NO772300L - Fremgangsmaate ved koking av cellulosefibre - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører innvinning av natriumklorid fra massebehandlingsoperasjoner.

I anlegg for bleket masse har man gjort forsøk på å eliminere skadelige væskeformige avløp ved innføring av bleke-væske-avløp inneholdende alt bruk vaskevann, blekekjemikalier, og rensingskjemikalier i anleggets innvinnings- og regenerings-system. Innvinnings- og regeneringssystemet omfatter vanligvis et ovnstrinn hvor man brenner alt organisk materiale i den brukte kokevæske og i anleggets blekevæske-avløp, samt kjemisk omdannelse .av produktene fra ovnstrinnet til aktive oppslutningskjemikalier.

Klorholdige kjemikalier, slik som klor og klordioksyd, anvendes i det minste i noen av bleketrinnene i blekeanlegget

og natriumhydroksyd benyttes vanligvis i rensingen av massen. Ved kombinasjonen av natriumatomer og kloratomer fra disse kjemikalier, inneholder blekeavløpet natriumklorid som derved innføres i innvinnings- og regeneringsoperasjonen. Siden de kjemiske omdannelser som utføres i innvinnings- og regenerings-operas jonen ikke påvirker natriumkloridet når væskeformige avløp fra blekeanlegget innføres i innvinnings- og regeneringsoperasjonen, må natriumklorid fjernes fra kretsen for å hindre en opphopning i dette.

Ved foreliggende oppfinnelse fjernes natriumklorid i.'fast form fra den regenerte oppslutningsvæske før den resirkulerer til oppslutningstrinnet. Den regenerte oppslutningsvæsken fra innvinnings- og regeneringsoperasjonen inneholder vanligvis mindre mengder komponenter andre enn de aktive oppslutningskjemikalier og natriumklorid.

En slik komponent er natriumsulfat. Dette forekommer

i alle kraftmasseprosesser, hvori natriumsulfid og natriumhydroksyd er de aktive oppslutningskjemikalier, fra ufull-stendig ..-regener ing av natriumsulf id ved regener ingen og oksyda-sjonen av natriumsulfid i etterfølgende behandlingstrinn.

Natriumsulfat er også tilstede i sodaanleggs-oppslutningsvæske, hvori natriumhydroksyd er det aktive oppslutningskjemi-kalium, og skriver seg fra tilstedeværelsen av svovel i tre, brennstoff, vaskevannet og som forurensende stoff i kjemikalier tilsatt for å kompensere for bruk i innvinnings- og regenerings-syklusen.

En annen komponent som vanligvis er tilstede i oppslutt-ningsvæskene er natriumkarbonat. I innvinnings- og regenerings-prosessene i karftmasse- og sodaanlegg, inneholder smeiten dannet i ovnen,natriumkarbonat som kaustiseres for dannelse av natriumhydroksydet i oppslutningsvæsken. Kaustiseringsopera-sjonen er mindre enn 100% effektiv og derfor får man tilstedeværelse av uregenrert ..natriumkarbonat i oppslutningsvæskene.

Ifølge foreliggende oppfinnelse blir oppslutnings-

væske.. inneholdende natriumhydroksyd og fortrinnsvis også natriumsulfid, som de aktive oppslutningskjemikalier, natriumklorid, natriumkarbonat og natriumsulfat, konsentrert ved inndampning for avsetning av natriumsulfat og natriumkarbonat samt med natriumklorid og, etter separering av det avsatte materiale fra den første inndampning, innvinnes natriumklorid i fast form ved behandling av den delvis konsentrerte oppløsning.

Det avsatte materiale fra den første inndampning blir

i det minste delvis resirkulert til ovnstrinnet mens resten av det avsatte materiale, hvis slikt er tilstede, resirkuleres til et trinn etter ovnstrinnet og før kaustiseringstrinnet. Mengden av natriumklorid som resirkuleres til ovnstrinnet i

det resirkulerte avsatte materiale reguleres til et nivå som ikke i for stor utstrekning øker effekten av allerede tilstedeværende natriumklorid på parametrene i ovnstrinnet.

Den medfølgende tegning er et skjematisk flytskjema

av et anlegg for bleket kraftmasse ifølge en foretrukken ut-førelse av oppfinnelsen.

Under henvisning til tegningen blir treflis eller annet celluloseholdig fibrøst råmateriale ført gjennom ledningen 10 til en koker hvor flisen kokes i oppslutningsvæske tilført gjennom ledningen 14 og inneholdende natriumsulfid og natriumhydroksyd som aktive oppslutningskjemikalier.

