SE510171C2 - Förfarande för tillvaratagande och återanvändning av svavel i en cellulosafabrik - Google Patents

Description

510 171 10 15 20 25 30 35 2 delaminera tallolj a i tallolj akokeriet. Svavlet genomgår processen och tenderar typiskt att anrikas i kokluten, vilket är synnerligen skadligt och skall hink-as pà olika sätt. I olika steg av processen bildas dessutom så kallade luktgaser som innehåller svavel i form av reducerade gas- formiga föreningar, vilket förorsakar svavelnedfall och olägenheter av lukt i omgivningen. Lzflrtgaser har sökts eliminera t.ex. genom att samla in gaserna och bränna dem antingen i befintliga pannor, en mesaugn eller en separat förbränningsanläggndng för luk-tgaser. Dâ en separat for- brärmingsanlägg-ning används, tillvaratas energin fran gaserna med en värmespülpanna och rökgaserna tvättas med en tvâttare, varvid typiskt används en NaOH-tvättare. De i rökgaserna ingående Sig-gaserna bildar sulfat- och sulfit- salter i tvättaren, vilka vandrar med vitluten till massa- behandlingen och återkommer sålunda till cirkulationen. För avsvavling av processen har framförts ett flertal för- faranden- T.ex. i FI 67243 visas ett föfiarande, vari en del av sodaluten cirkuleras som en med kokprocessen paral- lell avsvavlíngscirkulation, varvid luten karboneras och det bildade svavelvätet separeras genom strippning, va.- efter det bränns och av det bildas svavelsyra med hjälp av en vattenlösning. Denna apparatur är mycket komplicerad och dyr som investering.

Föreliggande uppfinning avser att åstadkomma ett sådant förfarande för avskiljning av svavel vid processen i en sulfatcellulosafabrik, varmed sv-avelmângden kan enkelt och lätt regleras, varvid det separerade sv-avlet kan åter- föras till cirkulationen för att ersätta den svavelsyra som erfordras vid blekziirzgssteget och för kokning av tallolja, samtidigt som lutens svavelhalt kan upprätthållas på önskad förfarandet enligt uppfinningen kännetecknas där- av, att de gasformiga svavelföreningarna tillvaratas i form av luktgaser, som bildas i oILiJ-:a steg av processen för 10 15 20 25 30 35 510171 3 cellulosatillverI-ming och som avskiljer sig under inverkan av enbart fysikaliska förhållanden, och att svavelsyran framställs av luktgaserna genom oxidering och upplösning i vatten eller svag svavelsyra.

Den väsentliga tanken i uppfinningen består däri, att svavlet tillvaratas i form av luktgaser uppkomna i olika steg av processen och dessa avskiljs från processen och ozideras så, att väsentligen allt svavel i luktgaserna omvandlas till svaveltrioxid, varefter av svaveltrioxiden på ett i och för sig känt sätt bildas svavelsyra, som á sin sida återföra till processen i steget för framställning av klordioxid eller koI-:raing av tallolja. På detta sätt kan en stor del av svavelsyran som fabriken behöver ersättas med den erhållna svavelsyra-l, samtidigt som olägenheter-na för omgivningen minskar avsevärt. Med definitionen “i fom av luktgaser som avskiljer sig under inverkan av enbart fysikaliska förhållanden” i patentJ-oravet l avses att lukt- gaserna avskiljs från lösningarna i processen på grund av temperatur eller övriga fysikaliska förhållanden utan sepa- rat behandling med kemiska änmen, vilken behandling år enbafi avsedd att bilda svavelhaltiga gaser och avskilja dem från processlösningen i något steg av cellulosa- tillverkningen. Dessutom kan man med förfarandet enligt uppfinningen upprätthålla en tillräckligt låg svavelhalt i luten, varvid olägenheterna som svavlet föranleder i användningen av apparaturen och i dess anvândningstid kan för det mesta undvikas. Speciellt förbättrar förfarandet enligt uppfinningen cellulosafabrikens ekonomiska lönsam- het, eftersom den bistår till bewdliga irxbesparingar när det gäller kemikaliekostnader.

