AT280765B - Verfahren und Anlage zur Regenerierung von Kochlaugen der Halbzellstofferzeugung nach dem Natriumsulfitverfahren - Google Patents

Description

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   Verfahren und Anlage zur Regenerierung von Kochlaugen der Halbzellstofferzeugung nach dem Natriumsulfitverfahren 
Für die Herstellung von Halbzellstoffen nach dem Natriumsulfitverfahren wird eine Kochlauge verwendet, die im wesentlichen Natriumsulfit neben Hydrocarbonat   enthält.   Sie soll möglichst frei von Natriumthiosulfat sein, und auch Natriumsulfat soll nur in geringen Mengen enthalten sein. Man ist bestrebt, die eingesetzten Stoffe zurückzugewinnen, u. zw. nicht nur wegen wirtschaftlicher Überlegungen, sondern auch aus Gründen der Abwasserbeseitigung. Die Ablaugen des Holzaufschlussverfahrens enthalten neben verschiedenen Natriumverbindungen solche des Lignins, Zucker und Hemizellulosen in Mengen von 9 bis 11   Gel.-%   atro.

   Die Ablaugen werden üblicherweise auf 60 bis 65% atro eingedickt und dann in Spezialkesseln (nach Tomlinson) verbrannt, wobei eine zähflüssige Schmelze anfällt, die hauptsächlich Natriumsulfid und Natriumcarbonat neben verschiedenen Verunreinigungen, wie Thiosulfaten, Sulfiten, Sulfaten, Polythionaten und Kohlenstoff, enthält. Diese amorphe Masse wird in Wasser gelöst und in einem Absorptionsturm im Gegenstrom mit Schwefeldioxyd behandelt, das gewöhnlich durch Verbrennen von Schwefel erzeugt wird. Hiebei wird das Natriumcarbonat in Natriumsulfit übergeführt, gleichzeitig bildet sich aber durch Oxydation aus Natriumsulfid auch Natriumthiosulfat und das entsprechend der grossen Ausgangsmenge von Natriumsulfid von 35 bis 40% atro in Mengen von 30 bis 40%.

   Ein derart hoher Thiosulfatgehalt in der regenerierten Kochlauge ist äusserst unerwünscht, da die Holzspäne schlecht durchtränkt werden, die Kochung verzögert wird und der Zellstoffbraun gefärbt an-   fällt.   Deshalb soll die Kochlauge maximal etwa   70/0   Natriumthiosulfat enthalten. 



   Es sind bereits Regenerationsverfahren für Halbzellstoffkochlaugen bekanntgeworden, bei denen die Ablauge eingedickt, zu einer im wesentlichen aus Natriumsulfid und Natriumcarbonat bestehenden Schmelze verbrannt, die Schmelze zu einer Grünlauge aufgelöst und diese durch Filtration von Verunreinigungen, wie Kohleteilchen, befreit wird, worauf die gereinigte Grünlauge mittels   S02   in Gegenwart von Wasserdampf und unter Anwendung von Unterdruck sulfitiert wird. 



   Die Sulfitierung macht erhebliche Schwierigkeiten, weil das dabei entstehende Schwefelwasserstoffgas einen Dampfdruck besitzt, der nur wenig über dem der alkalischen Grünlauge liegt Der in der Grünlauge absorbierte Schwefelwasserstoff wird daher nur sehr schwer abgegeben, und eine vollständige Umsetzung kann nicht erzielt werden. 



   Man hat zur Überwindung der Schwierigkeiten vorgeschlagen, eine Anzahl von Sulfitierungsreaktoren hintereinander anzuordnen und das   eingeblasene Schwefeldioxyd   sehr fein zu verteilen, wobei man in den einzelnen Reaktoren eine Vielzahl (1600) Düsen mit einem Lochdurchmesser von 1 bis   l,   8 mm verwendet hat. Es ist verständlich, dass eine solche Anlage sehr aufwendig und die gleichmässige Beschickung der vielen Düsen schwierig ist. 



   Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der geschilderten Nachteile und Schwierigkeiten und besteht darin, dass das SO und der Wasserdampf kontinuierlich, jedoch an voneinander getrennten   Stellen,   

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 u. zw. zuerst das   S02   und unmittelbar darauffolgend der Wasserdampf in die Grünlauge eingeleitet werden. Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich für eine kontinuierliche Durchführung, indem der bei der Sulfitierung frei werdende Schwefelwasserstoff zu S02 verbrannt und dieses neuerlich bei der Sulfitierung eingesetzt wird. Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist nur ein einziger Reaktor erforderlich, der keine Füllkörper benötigt.

