Technologia autokaustyzacji węglanu sodu za pomocą metaboranu sodu

• Autorzy: Michniewicz M. , Janiga M.

Warianty tytułu

EN

The technique for sodium carbonate autocaustization with sodium metaborate

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono proces autokaustyzacji boranowej zachodzący w palenisku kotła sodowego i rozpuszczalniku stopu w obecności metaboranu sodowego. Omówiono mechanizm i reakcje chemiczne, których przebieg jest zależny od warunków, głównie temperatury, a także stosunku molowego Na/B w ługu czarnym. Stwierdzono, że częściowa autokaustyzacja boranowa jest obecnie technicznie możliwa i ekonomicznie korzystna, w szczególności w celulozowniach siarczanowych, w których "wąskim gardłem" jest oddział kaustyzacji i wypalania wapna. Świadczą o tym zakończone powodzeniem próby wdrożenia tej technologii w skali przemysłowej. Już kilka celulozowni na świecie stosuje technologię częściowej autokaustyzacji, co pozwoliło im na zwiększenie produkcji ługu białego bez poniesienia nakładów inwestycyjnych na wzrost wydajności tradycyjnych układów kaustyzacji i wypalania wapna. Dodatkową korzyścią jest zmniejszenie emisji zanieczyszczeń do środowiska oraz zmniejszenie zużycia energii/paliwa do pieca wapiennego. Autokaustyzacja boranowa może zastąpić lub wesprzeć istotną część tradycyjnego procesu regeneracji chemikaliów warzelnych w metodzie siarczanowej. Wdrożenie pełnej autokaustyzacji byłoby dużym przełomem w technologii produkcji mas celulozowych siarczanowych, a właściwie należałoby mówić o nowej technologii siarczanowo-boranowej.

EN

The article presents borate autocaustization in a recovery boiler furnace and dissolving tank with sodium metaborate. It discusses mechanism and chemical reactions, which course depends on some conditions, mainly temperature and molar ratio Na/B in black liquor. It was found that at present partial borate autocaustization is technically possible and cost effective, in particular in sulphate pulp mills where the caustization and lime kiln department is a main source of bottlenecks. This conclusion has been proved by successfully finished trials of implementing this technique in the industrial scale. Several pulp mills in the world already use the technique of partial autocaustization, which helps to increase production of white liquor without bearing costs for the capacity growth of the conventional caustization and lime kiln department. Additional benefit is connected with lower emissions to the environment and reduced consumption of energy or fuel by a lime-kiln. Borate autocaustization can replace or support a crucial part of conventional recovery of cooking chemicals in the sulphate method. Implementation of full autocaustization would be a turning point in the production of kraft pulp, actually a beginning of a new kraftborate technology.

Słowa kluczowe

PL

masa celulozowa; ług; autokaustyzacja boranowa

EN

paper pulp; lye; borate autocaustization

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Papierniczy
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 66, nr 5
• Strony: 263--268
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz.

Twórcy

autor

Michniewicz M.

autor

Janiga M.

• Instytut Biopolimerów i Włókien Chemicznych, ul. M. Skłodowskiej-Curie 19/27, 90-570 Łódź