Förfarandet beskrivs mera detalj erat som ett exem- pel med hjälp av bifogade ritningar, där figur 1 visar schematiskt en process för kokning av cellulosa och förfarandet enligt uppfinningen, figur 2 visar schematiskt ett sätt att framställa 510 171 1.0 15 20 25 30 35 4 svavelsyra i förfarandet enligt uppfinningen och figur 3 visar schematiskl: ett annat sätt att fram- ställa svavelsyra i förfarandet enligt uppfinningen.

I figur l visas en i och för sig konventionell process för kokning av cellulosa, i vilken process trä- materialet l som skall kokas tillförs en kokpanna 2. I kokpannan kokas det till cellulosa med koklut, varefter den använda kokluten eller svartluten tvättas bort från cellu- losan i tvätt: 3, och den tvättade cellulosan leds till blel-:ning Å. Svartluten leds vidare till indunsuxing 5 och 6, där från den avskiljs vatten tiLls den sltrtligen kon- centreras till en så hög torrämrxeshalt som möjligt- Innan indunstrxingen 5 äger även avskiljmmg av såpa från luten rum i en behållare 16. Den erhållna sàpan leds till tall- oljakokning 13. Det är numera känt att luten koncentreras i begynnelse-stadiet 5 vid atmosfartryck, varvid den kan värmas upp med ånga, vars temperatur är låg, varefter den vidarekonoentreras 6 vid ett *tryck högre än amosfärtzycket och genom direkt eller indirekt uppvärmning med hjälp av ånga under högt tryck och vid en hög temperatur, varvid som slutresultat erhålls en lut med en torrämneshalt av t.o.m. 75 - 80 % vid ett sådant tryck och en sådan temperatur att den kan föras vidare med en pnmp och inmatas i en sodapanna 7. I figuren visas efter den normala indunstningsanlägg- ningen S ett koncentreringssteg 6, varifrån luten tillförs en skild avskiljningsreaktor 8, där från den, då 'trycket ytterligare minskar något, avskiljs ånga och samtidigt olika svavelhaltiga lulctgaser, såsom' H28, CHBHS, (CH3),S, (CHQZS, osv- Både i cellulosakokningen 2, indunsüaings- anläggningen 5 och svavelavskilj ningsreaktorn 8 efter kon- centrerizagezz samt även i luttvättrzingssteget 3 bildas svavelhaltiga luktgaser. Alla dessa förs till ett oxida- ringssteg 9 för luktgaser, där svavelförening-arna oxideras så att slutresultatet är svavelnioxid, som tvättas i ett tväfisteg 10 frán rökgaser till svavelsyra. Till slut 10 3.5 20 25 30 35 510 171 5 tvättas rökgasema ännu i ett andm tvättsteg ll med en alkalisk lösning, t.ex. natzriumhydroxid, varvid små svavel- rester bildar en lösning som innehåller natriumsxzlfit, -bisulfit och -sxzlfat med den, vilken lösning tillförs svavelavskiljningsreaktorn 8 eller ett: sodapannan, och till en skorsten går härefter närmast kol- dioxid. Den bildade svavalsyran koncentreras i ett kon- centreringssteg 12, varvid den orena svaga svavelsyran kan ledas :111 1211013 akoxmiag 13 och den hagkaacentrerade svavelsyran leds till framställning av blekningskemikalier 14 för att ersätta utifrån anskaffad svavela. Avfalls- syra som bildas vid framställning av blelmingskemikalier 14 leds likaså till talloljakol-nzingen 13, varvid naurium- sulfat, som erhålls som rest därav, leds till indunstnings- arzläggningen 5 med svartluten. Den tvättade cellulosan leds till cellulosablel-mingen 4, dit de bildade blekningskemjJ-:a- lierna, dvs. närmast klordioxid, förs. På motsvarande sätt kan ångan som erhållits från svavelavsldljningsrealctorn 8 ledas till det sista koncentreringssteget 6 för upphettning av svartluten. Från svavelavskiljrfingsreaktom leds a- luten till sodapannan 7, varifrån av smält och vatten bil- dad grönlut leds till ett kausticeringssteg 15 och vidare efter kausticeringen till koklutkol-niingen 2.

