DE2823749A1

DE2823749A1 - Verfahren zur rueckgewinnung des magnesiumbisulfits

Info

Publication number: DE2823749A1
Application number: DE19782823749
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Apel; Herbert Danninger; Wolfgang Dipl Ing Dr Kuestner; Heinz Dipl Ing Loquenz; Erwin Schroettner; Gerhard Dipl Ing Wallner
Original assignee: Waagner Biro AG; Chemiefaser Lenzing AG
Current assignee: Lenzing AG; Waagner Biro AG
Priority date: 1977-06-08
Filing date: 1978-05-31
Publication date: 1978-12-21
Also published as: YU136478A; DE2823749C3; SE447736B; NO151124C; FI781791A; NO781789L; PL110895B1; NO151124B; YU42480B; PL207432A1; SE7806363L; FI67414B; FI67414C; CS237301B2; AT347236B; DE2823749B2; ATA404177A

Description

Verfahren zur Rückgewinnung des Magnesiumbisulfits
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung des Magnesiumbisulfits aus den Abgasen eines Laugenverbrennungskessels, bei welchen Verfahren die Absorption des Schwefeldioxyds in mindestens einer Magnesiummonosulfitstufe und mindestens einer Magesiumbisulfitstufe erfolgt.
Die bekannten Verfahren zur Zellstoffherstellung auf Magnesiumbasis sind chenisch in 2 Gruppen einzuteilent a) agnefite-Verfahren Komponenten (% Ge Anteile Magnesium- Schwefel oxyd (Mgo) (SO2) (S) frei, gelöst ./, ./. ./.
gobunden, bisulfitisch 2,0 - 2,2 6,3 - 7,0 3,15 - 3,5 gebunden, aulfatisch 0,5 0,8 0,4 total 2,5 - 2,7 7,1 - 7,8 3S5; - 3,9 b) Saures Mg-bisulfit-Verfahren Komponenten (% Gew.) Anteile Magnesium- Schwefel oxyd (rgo) (5029 (s) frei, gelöst @ ./. 1,5 0,75 gebunden, bisulfitisch 0,95-1,1 3,0 - 3,5 1,5 - 1,75 gebunden, sulfatisch 0,25 0,4 0,2 total 1,2 -1,35 4,9 - 5,4 2,45- 2,7 betrachtet man die Totalchemikalien, so sieht man, daß der Chemikalienumlauf, entspricht dem Inhalt der Turmsäure, bein Magnefite-Verfahren durchschnittlich größer ist als beim sauren Verfahren und zwar auf Basis saures Verfahren (= 100) für - MgO: um ca. 100% und - S: um ca. 4Q.
Will man bei beiden Verfahren und gleicher Zellstoffqualität gleiche Rohstoffverbräuche erreichen, so bedeutet dies, daß die Verlustquote beim Magnefits-Verfahren in Ausmaß des erhöhten Chemikalienumlaufes kleiner sein muß. Dieser Umstand bedeutet einen Vorteil für das saure Verfahren. Beispielsweise gilt: - für MgO: Ein Rückgewinnungsgrad für das saure Verfahren von 90 , erfordert einen Rückgewinnungsgrad für das Magnefiteverfahren von 95 .
- ur S: Ein Rückgewinnungsgrad für das saure Verfahren von 90 % erfordert einen Rückgewinnungsgrad für das Magnefite-Verfahren von 93 fo.
Die bekannten Magnesiumbisulfitverfahren mit Chemikalienrückgewinnung können aus dem ausschließlich über die Dicklauge zurückgewonnenen Schwefel bestenfalls nahezu reine stöchiometrische Bisulfitsäure, jedoch keine mit freiem als 502 gelöstem Schwefel erzeugen.
Mit den bekannten Verfahren lassen sich Rohsäuren erzeugen, in denen, bezogen auf den stöchiometrisch gebundenen bisulfitischen Schwefel der Eurmsäure, etwa die nachstehend angeführten % an Schwefel fehlen: - Magnefite: ca. 4 - 5 % und beim - sauren Verfahren: ca. 3 - 4 .
