LOẠI BỎ CLORUA KHỎI TRO LÒ HƠI NHÀ MÁY GIẤY KRAFF: ECO-TEC Model PDP

LOẠI BỎ CLORUA KHỎI TRO LÒ HƠI THU HỒI HÓA CHẤT NHÀ MÁY GIẤY KRAFF

Chloride removal from the kraft recovery boiler ESP dust using the precipitator dust purification (PDP) system

Xuất xứ: ECO-TEC (USA/Canada)

Download: Brochue Công Nghệ lọc trao đổi ion _ ECO-TEC Recoflo

Download: Presentation Công Nghệ lọc trao đổi ion _ ECO-TEC Recoflo

Công ty Môi Trường Hành Trình Xanh hân hạnh là nhà nhập khẩu và phân phối Giải pháp loại bỏ Clorua khỏi tro Lò Hơi thu hồi hóa chất nhà máy Giấy Kraff ECO-TEC PDP tại Việt Nam. Chúng tôi cam kết cung cấp sản phẩm và dịch vụ tốt nhất tới Quý Khách hàng.

Case study in Canada: Chloride Removal from The Kraft Recovery Boiler Dust Using the Precipitator Dust Purification (PDP) System / Loại bỏ clorua khỏi bụi lò hơi thu hồi Kraft bằng cách sử dụng hệ thống lọc bụi kết tủa (PDP)

As kraft mills gradually incorporate system closure, there is increasing concern about the accumulation of a number of non-process elements in the recovery cycle, chloride in particular. High levels of chloride lower the range of temperatures at which sticky deposits are produced on the superheater and the generating bank tubes of the kraft recovery boiler, leading to plugging of the flue gas passages. Plugging problems can cost a mill millions of dollars in lost pulp, steam, and electricity production. The precipitator dust purification (PDP) system was developed to address these problems. It removes sodium chloride from an aqueous solution of the electrostatic precipitator (ESP) dust of the recovery boiler. ESP dust from two inteior Canadian mills was dissolved in water at 55 °C, and filtered to remove suspended solids. It was then introduced into a fixed-resin bed which retained sodium chloride in preference to sodium sulphate and carbonate. Chloride removal efficiency of 97% was achieved, while the recovery of sodium sulphate and sodium carbonate was as high as 98%. The chloride-free ESP dust solution can then be returned to the kraft recovery cycle. A computer simulation indicated that treating the ESP dust using the PDP system would result in an increase in the melting point temperature of the superheater deposits. / Khi các nhà máy kraft dần dần kết hợp việc đóng cửa hệ thống, ngày càng có nhiều lo ngại về sự tích tụ của một số nguyên tố không thuộc quá trình trong chu trình thu hồi, cụ thể là clorua. Mức clorua cao làm giảm phạm vi nhiệt độ mà tại đó cặn bám được tạo ra trên bộ quá nhiệt và các ống ngân hàng tạo ra của lò hơi thu hồi kraft, dẫn đến tắc các đường ống dẫn khí thải. Các vấn đề này có thể tiêu tốn hàng triệu đô la cho việc sản xuất bột giấy, hơi nước và điện năng bị mất. Hệ thống lọc PDP được phát triển để giải quyết những vấn đề này. Nó loại bỏ natri clorua khỏi dung dịch nước của bụi lọc tĩnh điện (ESP) của lò hơi thu hồi. Bụi ESP từ hai nhà máy liên hợp của Canada được hòa tan trong nước ở 55 ° C, và được lọc để loại bỏ chất rắn lơ lửng. Sau đó, nó được đưa vào một lớp nhựa cố định giữ lại natri clorua thay vì natri sulphat và cacbonat. Hiệu suất loại bỏ clorua đạt được là 97%, trong khi thu hồi natri sunfat và natri cacbonat cao tới 98%. Sau đó, dung dịch bụi ESP không chứa clorua có thể được đưa trở lại chu trình phục hồi kraft. Một mô phỏng máy tính chỉ ra rằng việc xử lý bụi ESP bằng hệ thống PDP sẽ làm tăng nhiệt độ điểm nóng chảy của cặn quá nhiệt.

