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Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Calciumbisulfit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung -von Calciumbisul@fit
[Ca (H S03)2] und eine das Verfahren in zweckmäßigster Weise durchführende Anlage.
Gemäß der Erfindung soll das Calciumbisulfit insbesondere in der Weise und in der
Menge hergestellt werden, wie es für die Zellstoffabrikation erforderlich ist. Bisher
erfolgte die Calciumbisulfiterzeugung in sogenannten Mitscherlichtürmen, die mit
größeren Kalksteinen gefüllt werden und die von oben mit Wasser berieselt werden,
während von unten Schwefeldioxydgase eingeführt werden. Es findet dabei unter Atmosphärendruck
folgende Umsetzung statt: CaC03+H20+ 2 S02-Ca(HS03)2+C02. Da die Kalksteine an der
Reaktion teilnehmen, müssen die Türme von Zeit zu Zeit frisch beschickt werden.
Zu diesem Zwecke muß der Turm oben offen sein und mit Förderanlagen zum Einbringen
der Kalksteine ausgerüstet sein. Da die Reaktion unter Atmosphärendruck sehr langsam
vor sich geht, und um keine Verluste an S 02 eintreten zu lassen, müssen dieTürme
sehr hoch (etwa 3obisq.om) ausgeführt sein. Die Unterhaltungskosten für die Türme
sind demzufolge außerordentlich hoch. Der Vorteil der Türme besteht darin, daß große
Mengen von Calciumbisulfit hergestellt werden. Weiterhin hat man auch schon nach
einem anderen Verfahren (Bottichsysfiem, Kelber-Frank) Calciumbisulfit hergestellt,
und zwar in der Weise, daß man das S 02 unter Druck auf in kleineren Bottichen enthaltene
Kalksteine einwirken ließ. Bei diesem Verfahren hat man auch Kalkmilch Ca (0H)2
verwendet. Die Nachteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß Ca (S H 03) 2 nur
in sehr geringen Mengen hergestellt werden kann und daß außerdem nur ein absatzweises
Arbeiten ermöglicht wird, da die Bottiche von Zeit zu Zeit nachgefüllt werden müssen.
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Ein drittes schon bekanntes Verfahren besteht darin, daß man einen
Absorptionsraum mit neutralen Füllsteinen füllt, über diese Füllsteine von oben
her Kalkmilch Ca (OH) 2 laufen und von unten SO. entgegenströmen
läßt. Dieses Verfahren hat sich aber in der Praxis deshalb nicht eingeführt, weil
Kalkmilch sehr leicht zur Bildung von Calciummonosulfit C,aS03 neigt, welches aber
bekanntlich schwer wieder aus dem Calciumbisülfit herauszubringen und bei der Cellulosefabrikation
schädlich ist. Außerdem muß bei diesem Verfahren als Ausgangsprodukt gebrannter
Kalk verwendet werden, der wesentlich teurer ist als roher Kalkstein. Ein Arbeiten
unter Druck zwecks Reaktionsbeschleunigung ist ebenfalls nicht möglich, da ein geeignetes
Druckmittel fehlt. Eine Verringerung der Turmgröße kann also durch die Verwendung
von Kalkmilch nicht . herbeigeführt werden.
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Die vorliegende Erfindung zeigt demgegenüber ein Verfahren, welches
die Nachteile der bekannten Verfahren beseitigt, ihre Vorteile
vereint
und darüber hinaus noch weitere wesentliche Vorteile bringt. Erfindungsgemäß besteht
dieses Verfahren darin, daß bei An--wendung eines= mit Füllsteinen gefüllter Absorptionsraum
das Innere des Absorptionsraumes durch die frei werdenden Restgase unter Überdruck
gehalten wird und ein Gemisch aus fein gemahlenem CaCO3 mit Wasser und komprimierte
SO,-Gase im Gegenstromprinzip durch den Absorptionsraum hindurchgeleitet werden.
