[go: up one dir, main page]

RU2348749C2 - Method for manufacture of pulp and black lye recycling - Google Patents

Method for manufacture of pulp and black lye recycling Download PDF

Info

Publication number
RU2348749C2
RU2348749C2 RU2006119475/12A RU2006119475A RU2348749C2 RU 2348749 C2 RU2348749 C2 RU 2348749C2 RU 2006119475/12 A RU2006119475/12 A RU 2006119475/12A RU 2006119475 A RU2006119475 A RU 2006119475A RU 2348749 C2 RU2348749 C2 RU 2348749C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
black liquor
pulp
fluidized bed
liquor
gas
Prior art date
Application number
RU2006119475/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006119475A (en
Inventor
Эндрю Тимоти ХАРРИС (AU)
Эндрю Тимоти ХАРРИС
Тревор Вилль м Риджли ДИН (GB)
Тревор Вилльям Риджли ДИН
Original Assignee
Байоридженл Минимиллз (Ю Кей) Лимитед
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 Байоридженл Минимиллз (Ю Кей) Лимитед filed Critical Байоридженл Минимиллз (Ю Кей) Лимитед
Publication of RU2006119475A publication Critical patent/RU2006119475A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2348749C2 publication Critical patent/RU2348749C2/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • D21C11/0085Introduction of auxiliary substances into the regenerating system in order to improve the performance of certain steps of the latter, the presence of these substances being confined to the regeneration cycle
    • D21C11/0092Substances modifying the evaporation, combustion, or thermal decomposition processes of black liquor
    • 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
    • D21C3/00Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/02Pulping cellulose-containing materials with inorganic bases or alkaline reacting compounds, e.g. sulfate processes
    • 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
    • D21C11/10Concentrating spent liquor by evaporation
    • D21C11/106Prevention of incrustations on heating surfaces during the concentration, e.g. by elimination of the scale-forming substances contained in the 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
    • D21C3/00Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/22Other features of pulping processes
    • D21C3/226Use of compounds avoiding scale formation
    • 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)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

FIELD: textile fabrics, paper.
SUBSTANCE: methods are related to manufacture of pulp from grass raw material and recycling of black lye, especially the one produced in process of pulp boiling and may be used in pulp and paper industry. Methods of black lye recycling are intended for production of inorganic material and synthesis-gas. Methods for recycling of black lye include supply of heated fluidising gas into reactor process area provided with mass of loose material from oxide of alkali earth metal or containing oxide of this metal. Vortical flow of loose material is generated in this area of reactor so that loose material takes the shape of compact strip and circulates around axis of mentioned process area in the form of turbulent flow, creating fluidisated later. At that fluidising gas contains substoichiometric amount of oxygen for partial oxidation of black lye organic material and for transformation of other organic material of black lye into synthesis-gas. Then black lye is supplied into compact strip of loose material so that it is heated up to the temperature of 650-725°C and gasified. From this layer synthesis-gas is extracted in the form of spent gas, as well as inorganic material in the form of hard substance. Method may be used separately or as part of method for transformation of grass raw material into pulp for production of paper or cardboard. Method for production of pulp from grass raw material includes the following stages: (a) digestion of mentioned raw material with application of white lye that mainly contains sodium hydroxide and calcium hydroxide in amount sufficient for complete transformation of silica available in mentioned raw material into calcium silicate; (b) extraction of pulp and black lye free from free silica; (c) heating of black lye in reactor with fluidisated layer that contains calcium oxide for catalytic transformation of organic substance contained in mentioned black lye into gas and for production of regenerated hard substances, which include precious sodium components of mentioned white lye and calcium oxide; and regeneration of mentioned white lye with application of mentioned regenerated hard substances.
EFFECT: higher safety of processes due to exclusion of explosions, their efficiency, lower environmental pollution and equipment contamination, and also possibility to recycle straw of wheat, rice and other materials with high silica content without production of black lye, which is difficult to be recycled.
39 cl, 5 dwg

Description

Область использования изобретенияField of use of the invention

Настоящее изобретение относится к способу изготовления целлюлозной массы из волокна травянистых растений, а также к способу переработки черного щелока, который может быть побочным продуктом упомянутого способа изготовления целлюлозной массы или может быть получен каким-либо другим путем, например в виде черного щелока при сульфатной варке целлюлозы, или может быть смесью черного щелока при натронной варке целлюлозы и черного щелока при сульфатной варке целлюлозы.The present invention relates to a method for the manufacture of pulp from fiber of herbaceous plants, as well as to a method for processing black liquor, which may be a by-product of the aforementioned method for the manufacture of pulp or can be obtained in any other way, for example, in the form of black liquor during sulfate pulping , or it can be a mixture of black liquor for soda pulping and black liquor for sulphate pulping.

Предпосылки к созданию изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Сульфатная варка целлюлозыSulphate pulping

Основным компонентом древесины являются длинные, прямые, прозрачные целлюлозные волокна, состоящие в основном из цепочек молекул глюкозы, которые составляют около 42 мас.% мягкой древесины и 45 мас.% твердой древесины. Гемицеллюлоза составляет дополнительный компонент древесины, и она представляет собой короткие, разветвленные цепочки глюкозы и других молекул сахаров, относительно растворима в воде, и ее удаляют во время процесса варки целлюлозы. Целлюлозные волокна соединены друг с другом лигнином, представляющим собой трехмерную фенольную полимерную сетку, посредством которой целлюлозные волокна удерживаются в соединенном друг с другом состоянии и которая придает жесткость. Лигнин составляет около 28 мас.% мягкой древесины и около 20 мас.% твердой древесины. Его выборочно удаляют во время варки целлюлозы и последующего отбеливания без значительного разрушения целлюлозных волокон. Экстрактивные вещества составляют около 3 мас.% мягкой древесины и около 5 мас.% твердой древесины. В их число входят гормоны растений, смолы и жирные кислоты.The main component of wood is long, straight, transparent cellulose fibers, consisting mainly of chains of glucose molecules, which make up about 42 wt.% Softwood and 45 wt.% Hardwood. Hemicellulose is an additional component of wood, and it is a short, branched chain of glucose and other sugar molecules, relatively soluble in water, and it is removed during the pulping process. Cellulose fibers are connected to each other by lignin, which is a three-dimensional phenolic polymer network, through which cellulose fibers are held in a state connected to each other and which gives rigidity. Lignin makes up about 28 wt.% Softwood and about 20 wt.% Hardwood. It is selectively removed during pulping and subsequent bleaching without significant destruction of the cellulose fibers. Extractives comprise about 3 wt.% Softwood and about 5 wt.% Hardwood. These include plant hormones, resins, and fatty acids.

Крафт-процесс, или сульфатная варка целлюлозы, является более предпочтительным способом химической варки целлюлозы древесины, так как при этом способе можно эффективно справляться со смоляным компонентом большого числа видов древесины. В этом способе используют гидроксид натрия в качестве основного варочного химического вещества и сульфид натрия в качестве катализатора и в результате получают более прочную готовую целлюлозную массу, чем при натронной варке целлюлозы, в которой используют только гидроксид натрия. В качестве вспомогательного катализатора как при сульфатной варке целлюлозы, так и при натронной варке целлюлозы часто используют антрахион. При сульфатной варке целлюлозы щепу варят в варочном котле при нагреве и давлении с использованием «белого щелока» (сульфатной варочной жидкости) (в данном случае: водного раствора гидроксида натрия и сульфида натрия) для избирательного растворения лигнина. Через 2-4 часа варочную смесь целлюлозной массы, выработанные варочные химические вещества и древесные отходы выгружают из варочного котла. Полученную целлюлозную массу отделяют от смеси варочных химических веществ и отходов, называемых «черным щелоком».A kraft process, or sulphate pulping, is a more preferable method for chemical pulping of wood, since this method can effectively cope with the resin component of a large number of types of wood. In this method, sodium hydroxide is used as the main cooking chemical and sodium sulfide as a catalyst, and as a result, a more solid finished pulp is obtained than when pulp cooking using only sodium hydroxide. Anthraion is often used as an auxiliary catalyst in both sulphate pulping and soda pulping. During sulphate pulping, wood chips are cooked in a digester under heating and pressure using a “white liquor” (sulphate cooking liquid) (in this case, an aqueous solution of sodium hydroxide and sodium sulfide) to selectively dissolve lignin. After 2-4 hours, the pulp mixture, the cooked chemicals and wood waste are discharged from the digester. The resulting pulp is separated from the mixture of cooking chemicals and waste called "black liquor".

Химические вещества, используемые для переработки (сульфид натрия и гидроксид натрия), затем восстанавливают из черного щелока посредством процесса, в котором основной единицей оборудования является так называемая «печь Томлинсона». Черный щелок с содержанием около 65% сухого вещества распыляют в печи. Во время оседания капли черного щелока теряют остатки воды благодаря ее испарению, и твердые частицы подвергают пиролизу с образованием слоя угля в нижней части печи. Слой угля сжигают в условиях восстановления при температуре 750-1050°С, и восстановленные химические вещества, в основном Na2CO3 и Na2S, выводят из печи в виде расплава, который растворяют в воде, для изготовления так называемого «зеленого щелока», предшественника белого щелока. Газы, образующиеся во время пиролиза и горения угля, полностью сжигают в более высоко расположенном месте печи. Топочные газы необходимо тщательно очищать для удаления меркаптанов, которые образуются в условиях процесса. Печь снабжена соответствующим теплообменником для отбора тепла у горячих газообразных продуктов горения, для получения пара и электрической энергии.The chemicals used for processing (sodium sulfide and sodium hydroxide) are then recovered from black liquor through a process in which the main unit of equipment is the so-called “Tomlinson furnace”. Black liquor with a content of about 65% dry matter is sprayed in an oven. During sedimentation, droplets of black liquor lose water residues due to its evaporation, and the solid particles are pyrolyzed to form a coal layer in the lower part of the furnace. The coal layer is burned under reduction conditions at a temperature of 750-1050 ° C, and the recovered chemicals, mainly Na 2 CO 3 and Na 2 S, are removed from the furnace in the form of a melt, which is dissolved in water, to produce the so-called “green liquor” , the precursor of white liquor. The gases generated during the pyrolysis and combustion of coal are completely burned in a higher position in the furnace. Flue gases must be thoroughly cleaned to remove mercaptans that are formed under process conditions. The furnace is equipped with an appropriate heat exchanger for the selection of heat from hot gaseous products of combustion, to produce steam and electric energy.

Хотя при коммерческом использовании может быть достигнуто восстановление пригодных химических веществ и энергии, применение печи Томлинсона связано с рядом проблем. Например, случайный контакт воды или разбавленного черного щелока с расплавом неорганических веществ может привести к взрыву. Кроме того, высокие температуры слоя угля приводят к повышенному выделению солей натрия и интенсивному загрязнению паропроводов в верхней части печи. Кроме того, технология, используемая в настоящее время для переработки потока черного щелока, может быть, в зависимости от местных экономических условий, жизнеспособной только при производстве не менее 60000 тонн целлюлозной массы в год, что можно сравнить с типичным масштабом современного предприятия по выработке древесной целлюлозы, которая составляет больше 360000 тонн целлюлозной массы в год. Переработку соломы и других травянистых материалов производят, конечно, в значительно меньших масштабах, в числе прочего из-за того, что транспортировка объемных сельскохозяйственных остатков, например соломы, на большие расстояния экономически нецелесообразна.Although the recovery of suitable chemicals and energy can be achieved with commercial use, the use of the Tomlinson furnace is associated with a number of problems. For example, accidental contact of water or diluted black liquor with a melt of inorganic substances can lead to an explosion. In addition, the high temperature of the coal layer leads to increased release of sodium salts and intense pollution of steam lines in the upper part of the furnace. In addition, the technology currently used to process the black liquor stream may, depending on local economic conditions, be viable only with the production of at least 60,000 tons of pulp per year, which can be compared with the typical scale of a modern wood pulp mill , which is more than 360,000 tons of pulp per year. The processing of straw and other grassy materials is, of course, carried out on a much smaller scale, inter alia due to the fact that transportation of bulk agricultural residues, such as straw, over long distances is not economically feasible.

Восстановление с использованием псевдоожиженного слоя при сульфатной варке целлюлозыFluidized bed reduction for sulphate pulping

Был описан ряд восстановительных процессов при сульфатной варке целлюлозы, направленных на решение этих проблем, а также на уменьшение капиталовложений и повышение эффективности использования энергии при восстановлении продуктов, в которых была исключена опасность взрыва при контакте воды с расплавом и снижен уровень выделения солей натрия путем удержания неорганических химических веществ в твердом состоянии, а не в форме расплава.A number of recovery processes have been described during sulphate pulping, aimed at solving these problems, as well as reducing investment and improving energy efficiency in the recovery of products in which the risk of explosion was excluded when the water contacted with the melt and the level of release of sodium salts by retaining inorganic chemicals in the solid state, not in the form of a melt.

Этот принцип описан в патенте США US-A-3309262 (авторы: Копеленд и др.), в котором раскрыт процесс переработки черного щелока в реакторе, в котором образуют псевдоожиженный слой из твердых частиц, состоящих по существу полностью из остаточных неорганических материалов, полученных из черного щелока. Процесс включает следующие этапы:This principle is described in US patent US-A-3309262 (authors: Kopelend et al.), Which discloses a process for processing black liquor in a reactor, which form a fluidized bed of solid particles consisting essentially entirely of residual inorganic materials obtained from black liquor. The process includes the following steps:

(а) концентрирование черного щелока путем выпаривания до содержания твердого вещества 20-45 мас.%, где упомянутый щелок содержит горючие вещества в количестве, достаточном для поддержания самостоятельного горения;(a) concentrating the black liquor by evaporation to a solid content of 20-45 wt.%, where the said liquor contains combustible substances in an amount sufficient to maintain self-combustion;

(b) распыление концентрированного черного щелока в свободном пространстве над псевдоожиженным слоем для достижения существенного выпаривания в упомянутом свободном пространстве, причем оставшийся дополнительно концентрированный распыленный черный щелок попадает в псевдоожиженный слой;(b) spraying concentrated black liquor in the free space above the fluidized bed to achieve substantial evaporation in said free space, the remaining additional concentrated atomized black liquor falling into the fluidized bed;

(с) поддержание текучести псевдоожиженного слоя путем введения со скоростью 30/150 см/с псевдоожижающего газа, содержащего кислород в количестве, достаточном для достижения полного удаления органического материала в виде отходящего газа путем по существу полного самостоятельного сгорания в псевдоожиженном слое;(c) maintaining fluidity of the fluidized bed by introducing, at a rate of 30/150 cm / s, a fluidizing gas containing oxygen in an amount sufficient to achieve complete removal of the organic material in the form of exhaust gas by essentially complete self-combustion in the fluidized bed;

(d) поддержание псевдоожиженного слоя при температуре, не приводящей к расплавлению, ниже эвтектической температуры остаточной химической смеси в псевдоожиженном слое, но в диапазоне температур около 540-982°С для образования газообразных продуктов сгорания над псевдоожиженным слоем и агломератов в псевдоожиженном слое из остаточных неорганических материалов, содержащихся в черном щелоке, которые обладают достаточным весом, чтобы предотвратить их вовлечение в псевдоожижающий газ;(d) maintaining the fluidized bed at a temperature not leading to melting below the eutectic temperature of the residual chemical mixture in the fluidized bed, but in a temperature range of about 540-982 ° C, to form gaseous products of combustion over the fluidized bed and agglomerates in the fluidized bed of residual inorganic materials contained in black liquor, which are of sufficient weight to prevent their involvement in the fluidizing gas;

(е) выгрузка агломератов из псевдоожиженного слоя;(e) unloading agglomerates from the fluidized bed;

(f) вывод отходящего газа из зоны над псевдоожиженным слоем.(f) withdrawing exhaust gas from a zone above the fluidized bed.

Максимальная рекомендованная температура псевдоожиженного слоя отработанного щелока на основе натрия составляет 760°С (хотя авторы считают, что эта величина была превышена на практике). Введение черного щелока в виде смеси крупных и мелких капель рекомендовано для того, чтобы соединить быстрое испарение воды, эффективное очищающее действие, благодаря которому уменьшается оседание пыли, и способствование и контроль агломерации частиц в псевдоожиженном слое. Условия окисления поддерживают в реакторе для предотвращения образования сероводорода (газа), а превращение органического материала в горючий газ не раскрыто. Конечными продуктами являются Na2CO3 и Na2SO4, которые надлежит подвергнуть рекаустификации для получения белого щелока. Хотя в патентной литературе указывается на то, что предпринимались попытки коммерциализации процесса Копеленда, авторы считают, что он предрасположен к сильной агломерации псевдоожиженного слоя, особенно при переработке черного щелока, обладающего относительно низкой теплотворной способностью, образующегося при варке соломы, и что процесс не применяется из-за недостаточной технической и коммерческой жизнеспособности. Опыт авторов подсказывает им, что простые псевдоожиженные слои такого типа, как предложенные Копелендом, подвержены неприемлемой агломерации, что делает этот способ непрактичным сразу же после непродолжительного начального периода.The maximum recommended temperature of the fluidized bed of spent liquor based on sodium is 760 ° C (although the authors believe that this value was exceeded in practice). The introduction of black liquor in the form of a mixture of large and small drops is recommended in order to combine the rapid evaporation of water, an effective cleaning effect, which reduces dust sedimentation, and promotes and controls the agglomeration of particles in the fluidized bed. Oxidation conditions are maintained in the reactor to prevent the formation of hydrogen sulfide (gas), and the conversion of the organic material to combustible gas is not disclosed. The final products are Na 2 CO 3 and Na 2 SO 4 , which must be recastified to obtain white liquor. Although the patent literature indicates that attempts have been made to commercialize the Kopelend process, the authors believe that it is prone to strong agglomeration of the fluidized bed, especially in the processing of black liquor, which has a relatively low calorific value, resulting from the cooking of straw, and that the process is not applied from due to insufficient technical and commercial viability. The authors' experience tells them that simple fluidized beds of the type such as those proposed by Kopelend are subject to unacceptable agglomeration, which makes this method impractical immediately after a short initial period.

В патенте США US-A-3523864 (автор: Остерман) раскрыт способ восстановления черного щелока, получаемого при сульфатной варке целлюлозы, основанный на использовании реактора, в котором образуют нижний, средний и верхний псевдоожиженные слои, расположенные один над другим, причем каждый из них формируют из гранул СаО. Нижний псевдоожиженный слой действует при температуре 704-760°С и содержит продукты реакции в твердом состоянии, где Na2SO4 восстанавливается до Na2S. Средний слой действует при температуре 648-704°С, и в него подают черный щелок и предварительно нагретый воздух в количестве, составляющем около 30% требующегося для полного сгорания с получением Na2CO3 и Na2SO4, которые осаждаются на поверхности гранул СаО вместе с газами, образованными продуктами сгорания, и органическими веществами. Верхний псевдоожиженный слой принимает повторно используемый СаСО3, который прокаливают для регенерации СаО и обеспечения материала для псевдоожиженных слоев, которые постепенно опускаются с верхних в нижние слои. Верхние газы, образованные продуктами сгорания, частично рециркулируют в виде псевдоожижающих газов, и после переработки в циклоне частично направляют в парогенератор. Опять-таки, все три псевдоожиженных слоя являются простыми псевдоожиженными слоями кипящего типа, причем средний слой является местом неприемлемой агломерации по причинам, уже упомянутым.US Pat. No. 3,523,864 to Osterman discloses a method for recovering black liquor from sulphate pulping using a reactor in which the lower, middle and upper fluidized beds are arranged one above the other, each of which formed from CaO granules. The lower fluidized bed operates at a temperature of 704-760 ° C and contains the reaction products in the solid state, where Na 2 SO 4 is reduced to Na 2 S. The middle layer operates at a temperature of 648-704 ° C, and black liquor and preheated are fed into it air in an amount of about 30% required for complete combustion to produce Na 2 CO 3 and Na 2 SO 4 , which are deposited on the surface of CaO granules together with the gases formed by the combustion products and organic substances. The upper fluidized bed accepts reusable CaCO 3 , which is calcined to regenerate CaO and provide material for the fluidized beds, which are gradually lowered from the upper to the lower layers. The upper gases formed by the combustion products are partially recirculated in the form of fluidizing gases, and after processing in a cyclone, they are partially sent to a steam generator. Again, all three fluidized beds are simple fluidized beds of a boiling type, with the middle layer being the site of unacceptable agglomeration for the reasons already mentioned.

Существует две дополнительные причины отсутствия коммерческого использования этих низкотемпературных процессов с псевдоожиженными слоями: во-первых, относительно высокая температура, требующаяся для быстрого и полного превращения Na2SO4 в Na2S, и, во-вторых, легкое образование Н2S при контакте Na2S с газами, образованными продуктами сгорания, при температуре ниже точки плавления неорганических солей. Таким образом, тогда как для восстановления предпочтительны высокие температуры, в описанных выше альтернативных способах требуется относительно низкая температура, как раз ниже точки плавления смеси неорганических солей. Последствием этого является то, что в процессах, в которых используют псевдоожиженный слой в режиме восстановления, большая часть образованного Na2S быстро превращается в Н2S (и некоторое количество COS) согласно суммарной реакции:There are two additional reasons for the lack of commercial use of these low-temperature fluidized bed processes: firstly, the relatively high temperature required for the rapid and complete conversion of Na 2 SO 4 to Na 2 S, and secondly, the easy formation of H 2 S upon contact Na 2 S with gases formed by the products of combustion at a temperature below the melting point of inorganic salts. Thus, while high temperatures are preferred for reduction, the alternative methods described above require a relatively low temperature, just below the melting point of the inorganic salt mixture. The consequence of this is that in processes that use the fluidized bed in the recovery mode, most of the formed Na 2 S is quickly converted to H 2 S (and a certain amount of COS) according to the total reaction:

Na2S+СО22О→Na2CO32S,Na 2 S + CO 2 + H 2 O → Na 2 CO 3 + H 2 S,

приводя к низкому уровню восстановления твердого вещества Na2S.leading to a low level of recovery of solid Na 2 S.

