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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Säure, insbesondere der schwefeligen Säure aus den gasförmigen Verbrennungsprodukten der Abfallstoffe bei der Zuckerherstellung aus Zellulose bzw. der weiteren Alkoholherstellung aus diesen Zuckern und Einbindung eines Teiles der Abfallwärme in den Zuckerherstellungsprozess.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt einen industriellen Prozess, wie es beispielsweise die Alkoholherstellung aus Zellulose erfasst, energetisch in einen geschlossenen Kreislauf zu führen und auch dabei die verwendeten Chemikalien rückzugewinnen. Die Erfindung geht dabei von dem Stand der Technik aus, dass der beim Prozess anfallende Abfall verbrannt wird und die dabei entstehende Wärme in den Prozess eingebracht wird. Neben dieser Wärmerückgewinnung fällt aber auch Abwärme und in den Verbrennungsprodukten Chemikalien an, die erfindungsgemäss direkt in den Prozess eingebunden werden.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Abgase aus dem mit den Abfallstoffen beheizten Dampfkessel nach einer Abgaskonditionierung in einem Absorber mit dem zu verarbeitenden, zellulosehaltigen Material in Berührung gebracht werden und das erhitzte zellulosehaltige Material nach Aufnahme von Säureanhydrid aus dem Gasstrom und aus einer zusätzlichen Säurequelle in an sich bekannter Weise ein-oder mehrstufig hydrolisiert wird und dass das Produkt aus der Hydrolysestufe in eine feste und flüssige Phase getrennt wird, wobei die feste Phase als Brennstoff in den Dampfkessel zur Verbrennung eingeleitet wird und insbesondere die flüssige Phase nach ihrer Vergärung und Abscheidung des Alkohols ausgefault, sowie das Faulgas als zusätzlicher Brennstoff für die Kesselfeuerung verwendet wird.
Vorzugsweise werden als zellulosehaltiges Material gehäckselte Einjahrespflanzen, wie z. B. Stroh, und/oder zerkleinerte Abfallhölzer eingesetzt, die im Absorber mit dem säureanhydridhaltigem. Abgas in Kontakt gebracht werden, wobei sowohl die Wärme als auch Säure aus dem Rauchgas in das zellulosehaltige Material eingebracht werden, welches anschliessend mit wässeriger Säurelösung getränkt der Hydrolysestufe zugeführt wird.
Der Erfindung ist in den Zeichnungen an Hand eines Schaltbildes beispielsweise beschrieben.
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l,- mit zu verbrennenden, festen Gütern und über die Leitung-18-mit Faulgas beschickt wird, welche beide Komponenten als Brennstoff im Dampfkessel-l-verbrannt werden. Das hiebei entstehende Abgas wird über die Leitung --6-- zunächst einem Entstauber --2- zugeführt, der beispielsweise als Zyklon ausgebildet ist und die mitgerissenen, trockenen Aschenteilchen vom Gasstrom trennt. Der gereinigte Gasstrom wird in einer Abgaskonditioniereinrichtung --3-- inertisiert, indem der im Abgas vorhandene Sauerstoff durch Zuführung von Brennstoff aufgebraucht wird.
Das inerte noch Schwefeloxyde enthaltende Abgas wird nun einem Absorber -4- zugeführt, indem das zu behandelnde Material, wie z. B. Ernteabfälle aus gehäckselten Einjahrespflanzen wie Stroh und/oder zerkleinertes Abfallholz, in den Gasstrom über die Zuführungsleitung --20- eingebracht wird. Dieses Material absorbiert einen Teil der im Abgas enthaltenen Schwefeloxyde und wird
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nun der Hydrolysestufe -8-- zugeführt, wobei aus der Zellulose durch Wasseranlagerung mit Hilfe der Säure ein biologisch abbaufähiger Zucker in Wasser gelöst erzeugt wird. Diese Zuckerlösung wird einer Trennstufe-9-zugeführt, in welcher die Zuckerlösung von unlöslichem, säurehaltigem Lignin und andern festen Bestandteilen gereinigt wird.
Die festen Stoffe werden durch die Lei- tung --12-- abgeführt, während die gereinigte Lösung über die Leitung --13-- der Gärstufe - und schliesslich der Destillation --15- zugeführt wird. In der Destillation --15-- erfolgt die Trennung des Alkohols, welcher über die Leitung --16-- abgeführt wird, von der Schlempe, die in einer Fauleinrichtung --17- aus gefault wird, wobei das Faulgas über die Leitung --18--
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die Abwasserleitung --19- abgeführt wird.