Dieses Verfahren bietet den Vorteil, daß ein billiges Ausgangsprodukt verwendet
wird. Die Reaktion geht unter Druck vor sich, was zu einer Verringerung der Turmgröße
führt, da bekanntlich die Reaktion unter Druck wesentlich schneller vor sich geht.
Infolge der Verwendung einer Suspension von Ca C 03 + H2 O wird es ermöglicht, diese
Masse in Form einer Schlempe durch Pumpen o. dgl. Einrichtungen in das Turminnere
zu fördern, ohne daß der Absorptionsraum geöffnet zu werden braucht, wobei besondere
Fördereinrichtungen, wie sie bisher notwendig waren, in Wegfall kommen. Es wird
auf diese Weise eine kontinuierliche Herstellung d er Bisulfitlauge ermöglicht.
Um eine Regelung bei der Herstellung von Calciumbisulfit vornehmen zu können, wird
bei dem neuen Verfahren der bei der Reaktion im Absorptionsraum auftretende Überdruck
geregelt. Als Drosselorgan wird vorzugsweise eine in ihrer Höhe veränderbare Flüssigkeitssäule
verwendet, die von den Restgasen durchströmt werden muß. Damit ist gleichzeitig
der Vorteil verbunden, daß dann erfindungsgemäß die Flüssigkeitssäule aus fließendem
Wasser gebildet wird, dieses Wasser durch das den Restgasen anhaftende S02 angesäuert
und für die Herstellung der,Susp;ension aus Ca C03+H20 nutzbar gemacht wird. Gleichzeitig
wird der im Innern des Absorptionsraumes vorhandene Überdruck zur Wegförderung der
gebildeten Bisulfitlauge nutzbar gemacht.
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Dadurch, daß eine Vermischung von H=O und Ca C 03 Staub schon vor
dem Eintritt in den Absorptionsraum stattfindet und daß mit SO. angesäuertes
Wasser verwendet wird, wird erreicht, daß die Einleitung derReaktion zwischen den
einzelnen Teilen schon in dem Mischbehälter bzw. in der Zuleitung zum Absorptionsraum
vor sich geht, was wiederum zu einer Verringerung der Ausmaße des Absorptionsraumes
führt.
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Eine Vorrichtung, die das neue Verfahren in zweckmäßigster Weise durchführt,
besteht erfindungsgemäß aus einem mit Füllsteinen angefüllten Druckbehälter, - der
mit einem Drosselorgan für den Austritt der Restgase, einem Zuführungsstützen für
ein Gemisch aus Ca CO, + H. O, einem Zuleitungsstutzen für SO=-Gase und einer
Ableitung für die gebildete Bisulfitlauge ausgerüstet ist. Das Drosselorgan besteht
vorzugsweise aus einem geeigneten Wasserturm mit regulierbarem Wasserstand, wobei
die Höhe des Wasserspiegels die Druckhöhe im Absorptionsraum bedingt. Erfindungsgemäß
steht der Wasserturm durch einen Überlauf mit dem Mischraum für das Zusetzen des
Ca C 03 Staubes in Verbindung, ist gleichzeitig an einen Frischwasserzulauf angeschlossen
und besitzt weiterhin einen Auslaßstutzen für das C 02.
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Der Erfindungsgedanke, der noch andere konkrete Ausführungsmöglichkeiten
zuläßt, ist in der beiliegenden Zeichnung m einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
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T ist der Absorptionsraum, der aus einem vollständig geschlossenen
zylindrischen Behälter gebildet wird. Der Turm ist in bekannter Weise ausgebildet
und mit neutralen Füllsteinen G (Granit, Koks, Basalt) gefüllt. Die Füllsteine ruhen
auf einem Rost i, unter dem der Eintrittsstutzen g für das SO, und die Säureableitung
angebracht sind. Oben ist der Turm mit einem abnehmbaren, aber dicht verschließbaren
Deckel d abgedeckt, welcher mit einem Stutzen in für die Einführung des Gemisches
aus Ca C 03 -j- H. O versehen ist. Dicht unterhalb des Deckels d befindet sich der
Austrittsstutzen a für die Abgase.
