DE2838187A1 - Vorrichtung zur rueckgewinnung von natriumchemikalien aus gruenlauge und rauchgasen - Google Patents

Vorrichtung zur rueckgewinnung von natriumchemikalien aus gruenlauge und rauchgasen

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DE2838187A1 DE19782838187 DE2838187A DE2838187A1 DE 2838187 A1 DE2838187 A1 DE 2838187A1 DE 19782838187 DE19782838187 DE 19782838187 DE 2838187 A DE2838187 A DE 2838187A DE 2838187 A1 DE2838187 A1 DE 2838187A1
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Description

Vorrichtung zur Rückgewinnung von Natriumkemikalien aus Grünlauge und Rauchgasen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Kemikalien aus Rauchgasen und aus der Grünlauge genannten Wasserlösung von Schmelz, die man beim Abbrennen der Ablauge von Zelluloseherstellung mit Natriumbäsis erhält.
Die Ablauge von dem Sulfitverfahren mit Natriumbasis enthält bedeutende Mengen von Natriumkemikalien, deren Rückgewinnung wirtschaftlich ist.
Für diesen Zweck ist die Ablauge durch Eindampfung und Verbrennung im Sodakessel konzentriert worden. Dabei sind Schwefeldioxyd und Kohlendioxyd enthaltende Rauchgase und ein Schmelz entstanden, der im Wasser zu einer sogenannten Grünlauge aufgelöst worden ist, die Natriumsulfid enthält. Schwefeldioxyd ist aus den Rauchgasen in einem Wascher mit einer aus der Grünlauge hergestellten Natriumkarbonatlösung gewaschen worden. Der dabei entstehende Natriumsulfit als solcher kann fürs Natriumsulfitverfahren benutzt werden.
Die genannte Natriumkarbonatlösung ist aus der Grünlauge so hergestellt worden, dass die Grünlauge zuerst mit gewaschenen und abgekühlten Rauchgasen vorkarbonisiert worden ist, wobei das Natriumsulfid mit dem Kohlendioxyd der Rauchgase reagiert und Natriumbisulf id entsteht.
Die vorkarbonisierte Natriumbisulfidlösung ist danach mit der in dem Prozess hergestellten Natriumbikarbonatlösung zum Reagieren gebracht worden, wobei folgende Reaktionen ablaufen:
(1) NaHS + NaHCO3 -------"-> H2S + Na
(2) 2NaHCO 11" I ™ IHI^ CO2 + HO +
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Reaktion (I) ist gewünscht, während die konkurrierende Reaktion (2) bloss den Natriumbikarbonatha1t z'i senken versucht. Reaktion (1) ist schneller und daraus entsteht Schwefelw-v.serstof f, der mit Dampf ausgetrieben und im Schwefelofen zum Schwefeldioxyd gebrannt worden ist, das zusammen mit anderen Rauchgasen zwecks Herstellung von Natriumsulfit in den Wascher ist geleitet worden.
In der H_S-Austreibung ist ein 1,A-I,7-facher überschuss von Natriumbikarbonat im Verhältnis zu Natriumbisu1fid gebraucht worden, wobei etwa 90-95% des Schwefels in dem Natriumsulfid der Grünlauge zum Schwefelwasserstoff verwandelt wird. Etwas Natriumbisulfid bleibt noch in der Lösung.
Danach ist die Lösung, aus der H„S ausgetrieben worden ist, zum Kristal 1isator geleitet worden, wo. Natriumkarbonat und Natriumbikarbonat aus der Lösung kristallisiert worden ist. Diese Kristalle sind danach wieder ins Wasser aufgelöst worden, und ein Teil der so entstandenen Lösung ist in den Rauchgaswascher geleitet worden, wo das Schwefeldioxyd der Rauchgase mit Natriumkarbonat reagiert""um Natriumsulfit herzustellen, und ein Teil ist in den Karbonisierungsreaktor geleitet worden, wo das Natriumkarbonat der Lösung mit einem so grossen Teil der gewaschenen Rauchgase zum Reagieren gebracht worden ist, dass der Natriumbikarbonatgehalt der Lösung so hoch steigt, dass sie den erwähnten 1,4-1,7 -fachen überschuss von Natriumbikarbonat im Verhältnis zum Natriumbisulfid enthält, wenn sie in die H_S-Austreibung geleitet wird.