Ради полноты объяснений следует упомянуть патент США US-A-4011129 (автор: Томлинсон), в котором рассмотрен способ повышения способности химической регенерации при использовании регенерационной Крафт-печи путем инжекции твердых гранул сульфата натрия и карбоната натрия непосредственно в слой угля в зоне восстановления печи при поддержании температуры и восстановительной газовой среды в этой зоне с получением, таким образом, расплава, содержащего сульфид натрия и карбонат натрия, из инжектируемых гранул. Эти гранулы могут быть изготовлены из дополнительного количества черного щелока во вспомогательной печи для прокаливания, например в установке для сжигания с псевдоожиженным слоем, использование которой позволяет повысить производительность регенерации без необходимости применения дополнительной регенерационной печи.For the sake of completeness of explanation, mention should be made of US patent US-A-4011129 (author: Tomlinson), which describes a method for increasing the ability of chemical regeneration when using a regenerative Kraft furnace by injection of solid granules of sodium sulfate and sodium carbonate directly into the coal layer in the recovery zone of the furnace at maintaining the temperature and reducing gas environment in this zone, thereby obtaining a melt containing sodium sulfide and sodium carbonate from the injected granules. These granules can be made from an additional amount of black liquor in an auxiliary calcination furnace, for example, in a fluidized bed incinerator, the use of which allows to increase the regeneration performance without the need for an additional regeneration furnace.

Изготовление недревесной целлюлозной массыProduction of non-wood pulp

Использование сельскохозяйственных отходов из травянистых растений, остающихся после сбора ежегодных урожаев, может привести к решению многих проблем, связанных с получением целлюлозной массы и обеспечением ею бумажной промышленности, включая обеспечение волокном, а также проблем, связанных с интересами фермеров, касающимися стоимости и доступности удаления сельскохозяйственных отходов, а также проблем, касающихся интересов потребителя в связи с ограниченными лесными ресурсами.The use of agricultural waste from herbaceous plants remaining after annual harvesting can solve many of the problems associated with obtaining pulp and providing it with the paper industry, including the provision of fiber, as well as problems related to the interests of farmers regarding the cost and availability of agricultural waste, as well as problems related to consumer interests in connection with limited forest resources.

В широком смысле слова, травянистые остатки урожая представляют собой материалы, остающиеся после ежегодного сбора урожая сельскохозяйственных культур, реализующего их главное или целевое назначение. К числу таких остатков относятся: солома зерновых культур, например пшеницы, риса, ячменя, овса; солома семенных трав, например льна, ржи; дробленые стебли сахарного тростника, известного под названием «багасса»; сорго, стебли кукурузы и другие сельскохозяйственные остатки, например хлопковый пух (короткое волокно) на семенах хлопка после сбора хлопка. В странах, где мало или совсем нет запасов древесины, целлюлозную массу из соломы и багассы используют в больших объемах для изготовления бумаги (до 90%) для высококачественной печатной и писчей бумаги. Например, были сообщения, что в Китае используют более 85% целлюлозной массы для изготовления бумаги, получаемой из недревесных сырьевых материалов, причем доминирующим источником является солома. Были сообщения, что в Индии используют приблизительно 55% целлюлозной массы для изготовления бумаги, получаемой из недревесных сырьевых материалов, причем около половины - из остатков сельского хозяйства. Так как в законодательном порядке во все увеличивающихся масштабах запрещают сжигание сельскохозяйственных отходов, появляются новые стимулы к развитию альтернативного использования этих ресурсов. При правильном использовании земли фермеры могут обеспечивать небольшие целлюлозные заводы непрерывными источниками волокна, в то же время поддерживая производство зерна.In the broad sense of the word, grassy crop residues are materials remaining after the annual harvest of agricultural crops that implements their main or intended purpose. These residues include: straw from crops, such as wheat, rice, barley, oats; straw of seed grasses, for example flax, rye; crushed stalks of sugarcane, known as "bagasse"; sorghum, corn stalks, and other agricultural residues, such as cotton fluff (short fiber) on cotton seeds after cotton picking. In countries where there is little or no wood stock, pulp from straw and bagasse are used in large volumes for the manufacture of paper (up to 90%) for high-quality printing and writing paper. For example, there have been reports that more than 85% of pulp is used in China to make paper made from non-wood raw materials, with straw being the dominant source. It has been reported that in India, approximately 55% of the pulp is used to make paper from non-wood raw materials, about half from agricultural residues. Since the burning of agricultural waste is prohibited by law on an increasing scale, new incentives are emerging for the development of alternative uses of these resources. With proper land use, farmers can provide small pulp mills with continuous sources of fiber, while at the same time supporting grain production.

Сельскохозяйственные остатки, например солома пшеницы и риса, содержат целлюлозную массу и могут служить хорошим сырьевым материалом для производства бумаги. Как упомянуто выше, эти сырьевые материалы объемны, и стоимость их транспортировки и логистика подсказывают, что их лучше всего перерабатывать в целлюлозную массу на месте и, следовательно, в относительно малых масштабах, около 10-100 тонн целлюлозной массы в день. На целлюлозных заводах образуются промышленные отходы в виде черного щелока, которые, если их сбрасывать в местные речки, водоемы, приведут к серьезному загрязнению окружающей среды. Отсутствие экономически жизнеспособной технологии, использование которой позволило бы перерабатывать поток черного щелока, получающегося при производительности завода, выпускающего целлюлозную массу, в объеме до 60000 т/год, означает, что многие существующие небольшие целлюлозные заводы вынуждены закрываться с целью прекращения загрязнения рек и водоемов. Это отсутствие подходящей технологии также препятствовало созданию новых небольших целлюлозных заводов, в частности новых заводов, на которых можно было бы использовать сельскохозяйственные отходы. Из-за недостаточной потребности в небольших целлюлозных заводах проводили мало исследований и усовершенствований технологии для небольших целлюлозных заводов. Как следствие этого, не развивали технологию производства для небольших целлюлозных заводов и, в частности, технологию производства целлюлозной массы из соломы, как это делали в случае технологии для крупномасштабного производства древесной целлюлозной массы.Agricultural residues, such as wheat and rice straw, contain pulp and can serve as good raw materials for paper production. As mentioned above, these raw materials are bulky, and the cost of their transportation and logistics suggests that they are best processed into pulp on site and, therefore, on a relatively small scale, about 10-100 tons of pulp per day. Pulp mills produce industrial waste in the form of black liquor, which, if discharged into local rivers, water bodies, will lead to serious environmental pollution. The absence of an economically viable technology, the use of which would allow to process the flow of black liquor resulting from a pulp mill capacity of up to 60,000 tons / year, means that many existing small pulp mills are forced to shut down in order to stop pollution of rivers and water bodies. This lack of suitable technology also hindered the creation of new small pulp mills, in particular new mills where agricultural waste could be used. Due to the inadequate need for small pulp mills, there has been little research and technology improvement for small pulp mills. As a result of this, the production technology for small pulp mills and, in particular, the technology for the production of pulp from straw, as was not the case for technology for large-scale production of wood pulp, was not developed.

Солому можно перерабатывать в целлюлозную массу химическим способом и комбинированным механическим и химическим способом (химико-механическое производство целлюлозной массы). Для варки недревесного сырьевого материала рекомендовано применение одного гидроксида натрия в качестве активного химического вещества, так как большая часть недревесного волокна не содержит клейких смол, и нет необходимости в использовании в качестве катализатора сульфида натрия. По этой причине большую часть химической целлюлозной массы из сырьевого материала этого класса получают по способу, называемому «натронной варкой целлюлозы», в котором сырьевой материал нагревают вместе с варочной жидкостью с большим содержание щелочи, включающим гидроксид натрия, до температуры 140-170°С под давлением. В этих условиях основная часть лигнина растворяется. Гидроксид натрия из полученного в процессе черного щелока может быть восстановлен, а органические вещества, присутствующие в черном щелоке, могут быть использованы в качестве топлива для генерирования энергии. В противоположность сульфатной варке целлюлозы, при которой для восстановления требуется преобразовать сульфат в сульфид, черный щелок, получающийся при натронной варке целлюлозы, можно сжигать даже при высокоокислительных условиях. Химическое восстановление, таким образом, включает этапы выпаривания черного щелока до соответствующего содержания сухого вещества и сжигания выпаренного щелока посредством использования избыточного количества кислорода. Неорганические остаточные продукты горения, состоящие в основном из карбоната натрия, растворяют в воде и рекаустицируют негашеной известью для регенерирования гидроксида натрия, который используют повторно. В варианте исполнения гашеную известь Са(ОН)2 использовали в смеси с NaOH в качестве активных химических веществ в белом щелоке, так как его также используют в качестве варочного реагента, и он дешевле. Однако способ переработки черного щелока таким образом, чтобы можно было повторно использовать NaOH/Са(ОН)2, не описан, и черный щелок таких типов в прошлом просто выгружали в отходы, не перерабатывая.Straw can be processed into pulp chemically and in a combined mechanical and chemical way (chemical-mechanical pulp production). For cooking non-wood raw material, it is recommended to use sodium hydroxide alone as an active chemical substance, since most of the non-wood fiber does not contain adhesive resins, and sodium sulfide is not necessary as a catalyst. For this reason, most of the chemical pulp from the raw material of this class is obtained by a method called "soda pulping", in which the raw material is heated together with a cooking liquid with a high alkali content, including sodium hydroxide, to a temperature of 140-170 ° C under pressure. Under these conditions, the bulk of the lignin dissolves. Sodium hydroxide from the black liquor obtained in the process can be reduced, and the organic substances present in the black liquor can be used as fuel for generating energy. In contrast to sulphate pulping, which requires sulphate to be converted to sulphide for recovery, the black liquor produced by sintering pulp can be burned even under highly oxidizing conditions. Chemical reduction thus includes the steps of evaporating black liquor to an appropriate dry matter content and burning the evaporated liquor by using excess oxygen. Inorganic residual combustion products, consisting mainly of sodium carbonate, are dissolved in water and recustored with quicklime to regenerate sodium hydroxide, which is reused. In an embodiment, slaked lime Ca (OH) 2 was used in a mixture with NaOH as active chemicals in white liquor, as it is also used as a cooking reagent, and it is cheaper. However, a method for processing black liquor in such a way that NaOH / Ca (OH) 2 can be reused is not described, and such types of black liquor were simply disposed of in the past without recycling.

Кремнезем в целлюлозной массе из травянистых исходных материаловSilica in a pulp of grassy starting materials

Из-за относительно высокого содержания кремнезема в соломе и других недревесных целлюлозных сельскохозяйственных продуктах возникают сложности, связанные с химическим восстановлением. Пшеничная солома содержит 4-10 мас.% кремнезема в виде маленьких кристаллов, внедренных в солому. Рисовая солома содержит даже еще большее количество кремнезема, а именно 9-14 мас.%. Солома других злаковых культур, например ячменя, овса и ржи, содержит 1-6 мас.% кремнезема. Древесина, в противоположность этому, содержит менее 1 мас.% кремнезема. В процессе натронной варки целлюлозы, который применяют для варки соломы, большая часть кремнезема, содержащегося в соломе, реагирует с гидроксидом натрия с образованием водорастворимого силиката натрия, который остается в черном щелоке в дополнение к лигнину и другим органическим соединениям. Переработка черного щелока с большим содержанием кремнезема ведет к росту образования окалины (покрывающей оборудование стеклообразным веществом), особенно в процессе выпаривания. Можно использовать модифицированный способ восстановления, предназначенный для переработки древесины, если содержание кремнезема в соломе зерновых культур меньше 5-6 мас.%, но при этом повышаются как капитальные затраты, так и производственные затраты. Однако до настоящего времени не был разработан способ переработки продуктов с более высоким содержанием кремнезема, особенно рисовой соломы, который был бы технически и коммерчески жизнеспособным.Due to the relatively high silica content in straw and other non-wood cellulosic agricultural products, difficulties are associated with chemical reduction. Wheat straw contains 4-10 wt.% Silica in the form of small crystals embedded in the straw. Rice straw contains even more silica, namely 9-14 wt.%. Straw of other cereal crops, such as barley, oats and rye, contains 1-6 wt.% Silica. Wood, in contrast, contains less than 1 wt.% Silica. In the pulping process used for boiling straw, most of the silica contained in the straw reacts with sodium hydroxide to form water-soluble sodium silicate, which remains in the black liquor in addition to lignin and other organic compounds. Processing black liquor with a high content of silica leads to an increase in the formation of scale (covering the equipment with a glassy substance), especially during the evaporation process. You can use a modified recovery method designed for wood processing, if the silica content in the straw of cereal crops is less than 5-6 wt.%, But at the same time both capital costs and production costs increase. However, to date, no method has been developed for processing products with a higher content of silica, especially rice straw, which would be technically and commercially viable.

В нашей международной заявке WO 03/014467 (содержание которой включено в настоящую заявку путем ссылки) описан способ переработки сырьевого вытянутого материала, пригодного для использования на предприятии по производству бумаги, включающий следующие этапы:Our international application WO 03/014467 (the contents of which are incorporated into this application by reference) describes a method for processing elongated raw materials suitable for use in a paper mill, comprising the following steps:

- экстрагирование посторонних материалов из сырьевого материала;- extraction of extraneous materials from raw materials;

- раздавливание сырьевого материала, из которого удалены посторонние материалы, для разрушения узлов;- crushing of the raw material from which extraneous materials are removed, for the destruction of nodes;

- расщепление раздавленного сырьевого материала в продольном направлении;- splitting the crushed raw material in the longitudinal direction;

- подача расщепленного сырьевого материала в шнековый конвейер с вращаемыми в одном направлении шнеками, разделенный на множество зон, и переработка упомянутого материала в упомянутом конвейере с получением целлюлозной массы и потока черного щелока;- feeding the split raw material into a screw conveyor with rotary screws rotating in one direction, divided into many zones, and processing said material in said conveyor to obtain pulp and a stream of black liquor;

- подача обрабатываемого материала по меньшей мере в одну зону;- supply of the processed material in at least one zone;

- регулирование температуры и/или давления по меньшей мере в одной зоне;- regulation of temperature and / or pressure in at least one zone;

- распыление концентрированного черного щелока в технологическом резервуаре в форме реактора, в котором образуют псевдоожиженный слой для переработки упомянутого черного щелока, причем упомянутый технологический резервуар составляет часть средств для регенерации перерабатываемого материала и энергии. Щелочь, подаваемая в шнековый конвейер с вращаемыми в одном направлении шнеками для осуществления процесса варки целлюлозы, может содержать гидроксид натрия и дополнительно гидроксид кальция, с помощью которого вызывают осаждение кремнезема на целлюлозных волокнах и предотвращают попадание кремнезема в черный щелок в виде силиката кальция.- spraying concentrated black liquor in a process tank in the form of a reactor in which a fluidized bed is formed for processing said black liquor, said process tank being part of the means for regenerating the material and energy being processed. The alkali supplied to the screw conveyor with the screws rotating in the same direction to carry out the pulping process may contain sodium hydroxide and additionally calcium hydroxide, with the help of which silica is deposited on cellulose fibers and prevent silica from entering the black liquor in the form of calcium silicate.

В международной заявке WO 03/014467 дополнительно описан процесс переработки черного щелока, в котором поток черного щелока, отводимого после процесса варки целлюлозы, собирают в емкости для хранения варочной жидкости и концентрируют до содержания 30-70% твердого вещества, используя стандартный выпариватель, предназначенный для повышения концентрации. Если поток черного щелока содержит 30% твердого вещества или больше, его можно обрабатывать непосредственно в технологическом резервуаре, минуя этап выпаривания. Концентрированный черный щелок направляют в реактор при температуре выше 90°С, используя трубопровод или герметически закрытое двухшнековое транспортирующее устройство. Герметически закрытое транспортирующее устройство используют для минимизации потерь органических компонентов в результате испарения. Температура выше 90°С требуется для снижения вязкости черного щелока, чтобы его можно было транспортировать без сопротивления. Черный щелок обрабатывают в реакторе, в котором образуют тороидальный псевдоожиженный слой. Хотя указана температура 650°С как верхний предел температуры псевдоожиженного слоя, на практике максимальная температура, когда-либо использовавшаяся, составляла всего 610°С. Это происходило потому, что, как было показано, при температуре выше 600°С испарение неорганических частиц щелочных металлов, присутствующих в черном щелоке (например, Na и K), имело место в других процессах. Когда эти соединения находятся в паровой фазе, требуется дополнительное перерабатывающее оборудование для их восстановления, что ведет к увеличению общей стоимости.International application WO 03/014467 further describes a black liquor processing process in which a black liquor stream discharged after a pulping process is collected in a cooking liquid storage container and concentrated to a solid content of 30-70% using a standard evaporator designed to increase concentration. If the black liquor stream contains 30% or more solids, it can be processed directly in the process tank, bypassing the evaporation step. Concentrated black liquor is sent to the reactor at a temperature above 90 ° C using a pipeline or a hermetically sealed twin-screw conveying device. A hermetically sealed conveying device is used to minimize the loss of organic components due to evaporation. A temperature above 90 ° C is required to reduce the viscosity of the black liquor so that it can be transported without resistance. Black liquor is treated in a reactor in which a toroidal fluidized bed is formed. Although a temperature of 650 ° C is indicated as the upper limit of the temperature of the fluidized bed, in practice the maximum temperature ever used was only 610 ° C. This was because, as was shown, at temperatures above 600 ° C, the evaporation of inorganic particles of alkali metals present in black liquor (for example, Na and K) took place in other processes. When these compounds are in the vapor phase, additional processing equipment is required to restore them, which leads to an increase in the total cost.

Краткое описание изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Использование более высокой температуры реакции позволяет получить преимущество, заключающееся в повышенной скорости реакции при переработке черного щелока, и, следовательно, может быть повышена производительность при сохранении качества выпускаемого продукта. Нами установлено, что в упомянутом выше процессе регенерации черного щелока можно использовать температуру выше 650°С. Проведенные недавно эксперименты показали, что потери неорганических веществ, содержащихся в черном щелоке, при нагреве до температуры в пределах 650-700°С или даже 725°С в псевдоожиженном слое были минимальными, т.е. потери не были экономически существенными, и, следовательно, не требовалось дополнительное оборудование для их восстановления.The use of a higher reaction temperature provides the advantage of an increased reaction rate in the processing of black liquor, and therefore, productivity can be improved while maintaining the quality of the product. We found that in the above-mentioned black liquor recovery process, a temperature above 650 ° C can be used. Recent experiments have shown that the loss of inorganic substances contained in black liquor when heated to a temperature in the range of 650-700 ° C or even 725 ° C in the fluidized bed was minimal, i.e. the losses were not economically significant and, therefore, no additional equipment was needed to restore them.

Согласно изобретению, создан способ переработки черного щелока для получения неорганического материала и синтез-газа, содержащего в качестве компонентов СО2, СО, Н2О и Н2 вместе с метаном и компонентами С2+, включающий следующие этапы: обеспечение наличия реактора, содержащего технологическую область, снабженную массой сыпучего (зернистого) материала, состоящего из оксида щелочноземельного металла или содержащего оксид щелочноземельного металла; подачу нагретого сжижающего газа в технологическую область для генерирования вихревого потока сыпучего материала, чтобы сыпучий материал принимал форму компактной полосы и циркулировал вокруг оси упомянутой технологической области в виде турбулентного потока, образуя псевдоожиженный слой; причем сжижающий газ содержит субстехиометрическое количество кислорода для частичного окисления органического материала, присутствующего в черном щелоке, и для превращения другого органического материала, присутствующего в черном щелоке, в синтез-газ; подачу черного щелока в упомянутую компактную полосу, состоящую из сыпучего матариала, таким образом, чтобы он нагревался до температуры в диапазоне 650-725°С и газифицировался; извлечение упомянутого синтез-газа в виде отходящего газа из упомянутого слоя, содержащего <1 об.% кислорода; извлечение неорганического материала из черного щелока в виде вещества из упомянутого слоя. Черный щелок можно получать из белого щелока содового типа, который может содержать гидроксид кальция в количестве, эффективном для превращения вредного кремнезема травянистого материала в силикат кальция. Черный щелок можно предварительно смешивать с оксидом кальция в отношении оксида кальция к сухому веществу, содержащемуся в черном щелоке, от 0,1:1 до 1:1 для получения гранулированного хрупкого материала, и этот материал затем подают в реактор с псевдоожиженным слоем. Гидроксид натрия и/или карбонат натрия и гидроксид кальция и/или карбонат кальция получают в реакторе, в котором образуют псевдоожиженный слой.According to the invention, a method for processing black liquor to produce an inorganic material and synthesis gas containing, as components, CO 2 , CO, H 2 O and H 2 together with methane and C 2+ components, comprising the following steps: the availability of a reactor containing a technological field equipped with a mass of granular (granular) material consisting of alkaline earth metal oxide or containing alkaline earth metal oxide; supplying heated fluidizing gas to the process area to generate a vortex flow of bulk material so that the bulk material takes the form of a compact strip and circulates around the axis of the process area in the form of a turbulent flow, forming a fluidized bed; moreover, the fluidizing gas contains a substoichiometric amount of oxygen to partially oxidize the organic material present in the black liquor and to convert the other organic material present in the black liquor to synthesis gas; feeding black liquor into said compact strip consisting of granular material, so that it is heated to a temperature in the range of 650-725 ° C and gasified; recovering said synthesis gas in the form of exhaust gas from said layer containing <1 vol.% oxygen; recovering inorganic material from black liquor as a substance from said layer. Black liquor can be obtained from soda-type white liquor, which may contain calcium hydroxide in an amount effective to convert harmful silica of the grass material into calcium silicate. Black liquor can be pre-mixed with calcium oxide in the ratio of calcium oxide to the dry substance contained in black liquor, from 0.1: 1 to 1: 1 to obtain a granular brittle material, and this material is then fed into a fluidized bed reactor. Sodium hydroxide and / or sodium carbonate and calcium hydroxide and / or calcium carbonate are obtained in a reactor in which a fluidized bed is formed.

