NO169670B - Fremgangsmaate for konsentrering av en alkalisk avlut - Google Patents

Description

Ved fremstilling av masse av ved, spesielt kjemisk masse, har den såkalte kraft-kokeprosessen (i det følgende benevnt KP) som anvender natriumhydroksyd og natriumsulfid som vesentlige kokekjemikalier vært den vesentlige prosess for fremstilling av kjemisk masse pga den høye kvalitet av den fremstilte masse og fordelene med sitt gjenvinningssystem for kokekjemikalier .

I de senere år er det bekreftet at en alkalisk kokeprosess (i det følgende benevnt som en AP-prosess) som hovedsakelig anvender natriumhydroksyd som vesentlige kokekjemikalier gir nesten det samme utbytte og kvalitet av masse som den som oppnås ved KP-prosessen ved at man ytterligere anvender et antrakinon-kokehjelpestoff. Videre anvendes ved denne prosess ingen svovelforbindelse som natriumsulfid som kokekjemikalier og prosessen sees derfor som en produksjonsprosess for kjemiske masser som ikke utvikler noen illeluktende substans fra kokeprosessen, i motsetning til den ovennevnte KP-prosess.

Som en fremgangsmåte for gjenvinning av kjemikalier i AP-prosessen er det mulig å anvende en direkte kaustiserings-prosess med ferrioksyd hvori avluten blandes med ferrioksyd og underkastes forbrenning for å fremstille natriumferritt som så hydrolyseres for gjenvinning av natriumhydroksyd som kokekjemikalier. Denne metode er kjent å være fordelaktig med hensyn til energivirkningsgrad pga at den ikke krever noen kalsinering i mesaovn og prosessen er forenklet i sammenlikning med en kaustiseringsmetode under anvendelse av kalsiumhydroksyd i likhet med den som anvendes ved KP-prosessen.

Det er fullt ut mulig å anvende det samme produksjonsutstyr i AP-prosessen som i den konvensjonelle KP-prosess og den har også de ovennevnte fordeler, slik at det forventes at den tilveiebringer en utmerket fremstillingsprosess for kjemisk masse. Prosessen har imidlertid problemer i praktisk bruk, hvorav ett er at viskositeten av AP-avluten er ti ganger så høy som for KP-svartluten, som vist i fig. 1, selv om konsen-trasjonene av faststoffinnhold i avluten (i det følgende benevnt avlut-konsentrasjonen) er på samme nivå. Den alkaliske sulfitprosess er bemerket som en prosess for fremstilling av kjemisk masse i høyere utbytter og med høyere lyshet enn KP-prosessen, når antrakinon og liknende tilsettes koketilsetningsmidlene. For enkelhets skyld er det i det følgende for "svartlut" henholdsvis "avlut" anvendt det generelle uttrykk "avlut".

Et trinn med konsentrering av avluten er et meget viktig trinn før gjenvinningskjelen som gjenvinner kjemikaliene og den varmeenergi som frembringes ved forbrenningen av de organiske materialer innehold i avluten.

Den avlut som kommer ut fra prosessen har vanligvis en meget lav konsentrasjon på 10 - 20 %. Det er nødvendig å konsentrere avluten til en konsentrasjon på mer enn 50 %, vanligvis 60 - 70 %, pga at en høy konsentrasjon av avluten er effektiv for gjenvinning og videre anvendelse av den varmeenergi som frembringes ved forbrenningen.

Ved fremstilling av et tonn masse slippes det vanligvis ut 1,5-2 tonn avlut-faststoffer. For å konsentrere avluten fra 15 % til 50 % må 9 - 12 tonn vann pr. tonn masse avdampes fra avluten. En stor fordampningsenergi behøves for å av-dampe dette vann fra avluten. Trinnet med konsentrering av avluten innbefatter således bruk av flertrinns eller multippeleffekt-evaporatorer hvori dampen som er blitt brukt en gang ved konsentreringen av avluten anvendes på nytt i en annen evaporator.

Det er imidlertid kjent at ettersom konsentrasjonen av avluten øker faller dens damptrykk og dens kokepunkt øker sterkt. Dette medfører problemer ved praktisk bruk, hvorav ett er at viskositeten av AP-avluten er ti ganger så høy som for KP-avluten, selv om avlutkonsentrasjonen er på det samme nivå. Høy viskositet av avluten indikerer at dens fluiditet er nedsatt og konsentrerings-virkningsgraden av avluten i en evaporator nedsettes. Den nedsetter også virkningsgraden ved transporten av avluten inn i en forbrenningsovn og nedsetter utsprøytningsevnen fra en brenner inne i ovnen slik at brennbarheten av avluten nedsettes.

Nedsettelse av damptrykket av avluten og den sterke økning i kokepunktet av avluten har den virkning at vanninnholdet i avluten blir mindre flyktig. Den sterkt konsentrerte avlut konsentreres videre ved tilførsel av en stor mengde varmeenergi slik at damptrykket økes og temperaturen i avluten øker til dens kokepunkt.

Nøkkelen til den foreliggende oppfinnelse er den erkjennelse at en tilsetning av C02~gass til avluten reduserer dens kokepunkt og viskositet og fremmer dens størkning og for-bedrer dens evne til å bli konsentrert.

