DE3536022A1 - Verfahren zur rueckgewinnung von chemikalien aus verbrauchten aufschlussloesungen - Google Patents

Verfahren zur rueckgewinnung von chemikalien aus verbrauchten aufschlussloesungen

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Description

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Chemikalien aus verbrauchten Aufschlußlösungen, wobei gleichzeitig die während des Verfahrens freiwerdende Energie ausgenutzt wird.
Ein Verfahren der vorgenannten Art ist bereits bekannt, bei welchem die anorganischen Bestandteile hauptsächlich in Form einer Schmelze oder einer wässrigen Lösung und organische Teile in Form eines Gases, welches hauptsächlich H2 und CO enthält, abgenommen werden. Die verbrauchten Aufschlußlösungen werden einem Reaktor zwecks Vergasung und partieller Zersetzung zusammen mit verbrennungsunabhängiger externer Wärmeenergie zugeführt, woraufhin das dabei entstandene Produkt' abgeschreckt wird und in der im Reaktor ausgebildeten Abschreck- und Kühlzone abgekühlt wird. Die Temperatur und das Sauerstoffpotential werden durch geregelte Zufuhr von Wärmeenergie und eventuellen Zusatz von kohlenstoffhaltigem und/oder sauerstoffhaltigem Gas unabhängig voneinander im Verfahren gesteuert.
Die externe Energiezufuhr zur Reaktionszone des Reaktors sichert eine hohe Temperatur bei niedrigem Sauerstoffpotential, und man bemüht sich, sicherzustellen, daß der Natriumgehalt hauptsächlich in Form eines einatomigen Gases vorhanden ist. Infolge der sorgfältigen Regelung des Sauerstoffpotentials und der Temperatur, welche bei diesem bekannten Verfahren vorzugsweise dadurch erreicht wird, daß ein in einem Plasmagenerator erhitztes energiereiches Gas für die Zufuhr von externer Wärmeenergie verwendet wird, sind die Haupt-
Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen
chemikalien, welche beim Kühlen erhalten werden, NaOH und Na-S, d.h. Weißlauge-Chemikalien, während die Bildung von Na2CO., gleichzeitig gedämmt wird.
Durch Temperatursteuerung erhält man ein weiteres wertvolles Gas, welches im wesentlichen nur H2 und CO enthält und daher zur Erzeugung von Dampf, als Synthesegas usw. verwendet werden kann.
Bei diesem Verfahren ergeben sich jedoch in den Endprodukten gewisse Nach-eile, da diese derart große Mengen an Schwefel enthalten, daß sie im Prinzip nur zur erneuten Herstellung von Weißlauge-Chemikalien verwendet werden können.
Außerdem läßt die relativ große Menge an Schwefel das Gleichgewicht zu H~S hin ausschlagen, was einmal im Hinblick auf Umweltbelästigung nachteilig ist und außerdem Probleme bei einer Verwendung dieses sonstwie wertvollen Produktgases ergibt.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, die vorgenannten Nachteile dieses bekannten Verfahrens auszuschalten und die Rückgewinnung eines Produktgases, welches im wesentlichen keine Schwefelverbindungen enthält und im wesentlichen aus H2 und CO besteht, sowie eines Alkaliproduktes mit hohem Sulfidgehalt und eines im wesentlichen sulfidfreien Alkaliproduktes, welches einen geringen Na-CO,-Gehalt aufweist, zu ermöglichen.
Andrejewski, Honice & Partner, Patentanwälte in Essen
Erfindungsgemäß wird dies bei dem vorgenannten Verfahren dadurch erreicht, daß eine durch Vergasung und partielle Zersetzung von zusammen mit verbrennungsunabhängiger externer Wärmeenergie in die Reaktionszone eines Reaktors eingebrachter verbrauchter Aufschlußlösung entstandene Schmelze bei der im wesentlichen bei Verbrennung herrschender Temperatur zerlegt wird und das dabei gebildete gasförmige Produkt in einer Abschreck- und Kühlzone auf eine Temperatur von unter 9500C abgekühlt wird.
Der Schwefelgehalt findet sich dann fast vollkommen in der zerlegten Schmelze in Form von Na3S, und auf diese Weise wird eine wesentliche Verringerung der Schwefelmenge im nachfolgenden Abschreckschritt erreicht. Dies ergibt eine äußerst günstige Auswirkung auf das Gleichgewicht und man erhält eine im wesentlichen sulfidfreie Alkaliverbindung sowie ein Produktgas, welches im wesentlichen keine Schwefelverunrexnigungen enthält.
Die Temperatur wird vorzugsweise beim Vergasungs-und Verbrennungsschritt auf wenigstens 11000C gesteuert.
Die Außenenergie wird, unabhängig von der Verbrennung, in Form von Energie seitens eines Plasmagenerators zugeführt, und die verbrauchten Aufschlußlösungen werden durch Leitungen eingebracht, deren Mündungen unmittelbar vor dem Plasmagenerator liegen.
Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen
Die Zerlegung der Schmelze erfolgt im Prinzip daher bei Verbrennungstemperatur und kein besonderes Abschrecken wird vorher durchgeführt. Die abgeschiedene Schmelze enthält hauptsächlich Na3S.
