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Verfahren zur Herstellung von Alkohol aus anfallender Sulfitablauge
der Zellstoffindustrie Die l#'rfindting rieht aus von der bei der Herstellung von
Zellstoff durch Auslaugen von zellstofflialtigein Fasermaterial mittels verhältnismäßig
reiner Magnesiumsulfitlauge anfallenden Ablauge und bezieht sich auf ein Verfahren
zur Herstellung von Alkohol aus dieser Ablauge durch Vergärung des in ihr enthaltenen
Zuckers und auf ein Verfahren, durch das in einem Kreisprozeß das Nf agnesitinistillit
und die in den Prozeß hineingesteckte Wä rnie zurückgewonnen werden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht im wesentlichen darin, einen Kreisprozeß
aufzubauen, in dem die rlicinisclien Grundstoffe der Magnesiumsulfitlauge, nämlich
das \'(agnesium und der Schwefel, in wirtschaftlicher Form zur Wiederverwendung
bei der Herstellung von Zellstoff zurückgewonnen werden, wobei gleichzeitig die
aufgewendeten @Värmeniengen wieder frei werden und der in der Ablauge enthaltene
gärungsfähige Zucker in wirtschaftlicher Form in Alkohol übergeführt wird.
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Die Erfindung kennzeichnet sich im wesentlichen durch folgende aufeinanderfolgende
Verfahrensschritte, nämlich durch Neutralisation der Ablauge durch Zusatz von M
agnesiumhydroxyd auf einen 1),1-Wert über 6, durch Konzentration der neutralisierten
:Vblauge auf eine Konzentration von über 20% Trockensubstanz, durch Vergären des
gärfähiger Zuckers in der konzentrierten Ablauge mit
einer an Sulfitablauge
akklimatisierten Hefe zur Herstellung von Alkohol, durch Destillieren des Alkohols
und Reinigen des dabei gewonnenen Äthylalkohols, durch Einführen der Schlempe aus
dem Destilliervorgang in eine Verbrennungskammer hoher Temperatur, durch Verbrennen
der brennbaren Bestandteile der Schlempe unter Aufrechterhaltung einer Verbrennungstemperatur
unterhalb der Schmelztemperatur der nicht brennbaren Bestandteile zu einer Magnesia
enthaltenden Asche, durch Entfernen der Asche aus der Verbrennungszone in so kurzer
Zeit, daß ein Totbrennen der Magnesia nicht eintreten kann, und durch Behandlung
der herausgezogenen Asche zur Bildung neuer Magnesiumsulfitkochlauge.
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Zur besseren Erklärung der Erfindutlg wird auf die Zeichnung Bezug
genommen, in der die Fig. i ein schematisches Kreissystem und Fig. i A einen schematischen
Anlagenteil zur Vergärung des in der Ablauge enthaltenen Zuckers darstellen.
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Zur Gewinnung des Alkohols aus der Sulfitablauge durch Vergären des
in der Ablauge enthaltenen Zuckers gehen bekannte Verfahren so vor, daß die Ablauge
zur Eliminierung von Schwefeldioxyd mit Kohlensäure gesättigt und mit Löschkalk
und/oder Calciumcarbonat auf einen für das Vergären geeigneten pH-Wert neutralisiert
wird. Dann erfolgt die Gärung unter Zusatz geeigneter Hefe und schließlich die Konzentration
und Reinigung des gewonnenen Äthylalkohols. Die Ausbeute an Äthylalkohol, bezogen
auf die Ablauge, beträgt hierbei o.5 bis i,4 Volumprozent, die unter günstigen Bedingungen
erreicht werden kann, so daß alle bekannten Verfahren praktisch nicht zum Ziel führten,
zumal hierfür hohe Investierungen in die Anlage erforderlich waren. Die Durchschnittsausbeute
betrug bei den bekannten Verfahren 381 Alkohol pro yoo kg Zellstoffbrei, während
die theoretisch mögliche Ausbeute etwa i 8o 1 pro goo kg Zellstoffbrei ist.
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Ein Kreisprozeß zur Wiedergewinnung der Grundchemikalien und der aufgewendeten
Wärme aus der Ablauge einer auf Magnesiumsulfitbasis aufgebauten Lauge für die Herstellung
von Zellstoff wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher behandelt.