Fremgangsmåten for tilsetning av C02~gass til KP-avluten som hovedsakelig anvendes ved den kjemiske kokeprosess har tidligere vært anvendt bare for så spesifikke formål som separering av lignin eller silika. Hvis C02~gass tilsettes til KP-avlut blir den sur ved absorpsjon av C02~gassen og utvikler giftig hydrogensulfid som lukter vondt. Hydrogensul-fidet frembyr også korrosjonsproblemer for apparaturen og noen forsøk i retning av formålet for den foreliggende oppfinnelse er ikke tidligere gjort.

De tidligere metoder for å forbedre KP-svarlutens evne til å bli konsentrert er som følger:

(A) Man har øket arealet av varmeflåtene i evaporatoren.

(B) Man har øket varmeledningsevnen i varmeflatene i evapo

ratoren.

(C) Man har øket temperaturen av avluten.

(D) Man har redusert viskositeten av avluten.

Hvis arealet for varmeflaten økes, økes også mengden av for-dampet avlut. Dette betyr en økning av apparaturstørrelsen for konsentreringen av avluten og denne økning har ingen gunstig innvirkning med hensyn til selve energiomkostningene, men fører bare til en økning i apparaturprisen. Hvis varmeledningsevnen i varmeflaten i evaporatoren økes, økes også varmeoverføringstakten på flaten hvorved konsentrerings-takten også øker. I praksis er det nødvendig med direkte kontakt mellom avluten og metalloverflater på varmeflaten og å hindre avsetning av kruster på varmeflaten idet disse vil redusere varmeledningsevnen på varmeflaten. Spesifikt er varmeledningsevnen opprettholdt ved å fjerne silika eller aluminiumoksyd som bevirker avsetning av kruster fra avluten, eller ved å fjerne slike kruster ved vasking med fortynnet svatlut, varmt vann eller surt vann. Det kan som en metode av denne type også være mulig å endre formen av varmeflaten slik at kruster får mindre tendens til å avsette seg på overflaten. Formålet med en slik metode er å opprettholde den initiale varmeledningsevne snarere enn positivt å forbedre avlutens evne til å bli konsentrert.

Hvis temperaturen i avluten økes, øker selvfølgelig også dens damptrykk, men en større fordampningsenergi kreves for øke dette trykk og fremgangsmåten medfører ingen fordeler med hensyn til energibalansen.

Forbedringen i avlutens evne til fordampning ved å redusere dens viskositet er kjent på området, se f.eks. "Kraft Pulp and Non-wood Fiber Pulp" i The Complete Technical Book of Production of Pulp and Paper (bind 3, side 145) utgitt i 1967 av The Japanese Technical Association of the Pulp an Paper Industry. Den metode som er omhandlet deri er rettet på bruk av en lav konsentrasjon av avluten for å øke temperaturen i denne, eller tilsetning av et overflateaktivt middel til avluten som en metode for å redusere viskositeten av denne. Ved en slik tilsetning av overflateaktivt middel til avluten som et viskositetsreduserende middel reduseres viskositeten med bare 1/2 til 1/3, i sammenlikning med avlut som ikke er blitt tilsatt noe overflateakivt middel. Denne metode har ingen fordeler vedrørende nedsettelse av kokepunktet og fremming av størkningen.

US patentskrift 2.997.466 og Tappi 62 (11), 108, (1979) refe-rerer til separering av lignin,.

Økningen i konsentrasjonen av avluten følges av en sterk økning i kokepunktet av avluten og som et resultat blir avlutens evne til å bli konsentrert nedsatt og en stor mengde varmeenergi kreves for ytterligere konsentrering. Formålet for den foreliggende oppfinnelse er som nevnt å nedsette kokepunktet og viskositeten til alkalisk avlut og fremme størkning av denne ved at C02-holdig gass fra et forbrenningstrinn tilsettes avluten umiddelbart før eller under konsentreringen som foretas i en multippeleffekt-evaporator under nærmere angitte betingelser.

Dette oppnås ved den foreliggende oppfinnelse på 2 måter i avhengighet av om det dreier seg om en alkalisk avlut som er fri for svovelforbindelser eller som har et innhold av svovelforbindelser. Ved den utførelsesform av oppfinnelsen som vedrører konsentrering av svovelholdig avlut blir denne før konsentreringen underkastet en oksydasjon.

Den ene utførelsesform av oppfinnelsen vedrører således en fremgangsmåte for konsentrering av en alkalisk avlut for å gjenvinne kokekjemikalier fra avluten, hvor en alkalisk avlut som er fri for svovelforbindelser og som tømmes ut fra et trinn med alkalisk koking av tremateriale og/eller et etterfølgende trinn med bleking av materialet, konsentreres i en multippeleffekt-evaporator, og det særegne ved denne utførelsesform av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at en gass inneholdende CO2 avledet fra avløpsgassene fra et forbrenningstrinn tilsettes avluten umiddelbart før multippel-effekt-evaporatoren eller under konsentreringen, idet pH i avluten styres til området 8,5 til 12,5 for å nedsette kokepunktet og viskositeten til avluten og fremme størkning av denne.

Den andre utførelsesform av oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for konsentrering aven alkalisk avlut for å gjenvinne kokekjemikalier fra avluten, hvor (1) en alkalisk avlut som tømmes ut fra et trinn med alkalisk koking av tremateriale, og som inneholder en eller flere svovelforbindelser oksyderes, og (2) avluten konsentreres i en multippeleffektevaporator, og det særegne ved denne utførelsesform av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at en gass inneholdende CO2 avledet fra avløpsgassene fra et forbrenningstrinn tilsettes avluten etter trinn (1) idet gassen tilsettes umiddelbart før trinn (2) eller under trinn (2), idet pH i avluten styres til området fra 8,5 til 12,5 for å nedsette kokepunktet og viskositeten til avluten og fremme størkning av denne.