Die Bildung der 100 %igen Bisulfitsäure bzw. des freien Schwefels in der Bimulfitsäure zur Turmsäure erfolgt im sogenannten Auf stärkungsturm mit Hilfe des S02-Starkgases mit mindestens 15 % Vol.S02 aus einer Schwefelverbrennungsanlage. Diese Anlage wird mit jener Schwefelmenge beschickt, die den gesamten Systemverlusten entsprach Dieser Vorgang der Aufstärkung kann auch mit flüssigem 502 durchgeführt werden.
Diese verfahrenstechnisch bedingten Säurebildungszwänge bewirken, daß für jedes der beiden Verfahren Mindestschwefelverluste zur Herstellung der erforderlichen Säure notwendig sind. Diese Mindestverluste sind: für Magnefite: 3,5 - 4,5 % des Totalschwefels der Turmsäure und für das saure Verfahren: 28 - 30 ffi des Total schwefels der Turmsäure (bei 100 %igem Wirkungsgrad der Aufstärkung).
Gemaß bestehender und zu erwartender Auflagen sind diese Umweltbelastungen besonders für das saure Verfahren unzulässig, zumal etwa 30% dieser Verluste als gasförmiges S02 die Anlage verlassen.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, bei vollständig geschlossenem Ohemikalienkreislauf die Kocherei mit einer Kochsäure zu beliefern, deren Anteil an physikalisch gelösten S02 frei wählbar ist.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mehr Magnesiummonosulfit in der Absorption erzeugt wird als zur Bisulfiterzeugung benötigt wird und die mehrerzeugte Menge, die der Differenz zwischen der Schwefelmenge in der Dicklauge sowie dem gesamten sulfitisch und sulfatisch gebundenen Schwefel in der Turmsäure entspricht, aus dem BEngesiumbisulfitkreis in Form des Magnesiumaonosulfits ausgetragen wird. Insbesondere wird das ausgetragene Magnesiummonosulfit als Grundstoff für die Schwefel säureherstellung herangezogen. Vorzugsweise wird das ausgetragene Magnesiummonosulfit unter Einwirkung von Wärme in Schwefel dioxyd und Magnesiumoxyd gespalten und das erzeugte Schwefeldioxyd in der gereinigten Bisulfitlösung gelöst, während das Magnesiumoxyd beispielsweise in die Monosulfitstufe zurückgeführt wird.
Insbesondere wird das ausgetragene Magnesiummonosulfit allein durch thermische Spaltung ohne Zusatzstoffe im Temperaturbereich zwischen 500 und 9000 C gespalten, wobei vorzugsweise die Spaltung des Magnesi'zmnonosulfits mittels eines Teiles der Wärme erfolgt, die im Laugenverbrennungskessel frei wird. Gemäß einem weiteren Erfindungsmerktaal wird das Elagne siummonosulfit in Magnesiumoxyd und Schwefeldioxyd gespalten und das Schwefeldioxyd verflüssigt.
Insbesondere wird das Magnesiummonosulfit vor seiner Spaltung getrocknet und erfolgt die Spaltung des Magnesiummonosulfits bei indirekter Beheizung, vorzugsweise in einem Gasstrom, der im wesentlichen aus Schwefeldioxyd besteht. Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal wird ein Teilstrom des erzeugten Schwefeldioxyds mit der in einer Absorptionsstufe erzeugten iWgnesiumbisulfitlösung in einem venturiförmigen Fallkanal in feinblasiger Form in Kontakt gebracht, wodurch eine Lösung des Schwefeldioxyds erfolgt. Vorzugsweise wird das Schwefeldioxyd durch feine Kanäle, insbesondere feine Bohrungen in den engsten Querschnitt des venturiförmigen Pallkanales eingebracht.
