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Flüssiger Brennstoff aus Heizöl und Sulfitablauge Das Problem der
direkten Verbrennung von Sulfitcelluloseablauge ist schon zu lösen versucht worden,
aber bis heute konnte noch keine großtechnisch zufriedenstellende Ausführung gefunden
werden.
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Die Sulfitablauge, wie sie vom Kocher kommt, enthält gewöhnlich 11,4
bis 1a'/, fester Substanz und 88,6 bis 88°/o Wasser, d. h. einen Höchstheizwert
von nur etwa 5oo WE, denn i kg wasserfreie Sulfitcelluloseablauge ist beim Verbrennen
mit etwa 44oo WE einzusetzen. Will man aber die in 1 kg normaler Sulfitcelluloseablauge
vorhandenen 5oo WE -beim Verbrennen zur Wärmenutzanwendung bringen, so müssen auch
die o,886 kg Wasser verdampft werden, wofür aber etwa 532 WE erforderlich sind.
Es tritt deshalb an Stelle eines Wärmegewinnes dabei .ein Wärmeverlust von 3a WE
ein; das heißt daß man noch Wärme aufwenden müßte, um normale 11,.4- bis ia°/oige
Sulfitablauge zu verbrennen.
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Eine weitere Schwierigkeit der direkten Verbrennung von Sulfitablauge
liegt in den dabei entstehenden SO= Gasen, .die durch ihren Geruch stören und schädliche
Einwirkungen-auf die Pflanzenwelt in der Nähe der Verbrennungsanlage ausüben.
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Schließlich stehen der direkten Verbrennung auch bei eingedickterForm
die schlechte Zündbarkeit wie schwierige Zuführbarkeit zur Brennstelle entgegen,
da die Ablauge schon bei 50'/,i,-,er Konzentration eine hohe Viscosität aufweist
und deshalb schwer in Rohrleitungen bewegbar ist. Ohne besonderes Beifeuer ist die
Lauge, wie sie bis heute zu verbrennen versucht wurde, außerdem überhaupt nicht
verbrennbar.
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Diese geschilderten Schwierigkeiten müssen vor allem überwunden werden,
wenn man Sulfitcelluloseablauge als brauchbaren Brennstoff verwendungsfähig machen
will. Bis heute war keine praktische Methode für diese Zwecke bekannt. Man hat zwar
i i- bis 1z°/,ige Sulfitablauge in modernen Eindampfungsanlageri durch mehrfache
Anwendung des Brüdenverdichtungsverfahrens zu 5o- bis 6o°/,iger Lauge eingedampft
und dadurch ermöglicht, noch eine beträchtliche Nutzwärme beim Verbrennen zu gewinnen.
Bei den Versuchen, die in dieser Richtung unternommen wurden, konnte die Sulfitablauge
aber nur als Beifeuerung zum Kohlenfeuer verwendet werden. Immerhin wurde es dadurch
ermöglicht, 2o bis 5o0/, des Wärmebedarfs in der Sulfitzellstofferzeugung zu decken
und gleichzeitig dabei den Vorteil zu haben, die -sonst lästige Sulfitablauge auf
der Stelle zu verwerten, womit nach dem Problem der Verhütung von Verseuchungen
in Flüssen und Seen mit Sulfitablauge eine Lösung gegeben war.
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Die Bedeutung, die einer solchen Verbrennung eingedickter Sulfitablauge
immerhin zukommt.
kann man daraus entnehmen, daß bei einer Anlage
zur Gewinnung von ioo t Zellstoff täglich etwa 5oo t ii- bis i2o%oige Sulfitcelluloseablauge,
frei werden, die, nach dem Brüdenkompressionsverfahren bis zu 6o1/0 eingedickt,
einen Wärmegewinn von etwa i2o ooo ooo WE beim Verbrennen ermöglichen. Verglichen
mit einer mittleren Kohle von 6ooo WE stellt das eine Kohleersparnis von 2o t dar.
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Wenn es nun weiter gelingt, auch die Schwierigkeiten der entstehenden
SO-Gase und die der Zünd- und Brennbarkeit zu überwinden und dabei die Kaloriekraft
weiter zu erhöhen und auch ohne Beifeuer zu verbrennen, so dürfte der große Vorteil
verständlich sein, der mit der Verarbeitung einer eingedickten Sulfitablauge zu
einem flüssigen Brennstoff auch bei nur 5o- bis 6oo/oiger Eindickung zu erzielen
ist.