Bibliografia

• 1. Janson J.: "Preparation of liquor for delignification or alkali treatment by autocaustization, and preparation of pulp with this liquor", U.S. pat. 4,116,759. Issued Sept. 26, 1978. 8 claims. 7 p. Cl.162/32. Filed: U.S. appln. 719,139 (Aug. 31, 1976).
• 2. Janson J.: "Use of unconventional alkali in cooking and bleaching. (1). A new approach to liquor generation and alkalinity", Paperi Puu 59, 6/7, 425-430 (1977).
• 3. Janson J., Pekkala O.: "Use of unconventional alkali in cooking and bleaching. (2). Alkali cooking of wood with use of borate", Paperi Puu 59, 9, 546-548, 551-552, 555-557 (1977).
• 4. Janson J., Pekkala O.: "Use of unconventional alkali in cooking and bleaching. (3). Oxygen-alkali cooking and bleaching with use of borate", Paperi Puu 60, 2, 89-93 (1978).
• 5. Janson J.: "Use of unconventional alkali in cooking and bleaching. (4). Kraft cooking with use of borate", Paperi Puu 60, 5, 349-352, 355-357 (1978).
• 6. Janson J.: "Use of unconventional alkali in cooking and bleaching. (5). Autocausticizing reactions", Paperi Puu 61, 1, 20-24, 27-30 (1979).
• 7. Janson J.: "Use of unconventional alkali in cooking and bleaching. (6). Autocausticizing of sulfur-containing model mixtures and spent liquors", Paperi Puu 61, 2, 98-103 (1979).
• 8. Janson J.: "Autocausticizing alkali and its use in pulping and bleaching", Paperi Puu 61, 8, 495-504 (1979).
• 9. Janson J.: "Pulping processes based on autocausticizable borate", Svensk Papperstidn. 83, 14, 392-395 (1980).
• 10. Tran H., Mao X., Cameron J.H., Bair C.M.: "Autocausticizing of smelt with sodium borates", 1998 International Chemical Recovery Conf. Proceedings (TAPPI i CPPA), 01.06.1998, s. 841-852; Pulp Paper Can. 100, 9, 5 (1999).
• 11. Tran H., Bair C.M., McBroom R.B., Strang W., Morgan B.: "Partial autocausticizing of kraft smelt with sodium borates", Tappi/Solutions! 84, 9, 1-16 (2001).
• 12. Hoddenbagh J.M.A., Wilfing K., Miller K., Hardman D., Tran H., Bair C.: "Borate autocausticizing: A cost effective technology", Pulp Paper Can. 103, 11, 16-22 (2002).
• 13. Hunter M., Stuart D., Bursey R., Tran H., Kochesfahani S.H.: "Mill trial on partial autocausticizing using borate", 2001 Engineering/Finishing & Converting Conf. Proceedings, San Antonio, TX, 16-20.09.2001, s. 439-454.
• 14. Tran H., Mao X., Lesmana N., Kochesfahani S.H., Bair C.M., McBroom R.: "Effects of partial borate autocausticizing on kraft recovery operations", Pulp Paper Can. 103, 12, 74-78 (2002).
• 15. Tran H., Mao X., Kochesfahani S.H., Bair C.M.: "Occurrence of borate autocausticizing reactions during black liquor combustion", 2003 TAPPI Fall Technical Conf.: Engineering, Pulping and PCE and I, Proceedings, Chicago 26-30.10.2003, s. 679-712.
• 16. Mao X., Kim J-Y., Tran H.N., Kochesfahani S.H., Bair C.M.: "Effect of Chloride and Potasium on Borate Autocausticizing Reactions During Black Liquor Combustion", 2004 International Chemical Recovery Conf. Proceedings, Charleston, SC, 06-10.06.2004, s. 167-174.
• 17. Kochesfahani S.H., Bair C.M.: "Partial borate autocausticizing technology", 2002 Fall Technical Conf. Proceedings, San Diego, CA, 08-11.09.2002, s. 461-468.
• 18. Kochesfahani S.H., Bair C.M., Kirk M.: "Partial Borate Autocausticizing, a New Technology in Chemical Recovery", 57th Appita Annual General Conf. Proceedings, Melbourne, 05-07.05.2003, s. 393-400.
• 19. Kochesfahani S.H., Alam F., Blackwell B.: "Cost saving opportunities with partial borate autocausticizing", 2003 Fall Technical Conf.: Engineering, Pulping and PCE and I, Proceedings, Chicago 26-30.10.2003, s. 849-861.
