RU2550177C2 - Способ получения гидроксида натрия из жидких отходов производства волокнистой массы - Google Patents
Способ получения гидроксида натрия из жидких отходов производства волокнистой массы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2550177C2 RU2550177C2 RU2012102318/05A RU2012102318A RU2550177C2 RU 2550177 C2 RU2550177 C2 RU 2550177C2 RU 2012102318/05 A RU2012102318/05 A RU 2012102318/05A RU 2012102318 A RU2012102318 A RU 2012102318A RU 2550177 C2 RU2550177 C2 RU 2550177C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sodium
- borate
- liquid waste
- pulp
- compounds
- Prior art date
Links
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 title claims abstract description 102
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 55
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 34
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 150000003388 sodium compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract 2
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 claims abstract 2
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 44
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 43
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 25
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 23
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 claims description 20
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 claims description 18
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 18
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 17
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 claims description 11
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- NVIFVTYDZMXWGX-UHFFFAOYSA-N sodium metaborate Chemical compound [Na+].[O-]B=O NVIFVTYDZMXWGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 claims description 2
- UQGFMSUEHSUPRD-UHFFFAOYSA-N disodium;3,7-dioxido-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3,5,7-tetraborabicyclo[3.3.1]nonane Chemical compound [Na+].[Na+].O1B([O-])OB2OB([O-])OB1O2 UQGFMSUEHSUPRD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 claims description 2
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract description 15
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 abstract 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 28
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 14
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 12
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 12
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 10
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 8
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 8
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 8
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 7
- GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfite Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])=O GEHJYWRUCIMESM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 5
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 4
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 4
- 150000001642 boronic acid derivatives Chemical class 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 3
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 235000010265 sodium sulphite Nutrition 0.000 description 3
- 239000011122 softwood Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 1,4-benzoquinone Chemical compound O=C1C=CC(=O)C=C1 AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- VDQVEACBQKUUSU-UHFFFAOYSA-M disodium;sulfanide Chemical compound [Na+].[Na+].[SH-] VDQVEACBQKUUSU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 2
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 2
- BSVBQGMMJUBVOD-UHFFFAOYSA-N trisodium borate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]B([O-])[O-] BSVBQGMMJUBVOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- GDTSJMKGXGJFGQ-UHFFFAOYSA-N 3,7-dioxido-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3,5,7-tetraborabicyclo[3.3.1]nonane Chemical compound O1B([O-])OB2OB([O-])OB1O2 GDTSJMKGXGJFGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000018185 Betula X alpestris Nutrition 0.000 description 1
- 235000018212 Betula X uliginosa Nutrition 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000166124 Eucalyptus globulus Species 0.000 description 1
- -1 HTMVM Polymers 0.000 description 1
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 1
- 201000005505 Measles Diseases 0.000 description 1
- 241000183024 Populus tremula Species 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 description 1
- PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N anthraquinone Natural products CCC(=O)c1c(O)c2C(=O)C3C(C=CC=C3O)C(=O)c2cc1CC(=O)OC PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004056 anthraquinones Chemical class 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940043430 calcium compound Drugs 0.000 description 1
- 150000001674 calcium compounds Chemical class 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical compound [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 125000000101 thioether group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 230000002087 whitening effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D1/00—Oxides or hydroxides of sodium, potassium or alkali metals in general
- C01D1/04—Hydroxides
-
- 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
-
- 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
- D21C11/0042—Fractionating or concentration of spent liquors by special methods
-
- 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
- D21C11/04—Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters of alkali lye
-
- 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
-
- 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
- D21C11/122—Treatment, e.g. dissolution, of the smelt
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/40—Production or processing of lime, e.g. limestone regeneration of lime in pulp and sugar mills
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Paper (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Предложен способ получения гидроксида натрия из жидких отходов производства волокнистой массы, где поток указанных отходов содержит органические отходы и связанный с ними натрий. Согласно указанному способу жидкие отходы концентрируют и сжигают в окислительной среде с разложением органических отходов и соединений натрия. При этом перед сжиганием в жидкие отходы вводят борат или соединение, которое образует борат. После чего соединения натрия подвергают реакции автокаустификации, при этом боратсодержащие органические жидкие отходы подвергают двухстадийной обработке сжиганием, где на первой стадии сжигание происходит в окислительной среде и при температуре выше 1000 °С, после чего дымовые газы, образовавшиеся во время сжигания, быстро охлаждают до температуры ниже 600 °С с обеспечением сублимирования соединений натрия из их газообразной фазы непосредственно в твердую фазу. Остаточные продукты сгорания содержат золу, образующуюся при сжигании жидких отходов, которую извлекают и растворяют или суспендируют в воде с получением гидроксида натрия в водной фазе. Изобретение обеспечивает новое решение по извлечению щелочи при производстве волокнистой массы, а также расширение области применения щелочных химических реагентов, извлеченных с применением процесса Alrec. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр., 1 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к способу согласно преамбуле пункта 1 формулы изобретения для получения гидроксида натрия из жидких отходов или потока отходов производства волокнистой массы.
Согласно указанному способу, жидкие отходы, содержащие органические отходы и соединения натрия, подвергают сжиганию при повышенной температуре для разложения растворенного органического материала и извлечения натрия. Сначала жидкие отходы концентрируют, в частности, до высокой концентрации сухого вещества, составляющей более чем 45 масс.%, а затем концентрированные жидкие отходы сжигают в окислительной среде. Из остаточных продуктов сгорания (золы) при их растворении или суспендировании в воде получают гидроксид натрия.
На заводе, где производят химико-механическую волокнистую массу, такую как БХТВМ (т.е. беленая химико-термомеханическая волокнистая масса), обработку образующихся жидких отходов, как правило, осуществляют на отдельных установках по очистке сточных вод, таких как станции аэрации сточных вод с активным илом, и сжигают образующиеся шламы, смешанные с корой, в корьевых котлах. В большинстве случаев заводы по производству БХТВМ представляют собой независимые предприятия, которые производят высушенную упакованную в кипы волокнистую массу и имеют свои собственные установки по биологической очистке сточных вод. Такие заводы не занимаются извлечением или рециркуляцией химических реагентов.
