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Verfahren und Einrichtung zur Regeneration von
Natriumsulfit- und Natriumbisulfitablaugen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regeneration von Natriumsulfit- und Natriumbisulfitablaugen.
Bei den neuen Verfahren der Zellstofferzeugung mit neutralem bzw. saurem Natriumsulfit ist es notwendig, die organischen Stoffe aus den Ablaugen zu verwerten bzw. unschädlich zu machen und die gebrauchten Kochchemikalien zu regenerieren und wieder in Natriumsulfit-Kochlösung überzuführen.
Bisher wurden zu diesem Zweck einige Regenerationsverfahren ausgearbeitet, von welchen sich jedoch nur sehr wenige in der Praxis durchgesetzt haben. Auf dem Prinzip der Oxydation des Natriumsulfides in der Schmelze nach der Eindickung und Verbrennung der Ablaugen wurden bisher zwei Verfahren vorgeschlagen. Nach einem Verfahren wird die Schmelze abgekühlt und zu Pulver in einer dreistufigen Staubmühle vermahlen, in die im Gegenstrom Luft eingeführt wird, deren Wirkung das Sulfid zum Sulfit oxydieren soll. Dieses Verfahren jedoch hat sich in der Praxis nicht bewährt. Nach dem zweitenVerfahren wird die hochkonzentrierte Wasserlösung der Schmelze in einen Drehofen eingeführt, wo unter Luftwirkung das Natriumsulfid in Suspension zu Sulfit oxydiert wird. Aber auch dieses Verfahren hatte sich nicht durchsetzen können.
Zur Zerstäubung der geschmolzenen, anorganische Salze enthaltenden und aus dem unteren Teil des Regenerationskessels in den Auflösebehälter ausfliessenden Schmelze wurde bisher ein Rohr mit abgeflachtem Ende angewandt, mit dessen Hilfe die Schmelze mit Luft oder Dampf vor dem Einfall in die Lösung zerstäubt wurde. Diese Zerstäubungseinrichtung ist sehr unvollkommen, denn sie zerstäubt den Strom der auf einer Temperatur von 700 bis 900 C befindlichen Schmelze nur teilweise, was zu hefti- gen Explosionen beim Auftreffen auf die Lösung führen kann. Infolge der Wirkung der Temperatur der Schmelze und der Explosionen biegt sich oft das unter der Auslaufrinne angeordnete abgeflachte Zerstäubungsrohr, wodurch sich die Strömungsrichtung des Zerstäubungsmediums ändert und letzteres neben der ausfliessenden Schmelze vorbeigeblasen wird.
In diesem Fall kommt es zu so intensiven Explosionen, dass der Betrieb des Regenerationskessels unterbrochen und das Zerstäubungsrohr repariert bzw. ausgewechselt werden muss.
Diese Nachteile der bisher bekannten Verfahren und Einrichtungen werden in vollem Masse durch das Verfahren und die Einrichtung gemäss der Erfindung beseitigt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regeneration von Natriumsulfit- und Natriumbisulfitablaugen, bei welchem die aus dem Regenerationskessel auslaufende Schmelze durch ein gasförmiges Druckmedium zerstäubt und dann durch einen zweiten Gasstrom geleitet wird, wobei sie in ein festes Pulver übergeführt wird, wonach das gewonnene Staubprodukt sortiert und nach Vermahlen des groben Anteils desselben in einen Wirbelbettreaktor zudosiert und dort mit oxydierend wirkenden Gasen behandelt wird.
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Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gasstrom eine Temperatur von 20 bis 1500 C hat und dass ferner zur Erreichung einer vollkommenen Oxydation des Sulfides die oxydierend wirkenden Gase Dampf in solcher Menge enthalten, dass der Partialdruck des Sauerstoffes in der Wirbelschichte 40-150 mm Hg beträgt. und dass ferner eine Berührungszeit des Sauerstoffes in der
Schmelze mit dem Sulfid von 1/2 bis 3 h gewährleistet wird, wobei die gesamte Menge der aus dem konischen Zerstäubungsgefäss und dem Wirbelbettreaktor abgehenden heissen Abgase in den Regenerationskessel als Verbrennungsluft eingeführt wird und mit diesen Abgasen gemeinsam auch der feine Flugstaub aus der Zerstäubungseinrichtung und dem Wirbelbettreaktor in denRegenerationskessel rückgeführt wird.
In den Wirbelbettreaktor werden die oxydierend wirkenden Gase mit einer Temperatur von 50 bis
4000 C mit einer solchen Geschwindigkeit eingeführt, dass ein Wirbelbett des Pulverproduktes aufrechterhalten wird. Das kontinuierlich aus dem Wirbelbettreaktor abgehende oxydierte Pulverprodukt wird in Wasser gelöst und nach Sättigung mit gasförmigem Schwefeldioxyd wird diese Lösung wieder als Kochlösung benutzt, womit ein Regenerationszyklus geschlossen ist. Durch die Einführung der heissen Abgase aus dem Zerstäubungsgefäss und aus dem Wirbelbettreaktor in den Reaktionskessel wird jene Wärme ausgenutzt, die an die Gase von der Schmelze nach dem Zerstäubungsgefäss bei der exothermen Oxydation des Sulfides im Wirbelbettreaktor abgegeben wurde.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird durch das nachstehende Beispiel näher erläutert.
