DE3644340A1 - Verfahren und anlage zur wiedergewinnung von soda aus gruenlauge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiederge­ winnung von Soda aus Grünlauge beim Sulfat-Zellstoff­ aufschluß, entsprechend dem Oberbegriff des Anspru­ ches 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus der Praxis ist es bekannt, beispielsweise für die Papierherstellung die Zellstoffmasse aus Holz nach dem Sulfat-Aufschluß bzw. Sulfat-Zellstoffauf­ schluß zu verarbeiten. Hierbei fällt sogenannte "Grün­ lauge" an, die sich im wesentlichen aus Natriumkarbo­ nat (Na₂CO₃), Natriumsulfid (Na₂S) und Inertstoffen zusammensetzt und die einer Kaustifikation ausgesetzt wird. Das hierbei erhaltene Produkt wird geklärt und gefiltert, wobei als Flüssigkeit kaustifizierte Soda (NaOH) anfällt, die nachfolgend einem Autoklaven zu­ geführt wird. Das Filtrat, bei dem es sich im we­ sentlichen um Calciumkarbonat (CaCO₃) und gegebe­ nenfalls Inertstoffe handelt, wird in einen Kalk­ ofen eingeführt und dort während des Brennens de­ karbonisiert, d. h. es wird Kohlensäure entzogen, so daß Kalk (CaO) erzeugt wird, der in den Sodawiederge­ winnungsprozeß zurückgeführt und dabei unter Zuga­ be von Wasser gelöscht wird. Diese Rezirkulation von Kalk deckt einen Bedarf von etwa 80 bis 90% für die Kaustifikation der Grünlauge. Außerdem be­ sitzt der so aus chemischem Löschkalk (CaCO₃) erhal­ tene Kalk eine viel feinere Korngrößenverteilung und somit eine größere spezifische Oberfläche als der aus mineralischem Löschkalk, was zu einer besonde­ ren Wirtschaftlichkeit beim Löschen führt.

Bei diesem bekannten Verfahren haben sich in der Pra­ xis für die Zirkulation des Kalks einige Nachteile herausgestellt: Die Granulation ist zu inhomogen, was zu einem ungleichmäßigen Trocknen und anschließen­ den Brennen im Ofen führt; in den Wiederaufbereitungs­ und Wärmetauschereinrichtungen kommt es zu unerwünsch­ ten Materialagglomerationen; außerdem fällt ein be­ trächtlicher Anteil zu feinen Materiales an, so daß hierdurch große Anteile des Feinproduktes mit den heißen Abgasen sowie bei der anschließenden Weiter­ behandlung verlorengehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 voraus­ gesetzten Art zu schaffen, das unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Ausführungen insbesondere ein gleichmäßiges und wirtschaftliches Dekarbonisie­ ren des Calciumkarbonats im Kalkofen gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Während bei den herkömmlichen Verfahren das den Fil­ ter verlassende Filtrat direkt dem Kalkofen zugeführt wird, geht man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren so vor, daß das den Filter verlassende Filtrat, also insbesondere Calciumkarbonat, vor dem Einbringen in den Kalkofen granuliert wird. Hierdurch kann das im Kalkofen mit Wärme zu behandelnde Calciumkarbonat zu­ nächst in eine äußerst gleichmäßige und der Wärmebe­ handlung optimal angepaßte Korngröße gebracht wer­ den. Diese Maßnahme trägt wesentlich dazu bei, daß das Calciumkarbonat im Kalkofen äußerst gleichmäßig wärmebehandelt und dabei dekarbonisiert werden kann und daß mit den heißen Ofenabgasen sowie bei der weiteren Behandlung des fertiggebrannten Kalks äußerst wenig Verluste durch Mitreißen und Abführen von Feinst­ anteilen entstehen.

