DE1517209B1

DE1517209B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Regenieren von Natriumsulfitund Natriumbisulfit-Zellstoffablaugen

Info

Publication number: DE1517209B1
Application number: DE19651517209
Authority: DE
Inventors: Ivan Grancic; Jan Hojnos
Original assignee: PRVNI BRNENSKA STROJINTA ZD Y
Current assignee: PRVNI BRNENSKA STROJINTA ZD Y
Priority date: 1964-02-15
Filing date: 1965-02-11
Publication date: 1970-06-18
Also published as: US3471263A; FI46408B; FI46408C; US3549484A; NO115514B; GB1104622A; CH433952A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Gemisch bei einer Berührungszeit von Va bis 3 Stuneine Vorrichtung zum Regenerieren von Natrium- den behandelt wird.

sulfit- und Natriumbisulfit-Zellstoffablaugen durch Die gesamte Menge der aus einem konischen Zer-

Verbrennen der Ablauge und Oxydieren der an- stäubungsgefäß und dem Oxydationsreaktor abgehenfallenden Schmelze. 5 den heißen Abgase kann als Verbrennungsluft in den

Bei dem neuen Verfahren der Zellstofferzeugung Verbrennungsofen geführt werden. Gemeinsam mit mit neutralem bzw. saurem Natriumsulfit ist es not- den Abgasen wird zweckmäßigerweise die ganze wendig, die organischen Stoffe aus den Ablaugen zu Menge des feinen Flugstaubes aus der Zerstäubungsverwerten bzw. unschädlich zu machen und die ge- einrichtung und dem Oxydationsreaktor in den Verbrauchten Kochchemikalien zu regenerieren und io brennungsofen zurückgeführt. Der grobe Anteil des wieder in die Kochlösung des Natriumsulfits zurück- Pulverproduktes aus dem Sichter kann in einer Mahlzuführen, einrichtung vermählen und in den Fluidreaktor

Bisher wurden zu diesem Zweck einige Regenera- dosiert werden.

tionsverfahren ausgearbeitet, von welchen jedoch nur In den Oxydationsreaktor können die Oxydations-

sehr wenige in der Praxis zur Geltung gekommen 15 gase mit einer Temperatur von 50 bis 400° C unter sind. Nach dem Prinzip der Oxydation des Natrium- einer solchen Geschwindigkeit eingeführt werden, daß sulfids in der Schmelze nach der Eindickung und sich das Pulverprodukt im Fluidzustand befindet. Das Verbrennung der Ablaugen wurden bisher zwei Ver- kontinuierlich aus dem Oxydationsreaktor abgehende fahren vorgeschlagen. Nach einem Verfahren wird oxydierte Pulverprodukt wird im Wasser gelöst und die Schmelze abgekühlt und in einer dreistufigen 20 nach Sättigung mit gasförmigem Schwefeldioxyd Stabmühle zu Pulver vermählen, in das im Gegen- wieder als Kochlösung benutzt, womit ein Regenerastrom Luft geführt wird, durch deren Wirkung das tionszyklus geschlossen wird.

Sulfid zum Sulfit oxydieren soll. Das Verfahren hat Durch die Kreislaufführung der heißen Abgase aus

sich jedoch in der Praxis nicht bewährt. dem Zerstäubungsgefäß und aus dem Oxydations-

Nach dem zweiten Verfahren wird die hoch- 25 reaktor werden auch die Wärmemengen vollkommen konzentrierte Wasserlösung der Schmelze in einen ausgenutzt, die bei der exothermen Oxydation des Drehofen geführt, wo unter Lufteinwirkung das Sulfids im Oxydationsreaktor entstehen.
Natriumsulfied in Suspension zu Sulfit oxydieren Ein großer Vorzug des beschriebenen Regenera-

soll. Aber auch dieses Verfahren ließ sich nicht tionssystems ist, daß der anfallende Flugstaub des realisieren, denn es bewährt sich nicht in der 30 Pulverproduktes in einem geschlossenen Kreislauf gePraxis, führt wird und die Wärme des Sauerstoffes aus den