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Neben dem Turm T ist ein Wasserturm R angeordnet, der mit dem Absorptionsraum
T durch die Rohrleitung b, die an den Stutzen u angeschlossen und unten in
den Wasserturm R eingeführt ist, verbunden. Auf diese Weise werden die Restgase
aus dem Absorptionsraum T gezwungen, durch die Leitung b nach dem Wasserturm zu
strömen. Im Wasserturm werden die Restgase entgegen dem Druck der Wassersäule hl
weitergeleitet, bis sie durch die am oberen Wasserturmende angeordnete Ableitung
S in das Freie gelangen können. Die Wassersäule lt' bestimmt auf diese Weise den
Innendruck im Raum T. Vorzugsweise endigt die Leitung b in einem auf dem Boden des
Wasserturmes R angeordneten ringförmigen Rohr, welches mit geeigneten Austrittsöffnungen
für die Restgase versehen ist. Außerdem wird in der Nähe des Bodens des Turmes R
durch ein Regulierventil o aus einer Frischwasserzuleitung Frischwasser eingeführt,
während das im Turm schon befindliche Wasser durch den überlauf ü und die daran
angeschlossene Leitung e nach einem Mischraum 11i1 geführt wird. Vor dem Überlauf
ü ist noch ein Regulierschieber -zu vorgesehen, der durch Bedienen eines Kettenrades
z bzw. einer Zugkette von unten her in seiner Höhe eingestellt werden kann. Dadurch
ist eine Regulierung der Höhe der Wassersäule und damit eine Druckregulierung möglich.
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In dem Sammelbehälter K ist Ca C 03 Staub
enthalten,
der nach Öffnen eines am Ende des Behälters K vorgesehenen Schiebers k in den Mischer
iYI gelangt. Zwischen dem Behälter K und dem Mischer 111 kann gegebenenfalls eine
automatische Kontrollwaage o. dgl. eingeschaltet sein, die die jeweilig zugegebene
Ca C 03-Staubmenge kontrolliert. In dem Mischbehälter 11I1 ist ein Rührwerk r vorgesehen,
welches für die Durchmischung des Wassers und des Ca C 03 Staubes sorgt. Durch einen
Schwimmer q, welcher das Frischwasserventil o am Regulierbehälter R beeinflußt,
wird der Inhalt im Mischer konstant gehalten.
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EineTurmpumpeP saugt das im MischerAd gebildete Gemisch aus dem Mischraum
ab und drückt dieses durch die Leitung v, die an den Stutzen M des Turmes
T angeschlossen ist, in das Turminnere, so daß diese Suspension nunmehr im
Turm T über Füllsteine G nach unten rieselt.
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Da im Normalfalle das in dem Turm T eingeführte S 02 nicht vollständig
aufgebraucht wird, so ist dieses zumTeil in Form von Restgasen noch mit in dem C
02 enthalten. Bei dem Hindurchströmen der Gase durch den Wasserturm R wird das
SO, an das Wasser abgegeben, wobei dieses angesäuert wird und in Form von
sogenanntem Sauerwasser nach dem Mischraum gelangt. Diese Ansäuerung des Wassers
begünstigt die Einleitung der Reaktion zwischen Ca C 0" H2 O und S 02.
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Die in dem Turm T gebildete Bisulfitlauge sammelt sich unterhalb des
Rostes und fließt durch den Stutzen und die Leitung f nach dem Aufnahmebottich B.
Das Ausfließen erfolgt unter dem Druck des Turmes, wobei die Förderhöhe lz-' der
Lauge gleich dem Wasserstand lt in dem Regulierbehälter R sein kann. Besondere Pumpen
für die Abförderung der Lauge kommen damit in Wegfall.