JPH05506896A - ナトリウム化合物の水溶液の調製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 不発明は、−酸化炭素、二酸化炭素及び水素ガスを含む熱いガスとともに、セル ロース廃液の部分燃焼で形成されたナトリウム化合物の水溶液の調製方法に関し 、ナトリウム化合物の内容物をもったガスは部分的に溶解液で満たされた容器、 及び上部がガス発生器に接続され、下部が溶解液の静止表面下に達している垂直 に配置された下降管からなる装置内の一種類又はそれ以上の溶解液と直接接触さ せられている。

発明の背景 紙パルプの製造時に、脱リグニンに用いられる技術によって異なる種類の組成を もったアルカリ金属と炭素化合物を含む廃液が生成される。紙、２ルプの漂白も 、異なる種類の組成をもった廃液を生成する。

亜硫酸塩法による脱リグニンでは、ナトリウム又はマグネシウム化合物のような 、異なる無接アルカリ化合物が用いられる。硫酸塩法による脱リグニンでは、無 機アルカリ化合物はナトリウム化合物からなる。硫酸塩ノクルプの漂白からの廃 液は、大量の塩化ナトリウムを含む。上記の及びその他のセルロース工業からの 廃液は、本発明の用途の出発材となることができ、この廃液に限定されることな く硫酸塩廃液に関して以下に例示される。

硫酸塩パルプの利用では、木材は蒸解液を用いて蒸解され、蒸解液の有効数分は 実質的に水酸化ナトリウム及び硫化水素ナトリウムからなる。セルロース繊維以 外に、廃液が蒸解時に製造され、廃液は回収可能な化学品及び可燃性炭素化合物 を含むいわゆる黒液である。さしあたシ化学品は回収ボイラーでの液燃料によっ てほとんど回収されるので、それによシ炭素化合物のエネルギーがスチームの製 造に用いられる。

回収ボイラーでは、液はボイラーの底部区域で部分燃焼され、それによシ化学品 を含むナトリウムとイオウは還元され、実質的に炭酸カルシウムと硫化ナトリウ ムからなる融解物を形成する。炭素化合物は、−散化炭素、二酸化炭素及び水素 を含む可燃性ガスを形成し、そのガスは二次空気を加えることによシ、回収ボイ ラーの上部で最終的に燃焼させられる。−化学品の融解物は回収ボイラーの底部 に融解物のプールを形放し、後で別のタンク、いわゆる融解物溶解器で溶解され るように、化学品は回収ボイラーから融解状で抜き出される。水又は弱アルカリ 水溶液に上記ナトリウム化合物を溶解して得られた溶液は、主に炭酸ナトリウム 、硫化ナトリウム及び水酸化ナトリウムを含むであろうし、いわゆる緑液である 。緑液は、次式により不酸化ナトリウムとほとんど溶牌しない炭酸カルシウムの 生成中に生石灰で処理される。

Ｎ１２ＣＯ５＋　ＣＩＬＯ＋　Ｈ２ＯＭ　２ＮａＯＨ＋　ＣａＣＯ５硫化ナトリ ウムは反応に参加していない。そのとき有効蒸解化学品の水酸化ナトリウムと硫 化水素ナトリウムからなる液体溶液は白液と呼ばれる。炭酸カルシウムは、通常 は酸化カルシウムを回収するためにローラ炉で燃やされる。沈殿した炭酸カルシ ウム、いわゆる石灰スラッジを洗浄するとき、弱液（ウィークリカー）と呼ばれ る希アルカリ溶液が得られる。弱液と白液とは類似した内容の化学品を有する。

しかしながら弱液は著しく低い濃度を呵する。

白液の調製に用いられる緑液は、通常次のように構成される。

水酸化ナトリウム、ＮａＯＨ１−５〜２５　ｔ／を硫化ナトリウム、Ｎａ２Ｓ　 ２０〜５０Ｐ／を炭酸ナトリウム、Ｎａ２ＣＯｓ　９０〜１０５　Ｐ／１硫酸ナ トリウム、Ｎａ２Ｓ０４５〜１０　Ｐ／ｚ（すべて水酸化ナトリウムとして計算 ）蒸解液として用いられる白液は、通常次のように構成される。