Die Kühlung in der Abschreckstufe erfolgt auf unter etwa 95O0C und kann durch indirekte Kühlung oder durch Wasser, eine wässrige Lösung und/oder eingespritzte Schmelze erreicht werden.
Nach einem bevorzugten Durchführungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Kühlung mittels einer Flüssigkeit auf eine derart niedrige Temperatur, daß die Alkaliverbindungen in wässriger Lösung, d.h. bei einer Temperatur von unter 2000C, vorhanden sind.
Die abgetrennte Alkaliverbindung besteht hauptsächlich aus NaOH, einer geringen Menge von Na»CO-. und Na2S, wobei die letztgenannte Verbindung eine wässrige Lösung NaHS ergibt.
Das energiereiche Gas, welches hauptsächlich H2 und CO enthält, wird durch einen Gasauslaß abgezogen, um zur Energieerzeugung beispielsweise in einem Dampfkessel verwendet zu werden. Dank seines niedrigen Schwefelgehaltes eignet sich dieses Gas jedoch auch als Synthesegas usw.
Während des Abschreckvorganges laufen eine Reihe von Paralell-Reaktionen ab, deren vier wichtigste die folgenden sind:
Andrejewski, Honlce & Partner, Patentanwälte in Essen
1) NaOH() -a NaOH (1 j
2) Na(g) + H2°(g) Na0H(g) + 1/2 H2(g)
3) 2Na0H(1 >g) + CO —- NaCO + H0
4) 2Na(g) + C02(g) + H20(g)
Die Aufgabe des Abschreckens besteht in der Förderung oder Beschleunigung der Reaktionen 1 und 2, d.h in einer Eindämmung der Bildung von Na3CO3.
Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert, welche eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung zeigt.
Der Reaktor 1 besitzt eine Reaktionszone 2, eine Trennzone und eine Abschreck- und Kühlzone 4. Die verbrauchten Auf-Schlußlösungen werden, eventuell zusammen mit kohlenstoffhaltigem und/oder sauerstoffhaltigem Material, durch Leitungen 5, 6 zugeführt und die externe Energie wird über eine Leitung 8 mittels in einem Plasmagenerator 7 erhitzten Gases zugeführt. Die Vergasung und partielle Zersetzung erfolgen in der Reaktbnszone. Die Energiezufuhr wird derart gesteuert, daß die Temperatur in der Reaktionszone mindestens 11000C beträgt. Die Vergasung wird vorzugsweise so weit durchgeführt, daß praktisch kein Soda (Na3CO3) übrig bleibt. Vom Gleichgewichtsaspekt ist Na in gasförmiger Form sowohl als einatomiges Na-Gas und als NaOH vorhanden.
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Die auf diese Weise erhaltenen Produkte werden der Trennzone 3 des Reaktors zugeleitet, wo die Schmelze durch einen Auslaß 9 abgezapft wird. Die Schmelze besteht hauptsächlich aus
Das übrigbleibende gasförmige Produkt wird von der Trennzone 3 in die Abschreck- und Kühlzone 4 des Reaktors weitergeleitet, wo es abgeschreckt wird, und zwar vorzugsweise durch eine durch den Einlaß 10 eingeführte Flüssigkeit, und das flüssige Produkt wird durch einen Auslaß 11 abgezapft. Das Abschrecken in der Abschreck- und Kühlzone wird derart gesteuert, daß die Temperatur höchstens etwa 9500C beträgt, vorzugsweise jedoch so niedrig ist, daß die restliche Alkaliverbindung in Form einer wässrigen Lösung vorhanden ist, d.h. eine Temperatur von unter etwa 2000C besitzt.
Das energiereiche Gas wird durch einen Gasauslaß 12 abgenommen und besteht hauptsächlich aus H^ und CO.
Eine weitere Erläuterung der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Beispiels, welches das Resultat einer langen Reihe von Versuchen bildet.
Beispiel
Die für den Versuch verwendete verbrauchte Aufschlußlösung besaß einen Feststoffgehalt von 67%, wobei die Trockensubstanz (DS) folgende Zusammensetzung hatte:
C 35 %
H 4 %
Na 19 %
S 5 %
O 37 %
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- 10 -
Über den Plasmagenerator wurden dem Reaktor als externe Wärmeenergie 2100 kWh/to Trockensubstanz zugeführt, wodurch die vollständige Vergasung der gesamten Soda gewährleistet wurde. Die Temperatur in der Reaktionszone wurde auf annähernd 13000C gehalten. Im wesentlichen wurde der gesamte Schwefel in Form von Na3S,.> ausgeschieden. Anschließend wurde die restliche Alkaliverbindung in Form einer wässrigen Lösung nach Abschrecken abgetrennt. Die Schmelze, die wässrige Lösung und das entstandene Gas hatten folgende Zusammensetzungen:
Schmelze, kg/to- DS
Na2 Lösung, 120
NaOH 10
Na3CO3 20
Wässrige kg/to DS
NaOH 164
NaHS 1
Na2CO3 24
Übergeführt auf Normaldruck und -temperatur enthielt das Gas nachstehende Raumteile in m /to DS:
CO2 105
CO 443
H2O 353
H2 650
H2S 0,3
353602?
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- 11 -
Die erhaltene Schmelze enthält daher nur 13% Na3CO3, was im Vergleich zu den 25% Na3CO3 bei einem Produkt herkömmlicher Kaustifizierung einen guten Wert darstellt.
Die erhaltene Alkaliverbindung kann daher mit einer guten
Sicherheitsmarge direkt zur Herstellung von Weißlauge verwendet werden, ohne daß dazu kaustifiziert werden müßte und der Kalkschlamm gebrannt werden müßte.
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Claims (1)