Den resulterende masse føres gjennom ledningen 16, vanligvis etter mellomliggende vasking, til et blekeanlegg 18 hvor massen utsettes for bleking med klordioksydoppløsninger og klor tilført gjennom ledningen 20, kaustisk ekstraksjon med natriumhydroksydoppløsning tilført gjennom ledningen 22 og vasking med vann tilført gjennom ledningen 24. Den blekede masse innvinnes fra blekeanlegget 18 gjennom ledningen 26.

I blekeanlegget 18 er det foretrukket å benytte sekvensen D/CEDED hvor D/C representerer bleking med en vandig oppløsning av klordikosyd og klor, idet klordioksydet tilveiebringer størstedelen av det aktive klor i oppløsningen, D representerer bleking med en vandig oppløsning av klordioksyd og E representerer kaustisk ekstraksjon med vandig natriumhydroksydoppløsning. Vasking utføres mellom hvert trinn og etter D2ctrinnet.

De væskeformige avløp fra blekeanlegget inneholder brukte kjemikalier, materialer ekstrahert fra massen i blekeanlegget, brukt vaskevann og natriumklorid som skriver seg fra de kjemiske stoffer benyttet i blekeanlegget. De væskeformige avløp fra blekeanlegget 18 føres til innvinnings- og regenerings-trinnet i massebehandlingsanlegget, og dette er vist skjematisk ved hjelp av enkeltledningen 28 som fører til svartluten oppnådd fra kokeren 12 i ledningen 30.

De væskeformige avløp fra blekeanlegget 18 blir fortrinnsvis behandlet og ført til masseanleggets innvinningssystem på den måte som er beskrevet i U.S. patent nr (U.S. søknad nr. 665240). Man vil få tilstedeværelse av natriumklorid i sirkulasjonssystemet uavhengig av den måten blekeanleggs-avløpene innføres i innvinningssystemet på.

Svartlut inneholdende blekeanleggsavløp føres gjennom ledningen 32 til en ovn 34, vanligvis etter konsentrasjon av væsken. I ovnen blir alt organisk materiale fra kokeren og blekeanlegget som er tilstede i de væskeformige avløp derfra og som kommer inn i<ovnen 34, avbrent og det oppnås derved en smelte inneholdende natriumkarbonat, natriumsulfid, natriumsulfatrog natriumklorid, idet natriumsulfatet resulterer fra ufull-stendig omdannelse til natriumsulfid.

Smeiten som kommer ut av ovnen 34 føres gjennom ledningen 36 til en smelte-oppløser 38 hvortil vann føres gjennom ledningen 4 0 for å oppløse smeiten og for dannelse av grønnlut. Grønn-luten føres gjennom ledningene 42 og 44 til en kaustiserings-anordning 4 6 for omdannelse av hovedmassen av natriumkarbonatet i grønnluten til natriumhydroksyd ved hjelp av ombrent kalk tilført gjennom ledningen 48, idet utfelt kalsiumkarbonat fjernes gjennom ledningen 50.

Den resulterende hvitlut inneholder natriumhydroksyd, natriumsulfid, natriumklorid, natriumsulfat og natriumkarbonat,

i følgende typiske mengder:

Natriumkarbonat som er tilstede i hvitluten skyldes en ineffektivitet i kaustiseringstrinne.t, mens natriumsulfatet skriver seg fra natriumsulfat som ikke er omdannet til natriumsulf id i ovnen og etterfølgende oksydasjon av natriumsulfid.

Mens resirkulering_av hvitluten fra kaustiseringsanordningen direkte til kokeren 12 ikke gir opphav til noen praktiske problemer med hensyn til natriumsulfat og natriumkarbonat fordi ovnsbehandlingen, henholdsvis kaustiseringen regulerer natriumsulfat- og natriumkarbonatinnholdet i hvit-, luten, ville natriumkloridkonsentrasjonen forøkes med suksessive resirkuleringer fordi natriumkloridet forblir upåvirket ved de forskjellige operasjoner. Man sørger derfor for en fjerning av natriumklorid fra systemet i en mengde som i det vesentlige tilsvarer den som innføres fra utsiden av masseanleggets innvinningssystem, hovedsakelig fra blekeanlegget, mens tapet av nyttige kjemikalier i det vesentlige unngås.