水酸化ナトリウム、ＮａＯＨ８０〜１００　Ｐ／ｚ硫化ナトリウム、Ｎａ２Ｓ　 ２０〜５０５’／を炭酸ナトリウム、Ｎａ２ＣＯ３１０〜３０　Ｐ／を硫酸ナト リウム、Ｎａ２５Ｏａ　５〜１０５’／ｌ（すべて水酸化すｌ−ＩＪウムとして 計算）緑液の化学品含有量は、水暇化ナトリウムとして計算して通常は１５０〜 ２００　？／ｌである。よシ高い濃度は塩の沈殿のために望ましくなく、よシ低 い濃度は不必要に大量の水が工程で取扱われることを意味する。

セルロース廃液の部分燃焼は、例えばスウェーデン国特許第８５０２７３１−６ に記載されたａＩ類のガス発生器で行うことができる。この方法によれば、溶融 ナトリウム化合物の小滴及び−酸化炭素、二酸化炭素と水素を含む可燃性ガスは 部分燃焼で形成される。本発明の目的は、そのようなガス混合物及び溶融小滴の ナトリウムを分離し、後続の蒸解液中の工程に適した水溶液を調製することであ る。

７００°Ｃから１４００　’Ｃの温度でのセルロース廃液の部分燃焼によ多形成 されるす）　ＩＪウム化合物は、固体。

液体及びガス状のいずれの形状でも存在する。さらにナトリウム、酸化ナトリウ ム及び水酸化ナトリウムの微細煙も形成される。異なる形状で存在しているガス とす）　ＩＪウム化合物の分離は、いく分かは溶融ナトリウム化合物の粘着性に よって、いく分かは熱交換器に析出し、したがって側辺への排出を避けるために 前もって濾過し装置を洗蜂する必要のある、微細煙を分離することの困難性によ って複雑化される。

一層面側なことは、水とす）　ＩＪクム化合物の集積融解物との接触時における １発の危険である。

７００　”Ｃ〜１４００’Ｃの黒液の部分燃焼によシ、−酸化炭素７二酸化炭素 、水素、メタン、硫化水素、酸硫化炭素、スチーム、任意には窒業及びガス状ナ トリウム。

ガス状ナトリウム化合物、並びに主として溶融状のナトリウム、カリウム及びイ オウ化合物を含む可燃性ガスが得られる。これらのＭ％化合物は、主として炭酸 ナトリウム、硫化ナトリウム及び水酸化ナトリウムである。少量のナトリウム及 びナトリウム化合物が、ガスから分離するのが困難な微細煙として存在する。こ の温度範囲の低い部分では、ナトリウム及びイオウ化合物の一部は固体形状とし て存在する。しかしながらこれらの低温でさえも、ある量のナトリウム及びカリ ウム化合物は液体状で存在する。固体、液体、ガス状す）　ＩＪウム化合物の混 合物は大きな粘着性を示す。上に述べたように、よシ大量の融解物が水と接触さ せられたならば爆発の危険が存在し、したがって融解物の集積は避けられるべき である。

爆発の危険と同様に粘着性及び析出の問題は、湿式分離法を使用し、爆発の危険 が手近にあるような量が集積する前に集積されることなく液体にナトリウム化合 物を溶解することを望ましいとする。

不発明の記載 セルロース廃液の部分燃焼時に熱いガスとともに形成される固体、液体及びガス 状のナトリウム化合物の水溶液を！Ｊ表することによって上記間勉点を解決でき ることが今や示された。ナトリウム化合物の溶液は蒸解液のｙ４製に順番に使用 され、一方ナトリウム化合物から遊離されるガスは例えばスチーム及び電力の灸 造に使用される。ガスとナトリウム化合物間の分離は、ガス及びナトリウム化合 物の内容物がまず、ガス発生器と接続された下降Ｙを通って溶器内に流下させら れ、下降管内には溶解液が加えられ、次いで下降管と、両端で開放され、上部開 口は溶解液の静止表面上に達し、下端は溶解液の静止表面下に達しておシ、完全 に又は部分的に下降管を取囲んでいる上昇管との間を通過させられ、それにより ガス１ナトリウム化合物及びガスとともにもたらされた溶解液が密接な接触をさ せられ、それによジナトリウム化合物が分離されて溶解液に溶解されて蒸解液の 調製のために取シ出され、今や実質的にナトリウム化合物から遊離されたガスは 容器から排出されることを特徴としている。

