DE1074965B - Verfahren zum Trocknen von Zellstoffablaugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Zellstoffablaugen mit etwa 50% Trockensubstanz, die im Sulfat- bzw. Sulfitprozeß bei der Herstellung von Zellstoff erhalten werden. Als Wärmeüberträger für die eigentliche Trocknung wird dabei aufgewirbelte, granulierte verkokte Ablauge (im folgenden kurz als »Abiaugenasche« bezeichnet) verwendet.

Die Erfindnug betrifft ein schnelles Trocknen der etwa 50% Trockensubstanz besitzenden Ablauge, indem man letztere, wie später ausführlich ausgeführt wird, mit einer Wirbelschicht heißer, granulierter Ab-1 augenasche in einer Trockenzone in Berührung bringt, wobei der entwickelte Wasserdampf unmittelbar nach seiner Entwicklung in dieser Zone abgezogen wird, und die Verbrennung eines Teils der brennbaren Masse der getrockneten Ablauge in einer Verbrennungszone unter solchen Bedingungen durchgeführt wird, daß das Erhitzen des Restes der eingeführten Abiaugenasche erfolgt, ohne daß in der Zone ein Temperaturniveau von etwa 590° C überschritten wird, ao

Die Erfindung betrifft ein vollständiges sich selbst unterhaltendes Verfahren zur Trocknung der Ablauge in einer Trocknungs- und einer Verbrennungszone, in denen sich dauernd eine Wirbelschicht granulierter Abiaugenasche befindet und zwischen welchen ein Teil der Asche in aufgewirbelter Form kontinuierlich zirkuliert, um die Trocknung der Ablauge in der Trocknungszone mit der Wärme durchzuführen, die aus der in der Verbrennungszone freigesetzten Wärme stammt.

Es gibt zahlreiche Wege zum Trocknen von Zellstoffablaugen vor dem Verbrennen der eingedickten Ablauge. Im allgemeinen werden zwei verschiedene Trocknungsverfahren angewendet, nämlich:

1. Der entweichende Wasserdampf vermischt sich mit den Abgasen des Schmelzofens bei den bekannten Röstofen und auch beim Tomlinson-System.

2. Der entweichende Wasserdampf wird nutzbar gemacht, und zwar in einer Trocknungsstufe unter Verwendung der abziehenden Wärme oder von überhitztem Wasserdampf aus der Gewinnungsanlage.

Die Erfindung fällt unter das Verfahren 2 und betrifft daher die aus Versuchen gewonnene Erkenntnis, daß Ablauge in einer wirtschaftlichen und neuen Weise getrocknet werden kann, indem man zwei Stufen oder Arbeitsgänge anwendet, von denen jede bestimmte feststehende und kritische Verfahrensbedingungen erfordert und eine spezielle Technik des Arbeitens mit den aufgewirbelten Feststoffteilchen einschließt, wobei der Prozeß sich selbst unterhalt, d. h. keine zusätzliche Wärme erfordert.

Der erste Arbeitsgang besteht im Erhitzen der vorher getrockneten Ablaugen in einer Heizzone mit Verfahren zum Trocknen
von Zellstoffablaugen

Anmelder:

Esso Research and Engineering Company, Elizabeth, N. J. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Chem. Dr. W. Beil

und A. Hoeppener, Rechtsanwalt,

Frankfurt/M.-Höchst, Antoniterstr. 36

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 24 Mai 1956

Harald E. Lonngren, New York, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

allein aus den brennbaren Bestandteilen der Ablauge stammender Wärme; der zweite Arbeitsgang besteht in der Verwendung der so erhaltenen Wärme, um die Feuchtigkeit der Ablauge in einer Trockenzone auszutreiben und einen mit Sicherheit trockenen Rückstand zu erhalten, welcher sich zum Verbrennen in Suspension im Schmelzofen eignet. Einer der besonderen Vorteile des Verfahrens zum Trocknen der Ablauge besteht in der Erzeugung einer trockenen granulierten Ablauge, die nicht klebrig ist, sondern sich gut zur Beförderung mit einem Aufwirbelungsmittel eignet. Die früher verwendeten Schneckenförderer werden vermieden. Es wurde gefunden, daß eine Wirbelschicht trockener, auf etwa 540 bis 590° C erhitzter Abiaugenasche sich gut als Träger der erforderlichen Trocknungs war me und zum Übertragen der Wärme auf die zu trocknende Ablauge eignet. Der Hauptgrund für die schnelle Wärmeübertragung liegt in der großen Oberfläche, welche die Asche in körnigem Zustand besitzt. Dieses Verfahren zur Zuführung der erforderlichen Wärme für die Trocknungsstufe stellt einen Fortschritt für die Technik dar, weil die übliche Bildung von klebriger Kohle, wie sie bei den bisherigen Trocknungsmethoden auftrat, in diesem Verfahren vollständig umgangen wird. Auf diese Weise braucht keine fremde Heizsubstanz oder kein fremdes Heizmedium in dem System in Umlauf gebracht zu werden.