В реакторе черный щелок может реагировать с оксидом щелочноземельного металла с образованием смеси гидроксида натрия, карбоната натрия, карбоната щелочноземельного металла, летучего газа и жидкого компонента, содержащего горючий компонент, который можно использовать в качестве топлива, как, например, в обычном процессе переработки, например, в бойлере.In the reactor, black liquor can react with an alkaline earth metal oxide to form a mixture of sodium hydroxide, sodium carbonate, alkaline earth metal carbonate, a volatile gas and a liquid component containing a combustible component, which can be used as a fuel, as, for example, in a conventional processing process, for example in the boiler.

Альтернативным аспектом изобретения является создание способа переработки травянистых материалов, благодаря которому уменьшают влияние или исключают недостатки, связанные с большим содержанием кремнезема в получаемом черном щелоке.An alternative aspect of the invention is the creation of a method for processing grassy materials, which reduces the effect or eliminates the disadvantages associated with the high content of silica in the resulting black liquor.

Изобретением дополнительно создан способ превращения травянистого сырьевого материала в целлюлозную массу для изготовления бумаги или картона, включающий следующие этапы: вываривание упомянутого сырьевого материала с использованием белого щелока, содержащего в основном гидроксид натрия и дополнительно содержащего гидроксид кальция в количестве, эффективном для по существу полного превращения кремнезема, присутствующего в упомянутом сырьевом материале, в силикат кальция; выделение целлюлозной массы, полученной на этапе варки целлюлозы; выделение черного щелока, полученного на этапе варки целлюлозы, путем промывки упомянутой вываренной целлюлозной массы и, необязательно, также путем извлечения черного щелока непосредственно на упомянутом этапе варки целлюлозы; причем упомянутый выделенный черный щелок по существу свободен от растворимого силиката; нагревание черного щелока в реакторе, в котором образуют псевдоожиженный слой, содержащий оксид кальция, для каталитического превращения органического вещества, содержащегося в черном щелоке, в газ и для получения восстановленных твердых веществ, включающих ценные натриевые компоненты белого щелока и оксид кальция; регенерирование белого щелока с использованием упомянутых извлеченных твердых веществ.The invention further provides a method for converting grassy raw material into pulp for the manufacture of paper or paperboard, comprising the following steps: digesting said raw material using white liquor containing mainly sodium hydroxide and additionally containing calcium hydroxide in an amount effective to substantially completely convert silica present in said raw material in calcium silicate; the selection of pulp obtained at the stage of cooking pulp; recovering the black liquor obtained in the pulping step by washing said boiled pulp and, optionally, also by extracting black liquor directly in said pulping step; wherein said isolated black liquor is substantially free of soluble silicate; heating the black liquor in a reactor in which a fluidized bed containing calcium oxide is formed to catalyze the conversion of the organic substance contained in the black liquor into gas and to produce reduced solids including the valuable sodium components of white liquor and calcium oxide; white liquor regeneration using said recovered solids.

Травянистым сырьевым материалом в данном случае является пшеничная солома, рисовая солома, багасса. В данном способе восстановление черного щелока включает этап соединения потока черного щелока, поступающего с этапа варки целлюлозы, с потоком черного щелока, поступающего с этапа промывки целлюлозной массы. Черный щелок концентрируют путем выпаривания перед нагревом в упомянутом реакторе с псевдоожиженным слоем. Черный щелок концентрируют выпариванием до содержания твердого вещества 20-40 мас.%. Сжижающие газы содержат по меньшей мере стехиометрические количества свободного кислорода для полного окисления органического материала, содержащегося в черном щелоке. Сжижающие газы содержат субстехиометрические количества свободного кислорода для частичного окисления органического материала, содержащегося в черном щелоке, и превращения другого органического материала, содержащегося в черном щелоке, в горячий отходящий газ. Способ дополнительно включает этап подачи ожижающих газов и черного щелока таким образом, чтобы создать отходящий газ над упомянутым псевдоожиженным слоем, содержащим <1% кислорода. При некоторых условиях существует риск того, что существенные количества силиката могут попасть в потоки черного щелока во время процесса промывки целлюлозной массы. Однако включение в используемый для варки целлюлозы щелок гидроксида кальция приводит к тому, что силикат входит в состав черного щелока в форме преимущественно силиката кальция, чем в форме силиката натрия, или при, по существу, исключении силиката натрия. Присутствие силиката кальция с существенно меньшей вероятностью ведет к возникновению проблем при переработке ниже по потоку, чем присутствие силиката натрия. В дополнительном аспекте изобретение относится к применению гидроксида кальция в качестве добавки при натронной варке целлюлозы из травянистого исходного материала для получения целлюлозной массы при подавлении образования накипи во время процесса концентрирования и регенерации черного щелока при переработке черного щелока, частично по меньшей мере получаемого при промывке целлюлозной массы. При данном применении черный щелок получают частично из варочного котла и частично из процесса промывки целлюлозной массы, где кремнезем содержится в упомянутом черном щелоке в форме силиката кальция, при по существу исключении присутствия кремнезема в форме силиката натрия. Вышеуказанное применение - при котором во время промывки добавляют флокулянт для подавления диспергирования силиката кальция, где упомянутый флокулянт является полиакриламидом.The grassy raw material in this case is wheat straw, rice straw, bagasse. In this method, the recovery of black liquor includes the step of combining a stream of black liquor coming from the pulping step with a stream of black liquor coming from the washing step of the pulp. The black liquor is concentrated by evaporation before heating in said fluidized bed reactor. Black liquor is concentrated by evaporation to a solids content of 20-40 wt.%. Fluidizing gases contain at least stoichiometric amounts of free oxygen to completely oxidize the organic material contained in the black liquor. Fluidizing gases contain substoichiometric amounts of free oxygen to partially oxidize the organic material contained in the black liquor and convert the other organic material contained in the black liquor into hot exhaust gas. The method further includes the step of supplying fluidizing gases and black liquor so as to create off-gas above said fluidized bed containing <1% oxygen. Under certain conditions, there is a risk that substantial amounts of silicate can enter the liquor streams during the pulp washing process. However, the inclusion of calcium hydroxide liquor in the cellulose pulp used leads to the fact that the silicate is included in the black liquor in the form of predominantly calcium silicate than in the form of sodium silicate, or with essentially the exclusion of sodium silicate. The presence of calcium silicate is much less likely to cause downstream processing problems than the presence of sodium silicate. In an additional aspect, the invention relates to the use of calcium hydroxide as an additive in the pulping of pulp from a grass source material for the production of pulp while inhibiting scale formation during the concentration and regeneration of black liquor in the processing of black liquor, partially at least obtained by washing the pulp . In this application, black liquor is obtained partly from a digester and partly from a pulp washing process where silica is contained in said black liquor in the form of calcium silicate, while substantially eliminating the presence of silica in the form of sodium silicate. The above use is whereby a flocculant is added during washing to suppress dispersion of calcium silicate, wherein said flocculant is polyacrylamide.

Описание жертежейDescription of drawings

Изобретение далее описано более подробно для примера со ссылками на чертежи, на которых изображено:The invention is further described in more detail by way of example with reference to the drawings, in which:

на фиг.1 - общая блок-схема процесса изготовления целлюлозной массы из пшеничной соломы согласно изобретению;figure 1 is a General block diagram of a process for the manufacture of pulp from wheat straw according to the invention;

на фиг.2 - схематический вид роликового устройства для использования в процессе предварительной переработки сырьевого материала, составляющей часть процесса изготовления целлюлозной массы, представленного на фиг.1;figure 2 is a schematic view of a roller device for use in the pre-processing of raw materials that are part of the manufacturing process of the pulp shown in figure 1;

на фиг.3 - схематический вид конструкции самоочищающегося колкового вала, который можно использовать в роликовом устройстве, представленном на фиг.2;figure 3 is a schematic view of the design of a self-cleaning annular shaft, which can be used in the roller device shown in figure 2;

на фиг.4 - схематический вид возможного варианта исполнения двухшнекового конвейера с вращаемыми в одном направлении шнеками, который можно использовать для превращения соломы в целлюлозную массу в процессе, проиллюстрированном на фиг.1;figure 4 is a schematic view of a possible embodiment of a twin-screw conveyor with rotatable screws in one direction, which can be used to turn straw into pulp in the process illustrated in figure 1;

на фиг.5 - блок-схема предпочтительного аппарата для переработки потока черного щелока, который можно использовать в процессе, проиллюстрированном на фиг.1.figure 5 is a block diagram of a preferred apparatus for processing a stream of black liquor, which can be used in the process illustrated in figure 1.

Подробное описание предпочтительных вариантов исполнения изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Обзор способа переработки соломы пшеницы или рисаAn overview of the processing method of wheat or rice straw

Настоящий способ описан на примере, приведенном в качестве иллюстрации, со ссылками на процесс переработки пшеничной соломы, которую обычно рубят перед варкой целлюлозы и которая содержит узлы на стеблях, обычно остающиеся целыми, если солому рубят до варки целлюлозы. Это является серьезным недостатком в производстве высококачественной целлюлозной массы для производства бумаги, в результате чего получается бумага низкого качества. По этой причине предпочтительно используют способ, при выполнении которого разрушают узлы, раскрывая стебли соломы в продольном направлении в щадящем режиме, и подают сырьевой материал в варочный котел в принудительном дозированном и непрерывном процессе. Солому, которую надлежит обрабатывать, подают питающим конвейером 9 в установку 10 для предварительной переработки, где стебли раздавливают между валами, удаляют инородный материал, а стебли расщепляют в продольном направлении. Солому кондиционного качества затем подают в установку 12 для варки, где ее подвергают механической переработке в присутствии водного раствора щелочи (белого щелока), в то же время подвергая воздействию повышенной температуры и давления. Получающийся черный щелок затем направляют в установку 14 для переработки потока, где его перерабатывают, воздействуя теплом, получая твердое вещество, из которого можно получить так называемый «зеленый щелок». Этот щелок, в свою очередь, вводят в контакт с известью, полученной из подаваемого CaCO3, и регенерируют до белого щелока для повторного использования в установке 12 для варки целлюлозы. Отходящий газ, улавливаемый при тепловой переработке черного щелока, можно использовать для получения пара и тепла. Твердые вещества, вытекающие из известкового шлама CaCO3, удаляют для исключения чрезмерного скопления следов металлов в белом щелоке.The present method is described by way of illustration, with reference to the processing of wheat straw, which is usually chopped before pulping and which contains nodes on the stems, usually remaining intact, if the straw is chopped before pulping. This is a serious drawback in the production of high quality pulp for paper production, resulting in poor quality paper. For this reason, it is preferable to use a method in which the nodes are destroyed by opening the stalks of straw in the longitudinal direction in a gentle manner, and the raw material is fed into the digester in a forced dosed and continuous process. The straw to be processed is fed by a feed conveyor 9 to a pre-processing unit 10, where the stems are crushed between the shafts, foreign material is removed, and the stems are split in the longitudinal direction. Conditioned-quality straw is then fed to the cooking apparatus 12, where it is subjected to mechanical processing in the presence of an aqueous solution of alkali (white liquor), while at the same time subjecting it to elevated temperature and pressure. The resulting black liquor is then sent to a stream processing unit 14, where it is processed by exposure to heat to form a solid, from which the so-called “green liquor” can be obtained. This liquor, in turn, is brought into contact with the lime obtained from the CaCO 3 feed and regenerated to white liquor for reuse in the pulping plant 12. The waste gas captured during the thermal processing of black liquor can be used to produce steam and heat. Solids flowing out of CaCO 3 lime sludge are removed to prevent excessive accumulation of trace metals in white liquor.

Предварительная переработкаPre-processing

Если сырьевым материалом, из которого надлежит изготавливать целлюлозную массу, является солома, то ее можно использовать в форме рубленой соломы, соломы, которую подвергли расщеплению в продольном направлении или измельчению, или соломы, которую подвергли как расщеплению в продольном направлении, так и/или измельчению и рубке.If the raw material from which the pulp is to be made is straw, then it can be used in the form of chopped straw, straw that has been chopped in the longitudinal direction or chopped, or straw that has been chopped in the longitudinal direction and / or chopped and cabin.

Согласно предпочтительному варианту исполнения способа предварительной переработки, после рыхления кипы соломы, солому подают на конвейерную ленту 101 (см. фиг.2), где из нее удаляют пыль, тяжелые объекты, например камни, и другие посторонние объекты, например пластиковые веревки. Затем солому направляют в бункерный питатель 103, из которого солому подают в установку, содержащую рифленые валы 105 и 107, где раздавливают узлы в стеблях соломы, и в валы с колками, посредством которых расщепляют стебли соломы в продольном направлении в щадящем режиме. Таким образом, солому пропускают между первым и вторым вращаемыми в противоположных направлениях рифлеными раздавливающими валами 105 и 107 для раздавливания узлов в стеблях соломы. Раздавленный материал затем пропускают через пару вращаемых в противоположных направлениях промежуточных валов 109 и 111, с помощью которых предотвращают повреждение валов, расположенных ниже, в результате попадания в них каких-либо посторонних материалов. Затем солому пропускают еще через пару валов 113 и 115, вращаемых в данном случае в одном направлении. Эти последние валы снабжены колками, посредством которых расщепляют и измельчают солому в продольном направлении и воздействуют на нее совместно с питающим башмаком. В результате действия этого механизма солому превращают в укороченный разрыхленный и измельченный материал без узлов. Это позволяет обеспечить улучшенное и более быстрое проникновение химических веществ и пара и, таким образом, более быстрое получение более равномерной целлюлозной массы и в то же время позволяет вести переработку волокна в щадящем режиме для сохранения его длины. Это приводит в результате к изготовлению целлюлозной массы улучшенного качества, включая очень существенное снижение видимых «блесток» в бумажном листе благодаря диспергированию клеток паренхимы, улучшенный дренаж, более высокую прочность на разрыв и надрыв, более высокий выход целлюлозной массы и пониженную потребность в химических веществах.According to a preferred embodiment of the pre-processing method, after loosening the straw bale, the straw is fed to the conveyor belt 101 (see FIG. 2), where dust, heavy objects, such as stones, and other foreign objects, such as plastic ropes, are removed from it. Then the straw is sent to the hopper feeder 103, from which the straw is fed to the installation containing corrugated shafts 105 and 107, where the nodes are crushed in the straw stalks, and into the shafts with pegs, by means of which the straw stalks are split in the longitudinal direction in a gentle manner. Thus, straw is passed between the first and second corrugated crushing rollers 105 and 107 rotated in opposite directions to crush the nodes in the straw stalks. The crushed material is then passed through a pair of intermediate shafts 109 and 111 rotated in opposite directions, with the help of which they prevent damage to the shafts located below, due to the ingress of any foreign materials into them. Then the straw is passed through a pair of shafts 113 and 115, rotated in this case in one direction. These last shafts are provided with pegs, by means of which they chop and chop straw in the longitudinal direction and act on it together with the feed shoe. As a result of the action of this mechanism, straw is turned into a short, loosened and crushed material without knots. This allows for improved and faster penetration of chemicals and steam, and thus faster production of a more uniform pulp and, at the same time, allows the fiber to be processed in a gentle manner to maintain its length. This results in the manufacture of improved pulp mass, including a very significant reduction in visible “spangles” in the paper sheet due to dispersion of parenchyma cells, improved drainage, higher tensile and tear strength, higher pulp yield and lower chemical demand.

Обработанную солому затем сбрасывают с колковых валов 113 и 115 в бункерный питатель 117, из которого ее направляют либо на конвейер, либо в пневмопровод (не показан), с помощью которых обработанную солому подают в нижний резервный бункер для промежуточного накопления подготовленного материала для варки целлюлозы. Упомянутые выше колковые и рифленые валы рыхлительной и питающей установки специально разработаны для переработки соломы, но, при минимальной модификации, могут быть использованы для переработки любых других подходящих сырьевых материалов, включая лен, коноплю, багассу и древесную щепу или опилки.The treated straw is then dumped from the annular shafts 113 and 115 into a hopper feeder 117, from which it is sent either to a conveyor or to a pneumatic pipe (not shown), with which the processed straw is fed to the lower reserve hopper for intermediate accumulation of the prepared material for pulping. The ring and grooved shafts of the ripper and feed unit mentioned above are specially designed for straw processing, but, with minimal modification, can be used for processing any other suitable raw materials, including flax, hemp, bagasse and wood chips or sawdust.

Колковые валы могут быть также изготовлены таким образом, чтобы они были самоочищающимися при использовании их для переработки целлюлозных сырьевых материалов, содержащих более длинные волокна, например конопли и льна. Это делают для предотвращения намотки волокна вокруг валов и забивание установки. Схема рабочей части колкового вала показана на фиг.3. Колковый вал 120 имеет наружную поверхность, снабженную большим количеством радиально выступающих колков 122. Их используют с взаимосопрягающейся перфорированной или тканой лентой 124, на которой находится обрабатываемый материал 126. Колками 122 захватывают материал 126 и, когда лента 124 сходит с колков, вместе с ней снимают обрабатываемый материал, оставляя колковый вал свободным от перепутанных волокон.Ring shafts can also be made in such a way that they are self-cleaning when used to process cellulosic raw materials containing longer fibers, such as hemp and flax. This is done to prevent fiber winding around the shafts and clogging the installation. A diagram of the working part of the annular shaft is shown in FIG. The annular shaft 120 has an outer surface provided with a large number of radially protruding pegs 122. They are used with interconnected perforated or woven tape 124, on which the processed material 126. The pegs 122 capture material 126, and when the tape 124 comes off the pegs, they are removed with it the processed material, leaving the annular shaft free from entangled fibers.

Испытания описанного выше процесса проводили на пилотной лабораторной установке и усовершенствовали процесс для соломы, льна и конопли. Кроме того, описанный выше способ переработки сырьевых материалов с использованием колков может быть применен для переработки древесного сырья, если древесина переработана в стружку, а не в щепу, что было проверено путем использования древесного волокна, обработанного колками, вместо щепы. Этот способ приготовления сырьевого материала особенно пригоден, когда древесина содержит короткое волокно, так как сочетание процессов переработки древесины в стружку и переработки ее колками позволяет сохранить длину волокна.Tests of the process described above were carried out in a pilot laboratory installation and improved the process for straw, flax and hemp. In addition, the above-described method of processing raw materials using chippings can be used to process wood raw materials if the wood is processed into shavings rather than wood chips, which was verified by using wood fibers treated with chippings instead of wood chips. This method of preparation of raw material is especially suitable when the wood contains short fiber, since the combination of the processes of processing wood into chips and processing with its splits allows you to save the length of the fiber.

Варка травянистого сырья и других целлюлозных исходных материаловCooking of grassy raw materials and other cellulosic starting materials

Хотя в качестве питающего продукта можно использовать рубленую солому, предпочтительным питающим сырьевым материалом установки для варки целлюлозы согласно настоящему изобретению является солома или другой стеблевой материал из травянистых растений, который подвергли расщеплению в продольном направлении и/или измельчили. В таком материале белый щелок, используемый для варки целлюлозы, легко вступает в контакт со стеблевым материалом из травянистых растений и с любым остальным материалом, содержащим узлы, растворяя в нем кремнезем и вываривая лигнин и другие вещества, восприимчивые к воздействию щелочи.Although chopped straw can be used as the feed product, the preferred feed material of the pulping plant of the present invention is straw or other stem material from herbaceous plants that has been longitudinally split and / or pulverized. In such a material, the white liquor used for cooking pulp easily comes into contact with stem material from herbaceous plants and with any other material containing nodes, dissolving silica in it and digesting lignin and other substances susceptible to alkali.

Для варки недревесного сырьевого материала в качестве активного химического вещества требуется только один гидроксид натрия, и по этой причине большую часть целлюлозной массы из этих сырьевых материалов получают, используя процесс, называемый натронной варкой целлюлозной массы. В этом процессе сырьевой материал нагревают вместе с варочным щелоком, содержащим гидроксид натрия, до температуры в пределах 140-170°С или, в некоторых случаях, до 180°С под давлением. Варочный щелок должен обладать высокой концентрацией щелочи. В этих условиях большая часть лигнина, содержащегося в сырьевом материале, растворяется; однако основная часть кремния в любом виде, содержащегося в сырьевом материале, реагирует с гидроксидом натрия, образуя водорастворимый силикат натрия. Таким образом, черный щелок, получающийся при варке, содержит дополнительно, помимо соединений лигнина и других органических веществ, ионы силиката. Таким образом, предпочтительным для использования белым щелоком является щелок типа соды (т.е. без сульфида натрия), который дополнительно содержит гидроксид кальция в количестве, достаточном для эффективного осаждения кремнезема. Гидроксид кальция либо уже присутствует в белом щелоке, которым обрабатывают травянистое сырье, либо гидроксид кальция добавляют некоторое время спустя после введения гидроксида натрия, но в любом случае количество гидроксида кальция должно быть достаточным для осаждения кремнезема на волокнах соломы в форме силиката кальция для снижения содержания растворимого силиката в получающемся черном щелоке. Гидроксид кальция должен присутствовать в эффективном количестве для превращения по существу всего кремнезема или желательной его части в растворимый силикат, большая часть которого осаждается на волокнах соломы до начала экстрагирования черного щелока из частично или полностью вываренной соломы.For cooking non-wood raw material as an active chemical, only one sodium hydroxide is required, and for this reason, most of the pulp from these raw materials is obtained using a process called soda pulping. In this process, the raw material is heated together with cooking liquor containing sodium hydroxide to a temperature in the range of 140-170 ° C or, in some cases, to 180 ° C under pressure. Cooking liquor should have a high concentration of alkali. Under these conditions, most of the lignin contained in the raw material dissolves; however, the bulk of the silicon in any form contained in the raw material reacts with sodium hydroxide to form a water-soluble sodium silicate. Thus, the black liquor resulting from cooking additionally contains, in addition to lignin compounds and other organic substances, silicate ions. Thus, white liquor is preferred for use with a soda liquor (i.e., without sodium sulfide), which additionally contains calcium hydroxide in an amount sufficient to effectively precipitate silica. Calcium hydroxide is either already present in the white liquor used to treat the herbaceous raw materials, or calcium hydroxide is added some time after the introduction of sodium hydroxide, but in any case, the amount of calcium hydroxide should be sufficient to precipitate silica on straw fibers in the form of calcium silicate to reduce soluble content silicate in the resulting black liquor. Calcium hydroxide must be present in an effective amount to convert essentially all of the silica, or a desired portion thereof, into soluble silicate, most of which is deposited on straw fibers before the extraction of black liquor from partially or completely digested straw.