Disse trekk ved oppfinnelsen fremgår av patentkravene.

Oppfinnelsen er illustrert i de vedføyde tegninger hvori: Fig. 1 illustrerer variasjoner i viskositeten av avluten med den tilsvarende konsentrasjon av denne. Fig. 2 illustrerer variasjoner i gjennomsnittlig partikkeldiameter av avlut med dens tilsvarende pH. Fig. 3 illustrerer variasjoner i viskositeten av avluten med dens tilsvarende pH. Fig. 4 illustrerer variasjoner i kokepunktet av avluten med dens tilsvarende konsentrasjon. Fig. 5 illustrerer variasjoner i kokepunktet med den tilsvarende konsentrasjon av AP-kokevæske. Fig. 6 illustrerer variasjoner i kokepunktet med den tilsvarende konsentrasjon av KP-kokevæske. Fig. 7 illustrerer variasjoner i konsentrasjonstakten av AP-avlut med dens tilsvarende konsentrasjon. Fig. 8 illustrerer variasjoner i konsentrasjonstakten av KP-avlut med dens tilsvarende konsentrasjon. Fig. 9-22 illustrerer typiske utførelsesformer av CO2-gassabsorpsjonsinnretninger som anvendes ved den foreliggende oppfinnelse. Fig. 23 og 24 er eksempler på hvorledes fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse gjennomføres.

Fig. 25 er et flytskjema for tidligere kjent teknikk.

I fig. 23 - 25 behøver KP-prosessen en oksydasjonsinnretning mens AP-prosessen ikke behøver slike innretninger.

Denne lut kan være avlut tømt ut fra et trinn med koking av trefibre under anvendelse av (1) natriumhydroksyd (soda-prosessen), (2) natriumhydroksyd og natriumsulfid (sulfiditet 1 - 100 %, spesielt 3 - 35 %, dvs. fra en kraftprosess med lav sulfiditet til en såkalt "Alkafide"-prosess) og/eller (3) natriumsulfit, natriumkarbonat og natriumhydroksyd (alkalisk sulfitprosess) som vesentlige kokekjemikalier, sammen med antrakinon, derivater derav, antracenderivater, alifatiske eller aromatiske aminer, eller alifatiske alkoholer, enten alene eller i kombinasjon, som kokehjelpestoffer.

Tilsetningen av CC>2-gassen til AP-avluten bevirker ingen andre problemer enn at hvis C02~gassen tilsettes til KP-avlut som nettopp er blitt tømt ut fra et trefiber-koketrinn, vil pH i luten bli redusert og hydrogensulfid utvikles ved reaksjonen mellom svovelforbindelsene deri og C02~gassen.

Det er derfor ved den foreliggende oppfinnelse nødvendig å oksydere KP-avluten før tilsetningen av C02~gassen til luten, slik at utviklingen av giftige hydrogensulfidgasser forhindres. En slik oksydasjon av KP-avluten har generelt vært gjennomført på området for å forhindre vond lukt og øke svovel-gj envinningsvirkningsgraden.

Den tidligere teknikk tilveiebringer imidlertid ikke noen effektiv konsentrering av avluten, omfattende tilsetning av C02~gass til avluten som et kokepunktreduserende middel, viskositetsreduserende middel og størknings-promotor for avluten, etter trinnet med oksydasjon av avluten.

Det har vært foreslått å bringe en C02~holdig gass i kontakt med KP-avluten i en kaskadevaporator, men denne metode anvendes ikke ofte. Denne metode går ut på at man bringer utløpsgassene fra gjenvinningskjelen i kontakt med den konsentrerte awæske som nettopp er blitt behandlet med konsentrasjonsapparaturen, for ytterligere å konsentrere avluten, hvorved varmeenergien inneholdt i utløpsgassen anvendes effektivt. Denne metode kan i det meste innebære en delvis kontakt og reaksjon mellom KP-avluten og den C02~gass som inneholdes utløpsgassen fra gjenvinningskjelen, pga at gassen nødvendigvis inneholder C02~gass utviklet ved forbrenning av det organiske material i avluten. Det er imidlertid ikke på noen måte foretatt noen positiv reaksjon mellom KP-avluten og C02~gassen inneholdt i utløpsgassene, og videre må en slik kontakt styres ved å opprettholde pH ved 13,0 - 12,5 slik at utvikling av hydrogensulfid ved omsetnin-gen med CC>2gassen kan unngås.

Trinnet med å tilsette CC>2-gass til KP-avluten i samsvar med den foreliggende oppfinnelse kommer først etter avlut-oksydasjonstrinnet etter KP-koketrinnet. Endog om tilsetningen gjennomføres samtidig med oksydasjonen, kan en liknende effekt oppnås, ved at man lar avluten reagere foretrukket med oksygen enn med CC>2-gassen. Denne foretrukne reaksjon tilveiebringes ved å gjøre konsentrasjonen av 02-gass i blandingen av O2 og C02~gasser større enn av C02~gassen. Systemet med å tilsette C02~gass til avluten etter oksy-dasjonstrinnet anbefales imidlertid for å forhindre utviklingen av hydrogensulfid.

Oksydasjonsgraden av den oksyderte KP-avlut i samsvar med den foreliggende oppfinnelse er foretrukket 70 - 100 % og mer foretrukket 90 - 100 %. En høyere oksydasjonsgrad er ønskelig fra et standpunkt med å forhindre utviklingen av hydrogensulfid og forbedre evnen av avluten til å bli konsentrert.

En oksydasjonsgrad på 70 - 100 % kan oppnås ved å anvende et tidligere kjent oksydasjonstrinn. Papirfabrikker som anvender den foreliggende oppfinnelse kan trenge ikke bare det tidligere kjente luftoksydasjonstrinn, men også en ytterligere oksydasjonsbehandling gjennomført ved hjelp av en gass inneholdende en høy konsentrasjon av O2 som f.eks. adsorpsjon, membranseparering, eller lavtemperaturbehandling. Videre behøver det ikke bare være behov for den tidligere kjente oksydasjon av fortynnet avlut, men også 02-oksydasjon av den konsentrerte avlut.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse, når C02~gass tilsettes avluten, forventes en forbedring i dens evne til å bli konsentrert i et pH område fra. 8,5 - 12,5, foretrukket 10,0 - 12,0, eller spesielt minst pH 9,0 i avlut oppnådd fra noen typer av trær som f.eks. eukalyptus.

pH bestemmes ved en konsentrasjon på 40 % og en temperatur på 80°C og med mindre annet er angitt avhenger den pH-verdi som er bestemt i det følgende av denne betingelse.

Når pH i avluten er mer enn 12,5 er reduksjonen i dens kokepunkt ikke tilstrekkelig til å konsentrere avluten. På den annen side, når pH i avluten er mindre enn 8,5 økes dens viskositet og dette gjør dens evne til å bli konsentrert dårligere.

Reduksjon av pH i væsken til en for lav verdi betyr en tilsetning av overskudd av C02~gass. Det kreves lang tid for denne tilsetning og overskuddsgassen fjernes fra avluten ved avdamping i konsentrasjonstrinnet.

Konsentrasjonsområdet av avluten hvortil C02~gass tilsettes er ikke spesielt begrenset. Uansett hvilket trinn som CO2-gassen tilsettes i forbedres evnen til å bli konsentrert etter denne tilsetning. Jo høyere konsentrasjonen av avluten hvortil C02~gass tilsettes, desto mindre er imidlertid den mengde lut som kan behandles. Når C02~gass tilsettes til lut med en for høy konsentrasjon øker dens viskositet. Tilsetningen av C02~gass til luten blir således mindre effektiv pga den dårlige evne av luten til å absorbere C02~gass. Jo lavere konsentrasjonen av avluten hvortil C02~gass tilsettes, desto større er mengde væske som kan behandles. Evnen av luten til å absorbere C02~gass økes imidlertid pga dens lave viskositet. Når C02~gass tilsettes oksydert avlut er konsentrasjonen av luten vanligvis 20 - 75 % foretrukket 40 - 65 %.

Den temperatur ved hvilken C02~gass tilsettes til avluten er heller ikke spesielt begrenset. Normalt vil det forhold bestå at jo lavere temperaturen er i avluten desto større vil absorpsjonshastigheten av gassen i luten være. Viskositeten av avluten er imidlertid høyere ved lavere temperaturer og diffusjonshastigheten av CC>2-gass inn i avluten reduseres.

På den annen side, jo høyere temperaturen er desto lavere vil absorpsjonshastigheten være. Viskositeten av avluten er imidlertid lavere ved høye temperaturer og diffusjonshastigheten av C02~gass økes. Metoder gjennomført med høye eller lave temperaturer i avluten har både fordeler og mangler. Seleksjon av den ene av de to metoder overlates til brukerne av den foreliggende oppfinnelse. Temperaturen i den oksyderte avlut hvortil CC>2-gass tilsettes kan være 20 - 100°C, foretrukket 40 - 90°C.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelse anvendes bare CO2-gass som et viskositetsreduserende middel og liknende, men salpetersyre, oksalsyre og/eller material som fremviser surhet når det oppløses i vann og liknende kan medanvendes for oppnåelse av liknende fordeler.

Som vist i fig. 1, når C02~gass tilsettes til AP-avlut eller oksydert KP-avlut reduseres viskositeten av denne slik at den er mindre enn i oksydert KP-avlut eller AP-avlut som ikke har vært behandlet med C02~gass i konsentrasjoner på mer enn omtrent 67 %.

Deler av ligninet i avluten agglomererer og dispergeres deri ved reduksjon av pH i avluten, som findelte partikler. En høymolekylær vandig oppløsning av ligninet tenkes således å bli endret til en emulsjon derav. Dette er grunnen til at viskositeten av avluten med tilsatt C02~gass reduseres i større grad enn for avlut hvortil ingen C02~gass er blitt tilsatt.

Fig. 2 viser variasjoner i den gjennomsnitlige partikkeldiameter av avlut med tilsatt C02~gas:s, sammen med den tilsvarende pH. Faste partikler av en slik diameter påvikes ved de Brownske bevegelser i væsken og blir effektivt dispergert deri. Det antas følgelig at i avlut med tilsatt CC>2-gass er den del av ligninet som er blitt agglomerert tilstrekkelig til å danne en emulsjon.

Som det kan ses fra fig. 2, når pH i avluten reduseres, blir den gjennomsnitlige partikkeldiameter i det agglomererte lignin mindre. Generelt vil det forhold bestå at jo mindre diameter partiklene i en emulsjon har desto høyere vil dens viskositet være. Det kan lett ses fra fig. 3 at viskositeten av avlut med tilsatt CC>2-gass økes ved en pH på under 9,5 pga viskositetsegenskapene av emulsjonen.