Das Wesen der erfindungsgemässen Einrichtung, welche in der Form einer Auslaufrinne des Regenerationskessels ausgebildet wird, liegt darin, dass auf der unteren Seite der Auslaufrinne die Zerstäubungseinrichtung angeordnet ist, welche aus zwei miteinander verbundenen halbkreisförmigen Segmenten besteht, wobei beide Segmente die Zerstäuberkammer bilden, die im halbkreisförmigen einstellbaren Austrittschlitz endet. Dieser Schlitz bildet einen Kegel, dessen Oberfläche mit der horizontalen Ebene einen Winkel von 10 bis 450 einschliesst.
Die Zerstäubungseinrichtung ist stabil auf der unteren Seite der Auslaufrinne in einer Entfernung von 50 bis 100 mm von deren unterem Ende angebracht. In ein Segment der Zerstäubungseinrichtung mündet die Zuleitung des Zerstäubungsmediums. Der halbkreisförmige einstellbare Austrittschlitz ist so konstruiert, dass aus ihm das gasförmige Zerstäubungsmedium, Luft oder Dampf, unter einem Druck von 3 bis 10 atm in Form eines an der Spitze unterbrochenen Kegelmantels austritt. Dadurch wird der ganze Strom der Schmelze in die Spitze des Kegels geworfen und fein zerstäubt.
Die Anordnung der Zerstäubungseinrichtung direkt am Unterteil der Auslaufrinne ist deshalb vorteilhaft, weil während des Betriebes bei der Bewegung der Rinne die relative Lage zwischen Rinne und Zerstäubungseinrichtung nicht geändert wird und die Zerstäubungseinrichtung nicht in direkte Berührung mit der aus der Rinne austretenden Schmelze kommt. Die halbkreisförmige Ausbildung der Zerstäubungseinrichtung hat wieder den Vorteil, dass ein hoher Wirkungsgrad der Zerstäubung erreicht wird, jedoch die Möglichkeit der Verstopfung der Zerstäubungseinrichtung durch Schmelzstücke ausgeschlossen ist.
Die beispielsweise Ausführung der Auslaufrinne --1-- gemeinsam mit der angebrachten Einrichtung --2-- ist in Fig. l und 2 veranschaulicht. Aus den Fig. 3 und 4 ist die Zusammenstellung der Zerstäubungseinrichtung, die aus zwei mit den Schrauben --5-- verbundenen Segmenten --3 und 4-- be- steht, ersichtlich. Die halbkreisförmigen Segmente--3 und 4-- bilden die Kammer --6--, welche zur Verteilung des Zerstäubungsmediums vom Zuleitungsrohr --7-- zum halbkreisförmigen Austritt- schlitz-8-dient. Die Grösse des Austrittschlitzes-8-kann man durch Einlegen der Dichtungen-9- von verschiedener Dicke zwischen die Segmente--3 und 4-- regulieren. Die Fig. 5 zeigt ein Fliessschema, welches das erfindungsgemässe Verfahren näher erläutert.
Bei derZellstoffherstellung im Natriumbisulfitverfahren ohne freies Schwefeldioxyd werden die aufgefangenen Ablaugen auf 60 % Trockensubstanz eingedickt und in dem Verbrennungsofen --1-- verbrannt. Werden diese Ablaugen in einer Menge von 10000 kg Trockensubstanz/h verbrannt, so gehen vom Verbrennungsofen-l-2000 kg Schmelze ab, die 55 % Sulfid und 45 % Natriumkarbonat enthalten. Die ausfliessende Schmelze, die eine Temperatur von 900 C besitzt, kommt über die Rutschvorrich-
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200 nr'/h und mit einer Temperatur von 200 C geliefert wird. Die Schmelze wird in dem kegelförmigen Zerstäubungsgefäss --6-- fein zerstäubt, welches einen Doppelmantel --7-- aufweist, durch den Kühlwasser in Richtung des Pfeiles --7-- geführt wird.
In dieses Zerstäubungsgefäss --6-- werden tangential in Richtung des Pfeiles-8--8000 nr'/h kalter Luft von 0,03 kg/cm2 Druck zugeführt, unter deren Wirkung die zerstäubte Schmelze erstarrt und granuliert wird. Das so gewonnene Pulver besitzt eine Temperatur von 2000 C und wird dann im Sieb --9--, das unter dem Zerstäubungsgefäss --6--
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