Солому или другой недревесный целлюлозный материал можно вываривать, используя варочный котел непрерывного действия, например одноцилиндровый или многоцилиндровый варочный котел со шнековой подачей, например варочный котел модели Pandia, поставляемый компанией Lenzing Technik GmbH & Co FG. Использование скоростной варки растительного волокна в горизонтальном цилиндрическом варочном котле непрерывного действия со шнековым питателем рассмотрено в статье Ачисона Дж.И. «Горизонтальный цилиндрический варочный котел непрерывного действия для скоростной варки является в настоящее время стандартным оборудованием для варки целлюлозной массы из недревесного растительного волокна», Материалы конференции по производству целлюлозной массы, 1990 г. В статье пояснено, что эта технология была разработана вначале для варки целлюлозной массы из багассы, но также были оценены возможности использования ее для других форм недревесных растительных материалов, включая солому пшеницы и риса. Утверждается, что технология позволяет довести время варки всего до 10-15 минут при переработке багассы, соломы и большинства других недревесных растительных волокон, в противоположность ранее использовавшимся способам варки с применением вращаемых загрузочных варочных котлов, для проведения варочных циклов в которых требовались циклы варки в четыре часа и более. Согласно опыту авторов настоящего изобретения эти упомянутые показатели являются завышенными, и невозможно изготовить полуцеллюлозную массу менее чем за 20 мин, если не использовать экономически неэффективные количества варочных химических веществ. Использование шнековой подачи позволяет увеличить плотность подаваемого материала и, таким образом, повысить производительность варочного котла, а также улучшить непрерывное смешивание белого щелока и подаваемого материала. Опять-таки, согласно опыту авторов изобретения варочный котел обычно содержит 2, 3 или 4 последовательно соединенных цилиндра, каждый из которых имеет диаметр около одного метра, так что установка имеет значительные размеры и стоимость.Straw or other non-wood cellulosic material can be digested using a continuous digester, for example a single-cylinder or multi-cylinder screw-fed digester, for example a Pandia digester supplied by Lenzing Technik GmbH & Co FG. The use of high-speed cooking of vegetable fiber in a horizontal cylindrical continuous digester with a screw feeder is considered in the article by J. Atchison. “Continuous horizontal cylindrical cooking kettle for high-speed cooking is currently the standard equipment for cooking pulp from non-wood fiber”, Materials of the conference on the production of pulp, 1990. The article explains that this technology was first developed for pulping from bagasse, but the possibilities of using it for other forms of non-woody plant materials, including wheat and rice straw, were also evaluated. It is argued that the technology allows you to bring the cooking time to only 10-15 minutes when processing bagasse, straw and most other non-wood vegetable fibers, in contrast to previously used cooking methods using rotary loading cooking boilers, for cooking cycles in which four cooking cycles were required hours and more. According to the experience of the authors of the present invention, these indicators mentioned are overestimated, and it is impossible to produce a semi-cellulosic mass in less than 20 minutes unless economically ineffective amounts of cooking chemicals are used. Using a screw feed allows you to increase the density of the feed material and, thus, increase the productivity of the digester, as well as improve the continuous mixing of white liquor and feed material. Again, according to the experience of the inventors, the digester usually contains 2, 3 or 4 series-connected cylinders, each of which has a diameter of about one meter, so that the installation has significant dimensions and cost.

Из-за быстрой абсорбции соломой или багассой в условиях, когда эти материалы подвергают воздействию давления и повышенной температуры в горизонтальном цилиндрическом варочном котле, особенно после операции переработки колками, описанной выше, варка целлюлозной массы начинается сразу же и происходит быстро. Белый щелок может быть типа содовой или сульфатной варочной жидкости, и для варки целлюлозы из соломы или багассы обычно используют 12-14 мас.% NaOH или 6-7 мас.% NaOH и 6-7 мас.% Na2S, в расчете на массу сухой сломы, при температуре варки целлюлозы 170-180°С и давлении 7-9 бар; при этом, как утверждается, время варки составляет 10-15 минут для выработки целлюлозной массы и 3-5 минут для выработки полуцеллюлозы. Как пояснено выше, эти величины являются, по мнению авторов настоящего изобретения, недостижимыми на практике.Due to the rapid absorption by straw or bagasse under conditions when these materials are subjected to pressure and elevated temperature in a horizontal cylindrical digester, especially after the splitting operation described above, pulping starts immediately and proceeds quickly. White liquor can be a type of soda or sulphate cooking liquid, and 12-14 wt.% NaOH or 6-7 wt.% NaOH and 6-7 wt.% Na 2 S, based on dry slurry mass, at a pulping temperature of 170-180 ° C and a pressure of 7-9 bar; however, it is alleged that the cooking time is 10-15 minutes for the production of pulp and 3-5 minutes for the production of half cellulose. As explained above, these values are, in the opinion of the authors of the present invention, unattainable in practice.

В предпочтительном способе варки целлюлозы из багассы или соломы (включая рисовую солому) используют горизонтальный цилиндрический варочный котел, в котором транспортирование соломы производят посредством конвейера, основанного на вращении в одном направлении двух шнеков, витки которых заходят одни между другими. Такой варочный котел может быть создан таким образом, чтобы он обладал физически малыми размерами в соотношении с его производительностью и, следовательно, имел меньшую стоимость в сравнении с оборудованием для осуществления конкурирующих технологий. Существенное преимущество заключается в том, что варку целлюлозы можно производить с использованием малого количества воды, что позволяет получать черный щелок высокой концентрации и сократить или исключить необходимость в последующем выпаривании черного щелока. Измельченную и/или рубленую солому непрерывно подают из хранилища в варочный котел, в который инжектируют белый щелок и пар через отверстия в котле или, вместо инжекции пара, производят нагрев котла с внешней его стороны электрическими средствами. При вращении двух шнеков с витками, взаимно заходящими одни между другими, солому и черный щелок перемешивают и солому обрабатывают механически и варят. Пару шнеков вращают в одном направлении, что позволяет уменьшить механическое воздействие при переработке, сообщаемое волокну, и, таким образом, сводить к минимуму повреждение волокна. В двухшнековой установке транспортирование вдоль котла производят главным образом за счет взаимного захода витков одного шнека между витками другого, тогда как в одношнековом устройстве транспортирование осуществляют благодаря тому, что материал захватывается между продвигаемыми вперед витками и неподвижными стенками котла. Одношнековая установка, таким образом, является менее эффективной из-за трения, и в ней может происходить повышенное проскальзывание (давление в котле понуждает солому к проскальзыванию между шнеком и стенкой корпуса) и пульсация. Материал в варочном котле с двумя шнеками, вращаемыми в одном направлении, движется вдоль траектории, имеющей форму восьмерки, и, таким образом, проходит более продолжительный путь, чем если бы шнеки вращали в противоположных направлениях, что обеспечивает лучшее смешивание соломы и черного щелока. Состояние дел в данной области в отношении варочных двухшнековых котлов, применяемых для изготовления бумажной целлюлозной массы, показано в патенте США US-A-4088528 (авторы: Бергер и другие) и в патенте США US-A-4214947 (автор: Бергер), содержание которых включено в настоящую заявку путем ссылки. Следует отметить, что изобретения, раскрытые в обоих этих патентах, направлены на переработку древесной щепы, а не на переработку травянистого материала.In a preferred method of cooking pulp from bagasse or straw (including rice straw), a horizontal cylindrical digester is used, in which the straw is transported by a conveyor based on the rotation of two screws in one direction, the turns of which go one between the other. Such a digester can be created in such a way that it has physically small dimensions in relation to its productivity and, therefore, has a lower cost in comparison with equipment for implementing competing technologies. A significant advantage is that pulping can be done using a small amount of water, which allows to obtain black liquor of high concentration and reduce or eliminate the need for subsequent evaporation of black liquor. Chopped and / or chopped straw is continuously fed from the storage to the digester, into which white liquor and steam are injected through the holes in the boiler or, instead of steam injection, the boiler is heated from the outside by electric means. During the rotation of two augers with turns mutually overlapping one another, the straw and black liquor are mixed and the straw is processed mechanically and cooked. A pair of screws rotate in one direction, which reduces the mechanical impact during processing, reported fiber, and thus minimize damage to the fiber. In a twin-screw unit, transportation along the boiler is carried out mainly due to the mutual entry of the turns of one screw between the turns of the other, while in a single-screw device, transportation is carried out due to the material being trapped between the forward turns and the stationary walls of the boiler. A single-screw installation is thus less efficient due to friction, and increased slippage can occur in it (pressure in the boiler causes straw to slip between the screw and the housing wall) and ripple. The material in the digester with two screws rotating in the same direction moves along a figure-eight trajectory and thus travels a longer path than if the screws were rotated in opposite directions, which provides better mixing of straw and black liquor. The state of the art in relation to twin screw cookers used for the manufacture of pulp paper is shown in US Pat. No. 4,088,528 to Berger et al. And US Pat. No. 4,214,947 to Berger, contents which is incorporated into this application by reference. It should be noted that the inventions disclosed in both of these patents are directed to the processing of wood chips, and not to the processing of grassy material.

Проведенные испытания показали, что, используя один варочный котел типа двухшнекового котла, можно преобразовывать измельченную и обработанную колками солому длиной около 25 мм в целлюлозную или полуцеллюлозную массу, обладающую числом Каппа в пределах 30-70 и пригодную, например, для производства из нее картона или коробок, гофрированного упаковочного материала и т.п. В сериях экспериментов солому подавали во впуск варочного котла с двумя шнеками диаметром 40 мм, где шаг шнеков был переменным вдоль длины шнеков, и было определено пять зон переработки по температуре в диапазоне от 90°С на входе до 165°С в предпоследней зоне. Вводили щелочь, используя дозирующий насос, с достаточным количеством воды для достижения определенного соотношения содержания воды и твердого вещества в варочном котле. Было установлено, что температуру в варочных зонах вниз по потоку варочного котла предпочтительно поддерживать на уровне не ниже 165°С для получения хорошо дезинтегрированной целлюлозной массы. Было сделано заключение о том, что можно достичь чисел Каппа в нижних четвертях относительно короткого двухшнекового варочного котла диаметром 40 мм в течение периода времени, меньшего одной минуты, и при добавлении каустика меньше 10%, что представляет качество, соответствующее полуцеллюлозной массе. Было оценено, что на полномасштабной машине температура варки может составлять 170°С, что является обычным для изготовления полуцеллюлозной массы при использовании шнекового варочного котла непрерывного действия.The tests showed that using a single digester such as a twin-screw boiler, it is possible to convert chopped and chopped straw with a length of about 25 mm into a pulp or semi-pulp mass having a Kappa number in the range of 30-70 and suitable, for example, for the production of cardboard or boxes, corrugated packaging material, and the like. In a series of experiments, straw was fed into the inlet of a digester with two screws with a diameter of 40 mm, where the pitch of the screws was variable along the length of the screws, and five processing zones were determined by temperature ranging from 90 ° C at the inlet to 165 ° C in the penultimate zone. Alkali was introduced using a metering pump with enough water to achieve a certain ratio of water to solid in the digester. It was found that the temperature in the cooking zones downstream of the digester is preferably maintained at a level not lower than 165 ° C. to obtain a well-disintegrated pulp. It was concluded that it is possible to achieve Kappa numbers in the lower quarters of a relatively short twin-screw digester with a diameter of 40 mm for a period of time less than one minute, and when caustic is added less than 10%, which represents a quality corresponding to a semi-cellulosic mass. It was estimated that on a full-scale machine, the cooking temperature can be 170 ° C, which is common for the manufacture of a pulp using a continuous screw digester.

ТаблицаTable Эксперимент №Experiment No. 1one 22 33 4four 55 66 77 ТемператураTemperature 165165 165165 165165 165165 165165 165165 165165 Скорость шнекаScrew speed 120120 120120 120120 120120 120120 120120 50fifty Подача соломыStraw feed 66 3,753.75 66 66 6,36.3 66 3,753.75 Соотношение жидкость/волокно (к 1)The ratio of liquid / fiber (to 1) 1,61,6 2,52.5 1,61,6 1,61,6 1,51,5 3,23.2 3,363.36 Соотношение каустик/волокно (%)Caustic / Fiber Ratio (%) 9,49,4 15fifteen 9,49,4 9,49,4 99 9,49,4 8,38.3 Число КаппаKappa number 45,845.8 45,845.8 43,743.7 43,943.9 39,939.9 60,560.5 42,342.3

Прогнозируется, что при использовании двухшнекового экструдера коммерческого масштаба можно получать полностью вываренную целлюлозную массу, пригодную для производства печатной и писчей бумаги, без добавочной стадии варки при времени выдерживания, например, около 1 минуты и давлении при варке 7 бар. В альтернативном варианте исполнения двухшнековый экструдер можно использовать для изготовления полуцеллюлозной массы на первой стадии, и эту массу можно превращать в целлюлозную массу во второй варочной стадии, например, путем дополнительной варки в течение 30 минут при давлении 7 бар перед обезвоживанием целлюлозной массы.It is predicted that when using a twin-screw extruder of a commercial scale, it is possible to obtain fully digested pulp suitable for the production of printing and writing paper, without an additional cooking step with a holding time of, for example, about 1 minute and a cooking pressure of 7 bar. In an alternative embodiment, a twin-screw extruder can be used to make semi-cellulosic pulp in the first stage, and this pulp can be converted into pulp in the second cooking step, for example, by cooking for 30 minutes at a pressure of 7 bar before dewatering the pulp.

Вариант исполнения двухшнекового варочного котла 131 с вращаемыми в одном направлении шнеками представлен на фиг.4. Травянистый сырьевой материал (солому, лен, коноплю, багассу), древесную щепу или любой другой целлюлозный сырьевой материал из резервного хранилища можно перерабатывать в целлюлозную массу. С этой целью сырьевой материал подают в варочный котел 131, в котором шнеки специально выполнены с двумя концевыми секциями 133 и 134, содержащими витки, идущие в первом направлении, тогда как в средней секции 135 направление витков сделано обратным. Витки транспортирующих шнеков изготовлены из упрочненной стали с обработкой витков при большой глубине резания для улучшения размера области, в которой принудительно транспортируют сырьевой материал, согласно приведенному выше пояснению, и специально спроектированы так, чтобы уменьшить до минимума повреждение волокна. Применение этой конкретной конструкции приводит к тому, что требуется пониженное количество энергии, а это означает, что можно использовать ведущий вал и редуктор меньших размеров, что также ведет к уменьшению капитальных затрат. Применение конструкции профиля шнека и ведущего вала уменьшенного размера также позволяет повысить скорость пропуска сырьевого материала (производительность), которую надлежит увеличить на ожидаемые 400% в сравнении с производительностью обычного двухшнекого устройства с вращаемыми в одном направлении шнеками.An embodiment of a twin-screw digester 131 with screws rotating in the same direction is shown in FIG. 4. Grassy raw material (straw, flax, hemp, bagasse), wood chips or any other cellulosic raw material from the backup storage can be processed into pulp. For this purpose, the raw material is fed into the digester 131, in which the screws are specially made with two end sections 133 and 134 containing turns going in the first direction, while in the middle section 135 the direction of the turns is reversed. The turns of the conveying screws are made of hardened steel with processing of turns at a large cutting depth to improve the size of the area in which the raw material is forcibly transported, according to the above explanation, and are specially designed to minimize fiber damage. The use of this particular design leads to the fact that a reduced amount of energy is required, which means that a drive shaft and smaller gearbox can be used, which also leads to a reduction in capital costs. The use of the design of the profile of the screw and the drive shaft of a reduced size also allows you to increase the skip speed of the raw material (productivity), which should be increased by the expected 400% compared with the performance of a conventional twin-screw device with screws rotating in one direction.

Как схематически показано на фиг.4, один вариант исполнения конвейера содержит первую зону 137, в которую сырьевой материал подают через бункерный питатель 139. Витки транспортирующих шнеков в зоне 1 выполнены так, чтобы они были по возможности больше раскрыты, для того чтобы с их помощью можно было осуществлять питание устройства материалом. Во второй зоне 141 можно подавать через впуск 143 варочный щелок, который предпочтительно является белым щелоком для натронного варочного процесса, не содержащим существенного количества сульфида, но содержащим Са(ОН)2; а пар можно вводить во вторую зону варочного котла через впуск 145. Длину зоны 141 и время выдержки сырьевого материала в этой зоне можно варьировать в зависимости от природы материала, но они должны быть достаточными для вываривания значительных количеств лигнина, находящегося в областях исходного материала, легко доступных для варочного щелока (легкий лигнин) и для растворения другого легко растворимого материала.As shown schematically in FIG. 4, one embodiment of the conveyor comprises a first zone 137 into which raw material is fed through a hopper feeder 139. The turns of the conveyor screws in zone 1 are made so that they are opened as much as possible so that they can be opened with their help it was possible to power the device with material. In the second zone 141, cooking liquor can be supplied through inlet 143, which is preferably white liquor for the soda brewing process, not containing a significant amount of sulfide, but containing Ca (OH) 2 ; and steam can be introduced into the second zone of the digester through the inlet 145. The length of zone 141 and the exposure time of the raw material in this zone can vary depending on the nature of the material, but they must be sufficient to digest significant amounts of lignin located in the areas of the starting material, easily available for cooking liquor (light lignin) and for dissolving other readily soluble material.

Как было пояснено выше, желательно преобразовывать кремнезем, присутствующий в соломе или других травянистых исходных материалах, в нерастворимый силикат, большая часть которого осаждается на целлюлозных волокнах при вываривании соломы, для предотвращения попадания вредных количеств кремнезема в поток черного щелока в форме растворимых силикатов, присутствие которых может привести к увеличению накипи в испарителях или на других частях оборудования для химической регенерации ниже по потоку. С этой целью при варке соломы или других травянистых материалов может быть добавлен во вторую зону 141 гидроксид кальция с расходом 4%, в расчете на сухую массу сырьевого материала (соломы), и с расходом гидроксида натрия 8%. В целом, используют около одной массовой части гидроксида кальция на две массовые части гидроксида натрия. Этот способ применим в любом процессе варки целлюлозной массы, основанном на использовании щелочи, и он заключается в повторном осаждении силиката натрия на целлюлозных волокнах в форме силиката кальция, при этом некоторое количество, большая его часть или по существу весь силикат кальция может оставаться на месте на этих волокнах (в зависимости от условий последующей переработки при варке целлюлозной массы), когда их отделяют в виде целлюлозной массы и во время последующей промывки, отбеливания и превращения в бумагу. В смешанном щелочном составе, в котором присутствуют и NaOH, и Ca(OH)2, очень желательна реакция с образованием нерастворимого CaSiO3 в сравнении с конкурирующей реакцией с образованием растворимого NaSiO3, при которой кремнезем удерживается на волокне в форме силиката кальция или попадает в черный щелок в форме нерастворимого силиката кальция. Вследствие этого нет существенной разницы, с точки зрения содержания растворимого кремнезема, между черным щелоком из травянистого материала, обработанного NaOH/Ca(OH)2, и черным щелоком, получающимся при варке древесной целлюлозной массы, который поддается корректированию при переработке известными способами. Осажденный силикат кальция, однажды образовавшийся, не склонен к повторному растворению в условиях, с которыми сталкиваются в последующих операциях по переработке целлюлозной массы, включая отбеливание, обезвоживание и изготовление бумаги или картона, ни в одной из которых не используют низкий рН (рН<4); и он просто переходит в безвредную часть золы из целлюлозной массы, являясь химически подобным волластониту, который можно использовать в качестве наполнителя при изготовлении бумаги, а также подобен каолину, являющемуся комплексным силикатом. Единственное различие заключается в том, что, если только предусматривается последующая переработка, целлюлозная масса из травянистых материалов может, например, содержать 3-4% золы, тогда как содержание золы в древесной целлюлозной массе обычно составляет около 1%. Следует отметить, что на установке 14 для переработки потока, описанной ниже, в которой газифицируют черный щелок, используя псевдоожиженный слой из СаО, получают белый щелок, естественно содержащий Са(ОН)2, а также регенерированный NaOH; этот черный щелок получается при вываривании подаваемого сырья, и при этом силикат кальция осаждается на целлюлозном волокне так, что он не попадает в черный щелок во вредных количествах.As explained above, it is desirable to convert the silica present in the straw or other grassy starting materials into insoluble silicate, most of which is deposited on the cellulose fibers when the straw is digested, to prevent harmful amounts of silica from entering the black liquor stream in the form of soluble silicates, the presence of which may lead to an increase in scale in evaporators or other parts of downstream chemical recovery equipment. For this purpose, when cooking straw or other grassy materials, 141 calcium hydroxide can be added to the second zone with a consumption of 4%, based on the dry weight of the raw material (straw), and with a sodium hydroxide consumption of 8%. In general, about one mass part of calcium hydroxide is used per two mass parts of sodium hydroxide. This method is applicable to any alkali-based pulping process, and consists in re-precipitating sodium silicate on cellulose fibers in the form of calcium silicate, with some, most or most of the calcium silicate remaining in place these fibers (depending on the conditions of the subsequent processing during pulping), when they are separated in the form of pulp and during subsequent washing, bleaching and turning into paper. In a mixed alkaline composition, in which both NaOH and Ca (OH) 2 are present, a reaction with the formation of insoluble CaSiO 3 is very desirable in comparison with a competing reaction with the formation of soluble NaSiO 3 in which silica is retained on the fiber in the form of calcium silicate or gets into black liquor in the form of insoluble calcium silicate. As a result of this, there is no significant difference, in terms of soluble silica content, between the black liquor from the herbaceous material treated with NaOH / Ca (OH) 2 and the black liquor obtained by cooking wood pulp, which can be adjusted during processing by known methods. Precipitated calcium silicate, once formed, is not prone to re-dissolving under the conditions encountered in subsequent pulp processing operations, including bleaching, dehydration and the manufacture of paper or paperboard, none of which use low pH (pH <4) ; and it just goes into the harmless part of the ash from the pulp, being chemically similar to wollastonite, which can be used as a filler in the manufacture of paper, and also like kaolin, which is a complex silicate. The only difference is that, if further processing is envisaged, the pulp from grassy materials may, for example, contain 3-4% ash, while the ash content in wood pulp is usually about 1%. It should be noted that in the installation 14 for processing the stream, described below, in which black liquor is gasified using a CaO fluidized bed, a white liquor is obtained that naturally contains Ca (OH) 2 and also regenerated NaOH; this black liquor is obtained by digesting the feed, and in this case, calcium silicate is deposited on the cellulose fiber so that it does not enter the black liquor in harmful quantities.