Bekannte Verfahren arbeiten auf folgende Weise: Die konzentrierte Ablauge rieselt an den Wänden

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eines Ofens herunter, sie haftet zunächst an den Wänden an und fällt nach völliger Entwässerung herab. Durch das Haften an den Ofenwänden werden diese beschädigt. Eine gewisse Verbesserung dieses Verfahrens bietet die Zerstäubung der nassen Lauge durch Druckluft. Das zerstäubte Material soll durch bestimmte Steuerung von den Ofenwänden ferngehalten werden, was jedoch sehr schwierig ist, so daß die Gefahr besteht, daß sich klebriges, unvollständig getrocknetes Material auf den Ofenwänden ansammelt.

Nach einem bekannten Verfahren wird die vorkonzentrierte Zellstoffablauge von oben in eine Trokkenkammer eingesprüht, das erhaltene Pulver am Boden abgezogen und in eine Verbrennungskammer eingeblasen, aus der unten die Asche abgezogen und oben die Verbrennungsgase und -dämpfe abgeführt und der Sprühvorrichtung zugeführt werden. Dabei werden keine Wirbelschichten gebildet, die erfindungsgemäß einen wesentlichen technischen Fortschritt bedeuten.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt allen bekannten Verfahren gegenüber den Vorteil, daß man die nasse Lauge mit heißer Abiaugenasche trocknet, wodurch eine sofortige Trocknung der Lauge erzielt wird und Verklebungen von Gefäßwänden vermieden werden. Die Verbrennung der körnigen trockenen Lauge verläuft dann glatt, ohne Korrosion zu verursachen oder Unterbrechungen des Verfahrens notwendig zu machen.

Die Zeichnung stellt graphisch einen Längsschnitt einer Form der erfindungsgemäßen Apparatur dar, welche im wesentlichen aus folgenden Teilen besteht: einem senkrechten Ablaugenascheerhitzer, der mit einer durchlöcherten querlaufenden Rostplatte versehen ist und einen Einlaß für die Verbrennungsluft und einen Auslaß für die Verbrennungsprodukte besitzt, einem senkrechten, ebenfalls mit einer querlaufenden durchlöcherten Rostplatte versehenen Ablaugetrockner, der einen Auslaß für den entweichenden Wasserdampf hat, einer Verbindungsleitung für die Förderung der trockenen Abiaugenasche zwischen den zwei Kesseln entsprechend der Arbeitsweise mit aufgewirbelten festen Teilchen und einer Leitung vom Trockengefäß zum Schmelzofen für die Förderung der getrockneten Substanz in den Schmelzofen.