Существуют также альтернативные способы обработки сточных вод. Фабрика Millar Western's Meadow Lake в Канаде была первым в мире предприятием по безотходному производству БХТВМ. На этом заводе сточные воды, которые необходимо выводить из технологического процесса, направляют на ряд внутризаводских выпарных установок, где их упаривают до достижения высокого процентного содержания сухого вещества и сжигают концентрат на внутризаводской содорегенерационной установке. После охлаждения расплав из содорегенерационной установки гранулируют и хранят в отвалах. Расплав содержит щелочные химические реагенты, применяемые в этом процессе, вместе с неорганическими солями, которые выделяются из древесины. В результате на практике на заводе не образуется сточных вод ("безотходное производство"), но и не осуществляется ни извлечения химических реагентов, ни рециркуляции.
С целью обработки концентрата и извлечения химических реагентов заводы по производству БХТВМ, построенные в 2000-х годах компанией M-real в Йоутсено (Joutseno) (2001) и Каскинен (Kaskinen) (2005), объединены с заводами по производству сульфатной волокнистой массы.
На заводах по производству БХТВМ образующиеся сточные воды упаривают в каскаде выпарных установок до достижения высокого процентного содержания сухого вещества (≥45%), и из зоны выпарных установок концентрат перекачивают насосом в зону смешения для перемешивания с черным щелоком, который поступает с завода по производству древесной массы, расположенного на этой же заводской площадке. После прохождения через выпарную установку на заводе по производству древесной массы полученную таким образом смесь сжигают на содорегенерационной установке. В содорегенерационной установке при сжигании указанного материала образуются диоксид углерода и вода (→CO2+H2O), а неорганические ингредиенты образуют расплав на дне регенерационной установки. Указанный расплав растворяют в воде с получением зеленого щелока (Na2CO3+Na2S/основные продукты). В результате натрий, который является одним из щелочных химических реагентов, применяемых на заводах по производству БХТВМ, извлекают в ходе процесса растворения расплава (зеленого щелока) в содорегенерационной установке. Варочными химическими реагентами, применяемыми на заводе по производству сульфатной волокнистой массы, являются гидроксид натрия (NaOH) и сульфид натрия (Na2S). Условия горения в содорегенерационной установке восстановительные, соответственно, серу извлекают непосредственно в сульфидной форме. Основными компонентами белого щелока являются гидроксид натрия (NaOH) и сульфид натрия (Na2S).
На заводе по производству древесной массы основную часть зеленого щелока применяют для производства белого щелока, но часть зеленого щелока окисляют (Na2CO3+Na2S→Na2CO3+Na2SO4) и направляют на завод по производству БХТВМ. Окисление является средством удаления сульфида натрия, который в противном случае мог бы создать проблемы на заводе по производству БХТВМ, поскольку он потребляет перекись водорода, используемую при отбеливании волокнистой массы. Сульфат натрия (Na2SO4) представляет собой нейтральную соль, которая проходит в виде "мертвого груза" через технологический процесс, применяемый на заводе по производству ХТМВМ, и в конце поступает в виде концентрата обратно в содорегенерационную установку, где указанную соль снова восстанавливают до сульфида натрия.
Карбонат натрия не является эффективным химическим реагентом для удаления лигнина (т.е. для делигнификации) при варке химической волокнистой массы. Поэтому зеленый щелок не подходит для применения для пропитки или варки при производстве химической волокнистой массы. Белый щелок получают из зеленого щелока путемкаустификации известью. В этом процессе негашеную известь (CaO) добавляют в зеленый щелок, и в результате реакций каустификации карбонат осаждается в виде карбоната кальция, а натрий образует гидроксид натрия. Известь регенерируют путем сжигания (CaCO3→CaO) в печи для дожига известкового шлама.
При производстве химико-механической волокнистой массы, такой как ХТМВМ, лигнин не удаляют на стадии пропитки древесной щепы путем щелочной обработки (пропитки); вместо этого лигнин размягчают и обрабатывают углеводы (гемицеллюлозу) перед следующей стадией размола (измельчения древесной щепы). Величина pH пропиточного раствора или пропиточного щелока ниже (величина pH 9-12), чем при производстве химической волокнистой массы (величина pH 14). Поэтому при производстве химико-механической волокнистой массы для пропитки древесной щепы также возможно применение карбоната натрия.
В объединенных процессах получения БХТВМ при пропитке твердой древесины применяют окисленный зеленый щелок с завода по производству древесной массы и крепкий щелочной раствор (NaOH), который обычно покупают у внешних поставщиков. Щелочь, применяемая при отбеливании перекисью, представляет собой крепкий щелочной раствор. При пропитке мягкой древесины в основном применяют сульфит натрия.
Помимо реализации комплексного решения, на заводах по производству ХТМВМ также возможно проведение раздельного извлечения натриевых химических реагентов. Согласно одному варианту реализации изобретения, а именно варианту, известному как способ Alrec (Alkali recovery process - способ извлечения щелочи), отработанный щелок, который концентрируют до содержания сухого вещества, составляющего приблизительно 65%, сжигают путем " сжигания в каплях" в окислительной среде (избыток кислород) и при температуре 1000-1200°C.
При сжигании Alrec, в отличие от сжигания в содорегенерационной установке, условия по всему пространству камеры сгорания являются окислительными (избыток кислорода). При сжигании Alrec процентное содержание кислорода в дымовом газе составляет 4-6 об.%. При сжигании в содорегенерационной установке условия сжигания регулируют путем поэтапного введения воздуха в различные части установки таким образом, что указанные условия, например, в вытяжной трубе, являются восстановительными. Поэтому
- COD (=растворенный органический материал) разлагается (→CO2+H2O), и
- натрий извлекают из отработанного щелока в виде карбоната натрия (Na2CO3).
Возможна рециркуляция карбоната натрия, который предполагается использовать при пропитке древесной щепы и при отбеливании ХТМ волокнистой массы, где его также можно применять наряду с крепким щелочным раствором как источник щелочи.
