JPH0413477B2 - - Google Patents

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JPH0413477B2
JPH0413477B2 JP58162106A JP16210683A JPH0413477B2 JP H0413477 B2 JPH0413477 B2 JP H0413477B2 JP 58162106 A JP58162106 A JP 58162106A JP 16210683 A JP16210683 A JP 16210683A JP H0413477 B2 JPH0413477 B2 JP H0413477B2
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fluidized bed
solids
combustion
particle size
reaction chamber
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Efu Fuerudoman Haaman
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International Paper Co
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Publication of JPH0413477B2 publication Critical patent/JPH0413477B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/30—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having a fluidised bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/32—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with introduction into the fluidised bed of more than one kind of moving particles
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C11/00—Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
    • D21C11/12—Combustion of pulp liquors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/006—General arrangement of incineration plant, e.g. flow sheets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/04—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste liquors, e.g. sulfite liquors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2203/00—Furnace arrangements
    • F23G2203/50—Fluidised bed furnace
    • F23G2203/501—Fluidised bed furnace with external recirculation of entrained bed material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、一般にパルプ処理古液からの熱量お
よび化学有価物の回収方法および回収装置に関す
るものである。より詳細には、本発明は、複数固
体の流動床燃焼方式を使用するクラフトセルロー
スパルプ処理古液または黒液からの熱量および化
学有価物の回収に関するものである。
〔従来技術とその問題点〕 米国特許第4084545号公報は、２つの個々の粒
子寸法および／または密度を使用し、より大きい
