Modelling of the chemical recovery cycle of black liquor in a pulp mill using Aspen Plus

Abstract

In the digestion of the wood logs in the cooking plant of a Kraft pulp mill, the cellulose interacts with a solution that contains NaOH and Na2S as some others salts, and it gets delignificated. The lignin separated from the wood together with cellulose and hemicellulose derivates, wood extractives and inorganic salts form a by-product called black liquor. This liquor goes through a series of processes that convert the products into fresh NaOH and Na2S to be used again in the digestor, which is called recovery cycle, a mechanism that benefits the pulp mill both with heat and chemicals recovery. The purpose of this project is to implement a model for each stage of the cycle: evaporation of the black liquor, recovery and auxiliary boiler, and recaustizicing plant and lime kiln with the addition of a steam turbine cycle connected to the boiles exhaust system. These models have to be validated with the data of a real industrial mill. The validation of the processes was succesful, being able to produce 384,6 t/hr of WL with an 82% causticity and a 36% sulfidity and at the same time generating a gross power output 168,3 Mwe, complying with the conditions of every stage and the limitations in the gases emissions

Kraft-sellutehdaslaitoksen keittolaitoksessa olevien puutöiden hajottamisessa selluloosa vuorovaikuttaa liuoksella, joka sisältää NaOH: a ja Na2S: ää kuten jotkut muut suolat, ja se saa delignifioitua. Puulista erotettu ligniini yhdessä selluloosan ja hemiselluloosajohdannaisten, puuuutteiden ja epäorgaanisten suolojen kanssa muodostaa sivutuote, jota kutsutaan mustalipeeksi. Tämä viina kulkee läpi useita prosesseja, jotka muuttavat tuotteet tuoreeksi NaOH: ksi ja Na2S: ksi uudelleen käytettäväksi digestoijassa, jota kutsutaan elpymisjaksoksi, mekanismista, joka hyödyttää sellutehtaita sekä lämmön että kemikaalien talteenotolla. Tämän hankkeen tarkoituksena on toteuttaa mallia jokaisen syklin vaiheessa: mustalipeän haihduttaminen, talteenotto ja apukattila sekä rikastusvoima ja kalkkiuuni lisäämällä höyryturbiinikierto, joka on kytketty boileihin pakojärjestelmään. Nämä mallit on validoitava todellisen teollisuuslaitoksen tietojen avulla. Prosessien validointi oli onnistunut ja pystyi tuottamaan 384,6 t / h WL: ää, jossa oli 82% kaustisuutta ja 36% sulfidityiä ja samalla tuotti bruttotehon 168,3 Mwe, joka täytti jokainen vaihe ja kaasun päästöjen rajoitukset