В высокотемпературном процессе, описанном выше, натрий в концентрате сточных вод, связанный с органическим материалом, испаряют с переходом его в газообразную фазу, где он частично находится в форме Na2O и частично в виде элементарного натрия (температура кипения натрия составляет 883°C). Задержка или время пребывания в процессе Alrec составляет лишь несколько секунд при температуре сжигания 1000-1200°C, после чего дымовые газы из камеры сгорания быстро охлаждают до 600°C. В этом случае газообразные соединения натрия сублимируются непосредственно в виде твердого порошкообразного карбоната натрия. Это препятствует образованию липкого расплавленного карбоната натрия и, соответственно, загрязнению стенок.
Твердый карбонат натрия (зола), образующийся в ходе указанного процесса, растворяют в воде, удаляют примеси путем фильтрования и повторно используют раствор Na2CO3 для пропитки древесной щепы и отбеливания волокнистой массы.
Описанный выше метод более подробно обсуждается в опубликованной международной заявке на патент №WO 2005/068711 (Rinheat Oy).
Существуют ограничения, связанные с известной технологией. В экспериментах, проведенных авторами изобретения, было обнаружено, что когда крепкий щелочной раствор (гидроксид натрия) заменяют карбонатом натрия в ходе стадии пропитки, величина pH пропиточного раствора понижается, и эффективность пропитки и размягчения щепы из твердой древесины уменьшается, что ведет к увеличению удельного потребления энергии во время размола. Если удельная энергия, генерируемая во время размола, возрастает, это ограничивает практическую применимость извлеченной щелочи на стадии пропитки, т.е. 100% раствора карбоната натрия. На основе серии наших пробных испытаний мы полагаем, что влияние карбоната на удельную энергию размола зависит по меньшей мере от того, какого качества требуется ХТМ волокнистая масса, которую намереваются получать (от технических свойств бумаги), и, возможно, от процентного соотношения пород древесины (береза/осина).
Сульфит в сульфите натрия (Na2SO3), используемом при производстве ХТМВМ из мягкой древесины, окисляется во время вышеописанного окислительного процесса сжигания Alrec до нейтрального сульфата (Na2SO4). Сульфат натрия представляет собой нейтральную соль и не подходит в качестве щелочного химического реагента при пропитке или отбеливании. Следовательно, процесс Alrec не подходит для извлечения и рециркуляции сульфита натрия в отсутствие отдельных операций для регенерации сульфита.
Также существуют ограничения, связанные с применением карбоната натрия в качестве щелочи при отбеливании перекисью. Без крепкого щелочного раствора величина pH остается низкой, что уменьшает отбеливающее действие.
Задача настоящего изобретения состоит в обеспечении совершенно нового решения по извлечению щелочи при производстве химико-механической и механической волокнистой массы. Другая задача настоящего изобретения заключается, например, в расширении области практического применения щелочных химических реагентов, извлеченных с применением процесса Alrec.
Настоящее изобретение основано на идее получения гидроксида натрия из потока отходов или жидких отходов производства волокнистой массы. Типичный применяемый поток содержит органические отходы и натрий и соединения натрия, связанные с этими отходами. Соответственно, к потоку отходов или пропиточному раствору добавляют борат или соответствующий борсодержащий материал (далее также называемый "соединением бора"). Добавление соединения бора делает возможным получение гидроксида натрия, который образуется из натрия и соединений натрия за счет реакции автокаустификации бората и последующего гидролиза.
Автокаустификация представляет собой реакцию, которая была описана в литературе еще в 1970-е годы (см. Jan Janson, "The Use of Unconventional Alkali in Cooking and Bleaching - Part 1. A New Approach to Liquid Generation and Alkalinity", Paperi ja Puu 59 (6-7), pp.425-430 (1977), "The Use of Unconventional Alkali in Cooking and Bleaching -Part 2. Alkali cooking of wood with the use of borate". Paperi ja Puu 59 (9), pp.546-557 (1977) и патент США №4116759).
Согласно наблюдениям Янсона, в процессе сульфатной варки можно было бы полностью избежать традиционной раздельной каустификации, при которой применяют негашеную известь, за счет добавления к варочному щелоку бората, который при реакции каустификации образует гидроксид натрия в сочетании с растворением расплава, т.е. получением зеленого щелока. Однако заводские испытания, выполненные Энсо Гутцайтом в 1982 году, не подтвердили первоначальных ожиданий относительно рентабельности этого процесса.
Приблизительно 20 лет назад Хонгхи Тран снова исследовал реакции автокаустификации бората и показал, что выход крепкого щелочного раствора при применении бората в два раза выше, чем выход, который описал Янсон. Согласно уравнениям реакции, представленным Траном, из одного моля тетрабората (№26407) образуется 8 молей крепкого щелочного раствора (NaOH), а не 4 моля, как предположил Янсон. (Tran, Н.; Мао, X.; Cameron, J.; Bair, СМ., Pulp and Paper Canada 1999, 100(8), 35-40). Обнаружение этого факта оказало значительное влияние на рентабельность автокаустификации бората, поскольку оно продемонстрировало, что требовалось только половина первоначальной дозы бората. Исследования Трана позволили частично использовать автокаустификацию бората на некоторых заводах по производству сульфатной волокнистой массы.
В статье, озаглавленной "Borate autocausticizing: a cost effective technology" (Pulp & Paper Canada 103: 11 (2002), pp.16-22), J. M. A. Hoddenbagh с соавторами описывает два заводских испытания, выполненных через 15 лет после исследований Энсо, в которых применяли реакцию автокаустификации как при извлечении химических реагентов, так и при отбеливании с их помощью. На основании результатов испытаний щелочь, полученную при применении процесса автокаустификации бората, вероятно можно использовать при отбеливании ХТМ волокнистой массы и заменять ею гидроксид натрия, приобретаемый у внешних поставщиков.