Entsprechend dem Schwefelgehalt des Abgases in der Leitung --6--, welcher im wesentlichen durch den Schwefelgehalt des verbrannten Lignins und/oder Faulgases sowie der benötigten Zusatz-
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brennstoffe bestimmt ist, sowie entsprechend den Umweltvorschriften für das an den Abgaskamin abgegebene Abgas bestimmt sich die Ausbildung des Absorbers --4--, wie es beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist.
Der Absorber -4-- besteht im wesentlichen aus einem Rauchgassättiger --21--, der eigentlichen Absorptionsstufe --22-, dem Rauchgaswäscher --23-- und dem Tröpfchenabscheider ; --24--, sowie dem Saugzuggebläse --25-. Je nach dem, inwieweit die Absorptionsstufe --22-- zur
Vorwärmung des zu behandelnden Materials, welches durch die Leitung --20-- herangeführt wird, verwendet wird, kann der Rauchgassättiger --21-- vor oder nach der Absorptionsstufe --22-- ange- ordnet werden.
Im Rauchgaswäscher --23-- wird Wasser eingespritzt, welches entsprechend der gewünschten Reingasqualität die im Abgas vorhandenen Schwefeloxyde bindet, und im beladenen
Zustand der Zuführungsleitung --11'-- für die Frischsäure zugemischt wird. Ein Teil der verbrauch- ten Waschflüssigkeit wird über den Sättiger --21-- dem Rauchgas eingesprüht, um dieses für die
Rauchgaswäsche entsprechend zu konditionieren. Das aus dem Rauohgaswäscher-23-entweichende
Abgas enthält feinste Tröpfchen, die im nachgeschalteten Tröpfchenabscheider abgeschieden werden und nach ihrer Sammlung ebenfalls der Frischsäure zugeführt werden.
Das geoffenbarte Verfahren eignet sich in erster Linie für die Rückgewinnung der schwefeligen
Säure, wie sie beispielsweise bei der Holzverzuckerung verwendet wird und sie kann aber auch, wenn salz-oder salpetersäurehaltiges Lignin verbrannt wird, zur Rückgewinnung der Salz-und/oder
Salpetersäure verwendet werden, indem die Rauchgaswäscher entsprechend ausgebildet werden.
Wesentlich ist nur ; dass das zu erhitzende Material, welches später hydrolisiert wird, einen Teil
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die mit andern Säuren getränkt werden, ohne dass die bei der Holzverzuckerung bzw. Schlempe- faulung anfallenden, schwefelhaltigen Brennstoffe verbrannt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Rückgewinnung von Säure, insbesondere der schwefeligen Säure aus den gasförmigen Verbrennungsprodukten der Abfallstoffe bei der Zuckerherstellung aus Zellulose bzw. der weiteren Alkoholherstellung aus diesen Zuckern und Einbindung eines Teiles der Abfallwärme in den Zuckerherstellungsprozess, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgase aus dem mit den Abfallstoffen beheizten Dampfkessel nach einer Abgaskonditionierung in einem Absorber mit dem zu verarbeitenden, zellulosehaltigen Material in Berührung gebracht werden und das erhitzte zellulosehaltige Material nach Aufnahme von Säureanhydrid aus dem Gasstrom und einer zusätzlichen Säurequelle in an sich bekannter Weise ein-oder mehrstufig hydrolisiert wird und dass das Produkt der Hydrolysestufe in eine feste und eine flüssige Phase getrennt wird,
wobei die feste Phase als Brennstoff in den Dampfkessel zur Verbrennung eingeleitet wird und insbesondere die flüssige Phase nach ihrer Vergärung und Abscheidung des Alkohols ausgefault, sowie das Faulgas als zusätzlicher Brennstoff für die Kesselfeuerung verwendet wird.
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The invention relates to a process for the recovery of acid, in particular the sulfurous acid from the gaseous combustion products of the waste materials in sugar production from cellulose or the further alcohol production from these sugars and incorporation of part of the waste heat into the sugar production process.
The invention has set itself the task of leading an industrial process, such as it detects, for example, the production of alcohol from cellulose, energetically into a closed cycle and also to recover the chemicals used. The invention is based on the state of the art that the waste generated in the process is burned and the heat that is generated is introduced into the process. In addition to this heat recovery, there is also waste heat and chemicals in the combustion products, which according to the invention are directly incorporated into the process.