Kokepunktet av avluten reduseres i sterk grad ved tilsetning av CC>2-gass til luten. Som vist i fig. 4 reduseres kokepunktet av avluten fremstilt ved koking av Douglasfuru med 18 - 20°C, fra 126°C (kokepunktet for ubehandlet avlut) til 106 - 108°C (kokepunktet for avlut med CC>2-gass tilsatt) ved atmosfæretrykk og 80 % konsentrasjon.

Fig. 6 er en grafisk fremstilling av kokepunkt i forhold til

konsentrasjonen av faststoffinnhold for (1) en vandig oppløs-ning av en blanding av natriumhydroksyd og natriumsulfid, som anvendes i KP-koking, (2) en vandig oppløsning av en blanding av natriumhydroksyd og natriumtiosultfat som oppnås ved oksydasjon av blandingen av (1) og (3) en vandig oppløsning av en blanding av natriumkarbonat og natriumtiosulfat som oppnås

ved å tilsette CC>2-gass til blandingen av (2) . Som det kan ses av fig. 6 er kokepunktet for blandingen (3) mye lavere enn for blandingene (2) og (1). Dette er grunnen til at kokepunktet av avluten reduseres ved tilsetning av C02~gass.

Fig. 5 illustrerer kokepunktet under atmosfæretrykk av natriumhydroksyd som anvendes i AP-koking og av natriumkarbonat fremstilt ved tilsetning av C02~gass til natriumhydroksyd.

Det forutsettes at når kokepunktet av avluten reduseres økes dens damptrykk tilsvarende. Fig. 7 viser konsentrasjonstakten for oksydert KP-avlut, som er 1,2 - 1,6 ganger større enn for ubehandlet oksydert avlut. Dette bekrefter at evnen til å bli konsentrert er blitt forbedret ved den foreliggende oppfinnelse. Fig. 8 viser at konsentrasjonstakten av AP-avlut hvortil CO2-gass er blitt tilsatt er 1,4 - 5,5 ganger større enn for ubehandlet avlut.

Avluten som konsentreres ved fremgangsmåten i henhold til. oppfinnelsen er mindre klebrig enn den avlut som konsentreres ved hjelp av tidligere prosesser. Avluten som er fullstendig konsentrert ved hjelp av fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse er meget sprø og kan lett males og dens evne til å absorbere fuktighet er sterkt redusert. Dette gjør fremstillingen av en 100 % størknet avlut lettere og dens forbrenningsenergi er lett utnyttbar når den brennes i en gjenvinningskjele.

Den høyt konsentrerte KP-avlut som oppnås ved den foreliggende oppfinnelse har en meget lav korroderende egenskap overfor apparaturen i systemet. Grunnen til dette kan lett forstås ved de forsøk som er anført i det følgende, gjennom-ført med hensyn til KP-avlut hvorfra organiske materialer er blitt fjernet. Når et teststykke av rustfritt stål (SUS-316) som har en metallglinsende overflate neddykkes ved 120°C i 100 timer i den vandige oppløsning av (1) en blanding av natriumhydroksyd og natriumsulfid med en sulfiditet på 25 %, (2) en blanding av natriumhydroksyd og natriumtiosulfat (dvs. en blanding oppnådd ved å oksydere blandingen (1) blir overflaten farget fra lysebrun til brun og det dannes et mørke-grønt bunnfall. På den annen side, ble en metallglinsende overflate av rustfritt stål opprettholdt uendret når den ble neddykket ved 120°C i 100 timer i en vandig oppløsning av en blanding av natriumkarbonat og natriumtiosulfat, oppnådd ved å tilsette CC>2-gass til blandingen (2) .

Antagelig opptråtte alkalisk korrosjon på det rustfrie stål (SUS-316) neddykket i blandingen (1) og (2) pga at de er sterkt alkaliske og har et høyt kokepunkt. På den annen .side er det mindre sannsynlighet for at slik korrosjon skal fore-komme på rustfritt stål neddykket i den vandige oppløsning av blandingen av natriumkarbonat og natriumtiosulfat som frembringes i samsvar med den foreliggende oppfinnelse, pga at denne blandingen er mindre sterkt alkalisk og har en lavere temperatur enn de ovennevnte blandinger.

Fuktighets-absorpsjonsegenskapene av avlut konsentrert ved fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse reduseres sterkt. Dette skyldes sannsynligvis at blandingen av natriumkarbonat og natriumtiosulfat vil ha mindre tendens til å absorbere fuktighet fra luften enn blandingen (1) som er mer flytende. Denne metode er således meget effektiv for å oppbevare en slik størknet avlut ved lagring og forhindre fuktighet som kan innvirke på forbrenningen.

De følgende spesifikke eksempler med henvisning til de ved-føyde tegninger illustrerer ytterligere arten av den foreliggende oppfinnelse og er eksempler på utførelse av denne.

Eksempler 1- 10. sammenlikninaseksempler 1 - 3 oa underlags-eksempler 1 - 3.