Die Erfindung ist in den Figuren 1 und 2 beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen Fig.1 das Verfahrensschema einer Monosulfitspaltungsanlage und Fig.2 ein thermisches Schaltbild für eine ähnliche Anlage.
Gemäß Fig.1 wird die wässrige IEagnesiumsulfitsuspension aus der Magnesiumbisulfitrückgewinnungsanlage zu einer Zentrifuge 1 gefördert undhicr auf einen Trockengehalt von über 70 % einem dickt und über eine Schnecke 2 zu einem Stromtrockner 3 transportiert. Das in der Zentrifuge 1 abgetrennte Wasser fließt über die Leitung 13 in die magnesiumbisulfitrückgewinnungsanlage zurück.
Das getrocknete, kristalline Magnesiummonosulfit wird in einem dem Stromtrockner 3 nachgeschalteten Fliehkraftabscheider 4 von der Trocknerluft abgetrennt und fällt in einen Bunker 5. Die Trocknerabluft wird vom Fliehkraftabscheider in die Magnesiumbisalfitanlage eingeführt. Das Magnesilmmonosulfit wird über die Zellradschleuse 6 und Förderschnecke 7 einer thermischen Sulfitspaltanlage 8 zugeführt, die im Temperaturbereich von vorzugsweise 500 bis 9000 C betrieben wird. Bei diesen Temperaturen spaltet sich das Magnesiummonosulfit in Mangesiumoxyd und Schwefeldioxyd.
Das Schwefeldioxyd wird über ein Gebläse 9 in einen Gaskühler 10 gedrückt, dabei auf etwa 65 C abgekühlt und .Iodor in den Aufstärkturm zur Bildung von freiem gelösten Schwefel in Form des S02 in der Magnesiumbisulfitlösung geführt. Das Schwefeldioxyd kann aber auch verflüssigt werden. Das Magnesiumoxyd verläßt die Spaltanlage 8 über einen Falltrichter und die Zellradschleuse 11 und wird in einen Hydratisierbehälter 12 eingeführt, wo es mit Wasser aufgeschlämmt und in Form des gelösten Magnesiumhydroxyds in die Magnesiumbisulfitrückgewinnungsanlage als Absorbens für das Schwefeldioxyd gepumpt wird.
In Fig. 2 ist die thermische Spaltung des Spaltungsreaktors 8 näher dargestellt, wobei der Spaltungsreaktor indirekt durch die Brennkammer 14 durch auf etwa 9000 C erhitztes Beheizungsgas beheizt wird. Das vom Spaltungsreaktor 8 austretende etwa auf 8000 C abgekühlte Beheizungsgas wird in einem Wärmetauscher 15 auf etwa 6000 C abgekühlt und einem Trockner 16 für das Magnesiummonosulfit zugeführt. Diesen Trockner verläßt das Gas mit etwa 4000 C und wird schließlich einem weiteren Wärmetauscher 17 zugeführt, in welchem es etwa auf 3000 C, das ist etwa die Abgastemperatur des Laugenverbrennungskessels 26,abgekühlt und in dessen Rauchgasleitung 18 vor der Absorptionsanlage 27 eingeführt.
Aus der Absorptionsanlage 27 wird ein Teilstrom des erzeugten feuchten Magnesiummonosulfits entnommen und dem Trockner 16 zugeführt. Das getrocknete Magnesiummonosulfit wird über die Schleuse 19 in die Sulfitspaltanlage 8 eingebracht, in der etwa eine Spalttemperatur von 8000 C aufrechterhalten wird. Die Sulfitspaltanlage 8 wird von einem heißen schwefeldioxydhältigen Gasgemisch, das bei seinem Austritt Wasserdampf und ggO-Staub enthält, durchströmt, und das nach seinem Austritt aus der Sulfitspaltanlage einem Regenerativwärmetauscher 20im Wärmetauschzyklon 21 sowie im VEårmetauscher 23 auf etwa 2000 C abgekühlt wird, bevor es mittel: des Gebläses 22 teilweise durch einen Kondensator 25 einem Aufstärker 24 zugeführt wird. Im armetauschzyk1on 21 wird der O Staub, welcher bei der Spaltung entstanden ist, abgeschieden und wird der Absolrptionsanlage 27 wieder zugeführt. Nach dem Gebläse 22 wird der überwiegende Teil des S02-Gasgemisches über die Wärmetauscher 20 und t5 wieder in die Sulfitspaltanlage als Trägergas zurückgeführt, wobei es in den Wärmetauschern 20 und 15 wieder bis nahe an die Spalttemperatur erhitzt wird.
