DE1517155B

DE1517155B - Verfahren zum Vergasen alkalihaltiger Sulfitablaugen

Info

Publication number: DE1517155B
Authority: DE
Inventors: Anders Erik Gustav Dr.; Anderes Per Erik; Säffle Björkman (Schweden)
Original assignee: Billeruds AB
Current assignee: Billeruds AB

Description

Zur Rückgewinnung der Alkalibestandteile aus Sulfitablaugen der Zellstoffherstellung war es früher üblich, die Sulfitablaugen in einem Ofen zu verbrennen, der in seinem unteren Teil eine reduzierende Atmosphäre besitzt und daher die Alkalibestandteile als Schmelze eines Gemisches der Carbonate und Sulfide liefert. Zur Wiederverwendung der Alkalibestandteile für die Zubereitung frischer Sulfitkochlauge muß jedoch der als Sulfid enthaltene Schwefel entfernt oder in SuMt umgewandelt werden. Hierzu sind verschiedene, jedoch durchwegs verhältnismäßig umständliche und in ihrer Anwendbarkeit begrenzte Methoden bekannt. Ein anderes, beispielsweise aus »TAPPI«, Heft 11, 1957, S. 866 bis 872, und »TAPPI«, Heft6, 1958, S. 312 bis 317, bekanntes Verfahren zur Rückgewinnung der Alkalibestandteile aus Sulfitablaugen ist die sogenannte ASA-Methode, bei der die eingedampfte Sulfitablauge am oberen Ende eines Turmes, dessen Wände mit Hilfe von durch einen Außenmantel zirkulierenden Heißgasen auf erhöhter Temperatur gehalten werden, eingesprüht wird. Dabei werden weder Luft noch andere Fremdgase im Turm eingeleitet, was einen klaren Unterschied gegenüber Sprühtrocknungsverfahren darstellt. Die Sulfitablauge trocknet auf den erhitzten Wänden des Turmes, wobei sich ihre Feststoffe unter mehr oder weniger vollständiger Vergasung zersetzen und brennbare Gase im Gemisch mit Wasserdampf und einen im wesentlichen aus Alkalicarbonat und Kohlenstoff bestehenden Rückstand ergeben. Wegen der stark endothermen Reaktion und der indirekten Beheizung müssen jedoch bei dieser Methode große Heizflächen aus gut wärmeleitendem Material verwendet werden, die nur aus hochtemperaturfesten Metallen oder Metallegierungen bestehen können. Die Reaktionstürme für dieses AST-Verfahren sind daher teuer in der Herstellung und unterliegen einer relativ schnellen Abnutzung. Außerdem gibt es bei diesen Verfahren Schwierigkeiten hinsichtlich der Erhaltung der erforderlichen hohen Temperaturen im gesamten Bereich des Reaktionsturmes.

Aufgabe der Erfindung war es daher, diese Nachteile der bekannten AST-Methode, die mit indirektem Erhitzen arbeitet, zu beseitigen und die Rückgewinnung der Alkalibestandteile aus Sulfitablaugen auch in großen Reaktionskammern mit billiger, feuerfester Auskleidung, wie keramischem Material auf der Grundlage von Chrommagnesit oder Zirkonoxid, zu ermöglichen.

Zur Lösung der gleichen Aufgabe wurde bereits ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem feindispergierte Ablauge im Gleichstrom einen molekularen Sauerstoff enthaltenden Gasstrom solcher Temperatur und Menge eingeleitet wird, daß das gesamte Wasser schnell verdampft und das gebildete Dampf-Gas-Gemisch, das die festen Laugenrückstände in feiner Dispersion enthält, auf eine Temperatur gebracht wird, bei welcher der molekulare Sauerstoff zu reagieren beginnt, wobei in einer ersten Stufe das Reaktionsgemisch auf eine Temperatur so weit oberhalb von 700° C erhitzt wird, daß die organischen Bestandteile des Laugenrückstands unter Bildung gasförmiger Produkte vollständig umgesetzt werden, und danach das Reaktionsgemisch in einer zweiten Stufe rasch mit kälterem Gas, das frei oder nahezu frei von molekularem Sauerstoff ist, auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Aschenbestandteile, jedoch nicht oberhalb von etwa 600° C, bei der der Schwefel des Reaktipnsgemisches in die Gasphase als H₂S übergeht, heruntergekühlt wird. Bei diesem zweistufigen Verfahren sollen in der ersten Stufe die Laugenbestandteile in zufriedenstellender Weise vergast werden, jedoch bleibt ein wesentlicher Anteil des Schwefels in der Asche, so daß sich eine zweite Stufe anschließen muß, um den Schwefel in Schwefelwasserstoff umzuwandeln und in die Gasphase zu überführen.