（より重い）粒子を流動床系内に保持すると共に、
より微細な（より軽い）粒子を外部の熱交換器に
循環させるという流動床装置の操作方法を記載し
ている。ここに記載された燃料は硫黄含量の多い
石炭であり、かつ粒子の少なくとも１種は硫黄に
対する反応体で構成されている。他の炭素質燃料
も記載されているが、粒子は燃料の成分に対し不
活性であるか、または反応性である。燃焼残留物
を再循環させて一方もしくは両方の粒子を供給す
ることは示唆されていない。
米国特許第4303469号公報は、ナツク等の方法
に類似した方法におけるパルプ処理古液（主とし
てクラフト黒液）からの化学有価物および熱量の
燃焼および回収につき記載している。ここで使用
されている床粒子は、燃焼過程で生成する塩を含
まない不活性物質からなつている。
米国特許第3322492号公報は全く異なる回収方
式を記載しており、この場合クラフト黒液は工程
中で後に生成されるSO2が若干のNa2CO3と反応
してNa2SO4を生成するような条件下で流動床反
応器中にて粒子まで乾燥される。Na2SO4，
Na2CO3および乾燥有機物を含む乾燥粒子は第２
の床へ搬送され、ここで有機物は理論量より少な
い空気で燃焼されて還元性雰囲気を与え、硫酸塩
を硫化物まで還元する。残留水分との反応により
生成されるH2Sは除去されかつその後にSO2まで
酸化され、これを第１の流動床乾燥器へ戻して
Na2CO3と反応させる。ここに記載された方法お
よび装置は、本発明によるものと全く異なるもの
である。さらに、床系における粒子寸法の分布に
ついては何も記載されていない。したがつて、粒
子寸法の分布は通常のマツクスウエル−ボルツマ
ンのベル型曲線に近似すると考えるのが合理的で
ある。
米国特許第4084545号および第4303469号公報に
説明されているように、そこに開示された方法の
成功例は、燃焼を２種の異なる粒子を含む流動床
系において行なうことを必要とする。第１の小さ
い（すなわち軽い）粒子は、第２のより比重の大
きい（すなわちより大きい）粒子の床により占め
られていない反応器中の自由空間を実質的に占
め、この床中に侵入して反応器の頂部から除去さ
れかつ外部流動床熱交換器に通されて温度調節お
よび／または熱エネルギ回収が行なわれ、次いで
燃焼器の下部へ戻される。２種の床の平均粒子寸
法もしくは平均密度の中間寸法もしくは密度を有
する最少量の粒子が、この種の方式を良好に操作
するのに必要であると考えられかつ証明されてい
る。
しかしながら、上記したように、米国特許第
4084545号および第4303469号各公報のいずれも認
めているように、黒液の燃焼により生成される残
留塩は床反応器中で小さいまたは軽い（低密度）
およびより大きい（高密度）の粒子として使用す
ることができない。この理由は、黒液の燃焼によ
り生成される残留塩が古典的なマツクスウエル−
ボルツマンのベル型曲線に近似した全体的分布粒
子寸法、たとえば単一の平均寸法に対し対称的で
ある粒子寸法を有すると予想されるからである。
驚くことにこのことは実際上真実でないことが
判明し、事実、流動床燃焼系の正常な操作条件下
では燃焼残留塩は２つの個々の粒子寸法を有し、
これについては誰も予想しないであろう。一方の
粒子は微細粒子の流動床を維持するのに適した寸
法の比較的微細な粒子よりなり、第２の粒子はよ
り大きな粒子寸法の床を維持するのに適した比較
的粗大な粒子からなつている。小寸法から大寸法
まで凝集する極めて少量の中間寸法の粒子が、流
動床燃焼器中に任意の時点で見られる。
〔発明の要点〕
上記に鑑み、本発明によれば、濃縮したパルプ
処理古液を流動床反応室において空気による燃焼
にかけ、前記反応室はその第１空間領域に第１の
比較的微細な固体床粒子を含有する同伴流動床を
有すると共に、前記第１空間領域内のより限定さ
れた空間領域は比較的粗大な固体床粒子成分を含
有する第２の比較的緻密な流動床を有してなる、
パルプ処理古液からの熱量および化学有価物の回
収方法を提供し、この方法は第１の比較的微細な
固体床粒子と第２の比較的粗大な固体床粒子とが
空気中におけるパルプ処理古液の燃焼による燃焼
残留塩より実質的になり、第１空間領域からの第
１の比較的微細な粒子成分をより限定された空間
領域における第２の比較的粗大な固体床粒子中へ
循環させ、前記第１および第２の流動床が前記第