AP-avlut oppnådd ved AP-koking av Douglas-furu ble konsentrert til 40 % og deretter ble C02~gass tilsatt til AP-avluten under oppvarming og omrøring av 80°C. pH, viskositet (konsentrasjon 80 % ved 80°C) og kokepunkt (under atmosfæretrykk) av avluten er vist i tabell 1 som eksempler 1-5. Resultatene oppnådd med oksydert KP-avlut av Douglas-furu hvortil C02~gass var tilsatt er vist som eksempler 6-10. Sammenlikningseksemplene 1-3 viser liknende resultater med hensyn til ubehandlet AP-avlut, en KP-avlut og en oksydert KP-avlut. Underlagseksemplene 1-3 viser tilfeller hvor salpetersyre eller oksalsyre tilsettes til en AP-avlut og hvor C02~gass tilsettes til en ikke-oksydert KP-avlut. Viskositeten av væsken ble bestemt ved hjelp av en strømningstester.

Eksempel 11 oa sammenlikninaseksempler 4 oa 5

Resultatene med hensyn til AP-avlut oppnådd fra eukalyptus gjennomført ved samme prosedyre som i eksemplene 1 - 5 og sammenlikningseksempel 1 er vist i tabell 1.

Eksempel 12 oa sammenlikninaseksempel 6

Resultatene oppnådd ved samme prosedyre som i eksemplene 1 - 5 er vist i tabell 1 mht. 02-alkalibleket avlut fra KP-masse av gran ("spruce") som var konsentrert til 40 %.

Eksempler 1 oa 14 oa sammenlikninaseksempler 7 oa 8

CG^-gass ble tilsatt til AP-avlutene og oksyderte KP-avlutene anvendt i eksemplene 1 - 10 og sammenlikningseksemplene 1-3 og pH i avlutene ble derved innstilt til 11,0 og 10,5. Forholdet mellom viskositet og konsentrasjon av avlut ved 80°C er vist i fig. 1 som inneholder som kontroller de resultater som ble oppnådd ved ubehandlet AP-avlut og oksydert KP-avlut.

Eksempel 15

Fig. 2 illustrerer variasjonene i gjennomsnitlig diameter av de agglomererte partikler anvendt i eksemplene 1-5 med den tilsvarende pH. Diameterne ble bestemt ved hjelp av en Coulter-telleinnretning. Fig. 3 illustrerer variasjoner i viskositeten av avluten anvendt i eksemplene 1-5 (konsentrasjon 80 %, temperatur 80°C) hvortil CC>2-gass var tilsatt med tilsvarende pH. Eksempler 16 oa 17. sammenlikninaseksempler 9 oa 10 oa under-laaseksempler 4- 9 Fig. 4 illustrerer forholdet mellom kokepunkt og konsentrasjonen av avlut under atmosfæretrykk. Avlutene ble fremstilt ved å tilsette C02~gass til AP-avluten og den oksyderte KP-avlut anvendt i eksemplene 1 - 3 og pH ble derved innstilt til henholdsvis 11,0 og 10,5. Fig. 4 viser som kontroller kokepunktene av ubehandlet AP-avlut og oksydert KP-avlut med den tilsvarende konsentrasjon derav. Fig. 5 illustrerer som en referanse forholdet mellom kokepunkt under atmosfæretrykk av natriumkarbonat fremstilt ved å tilsette CC>2-gass til natriumhydroksyd anvendt ved AP-koking og i konsentrasjonen av faststoffinnhold.

Kokepunktet ved atmosfæretrykk ble bestemt for (1) en vandig oppløsning av en blanding av natriumhydroksyd og natrium-sulf id med en sulfiditet på 25 %, anvendt ved KP-koking, (2) en vandig oppløsning av en blanding av natriumhydroksyd og natriumtiosulfat oppnådd ved oksydasjon av blandingen (1) og (3) en vandig oppløsning av en blanding av natriumkarbonat og natriumtiosulfat oppnådd ved å tilsette C02~gass til blandingen (2). Forholdet mellom dette kokepunkt og konsentrasjonen av faststoffinnholdet er vist i fig. 6.

Eksemplene 18 oa 19 oa sammenlikninaseksempel 11 - 13

Fig. 7 illustrerer konsentrasjonstakten av avluten fremstilt

■ ved tilsetning av CC>2-gass til AP-avluten anvendt i eksemplene 1-5 inntil pH i AP-avluten ble 11,0. Konsentrasjonstakten av ubehandlet AP-avlut er også vist i fig. 7 som en kontroll.

Fig. 8 illustrerer konsentrasjonstakten av KP-avluten fremstilt ved å tilsette C02~gass til den oksyderte KP-avlut anvendt i eksemplene 6-10 inntil KP-avluten ble innstilt til å ha en pH på 10,5. Konsentrasjonstakten av KP-avlut uten tilsatt CO2 og oksydert KP-avlut er også vist i fig. 8. Konsentrasjonen ble gjennomført ved å anvende en roterende vakuum evaporator under et trykk på -550 mmHg (AP-avlut) og -600 mmHg (KP-avlut) og ved 80°C. Konsentrasjonstakten ble beregnet ved reduksjon av vanninnholdet i den konsentrerte avlut.

Underlaaseksemoel 4

Den korroderende evene av stål av forskjellig type ble bestemt ved å bringe stålsortene i kontakt i 100 timer ved 120°C med (1) en vandig oppløsning av en blanding av natriumhydroksyd og natriumsulfid med en sulfiditet på 25 %, anvendt ved KP-koking, (2) en vandig oppløsning av natriumhydroksyd og natriumtiosulfat oppnådd ved oksydasjon av blandingen (1), og (3) en vandig oppløsning av en blanding av natriumkarbonat og natriumtiosulfat oppnådd ved å tilsette CC>2-gass til blandingen (2) (tabell 2) .