Svavelsyrabildningen kan utföras fördelakt-igast genom att utnyttja en katalyt. I förfarandet enligt figur 2 bränns luktgaseifna i en värmespillpazma 21, varefter bil- dade SOZ-haltiga gaser oxideras i en katalytreaktor 22 med hjälp av en katalyt till SOS-gaser. Medelst förbränning i värmespillpannan kan åstadkommas ånga som kan användas i kolcningsprocessers olika steg. Som katalyt kan användas t.ex. vanadinpentoxid (vzOs), eller övriga för ändamålet lämpliga, i och för sig kända katalyter. Efter katalytreak- torn 22 leds gaserna till en tvättare 23 där tvätt i tvâ steg äger rum. I det första steget tvättas gaserna med antingen vatten eller en svag HzSCg-lösning, varvid svavel- lösningsmedel i 510 171 10 15 20 25 30 35 6 ixioxid reagerar och bildar svavelsyra med vatten. För att avlägsna svaveltrioxiden fullkomligt, tvättas de resterande gaserna i det andra steget med en NaOH-lösning, varefter gaserna kan ledas ut, och den bildade lösningen som inne- håller natriumsulfid eller natriumvätesulfid avlägsnas tex. till lösningsmedlet i sodapannan. I stället för en separat värmespillpanna 21 och kataytreaktor 22 kan kata- lytisk förbränning användas, varvid i förbränningskammaren bildas direkt svaveltriofld och gaserna tvättas såsom ovan visats.

I utföringsformen enligt figur 3 visas omvandling av rökgaser till svavelsyra i en värmespillpanna genom att i stället för en konventionell katalytreaktor använda en i och för sig känd aktivkolrealctor- Värmespillpannan visas inte i figuren, men rökgaserna komer från varmespillpannan längs en kanal 31 och de leds till skilda aktivkolreaktor- kammare 32. Gaserna leds under ett aktivkolskikt 33 och de går genom alrtivkolskiktet 33 och avlägsnas vidare till en skorsten genom en kanal 34.. över aktivkolskiktet förs 'tvätwätsl-za, i det närmaste vatten, längs en kanal 35 och den matas med pumpar 36 pá alctivkolskiktet 33. I reaktorn 32 oxideras de SOZ-haltiga gaserna under inverkan av aktiv- kolskiktet 33, varvid den bildade S0, förenas med tvätt- vätskan eller vattnet, som rinner genom en aktivkolmadrass och svavelsyran avlägsnas genom en kanal 37 till en uppsam- lingsbehâllare 38, varifrån den pumpas med en pump 39 till koncentrering enligt schemat i figur 1 och vidare till återanvändning.

I det följ ande anförs ett exempel på besparingar som kan uppnås med förfarandet enligt uppfinningen. Volym- strömmen pà de i processen bildade luk-tgaserna är ca 5 Nma/ sekund, varvid SOZ-halten är ca 3000 ppm. Svaveldioxi- dens massaström är 42,9 g/sekund, och med hjälp av en kata- lyt kan 90 % av svaveldioxiden oxideras till svaveltrioxid- Härvid erhålls svaveltrioxid i en mängd av 30,9 g/ sekund, 10 15 20 25 30 510 171 7 och tväfiad till svavelsyra erhålls 33,5 g svavelsyra per sekund. Då en luktgasanläggxzing används i 8000 timmar om året, kan som slutresultat erhållas 1022 ton svavelsyra.

Tillverkningen av tallolja förbrukar 2050 ton svavelsyra om året, varvid av luktgaserna erhålls ungefär hälften av den erforderliga svavelwran. Härvid står den utifrân anskaffade svavelsyran för endast 50 % av den mängd som normalt behövs- Vidare förbrukar det efter luktgas- anläggningen erforderliga NaOH-tvätten betydligt mindre av kemikalien, eftersom största delen av svavlet är avlägsnat före tvättsteget, och härvid bildas knappast nägra reak- tionsprodxflcter alls, vilka skulle lcräva avlägsning av tvättlösníngen, utan tvättlösningen kan cirkuleras betyd- ligt längre än tidigare.