Demgegenüber arbeitet das Verfahren nach der Erfindung in einer Stufe, was zu apparativen und verfahrenstechnischen Vereinfachungen führt, und trotzdem erhält man ein Alkalicarbonat mit relativ geringem Schwefelgehalt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Vergasen alkalihaltiger Sulfitablaugen unter Rückgewinnung der Alkalibestandteile hauptsächlich als Alkalicarbonat durch Hindurchleiten feindispergierter Sulfitablauge im Gleichstrom und im Gemisch mit einem heißen Verbrennungsgasstrom durch eine Reaktionskammer und Abtrennen der dabei anfallenden festen Teilchen von der Gasphase ist dadurch gekennzeichnet, daß man einen höchstens eine begrenzte Menge freien Sauerstoffes enthaltenden Verbrennungsgasstrom verwendet, die Verweilzeit des Gemisches in der Reaktionskammer auf höchstens 20 Sekunden einstellt und das Verhältnis von Verbrennungsgas zu Sulfitablauge, die Temperatur des Verbrennungsgases sowie die Konzentration und Teilchengröße der dispergierten Sulfitablauge so aufeinander abstellt, daß die Temperatur in der Reaktionskammer zwischen 600 und maximal 1000° C beträgt.

Vorzugsweise stellt man die Verweilzeit des Gemisches in der Reaktionskammer auf höchstens 10 Sekunden, zweckmäßig höchstens 5 Sekunden, ein. Bei einer Ausführungsform der Erfindung verwendet man ein Verbrennungsgas, das wenigstens zum Teil durch Verbrennen des in der Reaktionskammer gebildeten Gases gewonnen wurde. In dem Verbrennungsgas soll vorzugsweise der Sauerstoff in einer Menge von höchstens 1,2 m³ (unter normalen Druck- und Temperaturbedingungen) je Kilogramm Sulfitablaugenfeststoff enthalten sein.

Bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist es zweckmäßig, daß man das Vergasen der Sulfitablauge nur bis zur unvollständigen Vergasung des Kohlenstoffes durchführt und die dabei anfallenden festen Teilchen nach ihrer Abtrennung von der Gasphase getrennt verbrennt. Dabei kann man das bei der getrennten Verbrennung der festen Teilchen erzeugte Gas als Verbrennungsgas verwenden.

Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, daß die Suhltablauge bei raschem Erhitzen auf 600 bis 1000° C ihren Wassergehalt freigibt und sich dann unmittelbar zu zersetzen beginnt, wobei ihr Schwefelgehalt in gasförmigem Zustand, möglicherweise vor Beginn einer merklichen Kohlenstoffvergasung, frei wird, und daß, wenn die anorganischen Ascheteilchen mit dem schwefelhaltigen Gas bei einer höheren Temperatur und bzw. oder in Gegenwart von freiem Wasserstoff in Berührung gehalten werden, die Gefahr besteht, daß die Ascheteilchen Schwefel aus dem Gas absorbieren.

Es erwies sich als wichtig, daß die Laugeteilchen, während sie sich in dem heißen Verbrennungsgas schwebend mehr oder weniger zersetzen, keine Gelegenheit haben, mit freiem Sauerstoff zu reagieren,

da dies eine Steigerung des Schwefelgehaltes (z. B. als Sulfate und Sulfide) des Carbonatrückstandes mit sich bringen würde. Deshalb soll die Lauge nicht mittels Luft, sondern mittels Dampf od. dgl. versprüht werden. Es ist jedoch auch möglich, eine begrenzte Menge freien Sauerstoffes im heißen Verbrennungsgas zuzulassen, ohne daß ein unerwünscht hoher Schwefelgehalt im Carbonatrückstand entsteht.