１の比較的微細な固体床粒子の平均粒子寸法と前
記第２の比較的緻密な固体床粒子の平均粒子寸法
との中間の粒子寸法のものを最少量含有すること
を特徴とする。
本発明の方法は、パルプ処理古液の燃焼制御を
可能にすると共に熱量および化学有価物の回収効
率を最大にし、さらに煙道放出物の制御を改善し
ながら相当の操作柔軟性を与える。
さらに、本発明はパルプ処理古液を、少なくと
も１種の粒状材料が他のものよりも微細な粒子寸
法を有する複数の固体粒状物質を備えた流動床反
応室で空気による燃焼にかける複数固体の流動床
燃焼器を提供し、この燃焼器は前記固体粒状物質
が実質的に空気中での前記パルプ処理古液の燃焼
生成物よりなることを特徴とする。
〔発明の実施例〕
以下、クラフト黒液からの熱量および化学有価
物の回収を示す添付図面を参照して、本発明の方
法および装置を説明する。
製紙プラントにおける木材のパルプ処理から流
出物として除去されたクラフト黒液は、通常、比
較的低い固体濃度を有し、一般に約14重量％の固
体を含有する。本発明の方法を実施するに際し、
この黒液は望ましくは少なくとも50重量％、特に
約50〜100重量％、より好ましくは約60〜85重量
％の全固体含量まで濃縮される。これは、パルプ
処理操作から流出したクラフト黒液を多重効用缶
１で処理して、多量の水を除去すると共に全固体
含量を増大させることにより達成される。
通常の操作において、多重効用缶１からの流出
物は約65重量％の全固体含量を有し、その温度は
約150〜230〓、望ましくは約180〜200〓まで上昇
しており、これを導管２を介して反応器の下端部
近傍から最初の流動床反応器３中へ導入する。本
発明の好適実施例によれば、流動床反応器は1978
年４月18日付けで特許されたナツク等による米国
特許第4084545号公報に開示された種類の複数固
体の流動床反応器である。この米国特許の第２図
およびその説明を参照することができる。一般的
方法は、1981年12月１日付けで特許されたジノボ
等に係る米国特許第4303469号公報に記載されて
いる。
複数固体の流動床反応器３は、上記特許に記載
されたように、複数の存在する固体によつて操作
される。本発明によれば、存在する固体は実質的
に塩からなり、この塩は主として空気による黒液
の燃焼の際に生成される炭酸ナトリウムと硫酸ナ
トリウムとからなつている。第３図に示したよう
に、より微細（より軽い）すなわち同伴しうる固
体粒子は実質的−25〜＋200メツシユ米国篩寸法
であり、すなわちこれら粒子は25メツシユ篩を通
過するが、200メツシユ篩を通過しない。25メツ
シユより大きくかつ200メツシユより小さい寸法
の粒子も少量存在する。第２図に示したように、
より粗大な（より重い）非同伴性の粒子は実質的
に＋８メツシユ米国標準篩寸法より大きい粒子で
あり、少割合の８メツシユ未満の粒子を含有す
る。
流動床反応器３には、周囲温度または高温度に
て参照符号４で示す個所から反応器の底部を介し
て空気を導入すると共に、必要に応じ炭素質燃料
をたとえば参照符号５で示す反応器の底部または
その近傍から導入し、さらに濃縮黒液も参照符号
２で示す底部近傍から反応器中へ流入させる。空
気と濃縮黒液と必要に応じ炭素質燃料との量は、
黒液および炭素質燃料の炭素含量に基づき好まし
くは約80〜90％の燃焼程度を与えるが、存在する
固体を全部懸濁させるように調整することができ
る。燃焼工程の気体生成物は主として二酸化炭素
と窒素と水蒸気とからなるが、さらに少量の一酸
化炭素と水素とメタンとを含む。黒液の無機成分
すなわち鉱物質は、硫酸塩および炭酸塩（一般に
硫酸ナトリウムおよび炭酸ナトリウム）に変換さ
れる。黒液と必要に応じ炭素質燃料との組合せに
おける有機物の燃焼が不完全であれば、炭素を含
む炭素質物質が生成される。望ましくは、流動床
反応器３内の温度を約1100〜1300〓、好ましくは
約1150〜約1250〓にするのに充分な燃焼を生ぜし
める。この温度範囲において、非気体燃焼生成物
は固体である。導入する空気の見かけ速度は、毎
秒約15〜約30フイート、好ましくは毎秒約20〜約
30フイートに調整され、反応器３中で黒液燃焼に
より新たに生成された微細粒子の固体と大部分の
固体炭素質材料との同伴を生ぜしめる。これらの
固体は流動床反応器３の頂部６から流出する。同
