DE1692845B2

DE1692845B2 - Verfahren zur entfernung mineralischer rueckstaende aus einer aufschlussvorrichtung fuer holzspaene

Info

Publication number: DE1692845B2
Application number: DE1967D0051935
Authority: DE
Inventors: Wayne Richard Midland Mich. Merriman (V.St.A.)
Original assignee: The Dow Chemical Co., Midland, Mich. (V .StA.)
Priority date: 1966-01-03
Filing date: 1967-01-03
Publication date: 1977-06-02
Also published as: GB1125656A; FI48484B; FI48484C; DE1692845A1; US3448003A; NO118527B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung »lineralischer Rückstände, die sich im Umlaufsystem tiner mit hei3em Alkali kontinuierlich arbeitenden Aufschlußvorrichtung für Holzspäne abscheiden, unter Eintragen eines Chelatisierungsmittels in die Aufschluß-Vorrichtung.

Holzspäne werden häufig in einem kontinuierlichen Verfahren unter Verwendung von h:ißem Alkali iufgeschlossen. Zum Aufschließen der Holzspäne können eine Natriumhydroxidlösung und wenig Natrilimsulfid oder kann eine wäßrige Losung von Natrium-Sulfat und Natriumhydroxid verwendet werden.

Eine moderne Aufschlußvorrichtung besieht im ellgemeinen aus einem aufrechtstehenden, im wesentlichen zylindrischen unter Druck stehenden Reaktionsgef;iß, z. B. mit einem Durchmesser von 3.0 m und einer Höhe von 30,5 m. Die Kochlauge wird in der Nähe des obersten Teils der Aufschlußvorrichtung eingetragen, "wahren.] in der Aufschlußvorrichtung ein Betriebsdruck von etwa 8,5 bis 9,2 atm herrscht. Die Holzspäne werden ebenfalls am oberen Ende eingetragen, und ein Gemisch von Pulpe und Lauge wird in der Nähe des Bodens der Aufschlußvorrichtung "bgezogen. Das in die Aufschlußvorrichtung eingetragene Gemisch wird durch ein in einer oder mehreren Höhen der Aufschlußvorrichtung angeordnetes Sieb geführt, und das gesiebte Gemisch, d. h. die Pulpenlauge, wird erhitzt. Die erhitzte Pulpenlauge wird abgezogen und der Aufschlußvorrichtung etwa in der Höhe der Pulpenlaugenabzugstelle. aber in einem Abstand von dieser, wieder zugeführt. Im allgemeinen werden zwei derartige Erhitzungs-Mischungs-Umläufe durchgeführt, jeder in einer verschiedenen Höhe der Aufschlußvorrichtung. Der PuipenlaugendurcHsat/ betrag' wahrend des Erhitzungs-Mischiing·. miauis im aligemeinen das Künf- bis Siebenfache des \ olumeni, tier in die Aufschiußvorriehiung eingetragenen Kochlauge.

Das unter Verwendung einer wäßrigen Natriumsulfat- und Natriumhydroxidlosung arbeitende Aufschlußverfahren nach K rai; und dio dafür geeignete Abschabvorrichtung werden ausführlich z. B. in dem Rnfh von ' S. Stenhenson «Preparation and

Treatment of Wood Pulps«, McGraw-Hill Book Company (1950), auf den S. 364-402 und 453-457 beschrieben. Auf die dort auf S. 455 angegebene Skizze der Aufschlußvorrichtung wird hier Bezug genommen. Ein ernstes Problem besteht darin, daß während des Betriebs der Aufschlußvorrichtung Calcium-, Magnesium- und andere mehrwertige Metallionen, die aus dem Holz und dem zugesetzten Wasser herstammen, sich auf den Sieben, den Zuführungsleitungen, Erhitzern bzw. Wärmeaustauschern, die in dem Erhitzungs-Mischungs-Umlaufsystem benutzt werden, abscheiden, und zwar in erster Linie in Form von Carbonaten. Derartige mineralische Abscheidungen sind nach einem Betrieb der Aufschlußvorrichtung für mehrere Monate im allgemeinen so groß, daß der DurchRuß behindert wird und das Volumen der umlaufenden Koch- und Pulpenlauge weniger als etwa die Hälfte der Nennkapazität ausmacht. In diesem Stadium wird das Umlaufsystem praktisch völlig unterbrochen. Wenn der Umlauf unterbrochen ist, muß die Aufschlußvorrichtung außer Betrieb gesetzt und gereinigt werden. Da eine einzige Aufschlußvorrichtung im allgemeinen dazu vorgesehen ist, den gesamten Ausstoß einer Anlage zu bewältigen, muß praktisch die gesamte Anlage bis zur erneuten Inbetriebnahme der Aufschlußvorrichtung stillgelegt werden. Aus Tappi Band 47 (1964) Heft 1. S. 198Λ bis 201A ist eine kontinuierliche Behandlung beim kontinuierlichen Zellstoffkochprozeß unter Verwendung von Nitrilotriessigsäure zwecks Wassersteinentfernung be kannt. Der kontinuierliche Zusatz von Nitrilotriessigsäure und die dadurch bedingte hohe Konzentration an Chelatisierungsmittel über lange Zeiträume führen zu unerwünschten Nebenwirkungen, wie einer beschleunigten Korrosion in der Aufschlußvorrichtung.