Die vorher erhitzte Ablauge mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 50 bis 55 °/o und einer Temperatur von vorzugsweise etwa 95 bis 105° C wird durch Düsen 1 und 1', die in der Wand der Leitung 2 angeordnet sind und durch die heiße Abiaugenasche vom Erhitzer 3 in den Trockner 4 gefördert wird, in das System eingeführt. Die strömende Menge wird mit Hilfe des Ventils 5 so gesteuert, daß etwa 2,3 bis 4,5 kg Abiaugenasche mit einer Temperatur von im wesentlichen nicht über 590° C mit je 0,45 kg der Ablauge in Berührung kommen. Der Kontakt ruft eine etwa momentane Verdampfung der Feuchtigkeit der Ablauge hervor, und der gebildete Wasserdampf ändert die Dichte der Asche um, damit die beim Arbeiten mit Wirbelschichten bekannte Wirbelbewegung hervorgerufen wird. Die in den Trockner 4 aufwärts strömende Masse wird durch eine durchlöcherte Rostplatte 6 geleitet, um im Trockner die Bildung einer Wirbelschicht zu erleichtern, indem die Ascheteilchen zurückfallen können, während der gebildete Wasserdampf hindurchwandert und schließlich auf einem bestimmten Niveau des Trockners frei wird, um durch die Düse 7 oben entfernt zu werden. Die Temperatur des Wasserdampfes beträgt etwa 120 bis 150° C. Die getrocknete Substanz wird aus dem Trockner 4 durch ein senkrechtes Rohr 8, das ein Steuerventil 9 besitzt, entfernt. Die Förderung durch das Rohr 10 in den Schmelzofen 11 erfolgt mit Hilfe komprimierter Luft, die aus irgendeiner Quelle durch das Ventil 12 zugeführt wird. Die für die oben beschriebene Trockenstufe erforderliche Wärme wird durch Verbrennen der brennbaren Bestandteile der trockenen Ablauge im Erhitzer 3 geliefert. Die trockene Ablauge wird aus dem Trockner 4 durch die mit einem Steuerventil 14 versehene Leitung 13 in den Erhitzer 3 befördert. Die Wirbelbewegung wird durch die Änderung der Dichte der Asche hervorgerufen, die, wie ausgeführt und wie beim Arbeiten mit Wirbelschichten bekannt, ihrerseits durch Zufuhr komprimierter Luft durch die Düse 15 in das Rohr 13 eintritt. Die Luft für die Verbrennung wird durch die Düse 16 eingeführt, von wo sie in den unteren Teil 17 des Erhitzers und von dort weiter durch die durchlöcherte Rostplatte 18 zwecks gleichmäßiger Verteilung im Innern des Erhitzers geleitet wird. So· wird in diesem Raum eine Wirbelschicht geschaffen, während der Sauerstoff der Luft sich mit dem Kohlenstoff der getrockneten Ablauge verbindet. Die Verbrennung wird in solcher Weise gesteuert, daß eine maximale Temperatur von etwa 590° C nicht überschritten wird. Die entstehenden Verbrennungsprodukte werden zur Verbrennung des gebildeten Kohlenmonoxyds in den Schmelzofen geleitet (Leitung nicht gezeigt). Die Temperatur des Erhitzers kann durch Zuführen von Ablauge durch die Düse 20 gesteuert werden. Die Platte 21 leitet die aus dem Rohr 13 ausströmende Masse ab.

Die Gefäße 3 und 4 bestehen aus länglichen senkrechten Zylindern oder Trommeln, die halbkugelförmige Enden besitzen. Diese Gefäße werden mit einer solchen Menge trockener Abiaugenasche gefüllt, daß das Niveau in jedem Gefäß in Höhe der Verbindungslinien zwischen den oberen Enden der geraden Wandteile liegt, wenn in den Gefäßen ein aufgewirbelter Zustand herrscht. Die Niveauhöhe in dem Erhitzer 3 liegt etwa 4,5 bis 6 m über der Rostplatte 18. Der Durchmesser dieses Gefäßes ist so gewählt, daß sich eine Dampfgeschwindigkeit von etwa 0,45 bis 0,76 m pro Sekunde in dem Gefäß ergibt. Mit diesen Dimensionen wird eine ausreichende Verweilzeit in dem Gefäß für eine gesteuerte Verbrennung der brennbaren Produkte bei einer maximalen Temperatur von etwa 590° C und für die Bildung von etwa 9% Kohlenmonoxyd und 9% Kohlendioxyd in der entstehenden Gasmasse gewährleistet, ohne daß die Wärmeentwicklungsgeschwindigkeiten von etwa 132 000 bis 178 000 kcal/m^ pro Stunde, die die bevorzugten Arbeitsbedingungen im Gefäß 3 darstellen, überschritten werden, während ein Dampfdruck von etwa 0,14 bis 0,35 atü aufrechterhalten wird.

Der Trockner 4 hat einen solchen Durchmesser, daß der gebildete Dampf aus der Wirbelschicht mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 23 bis 46 cm pro Sekunde entweicht, um das Mitreißen von getrocknetem Material zu vermeiden. Das Niveau der Wirbelschicht liegt, zum Schutz gegen eventuelles Durchtreten von Dampf, etwa 3 bis 4,5 m über der Rostplatte 6. Der Dampfdruck im Trockner 4 wird auf einem Niveau gehalten, das etwa 0,07 at niedriger ist als der Druck im Erhitzer 3. Aus diesem Grunde ist es notwendig, die tatsächliche Erhöhung der Wirbelschichthöhe im Verhältnis zur Höhe der Wirbelschicht im Erhitzer 3 auf der Basis festzulegen, daß der Druckunterschied durch eine höhere Anordnung des Niveaus der Trocknerschicht wiederhergestellt wird, entsprechend der beim Arbeiten mit Wirbelschichten gut bekannten Tat-

sache, daß eine senkrechte Säule kleinster Teilchen auf deren Boden einen Druck ausübt, wie es bei einer Wassersäule der Fall ist.

Eine vollkommen steuerbare Förderung der trockenen Ablauge zwischen dem Erhitzer 3 und dem Trockner 4 und vom Trockner aus in den Schmelzofen wird mit Hilfe einer Rohrleitungsanordnung, wie sie im wesentlichen gezeigt wurde, vollzogen. Das Überfließen durch das Rohr 13 in den Erhitzer, dessen darin herrschender Druck etwa 0,07 at über dem im Trockner liegt, geht leicht vonstatten, da das Rohr 13 senkrecht aufwärts in den Trockner ragt und ein Standrohr bildet, in. dem sich eine dichte Masse befindet, und so den unteren Teil des Rohres auf einen solchen Druck einstellt, der etwas höher ist als der an oder in der Austragungszone in dem Erhitzer herrschende Druck.

Es ist leicht zu erkennen, daß die Verbesserungen in der Technik der Herstellung eines trockenen, leichtfließenden Pulvers aus einer aus Ablauge mit 50% Trockengehalt bestehenden Beschickung entsprechend den dargelegten Zielen der Erfindung mit der beschriebenen Anordnung voll erreicht werden. Es ist vorteilhaft, die Ablauge durch die Düsen 1 und 1' unter einem Winkel von etwa 30° von der Senkrechten zuzuführen, wie in der Zeichnung angegeben. Die Düsen müssen in dem Rohr so angebracht werden, daß sie nicht in das Rohr hineinragen. Während die entstehenden Ablaugestrahlen an einer gemeinsamen Stelle innerhalb des Rohres aufeinandertreffen können, hat man festgestellt, daß gute Verdampfungsergebnisse auch dann erreicht werden, wenn diese Strahlen schräg zueinander so austreten, daß eine Wirbelbewegung der heißen Abiaugenasche, in die sie eingespritzt werden, bewirkt wird.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Trocknen von Ablaugen der Zellstoffherstellung, dadurch gekennzeichnet, daß man kontinuierlich trockene heiße Abiaugenasche in den unteren Teil einer Trockenzone (4) einführt und dort als Wirbelschicht aufrechterhält, kontinuierlich die zu trocknende Ablauge in den unteren Teil dieser Wirbelschicht einführt, die Mischung von Ablauge und Abiaugenasche aufwärts durch die Trockenzone leitet, den dabei gebildeten und als Aufwirbelungsmittel wirkenden Wasserdampf aus der Trockenzone abführt, das getrocknete Gemisch aus Ablauge und Ablaugenasche kontinuierlich und in Form einer Wirbelschicht in einer Verbrennungszone (3) bei einer die Trockentemperatur übersteigenden Temperatur verbrennt, wobei die Verbrennungsluft und die dampfförmigen Verbrennungsprodukte als Aufwirbelungsmittel in dieser Zone dienen, und die durch die Verbrennung erhaltene erhitzte Ablaugenasche in die Trockenzone (4) zurückführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abiaugenasche bei der Beschikkung der Trockenzone (4) mit einer Temperatur von 540 bis 590° C eingeführt wird, die Ablauge 50 bis 55% Feststoffe enthält und die Temperatur in der Verbrennungszone (3) nicht wesentlich höher als 590° C gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablauge mit einer Temperatur von etwa 95 bis 105° C eingeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Verbrennungszone (3) durch Einführung von Ablauge in diese Zone gesteuert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die heiße Abiaugenasche vor der Einführung in die Trockenzone (4) mit der Ablauge gemischt, letztere dadurch getrocknet, der dabei entstandene Wasserdampf als Aufwirbelungsmittel in der Trockenzone benutzt, ein Teil des getrockneten Gemisches aus Abiaugenasche und Abiaugenpulver in die Verbrennungszone geführt und ein Teil des getrockneten Gemisches kontinuierlich aus der Trockenzone abgezogen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablauge in einen aufgewirbelten Strom der heißen Abiaugenasche unter einem Winkel von etwa 30° zur S tr ömungs richtung eingespritzt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 892 111;

deutsche Patentanmeldungen T 431 IVa/55b (bekanntgemacht am 25.9.1952) und ρ 25942 IVa/55bD (bekanntgemacht am 8. 3. 1951);

französische Patentschrift Nr. 714 349;

USA.-Patentschriften Nr. 2 179 456, 2 535 730.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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