Die Aufgabe dieser Erfindung ist, eine einfachere Vorrichtung zur Rückgewinnung von Kemikalien aus Wasserlösung von Schmelz und Rauchgasen, die man beim Abbrennen der Ablauge aus Zelluloseherstellung mit Natriumbasis erhält, zustandezubringen. Die hauptsächlichen Kennzeichen der Erfindung gehen aus dem beiliegenden Patentanspruch 1 hervor.
In der Vorrichtung nach der Erfindung können alle Einheiten aufeinander in derselben Kolonne liegen. Unterst ist der Wascher, in den die Schwefeidioxydhaitigen Rauchgase kommen, darauf liegt der Kühlungsturm und auf dem der Karbonisierungsreaktor, wohin die gewaschenen und abgekühlten Rauchgase durch die zwischen den Einheiten befindlichen Reaktorböden direkt von einer Einheit zu der daraufliegenden Einheit steigen. Ausserdem kann man nur ein Gebläse zum Blasen der Rauchgase durch.den Wascher, den Kühlungsturm, den Karbonisierungsreaktor und den Vor-
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karbonisierungsreaktor benutzt werden, wahrend vorher mehrere Gebläse nötig gewesen sind.
Die Bedienung der Vorrichtung nach der Erfindung ist folglich einfacher als zuvor; Raumgebrauch ist kleiner und Investierungskosten sind niedriger, weil weniger Verbindungsvorrichtungen, Rohrleitungen, Pumpen, Behälter und Regler zwischen den Einheiten gebraucht werden.
In der H„S-Austreibungskolonne der Vorrichtung nach der Erfindung kann wesentlich alles Natriumbisulf id zu Natriumkarbonat und Schwefelwasserstoff dadurch verwandelt werden, dass die vorkarbonisierte natriumbisulfidhaltige Lösung in der H_S-AustreibungskoIonne mit einer Lösung in Berührung gebracht wird, die einen mindestens zweifachen, höchstens vierfachen überschuss von Natriumbikarbonat im Verhältnis zur Äquivalentmenge von Natriumbisulfid enthält. Der grosse Bikarbonatüberschuss ist nötig, um Schwefelwasserstoff so vollständig wie möglich auszutreiben, damit die übriggebliebene Lösung in dem Karbonator und in dem Rauchgaswascher benutzt werden kann, ohne dass der freigewordene Schwefelwasserstoff Schaden verursacht. Solche Natr iumbikarbdfiatlösung wird so hergestellt, dass wesentlich alle gewaschenen und abgekühlten Rauchgase ausser den eventuell für die Vorkarbonisierung benutzten Rauchgasen zum Karbonisierungsreaktor geführt werden, wohin ein Teil der Natriumkarbonatlösung, aus der H S ausgetrieben worden ist, zurückgeführt wird, um den Natriumbikarbonatgehalt der Lösung zu erhöhen. Weil die aus der l-LS-Austreibungskolonne kommende Lösung kein Natriumbisulfid mehr·enthält, kann sie ohne Zwischenkristallisierungen direkt in den Wascher geführt werden, wodurch die vorliegende Vorrichtung einfacher als die bekannten Vorrichtungen wird.
Weil keine Zwischenkristal1isatore für die von H„S befreiten Lösung in der vorliegenden Vorrichtung nötig sind, und alle Rauchgase in demselben Prozess benutzt werden, kann die Vorrichtung einfacher als zuvor konstruiert sein.