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Gemäß vorliegender Erfindung wurde nun verbesserter flüssiger Brennstoff
aus Sulfitcelluloseablauge und Heizöl verwendet, den man erhält, indem man einmal
die Sulfitablauge mit bekannten Mitteln entschwefelt, sie dann nach bekannten Methoden
eindickt und in solcher vorbearbeiteter Form mit 30 bis 5o Teilen eines bekannten
Heizöles aus Braun- oder Steinkohle oder beliebigen Erdöles zu einem fließenden,
hochwertigen Brennstoff dispergiert.
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Die Entschwefelung der Rohsulfitablauge wird zwecks Gewinnung der
erfindungsgemäß zu verwendenden Sulfitablauge so ausgeführt, daß man die schweflige
Säureverbindungen in der Sulfitablauge, wie sie aus dem Kocher kommt, zerstört und
auch den vorhandenen Kalk abscheidet. Man führt zu dieseln Zwecke nach bekannten
Verfahren Schwefelwasserstoff oder Schwefelsäure in solchen Mengen zu, daß der gesamte
Schwefel direkt oder in Form von Calciumsulfat ausgeschieden wird. Scheidet man
Schwefel aus, so kann dieser einfach durch Auszentrifugieren beseitigt, dann von
neuem zu schwefliger Säure verbrannt und so dem Zellstoffkochungsprozeß wieder zugeführt
werden, so daß der Prozeß der Entschwefelung voll und ganz für Zellstofferzeugungszwecke
parallel ausgenutzt werden kann. Scheidet man mit Schwefelsäure die Lignitsulfosäurekalkverbindungen
als schwefelsauren Kalk aus, so kann dieser gleichfalls von der Sulfitablauge durch
Filtrieren oder. Zentrifugieren einfach getrennt werden.
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Es konnte festgestellt werden, daß eine so entschwefelte und dann
eingedickte Sulfitablauge keine gefährlichen Schweflige-Säure-. Gase mehr bildet,
und die noch zurückbleibenden Reste können durch Zuführen kleiner Mengen (1%, bis
3°/0) Ätzalkalien beim Verbrennungsprozeß vollkommen gebunden werden. _ Aber auch
wenn man die schweflige Säureverbindungen enthaltenden Kalksalze direkt in der laut
vorliegender Erfindung zu flüssigem Brennstoff umgewandelten Sulfitablauge initv
erbrennt, konnte ein zufriedenstellendes Ergebnis erzielt werden, wenn man so viel
Alkalien zulegt, daß eine Bildung freier schwefliger Säure beim Verbrennen verhütet
wird. Es hat sich gezeigt, daß bei dem Brennprozeß ein großer Teil des Kalkes durch
Oxydation in Kalksulfat übergeht, daß sich aber doch noch eine beträchtliche Menge
schwefliger Säure bildet, die durch Alkalien gebunden werden kann, womit die Gefahr
der Vergiftung pflanzlicher Umgebung vermieden wird. Wählt man dabei solche Alkalien,
wie z. B. Ätzkali, das einen guten Düngerstoff besitzt, oder Kaliumtriphosphate,
so kann die beim Verbrennungsprozeß gebildete Schlacke oder der Flugstaub als Kali-
oder Phosphatdünger verwendet werden.
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Selbstverständlich ist das einfachste und vorteilhafteste Vorbearbeitungsverfahren,
daß zuerst entschwefelt und dann nachfolgend eingedickt wird. Bei solcher Behandlung
besteht bei der Verbrennung nicht die geringste Gefahr für Kesselanlagen oder Umgebung.