1. Công nghệ sản xuất giấy Kraff

Bản chất của công nghệ bột hóa . Có hai công nghệ bột hóa chính:

Công nghệ Kraft: là công nghệ nấu bột bằng kiềm, là sử dụng hóa chất để hòa tan các thành phần không phải sợi xellulô trong nguyên liệu, giải phóng xellulô dưới dạng bột (sợi). Kiềm đây là hỗn hợp NaOH và Na2S có chức năng hòa tan lignín và semixellulô để giải phóng sợi xellulô. Khi đó nước thải (dịch nấu chứa hóa chất nấu và các hợp chất tự nhiên có trong gỗ, nhiều nhất là lignin) sẽ chứa nhiều kiềm (pH cao) và có mùi đặc trưng của các hợp chất lưu huỳnh (các tiol và sulphua-mercaptan),chỉ số COD và độ màu (do lignin) rất cao.

Về khía cạnh bột giấy nếu cần tẩy trắng nó sẽ tiêu thụ nhiều hóa chất tẩy trắng hơn so với bột nấu bằng phương pháp sulphit. Đây là công nghệ phổ biến nhất trên thế giới và cả ở Việt Nam. Một nhà máy bột giấy hoàn chỉnh bao gồm đầy đủ các công đoạn như được trình bày trong dưới đây. 

Sơ đồ công nghệ Kraft, các nguồn nước thải và tác nhân ô nhiễm 

Trong dây chuyền này nước, năng lượng và hóa chất được tuần hoàn tối đa. Dòng liệu (mảnh gỗ, tre) đi từ trái sang phải qua các công đoạn nấu, sàng (loại bỏ mấu, mảnh chưa chín), rửa, tẩy bằng oxygen, rửa trước khi sang công đoạn tẩy trắng bằng hóa chất. Nước sạch hầu như chỉ sử dụng để rửa bột ở công đoạn cuối của quá trình nấu bột, sau đó đi ngược dòng để rửa bột thô, dịch thải ở đây có nồng độ hóa chất và chất hữu cơ rất cao và có màu đen nên được gọi là dịch đen.  

Dịch đen được cô đặc đến mức đốt được, bổ sung Na2SO4 và được phun vào lò thu hồi hoạt động ở điều kiện đủ để khử sunphat thành sunphua, phần hữu cơ sẽ cháy sinh nhiệt dùng để sản xuất hơi sử dụng cho nhà máy, tro-xỉ là các hợp chất Na được chuyển thành Na2CO3 và Na2S. Hòa tan tro-xỉ này thu  được dịch xanh, cho phản ứng với vôi sẽ tái sinh được dịch trắng là hỗn hợp NaOH + Na2S quay lại nấu bột. Theo sơ đồ công nghệ kraft, hệ chưng bốc dịch đen và lò hơi thu hồi hóa chất vừa đóng vai trò thu hồi 95% hóa chất nấu bột vừa đóng vai trò xử lý trên 90% chất ô nhiễm của toàn nhà máy bột.

2. Chloride removal from the kraft recovery boiler ESP dust using the precipitator dust purification (PDP) system / Loại bỏ clorua khỏi bụi ESP của lò hơi thu hồi kraft bằng cách sử dụng hệ thống lọc Eco-Tec - Model PDP

Nguồn: trích nghiên cứu bài báo

Chloride (Cl) enters kraft mill chemical recovery cycles in wood chips, caustic, and ClO2 generator spent acid. Chloride concentrations cause recovery boilers plugging and corrosion, minimizing steam generation and causing expensive shutdowns. For years, pulp mills have purged a portion of precipitator ash to control Cl level. This means that more make-up sodium and sulfur must be added to the liquor cycle when precipitator ash is purged. / Clorua (Cl) đi vào các chu trình thu hồi hóa chất của nhà máy kraft trong dăm gỗ, xút và axit đã qua sử dụng tạo ClO2. Nồng độ clorua gây ra hiện tượng tắc nghẽn và ăn mòn nồi hơi thu hồi, giảm thiểu việc tạo ra hơi nước và gây ra việc tắt máy tốn kém. Trong nhiều năm, các nhà máy sản xuất bột giấy đã lọc sạch một phần tro của chất kết tủa để kiểm soát mức độ Cl. Điều này có nghĩa là phải bổ sung nhiều natri và lưu huỳnh hơn vào chu trình rượu khi tro của chất kết tủa được lọc sạch.