本発明は、ガスとナトリウム化合物がすでに下降管の中で、注入された溶解液に よってナトリウム化合物の融点以下の温度に急速に冷却されるので、ガスとナト リウム化合物の分離時における粘着と析出を防止する。溶解液もまた下降管を湿 らせる役割を有し、それによジナトリウム化合物の析出を防ぐ。下降管に加えら れる溶解液は下降管の上部に注入され、その結果、管の内■は完全に液体によっ て保護されている。任意にはさらに溶解液を管の下方にも加えることができる。

液体は一つの細長い孔、いくつかの小さなオリフィス又はノズルを通って加える ことができる。

下降管を通過した後、ガスに向きを変えて、下降管と上層管との間の間隙を通っ て上昇する。これによシガスは溶解液を一緒に伴ない、冨接な接触が、ガス。

ナトリウム化合物及び溶液間に得られる。ガス中に残る融解物及び場合によって ナトリウムの煙を含むナトリウム化合物は、これによってガスから分離され、液 中に溶解される。場合によってはよシ少量の溶融ナトリウム化合物の大きな液滴 及び煤煙は、溶解から分離されなければならない固体残渣を形成する。

安定な流れ条件を及びそれにより予知できる良好な容器内での分離機能も維持す るために、上昇管を通るガス流比率は、上昇管上部におけるガス流比率が２０ｍ ／秒以下、好ましくは１０ｍ／秒以下、さらに好ましくｔｉ５ｍ／秒以下である ようなやシ方で、下降管と上昇管との閉の断ｒを選ぶことによって制限されなけ れはならない。

本発明では、前に述べられたナトリウム化合物及びカリウム化合物は、それらが 固体、溶融状及びガス状塩のほとんど分離できない混合物で存在しているにもか かわらず、効果的に分離される。さらに融解物の集積は、今述べられた化合物が 溶解液中に集められ、一方、それらが小粒子及び溶融された小滴であるので避け られる。

本発明では、その組成に関しては緑液の組成を残した溶液が得られる。不発明の 取り出された液中のナトリウム化合物の汲置は、例えば容器に外の液体を加える ことによって、１００〜２００　？／ｌ　Ｋ　駒整される。加えられた液体は、 中性又は弱アルカリ性であるべきである。水及び弱液は、どちらもそのような適 当な液体である。

緑液の析出の生成率は温度の上昇とともに減少し、したがって容器内の温度が４ ０’Ｃを、好ましくは６０”Ｃを超えるようなや力方で温度を調整するのが適当 である。容器内の液体の温度は、容器内での局部沸騰を避けるために溶解液の沸 点よシ少なくとも５″Ｃ低く、結果として低い効率のポンプと接続されるべきで ある。

本発明では、容器内の液体の温度は調整され、したがって緑液の所望温度よシ低 い温ｒの溶解液を加えることによって、及び／又は溶解液を容器から冷却器を通 って容器に戻すよう忙循環させることによって取シ出された緑液の温度及び＃に 度が調整される。

それらの場合に、本ｂｑにより取シ出された緑液は、硫酸塩、Ｊルプ工業の全緑 液流量のよシ少ない一部分のみであシ、溶解液として硫酸塩・ξルプ工業で発生 する弱液を用いることによって、工程゛への全水量を増量することなく、緑液の 濃度をさらに増すことが可能である。そのような場合、ナトリウム化合物の濃度 −は、少なくとも１０９／ｌに、好ましくは少なくとも３０　Ｐ／ｌに調整する のがよい。

酸化剤として空気を用いる黒液の燃焼時、−酸化炭素の容量部は、通常は８〜２ ０％の間に、好ましくは１０〜１６％の闇に調整されるであろう。酸化剤として 純酸素を使用すると、−酸化炭素の容量部は、通′７＃は１５〜４０チの間に、 好ましくは１９〜３２％の間に調整されるであろう。上記容量部は乾燥ガスの容 量部として与えられる。

