DE973507C

DE973507C - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Waerme und SO aus Sulfitablauge

Info

Publication number: DE973507C
Application number: DEA17157A
Authority: DE
Inventors: Carl Johan Lockmann
Original assignee: Rosenblads Patenter AB
Current assignee: Rosenblads Patenter AB
Priority date: 1952-12-23
Filing date: 1952-12-23
Publication date: 1960-03-10

Description

AUSGEGEBEN AM 10. MÄRZ 1960

A17157 IVa/55b

aus Sulfitablauge

Es ist beim Sulfitzellstoffkochen bekannt, nach beendetem Kochen und bei noch unter Druck stehendem Kocher den Kocherinhalt unmittelbar in einen mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Zellstoffbehälter abzublasen, um in ihm eine Ablaugung des Zellstoffs vorzunehmen. Hierbei erfolgt während des Abblasens, das unter starker Druckminderung vor sich geht, eine entsprechend starke Defibrierung des Zellstoffs. Dadurch kann

ίο die Lauge ablaufen und mit einer geringen Menge an Flüssigkeit verdrängt werden, so daß eine größere Menge Abfallauge von höherer Konzentration erhalten wird, als wenn das Ablaugen nach Druckminderung im Kocher selbst vorgenommen wird. Diese höhere Konzentration ist wesentlich, wenn die Trockensubstanz der Ablauge ausgenutzt werden soll und dabei die Lauge möglichst wirtschaftlich einzudampfen ist.

Damit beim Abblasen ein Entweichen von Dämpfen und Gasen in belästigendem Umfang nicht stattfindet, wird gewöhnlich in die Blasleitung ein Kühlmittel, zweckmäßig Lauge von ziemlich niedriger Temperatur, in solcher Menge eingeführt, daß die Temperatur des gekochten Stoffes vor dem Eintritt in den Zellstoffbehälter unter ioo°, gewöhnlich auf 90 bis 95 °, gesenkt wird. Dadurch verbleibt mindestens der größte Teil des S O₂ in der Ablauge. In diesem Zusammenhang ist es bekannt, den Wärmeinhalt der Lauge zur Warmwasserbereitung auszunutzen, indem

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Lauge und Wasser durch einen indirekten Wärmeaustauscher geführt werden.

Die Erfindung bezweckt, bei dem eingangs genannten Verfahren mit Abblasen des Kocher-Inhalts unter Abkühlung in einen Behälter sowohl das SO₂ als auch Wärme in möglichst hochwertiger Form aus der Ablauge zu gewinnen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Sulfitablauge aus dem Behälter eine Reihe von Druckminderungsstufen durchläuft, in denen eine Temperaturabnahme und eine Abgabe von SO₂-haltigem Dampf stattfindet, der in jeder Stufe durch ein entgegengesetzt zur Sulfitablauge durch die Stufen laufendes Kühlmittel kondensiert wird, während das frei gewordene S O₂-GaS abgezogen wird.

Durch diese kombinierten Maßnahmen wird einerseits erreicht, daß das ganze in der Lauge enthaltene S O₂ gewonnen wird und andererseits wird bei dem im Gegenstrom zur Lauge fließenden Kühlmittel eine Temperaturerhöhung in jeder Stufe erzielt, so daß das Kühlmittel nach Passieren sämtlicher Stufen eine recht hohe Temperatur hat. Das Kühlmittel stellt also dann ein wertvolles Wärmemedium dar.

Es ist auch bekannt, die Lauge für sich aus dem Kocher abzuzapfen und aus dieser Lauge das S O₂ durch eine erste Entspannung, wobei jedoch keine Kondensation oder Wärmerückgewinnung erfolgt, und weiter durch eine zweite Entspannung zu gewinnen, indem das frei werdende Gas in Kalkmilch absorbiert wird. Bei diesem Verfahren wird nicht der Vorteil der Gewinnung von Wärme in hochwertiger Form erreicht.

Ferner ist noch ein Verfahren bekanntgeworden, das S O₂ nicht aus der Lauge des Zellstoffbehälters, sondern aus einer Dampfgasmischung zu gewinnen, die beim Abblasen des Kochers aus der Lauge frei wird. Bei diesem Verfahren kann ebenfalls keine Wärme in hochwertiger Form gewonnen werden, weil eine Kondensation in mehreren Stufen nicht erfolgt.