Введение боратов в процесс производства волокнистой массы, например, для получения борсодержащих щелочных варочных растворов, было недавно описано в патентной литературе, как проиллюстрировано в опубликованной международной заявке на патент №WO 2004/025020. В этом документе описан способ, в котором варка с применением бората и карбоната объединена с извлечением химических реагентов при производстве химической волокнистой массы из эвкалипта. Такое решение по меньшей мере частично основано на автокаустификации, в ходе которой часть варочных химических реагентов, которые регенерируют путем применения автокаустификации, используют для варки и/или кислородной делигнификации или во время стадий щелочного отбеливания, такого как отбеливание перекисью, без применения традиционной каустификации. В качестве катализатора делигнификации применяют антрахинон.
В опубликованной заявке на патент США №2005/0155730 описан способ с высоким выходом, в котором химическую волокнистую массу из мягкой древесины получают путем применения хинонового катализатора на стадии пропитки древесной щепы, на которой величина pH по меньшей мере периодически ниже 7, или в варочном щелоке с низким уровнем сульфидности, содержащем в основном борат, гидроксид натрия и карбонат натрия. Щелочной варочный раствор получают при применении оксида кальция или соединений кальция без отдельной каустификации.
В двух опубликованных международных заявках на патент №№W099/63152 и W099/63151 описано, как улучшается эффективность реакции кальцинации при применении бората.
В настоящем изобретении авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что реакции автокаустификации также происходят во время сжигания, проводимого в условиях окисления и высоких температур, таких как условия, преобладающие во время процесса горения по типу Alrec.
Это решение реализовано, согласно новой представленной технологии, таким образом, что реакцию автокаустификации проводят путем сжигания жидких отходов в камере сгорания в окислительной среде и при температуре, достаточно высокой для испарения по меньшей мере части натрия (температура кипения натрия составляет 883°C).
В частности, указанную операцию осуществляют при температуре, при которой натрий испаряется и присутствует в основном в оксидной (Na2O) форме. Подвергая натрий и его соединения, которые во время сжигания высвобождаются из органического материала, реакции с боратом, преимущественно в газообразной фазе, можно получить гидроксид натрия, если золу, которая обычно содержит ортоборат натрия, растворить или суспендировать в воде во время стадии растворения. Жидкие отходы, образующиеся при такой реакции, можно использовать в качестве пропиточного раствора, например, в процессе производства БХТВМ или при другом химико-механическом измельчении, и в качестве источника щелочи при отбеливании перекисью.
Возможно применение настоящего способа для извлечения щелочных соединений натрия, которые по меньшей мере частично находятся в форме гидроксида натрия и подходят для применения в процессе производства волокнистой массы.
Более конкретно, способ согласно настоящему изобретению главным образом характеризуется признаками, которые изложены в отличительной части пункта 1 формулы изобретения.
Применение согласно настоящему изобретению характеризуется признаками, которые изложены в пункте 20 формулы изобретения.
Настоящее изобретение позволяет достичь важных преимуществ. Так, изобретение в целом подходит для применения в процессах сжигания, при которых, как правило, отработанный щелок, который концентрируют до получения сравнительно высокого процентного содержания сухого вещества, сжигают в окислительной среде (т.е. в избытке кислорода). Температура предпочтительно составляет по меньшей мере приблизительно 950°C. В частности, по меньшей мере часть карбоната натрия превращается в гидроксид натрия, что улучшает практическую применимость щелочи, извлекаемой, например, во время процесса Alrec. Это, в свою очередь, понижает затраты на химические реагенты и уменьшает потребление энергии, необходимой для измельчения древесной щепы, осуществляемого после пропитки. Практическая применимость такой щелочи при отбеливании перекисью улучшается.
Настоящее изобретение делает возможным функционирование независимых (не объединенных) заводов по производству БХТВМ и завода по производству механической древесной массы, в ходе которого не образуется сточных вод, и обеспечивает средства извлечения щелочных химических реагентов и рециркуляции, эффективной с точки зрения затрат.
Тепловую энергию, вырабатываемую во время горения органических отходов, используют в этом процессе в виде пара.
Ниже настоящее изобретение будет рассмотрено более подробно с помощью подробного разъяснения и прилагаемых чертежей. Технологическая схема процесса, показанная на чертеже, представляет один вариант реализации предлагаемой технологии.
В настоящем контексте термин "жидкие отходы" и "сточные воды" применяют практически как синонимы для обозначения потока, содержащего органические остатки и соединения натрия, удаляемые из процесса производства волокнистой массы.
Как описано выше, в способе согласно настоящему изобретению автокаустификацию и сжигание при высокой температуре объединяют для обеспечения процесса, в котором натрий, связанный (как правило, химически) с органическим материалом жидких отходов (сточных вод), подвергают в газообразной фазе и в окислительной среде реакции с соединением бора. По-видимому, при таких условиях натрий реагирует, по меньшей мере в некоторой степени, непосредственно с боратом или другим соединением бора, возможно вместо взаимодействия с диоксидом углерода. В результате во время растворения золы образуется смесь крепкого щелочного раствора (NaOH) и карбоната натрия (Na2CO3), которую извлекают в ходе этого процесса. Следует отметить, что настоящее изобретение не ограничено этой пояснительной моделью, описанной выше.
Согласно одному варианту реализации настоящего изобретения, метаборат или соединения, которые образуют метаборат, вводят в жидкие отходы, и натрий и соединения натрия, которые высвобождаются во время такой обработки, реагируют с боратом при температуре, достаточно высокой для испарения натрия, который далее присутствует преимущественно в оксидной форме (Na2O). Также может присутствовать некоторое количество элементарного натрия. Возможно введение боратных соединений в жидкие отходы путем добавления их непосредственно в этот поток или путем добавления их, например, в поток пропиточных реагентов при химико-механическом или механическом измельчении, вместе с которым указанные соединения поступают в указанный процесс и составляют часть жидких отходов при дефибрировании (т.е. поток отходов).
Предпочтительно жидкие отходы сначала концентрируют до получения высокой концентрации сухого вещества. Согласно одному варианту реализации изобретения, процентное содержание сухого вещества в жидких отходах, подвергаемых автокаустификации, составляет по меньшей мере 45 масс.%, предпочтительно, по меньшей мере 55 масс.%, наиболее предпочтительно, по меньшей мере 60 масс.%, в частности, по меньшей мере 63 масс.%, или даже по меньшей мере 65 масс.%.