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Nach dem dargestellten Schema wird eine verhältnismäßig reine schwefligsaure
Verbindung des Magnesiums, d. h. Magnesiumsulfit, mit überschüssigem Schwefeldioxyd
aus einem Kochsäurebehälter i i einem Autoklauen io zugeführt, der indirekt beheizt
wird, so daß der Baumegrad der Ablauge nach dem Kochen auf einen höheren Wert gehalten
werden kann, als es bei direkter Dampfbeheizung möglich wäre. Hierdurch wird die
Voraussetzung für eine wirtschaftliche Verdampfung der Ablauge auf eine 'gewünschte
Konzentration ermöglicht. Nach dem Kochen des Zellstoffes mit der Lauge im Autoklauen
io wird das Ganze in einen Behälter 12 gefördert, aus dem die sich entwickelnden
Gase abgeblasen und aus dem der Zellstoff mit der Lauge einer geeigneten Waschvorrichtung,
z. B. zu zwei hintereinanderliegenden, umlaufenden Wäschern 13 und 14, gefördert
werden. Dem Wäscher 14 wird aus einem Behälter heißes Wasser zugeführt, und die
damit verdünnte Ablauge gelangt zum Behälter 16, aus dem ein Teil dem Wäscher 13
zum Waschen des Zellstoffes zugeführt wird. Die Waschlauge aus dem Wäscher 14 wird
auch dazu verwendet, die Stoffdichte in diesem Behälter einzustellen. Die Waschlauge
hat den weiteren Vorteil, daß sie als Basis zur Aufnahme der Magnesiaasche verwendet
werden kann, die in den Absorptionstürmen benötigt wird. Dies führt zwar dazu, daß
sich im Kreisprozeß kleine Mengen an Trockensubstanz befinden, weil die Waschflüssigkeit
zur Bildung frischer Magnesiumsulfitlauge herangezogen wird. Die Waschflüssigkeit
aus dem ersten Wäscher 13 wird einem Säurebehälter 17 zugeführt, aus dem sie teilweise
zum Wäscher 13 zurückkehrt und teilweise zum Behälter 12 gefördert wird, in dem
sie den "Zellstoff flüssiger macht, so daß dieser sich besser zum Wäscher fördern
läßt. Somit wird die gesamte Ablauge im System zurückgehalten, und es ergibt sich
nur ein geringer Verlust durch das Herausnehmen des feuchten Zellstoffes aus dem
zweiten Wäscher 14, von dem aus er der weiteren Verarbeitung in bekannten Maschinen
zugeführt wird.
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Die Ablauge im Behälter 17, die etwa den gleichen Trockensubstanzgehalt
wie die den Autoklauen verlassende Ablauge besitzt, wird vor den Absorptionstürmen
vorteilhaft im Gasskrubber oder Sprühturm 18 verwendet, dem die im Wiedergewinnungsofen
erzeugten Heizgase zugeführt werden, aus denen der größere Teil der festen Chemikalien
bereits herausgezogen ist. Im Skrubber 18 wird durch die innige Berührung der Ablauge
mit den Heizgasen Schwefeldioxyd aus ihr frei, welches mit den Heizgasen in die
anschließenden Absorptionstürme gelangt. Durch die innige Berührung wird auch der
größte Teil der etwa noch in den Heizgasen enthaltenen Chemikalien niedergeschlagen,
und das dabei gewonnene Magnesiumoxyd wird dabei die Ablauge, die sich im Unterteil
des Skrubbers sammelt, teilweise neutralisieren. Eine dabei auftretende geringe
Verdampfung der sauren Ablauge erhöht deren Konzentration, wodurch Dampf und Wärme
eingespart werden.
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Die teils neutralisierte und teils konzentrierte Ablauge wird dann
aus dem Skrubher gepumpt, und die Neutralisation wird durch das gesteuerte Zusetzen
von Magnesiumoxyd in den Mischbehälter ig und durch Förderung zu dem Flüssigkeitsbehälter
2o beendet. Die Neutralisation ist bei Verwendung der wiedergewonnenen Asche weder
vollständig noch sehr weitgehend, aber, wie angedeutet, kann, wenn Magnesia als
Ausgang für das System benutzt wird, die frische Magnesia in diesem Punkt zugeführt
werden, wobei beide Reagenzien in der sauren Ablauge leicht löslich sind. Die Ablauge
ist vor der Neutralisation hoch korrosiv, da sie einen PH-Wert von 2,5bis 3,5 besitzt,
und wenn keine Neutralisation stattfindet, muß die Anordnung zur Behandlung der
Flüssigkeit unbedingt aus einer sehr teuren, korrosionsbeständigen Legierung bestehen.