2.1 Product Details PDP system / Chi tiết hệ thống PDP
Eco-Tec has designed and implemented several systems for the removal of chlorides from the Kraft chemical recovery cycle. / Eco-Tec đã thiết kế và triển khai một số hệ thống để loại bỏ clorua khỏi chu trình thu hồi hóa chất Kraft.

Eco-Tec Precipitator Dust Purification (PDP™) is a Chloride Removal System that selectively removes chlorides from the electrostatic precipitator (ESP) dust. The PDP™ system utilizes Eco-Tec’s patented Salt Separation (SSU) process to achieve the selective removal of chloride from sulphates salts while recovering valuable cooking chemicals (Na, SO4, and CO3). / Hệ thống lọc Eco-Tec PDP ™ là một Hệ thống giúp loại bỏ chọn lọc các clorua khỏi bụi của bộ lọc bụi tĩnh điện (ESP). Hệ thống PDP ™ sử dụng quy trình Tách muối (SSU) đã được cấp bằng sáng chế của Eco-Tec để loại bỏ chọn lọc clorua khỏi muối sunfat đồng thời thu hồi các hóa chất xút có giá trị (Na, SO4 và CO3).

2.2 Why Use the PDP System? / Tại sao sử dụng Hệ thống PDP?

Avoiding build-up and corrosion by reducing the Chloride levels. / Tránh tích tụ và ăn mòn Lò Hơi Thu Hồi bằng cách giảm mức Clorua.

For years, pulp mills have purged a portion of precipitator ash to control Cl level, which cause added expense of make-up chemicals required for white liquor. This means that more make-up sodium and sulfur must be added to the liquor cycle when precipitator ash is purged. The PDP system offers a more efficient solution. / Trong nhiều năm, các nhà máy sản xuất bột giấy đã loại bỏ một phần tro của chất kết tủa để kiểm soát mức độ Cl, điều này gây ra thêm chi phí cho các hóa chất cần thiết cho dung dịch ngâm trắng. Điều này có nghĩa là phải bổ sung nhiều natri và lưu huỳnh hơn vào chu trình ngâm khi tro của chất kết tủa được lọc sạch. Hệ thống PDP cung cấp một giải pháp hiệu quả hơn.

The installation of an integrated Eco-Tec PDP system allows recovery of valuable cooking chemicals (Na, SO4, and CO3) while removing chlorides from the ESP dust. The mill benefits by decreasing overall chemical makeup costs and improvements in recovery boiler operation. / Việc lắp đặt hệ thống PDP Eco-Tec tích hợp cho phép thu hồi các hóa chất xút có giá trị (Na, SO4 và CO3) đồng thời loại bỏ clorua khỏi bụi ESP. Nhà máy được hưởng lợi bằng cách giảm chi phí hóa chất tổng thể và cải tiến trong vận hành lò hơi thu hồi.

The systems are designed to meet each kraft mill’s unique operating requirements and chemical characteristics. / Các hệ thống này được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu vận hành và đặc tính hóa học riêng của mỗi nhà máy kraft.

Chloride depresses the recovery boiler deposit sticky temperature: / Clorua làm giảm nhiệt độ của nồi hơi thu hồi

• Increased boiler fouling rates / Tăng tỷ lệ bám bẩn lò hơi
• Increased boiler downtime for washing / Tăng thời gian dừng lò hơi để rửa
• Increased soot blowing /Tăng muội thổi