Im folgenden wird die Erfindung mit Hinweis auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben, die in schematischer Form einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung nach der Erfindung darstellt, wo alle Einheiten in einer Kolonne aufeinander liegen.
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Aus der in dem Sodakessel gebrannten Dit-kldjge erliä'u man einen Schmelz, der im Wasser aufgelöst wird, wobei Grünlauge entsteht. Aus der Grünlauge werden Feststoffe durch Aufklärung entfornt. Aufgeklärte Grünlauge 10 wird in die oberste Einheit 1 der Kolonne gepumpt, wo sie mit Rauchgasen nach dem Gegenstromprinzsp behandelt wird. Die Vorkarbonisierung 1 kann entweder nach dem Prinzip von Spraydusche, Füllkörper oder Bodenreaktor verwirklicht werden. Das Natriumsulfid der Grünlauge reagiert mit dem Kohlendioxyd der Rauchgase und wird entweder teilweise oder vollkommen zu fäatriumwasserstoffsulfid vorkarbonisiert. Das Rauchgas 12 von der Vorkarbonisierung tritt von dem oberen Ende der Kolonne aus ab.
Die teilweise oder vollständig vorkarbonisierte Grünlauge 13 wird in die nächste Einheit 2 der Kolonne geführt, wo sie mit einem grossen überschuss von Natriumbikarbonat (zwei- bis viermal die Äq'u ivalentmenge der Reaktion) behandelt wird. Der befreite Schwefelwasserstoff 15 wird von der Flüssigkeitsphase in die Gasphase und aus der Kolonne hinaus von einem Übertragungsmitte! 16 getragen, dass Dampf, Rauchgas oder ein anderes indifferentes Gas sein kann. Die Austreibung 2 von Schwefelwasserstoff kann zum Beispiel nach dem finnischen Patent 37^70 erfolgen. Die von der H„S-Austreibung abströmende Flüssigkeit 17 enthält hauptsächlich Natriumkarbonat und Natriumbikarbonat und ein wenig Natriumsulfat und Natriumthiosuifat. Der Gehalt von MatrJumsulfid ist entweder gleich Null oder so klein, dass es hinsichtlich der weiteren Verwendung der Flüssigkeit in dem Prozess nicht schädlich ist. Das ausgetriebene Schwefelwasserstoffgas 15 wird zur weiteren Behänd lung,zum Beispiel Abbrennung im Schwefelofen, geführt.
Der Natriumkarbonat-Natriumbikarbonatstrom 17 wird in zwei Ströme 18 und geteilt. Strom 18 wird in die nächste Kolonneneinheit 3 geführt, v/o er mit bis 20-400C abgekühlten Rauchgasen 20 behandelt wird. Das Natriumkarbonat reagiert mit dem Kohlendioxyd der Rauchgase zum Natriumbikarbonat. Die Mischung )k von Natriumbikarbonat und Natriumkarbonat wird in die H„S-Austreibung zurückgeführt. Das Rauchgas 21 geht direkt von der Kolonne und dem Prozess ab. Die Karbonisierung 3 kann zum Beispiel nach dem GegenstromprinzJp auf Reaktorböden erfolgen.
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Der NaLriumkarbonat-Natriumb:kcrbcnatrtro"i I9 wird weiter in zwei Ströme 22 und 23 geteilt. Der Strom 22 geht von der Kolonne und dem Prozess ab, aber der Strom 23 wird in den Rauchgasw<)scher 4 geführt. Die Kohlendioxyd- und/oder Schwefeldioxydhaltigen Gase 2k werden in den unteren Teil k der Kolonne zugeführt. Der untere Teil der Kolonne fungiert als Rauchgaswascher *», wo hauptsächlich Schwefeldioxyd, in einigen Fällen auch Schwefelwasserstoff, HCl und festes Natriumsulfat aus den Abgasen des Sodakessels, in einigen Fällen auch anderer Vorrichtungen, gewaschen wird. Das Waschen kann in der kolonne entweder in einer oder zwei Stufen nach dem Prinzip von Spraydusche, Bodenreaktor oder Füllkörper erfolgen.
