Uuttoprosessin suunnittelu

Abstract

Teknologian kehitys ja prosessien tiukempi valvonta ovat alentaneet selluteollisuuden häviöitä tehden prosesseista suljetumpia. Valitettavasti nämä edistysaskeleet teknologiassa ovat lisänneet prosessiin kuulumattomien yhdisteiden määrää kemikaalien talteenottokierrossa. Näistä kemikaaleista haitallisimpia ovat kloridi- ja kaliumyhdisteet, jotka tulevat prosessiin raaka-aineiden ja prosessikemikaalien mukana. Kloridi ja kalium muodostavat emäksisissä liuoksissa epäorgaanisia liukoisia yhdisteitä, jotka rikastuvat lipeäkiertoon. Soodakattilassa kloridien läsnäolo alentaa tuhkan sulamislämpötilaa sekä tarttumispistettä, lisää korroosiota ja saostumien muodostumista kattilan pinnalle. Nämä seuraukset voivat vähentää vuosituotantoa ja nostaa korjauskustannuksia.

Kaliumin ja kloridin rikastumista talteenottokiertoon voidaan estää poistamalla ne prosessista. Prosessiin kuulumattomat yhdisteet tulisi poistaa talteenottoprosessista ja säilyttää samalla korkea kemikaalien talteenottoprosentti. Koska kaliumin ja kloridin rikastumiskertoimet soodakattilan tuhkassa ovat korkeita, on tuhkan käsittely tehokasta. Kloridin ja kaliumin poistoon on kehitetty menetelmiä, joilla voidaan vähentää hyödyllisten kemikaalien häviöitä. Näitä menetelmiä ovat uutto, ioninvaihto, elektrodialyysi, jäähdytyskiteytys ja haihdutuskiteytys. Menetelmissä tuhka jaetaan kloridi- ja kaliumpitoiseen osaan ja natriumsulfaattipitoiseen osaan. Kloridi ja kalium poistetaan prosessista ja loput palautetaan lipeäkiertoon.

Kloridin ja kaliumin poistoa tuhkasta tutkittiin uuttamalla tuhkaa vedellä. Parhaissa käyttöolosuhteissa natriumsulfaatin liukoisuus veteen on huomattavasti alhaisempi kuin kaliumkloridin liukoisuus veteen. Optimaalinen uuttolämpötila ja tuhka-vesisuhde määritettiin siten, että kloridi- ja kaliumpitoisuudet suodoksessa olivat mahdollisimman korkeat sekä natriumin ja muiden anioneiden pitoisuudet suodoksessa mahdollisimman alhaiset. Saatuja tuloksia käytettiin jatkuvatoimisen uuttoprosessin suunnittelussa.

Advancements in technology and stricter process controls have lowered the losses of the pulp mill industry by making the process streams more closed. Unfortunately, these advances in technology have caused the increase in non-process elements (NPE) in the recovery cycle. Chloride and potassium, the most harmful non-process elements, enter the pulp mills with the raw materials and process chemicals. Chloride and potassium form soluble inorganic compounds in alkaline solutions that accumulate in the liquor cycle. The presence of chlorides lowers the first melting temperature, lowers the sticky temperature, increases corrosion, and increases formation of deposits in the boilers. These undesirable effects can decrease annual production and increase cost of repairs.

To avoid accumulation of potassium and chloride in the recovery cycle, a system must be installed for their removal. In order to maintain a high recovery percentage, enriched NPEs are purged at a suitable stage of the chemical recovery process. High potassium and chloride enrichment factors in the recovery boiler ash enhance the effectiveness of ash handling. Methods for chloride and potassium removal from ash have been developed to minimize the loss of the beneficial chemicals. These methods are leaching, ion exchange, electrodialysis, cooling crystallization, and evaporative crystallization. In the methods, ash is divided into concentrated chloride and potassium fraction and concentrated sodium sulfate fraction. The chloride and potassium are removed from the process stream while the remainder is returned to the liquor cycle.

The removal of chloride and potassium by leaching of the ash with water was studied. At optimum operating conditions, the solubility of sodium sulfate in water is much lower than the solubility of potassium chloride. The leaching temperature and ash ratio that maximize the filtrate concentration of chloride and potassium while minimizing the loss of sodium and other anions were determined. These findings were used to design a continuous leaching process.