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Verfahren und Vorrichtung zur Wiedergewinnung der Chemikalien aus
Ablaugen der Zellstoffherstellung Die Erfindung betrifft ein Verfahren nebst Einrichtung
zur Wiedergewinnung der Chemikalien aus Abläugen der Zellstoffherstellung unter
Zerstäubung der Lauge und nachfolgender Destillation und Verbrennung, bei dem die
Lauge mit einem Teil der Luft in den oberen Teil einer senkrechten Kammer entgegen
dem aufsteigenden Strom der Verbrennungsgase und Destillationsprodukte eingespritzt
wird.
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Gemäß der Erfindung wird eine bestimmte Menge sekundärer Luft in den
oberen Teil der Kammer eingeführt. Der Ofen zur Ausführung des Verfahrens besteht
erfindungsgemäß aus zwei Teilen; der obere Teil ist erweitert und besitzt schräg
nach unten führende Düsen zum Einspritzen der Lauge sowie eine Anzahl getrennter
Luftzuführungen, wie sie auch im unteren Teil des Ofens vorhanden sind. Die Kammer
hat zweckmäßig einen oberen und unteren doppelwandigen Teil, wodurch Luftkammern
für die Erwärmung der in den Ofen eingeführten Luft gebildet werden. In der oberen
Luftkammer kann eine in N ebenschluß mit der Hauptluftleitung liegende Heizschlange
für die Erwärmung der den Düsen zugeführten Luft angeordnet sein. Die Decke des
Ofens ist zweckmäßig gewölbt und hat eine Hilfsöffnung für die Abführung der Gase
während der Vorwärmung der Kammer vor dem Einspritzen der Lauge. Die in der unteren
Reduktionszone zur Verbrennung gelangenden Laugeteilchen erzeugen genug Wärme, so
daß die nach oben durch die Destillationszone hindurchgehenden Verbrennungsgase
eine Aufrechterhaltung der Destillation bei fortlaufendem Arbeitsgang und ohne Zuführung
von zusätzlichem Brennstoff ermöglichen. Außerdem werden die festen, nach unten
fallenden Bestandteile durch die erzeugte Wärme geschmolzen und in geschmolzenem
Zustand abgelassen.
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Die Zeichnung zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Ofen.
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Die äußere Hülle i des Ofens ist luftdicht und mit hitzebeständigem
Materiale ausgefüttert, so daß Luftkammern 3, 3' entstehen, die zur Erwärmung der
eintretenden Luft benutzt werden. In Raum 3 befindet sich eine Schlange 2o, die
durch die Leitung 2i mit Luft gespeist wird. Die Luft wird vorgewärmt und den Düsen
6 über das Rohr 26 zugeführt, wenn eine zusätzliche Erhitzung der eintretenden Luft
wünschenswert ist. Ein Dreiwegha;hn 23 sitzt in der Hauptluftleitung 24, um die
Luft in unmittelbare Nähe der Düsen 6 durch Leitung 22, 26 zu führen, wenn die Vorwärmung
nicht wünschenswert ist. Die Düsen 6 sind feststehend und nach unten gerichtet,
doch kann die Winkellage geändert werden und können die Düsen drehbar angeordnet
sein.