De foregående eksempler vedrører innføringen av C02~gass i avlut og kontaktreaksjonen mellom disse, men det material som innføres i væsken er ikke begrenset til C02~gass. Forbrenningsgass inneholdende CC>2-gass fra avlut-gjenvinningskjelen, eller fra forbrent organisk materialer fra andre systemer, kan innføres i avluten, for effektivt å bevirke en kontaktreaksjon mellom disse bestanddeler.

En av fordelene ved den foreliggende oppfinnelse er besparel-ser som kan oppnås ved å anvende forbrennings-avgass fra en gjenvinningskjele eller fra et annet system som ellers ikke har nyttig anvendelse.

C02-innholdet i avgassen kan også anvendes etter at den er konsentrert ved å anvende en absorpsjonsprosess eller en membran-separasjonsprosess. I dette tilfellet kan volumet av en gass inneholde CC>2-gass innført i avluten reduseres, og evnen av avluten til å absorbere CC>2-gass økes.

Det C02~gassabsorberende apparat som anvendes ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er angitt detaljert i det følgende.

Damp-væskekontaktapparatur eller gassabsorberende apparatur av forskjellige typer kan anvendes ved den foreliggende oppfinnelse, som f.eks. en kjent kolonne med fuktet vegg (fig. 9), et fylt tårn (fig. 10), boble-klokketårn (Fig. 11), perforert platetårn (Fig. 12), sprøytetårn (13), skrubber (fig. 14), en skumblandetank, syklon-sprøyteskrubber (15), flotteringsinnretning anvendt som et trykkfargefjernende apparat i masse- og papirindustrien, celle av Swemack-typen (Fig. 16), vertikale floteringsinnretninger, eller lufte-apparatur for luft eller oksygen anvendt ved den aktiverte slamprosess. Disse apparaturer gjør det mulig at den oksyderte KP-avlut absorberer C02~gass ved å tilføre den CO2-gass og/eller en gass som inneholder CO2.

Det er også mulig å anvende en forhåndsblander (fig. 17) som et gass-væske-kontaktapparat for den foreliggende oppfinnelse. Dette anvendes generelt for klorering av masse ved en midlere konsentrasjon av klor. I dette tilfellet innføres avlut deri i stedet for en masseslurry, og forbrenningsgass innføres i stedet for klor og/klordioksyd.

En statisk blander (fig. 18), injeksjonsmater (fig. 19) en dampejektor, eller luftingsapparatur med mekanisk omrøring (Fig. 20) under anvendelse av C02~gass og/eller C02~holdig gass er også brukbare som gass-væske kontaktapparatur for den foreliggende oppfinnelse.

De foregående forskjellige typer av CC>2-gassabsorberende apparatur kan anvendes alene eller i kombinasjon. Et oksyderende apparat (fig. 21(a) eller (b)) for avlut kan også anvendes som et C02-gassabsorberende apparat for oksydert fortynnet avlut, under anvendese av C02~gass og/ eller CO2-holdig gass i stedet for luft eller oksygen for oksydasjonen.

Det er også ønskelig å anvende et apparat hvori C02~gass og/eller C02~holdig gass suges inn i en blandetank inneholdende den oksyderte avlut, eller hvori den oksyderte avlut sprøytes inn i en tank inneholdende CO^-gass og/eller CO2-holdig gass under i det minste atmosfæretrykk.

Når forbrennings-avgassen fra avlut og liknende anvendes som en gasskilde, kan skumproblemer unngås ved bruk av et tårn med fuktet vegg av en flerrørskon^truksjon. Det er også mulig å styre gassabsorpsjons-evnen ved å avkjøle røret fra dettes utside, og et slikt CC>2-gass absorpsjonsapparat har også den fordel at trykktap på gass-siden kan opprettholdes på et forholdsvis lavt nivå. Et fylt tårn, boble-klokketårn, og/eller perforert platetårn kan også anvendes for utøvelse av den foreliggende oppfinnelse, og det ønskelig å anordne et skumfjerningsanlegg og et gasstemperatur-nedsettende anlegg som vasker avgassene med vann.

Det er også mulig å anvende en venturiskrubber, fra et synspunkt med gassabsorpsjonsevne, selv om trykktapene på gass-siden er store, og det er vanskelig å styre skumdannelsen. Når en slik C02~absorberende operasjon gjennomføres, er det tilstrekkelig å sirkulere avluten i C02-gassabsorpsjons-apparatet med en pumpe og trekke den ut mens dens pH reduseres til 9,5 - 12,5, foretrukket 10,0 - 12,0 i sammenlikning med et pH 12,6 - 13,8 i avluten ved innløpet.

Et fylt tårn, perforert platetårn eller liknende som anvender forbrenningsavgassen fra KP-avluten som gasskilde anvendes foretrukket som C02~gassabsorpsjonsapparatur for KP-avlut med en forholdsvis høy konsentrasjon. I slike tårn gjennomføres gass-væske kontakten på effektiv måte. Det er ønskelig å vaske avgassen med vann på forhånd og redusere dens temperatur til et lavt nivå for å unngå eventuelle problemer som kunne bevirkes ved konsentrasjonen av avluten, idet konsentrasjonen gjennomføres ved å tilføre avgassen til avluten.