伴固体を合して導管７を介し気体／固体分離器８
へ移送し、ここで大部分の固体を燃焼残留気体か
ら分離し、この気体は若干の微細粒子固体と固体
炭素質物質とを保有する。主として二酸化炭素と
窒素と水蒸気とからなる気体物質および少量の同
伴固体を導管９を介して気体／固体分離器８の頂
部から除去する。大部分の微細粒子固体と炭素質
物質とは、気体／固体分離器８から導管１０を介
して除去される。導管１０を介して気体／固体分
離器８から転送される固体は、先ず望ましくは約
1100〜1300〓、好ましくは約1150〜約1250〓の温
度である。
これら固体は分離器８から導管１０を介して熱
交換器１１中へ流入し、ここで固体の熱の１部が
水を含有するチユーブ１２中へ交換されて、水蒸
気を発生する。この熱交換器１１は、慣用の流動
床と組合せて使用される慣用の装置であり、チユ
ーブ１２は熱除去部品の役割を果たす。熱の相当
な部分を放出した固体は、導管１３を介して熱交
換器１１から除去され、複数固体の流動床反応器
３の底部へ戻されてそこに循環される。
導管９を介して気体／固体分離器８から除去さ
れかつ残留同伴固体と反応器３からの燃焼気体と
を含有する気体成分は第２の気体／固体分離器１
４に通すことができ、ここで大部分の残留同伴固
体をさらに分離する。これらの固体は気体／固体
分離器１４の底部から除去され、導管１５を介し
て必要に応じ還元装置１６中に通される。この方
法は正常操作において、気体／固体分離器１４か
らの気体流出物はその頂部から導管１７を介して
流出し、殆んど硫化水素を含有せず、かつ主とし
て二酸化炭素と窒素と水分と微量の二酸化硫黄と
一酸化炭素と水素とメタンとからなつている。殆
んど完全に同伴固体が除去されているが若干の固
体を含有するこれら気体は必要に応じコンバータ
１８へ移送することができ、このコンバータは慣
用設計のコンバータであつて、気体／固体分離器
１４からの流出物の酸化性成分を約1450〓（790
℃）またはそれよりずつと高い温度にて断熱時に
酸化する。この温度の近傍において、気体中の過
剰酸素による一酸化炭素、水素およびメタンのほ
ぼ完全な酸化は極めて急速であり、かつ同伴され
た燃焼塩の少量部が溶融する。これら溶融塩は経
路１９を介して抜取ることができ、これを必要に
応じ溶融塩の還元装置１６へ搬送することができ
る。
かくして、殆んど酸化性物質を含有しい酸化気
体をコンバータ１８から排出させ、ダクト２０を
介して過熱器２１およびエコノマイザ２２へ通し
た後、グクト２３を介して任意所望の特定工程或
いはその他の標準的汚染抑制工程に通し、次いで
大気中に排気される。エコノマイザ２２と過熱器
２１とを使用して先ず水をエコノマイザ２２にお
けるチユーブ２４で加熱することにより熱量を回
収し、この加熱された水を配管２５を介して外部
熱交換器１１におけるチユーブ１２へ通し、ここ
で水の温度をさらに上昇させて水蒸気を発生させ
ることができる。次いで、水蒸気を配管２６を介
して過熱器２１におけるチユーブ２７へ通し、こ
こで水蒸気を過熱水蒸気に変換することができ
る。勿論、当業者が理解するように、チユーブ２
４からの熱水およびチユーブ１２からの水蒸気は
製紙工場における各種の工業操作に有用であり、
或いはこれらの１部を回収して次の熱回収工程へ
かけることなく直接に使用することもできる。エ
コノマイザ２２と過熱器２１との両者は周知の装
置である。好ましくは、これらは約1450〓もしく
はそれ以上でコンバータ１８から流出する煙道ガ
スが約400〓にてエコノマイザから流出するよう
に設計されかつ操作される。
当業者が理解するように、コンバータ１８は省
略することもできる。この場合、導管１７を通る
気体は便利には慣用のエコノマイザへ直接に通さ
れ、次いで適当な固体および気体の汚染抑制装置
に通した後、大気中へ排気することができる。熱
水と水蒸気とを発生する系は、当業者により容易
に他の構成に変化させることができる。
還元装置１６は、導管１５を介してそこに導入
された固体と、ダクト１９を介してコンバータ１
８からそこに導入された溶融残留塩と、過剰量の
微細な粒子固体とを受入れ、すなわちその量は操
作目的で反応器３へ循環するのに必要とされる量
よりも多く、分離器８の下端部から得られた後、
好ましくは導管１０を介して或いは熱交換器１１
の上部を介して移送されかつ図示したように導管