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Der Kammer i' und den Luftkammern 3, 3' kann Luft in gewissen Zonen
durch Röhren 14, 1d.' mittels eines Gebläses 15 zugeführt werden. Das Gebläse saugt
Luft unmittelbar aus der Atmosphäre an, wenn die Klappe 18
geschlossen
und die Klappe 27 offen ist, oder die Luft wird durch den Vorwärmer 16 gesaugt,
der in der Leitung 12 für die Abführung der Verbrennungsgase liegt. in welchem Falle
die Klappe 18 offen und die Klappe 27 geschlossen ist. Die Kammer i' wird durch
ein gewölbtes Dach 4 abgedeckt, das eine Öffnung 8 für den Ein- und Austritt der
Gase während der Vorwärinung aufweist. Öffnungen 5 dienen zur Unterbringung der
Düsen 6 zum Einspritzen der Lauge oder als Kanäle für die Verteilung der Luft in
der oberen Zone A oder unteren Zone B der Kammer. Um die vorgewärmte
Flüssigkeit zu zerstäuben, wird in bekannter Weise Luft unter Druck benutzt. Gegebenenfalls
kann sowohl Luft als auch die Lauge in der Luftkammer 3 v orgewärrnt werden. Durch
die Leitung 7 wird die Lauge dem oberen Teil der Kammer zugeführt. Obgleich hauptsächlich
Luft zur Zerstäubung dieser Flüssigkeit benutzt wird, können auch Dämpfe oder Gase
demselben Zweck dienen. Wie bereits erwähnt, bestellt das Luftfördersvstem für die
Vorwärmungskammern 3, 3' aus dem Gebläse 15, das Luft von der Atmosphäre durch die
Leitung 19 einsaugt, wenn die Klappe 27 in der Leitung i9 offen und die Klappe 18
in der Leitung 17 geschlossen ist, oder die Luft wird durch die Leitung 17 und einen
Vorwärmer 16 in die Leitung 12 gesaugt, wenn die Klappe 18 offen und die Klappe
27 geschlossen ist. Die Luft wird von dein Gebläse 15 über die Hauptleitung z8,
die Leitungen 14, 14' sowie durch die Öffnungen 13 des äußeren Mantels i den Kammern
3, 3' zugeführt.
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Die Verbrennungsgase entweichen durch die Leitung 12, welche zu Kesseln
o. dgl. bzw. einem Schornstein führen kann. Dabei kommen die Gase in Berührung mit
dem erwähnten Vorwärmer 16 und erwärmen etwa dadurch gesaugte Luft.
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An Stelle des Druckgebläses kann auch Saugwirkung für die Zirkulation
der Luft Verwendung finden.
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Der Brennstoff zum Anwärmen des Ofens wird ebenfalls durch die Leitung
7 zugeführt, zu welchem Zweck ein Dreiweghahn 7' in dieser Leitung eingeschaltet
ist.
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Der Brennstoff gelangt aus Leitung 7 in die Düsen 6, die in den Kanälen
5 sitzen.
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Um Explosionen zu verhindern, -wenn zu viel Gas beim Vorwärmen des
Ofens entwikkelt wird, namentlich beim Verbrennen von Öl, ist eine Öffnung
8 mit einem Deckel 9 in der gewölbten Decke .4 - vorgesehen. Der Deckel wird -während
des Vorwärmens der Kammer offengehalten und nach der Vorwärmung, wenn die Einspritzung
der Lauge beginnt, geschlossen. Die bei der Destillation entwickelten und dann verbrannten
Gase werden durch die Öffnung i i in die Leitung 12 abgeführt. Am Boden ist eine
Öffnung io für die Abführung der festen bzw. geschmolzenen Bestandteile vorgesehen.
Der äußere Durchinesser der Leitung i o ist bei 25 angedeutet. Der Arbeitsvorgang
ist wie folgt: Öl wird durch die Düse 6 zerstäubt und in die Kammer i' eingeführt,
wobei der Deckel g offen ist. Die Verbrennung wird so lange fortgesetzt, bis die
Temperatur zwischen 65o'und 1 37o° liegt. Dann wird die Ölzufuhr unterbrochen und
die Lauge durch die Düsen 6 zerstäubt und in die- Kammer i' eingeführt, wo sie sich
entzündet. Die Düsen 6 richten die zerstäubte Lauge nach unten in der Nähe der Seitenwandungen
nach einem gemeinsamen Mittelpunkt. Wenn die Lauge von der Natronzellstoffkochung
herstammt, enthält sie Carbonate und alle organischen Stoffe des Rohmaterials, wie
Lignin, Zucker, Salze usw., in Lösung mit gewissen Methy 1-derivaten, welch letztere
teilweise während der Konzentration der Lauge gebildet und abdestilliert werden.