Согласно другому варианту реализации изобретения концентрат сточных вод высушивают с получением порошка, который загружают в зону горения в виде сухого вещества.
Предпочтительно, жидкие отходы, которые концентрируют до получения высокого процентного содержания сухого вещества, составляющего, например, по меньшей мере приблизительно 60 масс.%, в частности, по меньшей мере приблизительно 63 масс.% или по меньшей мере 65 масс.%, сжигают в присутствии кислорода и бората или соединения, которое образует борат ("соединения бора"), при температуре по меньшей мере 950°C.
Как правило, сухое вещество в отходах содержит как органическую, так и неорганическую часть. Массовое соотношение между этими частями может варьироваться в пределах широких диапазонов и в общем случае составляет приблизительно 3:1…1:1, хотя абсолютных пределов не существует.
Согласно предпочтительному варианту реализации изобретения автокаустификацию проводят при температуре по меньшей мере 1000°C, предпочтительно 1000-1250°C.
В настоящем документе "окислительная среда" означает, что во время всего или по существу всего процесса сжигания имеется избыток кислорода для предотвращения образования восстановительной среды в какой-либо части камеры сгорания. В подвергаемом обработке потоке кислород находится в избытке относительно окисляемых соединений.
Наиболее предпочтительно, когда количество бората или другого соединения бора, добавленного в сточные воды или пропиточный раствор перед сжиганием, достаточно велико, чтобы обеспечить молярное отношение Na:B в потоке отходов, составляющее по меньшей мере 3:1. Предпочтительно, когда молярное отношение Na:B составляет приблизительно 3:1…50:1, наиболее предпочтительно, приблизительно 5:1…35:1.
При использовании бората по меньшей мере большую часть неорганического бората добавляют в виде метабората натрия или тетрабората натрия или в виде гидратов указанных соединений. Также возможно использование других соединений бора.
Согласно настоящему изобретению поток жидких отходов, подвергаемый обработке, как правило, образуется в виде сточных вод от производства волокнистой массы, которое происходит в щелочной среде. В частности, поток сточных вод содержит жидкие отходы, образующиеся на стадии пропитки, т.е. при пропитывании сырьевого материала для производства химико-механической или механической волокнистой массы, или поток отходов, образующийся при щелочном отбеливании волокнистой массы перекисью, или их комбинацию. Таким образом, поток отходов может поступать от производства, например, древесной дефибрерной массы, древесной дефибрерной массы под давлением, рафинерной древесной массы или химико-механической рафинерной древесной массы.
Поток отходов, подвергаемый сжиганию, содержит преимущественно органические соединения, которые растворяются при производстве волокнистой массы, и натрий, химически связанный с этими соединениями. В результате источниками натрия являются натрийсодержащие химические реагенты, которые используют при пропитке сырьевых материалов или щелочном отбеливании перекисью или при том и другом процессе, такие как карбонат натрия, гидроксид натрия и/или окисленный зеленый щелок или окисленный белый щелок, поступающие от производства химической волокнистой массы.
Согласно одному варианту реализации изобретения, обработку сжиганием потока (органических) отходов, содержащего борат или в который загружают борат, осуществляют в две стадии, при этом фактическое сжигание происходит на первой стадии в окислительной среде и при температуре выше 1000°C, после чего дымовые газы, образовавшиеся при сжигании, содержащие натрий в оксидной и элементарной форме, быстро охлаждают до температуры ниже 600°C для сублимирования соединений натрия из их газообразной фазы непосредственно в твердую фазу (карбонат натрия и, в частности, боратные соединения, такие как Na3BO3).
Золу, которая образуется при сжигании потока отходов, улавливают и растворяют в воде с получением гидроксида натрия. Одновременно регенерируют метаборат (NaBO2).
Как правило, после операции, описанной выше, зола содержит некоторую часть (рассчитанную) гидроксида натрия, которая - в зависимости от органического материала и процентного содержания натрия в сточных водах - составляет приблизительно 1-75%, наиболее предпочтительно, приблизительно 5-70%, в частности, приблизительно 10-50%, из расчета массы сухого вещества.
Автокаустификацию проводят в условиях избытка кислорода, при которых окислительные условия преобладают по всей камере сгорания. Как правило, процентное содержание кислорода в отходящем дымовом газе составляет 4-6 об.%.
Кислород направляют на стадию сжигания в виде потока газа, содержащего кислород, такого как воздух или воздух, обогащенный кислородом.
Возможно проведение сжигания в виде капельного сжигания, при этом концентрат сточных вод, направляемый на автокаустификацию, диспергируют с образованием капелек. Средний размер капли может составлять, например, приблизительно 0,1-5 мм, предпочтительно, <1 мм и, более предпочтительно, ≤0,1 мм.
Кроме того, возможно применение способа, описанного выше, для извлечения щелочных соединений натрия, используемых в процессе производства волокнистой массы, по меньшей мере частично в виде гидроксида натрия.
При производстве химико-механических волокнистых масс, таких как БХТВМ, золу, которую подвергают частичной каустификации при производстве, растворяют в воде, удаляют нерастворимые неорганические оксиды (отстой) путем фильтрации или центрифугирования, а образовавшийся щелочной раствор можно использовать напрямую, без дополнительной обработки путем общепринятой каустификации известью, в качестве источника щелочи для пропитки и отбеливания перекисью.
Настоящее изобретение можно реализовать, например, на оборудовании, установленном, как показано на чертеже. Данное оборудование содержит камеру сгорания 1 и камеру охлаждения 2, расположенные согласно чертежу одна ниже другой таким образом, что дымовые газы, образовавшиеся в камере сгорания, можно направить в камеру охлаждения, в которой указанные газы можно охладить с помощью охлаждающего газа, такого как охлаждающий воздух или циркулирующий дымовой газ, который направляют в камеру охлаждения. Камера сгорания оборудована соплом 3 для подачи концентрата сточных вод, предназначенного для сжигания, при этом через указанное сопло возможна загрузка концентрата, например, в виде тумана, содержащего маленькие капельки, диспергированные путем применения пара.