The invention is characterized in that the exhaust gases from the steam boiler heated with the waste materials are brought into contact with the cellulosic material to be processed after exhaust gas conditioning in an absorber, and the heated cellulosic material after absorption of acid anhydride from the gas stream and from an additional acid source is hydrolyzed in one or more stages in a manner known per se and that the product from the hydrolysis stage is separated into a solid and liquid phase, the solid phase being introduced as fuel into the steam boiler for combustion and in particular the liquid phase after its fermentation and separation of the alcohol, and the fermentation gas is used as additional fuel for the boiler firing.
Chopped annual plants, such as, for example, are preferably used as cellulosic material. B. straw, and / or shredded waste wood used in the absorber with the acid anhydride. Exhaust gas are brought into contact, whereby both the heat and acid from the flue gas are introduced into the cellulose-containing material, which is then fed to the hydrolysis stage soaked with aqueous acid solution.
The invention is described in the drawings using a circuit diagram, for example.
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l, - with solid goods to be burned and via the line-18-with fermentation gas, which both components are burned as fuel in the steam boiler-l. The resulting exhaust gas is first fed via line --6-- to a deduster --2-, which is designed, for example, as a cyclone and separates the entrained, dry ash particles from the gas stream. The cleaned gas stream is rendered inert in an exhaust gas conditioning device --3-- by using up the oxygen present in the exhaust gas by supplying fuel.
The inert exhaust gas still containing sulfur oxides is now fed to an absorber -4- by the material to be treated, such as. B. Harvesting waste from chopped annual plants such as straw and / or shredded waste wood, is introduced into the gas stream via the feed line --20-. This material absorbs part of the sulfur oxides contained in the exhaust gas and becomes
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Now fed to hydrolysis stage -8--, whereby a biodegradable sugar is dissolved in water from the cellulose by adding water with the help of the acid. This sugar solution is fed to a separation stage 9, in which the sugar solution is cleaned of insoluble, acidic lignin and other solid components.
The solid substances are discharged through line --12--, while the cleaned solution is fed via line --13-- to the fermentation stage - and finally to distillation --15-. The distillation --15-- separates the alcohol, which is discharged via line --16--, from the stillage, which is digested in a digester --17-, whereby the digester gas is carried out via the line - 18--
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the sewage pipe --19- is drained.
Corresponding to the sulfur content of the exhaust gas in the line --6--, which is essentially due to the sulfur content of the burned lignin and / or fermentation gas as well as the required additional
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fuels is determined, and in accordance with the environmental regulations for the exhaust gas emitted to the exhaust gas chimney, the design of the absorber --4-- is determined, as is shown, for example, in FIG. 2.
The absorber -4-- essentially consists of a flue gas saturator --21--, the actual absorption level --22-, the flue gas scrubber --23-- and the droplet separator; --24--, and the induced draft fan --25-. Depending on the extent to which the absorption level --22-- to
Preheating the material to be treated, which is fed through line --20--, the flue gas saturator --21-- can be arranged before or after the absorption level --22--.
Water is injected in the flue gas scrubber --23--, which binds the sulfur oxides present in the exhaust gas in accordance with the desired clean gas quality, and in the loaded one
State of the feed line --11 '- for which fresh acid is added. Part of the used washing liquid is sprayed through the saturator --21-- into the flue gas in order to be used for the
Condition the flue gas scrubber accordingly. The escaping from the rough gas scrubber-23
Exhaust gas contains very fine droplets, which are separated in the downstream droplet separator and, after their collection, are also added to the fresh acid.
The disclosed process is primarily suitable for the recovery of the sulfurous
Acid, such as is used for example in the saccharification of wood, but it can also, if lignin containing hydrochloric or nitric acid is burned, to recover the salt and / or
Nitric acid can be used by appropriately training the flue gas scrubbers.
It is only essential; that the material to be heated, which is later hydrolyzed, is a part
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which are impregnated with other acids without burning the sulfur-containing fuels that occur during wood saccharification or stillage digestion.
PATENT CLAIMS:
1. A process for the recovery of acid, in particular the sulfurous acid from the gaseous combustion products of the waste materials in the sugar production from cellulose or the further alcohol production from these sugars and incorporation of part of the waste heat in the sugar production process, characterized in that the exhaust gases from the the steam boiler heated waste materials after exhaust gas conditioning in an absorber are brought into contact with the cellulosic material to be processed and the heated cellulosic material is hydrolyzed in one or more stages in a manner known per se after absorption of acid anhydride from the gas stream and an additional acid source, and that the product of the hydrolysis stage is separated into a solid and a liquid phase,
the solid phase being introduced as fuel into the steam boiler for combustion and in particular the liquid phase being decayed after its fermentation and separation of the alcohol, and the fermentation gas being used as additional fuel for the boiler firing.