Zur Zerstäubung der geschmolzenen anorganische Abgasen im Regeneratiönskessel genutzt wird.
Salze enthaltenden und aus dem unteren Teil des Die Einführung eines Luft-Dampf-Gemisches in

Regenerationskessels in den Auflösebehälter aus- den Oxydationsreaktor hat den Vorteil, daß die Reakfließenden Schmelze wurde bisher ein selbständiges 35 tionsgeschwindigkeit der selektiven Oxydation des Rohr mit abgeflachten Enden angewandt, mit dessen Sulfids wesentlich beschleunigt und somit überHilfe die Schmelze mit Luft oder Dampf vor dem wiegend Natriumsulfit gebildet wird.
Einfall in die Lösung zerstäubt wurde. Diese Zer- Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen

stäubungseinrichtung ist sehr unvollkommen, denn sie Verfahrens geeignete Vorrichtung ist, ausgehend von zerstäubt den Strom der Schmelze nur teilweise, was 4° einer Konstruktion, die in Form einer Auslaufrinne heftige Explosionen zur Folge hat, die beim Einfall des Verbrennungsofens ausgebildet ist, dadurch gedes ungenügend zerstäubten Stromes der Schmelze kennzeichnet, daß auf der unteren Seite der Auslaufmit einer Temperatur von 700 bis 900° C in die rinne eine Zerstäubungseinrichtung angeordnet ist, Lösung entstehen. Diese Explosionen erzeugen in der die aus zwei miteinander verbundenen halbkreisnächsten Umgebung ein gefährliches und unhygieni- 45 förmigen Segmenten besteht, wobei beide Segmente sches Arbeitsmilieu. eine Kammer zur Verteilung des Zerstäubungs-

Infolge der Temperatur der Schmelze und der mediums bilden, die in einem halbkreisförmigen ein-Wirkung der Explosionen biegt sich oft das voll- stellbaren Austrittsschlitz mündet. Der halbkreiskommen selbständig unter der Auslaufrinne angeord- förmige einstellbare Austrittsschlitz der Zerstäubungsnete abgeflachte Zerstäubungsrohr, wodurch sich die 5° einrichtung bildet vorzugsweise einen Kegel, dessen Richtung des Zerstäubermediums außerhalb des Oberfläche mit der horizontalen Ebene einen Winkel Stromes der ausfließenden Schmelze ändert. In diesem von 10 bis 45° einschließt.

Fall kommt es zu so intensiven Detonationen, daß es Die Zerstäubungseinrichtung ist an der unteren

notwendig ist, den Betrieb des Regenerationskessels Seite der Auslaufrinne in einer Entfernung von etwa zu unterbrechen und das Zerstäubungsrohr zu repa- 55 50 bis 100 mm von derem unteren Ende fest anrieren bzw. auszuwechseln. gebracht. In ein Segment der Zerstäubungseinrich-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die tung mündet die Zuleitung des Zerstäubungsmediums. Mängel der bisherigen Verfahrenseinrichtungen zu Der halbkreisförmige einstellbare Austrittsschlitz

beseitigen. ist so konstruiert, daß aus ihm ein unter einem Druck

Diese Aufgabe wird mit Hilfe des erfindungs- 60 von etwa 3 bis 10 at stehendes gasförmiges Zergemäßen Verfahrens dadurch gelöst, daß die aus dem stäubungsmedium — Luft oder Dampf — austritt, Verbrennungsofen auslaufende Schmelze durch ein und zwar in der Form eines auf der oberen Wand gasförmiges Druckmedium zerstäubt, unter der Wir- unterbrochenen Kegelmantels, durch dessen Wirkung kung eines sekundären gasförmigen Mediums mit der ganze Strom der Schmelze in die Spitze des einer Temperatur von 20 bis 150° C zu festem Pulver 65 Kegels geworfen und fein zerstäubt wird,
geformt wird, anschließend das gewonnene Staub- Die Anordnung der Zerstäubungseinrichtung

produkt ,sortiert, und in einen Oxydationsreaktor direkt am Unterteil der Auslaufrinne ist besonders dosiert wird, wo es 'mit einem Luft-Wasserdampf- deshalb vorteilhaft, weil während des Betriebes bei

der Bewegung der Rinne die Lage der Rinne zur Zerstäubungseinrichtung nicht geändert wird. Die Halbkreisform der Zerstäubungseinrichtung hat wiederum den Vorteil, daß derselbe Wirkungsgrad der Zerstäubung wie bei einer üblichen Anwendung erreicht wird, jedoch die Möglichkeit einer Verstopfung der Zerstäubungseinrichtung durch die Schmelze ausgeschlossen ist.