  1. Andrejewski, Honke & Partner
    Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-1ng. Manfred Honke Diplom-Physiker Dr. Karl Gerhard Masch
    Anwaltsakte:
    64 284/E-th
    4300 Essen !,Theaterplatz 3, Postf 100254
    4. Oktober 1985
    Patentanmeldung SKF Steel Engineering AB
    P. O. Box 202 S-813 00 Hofors, Schweden
    Verfahren zur Rückgewinnung von Chemikalien aus verbrauchten Aufschlußlösungen.
    Patentansprüche.
    1. Verfahren zur Rückgewinnung von Chemikalien aus verbrauchten Aufschlußlösungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch Vergasung und partielle Zersetzung von zusammen mit verbrennungsunabhängiger externer Wärmeenergie in die Reaktionszone (2) eines Reaktors (1) eingebrachter verbrauchter Aufschlußlösung entstandene Schmelze bei der im wesentlichen bei Verbrennung herrschender Temperatur zerlegt wird und das
    Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen
    dabei gebildete gasförmige Produkt in einer Abschreck- und Kühlzone (6) auf eine Temperatur von unter 9500C abgekühlt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur beim Vergasungsschritt auf wenigstens 11000C gesteuert wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die externe Wärmeenergie als Energie von einem Plasmagenerator (7) zugeführt wird.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung beim Abschreckschritt mittels Wasser, wässriger Lösung und/oder eingespritzter Schmelze vorgenommen wird und dabei die Temperatur auf einen Wert gesenkt wird, bei welchem der Alkaligehalt in flüssiger Form vorhanden ist.
    5. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung durch Wasser oder eine wässrige Lösung erfolgt und die Temperatur dabei auf unter 2000C gesenkt wird.
    6. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß kohlenstoffhaltiges und/oder sauerstoffhaltiges Material in die Vergasungszone (2) eingebracht wird.
    Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen
    3 -
    7. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verbrauchten Aufschlußlösungen und irgendwelches kohlenstoff- und/oder sauerstoffhaltiges Material in die Reaktionszone (2) des Reaktors (1) durch Rohrleitungen (5, 6) eingebracht werden, welche unmittelbar vor dem Plasmagenerator (7) münden.
DE19853536022 1984-10-19 1985-10-09 Verfahren zur rueckgewinnung von chemikalien aus verbrauchten aufschlussloesungen Granted DE3536022A1 (de)

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