntyvä höyry lämmittää lipeän epäsuorasti lämmönvaih- ’·* ' timissa.

• · « 35 4 8 5 S1 5 Lämmönvaihtimet on kytketty sarjaan putkien 20,22,24,26,28 ja 30 avulla. Paisunta-astiat on kytketty sarjaan putkien 36,38,40,42 ja 44 avulla. Paisunta-astiat on kytketty lämmönvaihtimiin putkien 46,48,50,52,54 ja 56 avulla.

5 Haihduttamosta tuleva lipeä pumpataan lämmönvaihtimeen HEX I, jossa se lämmitetään paisunta-astiasta FT I putken 46 kautta tulevalla höyryllä. Vastaavalla tavalla lämmitetään lipeä lämmönvaihtimlssa HEX II - HEX VI paisunta-astiolsta FT II - FT VI tulevalla höyryllä. Viimeisessä lämmönvaihti-10 messa HEX VII lipeä lämmitetään tuorehöyryllä 68, jonka jälkeen se johdetaan reaktoriin 18 putken 32 kautta. Reaktorista lipeä johdetaan paisunta-astiaan FT VI putken 34 kautta. Lipeä paisuu asteittain paineesta n. 13 bar paineeseen n. 2 bar sarjaan kytketyissä paisunta-astioissa 15 ja sen lämpötila laskee. Viimeisestä paisunta-astiasta FT I lipeä pumpataan putkea 70 myöten haihduttamon vaiheeseen E II ja siitä edelleen putkea 72 myöten vaiheeseen E I. Vaihe E I lämmitetään tuorehöyryllä 78. Vaiheen E I haihdutuksessa kehittyvä höyry johdetaan putken 74 kautta vaihee-20 seen E II ja vaiheen E II höyry vastaavalla tavalla putken 76 kautta vaiheeseen E lii.

Painekuumennuksen tarkoituksena on toisaalta alentaa loppuhaihdutuksessa väkevöitävän mustalipeän viskositeettia, 25 jolloin lipeän haihdutus- ja käsiteltävyysominaisuudet paranevat ja toisaalta poistaa siitä rikkiä. Tähän tavoitteeseen päästään nostamalla kuvion 1 mukaisessa järjestelmässä lipeän lämpötila lämmönvaihtimlssa HEX I - HEX VII asteittain n. 90°C:sta n. 190°C:een ja pitämällä se tässä 30 lämpötilassa reaktorissa 18 n. 20 minuuttia. Tällöin mustalipeän ligniinissä tapahtuu pilkkoontumista, josta seuraa viskositeetin aleneminen. Laskenut viskositeetti helpottaa lipeän väkevöimistä haihduttamon E I -valheessa n. 80% kuiva-ainepitoisuuteen. Samalla ligniinin metoksyyli-35 ryhmiä lohkeaa, jolloin muodostuu DMS:a.

li 5 85515

Lipeän paisuntahöyryn lauhtuessa lämmönvaihtimissa HEX I-HEX VI syntyy sekundäärilauhdetta. Lauhde johdetaan kuris-tuslevyjen läpi korkeammassa paineessa toimivasta lämmön-vaihtimesta seuraavaan alemmassa paineessa toimivaan 5 lämmönvaihtimeen putkien 58,60,62,64 ja 66 kautta. Alemmassa paineessa toimivaan lämmönvaihtimeen tullessaan lauhde paisuu ja luovuttaa lämpöä lipeälle. Lauhtumattomat rikkiyhdisteitä sisältävät kaasut poistetaan lämmönvaihtimista ja johdetaan yhteiseen kaasunpoistorunkoon 80, joka on yhdis-10 tetty rikin talteenotto- tai hävittämislaitteeseen.

Kuviossa 2 on esitetty eräs keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseen tarkoitettu laite, jossa painekuumennuksessa lipeästä eroava, rikkiyhdisteitä sisältävä kaasu voidaan 15 jakaa kahteen fraktioon, josta toinen sisältää pääosan rikkiyhdisteistä ja toinen on olennaisesti rikitön.

Kuvion 1 kaasunpoistorunkoon johdetut rikkiyhdisteitä sisältävät kaasut 82 syötetään sinänsä tunnettuun kaksi-20 vyöhykkeiseen täytekappalekolonniin 84 vyöhykkeiden väliin. Kolonnin alaosaan syötetään höyryä 86. Kolonnin yläosaan johdetaan osa jäähdyttimestä 88 tulevasta lauhteesta 90. Jäähdyttimessä jäähdytetään kolonnista tuleva rikkipitoinen ; kaasu, jolloin saadaan olennaisesti rikitön, metanolia 25 sisältävä lauhde 90 ja pääosan rikkiyhdisteistä sisältävä kaasu 92. Rikkiyhdisteitä sisältävä kaasu poltetaan poltto-laitteessa 94, jonka jälkeen kaasusta otetaan lämpöä talteen lämmöntalteenottolaitteessa 96 ja SO2 absorboidaan veteen, -· * NaOH-liuokseen tai valkolipeään absorptiolaitteessa 98 tai 30 lauhdutetaan. Osa lauhteesta 90 poltetaan polttolaitteessa 100 ja polttokaasuista otetaan lämpöä talteen lämmöntal-teenottolaitteessa 102.

• · m • · · • · ·

Muissa sellutehtaan laitteissa kuten keittimessä, haihdut- • « ’·"* 35 tamossa ja strippauskolonneissa syntyvät rikkipitoiset 6 85515 kaasut voidaan yhdistää painekuumennuksessa syntyvään kaasuun syötettäväksi täytekappalekolonniin 84.

On selvää, että kaasujen 82 sisältämät rikkiyhdisteet 5 voidaan eliminoida muilla tunnetuilla menetelmillä.

Keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetyistä oheisten patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen 10 puitteissa.

li

Claims (8)

1. Menetelmä sulfaattisellutehtaan sulfidlsuuden säätämiseksi, tunnettu siitä, että mustalipeästä poistetaan rikkiä 5 rikkiyhdisteitä sisältävän kaasun muodossa lämpökäsittele-mällä sitä ennen haihdutuksen viimeistä vaihetta keittoläm-pötilaa korkeammassa lämpötilassa ja että valkolipeän sulfidisuus säädetään lämpökäsittelyn lämpötilaa ja/tai viiveaikaa säätämällä. 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että rikkiyhdisteitä sisältävä kaasu poltetaan S02 :n muodostamiseksi, joka absorboidaan veteen, NaOH-liuokseen tai valkolipeään tai lauhdutetaan. 15

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasu jaetaan pääosan rikkiyhdisteistä sisältävään fraktioon ja olennaisesti rikittömään fraktioon, jotka fraktiot poltetaan erikseen. 20

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pääosan rikkiyhdisteistä sisältävä kaasufraktio erotetaan täytekappalekolonnissa.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että painekuumennuksen jälkeen mustalipeän paine alennetaan rikkiyhdisteitä sisältävän höyryfaasln aikaansaamiseksi ja näin saatu höyryfaasi lauhdutetaan.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpökäsittely suoritetaan 170°C:a korkeammassa, sopivimmin 190°C korkeammassa lämpötilassa.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu 35 siitä, että lämpötila ylläpidetään 5-60, sopivimmin 10-30 minuutin ajan. 5 8 85515

7 8 5 b 1 5

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpökäsittely suoritetaan välittömästi ennen loppuhaihdutusta. I: 9 85515