Die so erfindungsgemäß ausgeführte Auslaufrinne läßt sich nicht nur sehr gut bei einem Verfahren benutzen, wo die Schmelze in die Lösung zerstäubt wird, sondern auch bei allen Verfahren, bei welchen es notwendig ist, die Schmelze fein zu zerstäuben und aus ihr das trockene Pulverprodukt vorzubereiten.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht der Auslaufrinne mit Zerstäubungsvorrichtung,

F i g. 2 eine Vorderansicht dieser Auslaufrinne mit Zerstäubungsvorrichtung,

L F i g. 3 einen Querschnitt durch die Zerstäubungs- r vorrichtung,

F i g. 4 eine Draufsicht auf die Zerstäubungsvorrichtung und

F i g. 5 ein Fließschema für den Regenerationszyklus, in welchem das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird.

Die Auslaufrinne 1 trägt am unteren Ende eine Zerstäubungseinrichtung 2, die aus zwei mit Schrauben 5 verbundenen Segmenten 3 und 4 besteht. Die halbkreisförmigen Segmente 3 und 4 bilden eine Kammer 6, welche zur Verteilung des Zerstäubungsmediums vom Zuleitungsrohr 7 zum halbkreisförmigen Austrittsschlitz 8 dient. Die Größe des Austritts-Schlitzes 8 kann man durch Einlegen einer Dichtung 9 von verschiedener Dicke zwischen die Segmente 3 und 4 regulieren.

Das in F i g. 5 dargestellte Fließschema wird nachstehend in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel für den Regenerationszyklus beschrieben.

Bei der Zellstoffherstellung im Natriumbisulfitverfahren ohne freies Schwefeldioxyd werden die aufgefangenen Ablaugen auf 60 °/o Trockensubstanz eingedickt und in dem Verbrennungsofen 11 eines Regenerationskessels verbrannt. Werden diese Ablaugen in einer Menge von 10 000 kg Trockensubstanz pro Stunde verbrannt, so gehen vom Verbrennungsofen 2000 kg Schmelze ab, die 55 °/o Sulfid und 45 °/o Natriumkarbonat enthält. Die ausfließende Schmelze, die eine Temperatur von 900° C besitzt, kommt über die Auslaufrinne 1 zu der Zerstäubungseinrichtung 2. Die Schmelze wird in dieser Zerstäubungseinrichtung 2 mit Druckluft von 8 at zerstäubt, die von einem Kompressor 14 mit Antriebsmotor 15 in einer Menge von 200 m^s/Stunde und mit einer Temperatur von 20° C geliefert wird. Die Schmelze wird in ein kegelförmiges Zerstäubungsgefäß 16 fein zerstäubt, das einen doppelten, mit in Richtung des Pfeiles 17 zugeführten Wasser gekühlten Mantel besitzt. In dieses Zerstäubungsgefäß 16 werden tangential in Richtung des Pfeiles 18 8000 m³ pro Stunde kalter Luft von 0,03 atü Druck zugeführt, unier deren Wirkung die zerstäubte Schmelze erstarrt und granuliert wird. Das so gewonnene Pulver besitzt eine Temperatur von 200° C und wird dann in einem Sieb 19, das unter dem Zerstäubungsgefäß 16 angeordnet ist, in einem groben Anteil über 1 mm Größe und einem feinen Anteil unter 1 mm Größe gesichtet. Der grobe Anteil wird in einer Mahlvorrichtung 20 zerkleinert und beide Anteile werden durch einen Vorratsbehälter 21 in einen Oxydationsreaktor 22 geführt. In den Vorratsbehälter 21 fällt auch die feine Flugasche, die in einem Zyklonabschneider 23 vom Abfallgas aus dem Zerstäubungsgefäß 16 separiert wird. Das Abfallgas wird durch einen Ventilator 24 angesaugt. In den Boden des Oxydationsreaktors 22 wird ein Luft-Dampf-Gemisch in einer Menge von 10 000 m³/Stunde und mit einer Temperatur von 150° C mit einem Sauerstoffpartialdruck von 80 mm Hg zugeführt. Die Abmessungen des Oxydationsreaktors 22 werden so gewählt, daß das Pulverprodukt darin für zwei Stunden bleibt, so daß eine völlige Oxydation des Natriumsulfids erzielt wird. Die Oxydationsabgase werden durch einen Zyklonabschneider 25 zusammen mit anderen Abgasen durch den Ventilator 24 in den Verbrennungsofen 11 als Verbrennungsluft abgezogen.