   Durch die Anwendung des Unterdrucks und Zuführung von Wasserdampf wird das Problem der   unerwünschtenschwefelwasserstoffabsorption   gelöst und eine gute Umsetzung erzielt. Als Unterdruck wird ein Druck von etwa 200 mm/Hg angewendet. Die Temperatur wird auf oder etwas unter der Siedetemperatur der Lösung gehalten. Dabei stellt sich ein pH-Wert der Lösung zwischen 7, 5 und 8, 5 ein. 



   Die Erfindung umfasst weiters eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens, die gekennzeichnet ist durch einen aufrecht stehenden,   geschlossenen Sulfitierungsreaktor mit   einer zentral von oben eingeführten und knapp oberhalb des Bodens endenden SO2-Leitung, die eine Verteileinrichtung aufweist ; eine die SO2-Leitung konzentrisch umgebende Wasserdampfzuleitung, die an ihrem unteren Ende ebenfalls eine Verteileinrichtung besitzt ; einen die Wasserdampfleitung umgebenden Mantel, der sich von einer Stelle oberhalb der S02-Verteileinrichtung über einen Teil der Länge des Reaktors erstreckt, wobei im Zwischenraum zwischen Mantel und Wasserdampfleitung die Zuführung für Grünlauge mündet, die zweckmässig ebenfalls eine Verteileinrichtung in Form eines mit Bohrungen versehenen Ringes aufweist;

   eine an den Oberteil des Reaktors angeschlossene Abflussleitung für die regenerierte Ablauge und einen im Bereich des durch die Abflussleitung bestimmten Flüssigkeitsniveaus angeordneten weiteren Mantel, der den Innenmantel über einen Teil seiner Längserstreckung umgibt und bis oberhalb des Flüssigkeitsniveaus reicht, sowie durch eine mit einer Vakuumpumpe verbundene Anschlussleitung im Deckel des Behälters, wobei gegebenenfalls zwischen dem Reaktor und der Vakuumpumpe ein Wärmeaustauscher angeordnet ist. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren und die zu seiner Durchführung verwendete Anlage sind in den Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt das Verfahrensschema und Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Sulfitierungsreaktors in einem vertikalen Längsschnitt. 
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 bei   900C   zugeführt Der Reaktor --R-- wird auf einer Temperatur von 90 bis   950C   gehalten.

   Wasserdampf --D-- mit einer Temperatur von etwa 1100C und kaltes   S02   werden von oben in den Reaktor -   eingeführt, und   die regenerierte    Na, so-Lösung--S-wird   durch einen Überlauf aus dem Reaktor abgeführt und im   Vorratsbehälter --V-- gesammelt.   Das aus dem   Reaktor-R-- abströmende   Gemisch aus Wasserdampf --D-- und schwefelwasserstoff --H2S-- mit einer Temperatur von 90 bis 1000C gelangt in einen Wärmeaustauscher --A-- und gibt dort die überschüssige Wärme ab, wobei Wasserdampf - kondensiert und abgeführt wird. Schwefelwasserstoff wird durch die   Vakuumpumpe-P-abge-   saugt und gelangt zu einem   Verbrennungsofen --0--,   wo er zu S02 verbrannt wird. Dieses wird zurück zum Sulfitierungsreaktor --R-- geleitet. 



   Der Sulfitierungsreaktor --R-- besteht aus einem aufrecht stehenden, zylindrischen   Gefäss-l-   aus säurefestem Stahl mit Boden --2-- und Deckel--3--. Durch eine zentrale Öffnung im Deckel ist das   SO,-Zuführungsrohr-4-- und   konzentrisch um dieses das Wasserdampfzuführungsrohr --5-- eingesetzt. Das SO2-Zuführungsrohr --4-- reicht knapp bis oberhalb des Bodens --2-- und besitzt an seinem Ende eine Verteileinrichtung -6-- mit nach oben zu offenen Bohrungen --7--. Das Wasserdampfzu-   führungsrohr --5-- endigt   ein Stück oberhalb dieser Verteileinrichtung --7-- und ist ebenfalls mit einer Verteileinrichtung --8-- ausgestattet, beispielsweise radialen   Bohrungen --9--.   Im unteren Teil des 
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 besitzt wieder eine Verteileinrichtung, z.