Schließlich ist es auch bekannt, heiße neutralisierte Sulfitablauge einer stufenweisen Druckherabsetzung auszusetzen, so daß die Lauge in jeder Stufe durch die Druckverminderung Brüdendampf unter gleichzeitiger Temperaturabnahme abgibt. Die Wärme der aus einer Stufe abziehenden Dämpfe wird in der nächsten Stufe nutzbar gemacht, jedoch muß sowohl in der ersten Stufe als auch in der letzten Stufe Frischdampf zugeführt werden, um die gewünschte Betriebsweise zu erhalten. Der Zweck dieses Verfahrens liegt nämlich nur darin, die Lauge stufenweise einzudicken.

Demgegenüber besteht das Ziel der Erfindung darin, stufenweise S O₂ aus der Lauge abzutreiben und dabei die Wärme zurückzugewinnen, die die Lauge in jeder Stufe verliert. Ein Eindicken der Lauge braucht überhaupt nicht stattzufinden, vielmehr kann das Brüdenkondensat in die Ausdehnungsgefäße zurücklaufen. Ein zusätzliches Erhitzen durch Frischdampf ist beim vorliegenden Verfahren nicht erforderlich.

In der Zeichnung sind in Fig. ι und 2 zwei Anlagen, zur Ausführung des Verfahrens schematisch dargestellt. Soweit die in diesen Anlagen verwendeten Vorrichtungen beansprucht sind, soll sich der Schutz nur auf die Gesamtheit der betreffenden Anordnung und nicht auf die einzelnen Einrichtungsteile beziehen.

Nach Fig. 1 wird der Kocherinhalt aus dem unteren Teil 1 eines Kochers durch ein Bodenventil 2 und eine Blasleitung 3 unter Druck in den Behälter 4 abgeblasen, der durch das Entlüftungsrohr 5 mit der Atmosphäre verbunden ist. Der Behälter hat am Boden ein Sieb 6, durch das die Ablauge vom Zellstoff getrennt wird. Während des Entleerungsvorgangs wird Lauge mit verhältnismäßig niedriger Temperatur durch das Ventil 7 und die Leitung 8 unmittelbar in die Blasleitung 3 eingeführt, in der sie sich mit dem Kocherinhalt mischt und dessen Temperatur senkt, bevor dieser den Behälter erreicht. Das Ventil 7 wird durch einen hinter der Mischungsstelle eingeschalteten Thermostaten geregelt, so daß die Kühllauge selbsttätig in einer der gewünschten Mischtemperatur, z. B. 90 bis 95°, entsprechenden Menge zugeführt wird. Es verbleibt also zumindest der Hauptanteil an S O₂ des Kocherinhalts im Behälterinhalt gelöst, d. h. in der warmen Ablauge, die aus diesem durch das Sieb 6 abgetrieben wird.

Die warme S O₂-haltige Ablauge wird mittels der Pumpe 9 durch die Leitung 10 in den Sammelbehälter 11 gepumpt. In der Leitung 10 sowie auch im Behälter 11 geht etwas Wärme verloren, so daß die Lauge im Behälter 11 eine Temperatur von z. B. 80 bis 85⁰ erhält, bei der sie einem Wärme- und S O₂-Rückgewinnungssystem gemäß der Erfindung zugeführt wird. Dieses besteht im wesentlichen aus drei Expansionsgefäßen 12, 13 und 14, die mit je einem Oberflächenkondensator 15, 16, 17 in Verbindung stehen. Jedes Expansionsgefäß mit seinem Kondensator wird mittels eines gemeinsamen Gebläses 18 durch die Sammelleitung 19 und die Anschlußleitungen 20, 21, 22 mit selbsttätig eingestellten Ventilen 23, 24, 25 evakuiert. Mittels dieser Ventile wird das Vakuum in den einzelnen Expansionsgefäßen und Kondensatoren so eingeregelt, daß von Stufe zu Stufe in der Reihenfolge 12, 13, 14 jeweils niedrigerer Druck vorhanden ist. Das Ventil 25 kann gegebenenfalls no fortfallen. Ablauge aus dem Sammelbehälter 11 wird durch die Pumpe 26, das Ventil 27 und die Leitung 28 zunächst in das Expansionsgefäß 12 eingeführt, von diesem durch die Leitung· 29 zum Expansionsgefäß 13 und weiter durch die Leitung zum Expansionsgefäß 14 geleitet, von dem aus die Lauge zumindest im wesentlichen frei von S O₂ durch die Leitung 31 und den Vorwärmer 32 zum Sammelbehälter 33 gelangt. Ein in jedem Expansionsgefäß vorgesehenes Schwimmerventil 34 (nur im Gefäß 12 dargestellt) regelt den Ablauf der Lauge derart, daß in jedem Gefäß ein bestimmtes Laugenniveau aufrechterhalten und ein Durchtrömen von Dampf verhindert wird.