2.3 Chloride Sources / Nguồn Clorua
Wood Furnish

• Example: 2000 t/d @ 200 ppm = 0.4 t/d Cl

Caustic makeup

• Example 20 t/d @ 1% = 0.2 t/d Cl

Sulfur makeup NaSH sesqui salt cake etc

• Example 40 t/d @ 0.5% = 0 2 t/d Cl

Mill water

• Example 500 gpm at 100 ppm = 0.3 t/d Cl

Liquor sharing with other mills

• Example 1 truck/d at 1% Cl in DS 0.2 t/d Cl

2.4 Effect of Deposit Composition on Sticky Temperature / Ảnh hưởng của thành phần tiền gửi đến nhiệt độ dính

Sticky Temperature Chart / Biểu đồ nhiệt độ dính

• Chart uses mole% (typically = double % wt) / Biểu đồ sử dụng% mol (thường = double% wt)
• Recognize that chart was developed for desposit composition which is believed to be closer to the liquor composition than the ESP ash composition where Cl & K are enriched / Ghi nhận rằng biểu đồ được phát triển cho tlà gần với thành phần dung dịch hơn thành phần tro ESP trong đó Cl & K được làm giàu
• That said a lot of industry experience is based on ESP ash chloride data which tracks liquor composition / Điều đó nói lên rất nhiều kinh nghiệm trong ngành dựa trên dữ liệu clorua tro ESP theo dõi thành phần dung dịch
• Many mills are targeting 1% wt CI in ESP ash which corresponds to 0.3% wt in liquor solids or 0.6 mole% / Nhiều nhà máy đang nhắm mục tiêu 1% trọng lượng CI trong tro ESP tương ứng với 0,3% trọng lượng trong chất rắn trong dung dịch hoặc 0,6 mol%

Sticky Temperature Chart Potassium / Biểu đồ nhiệt độ dính Kali

• Potassium K is equivalent to sodium in pulping active alkali / Kali K tương đương với natri trong kiềm hoạt tính dạng bột
• Any loss of K must be madeup as sodium caustic / Bất kỳ sự mất mát nào của K phải được tạo thành xút natri
• In a mill that is controlling chlorides K makes little difference to sticky temperature lines on sticky temperature chart converge / Trong một nhà máy đang kiểm soát clorua K ít tạo ra sự khác biệt đối với các đường nhiệt độ dính trên biểu đồ nhiệt độ dính hội tụ
• An equivalent sticky temperature can be reached simply by achieving slightly lower chloride levels / Có thể đạt được nhiệt độ dính tương đương đơn giản bằng cách đạt được mức clorua thấp hơn một chút

ESP Ash Purging to Control Chlorides / ESP tro tẩy để kiểm soát clorua

Many mills have begun purging ESP ash to reduce chlorides / Nhiều nhà máy đã bắt đầu tẩy tro ESP để giảm clorua

ESP ash is targeted for purging or treatment due to enrichment of (Cl 2 to 3x) and K (1.5 to 2x )compared to liquors / Tro ESP được nhắm mục tiêu để tẩy hoặc xử lý do làm giàu (Cl 2 đến 3x) và K (1.5 đến 2x) so với rượu

Typical ESP Ash Composition / Thành phần tro bụi ESP điển hình

• Sodium:   25 to 30% wt
• Potassium:  3 to 5% wt
• Sulfate:  50 to 65% wt
• Carbonate: 1 to 10% wt
• Chloride: 1 to 5% wt
• Insolubles: < 0.25% wt

ESP Ash Purging to Control Chlorides / ESP tro tẩy để kiểm soát clorua

• Ash can oe purgea wet or dry continuousiy or batch wise / Tro có thể ướt hoặc khô liên tục hoặc theo từng đợt
• Purging has low capital but high operating costs / Thanh lọc có vốn thấp nhưng chi phí vận hành cao
• Chemical makeup costs for a 40 t d ash purge are / Chi phí Hóa chất cho một lần tẩy tro 40 tấn là:

          + 1 million/yr for sesqui at 0 USD/t & caustic at 400 USD/t

          + 2 million/yr for salt cake at 150 USD/t & caustic at 400 USD/t

          + 3 million/yr for NaSH at 400 USD/t & caustic at 400 USD/t

• Many mills find improved boiler operability fewer cleaning, cycles etc more than offsets this operating cost / Nhiều nhà máy nhận thấy khả năng hoạt động của lò hơi được cải thiện ít chu kỳ làm sạch hơn, v.v.
• A chloride balance or 6 month purging trial can establish chloride purge requirement / Cân bằng clorua hoặc thử nghiệm thanh lọc 6 tháng có thể thiết lập yêu cầu thanh lọc clorua
• The chemical savings compared to purging can usually justify a chloride removal systemy / Tiết kiệm hóa chất so với tẩy rửa thường có thể biện minh cho một hệ thống loại bỏ clorua

Cl Removal with a PDP System / Loại bỏ Cl bằng Hệ thống PDP

• As a mill attempts to achieve lower chloride levels it may begin to "chase its tail" due to chloride content in the makeup streams (often 1%) / Khi một nhà máy cố gắng đạt được mức clorua thấp hơn, nó có thể bắt đầu lọc hàm lượng clorua trong các hơi (thường là 1%)
• A PDP system with high removal efficiency and low losses can achieve ower chloride levels due to reduced Cl in the makeup / Một hệ thống PDP với hiệu quả loại bỏ cao và thất thoát thấp có thể đạt được mức clorua do giảm Cl trong thành phần
• It is useful to consider net chloride removal when evaluating competing systems / Sẽ rất hữu ích khi xem xét loại bỏ clorua ròng khi đánh giá các hệ thống cạnh tranh

          Net Cl Removal = Cl removed - CI in makeup of losses / Net Cl Removal = Cl bị loại bỏ - CI để bù đắp tổn thất

5. Benefits / Ưu điểm

High efficiency ~ simple package ~ proven reliability / hiệu quả cao ~ gói đơn giản ~ độ tin cậy đã được kiểm chứng

• Significantly less floor and head space. / Không gian sàn và đầu ít hơn đáng kể.
• Excellent removal efficiency and high chemical recovery. / Hiệu quả loại bỏ tuyệt vời và thu hồi hóa chất cao.
• Uses Eco-Tec’s highly efficient Salt Separation (SSU) process. / Sử dụng quy trình Tách muối (SSU) hiệu quả cao của Eco-Tec.
• Increased steam and power production, increased boiler capacity. / Tăng sản lượng hơi và giảm điện năng, tăng công suất lò hơi.
• No chemicals are required for resin bed regeneration – just water. / Không cần hóa chất để tái tạo lớp nhựa - chỉ cần nước.
• Pre-assembled, skid-mounted, and Easy to integrate into existing processes. / Được lắp ráp dạng skid và dễ dàng tích hợp vào các quy trình hiện có.
• Reduced downtime for recovery boiler washing, reduced operating and installation costs, reduced shipping costs. / Giảm thời gian dừng máy để rửa nồi hơi phục hồi, giảm chi phí vận hành và lắp đặt, giảm chi phí vận chuyển.
• Complete system design – Eco-Tec systems are highly automated and can often be used to service multiple lines. / Thiết kế hệ thống hoàn chỉnh - Hệ thống Eco-Tec có tính tự động hóa cao và thường có thể được sử dụng để bảo dưỡng nhiều dây chuyền.
• Factory assembled modules and testing in Eco-Tec’s ISO registered facility assures fast start-up and reliable operation. / Các mô-đun được lắp ráp tại nhà máy và thử nghiệm trong cơ sở đăng ký ISO của Eco-Tec đảm bảo khởi động nhanh và hoạt động đáng tin cậy.
• Proven, quality, corrosion resistant components and materials selected for long service life. / Các thành phần và vật liệu đã được kiểm chứng, chất lượng, chống ăn mòn được lựa chọn để có tuổi thọ lâu dài
• Eco-Tec provides start-up supervision, customer training, and access to the ECO-SERV program that includes performance monitoring and 24 hour telephone service. / Eco-Tec cung cấp dịch vụ giám sát khởi động, đào tạo khách hàng và truy cập vào chương trình ECO-SERV bao gồm giám sát hoạt động và dịch vụ điện thoại 24 giờ.

4. Technical Service and Support / Dịch vụ và hỗ trợ kỹ thuật

• On-site commissioning supervision, performance demonstration, and operator training / Giám sát vận hành tại chỗ, trình diễn hiệu suất và đào tạo người vận hành
• Performance monitoring and technical support program (Eco SERV™) / Chương trình hỗ trợ kỹ thuật và giám sát hiệu suất (Eco SERV ™)
• 24/7 telephone access to technical services support / Truy cập điện thoại 24/7 để hỗ trợ các dịch vụ kỹ thuật
• Extensive spare parts inventory for next day shipment of most replacement parts / Kho phụ tùng thay thế dồi dào để vận chuyển hầu hết các bộ phận thay thế ngay.