Pörfarandet enligt uppfinningen kan effektiveras avsevärt genom att skilt för sig avlägsna svavelhaltiga gaser från den koncentrerade svartluten. Detta kan göras genom att upphetta den till en temperatur högre än kok- temperaturen och genom att hålla den där över en tillräck- lig tid, varvid då luten får svälla till ett lägre 'tr-yck, avskiljs nästan allt svavel från den i fom av svavel- haltiga luktgaser med vattenånga, varvid till sodapannan hamnar endast en obetydlig mängd svavel. Detta kan utföras t.ex. i samband med det sista koncentreringssteget, då luten hålls vid en tillräckligt hög temperatur, varefter den tillåts svälla. Uppfinningar: har ovan, i beskrivnings- delen och ritningarna, visats som ett exempel och den är pà inget sätt begränsad till det. Enligt ovan och genom till- lampning av förfarandet enligt uppfinningar: kan en i det närmaste helt sluten svavelcirlnilation åstadkommas, vasrvid nästan ingen svavelsyra alls behöver tillsättes till pro- cessen. Speciellt genom att avskil ja svavel fran koncentre- rad smrtlut pà ovannämnda sätt kan största delen av sva- velsyran som processen behöver erhållas från det avskilda ° 510 171 8 svavlet, och svavelsläppen och skador som dessa föranleder kan minimeras.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 510 171 9 Patentkzrav

1. Förfarande för tillvaratagning och återanvänd- ning av svavel i en sulfatcellulosafabrik, i vilket förfa- rande sv-avlet i en lutcirkulation avskiljs därifrån i form av gasformiga föreningar och oz-:ideras till svavelflioxid, varefter av svaveltrioxiden bildas svavelsyra genom att upplösa den i vatten, och den så här erhållna svavelsyran används vid framställning av t-ex. blek-.ningskemikalier och/eller tallolja, k ä n n e 't e c k n a t därav, att de gasformiga svavelförerzingarna 'tillvaratas i form av lukt- gaser, som bildas i olika steg av processen för cellu- losatillverlzrxing och som avskilj er sig under inverkan av enbart fysikaliska förhållanden, och att svavelsyran fram- ställs av luktgaserna genom oxidering och upplösning i vatten eller svag svavelsyra.

2. Förfarazzde enligt patentl-cravet l, k ä n n e - t e c k n a t därav, att för att effektivare avskiljningen av luktgaserna värmebehandlas svartluten under dess kon- centreringsprocess genom att hålla den vid en temperatur högre än koktemperatxxren för en förutbestämd tid och genom ett därefter låta. luten åter svälla, så att därur avskilda svavelhaltiga gaser frigörs för fillvaretagníng.

3. - Förfarande enlig-t patentkravet 2, k ä. n n e - t e c k n a t därav, att svartluten värmebehandlas under koncentreringsprocessen i anslutning till ett sista kon- centrerizzgssteg eller efter det.

4. Förfarande enligt något av patentkraven 1 - 3, känna-tecknat därav, attavlul-rtgaserxia bildas svaveldioxidhaltig rökgas genom att förbränna luktgaserna i en v-ärmespillpanna och genom att omvandla den sålunda erhållna sveveldioxiden till svaveltriofid genom vidare oxiaering.

5. Förfarande enligt patentlerevet 4, k ä. n n e - t e c k n a t därav, att svaveldioxiden omvandlas till 510171 lO 15 10 svaveltriofid genom att leda den genom ett aktivkolskikt, och svaveltrioxiden omvandlas till svavelsyra genom att genom nämnda aktívkolslfilrt leda vatten i en riktning mot- satt till gasströmningen.

6. Förfarande enligt patentlmavet 4, k ä. n n e - t e c k n a t därav, att de svaveltriofidhaltiga gaserna leds till tvätt i brå steg, varvid vatten eller svavelsyra inmatas i gaserna i det första steget för att omvancfla sva- veltrioxiden till svavelsyra, och i. det andra tvättsteget tvättas gaserna med natriumhydrofid för att binda det res- terande sv-avlet.

7. Förfarande enligt patentlcravet 4 eller 6, k ä n n e t e c k n a t därav, att svaveldioxiden omvand- las till svaveltriofid i en separat katdytkammare.

8. Föriarande enligt något av patentkraven 1 - 3, kännetecknar därav, att avluktgasernabildas svaveltn-ioxid medelst katalytisk förbränning.