Vom Sammelbehälter 33 kann Lauge zum Eindampfen oder zu einem, anderen Zweck durch die

Pumpe 36, die Leitung 37 und das Ventil 38 entnommen und bzw. oder als Kühllauge durch das Ventil 7 und die Leitung 8 zur Blasleitung 3 im Kreislauf zurückgeführt werden. Das Kühlmittel, z. B. Wasser, für die Kondensatoren wird in dem System durch die Leitung,39, den Vorwärmer 32, in dem es durch die ausströmende Lauge vorgewärmt wird, die Leitung 34 und das Ventil 35 in den Kondensator 17 eingeführt und mittels der Leitungen 40, 41 in die Kondensatoren in der Reihenfolge 17, 16, 15, also in der der Arbeit der Kondensatoren entsprechenden Reihenfolge mit einem von Kondensator zu Kondensator steigendem Druck und steigender Temperatur auf der Dampfseite. Das Kühlmittel verläßt dann das System durch die Leitung'42. Das Ventil 35 wird durch einen Thermostaten in, der Auslaßleitung 40 des Kondensators 17 gesteuert.

Wenn die Lauge durch das System strömt, erfährt sie in jedem Expansionsgefäß eine Druckminderung, wodurch Dampf an den entsprechenden Kondensator abgegeben wird, von dem unkondensierbares S O₂-GaS aus dem System abgesaugt wird. Das Kühlmittel wird seinerseits von Kondensator zu Kondensator auf immer höhere Temperatur erwärmt, und der Wert der Erfindung liegt in erster Linie in dieser Wirkung, da gleichzeitig mit der S O₂-Gewinnung das Kühlmittel mit höherer Temperatur anfällt. Wird Wasser als Kühlmittel verwendet, so kann also das Verfahren zur Warmwasserbereitung ausgenutzt werden. Einige Angaben über den Temperaturverlauf sind in der Zeichnung vorhanden, die unter anderem zeigen, daß bei einer Expansion bis auf höchstens 40⁰ eine Temperatur von 50⁰ im abströmenden Kühlmittel erhalten wird, was bei Expansion in einer einzigen Stufe nicht möglich wäre.

Statt Wasser kann auch ein anderes zu erwärmendes Kühlmittel, z. B. Kochsäure, angewendet werden.

In Fig. 2, die eine Vorrichtung zur Durchführung eines abgeänderten Verfahrens zur Evakuierung der einzelnen Expansionsgefäße mit zugehörigen Kondensatoren zeigt, sind die Leitungen 20, 21 und 22 unmittelbar an je ein Absaugegebläse i8_a, i8₆, i8_c angeschlossen, die unter Komprimierung der verschiedenen Teilgase diese nach einer gemeinsamen Abzugsleitung 43 fördern. Durch diese Vorrichtung wird die Kompressionsarbeit gegenüber der Vorrichtung mit einem gemeinsajnen Gebläse gemäß Fig. 1, bei der das gesamte Gas von dem im Gefäß 14 herrschenden geringsten Druck aus komprimiert werden muß, erheblich verringert.

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zur Gewinnung von Wärme und S O₂ aus Sulfitablauge, die nach beendetem Kochen in einem Behälter vom Zellstoff abgetrennt wird, in den der Kocher inhalt unter Abkühlung bis auf etwa ioo° abgeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sulfitablauge aus dem Behälter (4) eine Reihe von Druckminderungsstufen durchläuft, in denen eine Temperaturabnahme und eine Abgabe von SO₂-haltigem Dampf stattfindet, der in jeder Stufe durch ein entgegengesetzt zur Sulfitablauge durch die Stufen laufendes Kühlmittel kondensiert wird, während das frei gewordene S O₂-GaS abgezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das S O₂-GaS aus den einzelnen Stufen einer Sammelleitung zugeführt wird, wobei der Gasdruck des aus den ersten Stufen kommenden SO₂-Gases auf den Gasdruck der letzten Stufe heruntergedrosselt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das S O₂-GaS aus den einzelnen Stufen getrennt abgesaugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der letzten Stufe abgezogene Sulfitablauge zur Vorwärmung des zur Kondensierung des Dampfes in den Stufen benutzten Kühlmittels dient.
'5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Warmwasserbereitung in an sich bekannter Weise Wasser als Kühlmittel dient.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Vorwärmung der Kochsäure diese in an sich bekannter Weise als Kühlmittel dient.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Reihe von mindestens zwei Apparategruppen, von denen jede die folgenden Elemente enthält: ein einen Dampf raum und einen Laugeraum enthaltendes Expansionsgefäß, einen mit diesem Dampfraum verbundenen Oberflächenkondensator, eine Evakuierungsvorrichtung zur Herstellung verschiedener Vakuumhöhen in den verschiedenen Gruppen unter Absaugung unkondensierbaren Gases aus den zugehörigen Kondensatoren, einen Einlaß für die Lauge zum Expansionsgefäß der Gruppe, die den höchsten Druck der Reihe hat, eine Verbindungsleitung für Lauge von jedem Expansionsgefäß, in dem ein höherer Druck als in einem anderen Expansionsgefäß herrscht, nach dem Expansionsgefäß, in welchem der nächstniedrigere Druck im Verhältnis zum vorigen Expansionsgefäß herrscht, einen Abzug für Lauge aus dem Expansionsgefäß, das unter dem niedrigsten Druck der Reihe steht, einen Einlaß für Kühlmittel zum Kondensator, der unter dem niedrigsten Druck der Reihe steht, eine Verbindungsleitung für Kühlmittel aus jedem Kondensator, der unter niedrigerem Druck als ein anderer Kondensator steht, zu dem Kondensator, der unter dem nächsthöheren Druck steht, sowie einen Abzug für Kühlmedium aus dem Kondensator, der unter dem höchsten Druck der Reihe steht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kondensator mit einer Evakuierungsleitung für Gas versehen ist, die mit der Saugseite derselben Saugvorrichtung, z. B. einem Sauggebläse od. dgl., in. Verbindung steht, wobei in wenigstens denjenigen Evakuierungsleitungen, die an einen Kondensator einer anderen Gruppe als der, die unter dem niedrigsten Druck der Reihe arbeitet, angeschlossen sind, ein zweckmäßig selbsttätiges Drosselventil angeordnet ist, durch das der in der entsprechenden Gruppe gewünschte Druck konstant gehalten wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kondensator eine Evakuierungsleitung für das Gas besitzt, von denen jede mit der Saugseite je einer Saugvorrichtung, ζ. B. einem Sauggebläse od. dgl., in Verbindung steht, wobei zweckmäßig in jeder Evakuierungsleitung ein vorzugsweise selbsttätiges Drosselventil angebracht ist, mittels dessen der in der entsprechenden Gruppe gewünschte Druck konstant gehalten wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 180 168, 290680,

404504, 54O3I5; 607503;

USA.-Patentschriften Nr. 1955057, 2377282,

2494098;

schwedische Patentschriften Nr. 129 902,

134173; · canadische Patentschrift Nr. 438442;

Richard Dieckmann: Sulntzellstoff, Berlin, 1923, S. 204;

Otto Würz: Die Sulfitzellstoffherstellung und ihre Nebenerzeugnisse, Graz—Wien, 1948, S. 349;

James P'. Casey: Pulp and Paper, Bd. I, New York, 1952, S. 121;

Wochenblatt für Papierfabrikation, Jahrg. 1931, Techn. Teil, S. 809 bis 811; Jahrg. 1952, S. 864 bis 870; Zellstoff und Papier, Jahrg. 1939, S. 205 bis 209;

Paper Trade Journal vom 23. 9. 1937, S. 52 bis 54;

Pulp & Paper, Jahrg. 1949 (Heft 1), S. 34 bis 36, 38, 41 und 42, 44, 47; TAPPI, Jahrg. 1950, Heft 4, S. 195 bis 201.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen