[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

FI124685B - A process for the production of sodium hydroxide from a waste stream for the production of pulp - Google Patents

A process for the production of sodium hydroxide from a waste stream for the production of pulp Download PDF

Info

Publication number
FI124685B
FI124685B FI20095851A FI20095851A FI124685B FI 124685 B FI124685 B FI 124685B FI 20095851 A FI20095851 A FI 20095851A FI 20095851 A FI20095851 A FI 20095851A FI 124685 B FI124685 B FI 124685B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
sodium
process according
borate
waste
stream
Prior art date
Application number
FI20095851A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20095851A (en
FI20095851A0 (en
Inventor
Maija Pitkänen
Original Assignee
Metsä Board Oyj
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Metsä Board Oyj filed Critical Metsä Board Oyj
Publication of FI20095851A0 publication Critical patent/FI20095851A0/en
Priority to FI20095851A priority Critical patent/FI124685B/en
Priority to CA2767903A priority patent/CA2767903C/en
Priority to UY0001032847A priority patent/UY32847A/en
Priority to PCT/FI2010/050654 priority patent/WO2011020949A1/en
Priority to CN201080037341.6A priority patent/CN102625778B/en
Priority to BR112012003755-2A priority patent/BR112012003755B1/en
Priority to SE1250098A priority patent/SE536944C2/en
Priority to ARP100103016A priority patent/AR080852A1/en
Priority to RU2012102318/05A priority patent/RU2550177C2/en
Publication of FI20095851A publication Critical patent/FI20095851A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI124685B publication Critical patent/FI124685B/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D1/00Oxides or hydroxides of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D1/04Hydroxides
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C11/00Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C11/00Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
    • D21C11/0042Fractionating or concentration of spent liquors by special methods
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C11/00Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
    • D21C11/04Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters of alkali lye
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C11/00Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
    • D21C11/12Combustion of pulp liquors
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C11/00Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
    • D21C11/12Combustion of pulp liquors
    • D21C11/122Treatment, e.g. dissolution, of the smelt
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/40Production 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)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Description

Menetelmä natriumhydroksidin tuottamiseksi kuitumassan valmistuksen jätevirrastaA process for the production of sodium hydroxide from a waste stream for the production of pulp

Esillä oleva keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista menetelmää natriumhydroksidin tuottamiseksi kuitumassan valmistusprosessin jätevirrasta.The present invention relates to a process for the production of sodium hydroxide from a waste stream of a pulp manufacturing process according to the preamble of claim 1.

5 Tällaisen menetelmän mukaan orgaanista jätettä ja natriumyhdisteitä sisältävä jätevirta saatetaan korotetussa lämpötilassa tapahtuvaan polttoon liuenneen orgaanisen aineksen hajottamiseksi ja natriumin talteen ottamiseksi.According to such a method, a waste stream containing organic waste and sodium compounds is subjected to incineration at an elevated temperature to decompose the dissolved organic matter and recover the sodium.

10 Kemimekaanista massaa, kuten BCTMP-massaa (eli valkaistua CTMP-massaa), valmistava tehdas käsittelee jätevetensä tavallisesti erillisissä jäteveden käsittelylaitoksissa, kuten aktiivilietelaitoksissa, ja polttaa sitten muodostuneet lietteet kuoren seassa kuorikattiloissaan. BCTMP-tehtaat ovat pääsääntöisesti itsenäisiä kuivattua paalimassaa tuottavia tehtaita, joilla on omat biologiset jäteveden puhdistamonsa. Näillä tehtailla ei ole 15 kemikaalien talteenottoa eikä kierrätystä.10 The mill producing chemimechanical pulp, such as BCTMP pulp (or bleached CTMP pulp), usually processes its waste water in separate waste water treatment plants, such as activated sludge plants, and then incinerates the resulting sludge in its bark boilers. BCTMP plants are mainly independent dry bale pulp mills with their own biological wastewater treatment plants. These factories do not have 15 chemical recovery and recycling facilities.

Jäteveden käsittelyn osalta vaihtoehtoisia tapojakin on. Millar Westemin Meadow Lake'n tehdas Kanadassa oli ensimmäinen ns. jätevedetön BCTMP-tehdas maailmassa. Tällä tehtaalla prosessista poistettava jätevesi johdetaan omaan saijahaihduttamoon, jossa se 20 haihdutetaan korkeaan kuiva-aineeseen ja konsentraatti poltetaan omassa soodakattilassa. Soodakattilasta saatava sula pelletoidaan jäähtyneenä ja varastoidaan kaatopaikoille. Sula sisältää prosessissa käytetyt alkaliset kemikaalit ja puusta liuenneet epäorgaaniset suolat. Tehdas on siis käytännössä jätevedetön tehdas, mutta kemikaalien talteenottoa eikä kierrätystä ole. M-realin 2000-luvulla rakentamat BCTMP-tehtaat, Joutsenossa (2001) ja o 25 Kaskisissa (2005), ovat konsentraatin käsittelyn ja kemikaalien talteenoton osalta integroitu sulfaattisellutehtaisiin. BCTMP-tehtaat haihduttavat jätevetensä co saijahaihduttamoissaan korkeaan kuiva-aineeseen (> 45 %) ja täältä konsentraatti x pumpataan samalla tehdasalueella sij aitsevan sellutehtaan mustalipeän j oukkoon, j ossa seThere are alternative ways of treating waste water. Millar Westem's Meadow Lake plant in Canada was the first so-called. wastewater free BCTMP plant in the world. At this plant, the effluent to be removed from the process is led to its own sludge evaporator, where it is evaporated to high solids and the concentrate is incinerated in its own recovery boiler. The melt from the soda boiler is pelletized on cooling and stored in landfills. The melt contains the alkaline chemicals used in the process and the inorganic salts dissolved in the wood. So the plant is virtually a waste water-free plant, but there is no chemical recovery and no recycling. The BCTMP mills built by M-real in the 21st century, at Joutseno (2001) and No 25 at Kaskinen (2005), have been integrated into sulphate pulp mills for concentrate processing and chemical recovery. BCTMP mills evaporate their effluent co into high dry matter (> 45%) in their co-evaporators and from here concentrate x is pumped into the black liquor of the pulp mill located in the same mill site where it is

CLCL

kulkee sellutehtaan haihduttamon kautta soodakattilaan polttoon. Soodakattilassa <8 30 orgaaninen aines palaa muodostaen hiilidioksidia ja vettä (—> C02 + H20) ja o epäorgaaniset aineet muodostavat kattilan pohjalle sulan. Tämä sula liuotetaan veteen, C\] jolloin muodostuu viherlipeä (Na2CC>3 + Na2S / päätuotteet). BCTMP-tehtaan käyttämien aikalisien kemikaalien sisältämä natrium otetaan siis talteen soodakattilan sulan liuotuksessa (viherlipeä). Sulfaattisellutehtaan keittokemikaalit ovat natriumhydroksidi 2 (NaOH) ja natriumsulfidi (Na2S). Soodakattilapoltossa on pelkistävät olosuhteet, jolloin rikki saadaan talteen suoraan sulfidimuotoisena. Valkolipeä sisältää pääkomponentteina natriumhydroksidia (NaOH) ja natriumsulfidia (Na2S).passes through a pulp mill evaporator to a boiler for incineration. In a boiler <8 30, the organic matter burns to form carbon dioxide and water (-> CO 2 + H 2 O) and the inorganic materials melt at the bottom of the boiler. This melt is dissolved in water to form a green liquor (Na 2 CO 3 + Na 2 S / major products). The sodium contained in the alkaline chemicals used by the BCTMP plant is thus recovered by leaching (green liquor) in the recovery boiler. The cooking chemicals for the sulphate pulp mill are sodium hydroxide 2 (NaOH) and sodium sulfide (Na2S). Soda boiler combustion has reducing conditions whereby sulfur is recovered directly in the sulfide form. White liquor contains sodium hydroxide (NaOH) and sodium sulfide (Na2S) as the main components.

5 Sellutehdas käyttää pääosan viherlipeästä valkolipeän valmistukseen, mutta osa viherlipeästä hapetetaan (Na2C03 + Na2S —>Na2C03 + Na2S04) ja johdetaan BCTMP-tehtaalle. Hapetuksella päästään eroon natriumsulfidista, joka aiheuttaisi ongelmia BCTMP-tehtaalla, koska se kuluttaa vetyperoksidia, jota käytetään massan valkaisuun. Natrium sulfaatti (Na2S04) on neutraali suola, joka kulkee ’’kuolleena kuormana” CTMP-10 tehtaan prosessin läpi ja päätyy konsentraatissa takaisin soodakattilaan, jossa pelkistyy takaisin natriumsulfidiksi.5 The pulp mill uses most of the green liquor to produce white liquor, but some of the green liquor is oxidized (Na2CO3 + Na2S → Na2CO3 + Na2SO4) and fed to the BCTMP mill. Oxidation eliminates sodium sulfide, which would cause problems at the BCTMP plant because it consumes hydrogen peroxide, which is used to bleach pulp. Sodium sulfate (Na2SO4) is a neutral salt that passes '' as a dead load '' through the CTMP-10 mill process and ends up in the concentrate back into the recovery boiler where it is reduced back to sodium sulfide.

Natriumkarbonaatti ei ole efektiivinen kemikaali kemiallisen massan keitossa ligniinin poiston (delignifioinnin), suhteen. Viherlipeä ei näin ollen sovellu käytettäväksi 15 kemiallisen massan valmistuksen imeytyksessä eikä keitossa. Viherlipeästä valmistetaan kalkkikaustisoinnin kautta valkolipeää. Tässä prosessissa viherlipeään lisätään poltettua kalkkia (CaO) ja kaustisointireaktioiden seurauksena karbonaatti saostuu kalsiumkarbonaattina natriumin muodostaessa natriumhydroksidia. Kalkki regeneroidaan meesauunissa polttamalla (CaCC>3 —>· CaO).Sodium carbonate is not an effective chemical in chemical pulp cooking for lignin removal (delignification). Thus, green liquor is not suitable for use in the absorption or cooking of chemical pulping. Green liquor is used to make white liquor through lime seasoning. In this process, burnt lime (CaO) is added to the green liquor, and as a result of causticization reactions, the carbonate precipitates as calcium carbonate, with sodium forming sodium hydroxide. The lime is regenerated in a lime kiln by burning (CaCC> 3 -> · CaO).

2020

Kemimekaanisen massan, kuten CTMP:n, valmistuksessa ei hakkeen imeytyksessä tehdä ligniinin poistoa, alkalisella käsittelyllä (impregnointi) vain pehmennetään ligniiniä ja käsitellään hiilihydraatteja (hemiselluloosaa) seuraavaa jauhatusvaihetta (hakkeen kuidutus) varten. Imeytysliuoksen pH on matalampi (pH 9-12) kuin kemiallisen massan o 25 valmistuksessa (pH 14). Tästä johtuen kemimekaanisen massan valmistuksessa myös natriumkarbonaattia voidaan käyttää hakkeen imeytykseen.In the manufacture of a chemimechanical pulp, such as CTMP, the removal of lignin by chips absorption does not take place, the alkaline treatment (impregnation) merely softens the lignin and is treated with carbohydrates (hemicellulose) for the subsequent refining step (chipping the chips). The pH of the impregnation solution is lower (pH 9-12) than in the preparation of chemical pulp o 25 (pH 14). As a result, sodium carbonate can also be used to impregnate chips in the manufacture of a chemimechanical pulp.

ii

COC/O

x Integroiduissa BCTMP-prosesseissa käytetään lehtipuun imeytyksessä selluloosatehtaan hapetettua viherlipeää sekä lipeää (NaOH:ta), joka tyypillisesti on ulkoa ostettua.x Integrated BCTMP processes utilize oxidized green liquor and lye (NaOH), typically purchased externally, for pulp impregnation.

S 30 Peroksidivalkaisussa käytetään lipeää alkalina. Havupuun imeytyksessä käytetään yleisesti o natriumsulfiittia.S 30 Peroxide bleaching uses alkaline alkali. Coniferous sulphite is commonly used for softwood impregnation.

o c\jo c \ j

Integroidun ratkaisun lisäksi natriumkemikaalien talteenotto voidaan CTMP-tehtaassa toteuttaa myös itsenäisesti. Yhden sovelluksen, nimittäin ns. Alrec-prosessin (Alkali 3 recovery -prosessin), mukaan n. 65 %:n kuiva-ainepitoisuuteen konsentroitu jäteliemi poltetaan ns. pisarapolttona hapettavissa olosuhteissa (happi ylimäärä) 1000-1200 °C:ssa.In addition to the integrated solution, the recovery of sodium chemicals can also be carried out independently at the CTMP plant. One application, namely the so-called. According to the Alrec process (Alkali 3 recovery process), the waste liquor concentrated to a dry matter content of about 65% is incinerated. as droplet burning under oxidizing conditions (excess oxygen) at 1000-1200 ° C.

Alrec-poltossa, toisin kuin soodakattilapoltossa, olosuhteet koko polttokammion alueella 5 ovat hapettavat (ylihappi). Alrec-polton savukaasun happipitoisuus on 4-6 tilavuusprosenttia. Soodakattilapoltossa ilman vaiheittaisella tuonnilla säädetään poltto-olosuhteita kattilan eri osissa siten, että esimerkiksi keossa vallitsee pelkistävät olosuhteet.In Alrec combustion, unlike in recovery boilers, the conditions throughout the combustion chamber 5 are oxidizing (over oxygen). The oxygen content of the Alrec flue gas is 4-6% by volume. In batch boiler combustion, the stepwise importation of air regulates the combustion conditions in the various parts of the boiler so that, for example, reducing conditions exist in the furnace.

- COD (= liuennut orgaaninen aines) hävitetään (—> CO2 + H20)ja - jäteliemen sisältämä natrium otetaan talteen natriumkarbonaattina (Na2CC>3).- COD (= dissolved organic matter) is destroyed (-> CO2 + H 2 O), and - sodium in the spent liquor is recovered as sodium carbonate (Na 2 CC> 3).

1010

Natriumkarbonaatti voidaan kierrättää hakkeen imeytykseen ja CTMP-massan valkaisuun, jossa sitä myös voidaan käyttää lipeän ohella alkalin lähteenä.Sodium carbonate can be recycled to absorb chips and bleach CTMP pulp, where it can also be used as a source of alkali along with lye.

Kuvatussa korkean lämpötilan prosessissa jätevesikonsentraatin orgaaniseen aineeseen 15 sitoutunut natrium höyrystyy kaasufaasiin, jossa se on osittain Na20 -muodossa ja osittain elementaarisena natriumina (natriumin kiehumispiste 883 °C). Alrec-prosessin viive 1000 - 1200 °C:n poltto-lämpötilassa on vain muutama sekunti, jonka ajan jälkeen polttokammion savukaasu jäähdytetään nopeasti 600 °C:een. Tällöin kaasutilassa olevat natriumyhdisteet härmistyvät suoraan kiinteänä jauhemaisena natriumkarbonaattina. Tällä 20 estetään tarttuvan sulan natriumkarbonaatin muodostuminen ja siis seinämien likaantuminen.In the high-temperature process described, the sodium bound to the organic material of the effluent concentrate is evaporated to a gas phase where it is present in part in Na 2 O form and partly in elemental sodium (sodium boiling point 883 ° C). The Alrec process delay at a firing temperature of 1000-1200 ° C is only a few seconds, after which time the flue gas in the combustion chamber is rapidly cooled to 600 ° C. In this case, the sodium compounds in the gas state directly subside as solid powdered sodium carbonate. This prevents the formation of adherent molten sodium carbonate and thus the fouling of the walls.

Prosessista saatava kiinteä natriumkarbonaatti (tuhka) liuotetaan veteen, epäpuhtaudet poistetaan suodattamalla ja NaiCCMiuos kierrätetään hakkeen imeytykseen ja massan o 25 valkaisuun.The solid sodium carbonate (ash) obtained from the process is dissolved in water, the impurities are removed by filtration, and the NaCl solution is recycled to absorb chips and bleach pulp.

(M(M

|A| A

0 co Edellä kuvattua prosessia on lähemmin selostettu hakemusjulkaisussa WO 2005/068711 1 (Rinheat Oy).The above process is described in more detail in WO 2005/0687111 (Rinheat Oy).