På den annen side, når et tårn med fuktet vegg anvendes for dette formål nedsettes dets gassabsorpsjonsevne i sterk grad ved økningen av væsketemperaturen. ■ Det er også foretrukket å anvende en venturiskrubber fra et synspunkt med å fremm gass-væskekontakten. I dette tilfellet er trykktapene på gass-siden store, men det oppstår få problemer, selv om avluten konsentreres med avgass.

Videre er det mulig å anvende en kaskadeevaporator (fig. 22a) som vanlig anvendt på området med kontakt-reaksjonsapparatur, hvori avlut med en midlere konsentrasjon kommer i kontakt med avgassen fra en kjele. Imidlertid er C02~gassabsorp-sjonsevnen for dette konvensjonelle apparat ikke anbefalelsesverdig for bruk, pga at apparatur av denne type ble konstruert bare for konsentrering av avlut og unngår kontaktreaksjonen av C02~gassen med avluten så mye som mulig. Det er således nødvendig å øke hastigheten for tromlene og antallet av tromler for å bringe C02~gassen i avgassen i kontakt med avluten. En skive-evaporator (Fig. 22b) som er vanlig anvendt kan også anvendes.

Det er mulig å anvende et apparat som bringer en sterk konsentrert avlut i kontakt med avgassen fra en kjele, hvor kjele-avgassen innføres over og/eller under overflaten av avluten, i en avluttank i en skive-evaporator som gjen-nomfører konsentreringen ved hjelp av en roterende skive av indirekte oppvarmet type. Ved dette apparat kan kontaktgraden mellom C02~gassen og avluten, såvel som avlutens envne til å bli konsentrert, fremmes ved å tilveiebringe en skraper nær overflaten av de roterende skiver for avskraping av den avlut som fester seg til overflaten av skivene. Det er også mulig å anvende et apparat som tilveiebringer en gassvæskekontakt mellom avluten med en midlere konsentrasjon og avgass fra en kjele idet dette apparat også kan anvendes med væske med en høy konsentrasjon, eller å anvende et apparat med en trykk-bestandig konstruksjon slik at det kan gjennomføres en gassvæskekontakt ved en høy temperatur. Disse gass-væskekontakt-apparaturer kan anvendes alene eller i kombinasjon og kan også anvendes som et avlut-konsentrasjonsapparat.

Når CC>2-gass er blitt tilsatt avluten, reduseres dens kokepunkt med 1 - 20°C i forhold til avlut som ikke er blitt behandlet med CO2. Hevingen av kokepunktet for avluten kan styres innefor et ytterst snevert område slik at det er mulig i sterk grad å øke den effektivt tilgjengelige temperaturforskjell, sammenliknet med den totale temperaturforskjell i et konvensjonelt konsentrasjonsapparat. Dette betyr ikke bare en forbedring i avlutens evne til å bli konsentrert, miniatyrisering av konsentreringsapparatet og en reduksjon i investeringer, men gjør det også mulig å konsentrere avluten til et høyt nivå, og bevirke en økning i den varmemengde som gjenvinnes ved forbrenningen av avluten.

Ved fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse, i og med at viskositeten av luten reduseres, forbedres dens fluiditet, og drivkraften for konsentrasjonsapparatet reduseres. Avlutens evne til å bli konsentrert forbedres også.

Rørtransport bli lettere pga den forbedrede fluiditet og dette forventes å redusere krafttilførselen til pumpene som overfører avluten gjennom rør. Hvis en slik belastning er konstant antas det å være mulig å transportere avlut med en høyere konsentrasjon.

Pga av den forbedrede fluiditet, dvs. den forbedrede evne til at avluten kan injiseres inn i en forbrenningsovn, er det videre ventet at det vil være mulig å injisere avlut med en høyere konsentrasjon. Dette indikerer en nedsettelse av vanninnholdet i avluten som innføres i gjenvinningsovne. Den mengde vann som av dampes i gjenvinningsovnen reduseres således. Den latente fordampningsvarme forbrukes ikke totalt og anses således å være tilgjengelig.som effektiv varmeenergi. Ettersom KP-avluten konsentrert ved fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse er mindre korroderende overfor konsentrasjonsapparaturen blir vedlikeholdet av denne lettere.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for konsentrering av en alkalisk avlut for å gjenvinne kokekjemikalier fra avluten, hvor en alkalisk avlut som er fri for svovelforbindelser og som tømmes ut fra et trinn med alkalisk koking av tremateriale og/eller et etterfølgende trinn med bleking av materialet, konsentreres i en multippeleffekt-evaporator, karakterisert ved at en gass inneholdende CO2 avledet fra avløpsgassene fra et forbrenningstrinn tilsettes avluten umiddelbart før multippeleffekt-evaporatoren eller under konsentreringen, idet pH i avluten styres til området 8,5 til 12,5 for å nedsette kokepunktet og viskositeten til avluten og fremme størkning av denne.

2. Fremgangsmåte for konsentrering av en alkalisk avlut for å gjenvinne kokekjemikalier fra avluten, hvor

(1) en alkalisk avlut som tømmes ut fra et trinn med alkalisk koking av tremateriale, og som inneholder en eller flere svovelforbindelser oksyderes, og

(2) avluten konsentreres i en multippeleffektevaporator, karakterisert ved at en gass inneholdende CO2 avledet fra avløpsgassene fra et forbrenningstrinn tilsettes avluten etter trinn (1) idet gassen tilsettes umiddelbart før trinn (2) eller under trinn (2), idet pH i avluten styres til området fra 8,5 til 12,5 for å nedsette kokepunktet og viskositeten til avluten og fremme størkning av denne.