   B. nach oben zu offene Bohrungen, aus denen die Grünlauge austritt An einer Stelle im oberen Teil des Behälters ist das Abführungsrohr --12-- für regenerierte Grünlauge angesetzt, welches als Überlauf dient und die Höhe des   Flüssigkeitsniveaus --13-- im   Behälter bestimmt Im unteren und mittleren Teil des Reaktors ist ein das Wasserdampfzuführungsrohr - 5-- und das SO2-Zuführungsrohr --4-- konzentrisch umgebender Mantel --14-- angeordnet.

   Der Man-   tel --14- reicht   von einer Stelle knapp oberhalb der Verteileinrichtung --7-- bis zu einer Stelle unterhalb des   Flüssigkeitsniveaus --13--.   Der Mantel-14-ist an seinem oberen Ende von einem weiteren zylindrischen Mantel --15-- umgeben, der sich im Bereich des   Flüssigkeitsniveaus --13-- befin-   det Der   Mantel--15-- überlappt   also mit seinem unteren Teil den Mantel --14-- und ragt mit seinem oberen Teil in den Gasraum oberhalb des Flüssigkeitsniveaus. Die beiden   Zylindermäntel--14   und 15bewirken eine sehr gute Durchmischung der Flüssigkeit im Reaktor, wie durch die strichlierten Pfeile 

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 - 3-Nr. 280765 angedeutet.

   An den   Deckel--3-- des   Reaktors ist schliesslich die   Abführungsleitung --16-- für   Schwefelwasserstoff und Wasserdampf angeschlossen und mit einer Vakuumpumpe verbunden. 



   Die gereinigte, wasserklare Grünlauge tritt durch das   Rohr --10- und   die Austrittsbohrungen im Ring --11-- in den Zwischenraum zwischen   Wasserdampfzuführungsleitung --5-- und Mantel--14--   
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 aktion mit der Grünlauge erfolgt dabei im wesentlichen im Mantelzwischenraum zwischen   Rohr-5-   und   Zylindermantel --14--.   Im Raum --17-- oberhalb des Flüssigkeitsniveaus wird infolge des an das Rohr --16-- angelegten Vakuums ein niedrigerer Druck als Atmosphärendruck eingestelltund dadurch der in   der Grünlauge enthaltene Schwefelwasserstoff   abgesaugt. Der bei der Reaktion entstehende Schwefelwasserstoff kann also leicht entweichen, und eine Absorption durch die Laugenlösung findet nicht statt. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur Regenerierung von Kochlaugen der Halbzellstofferzeugung nach dem Natriumsulfitverfahren durch Eindicken der Ablauge und Verbrennen zu einer im wesentlichen aus Natriumsulfid und Natriumcarbonat bestehenden Schmelze, Auflösen derselben zu einer Grünlauge, die durch Filtration von Verunreinigungen befreit wird, und Sulfitieren der gereinigten Grünlauge mittels SO2 in Gegenwart von Wasserdampf und unter Anwendung von Unterdruck, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das SO und der Wasserdampf kontinuierlich, jedoch an voneinander getrennten Stellen, u. zw. zu- 
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Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der bei der Sulfitierung frei werdende Schwefelwasserstoff (H2S) zu Schwefeldioxyd (SO,) verbrannt und dieses neuerlich bei der Sulfitierung eingesetzt wird.

   3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch l, gekennzeichnet durch einen aufrecht stehenden, geschlossenen Sulfitierungsreaktor (R) mit einer zentral von oben eingeführten und EMI3.3 ebenfalls eine Verteileinrichtung (8) besitzt ; einen die Wasserdampfleitung (5) umgebendenMantel (14), der sich von einer Stelle oberhalb der S02-Verteileinrichtung (6) über einen Teil der Länge des Reaktors (R) erstreckt, wobei im Zwischenraum zwischen Mantel (14) und Wasserdampfleitung (5) die Zuführung (10) für Grünlauge (G) mündet, die zweckmässig ebenfalls eine Verteileinrichtung in Form eines mit Bohrungen versehenen Ringes (11) aufweist ;

   eine an den Oberteil des Reaktors angeschlossene Abflussleitung (12) für die regenerierte Ablauge und einen im Bereich des durch die Abflussleitung (12) bestimmten Flüssigkeitsniveaus (13) angeordneten weiteren Mantel (15), der den Innenmantel (14) über einen Teil seiner Längserstreckung umgibt und bis oberhalb des Flüssigkeitsniveaus (13) reicht, sowie durch eine mit einer Vakuumpumpe (P) verbundene Anschlussleitung (16) im Deckel (3) des Behälters (1), wobei gegebenenfalls zwischen dem Reaktor (R) und der Vakuumpumpe (P) ein Wärmeaustauscher (A) angeordnet ist.