Частично вываренный сырьевой материал передают в третью зону 147, где транспортирующие шнеки имеют обратное направление витков 135, которая действует как тормозящая зона для продвигаемого сырьевого материала, образуя пробку из обрабатываемого материала и создавая, таким образом, зону высокого давления выше по потоку от пробки. В этой зоне стенка корпуса содержит перфорированную область 149, через которую отжимают некоторое количество варочного щелока. Действие белого щелока на сырьевой материал заключается в том, чтобы быстро растворять весь или большую часть легко доступного лигнина сырьевого материала, который растворяется вместе с растворимой гемицеллюлозой и другими растворимыми органическими твердыми веществами. В третьей зоне часть белого щелока, которая может в типичном случае соответствовать приблизительно половине первоначально введенного белого щелока, покидает область 149 в форме потока черного щелока с большим содержанием твердого вещества, обычно составляющего около 30 мас.% твердого вещества. Удаление легкого лигнина, растворимой гемицеллюлозы и других растворимых органических веществ с этим потоком черного щелока означает, что эти вещества больше не содержатся в области переработки целлюлозной массы и не препятствуют атаке щелочи по лигнину, остающемуся в частично вываренном сырьевом материале в последующих зонах, что способствует выполнению более поздних стадий варки целлюлозной массы, а также обеспечивает поток черного щелока с большим содержанием твердого вещества, что является вкладом в регенерацию конечного объединенного потока черного щелока с относительно большим содержанием твердого вещества. Остальной частью корпуса и транспортирующих шнеков определены четвертая зона 151 и пятая зона 132, ведущие к выпуску 153 целлюлозной массы. Температура и давление в четвертой зоне повышены, как упомянуто выше, так что варка целлюлозной массы продолжается в белом щелоке, оставшемся в целлюлозной массе, который также служит для смазки частично вываренного исходного материала по мере его продвижения в корпусе варочного котла. В пятой зоне температуру и давление понижают с целью подготовки материала к выпуску из двухшнекового варочного котла. Материал пропускают через двухшнековое устройство в течение 2-3 минут. Скорость шнека может составлять 200 об/мин. Следует иметь в виду, что, хотя в изображенном двухшнековом варочном котле образовано четыре-пять зон, можно создавать любое количество зон, в подходящем случае от трех зон, для выполнения любого требуемого режима переработки.The partially digested raw material is transferred to the third zone 147, where the conveying screws have a reverse direction of turns 135, which acts as a braking zone for the advanced raw material, forming a tube from the processed material and thus creating a high pressure zone upstream of the tube. In this zone, the wall of the housing contains a perforated region 149, through which a certain amount of cooking liquor is pressed. The effect of white liquor on the raw material is to quickly dissolve all or most of the easily accessible lignin of the raw material, which dissolves with soluble hemicellulose and other soluble organic solids. In the third zone, a portion of the white liquor, which may typically correspond to approximately half of the originally introduced white liquor, leaves region 149 in the form of a stream of black liquor with a high solids content, typically comprising about 30% by weight of solids. The removal of light lignin, soluble hemicellulose and other soluble organic substances with this stream of black liquor means that these substances are no longer contained in the pulp processing area and do not interfere with the alkali attack on the lignin remaining in the partially digested raw material in subsequent zones, which contributes to the performance later stages of pulping, and also provides a stream of black liquor with a high solids content, which is a contribution to the regeneration of the final unit ennogo black liquor stream of relatively high solids content. The rest of the hull and conveying augers define the fourth zone 151 and the fifth zone 132, leading to the release of 153 pulp. The temperature and pressure in the fourth zone are elevated, as mentioned above, so that pulping continues in the white liquor remaining in the pulp, which also serves to lubricate the partially digested source material as it moves through the digester body. In the fifth zone, the temperature and pressure are lowered in order to prepare the material for release from the twin-screw digester. The material is passed through a twin-screw device for 2-3 minutes. The screw speed can be 200 rpm. It should be borne in mind that although four to five zones are formed in the twin-screw digester shown, any number of zones can be created, suitably from three zones, to fulfill any desired processing mode.

Варочный котел имеет предпочтительно модульную конструкцию, что позволяет модернизировать как конструкцию шнека, так и конструкцию корпуса. Это должен быть эффективный, с точки зрения капиталовложений, путь использования одного стандартного двухшнекового устройства для переработки множества различных типов целлюлозных сырьевых материалов и/или переработки различных сортов получаемой целлюлозной массы путем изменения конфигурации шнеков и корпуса. Можно использовать скорость машины в пределах 50-500 об/мин. На практике использовали скорость в 50-250 об/мин. Скорость требуется регулировать в зависимости от используемого сырьевого материала и от качества требуемой целлюлозной массы. Двухшнековый варочный котел можно выполнить таким образом, чтобы можно было инжектировать химические вещества и жидкости, а также можно было отводить жидкости или пар в каждой зоне, что является стандартной характеристикой двухшнекового экструдера. Было также установлено, что нет необходимости в использовании сложного редуктора и привода такого типа, которые обычно применяют в двухшнековых экструдерах, для переработки соответствующей целлюлозной массы. Можно использовать простой редуктор и привод, снижая тем самым стоимость оборудования и расход энергии. Предполагается, что оборудование для варки целлюлозы должно потреблять меньше половины энергии, которую потребляют при использовании обычного двухшнекового устройства, применяемого для этой цели. В другом варианте исполнения варочного котла (не показан) зона питания транспортирующего шнекового устройства выполнена увеличенной в сравнении с другими зонами для обеспечения возможности свободной подачи сырьевого материала в упомянутую зону для увеличения производительности конвейера. По мере продвижения сырьевого материала вперед в зону переработки и в первую, и вторую зоны повышенного давления пространство в двухшнековом конвейере с вращаемыми в одном направлении шнеками может быть постепенно уменьшено, в результате чего будет постепенно повышаться давление в этих зонах.The digester is preferably modular in design, which allows the upgrade of both the screw structure and the housing structure. This should be an effective, from the point of view of investment, way of using one standard twin-screw device for processing many different types of cellulosic raw materials and / or processing different grades of pulp obtained by changing the configuration of the screws and the casing. You can use the machine speed in the range of 50-500 rpm. In practice, a speed of 50-250 rpm was used. The speed needs to be regulated depending on the raw material used and on the quality of the pulp required. A twin-screw digester can be made so that chemicals and liquids can be injected, and liquids or steam can be removed in each zone, which is a standard feature of a twin-screw extruder. It was also found that there is no need to use a complex gearbox and drive of the type commonly used in twin-screw extruders to process the corresponding pulp. A simple gearbox and drive can be used, thereby reducing equipment costs and energy consumption. It is contemplated that pulp cooking equipment should consume less than half the energy that is consumed using a conventional twin-screw device used for this purpose. In another embodiment of a digester (not shown), the feed zone of the conveying screw device is enlarged in comparison with other zones to allow free supply of raw material to said zone to increase conveyor productivity. As the raw material moves forward into the processing zone and into the first and second pressure zones, the space in a twin-screw conveyor with screws rotating in the same direction can be gradually reduced, as a result of which the pressure in these zones will gradually increase.

Использовавшийся двухшнековый конвейер с вращаемыми в одном направлении шнеками, с размером корпуса 100 мм, описанный ниже, представлял собой двухшнековый экструдер с вращаемыми в одном направлении шнеками и витками шнеков, заходящими одни между другими, в котором было определено пять зон.The used twin-screw conveyor with one-way rotating screws, with a housing size of 100 mm, described below, was a twin-screw extruder with one-way rotating screws and turns of screws, one between the other, in which five zones were defined.

ТаблицаTable ЗонаZone 1one 22 33 4four 55 ТипType of Подача соломыStraw feed Переработка:
пар/щелочь
Recycling:
steam / alkali
Извлечение
исходного щелока
Extraction
source liquor
ВаркаCooking Варка/
выгрузка
Cooking/
unloading
Температура, °СTemperature ° C 6565 100one hundred 130130 150150 130130 Давление, барPressure bar 00 00 2-32-3 4-54-5 2-32-3

Целлюлозная масса, выпускаемая из двухшнекового устройства, может содержать приблизительно 50% влаги и, согласно ожиданиям, может обладать числом Каппа 30-40. Это - небеленая целлюлозная масса, готовая к отбеливанию с использованием стандартных способов и пригодная для производства печатной и писчей бумаги. Может быть также изготовлена, если это требуется, полуцеллюлозная масса с более высоким числом Каппа, пригодная для использования в качестве гофрированного упаковочного материала. Результат работы данного устройства является функцией скорости (об/мин) и конструкции витков или времени, затрачиваемого двухшнековым экструдером, наряду с давлением, температурой и количеством химических веществ, используемых в процессе варки целлюлозы. Ожидается, что могут быть достигнуты числа Каппа порядка 20 при использовании одношнекового экструдера.Pulp discharged from a twin-screw device may contain approximately 50% moisture and is expected to have a Kappa number of 30-40. This is an unbleached pulp ready for bleaching using standard methods and suitable for the production of printing and writing paper. A semi-cellulose pulp with a higher Kappa number, suitable for use as corrugated packaging material, can also be made, if required. The result of the operation of this device is a function of speed (r / min) and the design of the turns or the time spent by the twin-screw extruder, along with the pressure, temperature and amount of chemicals used in the pulping process. It is expected that Kappa numbers of the order of 20 can be achieved using a single screw extruder.

Если в варочном двухшнековом котле 131 не достигнуто получение полноценной целлюлозной массы, как этого ожидали, то, возможно, необходимо дополнительно варить целлюлозную массу, например, в дополнительном варочном двухшнековом котле или в одношнековом варочном котле типа, описанного Ачисоном, как указано выше, например, с использованием пара при давлении 1-2 бара (120°С) в течение дополнительных 20-40 минут и, необязательно, путем введения дополнительного количества белого щелока. Ачисоном описано использование двух горизонтальных цилиндрических варочных котлов, расположенных один над другим, с выпуском продукта из верхнего варочного котла и подачей частично отваренного материала во впуск второго варочного котла. На практике, в известном уровне техники, часто было необходимо использование трех таких варочных котлов, расположенных последовательно. Однако при использовании двухшнекового варочного котла, описанного выше, достигают существенного разложения травянистого или другого исходного материала, и ожидается, что для получения целлюлозной массы, готовой к отбеливанию, может потребоваться только один дополнительный двухшнековый или одношнековый варочный котел, так что размер установки и стоимость ее могут быть сокращены. После использования этого дополнительного варочного котла можно достичь числа Каппа 14-20.If full pulp pulp is not achieved in the twin-screw cooker 131, as expected, then it may be necessary to additionally cook the pulp, for example, in an additional twin-screw cooker or in a single-screw digester of the type described by Atchison, as described above, for example, using steam at a pressure of 1-2 bar (120 ° C) for an additional 20-40 minutes and, optionally, by introducing an additional amount of white liquor. Achison described the use of two horizontal cylindrical digesters, located one above the other, with the release of the product from the upper digester and the supply of partially boiled material to the inlet of the second digester. In practice, in the prior art, it was often necessary to use three such digesters arranged in series. However, when using the twin-screw digester described above, significant decomposition of the grassy or other starting material is achieved, and it is expected that only one additional twin-screw or single-screw digester may be required to produce pulp ready for bleaching, so that the size of the installation and its cost can be shortened. After using this additional digester, you can achieve a Kappa number of 14-20.

Целлюлозную массу, выгружаемую из двухшнекового варочного котла или получаемую после последующей стадии дополнительной варки, затем промывают для дальнейшего извлечения из нее черного щелока, перед дополнительной переработкой, например отбеливанием в случае получения целлюлозной массы. Промывка обычно является многостадийной операцией, в которой целлюлозную массу последовательно вводят в контакт, например, с промывочной жидкостью и пропускают через множество обезвоживающих установок, расположенных последовательно, например 2-4 таких установки, причем обычно используют три такие установки. Некоторое количество силиката кальция, осажденного на волокне, может рассеиваться в промывочной жидкости, и на выходе многостадийной промывочной операции при некоторых условиях, например, около 50% силиката кальция может повторно рассеяться в промывочной жидкости. Повторное рассеяние силиката кальция можно сдерживать путем введения в промывочную жидкость флокулянта, например, полиакриламида. Однако в условиях, используемых при выпаривании черного щелока, повторно рассеянный силикат кальция в любом количестве существенно менее склонен к образованию вредных осаждений, чем силикат натрия. Кроме того, силикат кальция является относительно водонерастворимым и обладает высокой температурой плавления (температура плавления волластонита 1540°С), существенно более высокой, чем температура псевдоожиженного слоя при газификации черного щелока с использованием псевдоожиженного слоя, и значительно выше температуры плавления силиката натрия. Ожидается, что в условиях процесса, о котором здесь идет речь, любое количество силиката кальция, содержащегося в черном щелоке, останется в виде дискретных частиц, и он не будет ни улетучиваться, ни способствовать агломерации в псевдоожиженном слое, используемом в процессе восстановления.The pulp discharged from the twin-screw digester or obtained after the subsequent stage of additional cooking is then washed to further remove black liquor from it, before further processing, for example, bleaching in the case of pulp production. Washing is usually a multi-stage operation in which the pulp is subsequently brought into contact with, for example, a washing liquid and passed through a plurality of dewatering plants arranged in series, for example 2-4 such plants, and usually three such plants are used. A certain amount of calcium silicate deposited on the fiber can be dispersed in the washing liquid, and at the exit of a multi-stage washing operation under certain conditions, for example, about 50% of calcium silicate can be re-dispersed in the washing liquid. The rescattering of calcium silicate can be controlled by introducing a flocculant, for example polyacrylamide, into the washing liquid. However, under the conditions used in the evaporation of black liquor, re-dispersed calcium silicate in any quantity is substantially less prone to the formation of harmful precipitation than sodium silicate. In addition, calcium silicate is relatively water-insoluble and has a high melting point (melting point of wollastonite 1540 ° C), significantly higher than the temperature of the fluidized bed during gasification of black liquor using a fluidized bed, and significantly higher than the melting temperature of sodium silicate. It is expected that under the conditions of the process in question, any amount of calcium silicate contained in the black liquor will remain in the form of discrete particles, and it will neither volatilize nor promote agglomeration in the fluidized bed used in the reduction process.

Каждую стадию обезвоживания можно выполнять, используя пресс винтового типа, в котором продолговатый вращаемый винт установлен в перфорированном рукаве, который, в свою очередь, расположен внутри корпуса для сбора промывочной жидкости, пропускаемой через рукав, причем целлюлозную массу продвигают в продольном направлении сетки посредством вращения винта и подвергают отжимающему воздействию, например, за счет площади поперечного сечения канала, определяемой резьбой винта или пространством между смежными витками резьбы, уменьшающейся от впускного конца сетки к выпускному ее концу так, что накопленную целлюлозную массу спрессовывают, а жидкость постепенно отжимают из целлюлозной массы. В патентах США US-A-6792850, US-A-6393728, US-A-6736054 и US-A-3256808 раскрыты некоторые из общих особенностей прессов этого типа. Промывочную жидкость обычно используют в обратном порядке относительно целлюлозной массы, так что, если имеются первый, второй и третий винтовые прессы, соединенные последовательно, то воду подают в смесительную емкость для промывки целлюлозной массы, которую подают в третий винтовой пресс. Промывочную жидкость, извлеченную из третьего пресса, подают в дополнительную смесительную емкость для промывки целлюлозной массы, которую подают во второй винтовой пресс; а промывочную жидкость, извлеченную из второго винтового пресса, подают в смесительную емкость для промывки целлюлозной массы, подаваемой в первый винтовой пресс; а жидкость, извлеченная из первого винтового пресса, которая может теперь содержать более 10% твердых веществ, например, около 12-15 мас.%, может образовывать поток относительно концентрированного черного щелока, который можно соединять с потоком еще более концентрированного черного щелока в точке 149 и направлять в процесс для извлечения из него щелочи. Некоторое количество или даже большая часть кремнезема, который превратился в силикат кальция, будет поступать в черный щелок. Однако силикат кальция не обладает тенденцией к растворению в используемых условиях восстановительного процесса и, в противоположность растворимому силикату натрия, будет наблюдаться тенденция к отсутствию или к уменьшению вредных отложений в виде блестков при концентрировании черного щелока путем выпаривания. Следует учитывать, что вместо смесительных емкостей могут быть использованы смесители на линии и что могут быть использованы другие известные способы обезвоживания целлюлозной массы вместо винтовых прессов. Винтовые прессы являются относительно небольшими в сравнении с барабанными промывными машинами, которые можно также использовать, и предпочтительны для операций меньшего масштаба, сопряженных с процессом варки целлюлозной массы из травянистых материалов.Each stage of dewatering can be performed using a screw-type press, in which an elongated rotary screw is mounted in a perforated sleeve, which, in turn, is located inside the housing for collecting washing liquid passed through the sleeve, the pulp being advanced in the longitudinal direction of the mesh by rotating the screw and subjected to a pressing action, for example, due to the cross-sectional area of the channel, determined by the thread of the screw or the space between adjacent threads, decreasing from the inlet end of the mesh to its outlet end so that the accumulated pulp is compressed, and the liquid is gradually squeezed out of the pulp. In US patents US-A-6792850, US-A-6393728, US-A-6736054 and US-A-3256808 disclosed some of the common features of presses of this type. The washing liquid is usually used in the reverse order with respect to the pulp, so if there are first, second and third screw presses connected in series, then water is supplied to the mixing tank for washing the pulp, which is fed to the third screw press. The washing liquid extracted from the third press is fed into an additional mixing tank for washing the pulp, which is fed into the second screw press; and the washing liquid extracted from the second screw press is fed into a mixing tank for washing the pulp supplied to the first screw press; and the liquid extracted from the first screw press, which may now contain more than 10% solids, for example, about 12-15 wt.%, can form a stream of relatively concentrated black liquor, which can be combined with a stream of even more concentrated black liquor at point 149 and direct into the process to extract alkali from it. Some or even most of the silica that has been converted to calcium silicate will go into black liquor. However, calcium silicate does not tend to dissolve under the conditions of the recovery process and, in contrast to soluble sodium silicate, there will be a tendency to the absence or reduction of harmful deposits in the form of spangles during the concentration of black liquor by evaporation. It should be borne in mind that in-line mixers can be used instead of mixing containers and that other known methods of pulp dehydration can be used instead of screw presses. Screw presses are relatively small compared to drum washers, which can also be used, and are preferred for smaller operations associated with the pulping process from grassy materials.

Регенерация черного щелокаBlack liquor recovery

Настоящим изобретением создан процесс извлечения органических и неорганических химических веществ и энергии при переработке потока черного щелока, поступающего из процесса варки целлюлозы из целлюлозного сырьевого материалов для изготовления бумаги. Предложенный способ специально предназначен для использования с описанным выше процессом варки целлюлозы, но его можно использовать отдельно для переработки черного щелока, получаемого из других процессов приготовления целлюлозной массы. Предложенный способ предназначен для обеспечения экономической жизнеспособности предприятий с небольшими объемами производства.The present invention has created a process for the extraction of organic and inorganic chemicals and energy in the processing of a stream of black liquor coming from a pulping process from cellulosic paper-making raw materials. The proposed method is specifically intended for use with the pulping process described above, but it can be used separately for processing black liquor obtained from other pulp preparation processes. The proposed method is intended to ensure the economic viability of enterprises with small volumes of production.

Благодаря отсутствию сульфидов черный щелок можно перерабатывать так, чтобы испарять присутствующий в нем органический компонент в реакторе с псевдоожиженным слоем при окислительных условиях в присутствии стехиометрического количества кислорода или газа, содержащего кислород, например воздуха. Предпочтительно, однако, газифицировать (частично окислять) черный щелок до синтез-газа, содержащего в качестве компонентов, помимо прочего, СО2, СО, Н2О и Н2, обычно вместе с метаном и компонентами С2+, в условиях пиролиза или частичного окисления в присутствии субстехиометрического количества кислорода или газа, содержащего свободный кислород. Такой газ может быть смесью пара и газа, образованного продуктами сгорания, из бойлера, работающего на природном газе, или смесью пара и газа, образованного продуктами сгорания, из бойлера, снабжаемого очищенным рециркулируемым синтез-газом, дополненным природным газом, если это требуется. Газы используют в качестве псевдоожижающей среды для образования псевдоожиженного слоя, и материал псевдоожиженного слоя состоит из СаО или содержит СаО, служащий катализатором процесса газификации, а также газификации любого обуглившегося вещества, которое может образовываться как побочный продукт в псевдоожиженном слое. В таком процессе количество кислорода в смеси газов, подаваемых в псевдоожиженный слой, должно быть достаточным для поддержания частичного окисления и для поддержания температуры псевдоожиженного слоя, но недостаточным для превращения гидроксида натрия и/или гидроксида кальция, содержащихся в черном щелоке, в карбонат, причем авторы считают возможным проводить реакцию так, чтобы по меньшей мере некоторое количество NaOH оставалось как таковое в псевдоожиженном слое. Таким образом, содержание кислорода в псевдосжижающем газе может составлять <5%, а обычно - около 1,5-2,0% кислорода, приводящего к содержанию кислорода в отходящем газе над псевдоожиженным слоем <1%, обычно - около 0,8% (все выражено в объемных долях).Due to the absence of sulfides, black liquor can be processed so as to vaporize the organic component present in it in a fluidized bed reactor under oxidizing conditions in the presence of a stoichiometric amount of oxygen or a gas containing oxygen, such as air. It is preferable, however, to gasify (partially oxidize) the black liquor to synthesis gas containing, among other things, CO 2 , CO, H 2 O and H 2 as components, usually together with methane and C 2+ components, under pyrolysis or partial oxidation in the presence of a substoichiometric amount of oxygen or a gas containing free oxygen. Such a gas may be a mixture of steam and gas formed by the products of combustion from a natural gas boiler, or a mixture of steam and gas formed by the products of combustion from a boiler provided with purified recycle synthesis gas supplemented with natural gas, if necessary. Gases are used as a fluidizing medium for the formation of a fluidized bed, and the fluidized bed material consists of CaO or contains CaO, which serves as a catalyst for the gasification process, as well as gasification of any charred substance, which can be formed as a by-product in the fluidized bed. In this process, the amount of oxygen in the mixture of gases supplied to the fluidized bed should be sufficient to maintain partial oxidation and to maintain the temperature of the fluidized bed, but not sufficient to convert sodium hydroxide and / or calcium hydroxide contained in the black liquor to carbonate, the authors consider it possible to carry out the reaction so that at least some NaOH remains as such in the fluidized bed. Thus, the oxygen content in the fluidizing gas can be <5%, and usually about 1.5-2.0% oxygen, leading to the oxygen content in the exhaust gas above the fluidized bed <1%, usually about 0.8% ( everything is expressed in volume fractions).