Die
Neutralisation der sauren Ablauge vor deren Zuführung zu einem mehrfach wirkenden
Verdampfer ist wichtig, damit sie die Bindung von restlichem freiem SO= bewirkt,
so daß dessen Befreiung im Verdampfer verhindert wird, durch die das Vakuum in den
Verdampfern nachteilig beeinflußt wurde. Der optimale p"-Wert für die Hefewirkung
liegt zwischen 5.5 und 6,5, und da sich die Ablauge während ihres Durchganges durch
den Verdampfer leicht ändern kann, ist es vorteilhaft, die Neutralisation der Ablauge
vor ihrer Verdampfung auf einen etwas höheren pH-Wert von 7 und mehr zu bringen.
Nach ihrer Verdampfung und innmittelbar vor ihrer Gärung wird der pH-Wert eingestellt,
wenn erforderlich, durch Zusatz von Schwefelsäure od. dgl.
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Die neutralisierte und teils konzentrierte Ablauge setzt sich in (lern
Behälter 20 bis zur Klärung ab, und die klare Ablauge wird dann weiter unter Vakuum
auf einen Grad konzentriert, der für die Gärung geeignet ist. Unter Verwendung einer
geeigneten Hefeart, vorzugsweise einer in anfallender Sulfitablauge gereiften und
dabei dieser angepaßten Hefe, z. 1i. solcher, die in Kanada als Best-Hefe auf den
:Markt kommt, wurde gefunden, daß dieAlkoholausbeute etwa proportional mit dem Anwachsen
der Trockensubstanz der Ablauge anwächst, bis eine Konzentration von etwa 35 % Trockensubstanz
erreicht ist. Wenn jedoch die Konzentration diesen Wert übersteigt, beginnt die
Alkoholausbeute sich sehr schnell zu vermindern.
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In dem wiedergegebenen, vorzugsweise angewendeten System wird die
Ablauge auf die gewünschte Konzentration verdampft, indem sie neutralisiert ans
dem Behälter 2o einer Zwischenstufe eines mehrfach wirkenden Verdampfers, z. B..eines
aus fünf Stufen i bis 5 bestehenden Verdampfers, zugeleitet wird, in dessen erster
Stufe sie durch Dampf ans einer N iederdruckturbine 22 aufgeheizt wird. Das Dampfkondensat
aus der ersten Verdampferstllfe wird vorteilhaft zum Teil als den Kocher speisendes
Warmwasser verwendet, während das Kondensat aus den folgenden Stufen dort benutzt
wird, wo heißes Wasser gewünscht ist.
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Die neutralisierte Ablauge wird in die dritte Verdampferstufe mit
einer Temperatur von normal etwa 71' eingeführt. Von der dritten Stufe durchläuft
sie die vierte und fünfte Stufe und verläßt die fünfte Stufe mit einer Temperatur
von etwa 49° und einer Konzentration zwischen 28 und 33 % Gesainttrockensubstanz.
Die Ablauge, die die fünfte Stufe verläßt, befindet sich daher in einer geeigneten
Verfassung für die Gärung und Destillation, insoweit sie einen solchen pH-Wert haben
wird, daß dieser eine nur ganz geringe Einregelung erfordert, und sie eine Konzentration
besitzt, die das Zweibis Dreifache ihres ursprünglichen Wertes beträgt, und eine
Temperatur, die etwa der entspricht, die für die wirksame Gärung erforderlich ist.