３９を介して還元装置１６へ移送される。
還元装置１６は、標準的な炉または反応器であ
る。還元装置１６中へ空気を導入する目的は、充
分量の未燃焼炭素質材料と必要に応じ入口２９を
介して供給された追加還元物質とを酸化して、硫
酸塩から硫化物への還元（すなわち吸熱反応）に
必要とされる熱を供給することである。残留未燃
焼炭素質材料および追加還元物質はこの還元反応
で使用される。
これら全成分の完全な反応は実際上期待され
ず、特に硫化水素ならびに硫黄を陰荷電もしくは
減少した荷電状態で含有するその他の揮発性化合
物からなる若干の不快ガスが残留する。これら不
快ガスを除去するその他の手段を設ける必要性を
避けるため、導管２０はこれら気体を導管１７中
の煙道ガス流へ案内した後、コンバータ１８中へ
導入する。還元装置は、望ましくは約1650〓の温
度で操作される。還元装置は、約１〜３重量部の
炭酸ナトリウムと約１重量部の硫酸ナトリウムお
よび硫化ナトリウムとの溶融混合物を含有する。
相当量の化学的還元を生ぜしめかつ撹拌手段を
備える還元装置１６の目的は、無機硫酸塩の多く
をクラフトパルプ処理溶液の必要成分である硫化
物まで還元することである。
上記したように、未燃焼の炭素質物質およびた
とえば炭素質燃焼のように追加還元物質は、還元
装置において二重の役割を果たす。これらは、有
力な化学還元剤として作用して存在する硫酸塩お
よびチオ硫酸塩を硫化物まで還元し、かつ入口２
８を介して導入された空気での酸化により燃焼熱
を供給する。硫酸塩から硫化物への還元は吸熱反
応であり、この反応を支持する熱エネルギは便利
にはコンバータ１８における炭素質物質の１部或
いは適宜供給される他の還元剤の酸化によつて供
給される。
溶融固体は導管３１を介して還元装置１６から
除去することができ、この段階で固体は無機硫化
物、炭酸塩および若干の未還元硫酸塩の形態であ
る。従来、これらはナトリウム塩である。これら
溶融塩を導管３１を介して溶融物冷却器３２中へ
通し、ここでその熱量の幾分かを除去して温度を
約1400〓まで低下させ、溶融物冷却器３２から導
管３３を介して慣用の溶融物溶解タンクへ移送
し、慣用方法によりクラフト白液までさらに処理
する。溶融物冷却器３２で回収された熱は、グク
ト３４を通過する空気を約1000〜約1300〓まで加
温するのに使用することができ、その後入口２８
を介して還元装置１６へ導入することができる。
この方式および方法の各燃焼工程および酸化工
程に対する酸素ならびに複数固体の流動床反応器
３、外部熱交換器１１および変換ダクト１３のた
めの流動化ガスを供給するには、この系へ空気を
供給するのが便利である。便利には、空気をダク
ト３５を介して供給し、その必要部分をダクト４
で分岐させて、複数固体の流動床反応器３におけ
る床を流動化させるために流動化ガスを供給する
と共に、そこで生ずる燃焼のための酸素を供給す
る。充分量の空気をダクト３５を介して導入し続
けて熱交換器１１における固体床を流動化させる
と共に、その一部を導管４１を介して分岐させ、
変換ダクナト１３中へ導入して微細固体を反応器
３へ循環させるための円滑な流れを与える。空気
はダクト３６を介して熱交換器１１から流出し、
相当の熱量を有する。したがつて、ダクト３６に
おける空気の１部をダクト３７を通して循環さ
せ、変換ダクト１３および熱交換器１１における
流動化ガスとして再使用する。ダクト３６におけ
る空気の残部はダクト３８を介して溶融物冷却器
３２中に通すことができ、ここでさらに空気は加
温されかつダクト３４を介して入口２８へ移送さ
れ、ここから還元装置２６中へ導入されてそこで
の燃焼反応に対する酸素を供給する。
かくして、この方法の操作により、黒液はその
有機物の実質的部分が流動床反応器３において燃
焼され、その間必要に応じ石炭または、たとえば
石油もしくは石油コークスのような炭素質燃料が
添加されて追加熱量を供給すると共に、還元装置
１６の還元工程に使用される未燃焼炭素質物質の
補充源を与える。燃焼工程の後、順次の工程にお
いて熱量は熱水および水蒸気として再捕集され、
他のプラントで直接に使用されるか、或いは他の
形態でエネルギを発生させてプラントで使用する
ため間接的に使用される。無機成分を回収して慣
用の緑液を生成させることができ、これを公知慣
用技術で処理してパルプ処理操作に再使用し、か