В одном из вариантов реализации способа гидроксид натрия и/или карбонат натрия и гидроксид кальция и/или карбонат кальция получают в реакторе, в котором образуют псевдоожиженный слой.In one embodiment of the process, sodium hydroxide and / or sodium carbonate and calcium hydroxide and / or calcium carbonate are produced in a reactor in which a fluidized bed is formed.

Номинальная линейная скорость (псевдо)ожижающих газов, подаваемых в псевдоожиженный слой для его поддержания в псевдоожиженном состоянии, обычно составляет >2 м/с, например может составлять 10 м/с.The nominal linear velocity of the (pseudo) fluidizing gases supplied to the fluidized bed to maintain it in a fluidized state is usually> 2 m / s, for example, 10 m / s.

Термическое разложение органических веществ, содержащихся в черном щелоке, начинается при температуре выше 200°С и при этом образуются: водяной пар, CO2, CO, H2, легкие углеводороды, смола и, в случае использования сульфатного черного щелока и других варочных жидкостей, содержащих серу, - легкие серные соединения (например, меркаптаны). При 600°С удаление летучих компонентов особенно сложно осуществлять из обуглившихся остатков, содержащих связанный углерод, некоторое количество водорода и большую часть неорганических веществ. Обуглившаяся композиция может варьироваться в широких пределах и зависит как от условий переработки (например, температуры), так и от характеристик топлива. Черный щелок, полученный в результате переработки соломы, обладает меньшей теплотворной способностью, чем черный щелок, полученный при переработке древесины, что следует принимать во внимание при проектировании реактора с псевдоожиженным слоем катализатора.Thermal decomposition of organic substances contained in black liquor begins at a temperature above 200 ° C and in this case are formed: water vapor, CO 2 , CO, H 2 , light hydrocarbons, resin and, in the case of using sulfate black liquor and other cooking liquids, containing sulfur - light sulfur compounds (for example, mercaptans). At 600 ° C, the removal of volatile components is especially difficult to carry out from charred residues containing bound carbon, a certain amount of hydrogen and most of the inorganic substances. The charred composition can vary within wide limits and depends both on the processing conditions (for example, temperature) and on the characteristics of the fuel. Black liquor obtained from straw processing has a lower calorific value than black liquor obtained from wood processing, which should be taken into account when designing a fluidized-bed reactor.

Была проведена серия неизотермических экспериментов с использованием термогравиметрического анализа (ТГА) при линейном изменении температуры. Эта методика позволяет быстро производить определение температурной кривой разложения материала и последующее определение кинетики термического разложения материала. При испытаниях черного щелока, полученного после переработки соломы, нагреваемого до N2 со скоростью 20°С/мин, было определено пять отдельных пиков: (a) в диапазоне температур 25-105°С - потеря влаги; (b) в диапазоне температур 105-250°С - главный пик выхода летучих веществ; (с) в диапазоне температур 300-350°С - пик выхода менее летучих веществ; (d) в диапазоне температур 425-500°С - пик выхода менее летучих веществ; (e) при 650°С - выход летучих из неорганических веществ (например, Na и K). По этим испытаниям невозможно было определить, какие органические компоненты щелока были связаны с конкретными пиками, хотя вероятно, что с тремя основными пиками выхода летучих веществ могли быть связаны три основных органических компонента - лигнин, гемицеллюлоза и карбоновые кислоты. С помощью этих испытаний также определили, что рабочая температура промышленного реактора предпочтительно не должна превышать 750°С, чтобы обеспечить возможность извлечения большей части химических веществ, используемых в процессе варки целлюлозы (т.е. Na и K) в предпочтительной твердой форме; причем температуры реакции, например, в пределах 675-725°С предпочтительны, например 675-700°С.A series of nonisothermal experiments was carried out using thermogravimetric analysis (TGA) with a linear change in temperature. This technique allows you to quickly determine the temperature curve of the decomposition of the material and the subsequent determination of the kinetics of thermal decomposition of the material. When testing black liquor obtained after processing straw, heated to N 2 at a rate of 20 ° C / min, five individual peaks were determined: (a) in the temperature range 25-105 ° C - moisture loss; (b) in the temperature range 105-250 ° C - the main peak of the release of volatile substances; (c) in the temperature range 300-350 ° C - peak yield of less volatile substances; (d) in the temperature range 425-500 ° C - peak yield of less volatile substances; (e) at 650 ° C, the yield of volatiles from inorganic substances (e.g. Na and K). From these tests, it was not possible to determine which organic components of the liquor were associated with specific peaks, although it is likely that three main organic components — lignin, hemicellulose, and carboxylic acids — could be associated with the three main peaks of volatiles. Using these tests, it was also determined that the operating temperature of the industrial reactor should preferably not exceed 750 ° C in order to enable the recovery of most of the chemicals used in the pulping process (i.e. Na and K) in the preferred solid form; moreover, reaction temperatures, for example, in the range of 675-725 ° C are preferred, for example 675-700 ° C.

Были проведены эксперименты по использованию псевдоожиженного слоя при периодическом способе переработки с применением обычного или кипящего псевдоожиженного слоя из кварцевого песка, внутренний диаметр которого составлял 0,1 м, с целью определения типичного состава отходящих газов и выхода обуглившегося вещества, отходящего газа и смол при пиролизе черного щелока; а также эксперименты по газификации и сгоранию. Исследовали также тенденции в процессах перемешивания и агломерации в псевдоожиженном слое. Черный щелок с содержанием твердого вещества до 29-45% подавали в псевдоожиженный слой, действовавший при 500-700°С с U/Umf=4 (т.е. сильно псевдоожиженный слой), снабжаемый смесью N2 и O2. Анализ отходящего газа показал типичные составы основных газов продукта, которые составляли в пределах: Н2 0-5%; СН4 7-12,5%; СО 7,5-15%; СО2 55-89%; частиц С2+ 0-8%. Агломерация в слое была сильной во всех случаях, несмотря на высокое значение соотношения U/Umf, и обычно приводила к завершению эксперимента спустя менее 20 минут из-за утери псевдоожиженности слоя. Выход газа был обычно очень низкий (около 9% при 550°С и увеличивался до 25% при 700°С). Низкий выход газа и составы газов (т.е. высокое содержание [СО2] и низкое содержание [СО] и [Н2]) дают возможность предположить, что реакции конверсии с водяным паром обуглившегося вещества не происходили так, как должны были бы происходить в условиях газификации. Это, наиболее вероятно, происходило из-за слабого контакта между газом и твердым веществом, имевшим место в агломерированном псевдоожиженном слое. Однако увеличение выхода газа с повышением температуры важно, и это дает возможность предположить, что в промышленном реакторе (спроектированном так, чтобы имел место значительно более высокий допустимый предел агломерации в псевдоожиженном слое) следует поддерживать температуру как можно ближе к точке плавления K и Na, чтобы максимизировать производство синтез-газа. В экспериментах по пиролизу (только с использованием N2), когда конденсатор был добавлен в линию отходящего газа, выход смолы (конденсируемая фракция) составлял при измерениях 30% и 38% при 550°С и 700°С соответственно. Выход обуглившегося вещества составлял 45% при 550°С и уменьшался до 39% при 600°С и до 31% при 700°С, давая возможность предполагать, что температура является важной переменной в процессе.Experiments were carried out on the use of a fluidized bed in a batch process using a conventional or boiling fluidized bed of quartz sand, the inner diameter of which was 0.1 m, in order to determine the typical composition of the exhaust gases and the yield of charred material, exhaust gas and resins during black pyrolysis liquor; as well as gasification and combustion experiments. The trends in the processes of mixing and agglomeration in the fluidized bed were also investigated. Black liquor with a solids content of up to 29-45% was fed into a fluidized bed operating at 500-700 ° C with U / U mf = 4 (i.e., a highly fluidized bed) supplied with a mixture of N 2 and O 2 . The analysis of the exhaust gas showed typical compositions of the main product gases, which were in the range of: H 2 0-5%; CH 4 7-12.5%; WITH 7.5-15%; СО 2 55-89%; Particles C 2+ 0-8%. The agglomeration in the bed was strong in all cases, despite the high U / U mf ratio, and usually led to the completion of the experiment after less than 20 minutes due to the loss of bed fluidization. The gas yield was usually very low (about 9% at 550 ° C and increased to 25% at 700 ° C). The low gas yield and gas compositions (ie, a high content of [CO 2 ] and a low content of [CO] and [H 2 ]) suggest that the conversion reactions with water vapor of the charred substance did not occur as they should have happened in gasification conditions. This is most likely due to the weak contact between the gas and the solid that took place in the agglomerated fluidized bed. However, increasing the gas yield with increasing temperature is important, and this suggests that in an industrial reactor (designed so that there is a significantly higher permissible agglomeration limit in the fluidized bed), the temperature should be kept as close to the melting point of K and Na so that maximize synthesis gas production. In pyrolysis experiments (using only N 2 ), when a condenser was added to the exhaust gas line, the resin yield (condensable fraction) was 30% and 38% at 550 ° C and 700 ° C, respectively. The carbonized substance yield was 45% at 550 ° C and decreased to 39% at 600 ° C and to 31% at 700 ° C, suggesting that temperature is an important variable in the process.

Фонтанирующий псевдоожиженный слой отличался от кипящего псевдоожиженного слоя тем, что его образовывали с использованием центральной струи, которой вынуждали материал перемещаться от основания слоя вдоль центральной оси, прежде чем ему позволяли ссыпаться обратно вниз вдоль стенок емкости. Слой обычно имеет скорее коническую форму, чем цилиндрическую, что способствует объемному циркулированию материала. Фонтанирующий псевдоожиженный слой может обладать большей стабильностью и меньшей тенденцией к агломерации, чем кипящий псевдоожиженный слой.The gushing fluidized bed was different from the boiling fluidized bed in that it was formed using a central jet, which forced the material to move from the base of the bed along the central axis before being allowed to pour back down along the walls of the tank. The layer usually has a conical rather than cylindrical shape, which contributes to the volumetric circulation of the material. A gushing fluidized bed may have greater stability and less tendency to agglomerate than a fluidized bed.

Реактор предпочтительно является реактором, в котором образуют тороидальный псевдоожиженный слой; такие реакторы описаны в патентах США № 4479920 и № 4559719 (содержание которых включено в настоящую заявку путем ссылки) и поставляются компанией Torftech Limited of Reading (Великобритания, ). Такой реактор предназначен для преодоления проблем обычных реакторов с псевдоожиженным слоем, связанных с регулированием температуры и скорости передачи тепла внутри слоя, происходящих в результате хаотической природы бокового движения частиц в слое, который остается по существу статичным и псевдоожижается вертикальным потоком смеси газа и воздуха. Как кипящий псевдоожиженный слой, так и фонтанирующий псевдоожиженный слой обладают этими недостатками. Согласно опыту авторов настоящего изобретения агломерация происходит тогда, когда в псевдоожиженном слое имеются горячие места. В тороидальном псевдоожиженном слое этот риск минимизируется, и образование слоя с активным СаО также этому способствует.The reactor is preferably a reactor in which a toroidal fluidized bed is formed; such reactors are described in US patent No. 4479920 and No. 4559719 (the contents of which are incorporated into this application by reference) and are supplied by Torftech Limited of Reading (United Kingdom,). Such a reactor is intended to overcome the problems of conventional fluidized bed reactors associated with controlling the temperature and rate of heat transfer within the bed, resulting from the chaotic nature of the lateral movement of particles in the bed, which remains essentially static and is fluidized by a vertical stream of gas and air mixture. Both the fluidized bed and the gushing fluidized bed have these disadvantages. According to the experience of the authors of the present invention, agglomeration occurs when there are hot spots in the fluidized bed. In a toroidal fluidized bed, this risk is minimized, and the formation of a layer with active CaO also contributes to this.

Решение, предложенное компанией Torftech и соответствующее предпочтительному аспекту изобретения в применении к переработке черного щелока, включает следующие этапы:The solution proposed by Torftech and corresponding to a preferred aspect of the invention as applied to black liquor processing includes the following steps:

- обеспечение наличия реактора, содержащего технологическую область, снабженную массой сыпучего (зернистого) материала, состоящего из оксида кальция или содержащего оксид кальция;- ensuring the presence of a reactor containing a technological area equipped with a mass of granular (granular) material consisting of calcium oxide or containing calcium oxide;

- подачу нагретого газа в технологическую область для образования псевдоожиженного слоя таким образом, чтобы генерировать вихревой поток текучей среды в упомянутой технологической области; причем текучая среда упомянутого вихревого потока текучей среды вынуждает сыпучий материал принимать форму компактной полосы и циркулировать вокруг оси упомянутой технологической области в виде турбулентного потока; причем псевдоожижающий газ включает кислород по меньшей мере для частичного сжигания органического материала, содержащегося в черном щелоке;- the supply of heated gas to the technological region to form a fluidized bed in such a way as to generate a vortex fluid flow in the aforementioned technological region; moreover, the fluid of the said vortex fluid flow forces the bulk material to take the form of a compact strip and circulate around the axis of the aforementioned technological region in the form of a turbulent flow; moreover, the fluidizing gas includes oxygen for at least partial combustion of the organic material contained in the black liquor;

- подачу черного щелока в упомянутую компактную полосу из сыпучего материала и переработку черного щелока в упомянутом слое таким образом, чтобы газифицировать органические материалы, содержащиеся в упомянутом черном щелоке;- feeding black liquor into said compact strip of bulk material and processing black liquor in said layer in such a way as to gasify the organic materials contained in said black liquor;

- извлечение органического материала из упомянутого черного щелока в виде отходящего газа из упомянутого псевдоожиженного слоя;- extracting organic material from said black liquor in the form of exhaust gas from said fluidized bed;

- извлечение неорганического материала из упомянутого черного щелока в виде твердых частиц из упомянутого псевдоожиженного слоя.- extraction of inorganic material from said black liquor in the form of solid particles from said fluidized bed.

Существует уверенность в том, что каждая частица движется туда и обратно внутри технологической области вдоль всей периферии компактной полосы, так что могут быть достигнуты равномерные технологические условия. Движения частиц в сыпучей массе определяются совместным действием потока текучей среды, гравитацией и центробежными силами, создаваемыми вихревым потоком текучей среды; в результате получается полное и непрерывное перемешивание этих частиц и вещества, которое подвергают переработке, при подаче такого вещества в полосу из частиц. Следовательно, очень эффективная технологическая переработка может быть достигнута благодаря использованию только плоской полосы из частиц. Кроме того, технологический поток газа ударяет по микроскопическому слою газа вокруг каждой частицы и минимизируют изоляцию. В результате получается, что скорость передачи тепла и массы больше, чем в других типах реакторов, что позволяет производить более быструю и более эффективную переработку.There is confidence that each particle moves back and forth within the technological area along the entire periphery of the compact strip, so that uniform technological conditions can be achieved. Particle movements in a granular mass are determined by the combined action of the fluid flow, gravity and centrifugal forces created by the vortex fluid flow; the result is complete and continuous mixing of these particles and the substance that is being processed, when such a substance is fed into a strip of particles. Therefore, a very efficient processing can be achieved by using only a flat strip of particles. In addition, the process gas stream strikes the microscopic layer of gas around each particle and minimize isolation. As a result, it turns out that the rate of heat and mass transfer is greater than in other types of reactors, which allows for faster and more efficient processing.

Были проведены испытания с использованием реактора полупромышленного масштаба упомянутого выше типа, в котором образовывали тороидальный псевдоожиженный слой. Когда черный щелок, подлежавший переработке, преобразовывали в твердую форму, твердые частицы подавали с помощью двухстадийного шнекового питателя (один шнек был дозирующим, другой - питающим). Когда черный щелок, подлежавший переработке, был в форме текучей среды, его подавали, используя центробежный насос, либо через верх реактора, либо через двухфазную форсунку (в которую подавали Ar или N2) непосредственно поверх и перпендикулярно поверхности псевдоожиженного слоя. Отходящий газ и некоторое количество твердого материала выпускали через верх реактора и пропускали по трубопроводу в циклон и скруббер Вентури, прежде чем пропускать в дожигательную камеру, работавшую при температуре 850°С. Твердые частицы из псевдоожиженного слоя удаляли через центральное разгрузочное отверстие. Образцы твердых частиц и газа отбирали из различных мест установки. Камера реактора была изготовлена из термостойкой керамики (не требующейся обязательно для данной работы) и имела размер 400 мм в основании и увеличивалась постепенно вверху до 500 мм, имела высоту 850 мм. Распределитель, через который подавали псевдоожижающий газ в камеру реактора снизу псевдоожиженного слоя, содержал ряд параллельных пластин, выставленных под углом, между которыми проходил псевдоожижающий газ. Площадь свободной поверхности распределителя составляла 30%. Распределитель использовали для сообщения сильного вихревого движения псевдоожиженному слою, что вызывало большие местные скорости газа и большую турбулентность без сдувания частиц с верхней части реактора. Номинальная псевдоожижающая линейная скорость, использованная во всех экспериментах, составляла 10 м/с; и с ее помощью адекватно поддерживали слой из частиц оксида кальция, средний размер которых составлял 1,5 мм.Tests were conducted using a semi-industrial scale reactor of the type mentioned above in which a toroidal fluidized bed was formed. When the black liquor to be processed was solidified, the solid particles were fed using a two-stage screw feeder (one screw was dosing, the other feeding). When the black liquor to be processed was in the form of a fluid, it was supplied using a centrifugal pump either through the top of the reactor or through a two-phase nozzle (into which Ar or N 2 was supplied) directly on top and perpendicular to the surface of the fluidized bed. Exhaust gas and some solid material were discharged through the top of the reactor and piped into the cyclone and Venturi scrubber before being passed into the afterburner operating at 850 ° C. Solids from the fluidized bed were removed through a central discharge port. Particles of solid particles and gas were taken from various installation sites. The reactor chamber was made of heat-resistant ceramics (not required for this work) and had a size of 400 mm at the base and gradually increased up to 500 mm at the top and had a height of 850 mm. The distributor, through which fluidized gas was supplied to the reactor chamber from below the fluidized bed, contained a series of parallel plates, angled, between which fluidized gas passed. The free surface area of the distributor was 30%. The distributor was used to communicate a strong vortex motion to the fluidized bed, which caused large local gas velocities and greater turbulence without blowing particles from the top of the reactor. The nominal fluidizing linear velocity used in all experiments was 10 m / s; and with it, a layer of calcium oxide particles with an average size of 1.5 mm was adequately supported.

Рассматривали два различных технологических режима переработки черного щелока при выполнении этих экспериментов: (a) приготовление предварительной смеси, содержавшей черный щелок и оксид кальция в указанном соотношении; (b) непосредственное распыление черного щелока (с различным содержанием твердого вещества) на резидентный псевдоожиженный слой из негашеной извести в реакторе. Операционно подача высушенного твердого вещества в тороидальный псевдоожиженный слой является самым простым альтернативным решением, но имеются инженерные источники, в которых предупреждают о том, что этот способ не является предпочтительным решением. Продукт реакции с СаО - это пластичная масса с термопластичными свойствами (даже при использовании существенного избытка извести), которую требуется дополнительно нагревать для достижения полной сухости, а затем охлаждать для достижения отверждения, перед тем, как ее можно было измельчить и подать через уплотненное устройство, препятствующее проходу газа (например, посредством шнекового питателя или поворотного клапана) в реактор. Это дорого и неудобно. Кроме того, моделирование равновесия показывает, что при избыточном количестве СаО предотвращается образование углеводородов (особенно СН4) благодаря реакции с образованием СаСО3. Альтернативный способ заключается в нагнетании черного щелока непосредственно на резидентный псевдоожиженный слой из СаО (смешанный с инертным материалом: либо с кварцевым песком, либо с окисью алюминия) внутрь газогенератора путем использования обычной распылительной форсунки для распыления черного щелока. Вспучивание черного щелока при достижении им 200°С является сложной проблемой в установке полупромышленного масштаба, но авторы ожидают, что это не будет проблемой при использовании более крупного оборудования, используемого в промышленном масштабе.Two different technological regimes for processing black liquor were considered during these experiments: (a) preparation of a preliminary mixture containing black liquor and calcium oxide in the indicated ratio; (b) direct spraying of black liquor (with different solids content) onto a resident fluidized bed of quicklime in a reactor. Operationally supplying the dried solid to the toroidal fluidized bed is the simplest alternative solution, but there are engineering sources that warn that this method is not the preferred solution. The reaction product with CaO is a plastic mass with thermoplastic properties (even when using a significant excess of lime), which must be additionally heated to achieve complete dryness, and then cooled to achieve curing before it can be crushed and fed through a sealed device, preventing the passage of gas (for example, by means of a screw feeder or rotary valve) into the reactor. It is expensive and uncomfortable. In addition, equilibrium modeling shows that with an excess of CaO, the formation of hydrocarbons (especially CH 4 ) is prevented due to the reaction with the formation of CaCO 3 . An alternative method is to inject black liquor directly onto a resident CaO fluidized bed (mixed with inert material: either silica sand or alumina) inside the gas generator by using a conventional spray nozzle to spray black liquor. Swelling black liquor when it reaches 200 ° C is a difficult problem in a semi-industrial installation, but the authors expect that this will not be a problem when using larger equipment used on an industrial scale.