• 20. Björk M., Sjögren T., Lundin T., Rickards H., Kochesfahani S.: "Partial borate autocausticizing proven a success in Europe", 2004 International Chemical Recovery Conf. Proceedings, Charleston, SC, 10.06.2004, s. 201-207.
• 21. Björk M., Sjögren T., Lundin T., Rickards H., Kochesfahani S.: "Partial borate autocausticizing trial increases capacity at Swedish mill", Tappi J. 4, 9, 15-19 (2005)
• 22. Alam F,. Dunn J., Kochesfahani S.: "Substantial improvement in energy efficiency for existing processes - 1: Borate autocausticizing, achievements, challenges, and opportunities", 2005 AIChE Spring National Meeting, Conf. Proceedings, Atlanta 10-14.04.2005, s. 393.
• 23. http://www.borax.com
• 24. Prihoda S., Wandelt P., Kubes, G.J.: "Effect of Borates on Kraft, Kraft-AQ, and Soda-AQ Cooking of Black Spruce [Picea mariana]", Paperi Puu 78, 8, 456-460 (1996).
• 25. Koran C., Wandelt P., Kubes G.J.: "Effect of Temperature on Borate-Based Kraft Cooking of Black Spruce [Picea mariana]", Paperi Puu 78, 9, 541-544 (1996).
• 26. Cameron J.H., Yusuf Z.: "Decarbonization of sodium carbonate with sodium metaborate", 2001 Pulping Conf. Proceedings, Seattle 04-07.11.2001, s. 1163-1170.
• 27. Cameron J.H., Bujanovic B., Yusuf Z., Anbalagan M., Subbaiyan R.:"Use of borate autocausticizing to supplement lime kiln and causticizing capacities", 2003 TAPPI Fall Technical Conf.: Engineering, Pulping and PCE and I, Proceedings, Chicago 26-30.10.2003, s. 5013-5027.
• 28. Bujanovic B., Cameron J.H., Yilgor N.: "Comparative studies of kraft and kraft-borate pulping of black spruce", J. Pulp Paper Sci. 29, 6, 190-19 (2003).
• 29. Yusuf Z., Cameron J.: "Decarbonization reactions between sodium metaborate and sodium carbonate", Ind. Eng. Chem. Res. 43, 26, 8148-8154 (2004).
• 30. Bujanovic B., Cameron J.H., Yilgor N.: "Some properties of kraft and kraft-borate pulps of different wood species", Tappi J. 3, 6, 3-6 (2004).
• 31. Genco J.M., Zou H., Bennett P.D., Kochesfahani S., Bair C.: "Kraft borate laboratory cooks with varying sulfidity", 2002 TAPPI Fall Technical Conf. Proceedings, San Diego, CA, 08-11.09.2002, s. 211-227.
• 32. Lindberg D.; Perander L., Backman R., Hupa M., Kochesfahani S., Rickards H.: "Borate autocausticizing equilibria in recovery boiler smelt", Nord. Pulp Paper Res. J. 20, 2, 232-236 (2005).
• 33. Hupa M., Forssen M., Backman R., Stubbs A., Bolton R.: "Fireside behavior of black liquors containing boron", Tappi J. 1, 3, 48-52 (2002).
• 34. Richard T., Nohlgren I., Warnqvist B.; Theliander H.: "Mass and energy balances for a conventional recovery cycle and for a recovery cycle using borates or titanates", Nord. Pulp Paper Res. J. 17, 3, 213-221 (2002).
• 35. Forssen M., Hupa M., Kochesfahani S., Rickards H.: "Autocausticization reactions in burning single droplets of boron containing black liquors", 2003 TAPPI Fall Technical Conf.: Engineering, Pulping and PCE and I, Proceedings, Chicago 26-30,10.2003, s. 667-678.
• 36. Forssen M., Hupa M., Kochesfahani S., Rickards H.: "Autocausticization by borate in burning black liquor droplets", 2004 International Chemical Recovery Conf. Proceedings, Charleston, SC, 06-10.06,2004, s. 191-199.
• 37. Nohlgren I.: "Non-conventional causticization technology: A review", Nord. Pulp Paper Res. J. 19, 4, 470-480 (2004).
• 38. Eckert B., Turpin D., Dunn J.: "Improving fiber yield through borate autocausticizing", Tappi/Solutions! 88, 4, 33-34 (2005).
• 39. Stigsson L.L., Ulmgren P.R., Backman R.V., Tomani P.: "Recovery of strongly alkaline chemicals for the NovaCell process", 2004 International Chemical Recovery Conf. Proceedings, s. 659-678.