つ毒性ガスおよび不快ガスは放出に対し許容され
た化合物へ変換するまで系内に保持され、或いは
元来の形態で毒性ガスおよび不快ガスを抑制する
のに必要とされるよりも経済的な抑制方法で処理
される。勿論、これは還元装置１６からの流出ガ
スを導管３０を介して導管１７へ返送し、次いで
コンバータ１８へ移送してそこで処理するという
処理方式において容易化される。
上記したように、たとえば石炭、石油または石
油コークスのような炭素質燃料の適宜の添加は、
最初の流動床反応器３における初期燃焼工程の際
の追加燃料を供給する他、この燃焼を広範囲の条
件下で行ないうるようにすると共に、還元装置１
６の還元反応における還元原料として未燃焼炭素
質物質の充分な供給を確保する。
当業者は理解するように、全装置の所定操作条
件下で還元装置１６を適切に操作するには、追加
還元物質を供給する必要がある。好適補充還元物
質は、たとえばコークス、石油コークス、天然ガ
ス、生成ガスどの炭素原料である。還元装置１６
において石炭のような炭素源を直接に使用するこ
とは好ましくない。何故なら、石炭中に存在する
水分および揮発物が還元装置１６の円滑な操作を
阻害するからである。
この方法は、固体分離および回収の有効な手段
である。反応器３の頂部から流出するのは煙道ガ
スであり、酸化燃焼残留塩からなる不活性床固体
の一部は回収され、かつパルプ処理操作で再使用
され、未燃焼炭素質物質は還元工程で使用され
る。反応器３中に同伴される不活性床固体の実質
的部分は最初の気体／固体分離器８で分離され、
かつこのように分離された大部分は熱交換器１１
および導管もしくはダクト１３を介して反応器３
へ循環される。煙道ガスと残留同伴塩と未燃焼有
機物とは慣用の気体／固体分離装置１４により有
効に分離され、処理固体はダクト１５を介して還
元装置１６へ流入する。
外部熱交換器またはボイラ１１は燃焼熱を回収
するという重要な役割を果たし、この熱を分離床
固体から顕熱として貯え、したがつて熱交換チユ
ーブを反応器３内に直接設ける必要はない。燃焼
領域内に熱交換チユーブを設けないことにより生
ずる流動燃焼帯域の改善されかつ円滑な操作に加
え、熱交換チユーブの腐食も実質的に減少する。
全体として本方法の重要な面は、硫酸ナトリウ
ムから硫化ナトリウムへの変換からなる化学的還
元であり、硫化ナトリウムはクラフトパルプ処理
法における重要成分である。この還元は、上記し
たように還元装置１６で行なわれる。還元は還元
装置１６の下部で生ずる。空気は還元装置１６中
へ参照符号２８の個所から導入されて、たとえば
水素および一酸化炭素のような可燃性ガスを酸化
した後、還元装置から流出する。勿論、空気は未
燃焼炭素質材料を酸化して熱を発生するという重
要な役割をも果たす。これらの反応は発熱的であ
つて、吸熱反応である還元装置で生ずる還元反応
を支持するのに必要な熱エネルギを供給する。
本方法に使用される石炭、石油、石油コークス
またはその他の炭素質燃料の等級または種類は特
に重要でない。重質燃料油或いは原油でさえ使用
することができる。同様に、任意の入手しうる無
煙炭、瀝青炭、石油コークス或いは褐炭でさえ、
反応器中へ導入するための手段に適する粒子寸法
として使用することができる。
瀝青炭を燃料として使用する場合、これ黒液供
給固体に対する重量比として１：５〜１：100、
好ましくは約１：20の重量比で使用することがで
きる。
反応器３における燃焼工程は、反応器３、熱交
換器１１およびその他の接続導管ならびに気体／
固体分離器において必要とされる微細粒子寸法お
よび大型粒子寸法の塩の量よりも多い燃焼塩を連
続的に生成して安定燃焼と充分熱除去とを確保す
ることが判るであろう。上記したように、同伴さ
れかつ気体／固体分離器８おいて分離された微細
粒子固体の１部はダクト３９により移送された
後、熱交換器１１を通して還元装置１６へ移送さ
れ、その間大部分の熱量を保持し、したがつて追
加熱量を還元装置１６へ供給する。反応器３にお
ける緻密な床を維持するのに必要とされる量を越
えた大型粒子固体は、標準手段により反応器３の
下部から除去されて、ダクト４０を介し還元装置
１６へ移送することができる。
好ましくは、熱交換器１１は流動床方式で操作
されるので、返還導管１３の入口端部は有利には
熱交換器１１の内部に位置して、その底部から若