Diese Erscheinung kann folgendermaßen erklärt werden. Wenn die Lauge unter Ausschluß von Luft versprüht wird, werden die Laugeteilchen beim Eintritt in das heiße Verbrennungsgas zunächst von einer Dampfschutzschicht umgeben, die der Berührung mit dem im heißen Verbrennungsgas vorhandenen Sauerstoff entgegenwirkt. Wenn die Teilchen beginnen, sich zu zersetzen, geben sie verbrennbare Gase ab, welche die begrenzte Menge freien Sauerstoffes im heißen Verbrennungsgas verbrauchen. Ebenso scheint SO₉ im heißen Verbrennungsgas unter Bildung von H₂S reduziert zu werden, bevor es Zeit hat, mit den anorganischen Substanzen der Laugeteilchen zu reagieren. Der Zusatz von Sauerstoff bedeutet den Vorteil, daß die zur Erreichung einer bestimmten Temperatur der Verbrennungsgase erforderliche Brennstoffmenge herabgesetzt werden kann.

Der Grundgedanke der Erfindung ist also ein adiabatisches Verfahren, bei dem die eingedampfte Lauge mit einer geeigneten Teilchengröße mit einem heißen Verbrennungsgasstrom vermischt wird. Beim weiteren Erhitzen folgt eine Zersetzung, die zu einer Freigäbe von Schwefel und organischer Substanz in gasförmigem Zustand führt, während nach der fertigen Zersetzung das Alkali der Lauge praktisch als Carbonat vorliegt. Durch geeignete Abstimmung der Menge und der Temperatur der heißen Verbrennungsgase ist es möglich, in einem weiten Temperaturbereich eine vollständige oder nahezu vollständige Freigabe des Schwefels in die Gasphase und gleichzeitig eine unvollständige Kohlenstofffreigabe zu erzielen.

Während der Zersetzung der anorganischen Substanz der Laugeteilchen tritt eine große Zahl von Reaktionen auf, die dazu führen, daß der Schwefel als Schwefelwasserstoff freigesetzt wird. Sulfat und andere anorganische Salze, die Schwefel und Sauerstoff enthalten, werden ebenfalls reduziert und zersetzen sich mehr oder weniger vollständig. Der Alkalicarbonatrückstand enthält gewöhnlich eine kleinere Sulfatmenge, aber nur wenig oder gar keine Substanz, die bei der Titration Jod verbraucht, wie z. B. Natriumsulfid oder Thiosulfat.

Die organische Substanz wird bei der Zersetzung der Sulfitablauge vollständig oder fast vollständig in Kohlenstoff umgewandelt. Es wurde festgestellt, daß die Teilchengröße der Lauge und die Temperatur der Verbrennungsgase das Ausmaß bestimmen, zu welchem Kohlenstoff in die Gasphase abgegeben wird. Wenn das heiße Verbrennungsgas eine genügend hohe Temperatur besitzt und in ausreichender Menge zugeleitet wird und wenn die Laugeteilchen genügend klein sind, kann praktisch der ganze Kohlenstoff an die Gasphase abgegeben werden. Anscheinend beeinträchtigt der Sauerstoffgehalt der heißen Verbrennungsgase die Freisetzung von Kohlenstoff nicht, solange die Temperatur der Verbrennungsgase unverändert bleibt. Nachdem die Zersetzung eingetreten ist, was nur eine oder einige Sekunden erfordert, tritt eine zusätzliche verhältnismäßig langsame Abgabe von Kohlenstoff in die Gasphase durch Vergasung ein.

Die Zerteilung der Lauge in feine Teilchen kann erfolgen, bevor oder während sie mit dem heißen Verbrennungsgas vermischt wird bzw. gewünschtenfalls in Verbindung mit dem durch das heiße Verbrennungsgas hervorgerufenen Verbrennungsprozeß. Das heiße Verbrennungsgas kann auf verschiedenen Wegen hergestellt werden, z. B. aus Brennöl oder einem anderen flüssigen, festen oder gasförmigen Brennstoff. Wenn sich die Lauge zersetzt, bildet sich ein brennbares Gas, das zur Dampferzeugung benutzt werden kann. Zusätzlicher Dampf kann durch Verbrennung des nicht vergasten Kohlenstoffes erzeugt werden, der in der aus dem Verbrennungsgas abgetrennten Asche enthalten ist. In vielen Fällen kann der erzeugte Dampf wirtschaftlich ausgenutzt werden, aber in anderen Fällen besteht keine Möglichkeit zur Ausnutzung des gesamten Dampfes, der aus den Teilchen der Lauge und aus dem zusätzlichen Brennstoff erzeugt worden ist. In solchen Fällen ist es notwendig, das heiße Verbrennungsgas ohne Benutzung eines zusätzlichen Brennstoffes bzw. unter Benutzung einer herabgesetzten Brennstoffmenge herzustellen. Gemäß der Erfindung bestehen mehrere Möglichkeiten für eine solche Erzeugung heißen Gases. In jedem Fall muß die Luft in stöchiometrischer Menge oder in einem nur kleinen Überschuß, bezogen auf die Brennstoffmenge, zugespeist werden. Sonst besteht die Gefahr, daß zu viel Sulfat in dem Carbonat gebildet wird. Der Luftüberschuß, der in dem heißen Verbrennungsgas zugelassen werden kann, hängt von der Art der Ablauge, z. B. ihrem Gehalt an organischer Substanz und von dem Ausmaß ab, zu welchem Kohlenstoff in die Gasphase abgegeben wird, d. h. von der Temperatur der erzeugten Gasmischung. Für eine normale Sulfitablauge mit 50 °/o Feststoff beträgt dieser Luftüberschuß etwa 1 m³ Luft (unter normalen Druck- und Temperaturbedingungen) für 1 kg Ablaugefeststoffe.

Falls sowohl Schwefel als auch Kohlenstoff vollständig oder nahezu vollständig in die Gasphase abgegeben worden sind, kann das erzeugte brennbare Gas so geteilt werden, daß ein Teil für die Erzeugung von heißem Verbrennungsgas benutzt wird, während der Rest für die Dampferzeugung verwendet wird. Die Gegenwart kleiner Mengen an Schwefelwasserstoff oder Schwefeldioxid im heißen Verbrennungsgas verhindert nicht die Bildung eines praktisch schwefelfreien Carbonats, das für die Herstellung von Kochlauge brauchbar ist.

Wenn die Kohlenstofffreigabe nur unvollständig ist, trennt man das Carbonat mit dem Kohlenstoff von dem Verbrennungsgas, das Schwefelwasserstoff enthält, ab. Darauf ist es möglich, den Kohlenstoff entweder durch Luft in einem geeigneten Gasgenerator zu vergasen, während man das Carbonat gewinnt, oder aber den Kohlenstoff vollständig gegebenenfalls parallel mit der Dampferzeugung oder auch nur für die Dampferzeugung zu verbrennen. Eine andere Möglichkeit besteht in der Auslaugung des Carbonats aus dem Rückstand und Trocknung und Verbrennung des restlichen Kohlenstoffes; man kann auch den Rückstand einer sogenannten Naßverbrennung unterziehen, was zu einer Natriumcarbonatlösung führt.

Die Temperatur in der Reaktionskammer soll nicht unterhalb 600° C liegen, wenn die Schwefelvergasung

befriedigend sein soll, d. h. das erzeugte Natriumcarbonat genügend rein sein soll und keine nennenswerten Sulfid- und Thiosulfatmengen enthalten soll. Temperaturen oberhalb 1000° C sollen wegen der Gefahr vermieden werden, daß das erzeugte Carbonat, z. B. durch Sulfid, verunreinigt wird. Die wirksame Freigabe von Schwefel und auch von Kohlenstoff während der raschen Zersetzung der Laugefeststoffe, die nach einer raschen Trocknung der Laugeteilchen in heißen Gasen auftritt (die aus Kohlendioxid, Dampf, Stickstoff und geringfügigen Mengen Schwefeldioxid und Sauerstoff bestehen), ist eine bisher unbekannte Erscheinung. Tatsächlich verläuft das Verfahren so rasch, daß keine Zeit zur Erreichung eines Gleichgewichtes gegeben ist. Dies mag die Erklärung dafür sein, warum die Schwefelfreigabe auch bei höheren Temperaturen befriedigend sein kann, wo man aus thermodynamischen Gründen erwarten möchte, daß das Carbonat eine hohe Sulfidmenge enthalten sollte.

Bei der technischen Durchführung der Erfindung ist es möglich, die Wände der Reaktionskammer aus einem relativ billigen Material zu bauen, das gegen die Temperatur und Schwefelwasserstoff sowie Natriumcarbonat völlig widerstandsfähig ist. Es gibt keramische Materialien und Mörtel, z. B. auf der Grundlage sogenannten Chrommagnesits oder Zirkonoxids, die eine ausreichende Lebensdauer unter den tatsächlichen Bedingungen besitzen. Die Reaktionszeit ist kurz, und deshalb kann das räumliche Fassungsvermögen des Reaktors klein sein.

Aus Wirtschaftlichkeitsgründen verwendet man eine auf etwa 40 bis 55 % konzentrierte Sulfitablauge, wobei der Feststoff gehalt der Lauge vom Verteilungsgrad beim Dispergieren abhängt. Die Versprühung der Lauge in feinverteilte Form kann mit bekannten Einrichtungen, z. B. Druckdüsen oder Doppelnußdüsen, erfolgen. Wie oben angegeben, ist Luft kein geeignetes Sprühmittel, weil die Luft in zu innige Berührung mit den Laugeteilchen tritt, was zu einer gesteigerten Sulfatbildung führt.

Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele und die Zeichnung näher erläutert. Der Ausdruck »jodverbrauchende Substanzen« bedeutet äquimolekulare Mengen von Na₂S, Na₂S₂O₃ und Na₂SO₃. Die Reaktionskammer 1 ist an ihrem oberen Ende an eine Verbrennungskammer 2 angeschlossen. In diese werden Öl und Luft durch Rohre 3 und 4 eingespeist. Die Ablauge wird unter Druck der Reaktionskammer oben zugeleitet und mittels einer bekannten Sprüheinrichtung 5 versprüht. Der kegelförmige Boden der Reaktionskammer ist mittels einer weiten Leitung 6 an einen Zyklonabscheider? angeschlossen, der den anorganischen Rückstand, welcher durch den Bodenauslaß 9 abgezogen wird, von dem Gasgemisch abtrennt, das den Zyklonabscheider durch den Schornstein 8 verläßt.

Beispiel 1

Brennöl wurde in dieser Vorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 12,4 kg/h zusammen mit einer stöchiometrischen Luftmenge verbrannt. Sulfitablauge mit 45% Feststoff und der Zusammensetzung CiOH₁₁₁₄O₅₁₈S₀₄₉Na₀₆₂ wurde in einem Verhältnis von 1,11 pro Minute zugegeben und mittels Dampf in feine Teilchen von etwa 50 μ versprüht. Nachdem die Verhältnisse sich stabilisiert hatten, betrug die Temperatur der Gasmischung 600° C. Das feste Reaktionsprodukt enthielt 70°/o Kohlenstoff und 25% Na₂CO₃. Die Menge an jodverbrauchender Substanz betrug etwa 1 %, und die Menge Na₂SO₄ war 2,5 %, berechnet auf den Carbonatgehalt. Die Zeit vom Zusatz der Lauge bis zur Abtrennung des festen Reaktionsproduktes aus dem Gas betrug etwa 20 Sekunden.

Beispiel 2

Dasselbe Brennöl wie im Beispiel 1 wurde in derselben Vorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 15,0 kg/h mit einer stöchiometrischen Luftmenge verbrannt, und dieselbe Lauge wie im Beispiel 1 wurde in das erzeugte heiße Gas in einem Verhältnis von 1,01 pro Minute versprüht. Nachdem die Verhältnisse sich stabilisiert hatten, betrug die Temperatur der Gasmischung 740° C. Das feste Reaktionsprodukt enthielt 59% Kohlenstoff und 35% Carbonat. Die Menge an jodverbrauchender Substanz betrug 0,1% und die Menge an Na₂SO₄ 6,1%, berechnet auf den Carbonatgehalt. Die Reaktionsdauer betrug 15 Sekunden.

Beispiel 3

Der Versuch wurde wie in den Beispielen 1 und 2 durchgeführt, aber die Ölmenge betrug 13 kg/h und die Laugemenge 0,7 l/Minute, was zu einer Temperatur der Gasmischung von 750° C führte. Trotz der kurzen Reaktionsdauer von 5 Sekunden war die Zusammensetzung der Asche 45% Kohlenstoff und 46% Carbonat und ferner 1% jodverbrauchende Substanz sowie 5,1% Sulfat, berechnet auf den Carbonatgehalt.

Beispiel 4

Brennöl wurde in der beschriebenen Vorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 15,0 kg/h mit einer stöchiometrischen Luftmenge verbrannt. Dieselbe Lauge wie im Beispiel 1 wurde in das erzeugte heiße Gas in feinverteilter Form in einem Verhältnis von 0,6 l/Minute versprüht. Wenn sich die Verhältnisse stabilisiert hatten, lag die Temperatur der Gasmischung bei 880° C. Wenn die Temperatur nach einer Reaktionsdauer von 15 Sekunden auf 765° C gefallen war, ,wurde ein festes Reaktionsprodukt erhalten, das 10% Kohlenstoff und 82% Natriumcarbonat sowie 0,5% jodverbrauchende Substanz und 3,2% Natriumsulfat, berechnet auf den Carbonatgehalt, enthielt.

Beispiel 5

Brennöl wurde mit einer Geschwindigkeit von 10,0 kg/h mit einem Luftüberschuß entsprechend 0,7 m³ (unter normalem Druck und bei normaler Temperatur) für jedes Kilogramm Laugefeststoff verbrannt. Lauge der im Beispiel 1 beschriebenen Zusammensetzung wurde in das erzeugte heiße Gas in einem Verhältnis von 0,6 l/Minute versprüht. Die sich ergebende Temperatur der Gasmischung betrug 760° C. Nach einer Reaktionsdauer von 4 Sekunden wurde eine Asche erzeugt, die 49% Kohlenstoff und 43% Carbonat sowie 1,0% jodverbrauchende Substanz und 6,4% Natriumsulfat, berechnet auf den Carbonatgehalt, enthielt.

Beispiel 6

Beispiel 5 wurde mit der Abwandlung wiederholt, daß die Laugemenge auf 1,1 l/Minute und der Luftüberschuß auf 1,3 m³ (bei normalen Druck- und

Temperaturbedingungen) je Kilogramm Laugefeststoff gesteigert wurden. Die Temperatur der Gasmischung war unverändert. Die erzeugte Asche hatte einen Schwefelgehalt von 2O°/o und einen Gehalt an jodverbrauchender Substanz von 3%, berechnet auf den Carbonatgehalt.

Beispiel 7

Dieser Versuch wurde durchgeführt, um die Bedeutung des Luftüberschusses für die Sulfatbildung bei niedrigerer Temperatur zu untersuchen. Beispiele 5 und 6 wurden bei einer Temperatur der Gasmischung von 645° C wiederholt. Bei einem Luftüberschuß von 0,7 m³ je Kilogramm Laugefeststoff betrug der Sulfatgehalt 4,9%, und ein Luftüberschuß von 1,3 m³ führte zu einem Sulfatgehalt von 13°/o, berechnet auf den Carbonatgehalt.

Beispiel 8

Dieser Versuch wurde durchgeführt, um den Einnuß einer Veränderung im Sulfatgehalt der Ablauge auf den Sulfatgehalt der erzeugten Corbonatasche zu untersuchen. Zwei Versuche wurden mit derselben Lauge durchgeführt, und zwar der eine ohne zusätzliches Sulfat, der andere mit einem solchen Sulfatzusatz, daß der Sulfatgehalt der Lauge auf das Dreifache, nämlich von 1 auf 3%, berechnet als SO₄ auf den Feststoffgehalt in der Lauge, gesteigert wurde. Der Vergasungsprozeß wurde bei einer Temperatur der Gasmischung von 665⁰C durchgeführt. Die ursprüngliche Lauge führte zu einem Sulfatgehalt von 2,8% in den Aschen, berechnet auf den Carbonatgehalt, während die zusätzliches Natriumsulfat enthaltende Lauge zu einem Sulfatgehalt in den Aschen von 2,9%, berechnet auf den Carbonatgehalt, führte.

Beispiel 9

Dieser Versuch wurde durchgeführt, um die Bedeutung der Teilchengröße und der Zerteilungsmethode zu erläutern. Eine Lauge der in den vorhergehenden Beispielen beschriebenen Zusammensetzung wurde versprüht, und zwar im ersten Fall durch Dampf unter Bildung von Teilchen mit einer mittleren Größe von 50 μ, im zweiten Fall durch eine Druckversprühung unter Bildung von Teilchen mit einer mittleren Größe von 750 μ. In beiden Fällen wurde die Lauge in ein heißes Gas unter Lieferung einer Temperatur der Gasmischung von 760° C versprüht. Die erzeugten Aschen hatten im ersten Fall einen Kohlenstoffgehalt von 49% und einen Carbonatgehalt von 43%, im zweiten Fall dagegen einen Kohlenstoffgehalt von 62% und einen Carbonatgehalt von 29%, während die Gehalte an Sulfat und jodverbrauchender Substanz annähernd so niedrig wie in den oben beschriebenen Versuchen waren, beispielsweise war ein Sulfatgehalt von 6,4 bzw. 6,3%, berechnet auf den Carbonatgehalt, der Asche enthalten.

Beispiel 10

Zum Vergleich wurde ein Versuch mit einer abweichenden Ablauge aus einer sogenannten halbchemischen Zellstoffherstellung von der Zusammensetzung C₁₀H₁₈₁₉O₁₀₁₁S₀₁₆₇Na₂₁₁₄ durchgeführt. Der Feststoffgehalt der Lauge betrug 42%. Das heiße Gas wurde durch Verbrennung von Brennöl mit einer Geschwindigkeit von 13 kg/h mit einer stöchiometrischen Luftmenge erzeugt. Die Lauge wurde mit einer Geschwindigkeit von 1,46 l/Minute zugespeist, was zu einer Temperatur der Gasmischung von 635° C führte. Die Teilchengröße betrug etwa 50 μ und die Reaktionsdauer etwa 5 Sekunden. Der feste Rückstand enthielt 31% Kohlenstoff und 55% Carbonat sowie 2,2% jodverbrauchende Substanz und 5,9% Natriumsulfat, berechnet auf den Carbonatgehalt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Vergasen alkalihaltiger Sulfitablaugen unter Rückgewinnung der Alkalibestandteile hauptsächlich als Alkalicarbonat durch Hindurchleiten feindispergierter Sulfitablauge im Gleichstrom und im Gemisch mit einem heißen Verbrennungsgasstrom durch eine Reaktionskammer und Abtrennen der dabei anfallenden festen Teilchen von der Gasphase, dadurch gekennzeichnet, daß man einen höchstens eine begrenzte Menge freien Sauerstoffes enthaltenden Verbrennungsgasstrom verwendet, die Verweilzeit des Gemisches in der Reaktionskammer auf höchstens 20 Sekunden einstellt und das Verhältnis von Verbrennnungsgas zu Sulfitablauge, die Temperatur des Verbrennungsgases sowie die Konzentration und Teilchengröße der dispergierten Sulfitablauge so aufeinander abstellt, daß die Temperatur in der Reaktionskammer zwischen 600 und maximal 1000° C beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verweilzeit des Gemisches in der Reaktionskammer auf höchstens 10 Sekunden einstellt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Verbrennungsgas verwendet, das wenigstens zum Teil durch Verbrennen des in der Reaktionskammer gebildeten Gases gewonnen wurde.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Verbrennungsgas verwendet, das Sauerstoff in einer Menge von höchstens 1,2 m³ (unter normalen Druck- und Temperaturbedingungen) je Kilogramm Sulfitablaugen Feststoff enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Vergasen der Sulfitablauge nur bis zur unvollständigen Vergasung des Kohlenstoffes durchführt und die dabei anfallenden festen Teilchen nach ihrer Abtrennung von der Gasphase getrennt verbrennt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das bei der getrennten Verbrennung der festen Teilchen erzeugte Gas als Verbrennungsgas verwendet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 009 515/140