Die von dem Verbrennungsofen 11 durch den Ventilator 26 abgezogene Heißluft wird mit in Richtung des Pfeiles 27 durch ein Reduzierventil 28 zugeführtem Dampf gemischt. Das Gemisch wird durch indirekten, in Richtung des Pfeiles 29 zugeführten Dampf in einem Vorwärmer 30 aufgewärmt und in den Oxydationsreaktor 22, wie oben bereits beschrieben, geführt. Das oxydierte Pulverprodukt, das Natriumkarbonat, Natriumsulfit und Natriumsulfat enthält, wird in einen Lösebehälter 31 geführt, wo es aufgelöst wird. In den Lösebehälter 31 wird das in den Mantel des Zerstäubungsgefäßes 16 zugeführte Kühlwasser und das Kondensat vom Vorwärmer 30 geführt. Das aufgelöste oxydierte Pulverprodukt wird dann in einem Absetzbottich 32 sedimentiert, und nachdem es im Sättiger 33 durch zugeführtes Schwefeldioxyd aufgesättigt worden ist, erhält man die Sulfitkochlösung. Somit ist die Rückgewinnung und der Regenerationszyklus geschlossen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Regenerieren von Natriumsulfit- und Natriumbisulfit-Zellstoffablaugen durch Verbrennen der Ablauge und Oxydieren der anfallenden Schmelze, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Verbrennungsofen auslaufende Schmelze durch ein gasförmiges Druckmedium zerstäubt, unter der Wirkung eines sekundären gasförmigen Mediums mit einer Temperatur von 20 bis 150° C zu festem Pulver geformt wird, anschließend das gewonnene Staubprodukt sortiert und in einen Oxydationsreaktor dosiert wird, wo es mit einem Luft-Wasserdampf-Gemisch, das einen Partialdruck des Sauerstoffs von 40 bis 150 mm Hg aufweist, bei einer Berührungszeit von ¹Ii bis 3 Stunden behandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Menge der aus einem konischen Zerstäubungsgefäß und dem Oxydationsreaktor abgehenden heißen Abgase als Verbrennungsluft in den Verbrennungsofen geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß gemeinsam mit den Abgasen die ganze Menge des feinen Flugstaubes aus der

Zerstäubungseinrichtimg und dem Oxydationsreaktor in den Verbrennungsofen zurückgeführt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, die in Form einer Auslaufrinne des Verbrennungsofens ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der unteren Seite der Auslaufrinne (1) eine Zerstäubungseinrichtung (2) angeordnet ist, die aus zwei miteinander verbundenen halbkreisförmigen Segmen-

ten (3 und 4) besteht, wobei beide Segmente eine Kammer (6) zur Verteilung des Zerstäubungsmediums bilden, die in einem halbkreisförmigen einstellbaren Austrittsschlitz (8) mündet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der halbkreisförmige einstellbare Austrittsschlitz (8) der Zerstäubungseinrichtung (2) einen Kegel bildet, dessen Oberfläche mit der horizontalen Ebene einen Winkel von 10 bis 45° einschließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen