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Verfahren zur Gewinnung -von chemischen Substanzen aus Calciumsulfitablauge
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von Chemikalien aus der
beim Aufschließen von Cellulosematerial, insbesondere Holz in Form von Spänen, anfallenden
Flüssigkeit.
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Bei der Auslaugung von Cellulosematerial, besonders von Holzspänen,
wird das Cellulosematerial unter Druck und Hitze in innigem Kontakt mit Lösungen
gehalten, die je nach der gewünschten Art des zu erzeugenden Zellstoffes alkalisch
oder sauer sein können. Unter dieser Wirkung geht das Lignin oder das sonstige Bindemittel
im Cellulosematerial ebenfalls als eine komplexe organische Verbindung der verwendeten
alkalischen oder sauren Lösungsmittel in Lösung über. Hierbei entsteht die in der
Zellstoffindustrie bekannte Ablauge. Bei dem Calciumsulfit-. verfahren bestehen
die organischen Komplexverbindungen aus Calciumlignosulfonaten.
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Um die in der Ablauge enthaltenen chemischen Stoffe, insbesondere
zum nochmaligen Gebrauch für die Herstellung neuer Lösungen, zurückzugewinnen, ist
es erforderlich, die organischen und die Ligninbestandteile, die sich beide in mehr
oder weniger vollständig gelöstem Zustand befinden, von den chemischen Substanzen
zu trennen. Gewöhnlich wird eine derartige Trennung beim alkalischen Zellstoffverfahren
durch Verdampfung des in der Schwarzlauge enthaltenen Wassers vorgenommen, bis die
Lösung genügend feste Bestandteile organischer 'und lignitischer Art enthält (verglichen
mit dem noch verbleibenden Wasser), so daß die konzentrierte Schwarzlauge unter
geeigneten Bedingungen in einem entsprechenden Verbrennungsofen die Verbrennung
der organischen und lignitischen Bestandteile unterhalten kann und die Chemikalien,
deren Rückgewinnung ge-«-ünscht wird, in dem Ofen bzw. in den von diesem abgegebenen
Gasen zurückläßt.
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Ehe die organischen und lignitischen Bestandteile der konzentrierten
Schwarzlauge entzündet und verbrannt
werden können, muß das restliche
Wasser bzw. die Flüssigkeit, in der sich diese Stoffe befinden, verdampft werden.
Hierfür waren bisher verschiedene Wege gebräuchlich, wie das Einspritzen oder Zerstäuben
der Schwarzlauge innerhalb des Ofens oder indem man sie in einer bestimmten Weise
gegen die Ofenwände schleuderte. Bei all diesen Verfahren werden die in der Verbrennungskammer
oder dem sich darüber befindenden Raum aufsteigenden Gase durch den Flüssigkeitsstrom
und in die Nähe der an den Ofenwänden haftenden Flüssigkeitsoberflächen geleitet,
womit dann der Trocknungsvorgang als Vorbereitung für die Entzündung und Verbrennung
der organischen und Ligninbestandteile beendet ist. - Die von Brennern ausströmende
Schwarzlauge wird derart geleitet, daß sie sich ungefähr rechtwinklig zu bzw. im
Gegenstromprinzip zu dem Strom der aus dem Ofen aufsteigenden heißen Gase bewegt.
Hierdurch werden Schwarzlaugeteilchen im Gasstrom schwebend mitgeführt, und diese
Teilchen bereiten beträchtliche Schwierigkeiten dadurch, daß sie sich an den Röhren
eines Kessels oder einer sonstigen, Wärme absorbierenden Apparatur festsetzen, die
in Verbindung mit chemischen Rückgewinnungsöfen gewöhnlich verwendet werden.
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In dem die Erfindung bildenden Verfahren, das sich im Gegensatz zu
dem alkalischen Aufschlußverfahren besonders auf das saure Aufschlußverfahren bezieht,
wird die Ablauge vorzugsweise durch Zerstäuben oder auf andere Art in den oberen
Teil des Verbrennungsofens zusammen mit der gesamten oder nahezu der gesamten benötigten,
bis auf etwa r5o bis 26o° erhitzten Verbrennungsluft eingeführt. Die Einführung
geschieht vorteilhaft in der Weise, daß die fein zerstäubte Ablauge und die Luft
sich im wesentlichen abwärts bewegen und den Verbrennungsraum in Gasform durch in
einer oder mehreren Wänden des Ofens vorgesehene Öffnungen verlassen. Eine derartige
Öffnung befindet sich oberhalb des Bodens der Verbrennungskammer in solcher Lage,
daß der Strom der aufsteigenden Gase eine Wendung von etwa z8o° vollführen muß,
um zu dem Gasauslaß zu gelangen. In dieser bevorzugten Art findet die endgültige
Trocknung der konzentrierten Ablauge nach der erwähnten Zerstäubung im Schwebezustand
innerhalb der Verbrennungskammer statt. Ebenso findet auch die Entzündung und Verbrennung
der organischen und Ligninbestandteile in mehr oder weniger vollständigem Schwebezustand
statt, wobei die chemischen Substanzen in entweder ganz oder teilweise geschmolzenem
oder in trockenem Zustand zu Boden fallen und ebenfalls schwebend im Gasstrom erhalten
werden. Die Voraussetzungen hierfür werden jeweils von der Art der chemischen Lösung
abhängen, welche ursprünglich die Entziehung der organischen und Ligninbestandteile
aus dem Cellulosematerial, insbesondere Holzspänen, herbeigeführt hatte.
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Die bisherigen Versuche zur Rückgewinnung der Chemikalien zum wiederholten
Gebrauch bei der Herstellung von Sulfitzellstoff waren in der Praxis nicht sehr
erfolgreich, mit Ausnahme einer teilweisen Wiedergewinnung von Schwefel in Form
von Schwefeldioxydgas. Die aus dem Cellulosekochverfahren, besonders beim Aufschluß
von Holzspänen, herrührende saure Ablauge ist schwierig zu behandeln, da sie eine
ziemlich starke Säure darstellt und nur mit säurefesten Gegenständen behandelt und
in säurefesten Gefäßen untergebracht werden kann. Auch war bisher die Ablauge von
Sulfitzellstoff in jeder Weise schwer zu verdampfen, besonders in Mehrfachverdampfern,
da sie -sauer ist und die Verdampferrohre mit Calciumverbindungen verstopft und
zum Abblättern bringt, und zwar besonders mit Calciumsulfat, das bei der Verdampfung
sehr rasch ausfällt und sich festsetzt. Das Calciumsulfat fällt aus, weil es fast
unlöslich ist und eine umgekehrte Löslichkeit besitzt, d. h. es ist in heißer Flüssigkeit
schlechter löslich als in kalter.
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Um den Säurecharakter der Ablauge aus dem Sulfitbrei von Holzspänen
oder anderem Cellulosematerial zu beseitigen, kann die Ablauge alkalisch gemacht
oder neutralisiert werden, und zwar mit einer Lösung oder einer Emulsion des Oxyds
oder Hydroxyds des für die Ausgangslauge verwendeten Grundmetalls. Falls Calciumbisulfitablauge
mit Kalkmilch alkalisch gemacht oder neutralisiert wird, entsteht ein Nieder= schlag.
Dieser Niederschlag wird von der Ablauge getrennt, die dann als Ablauge von alkalischem
oder neutralem Charakter entsprechend behandelt und in Gefäße gefüllt werden kann,
die nicht säurefest zu sein brauchen.
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Einer der wichtigsten Gründe jedoch für das Versagen der Rückgewinnung
der in dem Calciumbisulfitaufschluß von Holz verwendeten Chemikalien liegt in der
Tatsache begründet, daß bei der durch das Verbrennen erfolgten Trennung der organischen
und Ligninbestandteile von den Chemikalien der als Asche ausfallende oder aus dem
Gasstrom abgesonderte Stoff eine beträchtliche Menge Calciumsulfat enthält, welches
in vom Wasser gelöstem Schwefeldioxydgas unlöslich ist und daher im Verfahren nicht
verwendet werden kann. Aus diesem Grunde war es üblich, die Ablauge einfach zu beseitigen,
etwa indem man sie in die Kanalisation schüttete und dadurch das Wasser und die
Wasserbehälter, in welche sich das Abwasser ergoß, verpestete und so die öffentliche
Gesundheit gefährdete.
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Durch Verwendung von Magnesia anstatt Kalk bei der Herstellung der
Kochlauge ist es möglich, die chemischen Substanzen für die Herstellung neuer oder
frischer organischer und Ligninsubstanzen aus den Chemikalien zurückzugewinnen,
indem man die organischen und Ligninbestandteile verbrennt. Die resultierende Asche
besteht dann im wesentlichen aus Magnesiumoxyd, als derselben Magnesiumverbindung,
die ursprünglich zur Herstellung der zum Kochen des Cellulosematerials, vornehmlich
Holzspänen, verwendeten Säurelösung benutzt wurde.
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Wenn die als Asche angefallenen oder aus dem Gasstrom nach' dem Verbrennen
des Calciumbisulfitrückstandes erhaltenen Chemikalien in der Form von Calciumoxyd
gewonnen werden können, ähnlich wie bei Verbrennung von Magnesiumbisulfitablauge
Magnesiumoxyd als Asche anfällt, wäre eine Beseitigung der Calciumbisulfitablauge
als Abfallprodukt nicht mehr notwendig. Auch wird man in der Sulfitzellstoffherstellung
es nicht mehr nötig haben, zu dem Magnesiumsulfitverfahren als Ersatz für das gegenwärtige
Calciumsulfitverfahren
hinüberzuwechseln. Dies wäre ein in der Herstellung von Sulfitzellstoff im Calciumsulfitv
erfahren nicht zu unterschätzender Vorteil.
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Die Erfindung befaßt sich daher in erster Linie mit einem Verfahren
für die Rückgewinnung chemischer Substanzen aus der beim Aufschluß von Cellulosematerial,
insbesondere Holzspänen, anfallenden Ablauge, und zwar in erster Linie beim Calciumbisulfitverfahren;
jedoch ist es z. B. auch beim Magnesiumbisulfitverfahren oder auch beim Sulfat-
oder Natronverfahren anwendbar.
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Vor der Erfindung bestand bei allen Versuchen zur Rückgewinnung aller
organischen chemischen Stoffe aus der Ablauge des sogenannten Calciumbisulfitverfahrens
für deren Wiedergebrauch bei der Herstellung neuer oder frischer Kochlauge durch
Wegbrennen der organischen und Ligninbestandteile aus den anorganischen Chemikalien,
die zum Teil aus Asche, der Rest als Schwefeldioxydgas gewinnbar sind, die chemische;
teilweise als Asche gewonnene Verbindung zum größten Teil, wenn auch nicht völlig,
aus Calciumsulfat.
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Dieses Calciumsulfat ist jedoch zur Wiederbenutzung bei der Herstellung
von Bisulfitkochlauge nicht verwendbar. Um wiederverwendet werden zu können, muß
die als Asche gewonnene chemische Verbindung zum Teil Calciumoxyd sein.
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Aufgabe der Erfindung ist, zu zeigen, daß durch sorgfältige Steuerung
des Vorganges bei der Verbrennung der organischen und Ligninbestandteile der Ablauge
aus dem Calciumbisulfitverfahren und auf andere noch zu beschreibende Weise die
als Aschenteil wiedergewonnene chemische Verbindung fast völlig aus Calciumoxyd
mit nur geringen Beimengungen an anderen chemischen Verbindungen, besonders Calciumsulfat,
bestehen kann.
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Es ist bekannt, daß die Zersetzung von Calciumsulfat durch Hitze bei
ungefähr 5oo' beginnt. Bei dieser Temperatur tritt eine teilweise Umsetzung des
Calciumsulfats in Calciumsulfid, besonders in Gegenwart von Kohle, nach folgender
Gleichung ein: Ca S 04 + q. C = Ca S -f- ¢ CO. Bei Temperaturen über
850' reagiert Calciumsulfid (Ca S) mit etwa verbleibendem Calciumsulfat und
bildet Calciumoxyd (Ca0) und Schwefeldioxyd (S02). Die völlige Zersetzung von Calciumsulfat
(Ca S 04) wird bei dieser Temperatur durch die Reaktion Ca S +. 2 S02 = Ca S 04
-E- 2 S behindert. Bei einer Temperatur von über iooo' ist es möglich, Kalk oder
Ca0 völlig oder fast völlig frei von Calciumsulfid zu erhalten, da bei Temperaturen
von über iooo' die folgende Reaktion stattfindet: 2 Ca S + S 02 = 2 Ca 0 + 3 S.
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Da man unter bestimmten Voraussetzungen in der Lage ist, Calciumsulfat
(Ca S 04) und Calciumsulfid (Ca S) zu Calciumoxyd und Schwefel zu zersetzen und
diesen zu Schwefeldioxyd zu verbrennen, ist ersichtlich, daß die völlige oder nahezu
völlige Rückgewinnung der Chemikalien sowohl der Calciumbase in Form von Calciumoxyd
als auch des Schwefels als solchen oder als Schwefeldioxyd, wie er in diesem Verfahren
verwendet wird, durch an sich bekannte Mittel bewirkt werden kann. Geeignete Bedingungen
für die Reaktion von Calciumsulfid und Schwefeldioxyd unter Bildung von Calciumoxyd
und Schwefel nach der Gleichung 2 Ca S -f- SO, = 2 CaO -j-. 3 S in einem
Rückgewinnungsofen können geschaffen werden. Die Erfindung weist den Weg hierzu,
ohne dabei auf eine bestimmte Art von Ofen oder Retorte beschränkt zu sein, obwohl
das Verfahren in der einen Vorrichtung besser durchgeführt werden kann als in der
anderen. Wesentlich ist nur, daß die folgenden Bedingungen, unter denen die erwähnten
Reaktionen erfolgen können, geschaffen werden i. Eintrittstemperaturzonen unter
85o' und eine Zone im Ofen oder in dessen Nähe, die mindestens 85o' und im Maximum
über i5oo' beträgt und ständig auf dieser höheren Temperatur gehalten wird; 2. in
dieser Hochtemperaturzone die gleichzeitige Gegenwart von Calciumsulfidteilchen
(CaS), welche aus der vorherigen Reduktion von Calciumsulfat (Ca S 04) durch Verbrennen
der organischen und Lignin- oder Kohlenstoffbestandteile der Ablaugen hervorgegangen
sind; 3. in dieser Hochtemperaturzone die gleichzeitige Gegenwart von Schwefeldioxydgas
(S02) in genügender Menge, um die Reaktion von Calciumsulfid (CaS) zu Calciumoxyd
(Ca0) und Schwefel (S) zu vervollständigen; q. in dieser Temperaturzone oder in
unmittelbarer Nähe derselben das Vorhandensein von Sauerstoff in genügender Menge
zur vollständigen Verbrennung allen Schwefels (S) zu Schwefeldioxydgas (S02) und
allen Kohlenstoffes (C) oder Kohlenmonoxyds (CO) zu Kohlendioxyd (C02).
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Wie bereits erwähnt, ist eine Temperaturzone von über 85o' in dem
oder in der Nähe des Ofens für den Eintritt der gewünschten Reaktion erforderlich.
Die Anteile an Wasser, Chemikalien und organischen Ligninbestandteilen in der konzentrierten
Ablauge, die im Ofen verbrannt wird, beeinflussen die im Ofen entstehende Temperatur
während der Verbrennung der Ligninstoffe. Je weniger Wasser die in den Ofen eingeführte
Ablauge enthält, um so höher wird die erreichbare Temperatur sein. Dies ist aber
eine vorteilhafte Vorbedingung für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.
Aus diesem Grunde ist es erwünscht, die Ablauge so zu konzentrieren, daß sie nur
noch ein Minimum an Wasser oder Flüssigkeit enthält, ehe sie in den Ofen eingeführt
wird. Sie kann sogar völlig getrocknet sein und dadurch eine mehr oder weniger pulverförmige
Beschaffenheit besitzen. Es ist zwar nicht unbedingt erforderlich, daß die Anteile
an Wasser, Chemikalien und Lignin auf diesen Zustand gebracht werden, aber es ist
wünschenswert, daß der Anteil des Wassers 50 °/o des Gesamtgewichtes der Ablauge
im Augenblick der Einführung in den Ofen nicht übersteigt.
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Gemäß der Erfindung ist es möglich, in irgendeinem der in der Chemie
bekannten Gewinnungsöfen oder in einer der für diese Zwecke verwendeten Retorten
die vorerwähnten Bedingungen zu schaffen, welche für die vollkommene Erzielung des
erfindungsgemäßen Zieles erforderlich sind. Eine Arbeitsweise, obwohl nicht die
einzige, besteht in der Zurückführung eines Teiles der Ofengase in den Ofen bzw.
in die Temperaturzone oder eines Teiles derjenigen Gase, welche den
Ofen
bereits verlassen haben. Diese Gase enthalten hocherhitztes Schwefeldioxyd (S 02),
und seine Zurückführung trägt sehr stark dazu bei, eine Temperaturzone im Ofen oder
in dessen Nähe von über 85o° zu erhalten. Gleichzeitig trägt das auf diese Weise
umlaufende Schwefeldioxydgas (S 02) dazu bei, die Bedingung, wenn auch nicht völlig,
zu erfüllen, daß Schwefeldioxyd (SO,) in der vorerwähnten Temperaturzone
gleichzeitig vorhanden sein muß, um die gewünschte Reaktion, nämlich 2 Ca S + S02
= 2 CaO + 3 S, zu ermöglichen. Der Rücklauf eines Teiles der Ofengase oder eines
Teiles derjenigen Gase, welche den Ofen bereits verlassen haben, läßt sich in den
bekannten Ofentypen, die mit einer durch Dampf, Luft, Gas oder auf andere Weise
betätigten Heißluftzirkulation versehen sind, durchführen.
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Die genaue Menge Schwefeldioxydgas, die für die benötigte Reaktion
erforderlich ist, vorausgesetzt, daß in den zurückgeführten Gasen das Schwefeldioxyd
nicht in genügender Menge vorhanden ist, kann dadurch erhalten werden, daß man an
einer geeigneten Stelle des Ofens von einer besonderen Quelle aus die erforderliche
Menge Schwefeldioxydgas in diesen einführt. Hierfür könnte beispielsweise ein Schwefelbrenner,
wie er in jeder Sulfitpapiermühle zu finden ist, oder ein Vorratsbehälter für Schwefeldioxydgas
verwendet werden. Ein solcher Vorratsbehälter kann die Form eines Gastanks oder
einer der handelsüblichen Flaschen besitzen.
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Ein anderer Weg zur Gewinnung der für die Reaktion benötigten Menge
Schwefeldioxydgas besteht darin, den Schwefel vor seiner Einführung in den Ofen
mit der Ablauge zu mischen. Auch kann man Schwefel unmittelbar in den Ofen entweder
nahe derjenigen Stelle, an der man die Ablauge selbst einfeuert, oder an einer oder
mehreren anderen Stellen des Ofens einführen. Natürlich ist die Einführung von zusätzlichem
Schwefel in irgendeiner Form oder Verbindung weder auf irgendeine bestimmte Art
noch auf bestimmte Mittel dafür beschränkt; wesentlich ist nur, daß das Schwefeldioxydgas
in die Reaktionszone des Ofens eingeführt wird, damit die benötigte Reaktion auch
stattfinden kann.
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Die Zeichnung stellt in mehr schematischer Ausführung eine Einrichtung
zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung dar.
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Fig. z zeigt im senkrechten Schnitt den Verbrennungsofen, den durch
die Abgase beheizten Kessel, den Lufterhitzer und den Brenner nach Linie Y-Y der
Fig. 2, die einen Schnitt nach Linie X-X der Fig. z darstellt, und besonders die
Gasrückführungseinrichtung und die Luftrohre unter Weglassung eines Teiles des Kessels,
der jedoch in Fig. r deutlich zu erkennen ist, veranschaulicht.
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Die dargestellte Einrichtung besteht aus einer Heizkammer z mit senkrechten
Wänden aus feuerfestem Material. An Stelle dieser Wände kann der Ofen auch mit sogenannten
Wasserwänden versehen sein, jedoch sind zur Erläuterung die Wände nur aus feuerfestem
Material bestehend dargestellt. Mit diesem Ofen steht der einen Teil desselben bildende
Dampfkessel 3 in Verbindung, der die in dem Ofen oder in dem Kessel selbst erzeugte
Wärme aufnimmt. Die aus dem Feuerraum austretenden Gase strömen durch eine Öffnung
q. in einer der Ofenwände in den Kessel, wo sie eine Anzahl die Öffnung rostartig
überdeckende Kesselrohre passieren. Die Gase gelangen zunächst in die 'Kammer 5,
deren Wandungen ebenfalls aus feuerfestem Material bestehen und mit Kesselrohren
besetzt sind. In Fig. z sind nur senkrechte Rohre in der Kammer 5 dargestellt; jedoch
können auch Rohre anderer Art, beispielsweise Überhitzerrohre, verwendet werden.
Aus der Kammer 5 strömen die Gase durch eine ebenfalls mit Rohren abgeschirmte Öffnung
7 in die Kammer 8, in der sie nach unten gerichtet werden und deren ebenfalls mit
Rohren besetzte Wände auch aus feuerfestem Material bestehen. Die Zeichnung zeigt
auch hier nur die Wandrohre, an Stelle derer natürlich andere Rohre, wie Überhitzerrohre
od. dgl., im Rahmen der Erfindung verwendet werden können. Am unteren Ende der Kammer
8 strömen die Gase wiederum durch einen eine Öffnung g abdeckenden Rohrrost in die
Kammer3. Der gesamte Kessel ist außen von einem wärmeisolierenden Mäntel 2 umgeben.
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In der Kammer 3 streichen die Gase wiederum von unten nach oben an
den Kesselrohren entlang, um ' den Kesselraum schließlich durch den Auslaßstutzen
zo zu verlassen, durch den sie in den oberen Teil des Lufterhitzers z= gelangen.
An seinem unteren Ende befindet sich ein Austrittsstutzen z2, durch welchen die
Gase anderen Vorrichtungen, wie Sammlern od. dgl., zugeführt werden, in denen ihnen
Wärme und Chemikalien entzogen werden, ehe sie ins Freie gelangen. In der Zeichnung
sind diese Vorrichtungen mit Ausnahme des Lufterhitzers nicht dargestellt. Die Kühlluft
wird durch den Stutzen z3 in den Lufterhitzer eingelassen; sie verläßt diesen durch
einen weiter unten vorgesehenen Stutzen 1q. in erwärmtem Zustand.
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Am Kopfende des Ofens, etwa in der Mitte desselben, befindet sich
der Brenner 15, der aus einem mittleren Rohr 16 und dem eigentlichen Brennerkopf
18 besteht. Das Rohr =6 ist von einem weiteren Rohr z7 und der mit dem Stutzen 1q.
in Verbindung stehenden Heißluftzuführung 14a umgeben. Das mittlere Rohr 16 des
Brenners dient zur Einführung von Öl oder anderen Brennstoffen oder der Ablauge,
deren organische oder Ligninbestandteile verbrannt werden sollen, und die dem Brennerkopf
18 durch das Rohr unter Druck zugeführt und in der Verbrennungskammer zerstäubt
werden.
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An einer bestimmten Stelle des Auftriebsschachtes 5 befinden sich
Öffnungen r9, in welche Gußstücke 2o eingesetzt sind, welche die oberen Abschlüsse
von Gasgebläsen 21 bilden, die ihrerseits in einen Sammler 22 münden, von dem aus
eine Anzahl Rohre 23 das Gas durch Öffnungen 24 in die Verbrennungskammer z in bestimmter
Höhe einführen. An dem freien Ende 25 des Sammlers 22 kann auch Gas aus einer anderen
Quelle durch eine entsprechende Leitung in die Verbrennungskammer eingeführt werden,
die ebenfalls mit der Leitung 17 des Brenners verbunden sein kann. Am oberen Ende
des Gasgebläses 2= befindet sich eine Strahldüse, deren Einlaß 26 mit einer Dampf-,
Luft-oder Preßgasquelle verbunden ist und einen Teil der
in dem
Auftriebsschacht 5 befindlichen Gase über den Sammler 22 durch die Rohre 23 und
die Wandöffnungen 24 in den Verbrennungsraum des Ofens fördert. An Stelle der in
der Zeichnung dargestellten Anordnung des Gasgebläses, das durch eine Strahldüse
betätigt wird, können auch andere Vorrichtungen, wie Ventilatoren od. dgl., verwendet
werden.
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Im unteren Teil der Verbrennungskammer i befinden sich in deren Seitenwänden
Rohrleitungen 27, durch welche normalerweise heiße Luft aus dem Lufterhitzer ii
durch den Stutzen 14 und die Wandöffnungen 28 in den Verbrennungsraum eingeführt
wird. Die Rohrleitungen können natürlich auch zur Zuleitung von Gas benutzt werden
oder für die Zuführung von Brennöl, Gas oder anderen Brennstoffen, wenn sich deren
Einführung in dieser Höhenlage der Verbrennungskammer als nützlich erweist.
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Zusätzliche Öffnungen, wie bei 28, können noch tiefer im Ofen vorgesehen
werden, sogar so tief wie der Aschentrichter 30, ohne daß dadurch der Erfindungsgedanke
irgendwie beeinträchtigt wird.Weitere Öffnungen 29 (Fig. i) sind in der Seitenwand
des Kessels gerade über dem Röhrengitter der Kammer 5 für den besonderen Zweck vorgesehen,
Luft oder Gas an dieser Stelle in die Kammer einzuführen.
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Am unteren Ende des Kesselgehäuses befinden sich Staubtrichter 31,
in denen alle aus den Gasströmen niedersinkenden Staubteilchen oder Flugasche während
des Durchströmens der Gase durch den Kesselraum gesammelt und abgeführt werden.
In gleicher Weise ist am unteren Ende des Lufterhitzers ii ein Staubtrichter 32
vorgesehen, der die an dieser Stelle noch in dem Gas befindlichen Staubteile an
dieser Stelle sammelt und abführt. Außerhalb des Gasaustrittsstutzens 14 sind weitere
Staubsammel- und Abführeinrichtungen erforderlich, um die immer noch im Gasstrom
schwebenden Teilchen aufzufangen. Diese Vorrichtungen können aus handelsüblichen
Sammlern oder Abscheidern bestehen. Außerdem müssen Vorkehrungen getroffen sein,
um das wertvolle Schwefeldioxydgas (S 02) zum Zwecke seiner Rückgewinnung für die
Herstellung frischer Kochlauge aus dem Gasstrom abzusondern. Diese Einrichtungen
sind in der Zeichnung nicht dargestellt, da sie beliebiger Art sein können.
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Um den Ofen für die Durchführung des Verfahrens in Betrieb zu setzen,
wird er durch Verbrennung von Öl, Gas, Kohle oder Holz bis auf die erforderliche
Anfangstemperatur vorgewärmt. Die hierzu benötigte Verbrennungsluft kann dem Brenner
durch die Leitung 14 oder durch die Rohre 23 oder 27 zugeführt werden. Sobald der
Ofen die gewünschte Temperatur erreicht hat, kann die Ablauge durch die Brennerdüse
18 eingeführt werden.
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Die Ablauge ist vor ihrer Einführung in den Verbrennungsofen eingedampft
oder konzentriert worden und enthält nicht mehr als 5o % Wasser, vorzugsweise jedoch
weniger. In diesem Zustand läßt sie sich durch die Brennerdüse ohne weiteres zerstäuben.
Gleichzeitig wird Heißluft durch die Leitung 14" zugeführt. Unmittelbar beim Verlassen
der Düse trocknet die Ablauge durch Verdampfung des etwa noch vorhandenen Wassers
ein. Die in den zerstäubten Teilchen schwebenden organischen und Ligninbestandteile
entzünden sich und verbrennen unter ständigem Niedersinken auf den Boden der Verbrennungskammer.