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Uin schließlich der vorbehandelten Sulfitablauge einen erhöhten Heizwert
und gleichzeitig eine leichtere Fließ- und Verbrennbarkeit zu verleihen, werden
etwa 7o bis 5o Teile dieser Sulfitcelluloseablauge mit 30 bis 50 Teilen Steinkohlen-
oder Braunkohlenöl oder ausländischem Heizöl unter Anwendung einer Kolloi-dmühle
(z. B. Molaroidmühle, System Plauson) oder einer ähnlich wirkenden Apparatur gut
zusammen dispergiert. Man erhält mit Hilfe dieser Schlagwirkung eine Sulfitablaugen-Öldispersion,
die eine gute Heizkraft besitzt und eine beträchtlich verbesserte Entzündungs- und
Brennfähigkeit gegenüber reiner eingedickter Sulfitablauge. Fügt man zu dieser Dispersion
als besondere Zündstoffe noch i bis 51/, Petroleum, Benzin oder Benzolkohlenwasserstoffe
(Siedepunkt i2o bis 25o° C) zu, so läßt sich diese Brennstoffmischung auch im kalten
Ofen leicht anzÜnden. Verwendet man Brerindüseneinrichtungen, bei denen .mit Petroleum
o. d-1. vorgebrannt wird, so kann nach Erreichung einer genügenden Vortemperatur
im Ofen die vorliegende Brennstoffmischung auch ohne Zusatz leicht zündendei Brennstoffe
gut verwendet werden. .
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Weiter wurde noch festgestellt, daß man den Heizölzusatz fast zur
Hälfte vermindern kann, wenn man an einer Stelle zu der 50-bis 6oolloig eingedickten
Sulfitablauge feinst
gemahlene Steinkohle oder vorpräparierte Braunkohle
eindispergiert.
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. Es ist wohl bekannt, daß man bei der Herstellung flüssiger Brennstoffe
eingedickte Sulfitablauge in kleinen Mengen als Streckungsmittel ,anwendet und -ebenfalls,
daß man einer derartigen flüssigen Brennstoffmischung gleichzeitig noch Kohle einmischt.
Demgegenüber wird nach vorliegender Erfindung flüssiger Brennstoff aus 5o bis 70°/o
gereinigter und eingedickter Sulfitablauge mit 5o bis 6o0% Feststoffgehalt und 5o
bis 30°% Heizölen verwendet und damit die Sulfitablauge mit verhältnismäßig geringen
Mengen Brennölen brennbar gemacht, ohne daß dabei eine Trennung des Brennstoffgemisches
beim Lagern eintritt, weil die Brennstoffmischung laut vorliegender Erfindung in
Kolloidmühlen unter Zusatz von Ätzalkalien behandelt wird.
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Durch folgende Beispiele wird die Herstellung des erfindungsgemäßen
Brennstoffes näher erläutert: Beispiel i Rohsulfitcelluloseablauge, wie sie heiß
aus (lein Kocher kommt, wird nach vorherigem Filtrieren oder Zentrifugieren so weit
mit Schwefelwasserstoff behandelt, daß aller Schwefel ausscheidet und durch Zentrifugieren
unterhalb der Schmelztemperatur des Schwefels entfernt werden kann. Danach wird
die Ablauge nach dem bekannten Brüdenkompressionsverfahren auf 5o- bis 6o°%igeKonzentration
eingedickt, In ioo kg dieser eingedickten Ablauge werden nun 25 his ioo g Ätzalkali
aufgelöst und danach ioolirgI3raunkohlen- oder Steinkohlenteeröl in einer Molaroidmühle
gut eindispergiert. Man erhält in kurzer Zeit eine Sulfitablaugen-Heizöl-Dispersion,
die unter q. bis 6 at Druck und am besten durch Umtauschheizspiralen auf 3o bis
6o0 vorgewärirt, in Düsen mit Luftzuführung verbrannt werden kann.
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Bei der Verbrennung ist es vorteilhaft, vertikal zur, Einspritzrichtung
des Brennstoffes im Feuerungsraum bis zu etwa'/- Höhe eine Wandung aus feuerfestem
Schamottestein zu niontieren,gegen die dieverbrennendenBrennctoffdämpfe prallen..
Die Folge davon ist, claß je nach der Zusatzmenge von Ätzalkali an (lieser Wandung
schmelzende Schlacken gebildet werden, in clen Rostraum fallen und von dort entfernt
werden können. Diese Schlacken können, fein gemahlen, als Düngersalz verwendet werden.
Dadurch werden die Kosten des Ä tzalkalizusatzes ausgeglichen.
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Hat man zu wenig J\tzalkali zugefügt, so bildet sich Flugstaub, der,
aufgefangen, gleichfalls noch als Kalidüngemittel verwendet werden kann. An Stellevon
Ätzalkalikann auch Trikaliumphosphat mitverwendet werden, oder es können Ammoniakverbindungen
zugesetzt werden, die gleichfalls geeignet sind, die Reste der schwefligen Säure
zu binden, so daß sie als mineralisches Düngemittel Verwendung finden können.
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Ist aber die Sulfitablauge vor der Verbrennung richtig entschwefelt,
so können die Alkalizusätze weggelassen oder weitgehend beschränkt werden. Die Abgasefrage
spielt dann eine unbedeutende Rolle. Beispiel e ioo Teile 500%ige Sulfitablauge,
nach Beispiel i entschwefelt, 5o Teile Steinkohlenpulver (5ooo bis 6ooo Maschen
Siebfeinheit), 5o Teile Steinkohlenteeröl, 3 bis 5 Teile eines leicht siedenden
Benzolkohlenwasserstoffes, zwischen r20 bis 25o° siedend, o,i bis 0,5 kg
Trikaliumphosphat, i bis 3k- Rohvaseline oder Rohwollfett werden durch Behandeln
mit einer Molaroidmühle, System Plauson, in eine lange haltbare Brennstoffdispersion
übergeführt.
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An Stelle des Steinkohlenteeröles kann amerikanisches Erdöl verwendet
werden und an Stelle von Steinkohlenpulver eine mit Ätzalkali vorbearbeitete Braunkohlenpulvermischung
bei einer Zusatzmenge von 2o bis 250/0 des Gesamtbrennstoffes. Bei Anwendung eines
amerikanischen Teeröles muß ein leicht zündender Stoff, z. B. 3 bis 5 kg Rohpetroleum,
als zündungserleichternder Zusatz verwendet werden, weil sich amerikanisches Heizöl
schwer mit Benzolkohlenwasserstoffen mischen läßt.
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Der erhaltene Brennstoff ist flüssig und kann wie Heizöle durch geeignete
Brenner mit Luftzuleitung verbrannt werden. Das Verbrennen kann auch bei normalem
Druck in Ölbehältern ausgeführt werden; jedoch ist es hei höheren Konzentrationen
der eingedickten Sulfitcelluloseablauge oder beim M:itdispergieren von Kohlepulver
vorteilhaft, den Brennstoff unter Druck zu halten und unter Druck der Brenndüse
zuzuführen. Ein besonders gutes Verbrennen wurde dann erzielt, wenn zwischen Brennstoffbehälter
und Brenndüse ein spiralförmiger Wärmeuirtauscher eingeschaltet und durch Einblasen
von Heißluft aus dem Aschenschacht oder von heißem Dampf direkt in den Erhitzerteil
der Spirale der Brennstoa in seiner Leitung auf 5o bis 9o0 vorgewärmt wurde.
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Die Zuführung des Brennstoffes bei Druckanwendung auf den Brennstoffbehälter
kann durch komprimierte Luft erfolgen oder durch Pumpen des Brennstoffes in einen
Druckbehälter so ausgeführt werden, claß ein Überdruck im Druckbehälter vorhanden
ist.
Bei Verwendung 5o%iger Sulfitcelluloseablauge und Mitverwendung
von z bis 50)o leicht siedenden Kohlenwasserstoffenkann man auch ohne Anwesenheit
von Heizölen 25 oder 30% oder etwas mr;hr feinst gepulverte Kohle direkt
in die vorbearbeitete Sulfitablauge eindispergieren.
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Ein Brennstoff, der Sulfitcelluloseablauge so vorteilhaft unter Erhöhung
des Heizwertes zu Brennzwecken auszunutzen erlaubt und damit die Celluloseindustrie
gleichzeitig von einem lästigen Abfallprodukt in großen Mengen befreit, war bis
heute nicht bekannt. Erst g Y e Mäß vorliegender Erfindung wurde durch besondere
Kombination ein Weg ausgearbeitet, der fast alle bis heute aufgetretenen Schwierigkeiten
der Verbrennung von Sulfitcelluloseablauge überwindet.