Zur besseren Warmeausnützung wird der Brennstoff und/oder die Verbrenungsluft am Wärmetauschzyklon 21 bzw. in Wärmetauscher 17 vorgewärmt. Der Auf stärker 24 besteht im wesentlichen aus einem in einem geschlossenen Gefäß angeordneten VenturirohrS an dessen engster Stelle das Schwefeldioxyd zugeführt und in der im Kreislauf geführten Rohsäure gelöst wird.
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, die Beheizung der Spaltanlage direkt oder indirekt im Rauchgasstrom des Laugenverbrennungskessels 26 durchzuführen. Ferner ist es möglich, wenn ein reduzierter Bedarf an Säure in der Bisulfitlösung erforderlich ist, einen Teil des in der Absorptionsanlage erzeugten MgS03 aus dem Chemikalienkreislauf auszuschleusen und beispielsweise zu Schwefelsäure weiterzuverarbeiten.
L e e r s e i t e

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e : Verfahren zur Rückgewinnung des Magnesiumbisulfits aus den Abgasen eines Laugenverbrennungskessels, bei welchen Verfahren die Absorption des Schwefeldioxydes in mindestens einer Magnesiummonosulfitstufe und mindestens einer Magnesiumbisulfitstufe erfolgt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mehr Magnesiummonosulfit In der Absorption erzeugt wird als zur Bisulfiterzeugung benötigt v"rc und die mehr erzeugte Ringe, die der Differenz der Schwefel menge in der Dicklauge sewie dem gesamten sulfitisch und sulfatisch gebundenen Schwefel in der Turmsäure entspricht, aus dem Magnesiumbisulfitkreis in Form des Magnesiummonosulfits ausgetragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d: das ausgetragene Magnesiummonosulfit als Grundstoff für die Schwefelsäureheerstellung herangezogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgz tragene Mangesiummonosulfit unter Einwirkung von Wärme in Schwefeldioxyd und Magnesiumoxyd gespalten wird und das erzeugte Schwefeldioxyd in der gereinigten Bisulfitlösung gelöst wird, während das Magnesiumoxyd beispielsweise in die Monosulfitstufe zurückgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ausge tragene Magnesiumonosulfit allein durch thermische Spaltung ohne Zusatz stoffe im Temperaturbereich zwischen 500 und 9000 C gespalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltung des Magnesiummonosulfits mittels eines Teiles der Wärme erfolgt, die im Laugenverbrennungskessel frei wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnesiummonosulfit in Magnesiumoxid und Schwefeldioxid gespalten wird und das Schwefeldioxid verflüssigt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnesiummonosulfit cor seiner Spaltung getrocknet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenzeichnet, daß die Spaltung das Magnesiummonosulfits bei indirekter Beheizung erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltung des Magnesiummonosulfits in einem Gasstrom erfolgt, der im wesentlichen aus Schwefeldioxid besteht.
10. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom des erzeugten Schwefeldioxyds mit der in einer Absorptionstufe erzeugten Magnesiumbisulfitlösung in einem venturiförmigen Fallkanal in feinblasiger Form in Kontakt gebracht wird, wodurch eine Lösung des Schwefeldioxyds erfolgt
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwefeldioxyd durch feine Kanäle, insbesondere feine Bohrunge in den engsten Querschnitt des venturiförmigen Fallkanals eingebracht wird.