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Wie in Fig. i und i A angedeutet ist, wird die konzentrierte Ablauge
zu einem Aufnahmebehälter 30 gefördert, von dem eine Pumpe 31 sie über einen
Kühler 32, in dem die Temperatur auf etwa 32'
herabgesetzt wird, zu den Gärbottichen
33 fördert. Die Gärung wird in üblicher Weise mit einer geeigneten Brennereihefe
durchgeführt, wobei die erforderlichen Nährstoffe der Hefe zugeführt werden. Die
Gärung erfordert bis zur Beendigung i bis 3 Tage, und die vergorene Ablauge wird
in einen Lagerbehälter 34 gefördert. Die vergorene Ablauge wird normalerweise einen
Äthylalkoholgehalt von 2 bis 3 Volumprozent enthalten, ein Wert, der zwei- bis dreimal
größer ist, als man ihn aus der ursprünglichen, nicht konzentrierten Ablauge erreichen
kann. Aus dem Behälter 34 wird die vergorene Ablauge einem Destillierapparat zugeführt,
um vor allem die nicht flüchtigen Bestandteile zu entfernen und eine weitere Konzentration
zu erreichen. Die beschriebene Vorbereitung des Alkohols macht ihn für die Destillation
in einem kontinuierlich arbeitenden Reihendestillierapparat geeignet, ohne daß dieser
Apparat verstopft. Ein geeigneter kontinuierlich arbeitender Alkoholdestillierapparat
ist in der Zeichnung schematisch wiedergegeben.
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Er besteht aus einem Speisebehälter 35, einem Kocher 36, einem Reihen-
oder Säulendestillierapparat 37 mit einem Dampfeinlaß 38, einem Kondensator 39 und
einem Speicherbehälter 40 für das Destillat. Die vom Alkohol befreite Schlempe wird
am Boden des Destillierapparates 37 abgenommen und bei einer Temperatur von etwa
ioo° in einen Behälter4i gegeben. Das Destillat wird einem geeigneten Reinigungsdestilliergerät
zugeführt, um Verunreinigungen und vor allen Dingen zurückgebliebenes Wasser zu
entfernen.
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Mit der beschriebenen Entnahme der Ablauge aus dem Kreissystem zwecks
Gärung und Alkoholdestillation bei einer Konzentration, die das zu behandelnde Volumen
herabsetzt, und bei einer Konzentration, die für dieGärung geeignet ist, d. h. einer
solchen, die nicht über etwa das Dreifache der Ausgangskonzentration der Flüssigkeit
hinausgeht, wird die erforderliche Kapazität der Gärbottiche und der Destilliereinrichtung
in direktem Verhältnis zu dem Grad der Konzentration herabgesetzt. Die erforderliche
Menge an Destillationsdampf wird damit ebenfalls wesentlich herabgesetzt.
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Die Schlempe aus dem Alkoholdestilliersystern wird vorteilhaft im
pH-Wert durch Zusatz von Magnesiumoxyd eingeregelt, um irgendeinen Korrosionseffekt
zu vermeiden, und sie wird den Verdampfern wieder zugeführt, indem sie in die zweite
Verdampferstufe bei einer Temperatur (ioo°) eintritt, die höher ist als die beim
Verlassen der fünften Stufe (49°). Ein beträchtlicher Teil der Dampfwärme, die während
der Destillation verbraucht wird, wird so wiedergewonnen. Die Schlempe wird in der
zweiten und dritten Verdampferstufe weiter konzentriert und verläßt die letzte mit
einer Konzentration zwischen 45 bis 70% Trockensubstanz. Das Konzentrat wird dem
Lagerbehälter 45 zugeleitet, aus dem es in dem Maße abgenommen wird, wie es für
den Wiedergewinnungsofen 5o erforderlich ist.
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Als Beispiel enthielt während eines experimentellen Verlaufs des erfindungsgemäßen
Verfahrens
die A1>lau ge nach Probeentnahme bei Autoklavenkonzentration
1o,5 % Trockensubstanz. Die Ablauge wurde mit Mg0 auf einen pH-Wert von 7,5 neutralisiert
und die klare Ablauge auf ein spezifisches Gewicht von 1,203 verdampft, bei dem
sie dann 35,340/0 Gesamttrockensubstanz enthielt. Die konzentrierte Ablauge wurde
auf 34° abgekühlt, ihr 1),1-Wert auf 5,74 eingestellt, und Nährstoffe wurden zugesetzt.
Anschließend wurde sie mit einer an die Sttlfitablauge akklimatisierten Hefe vergoren.
Die Gärung war in 24 Stunden beendet, und die Maische enthielt dann 2,64 Volumprozent
Alkohol. Nach der Destillation des Alkohols war der pH-Wert der Schlenipe 5,54,
und sie enthielt 33,5 % Trockensubstanz. Der pH-Wert wurde darin durch Mg O-Zusatz
auf 7,5 eingestellt und die Schlempe auf eine Endkonzentration von 58,5 % Trockensubstanz
verdampft, was eine Konzentration ist, die für eine sich selbst aufrechterhaltende
Verbrennung im Wiedergewinnungsofen geeignet ist.
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Magnesiumsulfit, gebildet durch freies SO.,
welches sich im
Behälter 3o mit 142g0 bindet und sich darin absetzt, kann infolge seiner geringen
Löslichkeit vorteilhaft aus dein Behälter entnommen werden und mit einer hochkonzentrierten
Flüssigkeit gemischt werden, bevor es in den Wiedergew-irinungsofen gegeben wird.
So kann jeder Schwefelverlust vermieden werden und der Betrag an Magnesiumsulfit,
der sich in den Verdampfern und den Gärbottichen bildet, beträchtlich herabgesetzt
werden.
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Die konzentrierte Schlempe aus dem Lagerbehälter 45 wird feinverteilt
in den Wiedergewinnungsofen fier die Chemikalien eingestäubt und dort in Suspension
unter sich selbst aufrechterhaltenden Verbrennungsbedingungen verbrannt und ergibt
eine trockene Asche, hauptsächlich aus kaustischem Magnesiumoxyd (Mg0) und Heizgase
mit S 02, die anschließend zur Erzeugung von mehr als genügendem Dampf verwendet
werden, der den Anforderungen des Systems genügt.
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Die hohen Kosten der Chemikalien, die in den Zellstofflterstellungsprozeß
eingeleitet werden müssen, der eine verhältnismäßig reine Lauge auf i4-Iagnesiumbasis
benötigt, erfordern einen Wieder-.u ewirinungskreisprozeß mit einer hohen Leistungsfähigkeit
zur Rückgewinnung von Wärme und Chemikalien aus der Ablauge, um wirtschaftlich zu
sein. Die Chemikalien, nämlich Schwefel und Magnesiumoxyd, müssen auch in einer
Form zurückgewonnen werden, die ihre wirtschaftliche Wiederverwendung im Zellstoffherstellungsverfahren
zulassen, und die Wärmewerte müssen in wirtschaftlichen Mengen zurückgewonnen werden.
Dies erfordert, daß die wiedergewonnenen Magnesiuniverbindungen einen hohen Prozentsatz
an Magnesia (Mg0) von 'hoher Reaktionsfähigkeit, frei von Kohlenstoff, enthalten
und daß der Schwefelgehalt in Form von Schwefeldioxyd wiedergewonnen wird, damit
sich die Chemikalien schnell wieder verbinden und schwefligsaure Magnesia bilden.
Die Verbrennung der brennbaren organischen Bestandteile der konzentrierten Schlempe
wird Verliretinunäsprodukte erzeugen, die einen außerordentlich niedrigen Schwefeldioxydgehalt,
d. h. weniger als 1 %, besitzen.