Die US-PS 30 71 504 beschreibt ein Verfahren zur Entfernung mineralischer Rückstände, die sich im Umlaufsystem einer mit heißem Alkali kontinuierlich arbeitenden Aufschlußvorrichtung für Holzspäne abscheiden, bei dem die Pulpenlauge und die Kochlauge aus der Aufschlußvorrichtung entfernt werden und eine Reinigungslösung, die 0,001 bis 1.0% eines Chelatisierungsmittels aus einer Zuckersäure, den Alkali-, Erda'ikali- und Ammoniumsalzen davon und/oder Sorbit enthält, in die Aufschlußvorrichtung eingetragen und dort zum Umlauf gebracht wird. Die Reinigungslösung wird dann abgezogen, und anschließend wird die Aufschlußvorrichtung wieder in Betrieb genommen. Auch dieses bekannte Verfahren weist daher den Nachteil auf, daß zur Entfernung der mineralischen Rückstände die Aufschlußvorrichtung stillgelegt werden muß.

Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Entfernung mineralischer Ruckstände, die sich im Umlaufsystem einer mit heißem Alkali kontinuierlich arbeitenden Aufschlußvorrichtung für Holzspäne abscheiden, unter Eintragen eines Chelatisiprungsmittels in die Aufstoßvorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei dem eine Stillegung der Aufschlußvorrichtung vermieden oder auf ein Mindestmaß beschränkt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß man bei fortlaufendem Betrieb der Aufschlußvorrichtung in das Umlaufsystem eine ausreichende Menge des Chelatisierungsmittels ansatzweise einspritzt, und /war so lange, bis der Umlauf wieder mindestens 90% seiner Kapazität erreicht.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Entfernung mineralischer Rückstände während des Betriebs

der Äufschlußvorrichtung durchgeführt werden kann und eine Stillegung der letzteren dabei nicht erforderlich ist

Das Chelatisierungsmittel kann dem Umlaufsystem in Form einer wäßrigen Lösung, die vorzugsweise 10 bis 45 Gew.-% des Chelatisierungsmittels enthält, zugegeben werden.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird das Chelatisierungsmittel als wäßrige Aufschlämmung in das Umlaufsystem gegeben.

Das Chelatisierungsmittel muß Metallchelate, insbesondere die des Calciums und Magnesiums, von ausreichender Stabilität bilden, so daß mindestens teilweise die mineralischen, auf den Oberflächen des Umlautsystems abgeschiedenen Rückstände löslich gemacht werden. Die bevorzugten Chelatisierungsmit-IeI sind Äthylendiamintetraessigsäure, Äthylentriaminpentaessigsäure, Hydroxyäihyläthylendiamintriessig- säure. Nitrilotriessigsäure und Ammonium- und Alkaliinetallsalze derselben. Im allgemeinen werden Diammo- nium- oder Dialkalisalze oder solche mit stärkerer Substitution des Wasserstoffes angewendet. Gewöhnlich gelangen diese Säuren in Form ihrer Natnumsalze zur Anwendung.

Weniger konzentrierte Lösungen \ on dem Chelutisierungsmittel als eine 10gew.-°/oige wäßrige Losung können gegebenenfalls angewendet werden, jedoch führen Lösungen geringerer Konzentration zu unnötiger Verdünnung der Pulpenlauge und beeinträchtigen stä "ker das Kochverfahren während der Reinigung bei in Betrieb befindlicher Auischlußvornchtum'en.

Die wäßrige Lösung des Chelatisierungsmittels wird im allgemeinen in die Vorrichtung des Umlaufsystem»· mi' tels einer T Verbindung zu einem Rohr, welches von dem siebbeekvkten Einlaß innerhalb der Aufsehlußvorricritung /.u den Wärmeaustauschern fuhrt, die zur Enitzung der Pulpenlauge verwendet werden, eingespritzt, obwohl die Einspritzung auch an anderen Stellen eriolgen kann, wie an den Zuführungen, die auf der anderen Seite hinunter zur Aufschlußvorrichtung ^o führen. Gewöhnlich erfolgt die Einspritzung in den Umlauf, der in der oberen Kochzonc der Aufschlußvorrichtung ausgeführt wird.

Während der Reinigung wird der Kochlaugenstrom in die Aufschlußvorrichtung und der Abzug der aufgeschlossenen Pulpenlauge, d. h. der Durchsalz der Aufschlußvorrichtung. vorzugsweise wesentlich gedrosselt, so daß das Verhältnis von Durchsatz zu umlaufender Pulpenlauge vermindert wird. Auf diese Weise können höhere Konzentrationen an Chelatisie- so rungsmittel in dem Umlaufsystem erreicht werden, während der Verlust an Chelatisierungsmittel mit dem Austrag an der Aufschlußvorrichtung herabgesetzt wird. In einer großen Anschießvorrichtung, die einon Durchsatz von 568 bis 7bO I je Minute und eine ss vorbestimmte Umlaufkapazität von 4540 bis 5680 I je Minute hat. wird der Durchsat/ auf etwa 255 bis 378 ! je Minute vermieden., wodurch ein Mittelweg .'wischen hoher Konzentration an Chelatisierungsmitte! une! vc'lipcr Stillegung des Betriebs bcschntten wird. <>..

in einer Aufschlug orrichtung mit einer Kapa/itä! von etwa 10 Tonnen Breimasse je Stunde, wird cine K) bis 4 5gew -%ige wäßrige Lösung eines hochwi-i.samen C'helatisierungsmitteis ν das Erhitzungs-Miscnung' Umlaufsystem in einer Menge von 11.4 bis 56.8 1 ic , Minute und vorzugsweise in einer Menge von etwa 22.7 bis 37,9 1 je M nute eingespritzt, bis etwa 3785 bis 9475 I »ίηιτΜΡΐ.Ί worden sind. Die eingespritzte Menge beträgt etwa 1 bis 5 Volumenieile je Minute auf 500 Volumenteile je Minute der umlaufenden Menge; die letztere entspricht der vorbestimmten Kapazität.

Im allgemeinen wird ein größeres Gesamtvolumen an Lösung des Chelatisierungsmittels zur Entfernung schwererer mineralischer Rückstände gebraucht. Um die im wesentlichen vollständige Entfernung der mineralischen Rückstände zu erreichen, muß die Gesamtmenge von zugegebenem Chelatisierungsmittel die Gesamtmenge der zu entfernenden Rückstände zu chelatisieren vermögen. Auf jeden Fall muß die Gesamtmenge von Chelatisierungsmittel aufgrund seiner Wirksamkeit bemessen sein, und kann die Zugabe beendet werden, wenn der Umlauf wieder mindestens 90% seiner Kapazität erreicht hat. Bei Unterbrechung Her Zufuhr von Chelatisierungsmittel verarmt dieses •!!mählich in der Aufschlußvorrichtung. Es zeigt sich aber zunächst eine merkliche Neigung zur Entfernung zusätzlicher mineralischer Rückstände, nachdem die Zufuhr von Chelatisierungsmittel aulgehört hat.

Wenn der Umlauf 90% oder mehr seiner Kapazität erreicht hat und die Zugabe von Chelatisierungsmittel beendet ist. wächst der Durchsatz der Aufschlußvorrichtung auf seinen normalen Wert und vervollständigt die Reinigung der Aufschlußvorrichtung, während diese in Betrieb bleibt.

Gegebenenfalls kann das Chelatisierungsmittel in trockener Form in das Umlaufsystem eingeführt werden. Dies kann bewerkstelligt werden, 1) indem das Chclatisierungsmittel in trockener kleintciliger Form in einen begrenzten gesonderten R.mm rebracht wird, der mit einer Verbindung zu dem Mi om der Pulpenlauge und geeigneten Ventilvornchtungen versehen ist und 2) indem dieser Raum unter Druck gesetzt und i) das kleinteil'ge Material mit Druck direkt in den Strom der umlaufenden Pulpenlauge gespritzt wird.

Nach dem Verfahren der Erfindung können mineralische Ruckstände auf jedem Teil des Umlaufsystems der Aufschlußvorrichtung entfernt werden. Doch ist es im allgemeinen ausreichend, das Vc .ihren im oberen Umlaufsystemteil durchzufuhren. Die unteren 1 'mlaufsystcmteile unterliegen weniger einer Verschmutzung und werden im allgemeinen durch Cheiaitisierungsmittel gereinigt, die v-ährend der Reinigung der oberen Umlaufsystcmteile in die Pulpenlauge gelangen,

Beispiel 1

Eine Aufschlußvorrichtung für Holzspäne mit einem vorbestimmten Durchsatz von 568 I ic Minute, einer Umlaufkapazität in dem in der oberen Kochzone gelegenen Umlaufsystem von 53001 je Minute uno einem Breiausstoß von etwa 9080 kg je Stunde wurde durch Rückstände so verstopft, daß die Umlaufkapazität nur 32501 je Minute betrug. Die Strömungsmenge der einströmenden Kochlauge, welche den Durchsat/ regelte, wurde auf 341 1 je M nute gedrosselt, während die Herstellung der Pulpe bei verminderter Geschwindigkeit aufrechterhalten und eine 38gew.-"ige wäßrig. Lösung des Tetranatriumsulzcs der Äthylcndiamintetraessigsäure in einer durchschnit¹ 'hen Menge von 26.5 ' ic Minute innerhalb eine Zeitraumes von 8 Stunden eingespritzt wurde. Die Zugabe erfolgte in Richtung de Einlaßsiebe zu den Wärmeaustauschern. Während der Aigabe der wäßrigen Lös.mg des Tetranatnunualzes der Äthylendiamintetraessinsäure erhöh

sich die

Strömungsmenge in dem umlauf ständig, und zwai " dem Maße, in dem das System gereinigt wurde. vi>; 3250 I je Minute auf 4840 I je Minute. Eine Zugabe vor.

•i

8331 Wasser erfolgte sofort danach, worauf die Strömungsmenge auf 49201 je Minute angestiegen war. Der normale Betrieb der Aufschlußvorrichtung wurde dann wieder aufgenommen. 15 Stunden später war der Umlauf noch weiter, und zwar auf d'e vorbestimmte Kapazität von 5300 1 je Minute, angewachsen.

Beispiel
Eine Aufschlußvorrichtung

für Holzspäne von 412 Tonnen je Tag mit einem vorbestimmten Durchsatz von 568 1 je Minute und einer Umlaufkapazität in der oberen Kochzone von 5680 1 je Minute wurde durch mineralische Rückstände so verstopft, daß die Umlaufkapazität nur 2265 I je Minute betrug. Die Strömungsmenge der einströmenden Kochlauge wurde auf 265 bis 284 I je Minute gedrosselt, während dii Herstellung der Pulpe bei verminderter Geschwindigkeit aufrechterhalten wurde. Dann wurde eine 38gew.-%ige wäßrige Lösung des Tetranatriumsaizes der Äthylendiamintetraessigsäure in das Umlaufsystem in Höhe der oberen Kochzone in Richtung von dem Einlaßsieb zu dem Erhitzer gegeben. Die Einspritzung erfolgte in einer

Menge, die von 353 bis 47,4 I je Minute schwankte. Nachdem etwa 378 bis 568 I der wäßrigen Chelatisierungsmittellösung zugegeben worden waren, hatte sich der Umlauf in der oberen Zone des Umlaufsystems auf 2265 bis 43501 je Minute erhöht. Der Rest von 7575 I wäßriger Chelatisierungsmittellösung wurde innerhalb eines Zeitraumes von etwa 4 Stunden zugegeben. Der Umlauf betrug dann 5225 I je Minute. Der Durchsatz der Aufschlußvorrichtung wurde auf 5681 je Minute gedrosselt, als der normale Betrieb wieder aufgenom-

men wurde. Fünf Stunden nach Beendigung der Zugabe des Chelatisierungsmittels war der Umlauf noch weiter auf 5300 I je Minute angewachsen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entfernung mineralischer Rückstände, die sich im Umlaufsystem einer mit heißem Alkali kontinuierlich arbeitenden Aufschlußvorrichtung für Holzspäne abscheiden, unter Eintragen eines Chelatisierungsmittels in die Aufschlußvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß man bei fortlaufendem Betrieb der Aufschlußvorrichtung in das Umlaufsystem eine ausreichende Menge des Chelatisierungsmittels ansatzweise einspritzt, und zwar so lange, bis der Umlauf wieder mindestens 90% seiner Kapazität erreicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Chelatisierungsmittel als wäßrige Aufschlämmung in das Umlaufsystem gegeben wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Chelatisierungsmittel Äthylendiamintetraessigsäure, Hydroxyäthyläthylendiamintriessigsäure. Nitrilotriessigsäure und Ammonium- oder Alkalisalze derselben verwendet werden.