DE4117049A1 - Verfahren zur eindickung von ablaugen und zur rueckgewinnung von kochchemikalien bei zellstoffherstellung mit alkoholbasierten oder entsprechenden kochfluessigkeiten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für ein integriertes System zur Eindampfung von Ablaugen und zur Rückgewinnung von Alkoholen bei der Zellstoffherstellung mit auf Alkohol basierenden oder entsprechenden Kochflüssigkeiten.

Bei der Zellstoffherstellung wird das Kochverfahren an die gewünschten Eigenschaften und Qualitäten des Endprodukts angepaßt, bei dem es sich um eine Masse handelt, die hauptsächlich aus Zellstoff besteht. Eines der unkonventionellen Kochverfahren ist der Organosolv-Prozeß, der auf Kochflüssigkeiten beruht, die als wirksame Bestandteile Alkohole, z. B. Methanol, oder andere Flüssigkeiten enthalten, deren Siedepunkt niedriger ist als der von Wasser.

Bei der Zellstoffherstellung mit dem Methanolverfahren werden die Hackschnitzel zunächst dampfbeheizt und anschließend der Vorhydrolyse-Stufe zugeführt. Das Kochen selbst erfolgt in zwei Stufen. In der ersten Stufe werden die Hackschnitzel mit einer Chemikalienlösung gekocht, die ungefähr zur Hälfte aus Methanol und zur Hälfe aus Wasser besteht. Das Kochen erfolgt bei einer Temperatur von 190°C und dauert 20 bis 50 Minuten. In der zweiten Stufe wird Natriumhydroxid mit einer Konzentration von 18 bis 22% beigemischt. Dabei wird die Temperatur ca. 60 Minuten lang zwischen 165 und 175°C gehalten.

Nach dem Kochen oder teilweise schon während dem Kochen beginnt das Waschen des Zellstoffs. Die beim Kochen in der Masse aufgelösten Stoffe, wie z. B. das Lignin sollen ausgewaschen und gleichzeitig die Rückgewinnung von Ausschlußchemikalien eingeleitet werden. Die Waschflüssigkeit, die in diesem Fall als Ablauge bezeichnet wird, enthält 17 bis 20 Gew.-% Methanol, das teilweise aus der aufbereiteten Kochlösung stammt, teilweise während des Kochens neu gebildet wird. Ferner enthält die Ablauge ca. 10 bis 15% Trockensubstanz. Die Ablauge wird auf einen Trockengehalt von ca. 55 bis 65% derart eingedickt, daß diese, auch als Dicklauge bezeichnete Lauge im Kessel verfeuert und die Chemikalien bei gleichzeitiger Wärmerückgewinnung aus den gelösten organischen Stoffen zurückgewonnen werden können.

Die Ablauge hat, wenn sie zur Eindampfung gelangt, eine hohe Temperatur und steht unter hohem Druck, dabei enthält sie eine solche Menge an leichtflüchtigen Stoffen, daß sie als feuergefährlich und explosiv eingestuft wird. All das macht die Zwischenlagerung vor und während der Eindampfung teuer und aufwendig. Die Ablauge sollte entweder in druckbeaufschlagten Behältern gelagert oder vor der Lagerung auf unter 50°C abgekühlt werden. Mit der vorliegenden Erfindung können die Rückgewinnung von Chemikalien und die Eindampfung ohne Puffer oder Zwischenlager durchgeführt werden.