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Entsprechend dein \Viedergewinnungsverfahreii nach der Erfindung wird
die Zellstoffablauge in der beschriebenen Art behandelt, um eine Asche zu erhalten,
die einen hohen Prozentsatz XLagnesia hoher Reaktionsfähigkeit enthält und frei
von Kohle ist. Es wurde festgestellt, daß die Wiedergewinnungsverbrennungsl>edingungen
zur Erreichung bestimmter Charakteristiken geeignet sind, nicht aber zur Erreichung
anderer. Zum Beispiel ist es wichtig, claß 1\Iagnesiutnverbindungen in Form von
Magnesitimstilfat in Magnesiumoxyd übergeführt werden, während sie sich im Ofen
befinden, da das Sulfat in der Kochlauge keinen Wert hat und eine tote Last int
chemischen Kreisprozeß bilden würde. Die weitgehendeZersetzung des Sulfats wird
eintreten, wenn eine hohe Lufttemperatur im Ofen aufrechterhalten wird. Hohe Temperaturbedingungen
sind jedoch nicht geeignet zur Erreichung der gewünschten reinen kaustischen AZagnesia,
noch ist eine hochreduzierende Luft geeignet für eine vollständige Verbrennung der
brennbarere Teile der Flüssigkeit. VollständigeVerbrennung des brennbaren Materials
wird durch die Verw-endutig eines wesentlichen Betrages an 'Luftüberschuß im Ofen
begünstigt, aber . solche Bedingungen veranlassen das Anwachsen des Prozentsatzes
an Schwefeldioxyd (S OZ) und die Umwandlung zu Schwefeltrioxyd (S 03), wobei diese
Reaktion in dem Temperaturbereich von 5oo bis 65o° beschleunigt wird. Während Schwefeltrioxyd
in den Heizgasen in den Absorptionstürmen wiedergewonnen werden kann, würde es sich
mit Magnesia in der Lauge verbinden und Magnesiurnsulfat bilden und die tote Last
der zirkulierenden Chemikalien vergrößern. Die Erzeugung von kaustischer Magnesia
der gewiitischten Reaktionsfähigkeit, d. h. eine mittlere Reaktionsfähigkeit, die
in einer erdachten willkürlichen Skala 1,5 sein würde, auf der gewöhnliche gehandelte
kaustische Magnesia eine mittlere Reaktionsfähigkeit von 2,1 hat, erfordert eine
sorgfältige Steuerung der Temperatur-und Luftbedingungen. Gasgeschwindigkeit im
Ofen und Größe derAschenteilchen. Es wurde festgestellt, daß Verbrennungstemperaturen
zwischen iooo bis 135o°, vorzugsweise von 1150 bis 1200°, die besten sind bei schnellem
Durchgang der Aschenteilchen durch die Verbrennungsabteile, die diese Temperaturen
haben, wobei die zulässige Expositionszeit mit anwachsender Temperatur absinkt.
Wenn die Expositionszeit bei diesen Temperaturen länger als einen kurzen Augenblick
dauert, vermindert sich die Reaktionsfähigkeit der Magnesia, und es kann sogar ein
Totbrennen eintreten.
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Um die genügende @Viedergewinnung von Magnesium und Schwefel in einer
Form zu erreichen, die ihre wirtschaftliche Wiederverwendung im Kreissystem zuläßt,
ist die Einführung der Chemikalien in den Ofen in einer konzentrierten Schlempe
der beschriebenen Art und die Aufrechterhaltung der vorher festgelegten Temperaturen,
Luft- und Gasgeschwindigkeit in verschiedenen
'feilen der Einheit
von großer Wichtigkeit. Eine langeVerbrennungsflaninie der brennbaren Bestandteile
der Schlempe bei einer reduzierenden Luft, die in inniger Berührung mit den Magnesiumbestandteilen
zu halten ist, ist als wünschenswert zu betrachten, um übertriebene Verbrennungstemperaturen
und ein Totbrennen der Magnesia zu vermeiden. Zii diesem Zweck soll sich die in
den Ofen zu gebende ble tage an Verbrennungsluft in nur geringem Cberschuß zu den
theoretisch für die Verbrennung erforderlichen Luftmengen befinden, und diese Luft
wird an weit voneinander entfernten Punkten entlang der Strömung in vorbestimmten
Verhältnissen eingefiilirt. Zum Beispiel wurde eine Gesamtverbrennungsluft von etwa
i io °/o des theoretischen Wertes als geeignet gefunden.
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Die erzeugte Asche befindet sich in der Form von leichten Teilchen
und Flocken mit einem Gewicht von 0kg/in3, wobei das Gewicht pro Kubikmeter mit
fallender Reaktionsfähigkeit anwächst. Der Prozentsatz an katistischem Magnesiumoxyd
in der Asche wird von der Wirksamkeit der Reduktion abhängen. Normal wird der Gehalt
an kaustischem Nlagtiesiumoxyd mindestens 70 % sein, während der Rest hauptsächlich
Magnesiumsulfat und Carbonate enthält. Sehr kleine Prozentsätze an organischen Verunreinigungen
werden ebenfalls vorhanden sein, die sich mit der Art des verwendeten Holzes ändern.