In äußerst vorteilhafter Weise wird das aus dem Fil­ ter kommende Calciumkarbonat durch Zugabe von fein verteiltem Brennstoff, Bindemittel und Flüssigkeit (in genau angepaßten Anteilen) für die anschließen­ de Granulierung aufbereitet. Hierdurch werden nicht nur ausreichend feste Granulate erzeugt, sondern gleichmäßig verteilt mit den einzelnen Granulaten wird auch der für die Wärmebehandlung im Kalkofen erforderliche Anteil von Brennstoff in den Ofen ein­ gebracht, d. h. es kann auf diese Weise zumindest der größte Anteil des erforderlichen Brennstoffes in den Kalkofen eingetragen werden. Diese Art des Brennstoffeintrages in den Ofen (in Calciumkarbonat- Granulaten) ermöglicht ferner eine beträchtliche Ver­ besserung beim Brennen und Dekarbonisieren im Ofen. Diese Art der Brennstoffzufuhr sowie der oben er­ wähnte, deutlich geringere Verlust an Feinanteil tragen außerdem zu einer beträchtlichen Verbesserung der Wirtschaftlichkeit sowie im Energiebedarf für die Kalk-Zirkulation bei der Wiedergewinnung von So­ da aus Grünlauge beim Sulfat-Zellstoffaufschluß bei.

Als Brennstoff kann grundsätzlich sowohl fester als auch flüssiger Brennstoff verwendet werden. Beson­ ders vorteilhaft ist es, wenn dem Calciumkarbonat feingemahlener Festbrennstoff zugegeben wird, der mehr als 90% Kohlenstoff enthält. Im Hinblick auf eine besonders gute Verteilung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn der Festbrennstoff auf eine Feinheit von < 300 µm zerkleinert ist.

Das Calciumkarbonat wird vor dem Granulieren zumin­ dest mit dem Brennstoff und dem Bindemittel innig ver­ mischt, so daß Granulate erzeugt werden können, die in genau angepaßten Verhältnissen Calciumkarbonat, Brennstoff und Bindemittel enthalten.

Hinsichtlich des Bindemittels sei erwähnt, daß jedes für die Herstellung von Granalien geeignete Binde­ mittel Verwendung finden kann. Dabei kann auch der zuzufügende Brennstoff bzw. ein Teil davon gleich­ zeitig die Wirkung eines Bindemittels haben, was insbesondere bei flüssigem Brennstoff der Fall ist, d. h. in diesem Falle kann beispielsweise ein we­ sentlicher Teil des zuzufügenden Brennstoffes als feingemahlener Festbrennstoff verwendet werden, wäh­ rend der übrige Brennstoffanteil etwa durch flüssi­ gen Brennstoff gebildet wird, der gleichzeitig als Bindemittel wirkt.

Die für die Herstellung der Granalien erforderliche Flüssigkeit kann entweder während des Vermischens von Calciumkarbonat mit Brennstoff und Bindemittel oder den vermischten Materialien während des Granu­ lierens zugegeben werden. In der einfachsten Aus­ führung kann als (Granulier-) Flüssigkeit Wasser verwendet werden.

Eine Anlage, die zur Durchführung dieses erfindungs­ gemäßen Verfahrens dient und einen Filter zum Tren­ nen von Calciumkarbonat und Soda sowie einen Kalk­ ofen zum Dekarbonisieren von Calciumkarbonat ent­ hält, ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 8 angegebenen Merkmale gekennzeichnet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

Die Erfindung sei im folgenden anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die einzige Zeichnungsfigur zeigt in einem stark vereinfachten Blockschema insbeson­ dere einen Teil der Anlage, die zur Wiedergewinnung von Soda (NaOH) aus Grünlauge beim Sulfat-Zellstoff­ aufschluß für die Papierherstellung geeignet ist, d. h. es handelt sich bei der veranschaulichten An­ lage nur um den Teil, der die Zirkulation und die Wiederaufbereitung des für die Wiedergewinnung der Soda erforderlichen Kalks betrifft. Gemäß die­ sem Ausführungsbeispiel wird in eine übliche Lösch­ einrichtung 1 wiederaufbereiteter Kalk (CaO) aus einem Kalkbehälter 2 und Wasser (H₂O) aus einem Was­ serbehälter 3 zugeführt. Der dabei erhaltene Lösch­ kalk (Ca(OH)₂) wird mit der hier ebenfalls zugege­ benen Grünlauge (durch Pfeil 4 angedeutet) zusam­ mengeführt, die aus dem Sulfat-Zellstoffaufschluß stammt und aus der Soda wiedergewonnen werden soll.