次の化学平衡は、本発明によシ裏遺された緑液の組成について重要である。

Ｎａ２ＣＯ３＋　Ｈ２Ｏ−ＮａＨＣＯ３＋　ＮａＯＨ（１）Ｎａ２Ｓ　＋　Ｈ２ Ｏ４−＊　ＮａＨ３＋　ＮａＯＨ（２）２　ＮａＯＨ＋　Ｃｏ　２　→Ｎａ２　 Ｃｏ　ｓ÷！（２０ｔ３）２ＮａＨＳ　＋　ＣＯ２←Ｎａ２ＣＯｓ　＋　Ｈ２Ｓ 　（４）ＮａＯＨ＋　Ｈ２Ｓ　←ＮａＨ５＋　Ｈ２Ｏ（５）−酸化炭素及び硫化 水素を含むガスとす）　ＩＪウムアルカリ溶液との間の接触により、炭酸ナトリ ウム及び硫化水素ナトリウムが形成される。炭酸水素す）　ＩＪウムは、苛性化 時に炭酸す）　ＩＪウムと比べてｔ当９２倍量の生石灰を必要とするので、緑液 中の好ましくない化合物である。炭酸水素ナトリウムの形成は、二酸化炭緊の高 い分圧及びガスの高い全圧によって支えられている。

二酸化炭素の高い分圧はさらに、硫化水素の吸収を妨げるであろうし、起こるで あろうガス浄化の必要性の増加によって不利である、溶液からの硫化水素の蒸発 にも寄与することができる。

二酸化炭素よシも硫化水素を選択する吸収は、液体とガス間の短め接触時間及び 大きな接触面積によって支えられている。不発明では、所望比率は、下降管と上 昇管を通るガス流比として得られ、０．５ｍ／秒以上、好ましくはＩｎ／秒以上 、さらに好ましくは２ｍ／秒以上である。

本発明は、第１図の断面図によってさらに詳細に説明されるであろう。第１図で にその中で臂霧された黒液が７００〜１４００°Ｃで部分燃焼されるガス発生器 の反応電域を１が示している。

発生され、固体粒子、溶融小滴及びエアゾルを含むガスはベンチュリ管２を通っ て下降管３内を下方に押しやられる。下降管内へのベンチュリ管の移動に関連し て直ちに、冷却水がノズル４又は環状の細長い孔を通ってガス流内に注入される 。それによシ下降管−゛３の面は被覆され、実際の圧力での水蒸気の飽和温度に 冷却される。

冷却されたガスは下降管の下端５で１８０°Ｃ方向を変えさせられ、前記下指は ガス流をその周辺に均等〈分配するために、鋸歯状に刻みをつけられるのが好ま しい。次いでガスは、下降管の周シに同心に配置されている上昇管６を通って上 昇し、前記上昇管゛は下降管を取囲んでいる。次いでガスは、一つ又はそれ以上 のガス出ロアを通って装置を瓶れる。液封水面８は一部は冷却液９の添加によシ 、一部は溶解ナトリウム化合物を含む義品液１０の抜き取シによシ調整される。