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Der Dampferzeuger 51 besteht aus einer einfachen und leichten Konstruktion,
in der die Heizflächen absolut frei von .-\sche gehalten werden können. Die aufrechterhaltenen
Verbrennungstemperaturen liegen unter der Schmelztemperatur der Asche, und die Rohre
und Windzüge des Dampferzeugers sind so angeordnet, daß jede sich darin absetzende
trockene Asche schnell entfernt werden kann. Dadurch, claß die lleizfläche des Dampferzeugers
absolut sauber gehalten werden kann, vermindern sich die Zugverluste, und dies erlaubt
die Verwendung hoher Geschwindigkeiten, wie z. B. 15 m/sec entsprechend der wirtschaftlichen
Verwendung des Kraftaufwandes des angetriebenen Saugventilators, und infolgedessen
wird eine hohe ausreichende Hitzeiiliertragungshediiigung gewährleistet.
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Nach Verlassen des Dampferzeugers strömen die IIeizgase nach oben
durch die Rohre eines Lufterhitzers 52 mit Vorwärmung der Luft, die um die Rohre
herum unter der Wirkung eines angetriebenen Saugventilators 53 abwärts strömt. Die
Gase strömen dann parallel durch die Zyklone 54. Der größte Teil der chemischen,
in Suspension befindlichen Asche wird an dieser Stelle ausgeschieden und in Trichtern
am Unterende der Zyklone gesammelt. Die Gase werden dann durch den angetriebenen
Ventilator 55 zu dem Sprühturm oder Skrubber 18 geleitet, in dem sie nacheinander
mit der nach unten gesprühten Ablauge aus dem Behälter 17 in Berührung gelangen.
Diese Gase ziehen dann zu den Absorptionstürmen 57 und 58. Die Flüssigkeit wird
aus dem Unterteil des Sprühturmes 18 zu dem Mischbehälter i9 und dem Neutralisierungsbehälter
20 gepumpt. Die durch die Verbrennung der Schlempe erzeugte Asche, die in den Zyklonen
54 ausgeschieden wird, wird in einen Aschenlagerbehälter 59 geleitet. Der größte
Teil der in den Gasen verbleibenden Asche wird während des Durchganges der Gase
durch den Skrubber 18 ausgeschieden, wie beschrieben wurde. Nach Verlassen des Skrubbers
werden die Gase zur Rückgewinnung des Schwefels, der in ihnen enthalten ist, zu
den in Reihe liegenden Absorptionstürmen 57 und 58 geleitet. In den Schwefelabsorptionstürmen
werden die Gase mit einer Flüssigkeit in Berührung gebracht, die suspendierte Magnesia
enthält, die durch Mischen von Asche aus dem Behälter 59 mit der Waschflüssigkeit
aus dein zweiten Zellstoffwäscher 14 in einem Behälter 6o hergestellt ist. Die Flüssigkeit
wird oben in jeden Absorptionsturm gegeben und läuft in ihnen abwärts im Gegenstrom
zu dem aufsteigenden Gas von verhältnismäßig niedriger Temperatur. Während des Durchlaufs
durch den Turm verbindet sich die in Suspension befindliche Magnesia mit dem Schwefeldioxyd
des Gases und bildet eine Lösung aus schwefligsaurem Magnesium. Etwaiges Schwefeltrioxyd,
welches in den Türmen vorhanden ist, wird sich mit den Chemikalien in der sich ergebenden
Flüssigkeit zu Magnesiumsulfat verbinden, welches anschließend zersetzt und im Zellstoffherstellungsverfahren
wieder verwendet wird. Durch die vorerwähnten Operationen, während der die Gase
am Oberende des Absorptionsturmes 58 zum Schornstein. geführt werden, werden sowohl
das feste NIagnesiumoxyd als auch die gasförmigen Schwefelverbindungen in ausreichendem
Maße entfernt, und die Gase sind daher unschädlich.
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Um die größte Wiedergewinnungsleistung in den Absorptionstürmen zu
erreichen und aufrechtzuerhalten, ist ein Gleichgewicht zwischen der Menge an Nlagciesiumoxyd
in der Mischflüssigkeit und der Menge des Schwefeldioxyds in den Gasen erforderlich.