Охлаждающий газ можно направить в камеру охлаждения 2 через впускное сопло 4. Дно камеры охлаждения оборудовано выпускным соплом 5 для удаления карбоната и выпускным соплом 6 для удаления охлаждающих газов и охлажденных дымовых газов.
Жидкие отходы, удаляемые из процесса и содержащие метаборат или соединение бора, которое образует метаборат, испаряют на внутризаводской технологической установке по упариванию, предпочтительно, для достижения процентного содержания сухого вещества, составляющего по меньшей мере 45%. После этого их направляют через загрузочное сопло 3 в камеру сгорания 1, где их сжигают, например, при температуре выше 1000°С.
Процесс сжигания более подробно описан в опубликованной международной заявке на патент №WO 2005/068711 (Rinheat Oy).
Время пребывания в камере сгорания 1, при высокой температуре, составляет только несколько секунд, в частности, приблизительно 0,1-10 сек, например, 0,5-5 сек, и дымовой газ, выходящий из камеры сгорания, быстро охлаждают в камере охлаждения 2 до температуры ниже 600°C, при этом соединения натрия сублимируются непосредственно с образованием твердого материала и могут быть удалены в виде золы.
При растворении золы в воде образующийся ортоборат натрия (тринатриборат) реагирует с водой, в результате чего образуется гидроксид натрия и, одновременно, метаборат регенерируется согласно формулам (1) и (2).
метаборат ортоборат
Бораты представляют собой полностью водорастворимые соединения, и регенерированный метаборат направляют в пропиточный раствор на стадию пропитки и оттуда далее в жидких отходах, получаемых при пропитке, вместе со сточными водами через установку по упариванию обратно на окислительное сжигание. Процентное содержание бората в сточных водах, поступающих на установку по упариванию, поддерживают на постоянном уровне путем добавления композиции.
Как указано ранее, сжигание осуществляют в камере сгорания при избытке кислорода, чтобы гарантировать окислительные условия сжигания во всех частях камеры.
Также можно осуществить растворение золы в камере охлаждения 2. В этом случае через впускное сопло 4 в камеру охлаждения подают воду. Загруженная таким образом вода может представлять собой либо чистую воду, либо водный раствор, например, раствор, образующийся при рециркуляции. За счет воды на поверхности камеры может образоваться жидкая пленка, при этом указанная пленка, возможно, растворяет карбонат щелочных металлов, содержащийся в охлажденных дымовых газах.
Пример
Концентрат из выпарной установки, содержащий 52% органического материала и 48% неорганического материала в пересчете на процентное содержание сухого вещества, сжигали при избытке воздуха в лабораторных условиях. Температура сжигания составляла 1100°C. Перед сжиганием в концентрат подмешивали метаборат натрия.
| Таблица | ||||
| Выход золы, % |
Процентное содержание Na-CO3 в золе, мг/г золы | Величина рН водного раствора золы |
Процентное содержание титруемого NaOH, мг/г золы |
|
| Концентрат | 43,1 | 719 | 11,8 | 40 |
| Концентрат+NaBO2Na/B моль/моль=3:1 | 48,4 | 109 | 12,9 | 385 |
Процентное содержание Na2CO3 в золе было определено с помощью анализатора на общее содержание органического углерода.
Процентное содержание крепкого щелочного раствора в водном растворе золы было определено путем титрования на основе стандарта SCAN-N 30:85.
Claims (21)
1. Способ получения гидроксида натрия из жидких отходов производства волокнистой массы, где поток указанных отходов содержит органические отходы и связанный с ними натрий, при этом согласно указанному способу:
- жидкие отходы концентрируют,
- концентрированные жидкие отходы сжигают в окислительной среде с разложением органических отходов и соединений натрия с получением остаточных продуктов сгорания, и
- указанные остаточные продукты растворяют в воде с получением гидроксида натрия,
- введение в жидкие отходы бората или соединения, которое образует борат, перед указанным сжиганием, и
- проведение реакции автокаустификации указанных соединений натрия совместно с указанным боратом или указанным соединением, которое образует борат, при этом указанную реакцию проводят при температуре, при которой натрий испаряется, характеризующийся тем, что
- боратсодержащие органические жидкие отходы подвергают двухстадийной обработке сжиганием, при этом фактическое сжигание происходит на первой стадии в окислительной среде и при температуре выше 1000 °С, после чего дымовые газы, образовавшиеся во время сжигания, быстро охлаждают до температуры ниже 600 °С с обеспечением сублимирования соединений натрия из их газообразной фазы непосредственно в твердую фазу, и
- остаточные продукты сгорания содержат золу, образующуюся при сжигании жидких отходов, которую извлекают и растворяют или суспендируют в воде с получением гидроксида натрия в водной фазе.
- жидкие отходы концентрируют,
- концентрированные жидкие отходы сжигают в окислительной среде с разложением органических отходов и соединений натрия с получением остаточных продуктов сгорания, и
- указанные остаточные продукты растворяют в воде с получением гидроксида натрия,
- введение в жидкие отходы бората или соединения, которое образует борат, перед указанным сжиганием, и
- проведение реакции автокаустификации указанных соединений натрия совместно с указанным боратом или указанным соединением, которое образует борат, при этом указанную реакцию проводят при температуре, при которой натрий испаряется, характеризующийся тем, что
- боратсодержащие органические жидкие отходы подвергают двухстадийной обработке сжиганием, при этом фактическое сжигание происходит на первой стадии в окислительной среде и при температуре выше 1000 °С, после чего дымовые газы, образовавшиеся во время сжигания, быстро охлаждают до температуры ниже 600 °С с обеспечением сублимирования соединений натрия из их газообразной фазы непосредственно в твердую фазу, и
- остаточные продукты сгорания содержат золу, образующуюся при сжигании жидких отходов, которую извлекают и растворяют или суспендируют в воде с получением гидроксида натрия в водной фазе.
2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что борат вводят в жидкие отходы путем непосредственного добавления его в поток сточных вод.
3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что борат вводят в жидкие отходы путем добавления его в раствор химического реагента, применяемого при производстве волокнистой массы.
4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что борат добавляют в количестве, достаточном для обеспечения в жидких отходах молярного отношения Na:B, составляющего по меньшей мере 3:1, предпочтительно 3:1...50:1 и наиболее предпочтительно 5:1...35:1.
5. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что борат добавляют в поток сточных вод или в раствор химического реагента, используемого при измельчении, по меньшей мере преимущественно в виде метабората натрия или тетрабората натрия или в виде гидратов указанных соединений.
6. Способ по любому из пп. 1-5, характеризующийся тем, что реакция каустификации протекает при температуре по меньшей мере 950 °С, при которой натрий, содержащийся в жидких отходах, присутствует в газообразной фазе реакции в испаренном состоянии, причем указанный натрий преимущественно присутствует в форме оксида натрия.
7. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что жидкие отходы содержат поток сточных вод с производства волокнистой массы, осуществляемого в щелочной среде.
8. Способ по п. 7, характеризующийся тем, что жидкие отходы содержат поток жидких отходов с пропитки исходного сырья при производстве химико-механической или механической волокнистой массы, или жидкие отходы содержат поток сточных вод со щелочного отбеливания волокнистой массы перекисью.
9. Способ по п. 8, характеризующийся тем, что источником жидких отходов является производство механической древесной массы или древесной дефибрерной массы, древесной дефибрерной массы под давлением, рафинёрной древесной массы или химико-механической рафинёрной древесной массы.
10. Способ по п. 8, характеризующийся тем, что жидкие отходы содержат преимущественно органические соединения, которые переходят в раствор при производстве волокнистой массы, и натрий, связывающийся с этими соединениями при пропитке исходного сырья или при щелочном отбеливании перекисью, или при том и другом процессе, при этом натрий поступает из применяемых натрийсодержащих химических реагентов, таких как карбонат натрия, гидроксид натрия или окисленный зеленый щелок или окисленный белый щелок.
11. Способ по п. 9, характеризующийся тем, что жидкие отходы содержат преимущественно органические соединения, которые переходят в раствор при производстве волокнистой массы, и натрий, связывающийся с этими соединениями при пропитке исходного сырья или при щелочном отбеливании перекисью, или при том и другом процессе, при этом натрий поступает из применяемых натрийсодержащих химических реагентов, таких как карбонат натрия, гидроксид натрия или окисленный зеленый щелок или окисленный белый щелок.
12. Способ по любому из пп. 1-5 или 7-11, характеризующийся тем, что автокаустификацию проводят при температуре по меньшей мере 1000 °С, предпочтительно 1000-1250 °С, и в окислительной среде.
13. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что боратсодержащие органические жидкие отходы подвергают сжиганию в камере сгорания, при этом время пребывания их в камере сгорания составляет приблизительно 0,1-10 с, в частности, приблизительно 0,5-5 с.
14. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что процентное содержание сухого вещества в сточных водах, подвергаемых автокаустификации, составляет по меньшей мере 45 масс. %, предпочтительно по меньшей мере 55 масс. %, более предпочтительно по меньшей мере 60 масс. % и, в частности, по меньшей мере 65 масс. %.
15. Способ по любому из пп. 1-5, 7-11 или 13-14, характеризующийся тем, что
- автокаустификацию проводят в камере сгорания, и
- имеется избыток кислорода для предотвращения образования восстановительной среды в какой-либо части камеры сгорания.
- автокаустификацию проводят в камере сгорания, и
- имеется избыток кислорода для предотвращения образования восстановительной среды в какой-либо части камеры сгорания.
16. Способ по п. 15, характеризующийся тем, что кислород подают на стадию сжигания в виде потока газа, содержащего кислород, такого как воздух или воздух, обогащенный кислородом.
17. Способ по любому из пп. 1-5, 7-11, 13-14 или 16, характеризующийся тем, что боратсодержащий концентрат сточных вод, подвергаемый автокаустификации, диспергируют с образованием капель.
18. Способ по п. 12, характеризующийся тем, что боратсодержащий концентрат сточных вод, подвергаемый автокаустификации, диспергируют с образованием капель.
19. Способ по любому из пп. 1-5, 7-11, 13-14 или 16, характеризующийся тем, что боратсодержащий концентрат жидких отходов, подаваемый на сжигание, находится в форме сухого порошка.
20. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что боратсодержащий концентрат жидких отходов, подаваемый на сжигание, находится в форме сухого порошка.
21. Применение способа по любому из пп. 1-20 для извлечения, по меньшей мере частично в форме гидроксида натрия, щелочных соединений натрия, используемых в процессе производства волокнистой массы.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20095851 | 2009-08-18 | ||
| FI20095851A FI124685B (fi) | 2009-08-18 | 2009-08-18 | Menetelmä natriumhydroksidin tuottamiseksi kuitumassan valmistuksen jätevirrasta |
| PCT/FI2010/050654 WO2011020949A1 (en) | 2009-08-18 | 2010-08-18 | Method of producing sodium hydroxide from an effluent of fiber pulp production |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012102318A RU2012102318A (ru) | 2013-09-27 |
| RU2550177C2 true RU2550177C2 (ru) | 2015-05-10 |
Family
ID=41050679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012102318/05A RU2550177C2 (ru) | 2009-08-18 | 2010-08-18 | Способ получения гидроксида натрия из жидких отходов производства волокнистой массы |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102625778B (ru) |
| AR (1) | AR080852A1 (ru) |
| BR (1) | BR112012003755B1 (ru) |
| CA (1) | CA2767903C (ru) |
| FI (1) | FI124685B (ru) |
| RU (1) | RU2550177C2 (ru) |
| SE (1) | SE536944C2 (ru) |
| UY (1) | UY32847A (ru) |
| WO (1) | WO2011020949A1 (ru) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI126767B (en) * | 2012-11-16 | 2017-05-15 | Andritz Oy | Method for extracting the ash from a recovery boiler |
| CN103494810A (zh) * | 2013-09-25 | 2014-01-08 | 青岛市市立医院 | 治疗网络成瘾的药物组合物 |
| CA3138369C (en) * | 2019-04-29 | 2022-07-05 | Fpinnovations | Process to recover alkali from a metal oxide/hydroxide containing material |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1624082A1 (ru) * | 1989-01-12 | 1991-01-30 | Ленинградская лесотехническая академия им.С.М.Кирова | Способ регенерации отработанного щелока от сульфатной варки целлюлозы |
| WO2004025020A1 (en) * | 2002-09-12 | 2004-03-25 | Kiram Ab | Alkaline process for the manufacturing of pulp using alkali metaborate as buffering alkali |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI53141C (ru) * | 1975-09-02 | 1978-02-10 | Keskuslaboratorio | |
| US6348128B1 (en) | 1998-06-01 | 2002-02-19 | U.S. Borax Inc. | Method of increasing the causticizing efficiency of alkaline pulping liquor by borate addition |
| US6294048B1 (en) | 1998-06-01 | 2001-09-25 | U.S. Borax Inc. | Method for regenerating sodium hydroxide by partial autocausticizing sodium carbonate containing smelt by reaction with a borate |
| US20050076568A1 (en) * | 2003-10-09 | 2005-04-14 | Stigsson Lars Lennart | Partial oxidation of cellulose spent pulping liquor |
| FI120548B (fi) * | 2004-01-14 | 2009-11-30 | Rinheat Oy | Menetelmä alkaliyhdisteitä sisältävän orgaanisen jätekonsentraatin polttamiseksi hapettavissa olosuhteissa |
| US20050155730A1 (en) | 2004-01-20 | 2005-07-21 | Stigsson Lars L. | Method for the production of high yield chemical pulp from softwood |
-
2009
- 2009-08-18 FI FI20095851A patent/FI124685B/fi active IP Right Grant
-
2010
- 2010-08-18 CA CA2767903A patent/CA2767903C/en active Active
- 2010-08-18 BR BR112012003755-2A patent/BR112012003755B1/pt active IP Right Grant
- 2010-08-18 WO PCT/FI2010/050654 patent/WO2011020949A1/en not_active Ceased
- 2010-08-18 CN CN201080037341.6A patent/CN102625778B/zh active Active
- 2010-08-18 UY UY0001032847A patent/UY32847A/es unknown
- 2010-08-18 AR ARP100103016A patent/AR080852A1/es active IP Right Grant
- 2010-08-18 RU RU2012102318/05A patent/RU2550177C2/ru active
- 2010-08-18 SE SE1250098A patent/SE536944C2/sv unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1624082A1 (ru) * | 1989-01-12 | 1991-01-30 | Ленинградская лесотехническая академия им.С.М.Кирова | Способ регенерации отработанного щелока от сульфатной варки целлюлозы |
| WO2004025020A1 (en) * | 2002-09-12 | 2004-03-25 | Kiram Ab | Alkaline process for the manufacturing of pulp using alkali metaborate as buffering alkali |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI124685B (fi) | 2014-12-15 |
| FI20095851A0 (fi) | 2009-08-18 |
| CN102625778B (zh) | 2015-05-20 |
| AR080852A1 (es) | 2012-05-16 |
| BR112012003755A2 (pt) | 2016-04-12 |
| RU2012102318A (ru) | 2013-09-27 |
| CN102625778A (zh) | 2012-08-01 |
| CA2767903C (en) | 2019-05-14 |
| WO2011020949A1 (en) | 2011-02-24 |
| CA2767903A1 (en) | 2011-02-24 |
| SE536944C2 (sv) | 2014-11-11 |
| UY32847A (es) | 2011-06-30 |
| BR112012003755B1 (pt) | 2019-05-28 |
| SE1250098A1 (sv) | 2012-02-09 |
| FI20095851L (fi) | 2011-02-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101585617B (zh) | 一种化纤棉浆黑液处理工艺 | |
| RU2550177C2 (ru) | Способ получения гидроксида натрия из жидких отходов производства волокнистой массы | |
| US20090025892A1 (en) | Method to recover chemicals in mechanical pulping | |
| FI64408B (fi) | Saett vid uppslutning av cellulosahaltigt material | |
| CN100557124C (zh) | 在氧化条件下燃烧包含碱性化合物的有机废物浓缩物的方法 | |
| JP4502507B2 (ja) | 木材パルプ化処理のためのアルカリ液体の部分的自動苛性化 | |
| RU2675454C2 (ru) | Способ обработки использованного промывочного раствора в процессе извлечения лигнина | |
| CA2525210A1 (en) | Method for bleaching fibrous material | |
| RU2649268C2 (ru) | Способ каустификации зеленого щелока | |
| US3650889A (en) | Pollution controlled polysulfide recovery process | |
| KR102438061B1 (ko) | 제지 공정에서의 이산화탄소 저장 및 광물화 방법 | |
| US11634864B2 (en) | Method and a system for adjusting S/Na-balance of a pulp mill | |
| CA2707024C (en) | Use of chemical pulp mill steam stripper off gases condensate as reducing agent in chlorine dioxide production | |
| EP4153811A1 (en) | Methods of treating a kraft process recovery cicle to reduce metal levels at the kraft process | |
| CA2144827C (en) | Method for adjusting the s/na ratio in a sulphate pulp mill | |
| CN118727486A (zh) | 一种缓释碱浓度的碱法制浆工艺 | |
| FI129614B (en) | Method and system for adjusting the S / Na balance of a pulp mill | |
| CA2078959A1 (en) | Method of and apparatus for treating malodorous gases | |
| WO2004088033A2 (en) | Recycling of sulphur in a pulp production process | |
| FI62357B (fi) | Foerfarande foer framstaellning av fibermassa | |
| Tran et al. | Occurrence of Borate Autocausticizing Reactions During Black Liquor Combustion | |
| EA046746B1 (ru) | Модифицированная алкансульфоновая кислота и ее применение | |
| JPH0252034B2 (ru) |