冷却液９の流れは二つの流れ、仕上げ流１１及び熱交換器１３を通過する再循環 流１２からなる。製品液の抜き取シは出口１０を通って行われる。

戸０◎。

要　約　書 不発明は、セルロース廃液の部分燃滉によシ、−酸化炭素、二酸化炭素及び水紫 ガスを含むガスとともに形成されるナトリウム化合物の溶液のＴｈｍ方法に関し 、ナトリウム化合物の内容物をもったガスは、溶解液を収容する溶器、及び上部 がガス発生器（１）に接続され、下部が溶解液の静止面（１４）下に達している 垂直に配置された下降管（３）からなる装置内の少なくとも１種類の溶解液に接 触させられ、それによシガスとナトリウム化合物が、溶解液が加えられる下降管 （３）を通って流下し、次いで下降！（３）と、上端が溶解液の静止面（１４） 上に達し、下端が静止面に達している上昇管（６）との間を通過し、上昇管（６ ）が完全に又は部分的に下降管を取シ囲み、それＫよシガス、ナトリウム化合物 及びガスとともにもたらされる溶解液が密接な接触をさぜられ、それによシナ） 　ＩＪウム化合物が分離されて溶解液に溶解され、蒸解液の調製のために取シ出 される０ 補正書の翻訳文の提出書（特許法第１８４条の８）平成４年１１月３０日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．セルロース廃液の部分燃により、一酸化炭素，二酸化炭素及び水素ガスを含 む熱いガスとともに形成されたナトリウム化合物の水溶液の調製方法で、ナトリ ウム化合物の内容物をもつたガスは、部分的に溶解液で満たされた容器、及び上 部がガス発生器に接続され、下部が溶解液の静止面下に達している重直に配置さ れた下降管からなる装置内の１種類又はそれ以上の溶解液と直接接触させられる 方法にかいて、ガス及びナトリウム化合物の内容物がまず、ガス発生器と接続さ れた下降管を通つて前記容器内に流下させられることがてき、溶解液が前記管内 に加えられ、次いで下降管と、両端て開放され、上部開口が溶解液の静止面上に 達し、下端は溶解液の静止面下に達しており、完全に又は部分的に下降管を取り 囲んでいる上昇管との間を通過させることがてき、それによりガス、ナトリウム 化合物及びガスとともにもたらされた溶解液が密接な接触をさせられ、それによ りナトリウム化合物が分離されて溶解液に溶解されて蒸解液の調製のために取り 出され、今や実質的にナトリウム化合物から遊離されたガスが容器から排出され ることを特徴とするナトリウム化合物の水溶液の調製方法。 ２．セルロース廃液が硫酸パルプの製造から得られる廃液であって、下降管に入 るガスが７００℃と１４００℃との間の温度を有し、ナトリウム化合物が実質的 に炭酸ナトリウム，硫化ナトリウム及び水酸化ナトリウムであることを特徴とす る請求の範囲第１項記載の方法。 ３．取り出されたナトリウム化合物溶液が、溶液１ｌ当り少なくとも１０ｇ、多 くとも２００ｇのナトリウム化合物（ＮａＯＨとして計算）濃度の炭酸ナトリウ ム，硫化水素ナトリウム及び水酸化ナトリウムの水溶液から実質的になることを 特徴とする請求の範囲第１項、第２項に記載の方法。 ４．容器内の溶解液が、少なくとも４０℃の温度に保たれることを特徴とする請 求の範囲第１項ないし第３項に記載の方法。 ５．容器内の溶解液が、実際の圧力下ての溶解液の沸点より多くとも５℃低い温 度に保たれることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第４項に記載の方法。 ６．容器の圧力が３バール以下に保たれることを特徴とする請求の範囲第１項な いし第５項の１項又はそれ以上の項に記載の方法。 ７．容器の溶解液の温度が、水及び／又は溶解液の温度より低い温度をもつたア ルカリ水溶液を加えることによつて調整されることを特徴とする請求の範囲第１ 項ないし第６項の１項又はそれ以上の項に記載の方法。 ８．容器の溶解液の温度が、硫酸塩パルプ工業の蒸解液調製システムからのアル カリ水溶液を加えることによつて調整されることを特徴とする請求の範囲第１項 ないし第７項の１項又はそれ以上の項に記載の方法。 ９．容器の溶解液の温度が、冷却器を通って溶解液を流すことによつて調整され ることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第８項の１項又はそれ以上の項に記 載の方法。 １０．溶解液中の二酸化炭素吸収が、２本の管を通るガス流比率が０．５ｍ／秒 を超えるようなやり方で、下降管と上昇管を選択することによつて抑制されるこ とを特徴とする請求の範囲第１項ないし第９項の１項又はそれ以上の項に記載の 方法。 １１．上昇管を通つて運ばれる溶解液の量が、上昇管の上部におけるガス流比率 が２０ｍ／秒より少ないようなやり方で下降管と上昇管を設計することにより制 限されることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第１０項の１項又はそれ以上 の項に記載の方法。 １２ガスが、乾燥ガガスで計算された８〜４０容量％の二酸化炭素を含むことを 特徴とする請求の範囲第１項ないし第１１項の１項又はそれ以上の項に記載の方 法。 １３．溶解液が、一つの細長い孔又はいくつかのオリアイス又は一つもしくはそ れ以上のノズルを通って下降管の上部に加えられることを特徴とする請求の範囲 第１項ないし第１２項の１項又はそれ以上の項に記載の方法。 １４．上昇管上部でのガス温度が、溶解液の温度に近い温度に下げられたことを 特徴とする請求の範囲第１項ないし第１３項の１項又はそれ以上の項に記載の方 法。