Die den Wascher *» verlassende Flüssigkeit 25 ist Natriumsulfitlösung, die entweder als solche fürs Kochen von Sulfitzellstoff auf Natriumbasis oder für andere Zwecke benutzt werden kann.
Die den Wascher verlassenden Gase 26 werden zur Abkühlung 5 geführt, wo sie mit Wasser 27 gegen den Strom entweder mit Spraydusche oder in einer 1FuI lkörperschicht abgekühlt werden. ...Das von der Abkühlung 5 abgehende Warmwasser 28 wird von dem Prozess abgeführt und kann für andere Zwecke benutzt werden. Die abgekühlten Rauchgase werden in Strömen 11 und 20 weiter zur Vorkarbonisierung 1 und Karbonisierung 3 geführt.
Die Erfindung wird noch mit der Hilfe eines Beispiels beschrieben: Bei spiel:
Von dem Sodakessel gehen 12700 Nm /h trockene Rauchgase ab, die 0,3H Schwefeldioxyd entsprechend 1,8 kmol/h und 13,k% Kohlendioxyd entsprechend 110 kmol/h enthalten. Andererseits verlässt den Sodakessel auch Wasserlösung von Schmelz, Grünlauge, 4,3 m /h, Konzentration I80 g N7O okt/1 , Sulfidität 58%, entsprechend 5,4 kmol Na2COVh und 7,4 kmol Na2S/h.
Die Vorkarbonislerung der genannten Menge von Grünlauge in der Reaktion
2 Na S + H2O + CO2 = 2 NaHS + Na2CO
verbraucht Kohlendipxyd 0,5 x 7.^ kmol/h = 3»7 kmol/h. Wenn der Absorptionsgrad von Kohlendioxyd 70% ist, werden 610 Nm /h Rauchgase gebraucht.
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Die Austreibung von Schwefek;a£serstofι in der Renkt, ion
NaHS + NaHCO, = Na0CO, + HnS
3 2 3 2
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verbraucht Natriumbikarbonat mindestens die Äquivalentmenge" im Vergleich zu Natriumbisulfid, d.h. 7,k kmol/h. Man verbraucht jedoch einen Überschuss von Bikarbonat, damit das Bisulf id so vollständig wie möglich zu Schwefelwasserstoff reagiert. Das Bikarbonat wird mittels des Hauptgasstromes in der Karbonisierungsstufe in der Reaktion
Na2CO3 + CO2 + H2O = 2 NaHCO3
produziert.
Wenn der Absorptionsgrad des Kohlendioxyds 6% ist, wird in der Karbonisierung 6,3 kmol C0„/h, entsprechend 2 χ 6,3 kmol/h = 12,6 kmol/h Bikarbonat absorbiert. Von der H_S-Austreibung werden zur Karbonisierung 11,7 kmol/h Na CO und 2,2 kmol/h NaHCO eingeführt, wobei 1^,8 kmol/h NaHCO, und 5>Ί kmol/h Na CO, von der KarbÖnisierung zur H„S-Austreibung geleitet werden.
In der H_S-Austreibung wird ausser der Hauptreaktion von Schwefelwasserstoff auch in der Nebenreaktion
2 NaHCO = Na2CO + CO2 +
1,5 kmol Bikarbonat/h verbraucht.
Der überschuss 11,7 kmol Na CO-Vh und 2,2 kmol NaHCO /h wird von der H„S-Austreibung in den Rauchgaswascher geleitet, wo nach der Reaktion
SO2 + Na2CO3■= Na2SO3 + CO2
die Äquivalentmenge von Natriumkarbonat im Vergleich zu Schwefeldioxyd, d.h. 1,8 kmol/h, verbraucht wird. Von dem Wascher geht eine Lösung ab, die Na2CO 9,9 kmol/h, Na SO 1,8 kmol/h und NaHCO · 2,2 kmol enthält.
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Claims (2)

  1. Patentanwälte
    Dr. O. Loesenbeck
    DipUng. Strecke
    Dipl.-!ng. Loer,cnbeck
    Biöisiaii Herforder Strafte 17
    15/3
    OY TAMPELLa Aj, SF-33210 Tampere 10, Finnland
    Patentansprüche
    / 1.) Vorrichtung zur Rückgewinnung von Chemikalien aus Rauchgasen und aus der Grünlauge genannten Wasserlösung einer Schmelze, die man beim Abbrennen der Ablauge bei Zelluloseherstellung mit Natriumbasis erhält, mit einem Vorkarbonisierungsreaktor, einer Säule zur Austreibung von Schwefelwasserstoff, einem Karbonisierungsreaktor, einem Waschturm für die Rauchgase, einem Kühlturm für die gewaschenen Rauchgase sowie mit Einrichtungen sum Einführen der Rauchgase in den Waschturm, von dem Waschturm zum Kühlturm und von dem Kühlturm sum Karbonisierungsreaktor und Vorkarbonisierungsreaktor und sum Ableiten von dem Vorkarbonisierungsreaktor und Karbonisierungsreaktor, ferner mit Einrichtungen zum Einführen der Grünlauge in den Vorkarbonisierungsreaktor, zum Leiten der natriumbisulfidhaltigen Lösung vom Vorkarbonisierungsreaktor zur H„S-Austreibungssäule und zum Ableiten der Natriumkarbonat und Natriumbikarbonat enthaltenden Lösung von der H„S-Austreibungssäule und mit Einrichtungen zum Einfügren des Übertragungsgases in die H^S-Austreibungssäule und zum Ableiten des Schwefelwasserstoffgases, zum Einführen des Kühlwassers in den Kühlturm und zum Ableiten des Warmwassers, zum Einführen der Natriumkarbonat und Natriumbikarbonat enthaltenden Lösung in den Karbonisierungsreaktor und danach in die HpS-Austreibungssäule und zum Einführen der Natriumkarbonat und Natriumbikarbonat enthaltenden Lösung in den Waschturm und zum Ableiten der Natriumsulfitlösung, dadurch
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    OY TAMPELLA AB
    gekennzeichnet, daß zumindest der Karbonisierungsreaktor (3), der fuihlturm (5) und der Waschturm (4) übereinander in ein und derselben mit Zwischenboden (5,7) versehenen Säule angeordnet sind, daß die Einrichtungen (26,30) zum Einführen der Rauchgase von dem v/aschturm (4) sum Kühlturm (5) und weiter surn Karbonisierungsreaktor (3) in den Zwischenboden (6,7) vorgesehene Offnungen sind, durch die die gewaschenen Rauchgase von dem Waschturm (4) in den daraufliegenden Kühlturm (5) und von dort weiter in den auf dem Kühlturm liegenden PCarbonisierungsreaktor (3) steigen, daß die Einrichtung (24) sum Einführen der Rauchgase in den Waschturm (4) ein gemeinsames Gebläse (P) sum Blasen der Rauchgase durch den Waschturm (4), den Kühlturm (5), den Karbonisierungsreaktor (3) und den Vorkarbonisierungsreaktor (1) aufweist und daß die Einrichtung sum Ableiten der Natriumkarbonat und Natriumbikarbonat enthaltenden Lösung aus der H„S-Austreibungssilule (2) mit Einrichtungen (18 und 23) zum Einführen dieser Lösung direkt in den Karbonisierungsreaktor (3) und den Waschturm (4) verbunden ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die HpS-Austreibungssilule (2) und der Vorkarbonisierungsreaktor (1) übereinander in der gemeinsamen SlIuIe oberhalb der anderen Einheiten so angeordnet sind, daß der Vorkarbonisierungsreaktor (1) zuoberst liegt.
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