Hvitluten som resulterer fra kaustiseringsanordningen

46 føres gjennom ledningene 52 og 54 til en første trinns evaporator 56 hvori hvitluten kokes for å konsentrere denne.

De første faste faser som utfelles er burkeit, dobbeltsalt ..av. natriumsulf at . og natriumkarbonat, Na^CO^ • 2Na2SC>4 , og natriumkarbonat. Ettersom konsentrasjonen fortsetter, vil disse faser fortsette å utfelles og når hvitluten blir mettet med natriumklorid, vil natriumklorid også ko-utfelles. Den grad til hvilken ko-utfelling av natriumklorid med burkeit og natriumkarbonat, og således forurensning av burkeit og natriumkarbonat av natriumklorid, gis anledning til å forekomme, avhenger av flere faktorer som omtalt i det følgende.

Den delvis konsentrerte hvitlut, mettet med hensyn til natriumklorid, natriumkarbonat og natriumsulfat, føres til den andre evaporator 58 gjennom ledningen 60 for ytterligere konsentrering ved koking for utfelling av en fast fase som hovedsakelig er natriumklorid forurenset av natriumkarbonat og natriumsulfat.

Den konsentrerte hvitlut fra andretrinnsevaporatoren 58. "føres gjennom ledningen 62 til oppslutningsvæsken i ledningen 14 etter hensiktsmessig fortynning til den nødvendige konsentrasjon for oppslutning ved fortynning av væske i ledningen 64.

Mens den konsentrerte hvitlut i ledningen 6 2 inneholder resterende natriumklorid, har dette sistnevnte materiale vesentlig konstant verdi på grunn av fjerning av natriumklorid fra systemet ved hjelp av andretrinnsevaporatoren.

Den faste fasen som separeres fra den konsentrerte hvitlut i andretrinnsevaporatoren 58 føres gjennom ledningen 66 til en utlutningsanordning 68 for rensing. I utlutningsanordningen 68 utlutes blandingen med vann tilført gjennom ledningen 7 0 for å oppløse alt natriumkarbonat og natriumsulfat sammen med noe natriumklorid fra den faste fasen, hvilket gir vesentlig rent natriumklorid som fjernes fra utlutningsanordningen 68 gjennom ledningen 72.

Under stabile driftsbetingelser er den mengde natriumklorid som fjernes fra anlegget gjennom ledningen 72 lik den mengde natriumklorid som innføres i innvinnings- og regenerings-operas jonen fra utvendige kilder.

Den vandige oppløsning av natriumkarbonat, natriumsulfat og natriumklorid som resulterer fra utlutingsoperasjonen, resirkuleres gjennom ledningen 74 til hvitluten i ledningen 52. Oppløsningen i ledningen 74 kan alternativt tilføres til grønn-luten i ledningen 42 eller 44, om ønsket.

Den faste blanding av burkeit, natriumkarbonat og natriumklorid separert fra evaporatoren 56, føres i det minste delvis gjennom ledningene 7 6 og 78 til ovnen 3 4 og resten av blandingen føres gjennom ledningene 7 6 og 8 0 til grønnluten i ledningen 42. Man har av hensiktsmessige grunner vist at den faste blanding føres direkte inn i ovnen 3 4 gjennom ledningen 78. Blandingen blir imidlertid vanligvis ført til svartluten-slik som gjennom ledningen 30 eller 32, før eller etter konsentrasjonen derav.

Resirkulering av i det minste en del av den faste blanding i ledningen 76 til ovnen 34 gjennom ledningen 78,

har den virkning at man får et forbruk av minst en del av natriumsulfatet slik at man under stabile driftsforhold får regulert mengden av natriumsulfat i blandingen ved et vesentlig konstant nivå.

Andelen av natriumkarbonat som føres til ovnen sammen

med natriumsulfatet som forbrukes deri, reguleres ved resirkuleringen av en del av den faste blanding..gjennom ledningen 76

til grønnluten i ledningen 42. Denne sistnevnte resirkulering har den virkning at man får økning av natriumsulfatkonsentrasjonen i grønnluten i ledningen 44 over det nivå ved hvilket det ville befinnevseg uten slik resirkulering, slik at det relative mengdeforhold mellom natriumsulfat og natriumkarbonat i hvitluten i: ledningen 52 økes. Den statiske belastning av natriumkarbonat som ovnen 34 utsettes for ved resirkuleringen i ledningen 78 blir således regulert.