Diese Verbrennung der organischen und Ligninteile erzeugt beträchtliche Wärme und
eine große Gasmenge, wodurch die anorganischen chemischen Bestandteile die Temperatur
der sie umgebenden Gase aufnehmen. Zu diesem Zeitpunkt etwa haben die Teilchen des
brennenden Materials in der Verbrennungskammer ungefähr die Höhe der Öffnungen 24
erreicht, durch welche, falls erforderlich, ein Strom heißer Gase aus den Öffnungen
ig der Auftriebskammer 5 eingelassen werden kann, der sich mit den umgebenden brennenden
Teilchen in einer S 0,-Gas-Atmosphäre innig vermengt. Während ihres weiteren Niedersinkens
treffen die brennenden Teilchen auf die durch die Öffnungen 28 eingeführte Luft,
durch welche die Verbrennung der organischen und lignosen Teile vervollständigt
und eine Temperatur von über 85o° erzielt wird, womit die zur Ausübung der Erfindung
erforderlichen Wärmebedingungen erfüllt sind.
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Ein Teil der anorganischen chemischen Bestandteile fällt als Asche
in den Sammeltrichter 30 und kann diesem als solche entnommen werden. Der
Rest der chemischen Teilchen wird von dem Gasstrom aus der Verbrennungskammer hinaus
und durch den Kessel und Lufterhitzer hindurch in den Gasabführungsstutzen 12 getragen.
Hierbei fallen weitere Teile der Chemikalien als Asche in die Sammeltrichter 31
und 32, während der verbleibende Rest den Lufterhitzer als im Gasstrom schwebende
Teilchen verläßt. Die mit dem Gasstrom abziehenden festen Teile können in bekannter
Weise in Fliehkraftabscheidern aufgefangen und das Gas kann mit Wasser oder einer
Kalkmilchlösung oder einer anderen alkalischen Lösung ausgewaschen werden, um dadurch
das wertvolle SO,-Gas zurückzugewinnen. Es kann auch das gekühlte Gas ohne weiteres
in den unteren Teil eines Säureturms geleitet und diesem Turm in genau derselben
Weise zugeführt werden, in der bisher das Gas eines Schwefelbrenners zur Herstellung
der Kochlauge für den Aufschluß von Cellulosematerial, insbesondere Holzspänen,
zugeführt wird.
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Um die erforderliche Temperatur des Brennstoffes für den Ofen aufrechtzuerhalten,
wird vorzugsweise Öl oder Gas von einer getrennten Quelle aus in den Ofen eingeführt,
und zwar entweder durch die Brenneranordnung 'selbst über die Leitung 17 oder durch
besondere, für diesen Zweck vorzusehende Brenner, die jedoch in der Zeichnung nicht
dargestellt sind.
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Es wurde von einer Sulfitablauge folgender Zusammensetzung ausgegangen:
| Azidität ................ p.H = 2,4 |
| Gesamte Feststoffe , . . . . . . . . . . . . 12,o25 |
| Vorhandene Feststoffe: |
| Organische Substanz |
| Kohlenstoff ................. 8,9380/a |
| Wasserstoff, Sauerstoff und Stick- |
| stoff ..................... 1,4580/0 |
| Schwefelcalcium . . . . . . . . . . . . . 1,629 0/0 |
ioo g dieser Ablauge werden neutralisiert und auf einen pH-Wert
von io,o eingestellt. Dann wird der Niederschlag von der Flüssigkeit abgetrennt,
die Flüssigkeit eingedickt und der feste Rückstand getrocknet und verbrannt. Die
anfallende Asche hatte folgende Zusammensetzung:
| Kohlenstoff .................... keiner |
| Calcium, |
| als Oxyd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
98,300/, |
| als Sulfit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,16 "/o |
| Nicht feststellbar . . . . . . . . . . . . . . . 0,54% |
Hieraus geht hervor, daß der Calciumbestandteil des ursprünglichen Ligninsulfonats
fast vollständig als Calciumoxyd wiedergewonnen werden kann, um als Rohstoff für
den Aufschluß von Holz erneut benutzt zu werden.