CLCL

S 30 Tekniikan tasoon liittyy rajoituksia. Kokeissamme olemme todenneet, että lipeän o korvaaminen natriumkarbonaatilla imeytyksessä laskee imeytysliuoksen pH:ta ja ^ lehtipuuhakkeen imeytyminen ja pehmeneminen jäävät heikommiksi, mikä pyrkii nostamaan ominaisenergian kulutusta jauhatuksessa. Talteen otetun alkalin, 100 %:n natriumkarbonaattiliuoksen, käytettävyyttä imeytyksessä rajoittaa ominaisenergian kasvu 4 jauhatuksessa. Karbonaatin vaikutus jauhatuksen ominaisenergiaan näyttäisi, koeajojemme mukaan, riippuvan ainakin valmistettavan CTMP-massan laadullisista tavoitteista (paperitekniset ominaisuudet) ja mahdollisesti puulajisuhteista (koivu/haapa).S 30 There are limitations to the state of the art. In our experiments, we have found that the replacement of lye by sodium carbonate in absorption decreases the pH of the solution and the absorption and softening of hardwood chips is reduced, which tends to increase the specific energy consumption in the milling process. The usability of the recovered alkali, a 100% sodium carbonate solution, to be absorbed is limited by the increase in specific energy in 4 refining. According to our test runs, the effect of carbonate on the specific energy of refining would at least depend on the quality objectives (paper technical properties) and possibly the wood species (birch / aspen) of the CTMP pulp to be produced.

5 Havupuu- CTMP:n valmistuksessa imeytykseen käytettävä natriumsulfiitin (NaiSOs) sulfiitti hapettuu edellä kuvatussa hapettavassa Alrec-poltossa neutraaliksi sulfaatiksi (NaiSCL). Natriumsulfaatti on neutraali suola eikä sovellu alkaliseksi kemikaaliksi imeytykseen eikä valkaisuun. Tämä tarkoittaa siis sitä, että Alrec-prosessi ei sovellu natriumsulfiitin talteenottoon ja kierrätykseen ilman erillisratkaisuja sulfiitin 10 regeneroimiseksi.5 Sodium sulfite (NaiSOs) sulfite used for absorption in the manufacture of softwood CTMP is oxidized to neutral sulfate (NaiSCL) in the above-described oxidizing Alrec firing. Sodium sulfate is a neutral salt and is not suitable as an alkaline chemical for absorption or bleaching. This means that the Alrec process is not suitable for the recovery and recycling of sodium sulfite without separate solutions for sulfite 10 recovery.

Myös natriumkarbonaatin käyttöön alkalina peroksidivalkaisussa liittyy rajoituksia. Ilman lipeän läsnäoloa pH jää valkaisun tehokkuuden kannalta matalaksi.There are also restrictions on the use of sodium carbonate as an alkali in peroxide bleaching. Without the presence of a lye, the pH remains low in terms of bleaching efficiency.

15 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan aivan uudenlainen ratkaisu alkalin talteen ottamiseksi kemimekaanisessa ja mekaanisessa massanvalmistuksessa. Keksinnön tarkoituksena on myös esim. laajentaa Alrec-prosessilla talteen otetun alkalisen kemikaalin käytettävyyttä.It is an object of the present invention to provide a novel solution for the recovery of alkali in chemimechanical and mechanical pulping. Another object of the invention is, for example, to extend the usability of the alkaline chemical recovered by the Alrec process.

20 Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että natriumhydroksidia tuotetaan kuitumassan valmistusprosessin jätevirrasta, joka sisältää orgaanista jätettä ja siihen sitoutunutta natriumia ja natriumyhdisteitä, lisäämällä prosessivirtaan, kuten jätevirtaan tai imeytysliuokseen, boraattia tai vastaavaa booripitoista ainetta. Lisäämällä booriyhdistettä saadaan natriumista ja natriumyhdisteistä tuotettua natriumhydroksidia boraatti-? 25 autokaustisointireaktion ja sitä seuraavan hydrolyysin kautta.The invention is based on the idea that sodium hydroxide is produced from a waste stream of a fibrous pulp manufacturing process containing organic waste and bound sodium and sodium compounds by adding borate or a similar boron-containing substance to a process stream such as a waste stream or impregnation solution. Addition of a boron compound gives sodium hydroxide produced from sodium and sodium compounds, borate? 25 by auto-causticization reaction and subsequent hydrolysis.

o Autokaustisointi on reaktio, joka on kuvattu kirjallisuudessa jo 1970-luvulla (ks. Jan ^ Janson, The Use of Unconventional Alkali in Cooking and Bleaching - Part 1. A New c Approach to Liquid Generation and Alkalinity, Paperi ja Puu 59 (6-7), s. 425-430 (1977), -τ—— 30 The Use of Unconventional Alkali in Cooking and Bleaching - Part 2. Alkali cooking ofo Carousing is a reaction described in the literature as early as the 1970s (see Jan ^ Janson, The Use of Unconventional Alkali in Cooking and Bleaching - Part 1. A New Approach to Liquid Generation and Alkalinity, Paper and Wood 59 (6- 7), pp. 425-430 (1977), -τ—— 30 The Use of Unconventional Alkali in Cooking and Bleaching - Part 2. Alkali Cooking of

LOLO

lo wood with the use of borate. Paperi ja Puu 59 (9), s. 546-557 (1977) ja US-patenttijulkaisu o 4 116 759.) Jansonin havaintojen mukaan konventionaalinen erillinen kaustisointi poltetulla kalkilla voitaisiin jopa kokonaan välttää sulfaattikeitossa lisäämällä 5 keittoliemeen boraattia, joka autokaustisointi reaktion kautta tuottaa natriumhydroksidia soodakattilan sulan liuotuksessa eli viherlipeän valmistuksessa.lo wood with the use of borate. Paper and Wood 59 (9), pp. 546-557 (1977) and U.S. Patent No. 4,116,759.) According to Janson's observations, conventional separate causticization with burnt lime could even be completely avoided in sulfate soup by addition of borate to 5 soup broth which autocauses to produce sodium hydride. in the melting of the recovery boiler melt, ie in the preparation of green liquor.

Enso Gutzeitin toimesta vuonna 1982 tehdyt tehdaskokeet eivät kuitenkaan vahvistaneet 5 alkuperäisiä odotuksia prosessin kannattavuudesta.However, factory tests conducted by Enso Gutzeit in 1982 did not confirm 5 initial expectations about the profitability of the process.

Noin 20 vuotta myöhemmin Honghi Tran tutki boraattiautokaustisointireaktioita uudelleen ja osoitti, että lipeäsaanto boraatista oli kaksinkertainen Janssonin esittämiin verrattuna. Tranin esittämien reaktioyhtälöiden mukaan yhdestä moolista tetraboraattia (NaiEECE) 10 saadaan Janssonin esittämän 4 moolin asemesta 8 moolia lipeää (NaOH). (Tran, H.; Mao, X.; Cameron, J.; Bair, C.M., Pulp Pap. Can. 1999, 100(8), 35-40). Tällä oli oleellinen vaikutus boraattiautokaustisoinnin kannattavuuteen, koska se pienensi tarvittavaa boraattiannostusta puolella. Tranin tutkimukset ovat johtaneet osittaisen boraattiautokaustisoinnin käytännön sovellutuksiin joissakin sulfaattiselluloosatehtaissa.About 20 years later, Honghi Tran re-examined borate auto-acidification reactions and showed that the lye yield from borate was twice that of Jansson. According to the reaction equations presented by Tran, one mole of tetraborate (NaiEECE) 10 produces 8 moles of lye (NaOH) instead of the 4 moles reported by Jansson. (Tran, H; Mao, X; Cameron, J; Bair, C.M., Pulp Pap. Can. 1999, 100 (8), 35-40). This had a significant impact on the profitability of borate carousing as it reduced the required borate dose by half. Tran's research has led to practical applications of partial borate auto-causticization in some sulphate cellulose mills.

1515

Artikkelissaan Borate autocausticizing: a cost effective technology (Pulp & Paper Canada 103: 11 (2002), s. 16-22, J. M. A. Hoddenbagh et ai. selostavat kahta tehdaskoetta, jotka tehtiin 15 vuotta Enson kokeiden jälkeen ja joissa autokaustisointireaktiota käytettiin sekä kemikaalien talteenotossa että valkaisussa. Tulosten perusteella boraattiautokaustisointi-20 prosessilla tuotettua alkalia voidaan mahdollisesti käyttää CTMP-massan valkaisussa korvaamaan ulkoa ostettua natriumhydroksidia.In his article Borate autocausticizing: a cost effective technology (Pulp & Paper Canada 103: 11 (2002), pp. 16-22, JMA Hoddenbagh et al.) Describe two factory experiments carried out 15 years after the Enso experiments, in which the auto-causticization reaction was used for both chemical recovery and Based on the results, the alkali produced by the borate auto-causticization process can potentially be used in CTMP pulp bleaching to replace externally purchased sodium hydroxide.

Boraattien yhdistäminen massanvalmistusprosessiin, esim. booria sisältävien aikalisien keittoliuosten aikaansaamiseksi on viime aikoina kuvattu patenttikirjallisuudessa, mistä o 25 esimerkkinä voidaan mainita kansainvälinen hakemusjulkaisu WO 2004/025020, jossa N kemiallisen eukalyptusmassan valmistuksessa boraatti-karbonaatti-keitto integroidaan i co kemikaalien talteenottoon. Ratkaisu perustuu ainakin osittain autokaustisointiin, jolloin osa x autokaustisoinnilla regeneroiduista keittokemikaaleista käytetään keittoon ja/tai happidelignifiointiin tai aikalisiin valkaisuvaiheisiin, kuten peroksidivalkaisuun ilman S 30 konventionaalista kaustisointia. Delignifiointikatalyyttinä käytetään antrakinonia. US- o hakemusjulkaisussa 2005/0155730 on puolestaan selostettu korkean saannon prosessi,Combining borates with a pulping process, e.g., to provide boron-containing alkaline cooking solutions, has recently been described in the patent literature, of which International Patent Publication WO 2004/025020, wherein N for the preparation of chemical eucalyptus pulp, integrates with a borate-carbonate is used. The solution is based, at least in part, on auto-causticization, whereby part of the x-auto-causticized cooking chemicals are used for cooking and / or oxygen delignification, or temporal bleaching steps such as peroxide bleaching without conventional causticization of S 30. Anthraquinone is used as the delignification catalyst. U.S. Patent Publication No. 2005/0155730, for its part, describes a high yield process,

C\JC \ J

jossa kemiallista havumassaa valmistetaan käyttämällä kinonikatalyyttiä hakkeen imeytysvaiheessa, jossa ainakin osittain pH on alle 7, tai alhaisen sulfiditeettitason keittoliuoksessa, joka sisältää pääosin boraattia, natriumhydroksidia ja 6 -karbonaattia. Alkalinen keittoliuos valmistetaan ilman erillistä kaustisointia kalsiumoksidilla tai kalsiumyhdisteillä.wherein the chemical softwood pulp is prepared using a quinone catalyst in a chips impregnation step having at least a partial pH below 7, or in a low-sulfide cooking medium containing mainly borate, sodium hydroxide and 6-carbonate. The alkaline broth is prepared without separate causticization with calcium oxide or calcium compounds.

Kansainvälisissä hakemusjulkaisuissa W099/63152 ja W099/63151 on kuvattu 5 vesiliuoksessa tapahtuvan kalsinointireaktion tehokkuuden parantamista boraatin avulla.International Application Publication Nos. WO99 / 63152 and WO99 / 63151 disclose the use of borate to improve the efficiency of a 5 aqueous calcination reaction.

Esillä olevassa keksinnössä on yllättäen havaittu, että autokaustisointireaktiot tapahtuvat myös hapettavissa olosuhteissa ja korkeassa lämpötilassa toteutettavassa poltossa, kuten Alrec-tyyppisessä polttoprosessissa.It has been surprisingly found in the present invention that autocausing reactions also occur under oxidative conditions and at high temperature combustion, such as an Alrec-type combustion process.

1010

Ratkaisu toteutetaan keksinnön mukaan siten, että autokaustisointireaktio suoritetaan polttamalla polttokammiossa jätevirta hapettavissa olosuhteissa niin korkeassa lämpötilassa, että ainakin osa natriumista höyrystyy (natriumin kp. 883 °C). Etenkin toimitaan lämpötilassa, jossa natrium höyrystyy ja on pääasiassa oksidimuodossa.According to the invention, the solution is carried out in that the autocausing reaction is carried out by burning the waste stream in oxidizing conditions at such a high temperature that at least part of the sodium is evaporated (b.p. 883 ° C). In particular, it is carried out at a temperature at which sodium evaporates and is mainly in the oxide form.

15 Saattamalla orgaanisesta aineesta poltossa vapautuva natrium ja sen yhdisteet reagoimaan boraatin kanssa pääosin kaasufaasissa, natriumhydroksidia saadaan tuotetuksi tuhkan liuotusvaiheessa. Reaktion poistetta voidaan käyttää imeytysliuoksena esim. BCTMP-prosessissa tai muussa kemimekaanisessa kuidutuksessa ja alkalin lähteenä peroksidivalkaisussa.By reacting the sodium and its compounds released from the combustion of the organic matter with the borate mainly in the gas phase, the sodium hydroxide is produced in the ash leaching step. The reaction effluent can be used as an impregnation solution, e.g. in the BCTMP process or other chemimechanical defibration and as an alkali source in peroxide bleaching.

2020

Menetelmää voidaan käyttää kuitumassan valmistusprosessiin soveltuvien aikalisien natriumyhdisteiden talteen ottamiseksi ainakin osittain natriumhydroksidina.The process can be used to recover at least partially sodium hydroxide, which is suitable for alkaline sodium compounds suitable for the pulp manufacturing process.

^ Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti o 25 tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More particularly, the process according to the invention is essentially characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1.

i^.i ^.

cp cd Keksinnön mukaiselle käytölle on tunnusomaista se, mikä on esitetty x patenttivaatimuksessa 18.cp cd The use of the invention is characterized by what is claimed in claim 18.

ra 30 Keksinnöllä saavutetaan huomattavia etuja. Niinpä keksintö soveltuu yleisesti o käytettäväksi polttoprosesseissa, joissa tyypillisesti suhteellisen korkeaan kuiva-The invention provides considerable advantages. Thus, the invention is generally applicable for use in combustion processes, which typically have a relatively high

CVJCVJ

ainepitoisuuteen konsentroitu jäteliemi poltetaan hapettavissa olosuhteissa (eli hapen ylimäärässä) ainakin noin 950 °C:ssa. Etenkin keksinnön mukainen natriumkarbonaatin ainakin osittainen konversio natriumhydroksidiksi parantaa esim. Alrec-prosessilla talteen 7 otetun alkalin käytettävyyttä, mikä puolestaan pienentää kemikaalikustannuksia ja energian tarvetta imeytystä seuraavassa hakkeen kuidutuksessa. Käytettävyys alkalina peroksidi-valkaisussa paranee.the liquor concentrated to a concentration of the substance is incinerated under oxidizing conditions (i.e. excess oxygen) at at least about 950 ° C. In particular, the at least partial conversion of sodium carbonate to sodium hydroxide according to the invention improves the usability of the alkali recovered, for example, by the Alrec process, which in turn reduces the chemical cost and energy requirement for subsequent pulping of the chips. The availability of alkali in peroxide bleaching is improved.

5 Keksintö tekee mahdolliseksi jätevedettömän, aikalisien kemikaalien talteenotolla ja kustannustehokkaalla kierrätyksellä varustetun itsenäisen (ei-integroidun) BCTMP- ja mekaanisen massan tehtaan. Orgaanisen jätteen poltosta saatava lämpöenergia käytetään höyrynä prosessissa.The invention enables a waste-free, independent (non-integrated) BCTMP and mechanical pulp mill with recovery and cost-effective recycling of alkaline chemicals. The thermal energy from the incineration of organic waste is used as steam in the process.

10 Esillä olevaa keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan yksityiskohtaisen selostuksen avulla oheiseen piirustukseen viitaten, jolloin kuviossa on prosessikaaviona esitetty keksinnön ensimmäisen sovelluksen mukainen ratkaisu.The present invention will now be explored in greater detail by means of a detailed description with reference to the accompanying drawing, in which the solution according to the first embodiment of the invention is shown in a flow diagram.

Kuten edellä todettiin, esillä olevassa keksinnössä yhdistetään autokaustisointi ja korkean 15 lämpötilan polttoprosessiksi, jossa jäteveden orgaaniseen ainekseen sitoutunut natrium saatetaan kaasufaasissa hapettavissa olosuhteissa reagoimaan ilmeisesti hiilidioksidin asemasta ainakin osittain suoraan boraatin kanssa, jolloin prosessista talteen otetun tuhkan liuotuksessa muodostuu lipeän (NaOH) ja natriumkarbonaatin (Na2CC>3) seosta. Huomautettakoon ettei keksintöä ole rajoitettu juuri tähän selitysmalliin.As stated above, the present invention combines auto-causticization with a high temperature incineration process whereby sodium bound to organic matter in the wastewater is reacted at least partially directly with borate under oxidative conditions in the gaseous phase to oxidize the Na 2 > 3) the mixture. It should be noted that the invention is not limited to this particular description.

2020

Keksinnössä yhdessä sovelluksessa jätevirtaan sisällytetään metaboraattia tai metaboraattia muodostavia yhdisteitä ja vapautuva natrium ja natriumyhdisteet saatetaan reagoimaan boraatin kanssa lämpötilassa, joka on niin korkea, että natrium höyrystyy ja on pääasiassa oksidimuodossa. Boraattiyhdisteet voidaan ”sisällyttää” jätevirtaan lisäämällä ne suoraan δ 25 kyseiseen virtaan tai lisäämällä ne esim. kemimekaanisen tai mekaanisen kuidutuksenIn one embodiment of the invention, the metaborate or metaborate-forming compounds are incorporated into the waste stream and the liberated sodium and sodium compounds are reacted with the borate at a temperature so high that the sodium evaporates and is mainly in the oxide form. Borate compounds can be "incorporated" into the waste stream by directly adding δ 25 to that stream or by adding them, for example, to chemical or mechanical defibration

CVJCVJ

imeytysliuokseen, jonka mukana ne kulkeutuvat prosessin läpi ja sisältyvät kuidutuksen co poisteeseen (eli j ätevirtaan).the impregnation solution with which they pass through the process and are included in the defibration co (effluent).

XX

XX

□_□ _

Yhden sovelluksen mukaan autokaustisointiin tuotava jäteveden kuiva-ainepitoisuus on S 30 ainakin 45 paino-%, edullisesti ainakin 55 paino-%, sopivimmin ainakin 60 paino-%.According to one embodiment, the solids content of the effluent to be introduced for auto-causticization is S 30 at least 45% by weight, preferably at least 55% by weight, most preferably at least 60% by weight.

O) o oO) o o

CVJCVJ

Toisen sovelluksen mukaan jätevesikonsentraatti kuivatetaan jauheeksi, joka kuivana aineena syötetään polttoon.According to another embodiment, the effluent concentrate is dried to a powder which is fed as a dry substance for incineration.

88

Edullisesti jätevesi, joka on konsentroitu korkeaan esim. ainakin noin 60 paino-%:n etenkin ainakin noin 63 paino-%:n tai ainakin 65 paino-%:n kuiva-aineeseen, poltetaan hapen ja boraatin tai sitä muodostavan yhdisteen läsnä ollessa ainakin 950 °C:n, lämpötilassa.Preferably, the effluent, concentrated to a high dry matter of e.g. at least about 60% by weight, especially at least about 63% by weight or at least 65% by weight, is incinerated in the presence of oxygen and borate or a compound forming it at least 950%. ° C.

5 Jätteen kuiva-aine sisältää tyypillisesti sekä orgaanisen osan että epäorgaanisen osan. Näiden keskinäinen painosuhde voi vaihdella laajoissa rajoissa, tavallisesti se on noin 3:1...1:1.The waste solids typically contains both an organic and an inorganic moiety. The weight ratio of these can vary within wide limits, usually about 3: 1 to 1: 1.

10 Edullisen sovelluksen mukaan autokaustisointi suoritetaan ainakin 1000 °C:n lämpötilassa, edullisesti 1000 - 1250 °C:n lämpötilassa.According to a preferred embodiment, the auto-causticization is carried out at a temperature of at least 1000 ° C, preferably 1000 to 1250 ° C.

’’Hapettavat olosuhteet” tarkoittavat tässä sitä, että koko polttoprosessin ajan on happea ylimäärin siten, ettei missään kohtaa polttokammiota ole pelkistäviä olosuhteita."Oxidizing conditions" herein means that there is excess oxygen throughout the combustion process so that there are no reducing conditions anywhere in the combustion chamber.

1515

Boraattia lisätään sopivimmin jäteveteen tai imeytysliuokseen ennen polttoa niin paljon, että jätevirran Na:B-moolisuhde on ainakin noin 3:1. Edullisesti Na:B -moolisuhde on noin 3:1...50:1, sopivimmin noin 5:1...35:1.Preferably, the borate is added to the wastewater or impregnation solution prior to incineration to such an extent that the Na: B molar ratio of the effluent stream is at least about 3: 1. Preferably, the Na: B molar ratio is from about 3: 1 to about 50: 1, most preferably from about 5: 1 to about 35: 1.

20 Epäorgaaninen boraatti lisätään ainakin pääosin natriummetaboraattina tai natrium- tetraboraattina tai näiden hydraatteina. Myös muut booriyhdisteet ovat mahdollisia.The inorganic borate is added at least predominantly in the form of sodium metaborate or sodium tetraborate or hydrates thereof. Other boron compounds are also possible.

Keksinnön mukaan käsiteltävä jätevesivirta on tyypillisesti saatu aikalisissä olosuhteissa tapahtuvan kuitumassanvalmistuksen jätevetenä. Etenkin jätevesivirta käsittää ^ kemimekaanisen tai mekaanisen massanvalmistuksen raaka-aineen imeytyksen eli o 25 impregnoinnin poisteen, kuitumassan alkalisen peroksidivalkaisun jätevirran tai näiden ^ kombinaation. Jätevirta voi siten olla peräisin esim. hiokkeen, painehiokkeen, hierteen tai o co kemihierteen valmistuksesta.According to the invention, the waste water stream to be treated is typically obtained as waste water from pulp pulping in alkaline conditions. In particular, the effluent stream comprises the removal of impregnation, i.e. the impregnation of the raw material for chemimechanical or mechanical pulping, the waste stream of alkaline peroxide bleaching of the pulp, or a combination thereof. The waste stream may thus be derived, for example, from the production of groundwood, pressure groundwood, pulp or o co chemical pulp.

XX

CCCC

CLCL

Polttoon tuotava jätevirta sisältää pääasiassa massanvalmistuksen yhteydessä liuenneita jo 30 orgaanisia yhdisteitä ja näihin kemiallisesti sitoutunutta natriumia, joka siis on peräisin o raaka-aineen impregnointiin tai alkaliseen peroksidivalkaisuun tai molempiin käytetyistäThe incineration waste stream mainly contains organic compounds already dissolved in the pulp production process, and the chemically bound sodium, which is thus derived from the impregnation of the raw material or from the use of alkaline peroxide bleaching or both.

C\JC \ J

natriumpitoisista kemikaaleista, kuten natriumkarbonaatista, natriumhydroksidista ja/tai kemiallisesta massanvalmistuksesta peräisin olevasta hapetetusta viherlipeästä tai hapetetusta valkolipeästä.oxidized green liquor or oxidized white liquor derived from sodium-containing chemicals such as sodium carbonate, sodium hydroxide and / or chemical pulping.

99

Yhden sovelluksen mukaan boraattia sisältävän (orgaanisen) jätevirran polttokäsittely toteutetaan kaksivaiheisena,)olioin varsinainen poltto tapahtuu ensimmäisessä vaiheessa hapettavissa olosuhteissa yli 1000 °C:n lämpötilassa, minkä jälkeen poltossa muodostuneet 5 savukaasut jäähdytetään nopeasti alle 600 °C:n lämpötilaan natriumyhdisteiden härmistämiseksi kaasufaasista suoraan kiinteään faasiin (Na2CC>3 ja boraattiyhdisteet kuten Na3BC>3).According to one embodiment, the incineration of the borate-containing (organic) waste stream is carried out in two stages,) the actual combustion is carried out in the first stage under oxidizing conditions above 1000 ° C, followed by rapid cooling of the flue gases below 600 ° C to directly solidify the sodium compounds. phase (Na2CO3 and borate compounds such as Na3BC3).

Jätevirran poltosta saatava tuhka otetaan talteen ja liuotetaan veteen natriumhydroksidin 10 tuottamiseksi. Samalla metaboraatti (NaB02) regeneroituu.The ash from the incineration of the waste stream is recovered and dissolved in water to produce sodium hydroxide. At the same time, the metaborate (NaBO2) is regenerated.

Tyypillisesti edellä tavalla toimittuna tuhkan laskennalliseksi natriumhydroksidi-pitoisuudeksi saadaan - aina jäteveden orgaanisen materiaalin ja natriumpitoisuuden mukaan - noin 1-75 %, sopivimmin noin 5-70 %, etenkin noin 10-50 %, kuiva-aineen 15 painosta.Typically, as provided above, the calculated sodium hydroxide content of the ash is - depending on the organic matter and the sodium content of the waste water - about 1-75%, preferably about 5-70%, especially about 10-50%, by weight of the dry matter.

Autokaustisointi suoritetaan ylihappi-olosuhteissa, joissa koko polttokammion alueella on hapettavat olosuhteet. Tyypillisesti poistuvan savukaasun happipitoisuus on 4-6 tilavuus-%:a.The auto-causticization is carried out under hypoxic conditions with oxidizing conditions throughout the combustion chamber. Typically, the oxygen content of the flue gas discharged is 4-6% by volume.

2020

Happi tuodaan polttovaiheeseen happea sisältävänä kaasuvirtana, kuten ilmana tai hapella rikastettuna ilmana.Oxygen is introduced into the incineration stage as an oxygen-containing gas stream, such as air or oxygen enriched air.

Poltto voidaan suorittaa esim. pisarapolttona, jolloin autokaustisointiin tuotava o 25 jätevesikonsentraatti hajotetaan pisaroiksi. Pisaroiden keskimääräinen koko voi olla esim.The incineration can be carried out, for example, as a droplet burner, whereby the o 25 concentrate of the effluent to be used for auto-causticization is broken down into droplets. The average droplet size may be e.g.

ιΊ. noin 0,1-5 mm, mielellään < 1 mm ja erityisen mielellään < 0.1 mm.ιΊ. about 0.1 to 5 mm, preferably <1 mm, and particularly preferably <0.1 mm.

ii

COC/O

x Edellä kuvattua menetelmää voidaan käyttää yleisesti kuitumassan valmistusprosessissax The process described above can be used generally in the pulp manufacturing process

CLCL

käytettävien aikalisien natriumyhdisteiden talteen ottamiseksi ainakin osittain S 30 natriumhydroksidina.used to recover, at least in part, the alkaline sodium compounds used as S 30 sodium hydroxide.

en o oI'm not

CNJCNJ

Kemimekaanisten massojen, kuten BCTMP, valmistuksessa osittain kaustisoitu tuhka liuotetaan veteen, liukenemattomat epäorgaaniset oksidit (dregsit) poistetaan suodattamalla 10 tai lingolla ja saatu alkalinen liuos voidaan käyttää suoraan, ilman jatkokäsittelyä perinteisellä kalkkikaustisoinnilla, imeytykseen ja peroksidivalkaisuun alkalilähteenä.In the preparation of chemimechanical pulps, such as BCTMP, partially causticized ash is dissolved in water, insoluble inorganic oxides (dregs) are removed by filtration or centrifugation and the resulting alkaline solution can be used directly, without further treatment by conventional lime causticization, impregnation and peroxide bleaching.

Keksintö voidaan toteuttaa esim. kuvion mukaisessa laiteratkaisussa. Laitteistossa on 5 polttokammio 1 ja jäähdytyskammio 2, jotka kuvion mukaisesti on jäljestetty allekkain siten, että polttokammiosta saatavat polttokaasut ovat johdettavissa jäähdytyskammioon, jossa niitä voidaan jäähdyttää jäähdytyskammioon johdettavan jäähdytyskaasun, kuten jäähdytysiiman tai kierrätetyn savukaasun, avulla. Polttokammio on varustettu poltettavan jätevesi konsentraatin syöttösuuttimella 3, jonka kautta konsentraatti voidaan syöttää 10 esimerkiksi pieniksi pisaroiksi höyryllä hajotettuna sumuna.The invention can be implemented e.g. The apparatus 5 has a combustion chamber 1 and a cooling chamber 2, which, as shown, are sequentially aligned so that the combustion gases from the combustion chamber can be conducted to a cooling chamber where they can be cooled by a cooling gas such as a cooling line or recycled flue gas. The incinerator is provided with an inlet nozzle 3 for the waste water concentrate to be incinerated, through which the concentrate can be fed into, for example, small droplets as a vapor-dispersed mist.

Jäähdytyskaasu on johdettavissa jäähdytyskammioon 2 syöttöyhteestä 4. Pohjastaan jäähdytyskammio 2 on varustettu karbonaatin poistoyhteellä 5 sekä jäähdytyskaasujen ja jäähdytettyjen polttokaasujen poistoyhteellä 6.The cooling gas is conveyed to the cooling chamber 2 from the inlet 4. At its bottom, the cooling chamber 2 is provided with a carbonate outlet 5 and a cooling gas and cooled fuel outlet 6.

1515

Prosessista poistettava jätevesi, joka sisältää metaboraattia tai metaboraattia muodostavaa booriyhdistettä, haihdutetaan omassa prosessihaihduttamossa mielellään ainakin 45 %:n kuiva-aineeseen. Tämän jälkeen se johdetaan syöttösuuttimen 3 kautta polttokammioon 1, jossa se poltetaan esim. yli 1000 °C:een lämpötilassa.The process effluent containing the metaborate or the boron-forming compound is preferably evaporated to at least 45% dry matter in the process evaporator. It is then passed through the feed nozzle 3 to the combustion chamber 1, where it is incinerated, for example, at a temperature above 1000 ° C.

2020

Polttoprosessia on lähemmin selostettu hakemusjulkaisussa WO 2005/068711 (Rinheat Oy).The combustion process is described in more detail in WO 2005/068711 (Rinheat Oy).

Viive polttokammiossa 1, korkeassa lämpötilassa, on vain muutamia sekunteja ja o 25 polttokammiosta tuleva savukaasu jäähdytetään jäähdytyskammiossa 2 nopeasti alle |L 600 °C:seen, jolloin natriumyhdisteet härmistyvät kaasusta suoraan kiinteäksi aineeksi ja i cd voidaan poistaa tuhkana.The delay in the combustion chamber 1, at high temperature, is only a few seconds and the flue gas from the combustion chamber 25 is rapidly cooled in the cooling chamber 2 to below 600 L, whereupon the sodium compounds directly subside from the gas to a solid and the cd can be removed ash.

XX

cccc

CLCL

Liuotettaessa tuhka veteen reagoi muodostunut natriumortoboraatti (trinatriumboraatti,) <8 30 veden kanssa natriumhydroksidia muodostaen ja metaboraatin samalla regeneroituessa o kaavioiden 1 ja 2 mukaisesti:Upon dissolution of the ash in water, the formed sodium orthoborate (trisodium borate,) <8 with water reacts with water to form sodium hydroxide, while the metaborate is regenerated as shown in Schemes 1 and 2:

o Jo J

C\JC \ J

(1) Na3C03 + NaB02 -*· Na3B03 + C02 metaboraatti ortoboraatti 11 (2) Na3B03 + H2O -> 2 NaOH + NaB02(1) Na3CO3 + NaBO2 - * · Na3BO3 + CO2 Metaborate Orthoborate 11 (2) Na3BO3 + H2O -> 2 NaOH + NaBO2

Boraatit ovat täysin vesiliukoisia yhdisteitä ja regeneroitu metaboraatti kulkeutuu imeytys-5 liuoksessa imeytykseen j a sieltä edelleen imeytyksen poisteessa j äteveden mukana haihdut- tamon kautta takaisin hapettavaan polttoon. Boraattipitoisuus pidetään haihduttamoon menevässä jätevedessä vakio tasolla make-up lisäyksen avulla.Borates are completely water-soluble compounds, and the regenerated metaborate is transported in the absorption solution to the impregnation and thence to the removal of the impregnation with waste water through evaporation back to the oxidizing incineration. The borate content in the effluent to the evaporation plant is kept at a constant level by the addition of make-up.

Kuten aikaisemmin on todettu, poltto suoritetaan polttokammiossa ylihapessa (eli hapen 10 ylimäärässä), jolloin poltto-olosuhteet kammiossa pidetään kaikilta osiltaan hapettavina.As stated previously, the combustion is carried out in the combustion chamber in excess oxygen (i.e., excess oxygen 10), whereby the combustion conditions in the chamber are considered to be completely oxidizable.

Tuhkan liuotus voidaan myös suorittaa jäähdytyskammiossa 2. Siinä tapauksessa jäähdytyskammioon syötetään vettä yhteestä 4. Syötettävä vesi voi olla joko puhdasta vettä tai vesiliuosta, kuten kierrätyksestä saatavaa liuosta. Veden avulla kammion pinnalle 15 voidaan muodostaa nestekalvo, johon jäähdytettyjen polttokaasujen sisältämä alkalimetallikarbonaatti saadaan liuotetuksi.The leaching of the ash can also be carried out in the cooling chamber 2. In this case, the cooling chamber is fed with water from one of the four. The feed water can be either pure water or an aqueous solution such as a solution obtained from recycling. With the help of water, a liquid film can be formed on the surface 15 of the chamber, in which the alkali metal carbonate contained in the chilled fuel gases is dissolved.

Esimerkki 20 Laboratorio-olosuhteissa poltettiin yli-ilmalla haihduttamokonsentraattia, jonka orgaanisen aineksen osuus oli 52 % ja epäorgaanisen 48 %:a kuiva-aineesta. Polttolämpötila oli 1100 °C. Konsentraattiin sekoitettiin natriummetaboraattia ennen polttoa.Example 20 Under laboratory conditions, an evaporator concentrate with 52% organic matter and 48% inorganic dry matter was burnt overnight. The combustion temperature was 1100 ° C. Sodium metaborate was mixed with the concentrate before combustion.

TaulukkoTable

Tuhkasaanto Tuhkan Tuhkan vesi- Titrattu δ % Na2C03-pitoisuus liuoksen pH NaOH-pitoisuus .___mg/g tuhkaa___mg/g tuhkaa o Konsentraatti 43.1 719 11.8 40Ash Ash Water Ash Water Titrated δ% Na2CO3 pH of solution NaOH concentration___ mg / g ash ___ mg / g ash o Concentrate 43.1 719 11.8 40

Konsentraatti+NaB02 48.4 109 12.9 385 £ Na/B mol/mol = 3:1 δ 25 oo LO Tuhkan Na2C03 -pitoisuus määritettiin TOC-hiilianalysaattorilla. Lipeäpitoisuus o ^ määritettiin titraamalla tuhkanvesiliuoksesta standardiin SCAN-N 30:85 perustuen.Concentrate + NaBO 2 48.4 109 12.9 385 £ Na / B mol / mol = 3: 1 δ 25 ° LO The Na 2 CO 3 content of the ash was determined with a TOC carbon analyzer. The algal concentration was determined by titration of the ash solution based on SCAN-N 30:85.

Claims (18)

1. Förfarande för framställning av natriumhydroxid frän en avfallsvattenström här-stammande frän en process för framställning av fibermassa, vilken Ström innehäller organiskt avfall och natrium, som är bundet tili detta, enligt vilket förfarande 5 - avfall svattenströmmen koncentreras tili en hög torrsubstanshalt, - den förbränns under oxiderande förhällanden för att sönderdela det organiska avfallet och natriumföreningarna och - den aska som erhälls frän förbränningen av avfall svattenströmmen tas tili vara och upplöses i vatten för att framställa natriumhydroxid, varvid 10. borat eller en förening, som bildar borat, tillförs avfall svattenströmmen före förbränningen och - natriumföreningarna leds tili en autokausticeringsreaktion tillsammans med borat eller en förening, som bildar borat, kännetecknat av att 15. den boratinnehällande organiska avfallsströmmen leds tili en förbrännings- behandling som utförs i tvä steg, varvid den egentliga förbränningen utförs i ett första steg under oxiderande förhällanden vid en temperatur över 1000 °C, varefter de vid förbränningen bildade förbränningsgaserna snabbt avkyls tili en temperatur under 600 °C för att sublimera natriumföreningarna frän gasfas direkt till fast fas. 20A process for producing sodium hydroxide from a waste water stream derived from a process for the production of fiber pulp, which stream contains organic waste and sodium bound thereto, according to which process 5 - waste the stream of water is concentrated to a high dry matter content, is incinerated under oxidizing conditions to decompose the organic waste and the sodium compounds, and - the ash obtained from the waste stream combustion stream is taken up and dissolved in water to produce sodium hydroxide, whereby borated or a compound which forms borate is fed to the waste stream. prior to combustion and the sodium compounds are led to an autocoustic reaction together with borate or a compound which forms borate, characterized in that the borate-containing organic waste stream is led to a combustion treatment carried out in two steps, Initial combustion is carried out in an initial stage under oxidizing conditions at a temperature above 1000 ° C, after which the combustion gases formed during combustion are rapidly cooled to a temperature below 600 ° C to sublimate the sodium compounds from gas phase directly to solid phase. 20 2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att borat inkorporeras i avfall svattenströmmen genom att det direkt tillförs avfall svattnet. 't 5Process according to claim 1, characterized in that borate is incorporated into the waste stream by directly supplying the waste stream. 't 5 3. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att borat inkorporeras i c\j ^ avfall svattenströmmen genom att det tillförs den kemikalielösning som används vid cp ^ fibermassaframställningen. X cc 253. A process according to claim 1, characterized in that borate is incorporated into the waste stream by introducing the chemical solution used in the cp fiber fiber production. X cc 25 4. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat avattsä g mycket borat tillförs att avfallsvattenströmmens Na:B-molförhällande uppgär tili to g ätminstone 3:1, företrädesvis tili 3:1 - 50:1 och lämpligast tili 5:1 - 35:1. o c\j4. A process according to any one of the preceding claims, characterized in that a very borate is applied to the Na: B molar ratio of the waste water stream to at least 3: 1, preferably to 3: 1 to 50: 1 and most preferably to 5: 1 to 35: 1st o c \ j 5. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-4, kännetecknat avatt kausticeringsreaktionen sker vid en temperatur av ätminstone 950 °C, vid vilken temperatur det natrium som avfallsströmmen innehäller är förängat i gasfas och huvudsakligen i form av natriumoxid. 5Process according to any one of claims 1-4, characterized in that the causticization reaction takes place at a temperature of at least 950 ° C, at which temperature the sodium containing the waste stream is gas phase and mainly in the form of sodium oxide. 5 6. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat avatt borat tillförs avfallsvattenströmmen eller defibreringens kemikalielösning ätminstone huvudsakligen som natriummetaborat eller natriumtetraborat eller som hydrater därav.6. A process according to any one of the preceding claims, characterized by borate borate, the waste water stream or the chemical solution of the defibration is supplied at least mainly as sodium metaborate or sodium tetraborate or as hydrates thereof. 7. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat avatt avfallsströmmen omfattar en avfallsvattenström frän fibermassaframställning som utförs 10 under alkaliska förhällanden.7. A process according to any of the preceding claims, characterized in that the waste stream comprises a waste water stream from fiber pulp production which is carried out under alkaline conditions. 8. Förfarande enligt patentkrav 7, kännetecknat avatt avfallsvattenströmmen omfattar en avfallsström av rejekt frän rämaterialsimpregnering i kemimekanisk eller mekanisk massatillverkning, eller en avfallsström frän en alkalisk peroxidblekning av fibermassa. 158. A process according to claim 7, characterized in that the waste water stream comprises a waste stream of reject from raw material impregnation in chemical or mechanical pulp manufacture, or a waste stream from an alkaline peroxide bleaching of fiber pulp. 15 9. Förfarande enligt patentkrav 8, kännetecknat avatt avfallsströmmen härstammar frän trämassa, tryckslipsmassa, raffmörmassa eller kemiraffmörmassa.9. A process according to claim 8, characterized in that the waste stream is derived from wood pulp, pressure grinding pulp, refining pulp or chemical refining pulp. 10. Förfarande enligt patentkrav 8 eller 9, kännetecknat avatt avfallsströmmen innehäller huvudsakligen organiska föreningar som upplösts i samband med massatillverkning samt natrium, som är bundet tili dessa föreningar i samband med 20 rämaterialsimpregnering eller alkalisk peroxidblekning eller bäda, vilket natrium cij härstammar frän använda natriumhaltiga kemikalier, säsom natriumkarbonat, i cp natriumhydroxid eller oxiderat grönlut eller oxiderat vitlut. co Er10. A process according to claim 8 or 9, characterized in that the waste stream contains mainly organic compounds dissolved in connection with mass production and sodium, which is bound to these compounds in connection with raw material impregnation or alkaline peroxide bleaching or bed, which sodium is derived from sodium , such as sodium carbonate, in cp sodium hydroxide or oxidized green liquor or oxidized white liquor. co Er 11. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat avatt CL autokausticering utförs vid en temperatur av ätminstone 1000 °C, företrädesvis 1000 -m [o 25 1250 °C och under oxiderande förhällanden. O) o o c\j11. A process according to any of the preceding claims, characterized in that CL autocoustication is carried out at a temperature of at least 1000 ° C, preferably 1000-m [1250 ° C] and under oxidizing conditions. O) o o c \ j 12. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat avatt fördröjningen i förbränningskammaren uppgär tili ca 0,1 - 10 s, i synnerhet tili ca 0,5 - 5 s.Method according to any of the preceding claims, characterized in that the delay in the combustion chamber is up to about 0.1 - 10 seconds, in particular to about 0.5 - 5 seconds. 13. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat avatt autokausticeringen utförs i en förbränningskammare, varvid syre finns i överskott under 5 hela förbränningsprocessen sä att reducerande förhällanden inte förekommer nägonstans i förbränningskammaren.13. A process according to any of the preceding claims, characterized in that the autocousticization is carried out in a combustion chamber, wherein oxygen is in excess during the entire combustion process so that reducing conditions do not occur anywhere in the combustion chamber. 14. Förfarande enligt patentkrav 13, kännetecknat av att syre tillförs i för-bränningssteget som ett syreinnehallande gasflöde, säsom luft eller syreanrikad luft.Process according to claim 13, characterized in that oxygen is supplied in the combustion stage as an oxygen-containing gas flow, such as air or oxygen-enriched air. 15. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att 10 torrsubstanshalten hos det avfallsvatten som bringas tili autokausticeringen uppgär tili ätminstone 45 vikt-%, företrädesvis tili ätminstone 55 vikt-% och lämpligast tili ätminstone 65 vikt-%.Process according to any of the preceding claims, characterized in that the dry matter content of the wastewater brought to the autocausticizing process is at least 45% by weight, preferably at least 55% by weight and most preferably at least 65% by weight. 16. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att det boratinnehällande avfallsvattenskoncentratet som bringas tili autokausticeringen 15 dispergeras för att forma droppar.Process according to any of the preceding claims, characterized in that the borate-containing wastewater concentrate brought to the autocustomization is dispersed to form droplets. 17. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att det boratinnehällande avfallskoncentratet som bringas tili förbränningen är i form av ett torit pulver.Process according to any of the preceding claims, characterized in that the borate-containing waste concentrate brought to the combustion is in the form of a dry powder. ^ 18. Användningen av förfarandet i enlighet med nägot av patentkraven 1 - 17 för att ta ^ 20 tillvara de alkaliska natriumföreningar som används i fibermassaframställningen ätminstone delvis i form av natriumhydroxid. co X X Q. LO 00 LO O O o C\JThe use of the process according to any one of claims 1 to 17 to utilize the alkaline sodium compounds used in the fiber pulp preparation at least partially in the form of sodium hydroxide. co X X Q. LO 00 LO O O o C \ J
FI20095851A 2009-08-18 2009-08-18 A process for the production of sodium hydroxide from a waste stream for the production of pulp FI124685B (en)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20095851A FI124685B (en) 2009-08-18 2009-08-18 A process for the production of sodium hydroxide from a waste stream for the production of pulp
CN201080037341.6A CN102625778B (en) 2009-08-18 2010-08-18 Method of producing sodium hydroxide from an effluent of fiber pulp production
UY0001032847A UY32847A (en) 2009-08-18 2010-08-18 METHOD FOR PRODUCING SODIUM HYDROXIDE OF FIBER PULP PRODUCTION WASTE FLOW
PCT/FI2010/050654 WO2011020949A1 (en) 2009-08-18 2010-08-18 Method of producing sodium hydroxide from an effluent of fiber pulp production
CA2767903A CA2767903C (en) 2009-08-18 2010-08-18 Method of producing sodium hydroxide from an effluent of fibre pulp production
BR112012003755-2A BR112012003755B1 (en) 2009-08-18 2010-08-18 METHOD OF PRODUCTION OF SODIUM HYDROXIDE FROM AN EFFLUENT OF FIBER POLAR PRODUCTION
SE1250098A SE536944C2 (en) 2009-08-18 2010-08-18 Method for producing sodium hydroxide from an effluent from fiber pulp production
ARP100103016A AR080852A1 (en) 2009-08-18 2010-08-18 METHOD FOR PRODUCING SODIUM HYDROXIDE OF FIBER PULP PRODUCTION WASTE FLOW
RU2012102318/05A RU2550177C2 (en) 2009-08-18 2010-08-18 Method of obtaining sodium hydroxide from liquid wastes of fibrous mass production

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20095851A FI124685B (en) 2009-08-18 2009-08-18 A process for the production of sodium hydroxide from a waste stream for the production of pulp
FI20095851 2009-08-18

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20095851A0 FI20095851A0 (en) 2009-08-18
FI20095851A FI20095851A (en) 2011-02-23
FI124685B true FI124685B (en) 2014-12-15

Family

ID=41050679

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20095851A FI124685B (en) 2009-08-18 2009-08-18 A process for the production of sodium hydroxide from a waste stream for the production of pulp

Country Status (9)

Country Link
CN (1) CN102625778B (en)
AR (1) AR080852A1 (en)
BR (1) BR112012003755B1 (en)
CA (1) CA2767903C (en)
FI (1) FI124685B (en)
RU (1) RU2550177C2 (en)
SE (1) SE536944C2 (en)
UY (1) UY32847A (en)
WO (1) WO2011020949A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI126767B (en) * 2012-11-16 2017-05-15 Andritz Oy Procedure for leaching ash from collection boiler
CN103494810A (en) * 2013-09-25 2014-01-08 青岛市市立医院 Pharmaceutical composition for treating Internet addiction
EP3966165A4 (en) * 2019-04-29 2023-06-14 FPInnovations Process to recover alkali from a metal oxide/hydroxide containing material

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI53141C (en) 1975-09-02 1978-02-10 Keskuslaboratorio
SU1624082A1 (en) * 1989-01-12 1991-01-30 Ленинградская лесотехническая академия им.С.М.Кирова Method of regenerating spent liquor of sulfate pulp digestion
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
SE0202711D0 (en) * 2002-09-12 2002-09-12 Kiram Ab Alkaline process for the manufacture of pulp using alkali metaborate as buffering alkali
US20050076568A1 (en) * 2003-10-09 2005-04-14 Stigsson Lars Lennart Partial oxidation of cellulose spent pulping liquor
FI120548B (en) 2004-01-14 2009-11-30 Rinheat Oy Process for combustion of an organic waste concentrate under oxidizing conditions
US20050155730A1 (en) 2004-01-20 2005-07-21 Stigsson Lars L. Method for the production of high yield chemical pulp from softwood

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011020949A1 (en) 2011-02-24
RU2012102318A (en) 2013-09-27
CN102625778B (en) 2015-05-20
SE1250098A1 (en) 2012-02-09
RU2550177C2 (en) 2015-05-10
FI20095851A (en) 2011-02-23
UY32847A (en) 2011-06-30
BR112012003755A2 (en) 2016-04-12
CA2767903A1 (en) 2011-02-24
AR080852A1 (en) 2012-05-16
CN102625778A (en) 2012-08-01
SE536944C2 (en) 2014-11-11
FI20095851A0 (en) 2009-08-18
CA2767903C (en) 2019-05-14
BR112012003755B1 (en) 2019-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI124685B (en) A process for the production of sodium hydroxide from a waste stream for the production of pulp
FI103902B (en) Process for the preparation of high sulfide alkaline boiling liquid to produce sulfate cellulose
US20090025892A1 (en) Method to recover chemicals in mechanical pulping
FI64408B (en) SAETT VIDEO UPPSLUTNING AV CELLULOSAHALTIGT MATERIAL
FI120548B (en) Process for combustion of an organic waste concentrate under oxidizing conditions
EP0617747B2 (en) A method of preparing digesting liquor
CA2525210A1 (en) Method for bleaching fibrous material
EP1456135A2 (en) Process for recovering and recycling compounds contained in effluents of the delignification and bleaching in pulp mills
KR102438061B1 (en) Methods for storage and mineralization of carbon dioxide in the papermaking process
CA2222986C (en) Method for oxidation of waste liquors containing organic matter
WO2006019342A1 (en) Partial oxidation of cellulose spent pulping liquor
FI115227B (en) A method for bleaching mechanically defibrated pulp
CA2144827C (en) Method for adjusting the s/na ratio in a sulphate pulp mill
CN1993518B (en) Pulp bleaching processes
FI62357C (en) FRAMEWORK FOR FRAMSTAELLNING AV FIBERMASSA
Vasama PRACTICES TO RECOVER NITROGEN AND PHOSPHORUS IN PULP PRODUC-TION
Sudarshan et al. Environment impact by recovery boiler’s secondary air in an integrated pulp and paper industry
FI20195692A1 (en) A method and a system for adjusting pH of green liquor dregs
Gabov The effect of pulp washing on bleaching efficiency
AU2002349832A1 (en) Process for recovering and recycling compounds contained in effluents of delignification and bleaching processes in pulp mills

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: METSA BOARD OYJ

FG Patent granted

Ref document number: 124685

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B