Твердые частицы псевдоожиженного слоя, содержащие неорганические компоненты, присутствовавшие в черном щелоке, а также кальций из катализатора, выходят из псевдоожиженного слоя через центральный разгрузочный слив, где они могут быть растворены с образованием смеси ионов Na+, Ca2+, CO32- и (ОН)- в растворе согласно уравнению:Solid particles of a fluidized bed containing inorganic components present in the black liquor, as well as calcium from the catalyst, exit the fluidized bed through a central discharge, where they can be dissolved to form a mixture of Na + , Ca 2+ , CO 3 2- and (OH) - in solution according to the equation:

СаО+Н2О+Na2СО3→2NaОН+СаСО3.CaO + H 2 O + Na 2 CO 3 → 2NaOH + CaCO 3 .

Этот раствор затем обрабатывают согласно описанной выше методике.This solution is then treated as described above.

Температура переработки, используемая в этих экспериментах, была в пределах 550-725°С. В общем случае, увеличение температуры вело к повышению скорости преобразования черного щелока в продукты реакции. Большую часть неорганического содержимого черного щелока можно было извлечь в твердой форме при более высоких температурах, чем ранее считалось возможным. Типичным количеством извлеченных материалов было более 90%, причем экспериментальные данные были определены с точностью 95% доверительного интервала.The processing temperature used in these experiments was in the range of 550-725 ° C. In general, an increase in temperature led to an increase in the rate of conversion of black liquor to reaction products. Most of the inorganic content of black liquor could be recovered in solid form at higher temperatures than previously thought possible. The typical amount of extracted materials was more than 90%, and the experimental data were determined with an accuracy of 95% confidence interval.

Влияние температуры на качество отходящего газа было незаметным. Концентрация твердого вещества в черном щелоке также не оказывала заметного влияния на извлечение натрия или на состав отходящего газа, но, как ожидалось, отходящий газ содержал больше воды, когда перерабатывали более разбавленные щелоки (с содержанием 16% твердых веществ). Ожидается, что оптимальное содержание твердых веществ в черном щелоке, предназначенном для подачи его в процесс переработки, будет диктоваться условиями процессов выше по потоку и экономическими ограничениями, т.е. содержанием твердых частиц в полученной в ходе процесса варки целлюлозной массе и анализом стоимости выпаривания воды в реакторе, в котором образуют тороидальный псевдоожиженный слой, в сравнении с выпариванием, производимым заранее в стандартной выпарной батарее.The effect of temperature on the quality of the exhaust gas was not noticeable. The concentration of solids in the black liquor also did not have a noticeable effect on the extraction of sodium or on the composition of the exhaust gas, but, as expected, the exhaust gas contained more water when more diluted liquors were processed (containing 16% solids). It is expected that the optimal solids content in the black liquor, intended for feeding it into the processing process, will be dictated by the conditions of the upstream processes and economic constraints, i.e. the solids content in the pulp obtained during the cooking process and the analysis of the cost of evaporating water in a reactor in which a toroidal fluidized bed is formed, in comparison with the evaporation performed in advance in a standard evaporator battery.

Что касается концентрации кислорода в псевдоожижающем газе, то в ранее проведенных экспериментах с содержанием кислорода 5-20% [О2] в полученных смесях отходящих газов содержание N2, CO2 и Н2О соответствовало ожидавшимся величинам в этих условиях окисления. Регенерация неорганических веществ, т.е. Na, С и K, была хорошей. Образцы нижнего продукта псевдоожиженного слоя и циклона содержали: Са 39-60 мас.% и Na 2,5-13,0 мас.%. В экспериментах, проведенных с содержанием кислорода <2% [O2], в полученных газовых смесях содержались преимущественно N2, CO2, H2O и углеводороды, а содержание Н2 или СО было сложно определить с помощью хроматографии, так как их наличие было затемнено пиком азота.As for the oxygen concentration in the fluidizing gas, in previous experiments with an oxygen content of 5-20% [O 2 ] in the resulting exhaust gas mixtures, the contents of N 2 , CO 2 and H 2 O corresponded to the expected values under these oxidation conditions. Inorganic matter regeneration, i.e. Na, C and K, was good. Samples of the lower fluidized bed product and cyclone contained: Ca 39-60 wt.% And Na 2.5-13.0 wt.%. In experiments conducted with an oxygen content of <2% [O 2 ], the resulting gas mixtures contained mainly N 2 , CO 2 , H 2 O and hydrocarbons, and the content of H 2 or CO was difficult to determine by chromatography, since their presence was obscured by a peak of nitrogen.

Моделирование равновесия показало, что СаО важен для реакции газификации. Его наличие также предотвращает образование твердого углерода (т.е. угля и смол), и он образует комплексы с серой (особенно CaS), хотя это можно было рассматривать как очень выгодную побочную реакцию. Предпочтительно добавлять СаО в количестве от 0,1:1 до 1:1 в соотношении к сухому веществу, более предпочтительно 0,2:1-0,4:1, а наиболее предпочтительно - около 0,35:1. При соотношении 1,2:1 снижается количество углеводородов, образованных в значительной степени путем связывания углерода в форме СаСО3.Equilibrium modeling has shown that CaO is important for the gasification reaction. Its presence also prevents the formation of solid carbon (i.e. coal and resins), and it forms complexes with sulfur (especially CaS), although this could be considered a very beneficial side reaction. It is preferable to add CaO in an amount of from 0.1: 1 to 1: 1 in the ratio of dry matter, more preferably 0.2: 1-0.4: 1, and most preferably about 0.35: 1. At a ratio of 1.2: 1, the amount of hydrocarbons formed is substantially reduced by binding carbon in the form of CaCO 3 .

Таким образом, в предпочтительном варианте исполнения черный щелок с содержанием твердого вещества 10-40%, например 15-30%, может быть введен непосредственно в реактор, в котором образуют тороидальный псевдоожиженный слой, содержащий либо только оксид кальция, либо оксид кальция и инертный материал, и его можно подавать вместе с паром и газом, образованным продуктами сгорания, полученным из камеры сгорания, питаемой рециркулируемым из реактора синтез-газом, пополняемым природным газом, если это требуется. Желательны испарительная установка и обжиговая печь для восстановления СаО из СаСО3, и требуется выпускать в отходы небольшой поток (около 10%) СаСО3 для предотвращения накопления тяжелых элементов, которые естественным образом всасываются растениями из почвы. Этот материал можно, однако, направить для местной повторной переработки и использования в изготовлении кирпича или в цементных работах.Thus, in a preferred embodiment, black liquor with a solids content of 10-40%, for example 15-30%, can be introduced directly into the reactor, which form a toroidal fluidized bed containing either only calcium oxide or calcium oxide and an inert material , and it can be supplied together with steam and gas formed by the combustion products obtained from the combustion chamber fed by synthesis gas recirculated from the reactor and replenished with natural gas, if necessary. An evaporation plant and kiln for the recovery of CaO from CaCO 3 are desirable, and a small stream (about 10%) of CaCO 3 is required to be disposed of to prevent the accumulation of heavy elements that are naturally absorbed by the plants from the soil. This material can, however, be sent for local recycling and use in the manufacture of bricks or in cement work.

Предпочтительный вариант исполнения технологического процесса переработки потока описан ниже (см. фиг.5).A preferred embodiment of the flow processing process is described below (see FIG. 5).

Поток черного щелока, поступающий из процесса варки целлюлозы, собирают в резервуаре 301 для хранения щелока, поступающего из процесса варки целлюлозы, имеющий концентрацию твердого вещества 30-70%, используя стандартный выпариватель 302, предназначенный для обеспечения концентрации. Если поток черного щелока поступает из двухшнекового конвейера с вращаемыми в одном направлении шнеками при концентрации твердого вещества 30% или больше, то его можно перерабатывать непосредственно в технологической емкости, исключая этап выпаривания. Концентрированный черный щелок подают в резервуар реактора 304 при температуре выше 90°С, используя герметически закрытое двухшнековое транспортирующее устройство 303. Герметически закрытое транспортирующее устройство используют для минимизации потерь органических компонентов в ходе выпаривания. Температура выше 90°С требуется для уменьшения вязкости черного щелока, чтобы его можно было легко транспортировать. Черный щелок перерабатывают в резервуаре реактора 304 согласно одному из двух способов.A stream of black liquor coming from the pulping process is collected in a tank 301 for storing liquor coming from the pulping process having a solids concentration of 30-70% using a standard evaporator 302 designed to provide a concentration. If the flow of black liquor comes from a twin-screw conveyor with screws rotating in the same direction at a solids concentration of 30% or more, it can be processed directly in the process vessel, excluding the evaporation step. Concentrated black liquor is fed into the reactor vessel 304 at a temperature above 90 ° C. using a hermetically sealed twin-screw conveying device 303. A hermetically sealed conveying device is used to minimize losses of organic components during evaporation. A temperature above 90 ° C is required to reduce the viscosity of the black liquor so that it can be easily transported. Black liquor is processed in a reactor vessel 304 according to one of two methods.

В первом способе черный щелок вводят в реактор 304, в котором образуют тороидальный псевдоожиженный слой путем распыления концентрированного черного щелока в камере реактора, в котором поддерживают слой псевдоожиженного материала. Материал может быть оксидом щелочноземельного металла, например известью, при соотношении 0,3:1 извести к сухому веществу черного щелока. Средний размер частиц оксида щелочноземельного металла может быть в пределах 1-4 мм. Как было сказано ранее, реактор может действовать при стехиометрических или субстехиометрических условиях.In the first method, black liquor is introduced into a reactor 304 in which a toroidal fluidized bed is formed by spraying concentrated black liquor in a reactor chamber in which a bed of fluidized material is supported. The material may be an alkaline earth metal oxide, for example lime, at a ratio of 0.3: 1 lime to dry matter black liquor. The average particle size of the alkaline earth metal oxide may be in the range of 1-4 mm. As mentioned earlier, the reactor can operate under stoichiometric or substoichiometric conditions.

Во втором способе поток черного щелока предварительно смешивают в двухшнековом транспортирующем конвейере 303 с оксидом щелочноземельного металла, например с известью (СаО), в соотношении, например, 0,3:1 извести к сухому веществу черного щелока для превращения черного щелока в гранулированный хрупкий материал, который можно затем подавать шнеком в реактор 304, в котором образуют тороидальный псевдоожиженный слой. Опять-таки, когда черный щелок превращают в сухое твердое вещество перед его подачей в псевдоожиженный слой, реактор может работать при стехиометрических или субстехиометрических условиях. В варианте исполнения обоих способов отношение оксида щелочноземельного металла, например извести, к сухому веществу черного щелока может быть в пределах 0,2-1,3:1. Оксид щелочноземельного металла может подаваться из стандартной обжиговой печи 308. В обоих случаях в камере реактора 304, в котором образуют тороидальный псевдоожиженный слой, поддерживают температуру в пределах 300-750°С, а предпочтительно - 650-750°С, где необходимая химическая реакция проходит в течение нескольких секунд. В дополнительном возможном варианте исполнения процесса часть частиц твердого вещества в реакторе 304, в котором образуют тороидальный псевдоожиженный слой, можно рециркулировать, подавая шнековым питателем 303 обратно в реактор 304.In the second method, the black liquor stream is pre-mixed in a twin-screw conveying conveyor 303 with an alkaline earth metal oxide, for example lime (CaO), in a ratio of, for example, 0.3: 1 lime to dry black liquor substance to turn black liquor into a granular brittle material, which can then be fed by a screw into a reactor 304, in which a toroidal fluidized bed is formed. Again, when black liquor is converted to a dry solid before being fed into the fluidized bed, the reactor can be operated under stoichiometric or sub-stoichiometric conditions. In an embodiment of both methods, the ratio of alkaline earth metal oxide, for example lime, to the dry substance of black liquor can be in the range of 0.2-1.3: 1. An alkaline earth metal oxide can be supplied from a standard kiln 308. In both cases, the temperature in the range of 300-750 ° C, and preferably 650-750 ° C, is maintained in the reactor chamber 304 in which the toroidal fluidized bed is formed, where the necessary chemical reaction takes place in a few seconds. In a further possible embodiment of the process, part of the solid particles in the reactor 304 in which the toroidal fluid bed is formed can be recycled by feeding the screw feeder 303 back to the reactor 304.

Черный щелок преобразуют посредством химической реакции в:Black liquor is converted through a chemical reaction into:

(1) гидроксид и карбонат натрия и известь в реакторе 304 с псевдоожиженным слоем. Псевдоожиженный слой переливается через центральную разгрузочную точку, и переливающийся материал затем растворяется в резервуаре 305 для растворения, с извлечением гидроксида натрия в виде зеленого щелока традиционным способом, известным под названием «рекаустикация». Зеленый щелок затем фильтруют, используя известный фильтр 306, с образованием шлама карбоната кальция и белого щелока (содержащего гидроксид натрия и гидроксид кальция) для повторного использования в процессе варки целлюлозы. Однако в одном из вариантов исполнения процесса, если температуру тщательно контролируют, то рекаустификация может происходить в реакторе. В этом случае карбонат натрия не образуется, и гидроксид натрия может быть восстановлен без использования резервуара (306) для растворения;(1) sodium hydroxide and carbonate and lime in a fluidized bed reactor 304. The fluidized bed overflows through the central discharge point, and the overflow material then dissolves in the dissolution tank 305, with the extraction of sodium hydroxide in the form of green liquor in the traditional manner known as "recustication". The green liquor is then filtered using a known filter 306 to form a slurry of calcium carbonate and white liquor (containing sodium hydroxide and calcium hydroxide) for reuse in the pulping process. However, in one embodiment of the process, if the temperature is carefully controlled, then the recastification can occur in the reactor. In this case, sodium carbonate does not form, and sodium hydroxide can be reduced without using a dissolution tank (306);

(2) газ и текучие среды с горючим компонентом, который можно использовать для производства энергии. Газ собирают для приведения в действие бойлера 309, который вырабатывает энергию и пар для использования в технологической линии на целлюлозном заводе. В дополнительном возможном варианте исполнения процесса газ, содержащий горючие компоненты, можно рециркулировать в реактор с псевдоожиженным слоем для сообщения тепла для химического восстановления.(2) gas and fluids with a combustible component that can be used to generate energy. Gas is collected to drive the boiler 309, which generates energy and steam for use in the processing line at the pulp mill. In a further possible embodiment of the process, the gas containing combustible components may be recycled to the fluidized bed reactor to transfer heat for chemical reduction.

Шлам карбоната кальция может быть высушен для удаления некоторого количества воды и направлен во вторую обжиговую печь 308, которая может быть реактором, в котором образуют тороидальный псевдоожиженный слой. Этот реактор может действовать при температуре около 1100°С, где карбонат кальция СаСО3 превращают обратно в оксид кальция СаО для рециркулирования в процесс химической регенерации веществ, содержащихся в потоке черного щелока. Может быть необходимым постоянно удалять из процесса приблизительно 10% материала, генерированного в псевдоожиженном слое, чтобы предотвратить накопление тяжелых металлов и других материалов, участвующих в процессе. Если требуется, можно также перерабатывать поток черного щелока с содержанием твердого вещества меньше 30%, используя этот способ (было протестировано). Однако в этом случае потребление энергии больше, и поэтому этот процесс не является предпочтительным.The calcium carbonate sludge can be dried to remove some water and sent to a second kiln 308, which can be a reactor in which a toroidal fluidized bed is formed. This reactor can operate at a temperature of about 1100 ° C, where calcium carbonate CaCO 3 is converted back to calcium oxide CaO for recycling into the process of chemical regeneration of substances contained in the black liquor stream. It may be necessary to permanently remove from the process approximately 10% of the material generated in the fluidized bed to prevent the accumulation of heavy metals and other materials involved in the process. If required, a black liquor stream with a solids content of less than 30% can also be processed using this method (has been tested). However, in this case, the energy consumption is greater, and therefore this process is not preferred.

Следует иметь в виду, что в варианте исполнения, описанном выше, могут быть произведены различные изменения без отступления от сущности изобретения. Например, черный щелок, обрабатываемый в псевдоожиженном слое, может быть сульфатной варочной жидкостью или смесью черного щелока из соды/Са(ОН)2 и сульфатной варочной жидкости, или черным щелоком из соды/антрахинонового процесса.It should be borne in mind that in the embodiment described above, various changes can be made without departing from the essence of the invention. For example, the black liquor processed in the fluidized bed may be a sulphate cooking liquid or a mixture of black liquor from soda / Ca (OH) 2 and a sulphate cooking liquid, or black liquor from a soda / anthraquinone process.

Claims (39)