Die in der Löscheinrichtung 1 erhaltene Zusammen­ setzung wird - gemäß Pfeil 5 - in üblicher Weise durch eine Kaustifiziereinrichtung 6 geleitet. Das kaustifizierte Produkt wird dann - gemäß Pfeil 7 - einer herkömmlichen Kläreinrichtung 8 zugleitet. Hier ergibt sich eine Vortrennung des kaustifizier­ ten Produkts in flüssige, kaustifizierte Soda, die über eine Leitung 9 einem Autoklaven oder derglei­ chen (nicht dargestellt) für die Weiterbehandlung zugeführt wird, sowie in ein breiiges Produkt, das gegebenenfalls über eine einfache Homogenisierein­ richtung 10 sowie über eine Leitung 11 einem Fil­ ter 12 zugeführt wird. In diesem Filter 12 erfolgt die weitere Trennung des kaustifizierten Produkts, wobei als Flüssigkeit kaustifizierte Soda und als Filtrat im wesentlichen Calciumkarbonat (CaCO₃) an­ fällt. Während die kaustifizierte Soda über eine Leitung 13 der zum Autoklaven führenden Leitung 9 zugeführt wird soll das Calciumkarbonat (ein­ schließlich eventueller Inertstoffe) in einem Kalk­ ofen 14 dekarbonisiert werden, wobei es sich bei diesem Kalkofen vorzugsweise um einen Drehrohrofen oder aber auch um einen anderen geeigneten Ofen han­ deln kann. Der aus dem Kalkofen 14 kommende, dekarbo­ nisierte Kalk (CaO) gelangt dann über den Kalkbehäl­ ter 2 wieder in den Kalkkreislauf.

Die bisher beschriebene Anlage sowie das damit durch­ führbare Verfahren entsprechen weitgehend herkömmli­ chen Ausführungen. Das besondere dieses erfindungsge­ mäßen Verfahrens ist nun darin zu sehen, daß zwischen dem Filter 12 und dem Kalkofen 14 - in Fließrichtung des Calciumkarbonats vom Filter 12 zum Kalkofen 14 betrachtet - vor allem ein Mischer 15 für Calcium­ karbonat, Brennstoff und Bindemittel sowie eine Gra­ nuliervorrichtung 16 angeordnet sind. Über dem Mi­ scher sind ferner Vorratsbehälter 17 bzw. 18 zumin­ dest für Brennstoff und Bindemittel angeordnet, und in der Verbindungsleitung 17 a bzw. 18 a zwischen je­ dem Vorratsbehälter 17, 18 und dem Mischer 15 ist ferner eine Dosiervorrichtung 19 bzw. 20 vorgese­ hen.

Damit - wie weiter oben erwähnt - Festbrennstoff in der gewünschten Weise fein zerkleinert werden kann, ist dem Brennstoff-Vorratsbehälter 17 eine geeigne­ te Zerkleinerungsvorrichtung 21, beispielsweise in Form einer Hammermühle, Schlägermühle oder derglei­ chen,vorgeschaltet.

Im vorliegenden Beispiel wird außerdem der Granu­ liervorrichtung 16 über eine Leitung 22 dosiert Gra­ nulierflüssigkeit, insbesondere Wasser, zugeführt. Bei der Granuliervorrichtung 16 kann es sich vor­ zugsweise um eine Granuliertrommel oder einen Gra­ nulierteller in üblichen Ausführungen handeln.