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Die in vorgewärmter Luft zerstäubte Lauge wird in Zone A der Destillation
unterworfen. Die entstehenden Stoffe sind dieselben, die auch bei der Trockendestillation
von Holz gebildet werden, wie z. B. Methylalkohol Terpene, Teere oder Gase, wie
Methan, Äthan, Wasserstoff, Kohlenoxyd usw. Die Zone muß ungefähr eine Höhe von
3 bis 5 m aufweisen. Der Rückstand, welcher in die Zone B fällt, besteht aus Kohlenstoff
und nicht flüchtigen Salzen. Bei weiterer Verbrennung mit Hilfe von Luft, die zweckmäßig
vorgewärmt und in bekannter Weise durch die Öffnung 13 eingeleitet wird, verbrennt
der Kohlenstoff zu CO und CO., und Soda bleibt zurück. Die geschmolzene Soda fließt
durch die Öffnung i o aus fällt in Wasser und geht unter Erzeugung beträchtlicher
Wärme in Lösung. Die eingeführte, vorgewärmte Luft befindet sich unter Druck und
dient daher zur Herausbewegung des geschmolzenen Carbonats aus der Öffnung io. Die
Temperatur im Ofen soll -während des Vorganges ungefähr wie folgt sein: In Zone
A zwischen 1 37o bis 925' C, in Zone B zwischen 1 oq.o bis 65o° C, und die an den
Kessel abgeführten Verbrennungsgase sollen eine Temperatur von i i oo bis 1 370°
C haben.
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Bei Aufarbeitung von Ablauge, die von der Sulfatzeilstoftkochung herrührt,
sind die Verhältnisse etwa folgende: Die Lauge enthält ungefähr 55 bis 6o °f" NaOH,
25 bis 2711, Na. S sowie Na,, SO., 1@a" C03 und Spuren anderer Salze. Das
Sulfat.verfahren wirkt so, daß nicht alle zwsichen den Zellen befindlichen Substanzen
gelöst werden. Nach
diesem Verfahren wird die sogenannte Kraftcellulose
erhalten.
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Die chemische Wirkung ist in diesem Fall etwas verschieden. Die abdestillierten
und verbrennenden Stoffe sind den Merkaptanen ähnliche Körper, ferner Teere, leichte
Öle und rase der Methan- und Äthangruppen. Die Sulfate, z. B. Na. S O,, -I-
.4 C geben Na. S + .4 C O. _111e anderen Salze, «-elche Schwefel und Sauerstoff
enthalten, werden in gleicher Weise zu Sulfiden reduziert. Da die Reduzierung des
Nag SO., zu Na, S endothermisch verläuft, geht Wärme bei der Bildung der Sulfide
verloren. Die Temperaturen sind bei normalen Verhältnissen ungefähr wie folgt: i
3 15 bis i Zoo ° C in Zone A, 1 480 - 1 3150 C - - B und i 200 - i 3i5° C
für die Abgase. Wird mehr Luft am Boden zugelassen, so steigen die Temperaturen
infolge Oxydation der Sulfide, die exothermisch verläuft.
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Die flüchtigen Stoffe oder Gase entweichen durch die Leitung 12 nach
den Kesseln und dem Schornstein und dienen zur Erwärmung der Kessel und zur Erzeugung
von Dampf. Nach der Anfangserwärmung des Ofens wird also ein genügender Wärmeüberschuß
für die Ausführung des Verfahrens selbst erzeugt.
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Bei Verarbeitung von Monosulfitablauge nach dem vorliegenden Verfahren
sind die im Ofen entstehenden flüchtigen Stoffe fast die gleichen wie die der Sulfatablaugen.
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Durch das Verfahren kann also Natrium und Schwefel aus den Abfallaugen
und weiterhin Wärme wiedergewonnen werden, und zwar wird genügend Wärme wiedergewonnen,
um eine Natronzellstoffabrik vollkommen mit Heizdampf zu versorgen, mit Ausnahme
der erforderlichen mechanischen Kraft. Es hat sich herausgestellt, daß 6 ooo kg
Dampf durch Verbrennung von 2 ooo 1 Lauge erzeugt werden.