Beim Eintreffen der Ablauge im Eindampfungssystem, das in der Regel mehrstufig ausgeführt ist, beginnt man, durch mehrere stufenweise Expansionen Wasser aus der Lauge abzuscheiden und den Gehalt an leichtflüchtigen Stoffen herabzusetzen. Dies ermöglicht dann die Eindampfung dieser sehr zum Schäumen neigenden Lauge in Eindampfungsvorrichtungen. Hohe Gehalte an leichtflüchtigen Stoffen senken die Kondensationstemperatur das Dampfes sehr und verschlechtern darüber hinaus die Wärmeübertragung, was das konventionelle Kaskadenverfahren zur Eindampfung weniger ökonomisch macht. Bei der vorliegenden Erfindung wurde dieses Problem gelöst. Die Wärmeübertragung kann verbessert werden, wenn bei der Eindampfung abgeteilte Heizflächen benutzt werden, die reichliche Belüftung und frühe Abscheidung von leichtflüchtigen Stoffen ermöglichen. Dabei findet erwärmende Kondensation in jeder einzelnen Vorrichtung auf mehreren voneinander getrennten Heizflächen statt. Die Heizfläche der Eindampfungsvorrichtungen kann aus Rohren oder Lamellen bestehen. Ein Teil der Heizfläche kondensiert den Verdunstungs- und Expansionslaugendampf, ein zweiter abgetrennter Teil kondensiert Expansionsdampf des Frischkondensats. Somit braucht z. B. das Frischkondensat nicht mit dem methanolhaltigen Kondensat vermischt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird reines Wasser oder Kondensat auf die wärmere Seite von Eindampfungsvorrichtungen eingespritzt, um die Kondensationstemperatur des Dampfes zu erhöhen, was seinerseits die zur Verfügung stehende effektive Temperaturdifferenz verbessert. Der Zusatz von Wasser zum Laugendampf bewirkt eine neue Gleichgewichtssituation zwischen Dampf und Flüssigkeit, wobei die Methanolkonzentration des Dampfes reduziert wird und die Kondensationstemperatur des Dampfes ansteigt.

Auf der Laugenseite der Eindampfungsvorrichtungen wird die Lauge einer oder mehreren Verteilervorrichtungen zugeführt, die entweder ungeteilt oder unterteilt für die abgeteilten Heizflächen sind und durch welche die Lauge in einen ungeteilten Dampfraum eingedampft wird.

Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung gehen aus den nachfolgenden Patentansprüchen hervor.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von schematischen Ausführungsbeispielen mit Verweis auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.

Die Dünnlauge 10 aus der Kocherei expandiert in den ersten Expansionsgefäßen 109, 111 auf einen niedrigeren Druck und eine niedrigere Temperatur. Die erste Vorrichtung, der Endeindicker 101, wird mit Frischdampf 30 betrieben, und verdunsteter Laugendampf 40 aus dieser Vorrichtung treibt einen Teil der zweiten Vorrichtung 102 an. Der restliche Teil der Heizfläche wird mit dem Expansionsdampf 20, 21 aus der ersten Laugenexpansion 109, 111 angetrieben.

Die Lauge 50, 51 aus den ersten Expansionsgefäßen 109, 111 wird der zweiten Expansion 113 zugeführt, und dieser Expansionslaugendampf 22 wird in der dritten Stufe 103 im abgetrennten Teil der Heizfläche kondensiert. Ein Teil der Heizfläche kondensiert Dampf 41 aus der zweiten Stufe 102. Ein getrennter Teil der Heizfläche in diesem Apparat kann zur Abkühlung von Frischdampfkondensat benutzt werden, so daß es getrennt von der Anlage abgeleitet werden kann.

Von der zweiten Expansion 113 wird die Lauge 52 der dritten Expansion 116 zugeführt, und dieser dritte Expansionsdampf 23 wird in einem Teil der Heizfläche im Wiederbedampfer 104 kondensiert, der die Kolonne 105 antreibt. Auf den getrennten Heizflächen des Wiederbedampfers werden der Laugendampf 42 und die Kondensatexpanionsdämpfe aus den vorhergehenden Stufen kondensiert. Die Kondensate 70, 71, 72, 73 aus der zweiten und dritten Stufe expandieren in Expansionsgefäßen 112, 114, 115, 117.

Nach den Expansionen wird die Lauge 53 aus dem Expansionsgefäß 116 zur dritten Stufe 103 geleitet und aufwärts einer Verteilervorrichtung zugeführt, die entweder ungeteilt oder für die verschiedenen Heizflächen unterteilt ist. Der von den Heizflächen verdunstete Dampf 42 wird durch den Dampfaustritt in der Vorrichtung 103 abgezogen. Aus der dritten Stufe 103 wird die Lauge 54 der zweiten Stufe 102, und aus der zweiten Stufe 102 durch Vorwärmer 107 dem konventionellen Endeindicker 101 zugeführt.