1. Способ переработки черного щелока для получения неорганического материала и синтез-газа, содержащего в качестве компонентов СО2, СО, H2O и H2 вместе с метаном и компонентами С2+, включающий следующие этапы:
обеспечение наличия реактора, содержащего технологическую область, снабженную массой сыпучего (зернистого) материала, состоящего из оксида щелочноземельного металла или содержащего оксид щелочноземельного металла;
подачу нагретого ожижающего газа в технологическую область для генерирования вихревого потока сыпучего материала в упомянутой технологической области, чтобы сыпучий материал принимал форму компактной полосы и циркулировал вокруг оси упомянутой технологической области в виде турбулентного потока, образуя тем самым псевдоожиженный слой, причем ожижающий газ содержит субстехиометрическое количество кислорода для частичного окисления органического материала, присутствующего в черном щелоке, и для превращения другого органического материала, присутствующего в черном щелоке, в упомянутый синтез-газ;
подачу черного щелока в упомянутую компактную полосу, состоящую из сыпучего материала, таким образом, чтобы он нагревался до температуры в диапазоне 650-725°С и газифицировался;
извлечение упомянутого синтез-газа в виде отходящего газа из упомянутого слоя, содержащего <1 об.% кислорода;
извлечение неорганического материала из упомянутого черного щелока в виде твердого вещества из упомянутого слоя.
1. A method of processing black liquor to obtain inorganic material and synthesis gas containing, as components, CO 2 , CO, H 2 O and H 2 together with methane and C 2+ components, comprising the following steps:
ensuring the presence of a reactor containing a technological region equipped with a mass of granular (granular) material consisting of alkaline earth metal oxide or containing alkaline earth metal oxide;
supplying heated fluidizing gas to the process area to generate a vortex flow of bulk material in said process area so that the bulk material takes the form of a compact strip and circulates around the axis of the process area as a turbulent flow, thereby forming a fluidized bed, wherein the fluidizing gas contains a sub-stoichiometric amount of oxygen for the partial oxidation of organic material present in black liquor, and for the conversion of other organic m the material present in the black liquor in said synthesis gas;
feeding black liquor into said compact strip consisting of granular material so that it is heated to a temperature in the range of 650-725 ° C and gasified;
recovering said synthesis gas in the form of exhaust gas from said layer containing <1 vol.% oxygen;
recovering inorganic material from said black liquor as a solid from said layer.
2. Способ по п.1, в котором черный щелок получают в результате процесса варки целлюлозы из травянистого материала.2. The method according to claim 1, in which black liquor is obtained as a result of the process of cooking pulp from grass material. 3. Способ по п.2, в котором травянистый материал выбирают из соломы пшеницы, риса, ячменя, овса, льна, ржи, багассы, сорго или кукурузы.3. The method according to claim 2, in which the grassy material is selected from straw of wheat, rice, barley, oats, flax, rye, bagasse, sorghum or corn. 4. Способ по п.3, в котором черный щелок получается из белого щелока содового типа.4. The method according to claim 3, in which black liquor is obtained from white liquor of the soda type. 5. Способ по п.4, в котором черный щелок получается из белого щелока содового типа, содержащего гидроксид кальция в количестве, эффективном для превращения вредного кремнезема, имеющегося в упомянутом травянистом материале, в силикат кальция.5. The method according to claim 4, in which the black liquor is obtained from a white soda liquor type containing calcium hydroxide in an amount effective to convert the harmful silica present in the said grassy material into calcium silicate. 6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором черный щелок содержит 10-70 мас.% твердого вещества.6. The method according to any one of the preceding paragraphs, in which the black liquor contains 10-70 wt.% Solid. 7. Способ по п.6, в котором черный щелок содержит 15-30 мас.% твердого вещества.7. The method according to claim 6, in which black liquor contains 15-30 wt.% Solid. 8. Способ по п.1, включающий этап нагревания черного щелока до температуры 675-700°С.8. The method according to claim 1, comprising the step of heating the black liquor to a temperature of 675-700 ° C. 9. Способ по п.1, в котором сыпучий материал состоит из оксида кальция или содержит оксид кальция.9. The method according to claim 1, in which the bulk material consists of calcium oxide or contains calcium oxide. 10. Способ по п.9, в котором черный щелок и оксид кальция подают в псевдоожиженный слой таким образом, чтобы поддерживать отношение оксида кальция к сухому твердому веществу, содержащемуся в черном щелоке, в диапазоне от 0,1:1 до 1:1.10. The method according to claim 9, in which black liquor and calcium oxide are fed into the fluidized bed in such a way as to maintain the ratio of calcium oxide to the dry solid contained in black liquor in the range from 0.1: 1 to 1: 1. 11. Способ по п.10, в котором черный щелок и оксид кальция подают в псевдоожиженный слой таким образом, чтобы поддерживать отношение оксида кальция к сухому веществу, содержащемуся в черном щелоке, в диапазоне от 0,2:1 до 0,4:1.11. The method according to claim 10, in which the black liquor and calcium oxide are fed into the fluidized bed in such a way as to maintain the ratio of calcium oxide to the dry substance contained in the black liquor in the range from 0.2: 1 to 0.4: 1 . 12. Способ по п.9, в котором черный щелок предварительно смешивают с оксидом кальция в отношении оксида кальция к сухому веществу, содержащемуся в черном щелоке, от 0,1:1 до 1:1 для получения гранулированного хрупкого материала, и данный гранулированный хрупкий материал затем подают в реактор с псевдоожиженным слоем.12. The method according to claim 9, in which the black liquor is pre-mixed with calcium oxide in the ratio of calcium oxide to the dry substance contained in the black liquor, from 0.1: 1 to 1: 1 to obtain granular brittle material, and this granular brittle the material is then fed into a fluidized bed reactor. 13. Способ по п.9, в котором гидроксид натрия и/или карбонат натрия, и гидроксид кальция и/или карбонат кальция получают в реакторе, в котором образуют псевдоожиженный слой.13. The method according to claim 9, in which sodium hydroxide and / or sodium carbonate, and calcium hydroxide and / or calcium carbonate are obtained in a reactor in which a fluidized bed is formed. 14. Способ по любому из пп.9-13, в котором средний размер частиц оксида кальция составляет от 1 до 4 мм.14. The method according to any one of claims 9 to 13, in which the average particle size of calcium oxide is from 1 to 4 mm 15. Способ по п.1, в котором черный щелок вводят в реактор с псевдоожиженным слоем путем распыления концентрированного щелока в камере реактора, в котором образуют псевдоожиженный слой.15. The method according to claim 1, in which black liquor is introduced into the fluidized bed reactor by spraying concentrated liquor in the reactor chamber in which the fluidized bed is formed. 16. Способ по п.15, в котором номинальная линейная скорость ожижающих газов, подаваемых в упомянутый псевдоожиженный слой, составляет >2 м/с.16. The method of claim 15, wherein the nominal linear velocity of the fluidizing gases supplied to said fluidized bed is> 2 m / s. 17. Способ по п.15, в котором номинальная линейная скорость ожижающих газов, подаваемых в упомянутый псевдоожиженный слой, составляет около 10 м/с.17. The method of claim 15, wherein the nominal linear velocity of the fluidizing gases supplied to said fluidized bed is about 10 m / s. 18. Способ по п.1, в котором псевдоожиженный слой переливается через центральную разгрузочную точку и переливающийся материал затем растворяют в резервуаре для растворения для выделения гидроксида натрия в виде зеленого щелока.18. The method according to claim 1, in which the fluidized bed is poured through the Central discharge point and the poured material is then dissolved in the dissolution tank to highlight sodium hydroxide in the form of green liquor. 19. Способ по п.18, в котором зеленый щелок фильтруют с получением шлама карбоната кальция и белого щелока, содержащего гидроксид натрия, для повторного использования в процессе варки целлюлозы.19. The method according to p, in which the green liquor is filtered to obtain a slurry of calcium carbonate and white liquor containing sodium hydroxide, for reuse in the pulping process. 20. Способ по п.19, в котором по существу не образуется карбоната натрия.20. The method according to claim 19, in which essentially no sodium carbonate is formed. 21. Способ превращения травянистого сырьевого материала в целлюлозную массу для производства бумаги или картона, включающий следующие этапы:
вываривание упомянутого сырьевого материала с использованием белого щелока, содержащего в основном гидроксид натрия и дополнительно содержащего гидроксид кальция в количестве, эффективном для по существу полного превращения кремнезема, присутствующего в упомянутом сырьевом материале, в силикат кальция;
выделение целлюлозной массы, полученной на этапе варки целлюлозы;
выделение черного щелока, полученного на этапе варки целлюлозы, путем промывки упомянутой вываренной целлюлозной массы и, необязательно, также путем извлечения черного щелока непосредственно на упомянутом этапе варки целлюлозы, причем упомянутый выделенный черный щелок по существу свободен от растворимого силиката;
нагревание черного щелока в реакторе, в котором образуют псевдоожиженный слой, содержащий оксид кальция, для каталитического превращения органического вещества, содержащегося в упомянутом черном щелоке, в газ и для получения восстановленных твердых веществ, включающих ценные натриевые компоненты упомянутого белого щелока и оксид кальция;
регенерирование упомянутого белого щелока с использованием упомянутых извлеченных твердых веществ.
21. A method of converting grassy raw material into pulp for the production of paper or paperboard, comprising the following steps:
digesting said raw material using white liquor containing mainly sodium hydroxide and additionally containing calcium hydroxide in an amount effective to substantially completely convert the silica present in said raw material into calcium silicate;
the selection of pulp obtained at the stage of cooking pulp;
recovering the black liquor obtained in the pulping step by washing said boiled pulp and optionally also by extracting the black liquor directly in said pulping step, said black liquor recovered being substantially free of soluble silicate;
heating black liquor in a reactor in which a calcium oxide-containing fluidized bed is formed to catalytically convert the organic matter contained in said black liquor to gas and to produce reduced solids including valuable sodium components of said white liquor and calcium oxide;
regenerating said white liquor using said recovered solids.
22. Способ по п.21, в котором упомянутым травянистым сырьевым материалом является пшеничная солома.22. The method according to item 21, in which said grassy raw material is wheat straw. 23. Способ по п.21, в котором упомянутым травянистым сырьевым материалом является рисовая солома.23. The method according to item 21, in which said grassy raw material is rice straw. 24. Способ по п.21, в котором упомянутым травянистым сырьевым материалом является багасса.24. The method according to item 21, in which said grassy raw material is bagasse. 25. Способ по пп.21-24, в котором восстановление черного щелока включает этап соединения потока черного щелока, поступающего с этапа варки целлюлозы, с потоком черного щелока, поступающего с этапа промывки целлюлозной массы.25. The method according to PP.21-24, in which the recovery of black liquor includes the step of connecting the stream of black liquor coming from the pulping stage, with the stream of black liquor coming from the washing stage of pulp. 26. Способ по п.25, в котором черный щелок концентрируют путем выпаривания перед нагревом в упомянутом реакторе с псевдоожиженным слоем.26. The method according A.25, in which the black liquor is concentrated by evaporation before heating in the aforementioned fluidized bed reactor. 27. Способ по п.26, в котором черный щелок концентрируют путем выпаривания до содержания твердого вещества 20-40 мас.%.27. The method according to p, in which the black liquor is concentrated by evaporation to a solids content of 20-40 wt.%. 28. Способ по п.21, в котором ожижающие газы содержат по меньшей мере стехиометрические количества свободного кислорода для полного окисления органического материала, содержащегося в черном щелоке.28. The method according to item 21, in which the fluidizing gases contain at least stoichiometric amounts of free oxygen to completely oxidize the organic material contained in the black liquor. 29. Способ по п.21, в котором ожижающие газы содержат субстехиометрические количества свободного кислорода для частичного окисления органического материала, содержащегося в черном щелоке, и превращения другого органического материала, содержащегося в черном щелоке, в горючий отходящий газ.29. The method according to item 21, in which the fluidizing gases contain substoichiometric amounts of free oxygen to partially oxidize the organic material contained in the black liquor, and the conversion of other organic material contained in the black liquor, into a combustible exhaust gas. 30. Способ по п.29, дополнительно включающий этап подачи ожижающих газов и черного щелока таким образом, чтобы создавать отходящий газ над упомянутым псевдоожиженным слоем, содержащий <1% кислорода.30. The method according to clause 29, further comprising the step of supplying fluidizing gases and black liquor so as to create an exhaust gas above said fluidized bed containing <1% oxygen. 31. Способ по п.21, включающий следующие этапы:
обеспечение наличия реактора, содержащего технологическую область, снабженную массой сыпучего (зернистого) материала, состоящего из оксида кальция или содержащего оксид кальция;
подачу нагретого ожижающего газа в технологическую область для генерирования вихревого потока текучей среды в упомянутой технологической области, так чтобы текучая среда упомянутого вихревого потока текучей среды заставляла сыпучий материал принять форму компактной полосы и циркулировать вокруг оси упомянутой технологической области в виде турбулентного потока, причем ожижающий газ содержит кислород для по меньшей мере частичного сжигания органического материала, содержащегося в черном щелоке;
подачу черного щелока в упомянутую компактную полосу сыпучего материала и переработку черного щелока в упомянутом псевдоожиженном слое таким образом, чтобы газифицировать органические материалы, содержащиеся в упомянутом черном щелоке;
извлечение органического материала из упомянутого черного щелока в виде отходящего газа из упомянутого псевдоожиженного слоя;
извлечение неорганического материала из упомянутого черного щелока в виде твердого вещества из упомянутого псевдоожиженного слоя.
31. The method according to item 21, comprising the following steps:
ensuring the presence of a reactor containing a technological area equipped with a mass of granular (granular) material consisting of calcium oxide or containing calcium oxide;
supplying heated fluidizing gas to a process region to generate a vortex fluid stream in said process region so that the fluid of said vortex fluid stream causes the bulk material to take the form of a compact strip and circulate around the axis of said process region as a turbulent stream, the fluidizing gas comprising oxygen to at least partially burn the organic material contained in the black liquor;
feeding black liquor into said compact strip of bulk material and processing black liquor in said fluidized bed so as to gasify the organic materials contained in said black liquor;
recovering organic material from said black liquor in the form of exhaust gas from said fluidized bed;
recovering inorganic material from said black liquor as a solid from said fluidized bed.
32. Способ по п.21, в котором сырьевой материал, подаваемый для варки целлюлозы, подвергли раздавливанию для удаления из него узлов и расщеплению в продольном направлении.32. The method according to item 21, in which the raw material supplied for cooking pulp, was crushed to remove nodes from it and split in the longitudinal direction. 33. Способ по п.32, в котором раздавливание производят с помощью пары рифленых валов, вращаемых в противоположных направлениях, между которыми пропускают сырьевой материал.33. The method according to p, in which the crushing is performed using a pair of corrugated shafts, rotated in opposite directions, between which the raw material is passed. 34. Способ по п.32, в котором расщепление производят с помощью пары колковых валов, между которыми пропускают раздавленный материал.34. The method according to p, in which the splitting is performed using a pair of ring shafts between which crushed material is passed. 35. Применение гидроксида кальция в качестве добавки при натронной варке целлюлозы из травянистого исходного материала с получением целлюлозной массы для торможения образования накипи во время концентрирования черного щелока и для регенерации компонентов при переработке черного щелока, полученного, по меньшей мере частично, путем промывки целлюлозной массы.35. The use of calcium hydroxide as an additive in the pulping of pulp from grassy raw materials to obtain pulp for inhibiting scale formation during the concentration of black liquor and for the regeneration of components in the processing of black liquor obtained, at least in part, by washing the pulp. 36. Применение по п.35, где черный щелок получают частично из варочного котла и частично из процесса промывки целлюлозной массы.36. The application of clause 35, where the black liquor is obtained partly from the digester and partly from the washing process of the pulp. 37. Применение по п.35 или 36, где кремнезем содержится в упомянутом черном щелоке в форме силиката кальция при по существу исключении присутствия кремнезема в форме силиката натрия.37. The application of claim 35 or 36, wherein the silica is contained in said black liquor in the form of calcium silicate, with the substantial exclusion of the presence of silica in the form of sodium silicate. 38. Применение по п.35, при котором во время промывки добавляют флокулянт для подавления диспергирования силиката кальция.38. The application of claim 35, wherein a flocculant is added during washing to suppress dispersion of calcium silicate. 39. Применение по п.38, где упомянутый флокулянт является полиакриламидом. 39. The use of claim 38, wherein said flocculant is a polyacrylamide.
RU2006119475/12A 2003-11-03 2004-11-03 Method for manufacture of pulp and black lye recycling RU2348749C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB0325578.3A GB0325578D0 (en) 2003-11-03 2003-11-03 Method for treating black liquor
GB0325578.3 2003-11-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006119475A RU2006119475A (en) 2007-12-27
RU2348749C2 true RU2348749C2 (en) 2009-03-10

Family

ID=29725822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006119475/12A RU2348749C2 (en) 2003-11-03 2004-11-03 Method for manufacture of pulp and black lye recycling

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP1680542A1 (en)
JP (1) JP2007510814A (en)
CN (1) CN1886552B (en)
CA (1) CA2544426A1 (en)
GB (1) GB0325578D0 (en)
RU (1) RU2348749C2 (en)
WO (1) WO2005045126A1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2415984C1 (en) * 2010-04-12 2011-04-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров Hydrochemical method of regenerating sodium alkalis
RU2546514C2 (en) * 2009-10-05 2015-04-10 Валмет Пауэр Ой Method and plant for processing of cellulose plant black liquor
RU2553882C2 (en) * 2009-11-06 2015-06-20 Валмет Пауэр Ой Method and apparatus for processing black liquor of pulp mill
RU2556517C1 (en) * 2011-07-11 2015-07-10 Омиа Интернэшнл Аг Hydrophobisated calcium carbonate particles
RU2636363C2 (en) * 2013-03-21 2017-11-22 Джапан Тобакко Инк. Method for producing black liquor and method for producing liquid flavouring component
RU2683338C2 (en) * 2014-09-22 2019-03-28 Хантсмэн Интернэшнл Ллс Process for treating black liquor
RU2771348C1 (en) * 2021-09-14 2022-04-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна" Cellulose production method

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5072452B2 (en) * 2007-06-27 2012-11-14 株式会社大善 Paper material adjustment device made from palm palm
FI20085416L (en) 2008-05-06 2009-11-07 Metso Power Oy Method and equipment for treating pulp mill black liquor
RU2378432C1 (en) * 2008-07-24 2010-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Нефтепромхим" (ООО "НПО "Нефтепромхим") Method for cellulose production
CA2749168C (en) * 2008-12-09 2017-09-12 Shandong Fuyin Paper & Environmental Protection Technology Co., Ltd A base paper, the preparation method and use thereof
EP2753750B1 (en) * 2011-09-05 2019-03-06 Stora Enso Oyj Process for treating hardwood black liquor and hardwood black liquor treated according to the process
CN102517973B (en) * 2011-12-23 2015-04-01 吉林大学 Novel method for pulping and comprehensive utilization of straw
US20160298295A1 (en) * 2013-12-12 2016-10-13 Annikki Gmbh Process for lignin purification and isolation
CN109322202A (en) * 2018-09-30 2019-02-12 广西大学 A new low-concentration black liquor alkali recovery method
CN110938474B (en) * 2019-12-17 2021-10-26 新奥科技发展有限公司 Method for loading papermaking black liquor on coal sample, fluidized bed furnace and system
GB202000263D0 (en) * 2020-01-09 2020-02-26 Zelfo Tech Gmbh Apparatus and method for dry or semi dry forming fibres

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU200417A1 (en) * А. Б. Маршак, В. А. Грабовский , Н. П. Перкальский METHOD OF BLACK LIQUID EXTENSION
US2628155A (en) * 1948-12-20 1953-02-10 Gruen Bengt Herman Emanuel Method for the recovery of spent liquors from the cooking of cellulose from raw material containing silica
US3309262A (en) * 1963-12-03 1967-03-14 Container Corp Fluidized bed oxidation of waste liquors resulting from the digestion of cellulosic materials for paper making
US3523864A (en) * 1967-12-28 1970-08-11 Combustion Eng Paper pulping chemical recovery system
US4011129A (en) * 1975-04-11 1977-03-08 Domtar Limited Pulp mill recovery system
WO1997023687A1 (en) * 1995-12-22 1997-07-03 Combustion Engineering, Inc. Black liquor gasification process and regeneration of pulping liquor
RU2135273C1 (en) * 1994-02-24 1999-08-27 Дзе Бэбкок энд Уилкокс Компани System for production of special purpose gas, device to remove heat and acid gas on its basis and process of production of special purpose gas

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1743080A (en) * 1926-03-22 1930-01-07 Bradley Mckeefe Corp Manufacture of pulp and treatment of residual liquors, etc.
US1906102A (en) * 1930-05-23 1933-04-25 Rinman Erik Ludvig Method of alkalizing the waste liquors from the soda or sulphate pulp manufacture for the purpose of making them suitable for dry distillation
US3097988A (en) * 1958-11-12 1963-07-16 Sterling Drug Inc Process for regenerating black liquor
US3366535A (en) * 1966-07-11 1968-01-30 William T Neiman Process for regenerating waste liquor for reuse in kraft pulping operation
JPS55103387A (en) * 1979-02-05 1980-08-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Silica removal from pulp digesting liqur
US4303469A (en) * 1980-04-14 1981-12-01 International Paper Company Process and apparatus for recovery of spent pulping liquors
FR2550245B3 (en) * 1983-08-04 1986-02-28 Nivelleau Bruniere Patrick M F PROCESS FOR THE COMBUSTION OF WASTE BLACK LIQUORS FROM THE MANUFACTURE OF CELLULOSIC PASTE
SE462106B (en) * 1986-11-28 1990-05-07 Alf Ove Andersson SETTING OUT EXTERNAL ENERGY AND CHEMICALS FROM PILLOW PREPARATION
JP2829336B2 (en) * 1990-04-10 1998-11-25 昭雄 御田 Co-production method of pulp and soluble potassium fertilizer
SE505270C2 (en) * 1993-06-04 1997-07-28 Korsnaes Ab Black liquor combustion with mesate additive
JPH09268488A (en) * 1996-03-27 1997-10-14 Mitsubishi Paper Mills Ltd Kraft pulp manufacturing method
JP4314626B2 (en) * 1999-09-08 2009-08-19 栗田工業株式会社 Scale prevention method for alkali recovery process of pulp and paper mill
GB0119237D0 (en) * 2001-08-07 2001-10-03 Bioregional Minimills Uk Ltd Paper plant

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU200417A1 (en) * А. Б. Маршак, В. А. Грабовский , Н. П. Перкальский METHOD OF BLACK LIQUID EXTENSION
US2628155A (en) * 1948-12-20 1953-02-10 Gruen Bengt Herman Emanuel Method for the recovery of spent liquors from the cooking of cellulose from raw material containing silica
US3309262A (en) * 1963-12-03 1967-03-14 Container Corp Fluidized bed oxidation of waste liquors resulting from the digestion of cellulosic materials for paper making
US3523864A (en) * 1967-12-28 1970-08-11 Combustion Eng Paper pulping chemical recovery system
US4011129A (en) * 1975-04-11 1977-03-08 Domtar Limited Pulp mill recovery system
RU2135273C1 (en) * 1994-02-24 1999-08-27 Дзе Бэбкок энд Уилкокс Компани System for production of special purpose gas, device to remove heat and acid gas on its basis and process of production of special purpose gas
WO1997023687A1 (en) * 1995-12-22 1997-07-03 Combustion Engineering, Inc. Black liquor gasification process and regeneration of pulping liquor

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2546514C2 (en) * 2009-10-05 2015-04-10 Валмет Пауэр Ой Method and plant for processing of cellulose plant black liquor
RU2553882C2 (en) * 2009-11-06 2015-06-20 Валмет Пауэр Ой Method and apparatus for processing black liquor of pulp mill
RU2415984C1 (en) * 2010-04-12 2011-04-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров Hydrochemical method of regenerating sodium alkalis
RU2556517C1 (en) * 2011-07-11 2015-07-10 Омиа Интернэшнл Аг Hydrophobisated calcium carbonate particles
RU2636363C2 (en) * 2013-03-21 2017-11-22 Джапан Тобакко Инк. Method for producing black liquor and method for producing liquid flavouring component
US10851494B2 (en) 2013-03-21 2020-12-01 Japan Tobacco Inc. Method for preparing black liquor and method for preparing flavor component-containing liquid
RU2683338C2 (en) * 2014-09-22 2019-03-28 Хантсмэн Интернэшнл Ллс Process for treating black liquor
RU2771348C1 (en) * 2021-09-14 2022-04-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна" Cellulose production method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007510814A (en) 2007-04-26
CN1886552B (en) 2011-01-26
CA2544426A1 (en) 2005-05-19
GB0325578D0 (en) 2003-12-03
WO2005045126A1 (en) 2005-05-19
CN1886552A (en) 2006-12-27
RU2006119475A (en) 2007-12-27
EP1680542A1 (en) 2006-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2348749C2 (en) Method for manufacture of pulp and black lye recycling
US20060201641A1 (en) Methods for producing pulp and treating black liquor
US11834783B2 (en) Integrated kraft pulp mill and thermochemical conversion system
Tran et al. The kraft chemical recovery process
US8252141B2 (en) Method for recovering a low sodium content lignin fuel from black liquor
Tomani et al. Integration of lignin removal into a kraft pulp mill and use of lignin as a biofuel
RU2342477C2 (en) Facility and method for treatment of basic elongated material, suitable for paper manufacturing, facility and method for treatment of fibrous cellulose material into paper pulp, facility and method for treatment of black liquor, forming at paper manufacturing
US8500954B2 (en) Method and apparatus for processing black liquor of pulp mill
Tran et al. Advances in the Kraft chemical recovery process
US20110120662A1 (en) Method and equipment for treatment of black liquor at pulp mill
CN107902686A (en) A kind of precipitated calcium carbonate intelligent ecological utilization of resources production method
CN101845766B (en) Method and device for gasifying pulping black liquor and reclaiming directly causticized alkali
US4363698A (en) Method for drying and burning viscous aqueous liquors which contain organics
US5597445A (en) Method for recovering sodium from a spent cooking liquor
CN101857266A (en) A method for direct caustic recovery of pulping black liquor using a rotary kiln gasifier
US3414468A (en) Process of regenerating pulping liquor from cellulose digestion waste liquor
CA1160805A (en) System for drying and burning viscous aqueous liquors which contain organics
CN221638055U (en) System and conversion reactor for producing product fractions from biomass
CA1171607A (en) Elimination of potassium compounds from sodium-based pulping cycles
Skyttä Increasing lime kiln capacity through improvements in lime mud quality
JP2000136490A (en) Craft pulp manufacturing method
JPH09268488A (en) Kraft pulp manufacturing method
JPH09268487A (en) Kraft pulp manufacturing method
CN103396839B (en) Gasification alkali-recovering method of straw soda-process pulping black-liquor solid and apparatus
Train Liquor to liquor differences and the effects of liquor feed rate on the distribution of condensed phase combustion products of kraft black liquor solids burned in a laminar entrained-flow reactor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131104