干の距離を有する。熱交換器１１における流動化
条件は流動床反応器３中に同伴されうると同程度
の大きさの粒子を同伴してはならないので、比較
的少量の微細粒子が凝集して大型粒子となるよう
なこれら大型粒子は別の返還ダクト４２を介して
熱交換器１１から反応器３へ返送することができ
る。
上記したように、当業者には判かるように、返
還ダクト１３における微細粒子の流れは、ダクト
１３中への空気の導入により促進させることがで
きる。空気入口の好適な位置は、返還ダクト１３
の正確な配置に依存して若干変化する。返還ダク
ト１３が実質的に「Ｌ」形状の丸型断面を有する
ダクトであれば、空気の導入は「Ｌ」の垂直脚部
の基部で垂直断面の中点近傍もしくはそれより若
干下方にて行なうのが好適であると判明した。
複数固体の流動床反応器を始動させるには、勿
論、反応器へ正確な寸法の粒子を先ず供給するこ
とが必要とされる。これは、ジノボの米国特許第
4303469号公報に記載されたような不活性固体を
充填し、次いで徐々にこれら固体をパージして燃
焼残留塩を操作が進行するにつれて増大させるこ
とにより与えられる。適当な粒子寸法の市販の
Na2SO4およびNa2CO3をこの目的で使用するこ
とができ、或いは所望に応じ同様な複数固体の流
動床反応器で生成された適当な寸法の粒子を使用
することもできる。
当業者は理解するように、本明細書中に記載し
た流動床装置に使用される２つの固体粒子相の分
離が、粒子寸法または密度或いはその組合せにお
ける差によつて生ずる。したがつて、より微細な
粒子寸法という用語は粒子の寸法および／または
密度を含むことを意味し、すなわちより微細およ
びより大きい粒子寸法という用語はさらにより小
さいおよび大きい密度の粒子を意味する。
さらに当業者が理解するように、還元装置１６
は全装置内に必要に応じて設けられる。還元装置
１６を使用しない場合、この装置および方法にお
ける適当な変更は当業者にとつて明らかであろ
う。たとえば、過剰の燃焼塩および適宜のコンバ
ータ１８からの溶融燃焼残留物を慣用の回収炉に
おける還元領域へ必要に応じて供給し、或いは任
意の便利な方法で処分することができる。
また当業者には理解されるように、同伴しうる
粒子の最大寸法は主として特定流動床におけるガ
ス速度に依存する。流動床装置から大型粒子を除
去する技術は当業界で周知されている。上記実施
例に記載した条件下で約0.5インチまでの直径を
有する緻密な床粒子を流動化させることに成功し
た。
〔発明の効果〕
燃焼残留固体のみを微細床固体おび粗大床固体
として使用する複数固体の流動床黒液燃焼器を操
作する方法おび装置につき開示した。正常の操作
条件において、微細粒子寸法および粗大粒子寸法
の固体分布が維持されると共に、最少量の中間粒
子寸法が維持される。熱量および化学有価物は容
易に黒液から回収され、不活性流動床固体から燃
焼残留塩を分離する必要性は避けられる。
【図面の簡単な説明】
第１図はパルプ処理古液からの熱量および化学
有価物の回収装置および回収方法を示す略図であ
り、第２図は流動床燃焼器の緻密床部分に典型的
に見られる粒子寸法分布を示すグラフであり、第
３図は流動床燃焼器の微細粒子寸法の流動床に典
型的に見られる粒子寸法を示すグラフである。 １……多重効用缶、２……導管、３，４，５，６
……反応器、７……導管、８……分離器、９，１
０……導管、１１……熱交換器、１２……チユー
ブ、１３……導管、１４……分離器、１５……導
管、１６……還元装置、１７……導管、１８……
コンバータ、１９……経路、２０……ダクト、２
１……過熱器、２２……エコノマイザ、２３……
ダクト、２４……チユーブ、２５，２６……配
管、２７……チユーブ、２８，２９……入口、３
０，３１……導管、３２……冷却器、３３……導
管、３４，３５，３６，３７，３８……ダクト、
３９……導管、４０……ダクト、４１……導管、
４２……ダクト。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも約50重量％の固体含有まで濃縮し
    たパルプ処理古液を流動床反応室中で空気により
    燃焼させることからなるエネルギ及び化学有価物
    を回収する総合的方法において、前記流動床反応
    室に： (a) 空気中における古液燃焼により得られる燃焼