Dieser Vorwärmer 107 kondensiert Expansionsdampf 32 aus Frischkondensat, kann aber auch Laugenexpansionsdampf 20 (nicht dargestellt) kondensieren und verbessert damit die Wärmewirtschaft des Systems und begünstigt die Wärmeübertragung in der ersten Stufe, indem er die Laugentemperatur vor der Endstufe 101 erhöht, die mit der dicksten und viskosesten Lauge 56 arbeitet.

Die fertig eingedampfte Dicklauge 57 wird aus dem Endeindicker 101 abgezogen.

In die Dämpfe 20, 21, 22, 23, 42 wird Wasser 11 oder Dampfkondensat zur Erhöhung der Temperatur eingespritzt.

In die Anlage wird die Kolonne 105 integriert, die mit Laugendampf 43 aus dem Wiederbedampfer betrieben wird. Die Kolonne 105 und der Wiederbedampfer 104 werden zwischen der letzten Eindampfungsstufe und dem Oberflächenkondensator 106 angeordnet. Dank dieser Anordnung können große und reine Dampfmengen durch die Kolonne durchgesetzt werden, wobei Methanol zurückgewonnen wird. Der Dampf 44 aus der Kolonne und die nichtkondensierten Dämpfe 90, 91, 92, 93, 94, 95, die alle Methanol enthalten, werden im Oberflächenkondensator 106 zur Rückgewinnung von Methanol 12 kondensiert. Ein Teil der Heizfläche in der Kolonne 106 kühlt aus der Anlage ausströmendes Gas 96.

Mit der vorliegenden Erfindung können ökonomisch Endprodukte hoher Qualität zurückgewonnen werden, die alle in derselben Fabrik wie folgt direkt Verwendung finden: Methanol in der Kocherei, Laugendampfkondensat beim Waschen, Gase und Dicklauge als Brennstoff in Kesseln.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann im Rahmen des durch die Patentansprüche festgelegten Erfindungsgedankens modifiziert werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur mehrstufigen Eindampfung von Ablaugen und zur Rückgewinnung von leichtflüchtigen Stoffen aus Ablaugen bei der Zellstoffherstellung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrüstung zur Rückgewinnung von leichtflüchtigen Stoffen in der Eindampfung von Ablaugen integriert wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß erwärmende Kondensation in jeder einzelnen Vorrichtung (101, 102, 103, 104) auf mehreren voneinander getrennten Heizflächen stattfindet.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß reines Wasser (11), Dampfkondensat (40, 41, 42, 43) oder Dampf (90, 91, 92, 93, 94, 95) der zu erwärmenden Laugendampfseite zugeführt wird.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolonne (105) und der Wiederbedampfer (104) nach der Eindampfungsstufe (103) angeordnet werden.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolonne (105) durch den Dampf (43) betrieben wird, der mit dem Wiederbedampfer (104) erzeugt wird.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauge (53, 54) auf der Laugenseite dar Eindampfungsvorrichtungen von oben einer oder mehreren Verteileranordnungen zugeführt wird, die entweder ungeteilt oder für die abgeteilten Heizflächen unterteilt sind, und daß die Lauge (53, 54) in den Dampfraum verdunstet wird, der nicht geteilt ist.

7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablauge (10) vor der Eindampfung in mehreren Stufen (109, 111, 113, 116) auf einen niedrigeren Druck und eine niedrigere Temperatur expandiert wird.

8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauge (55) zur Endkonzentrierung in einem Vorwärmer (107) mittels Expansionsdampf oder Wärme des Frischdampfes (32) über die Siedetemperatur erwärmt wird.

9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die leichtflüchtigen Stoffe Alkohole oder dergleichen sind, deren Lösung die hauptsächliche Ligninentfernung beim Kochen bewirkt.