Virkningen av tilstedeværelsen av natriumklorid i ovnen er en faktor som bestemmer den mengde natriumklorid som er tilstede i.;..ledningen 7 6 og de mengder som føres til ovnen 3 4 og til grønnluten i ledningen 42.

Innføringen av avløp fra blekeanlegget i innvinnings-

og regeneringssystemet representerer en tilføring av natriumklorid til ovnen slik som nevnt ovenfor. Natriumklorid kan også komme fra andre utvendige kilder eslik som i de tilfeller hvor treflisen er oppnådd fra stokker fraktet sjøveien og hvor brakkvann benyttes. Natriumklorid i den resirkulerte konsentrerte hvitlut sirkulerer også gjennom ovnen.

Siden natriumkloridet er et dødvektmateriale som

passerer gjennom ovnen, ettersom mengden av natriumklorid som føres gjennom ovnen øker, blir ovnens kapasitet med hensyn til mottak av aktive materialer slik som organisk materiale som skal

brennes og brukte oppslutningskjemikalier, nedsatt slik at den potensielle masseproduksjon nedsettes.

Dessuten fordamper og sublimerer natriumklorid under ovnsdriften slik at en økning i natriumkloridtilgang til ovnen øker belastningen på gass-partikkel-fjerningsanordningene, vanligvis elektrostatiske utfellingsinnretninger. I tilfeller hvor utfellingsinnretningene allerede drives ved deres be-lastningskapasitet leder en økning av partikkelformig materiale i avgassen som resulterer fra øket natriumklorid, til ytterligere luftforurensing.

I et anlegg som utnytter den illustrerte metode, må en viss belastning av natriumklorid på ovnen tolereres, typisk ca. 90 kg NaCl/ADT-masse og ved dette nivå får man ingen skadelig innvirkning på anleggsparametrene.

Natriumkloridkonsentrasjonen har liten virkning på grønn-lutfremstillingen og hvitlutdannelsen, skjønt meget høye kon-sentrasjoner av natriumklorid resulterer i en forøket spesifikk vekt som kan inhibere effektiv bunnfallsseparering fra grønn-luten .

Ved ko-utfelling av.natriumklorid med burkeit og natriumkarbonat og resirkulering av natriumklorid-forurenset burkeit 1 ledning 7 6 til ovenen og grønnluten, må det derfor oppnåes en likevekt hvorved det gis anledning for. en tilstrekkelig tilførsel av natriumsulfat til ovnen 34 for å kompensere for det natriumsulfat som skriver seg fra ovnsdriften og etter-følgende operasjoner, mens den ytterligere natriumkloridbe-lastning på ovnen holdes under et nivå hvorved de skadelige innvirkninger av tilstedeværende natriumklorid blir ikke-aksepter-bare og resirkuleringen av natriumsulfat til grønnluten i ledningen 44 blir ikke for høy. Det er foretrukket å holde natriumkloridtilførselen til ovnen gjennom ledningen 78 ved en lav verdi, fortrinnsvis mindre enn 4 5 kg/ADT, helst under 2 2,5 kg/ADT og det er derfor foretrukket å anvende den oppdelte resirkulering som er vist på figuren ikke bare for det formål å minske belastningen av natriumkarbonat på ovnen, men også for å minske belastningen av natriumklorid på ovnen.. når den totale mengde natriumklorid i blandingen i ledningen 7 6 er høy..

Evnen til å akseptere natriumklorid i blandingen ut-

felt i førstetrinnsevaporatoren 56, tillater en stor fleksibili-tetsgrad i driften av førstetrinnsevaporatoren. Forandring av hvitlut-sammensetninger og anleggsbetingelser kan bevirke at metningspunktet for hvitluten med hensyn til natriumklorid varierer. Ved operasjon av førstestrinnsevaporatoren på en slik måte at det utfelte materiale alltid inneholder natrium-

klorid uten hensyn til de forventede endringer i hvitlut-konsentrasjon.og anleggsforhold med mulighet til å minimalisere virkningen av slikt ko-utfelt natriumklorid, unngås nødvendig-

heten av en nøyaktig regulering av førstetrinnsinndampning.

Det er mulig å separere natriumklorid fra den delvis konsentrerte hvitlut i ledning 52 på en annen måte enn andre-trinnsinndampning som omtalt ovenfor. Den delvis konsentrerte hvitlut kan således avkjøles for å utfelle vesentlig rent natriumklorid fra den avkjølte hvitlut. Etter separering av det ut-

felte natriumklorid, kan den avkjølte hvitlut resirkuleres til koketrinnet etter hensiktsmessig fortynning, eller den kan inndampes videre for å utfelle ytterligere natriumklorid i blanding med natriumkarbonat og natriumsulfat, idet den utfelte blanding resirkuleres til grønnluten i ledning 42 eller 44 eller til hvitluten i ledning 52 mens den konsentrerte hvitlut resirku-

leres til kokeren etter passende fortynning.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således en fremgangsmåte hvorved natriumklorid fjernes og hvorved tap av nyttige kjemikalier unngås.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte til oppslutning av cel.lulosefibre om-fattende en oppslutnings- og regeneringskrets som omfatter følgende trinn: (a) føring av eellulosefibirene i kontakt med en oppslutningsvæske inneholdende natriumhydroksyd; (b) separering av brukt oppslutningsvæske fra massen; (c) ovnsbehandling av den brukte oppslutningsvæske for oppnåelse av en smelte inneholdende natriumkarbonat; (d) oppløsning av smeiten for dannelse av en vandig smelteoppløsning; (e) kaustisering av smelteoppløsningen for dannelse av en hvitlut som inneholder natriumhydroksyd, natriumklorid innført i kretsen som et forurensende materiale eller bi-produkt, natriumkarbonat og natriumsulfat; (f) anvendelse av i det minste en del av hvitluten for oppnåelse av i det minste en del av oppslutningsvæsken; karakterisert ved at (g) minst en del av hvitluten konsentreres og natriumklorid, natriumsulfat og natriumkarbonat avsettes fra denne; (h) minst en del av natriumsulfatet og natriumkarbonaet blandet med en del av det avsatte natriumklorid,::returneres til kretsen ved et trinn som følger etter inndampningen av hvitluten og før ovnsbehandlingen av den brukte væske; (i) en hver del av natriumsulfatet og natriumkarbonatet i blanding med en del av det avsatte natriumklorid som ikke er returnert som i trinn (h), returneres til kretsen ved et trinn som følger etter ovnsbehandlingen av den brukte væske og før kaustiseringen av smelteoppløsningen; og (j) en del av det avsatte natriumklorid innvinnes.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at mengden av natriumklorid som innvinnes er vesentlig lik den mengde natriumklorid som innføres i kretsen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at bare en del av det natriumsulfat og natriumkarbonat som er i blanding med en del av|det avsatte natriumklorid, returneres til kretsen ved et trinn beliggende etter inndampningen av hvitluten og før ovnsbehandlingen av den brukte væske, og ved at resten av natriumsulfatet og natriumkarbonaet i blanding med en del av det avsatte natriumklorid returneres til kretsen ved et trinn beliggende etter ovnsbehandlingen av den brukte væske og før kaustisering av smelteoppløsningen for å regulere mengden av natriumkarbonat og natriumklorid tilført til ovnen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at all hvitluten konsentreres ved følgende suksessive trinn: (k) konsentrering av hvitluten ved inndampning av denne for avsetning av en blanding av burkeit, natriumkarbonat og natriumklorid som utgjør natriumsulfatet og natriumkarbonatet i blanding med en del av det avsatte natriumklorid, (1) fjerning av blandingen fra den resulterende del vis konsentrerte hvitlut, og (m) behandling av den delvis konsentrerte hvitlut for å utskille innvunnet natriumklorid derfra.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at behandlingstrinnet (m) omfatter inndampning av den delvis konsentrerte hvitlut for å bevirke avsetning av en blanding av natriumklorid, natriumkarbonat og natriumsulfat, separering av den avsatte blanding fra den resulterende konsentrerte hvitlut, utluting av den separerte avsatte blanding for å oppløse alt natriumkarbonat og natriumsulfat og en del av natriumkloridet derfra, og etterlate fast rent natriumklorid som separeres fra..den resulterende vandige oppløsning som innvunnet natriumklorid og resirkulering av den vandige oppløsning til hvitluten eller smelteoppløsningen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at behandlingstrinnet (m) omfatter avkjøling av den varme, delvis konsentrerte hvitlut for å utfelle vesentlig rent natriumklorid og separering av det vesentlige rene natriumklorid fra den avkjølte hvitlut som innvunnet natriumklorid.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at den avkjølte hvitlut inndampes for å bevirke utfelling av en blanding av natriumklorid, natriumkarbonat og natriumsulfat, den utfelte blanding separeres fra den resulterende hvitlut, at den separerte blanding resirkuleres til hvitluten eller smelteoppløsningen.