    残留塩から実質的になる第一の比較的に微細な
    固体床粒子を含む第一空間領域中における同伴
    流動床； (b) 第一空間流動中における第二のより制限され
    た空間領域中において、空気中における古液燃
    焼により得られる燃焼残留塩から実質的になる
    比較的に粗大な固体床粒子を含む第二の比較的
    に緻密な流動床； (c) より制限された空間領域中における緻密な流
    動床を介して第一空間領域からの第一粒子成分
    の為の再循環路、ここにおいては、微細粒子固
    体の一部分が、流動床反応室の上部から分離さ
    れかつ除去され、前記分離されかつ除去された
    微細粒子大きさの固体から熱有価物を除去する
    為の熱交換手段を含む一つの流動床へ運ばれか
    つこの流動床を通され、かつ前記分離されかつ
    除去された微細粒子大きさの固体が、流動床反
    応室中で比較的に緻密な流動床の表面の下方に
    連続して再導入されており； (d) 前記第一流動床の平均粒子大きさと前記第二
    流動床の平均粒子大きさの間の粒子大きさの中
    間体の最小量を含む前記第一及び第二流動床；
    及び (e) 前記第一及び第二流動床を流動化させる為に
    供給される流動用空気 とを付与することを特徴とする方法。 ２ 前記分離されかつ除去された微細粒子固体の
    少なくとも一部分が、外部流動床を通過する前
    に、再び分離されかつ除去され、かつ除去された
    微細粒子固体を化学的還元にかけることを特徴と
    する請求項１記載の方法。 ３ 比較的に粗大な固体床粒子成分の少なくとも
    一部分が、流動床反応室から分離されかつ除去さ
    れ、かつ前記分離されかつ除去された比較的に粗
    大な固体を化学還元にかけることを特徴とする請
    求項１記載の方法。 ４ 微細及び比較的に粗大な両方の粒子大きさの
    床固体が、流動床反応室から分離されかつ除去さ
    れ、かつ前記分離されかつ除去された床固体の少
    なくとも一部分を化学還元にかけることを特徴と
    する請求項１記載の方法。 ５ パルプ処理古液が、クラフト黒液である請求
    項１記載の方法。 ６ 前記パルプ処理古液が、約1100〓（593℃）
    から約1300〓（704℃）までの温度で空気で燃焼
    されることを特徴とする請求項１記載の方法。 ７ パルプ処理古液が、複数の固体粒子物質を付
    与された流動床反応室において空気で燃焼される
    のに適合される多数の部分からなる固体の流動床
    燃焼装置において、前記流動床反応室は： (a) 第一の比較的に微細な固体床粒子を含む第一
    空間領域中における同伴流動床； (b) 比較的に粗大な固体床粒子を含む第二のより
    制限された空間領域中における第二の比較的に
    緻密な流動床； (c) より制限された空間領域中における緻密な流
    動床を介して第一空間領域からの第一粒子成分
    の為の再循環路、前記より制限された空間領域
    中においては、微細粒子固体の一部分が、流動
    床反応室の上部から除去され、前記除去された
    微細粒子を前記除去された固体から熱有価物を
    除去する為の熱交換手段を含む一つの流動床へ
    運ばれかつこの流動床を通される為の手段、及
    び前記除去された固体を、前記第二の比較的に
    緻密な流動床の表面の下方にて流動床反応室中
    に再導入する為の手段が付与されている；及び (d) 前記第一流動床の平均粒子大きさと前記第二
    流動床の平均粒子大きさの間の粒子大きさの中
    間体の最小量を含む前記第一及び第二流動床； とを備え、第一及び第二流動床は、空気中でパル
    プ処理古液の燃焼から得られる燃焼残留塩から実
    質的になることを特徴とする装置。 ８ パルプ処理古液がクラフト黒液であることを
    特徴とする請求項７記載の装置。
JP58162106A 1983-01-17 1983-09-05 パルプ処理古液からのエネルギおよび化学有価物の回収方法および回収装置 Granted JPS59137592A (ja)

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