Die Anhäufung von Calciumverunreinigungen in dein System wird gesteuert, um zu veranlassen,
daß das schwefelsaure Calcium in Suspension bleibt und das Magnesium als Sulfit
oder Bisulfit in Lösung geht. Die Mischflüssigkeit, die in die Türme gegeben wird,
ist vorzugsweise eine hochalkalische Flüssigkeit, d. h. eine Flüssigkeit mit einem
pH-Wert von etwa 9,5, der aber bei wachsender Bindung von Schwefeldioxyd fällt,
und zwar zunächst allmählich und dann sehr schnell. Der PH-Wert der Flüssigkeit,
die den Absorptionsturm 57 verläßt, wird vorzugsweise in den Grenzen 4 bis 7 gehalten,
wodurch Calciumsulfit, welches sich aus den Calciumverunreinigungen in der Ablauge
gebildet hat, verhältnismäßig unlöslich sein wird und in Suspension bleibt,während
das gebildete schwefligsaure Magnesium hochlöslich sein wird. Die Menge an Mischflüssigkeit,
die nach und nach in die Absorptionstürme 58 und 57 geleitet wird, wird automatisch
als Folge der Änderungen in dem Prozentsatz an S02 in den Gasen, die die Absorptionstürme
durchlaufen, mittels eines automatischen S 02-Analysators 62 und eines Steuerventils
63 gesteuert. Die alkalische Flüssigkeit, die den zweiten Absorptionsturm
57
verläßt, durchläuft einen Flüssigkeitskühler 64, in dem ihre Temperatur herabgesetzt
wird, um die anschließende Absorption von S 02 aus den Schwefelbrennern 65 zu erleichtern.
Die Betätigung des Ventils 63 als Ansprechmittel auf den S 02 Analysator wird dadurch
kontrolliert, daß eine pii-Steuerung 66 auf der Ausgangsseite des Kühlers 64 auf
das Ventil 63 erfolgt, vorzugsweise zwischen den Betätigungsintervallen des
S 02-Analysators. Ein S 02-Registrierapparat 67 wird ebenfalls verwendet.
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Die notwendige Reinigung der Ablauge von im Wäscher vorhandener Trockensubstanz
und von Trockensubstanz in Form von unverbramiter Kohle aus den Gasen im Absorptionsturm
wird durch ein geeignetes Filter 68 gewährleistet. Wenn sich das Filter an das pli-Steuerorgan
66 anschließt, können die in der Flüssigkeit in Suspension befindlichen Calciumverbindungen
gemeinsam mit Kohlenstoff oder anderer Trockensubstanz entfernt werden. Die Magnesiumbisulfitlauge
wird auf die gewünschte Schwefeldioxydkonzentration verstärkt, indem Schwefeldioxyd,
welches durch die Schwefelbrenner 65 erzeugt und im Kühler 69 gekühlt wird, mit
der Flüssigkeit in Berührung gebracht wird, während es durch ein Gasabsorptionssystem
70 geleitet wird. Die in der Konzentration verstärkte Flüssigkeit wird dann
einem Behälter 71 zugeführt, wo sie mit frei gewordenen Gasen aus dem Autoklaven
io gemischt wird, bevor sie in den Lagerbehälter i i der Kochsäure gefördert wird.
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Durch das verbesserte Kreissystem zur Wiedergewinnung von Chemikalien
und Wärme aus einer Ablauge mit verhältnismäßig feinem Magnesiumbisulfit werden
die Herstellungskosten des Alkohols wesentlich herabgesetzt, und zwar auf etwa ein
Drittel der Kosten des Alkohols, der in einem getrennten Arbeitsgang mit einer Ablauge
auf Soda-oder Calciumsulfatbasis hergestellt wird. In dem vorliegenden System drücken
sich die Kosten des Alkohols durch den Wärmewert des gegorenen Zuckers, und zwar
in den Dampfkosten für die Destillation, in dem Anteil und der Amortisation einer
wesentlich verkleinerten Gär- und Destilliereinrichtung und in einer verringerten
zusätzlichen Arbeit aus. Die Dampferzeugung in einer modernen Flüssigkeits- undWiedergewinnungseinheitist
mehr als ausreichend, um das Verfahren durchzuführen. Die Einordnung des Systems
zur Alkoholgewinnung in die Anlage und die damit verbundene niedrigere Rückgewinnung
von Wärmewerten wird durch den erzeugten Alkohol mehr als ausgeglichen.