Betrachtet man nun den weiteren Verfahrensablauf nach dem Filter 12 für das dort erhaltene Calcium­ karbonat, dann wird dieses - wie bereits angedeutet­ über eine Leitung 23 in den Mischer 15, der jeder geeigneten Ausführung sein kann, eingebracht. Fest­ brennstoff wird gemäß Pfeil 24 der Zerkleinerungs­ vorrichtung 21 zugeleitet und nach genügender Fein­ zerkleinerung über eine Leitung 25 in den Brenn­ stoff-Vorratsbehälter 17 eingebracht. Aus den Vor­ ratsbehältern 17 und 18 werden über die Dosiervor­ richtungen 19 und 20 sowie die Verbindungsleitungen 17 a und 18 a fein verteilter Brennstoff sowie Binde­ mittel in genau angepaßten Verhältnissen (fein do­ siert) ebenfalls in den Mischer 15 eingebracht. Nach einem intensiven Vermischen der in den Mischer 15 eingebrachten Materialien wird das Mischprodukt über eine Leitung 26 der Granuliervorrichtung 16 zugeführt, in die gleichzeitig genau dosiert und im richtigen Verhältnis Granulierflüssigkeit über die Leitung 22 zugeleitet wird. In dieser Granulier­ vorrichtung 16 können dann die vermischten Materia­ lien zu Granalien von äußerst gleichmäßiger Körnung und gewünschter Größe hergestellt werden. Diese Gra­ nalien werden dann über eine Leitung 27 in den Kalk­ ofen 14 eingebracht, in dem in der weiter oben be­ schriebenen Weise das Calciumkarbonat dekarbonisiert und somit zu Kalk gebrannt wird, der über den Kalk­ behälter 2 dem Kalkkreislauf für die Wiedergewinnung von Soda aus Grünlauge zugeführt wird.

Claims (12)

1. Verfahren zur Wiedergewinnung von Soda aus Grün­ lauge beim Sulfat-Zellstoffaufschluß, indem der Grünlauge Kalk und Wasser zugegeben und diese Zu­ sammensetzung kaustifiziert, geklärt und gefil­ tert wird, wobei als Flüssigkeit kaustifizierte Soda und als Filtrat im wesentlichen Calciumkar­ bonat anfällt, das in einem Kalkofen zu Kalk de­ karbonisiert wird, worauf dieser Kalk in den So­ da-Wiedergewinnungsprozeß zurückgeführt wird, da­ durch gekennzeichnet, daß das Calciumkarbonat vor dem Einbringen in den Kalkofen unter Zugabe von fein verteiltem Brenn­ stoff, Bindemittel und Flüssigkeit granuliert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß dem Calciumkarbonat fein gemahlener Fest­ brennstoff zugegeben wird, der mehr als 90% Koh­ lenstoff enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Brennstoff auf eine Feinheit von < 300 µm zerkleinert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Calciumkarbonat vor dem Granulieren zumindest mit dem Brennstoff und dem Bindemittel innig vermischt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Flüssigkeit während des Vermischens von Calciumkarbonat mit Brennstoff und Bindemit­ tel zugegeben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Flüssigkeit den vermischten Mate­ rialien während des Granulierens zugegeben wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß als Granulierflüssigkeit Wasser verwen­ det wird.

8. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, mit einem Filter zum Trennen von Cal­ ciumkarbonat und Soda sowie mit einem Kalkofen zum Dekarbonisieren des Calciumkarbonats,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) zwischen dem Filter (12) und dem Kalkofen (14) sind ein Mischer (15) für Calciumkarbonat, Brennstoff und Bindemittel sowie eine Granu­ liervorrichtung (16) angeordnet;
• b) dem Mischer (15) sind Vorratsbehälter (17, 18) zumindest für Brennstoff und Bindemittel zuge­ ordnet, wobei in der Verbindung zwischen jedem Vorratsbehälter und dem Mischer eine Dosier­ vorrichtung (19, 20) vorgesehen ist.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brennstoff-Vorratsbehälter (17) eine Zer­ kleinerungsvorrichtung (21) für Festbrennstoff vorgeschaltet ist.

10. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Granuliervorrichtung (16) ein Granulier­ teller vorgesehen ist.

11. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Granuliervorrichtung (16) eine Granulier­ trommel vorgesehen ist.

12. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalkofen (14) in Form eines Drehrohr­ ofens ausgeführt ist.