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DE2151465A1 - Method and apparatus for the production of polysulphide - Google Patents

Method and apparatus for the production of polysulphide

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DE2151465A1
DE2151465A1 DE19712151465 DE2151465A DE2151465A1 DE 2151465 A1 DE2151465 A1 DE 2151465A1 DE 19712151465 DE19712151465 DE 19712151465 DE 2151465 A DE2151465 A DE 2151465A DE 2151465 A1 DE2151465 A1 DE 2151465A1
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DE
Germany
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contacogen
reducing agent
oxidizing agent
sodium
sulfur
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DE19712151465
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Smith Glen Charles
Sanders Frederick William
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Mead Corp
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Mead Corp
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Publication date
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Publication of DE2151465B2 publication Critical patent/DE2151465B2/en
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D1/00Oxides or hydroxides of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D1/04Hydroxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/22Alkali metal sulfides or polysulfides
    • C01B17/34Polysulfides of sodium or potassium

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Description

OR-WfLLRATH DR.WEBEROR-WfLLRATH DR WEBER

215U65215U65

Docket 5221Docket 5221

Οϊρί.-PHYS. SEIFFERT ' Il/WhΟϊρί.-PHYS. SEIFFERT 'II / Wh

Patentanwälte 62 WIESBADEN Gustov-Freytog-Sft-οββ 25 Potffach 13» Tel. 372720Patent attorneys 62 WIESBADEN Gustov-Freytog-Sft-οββ 25 Pot compartment 13 »Tel. 372720

The Mead Corporation, Talbott Tower, Dayton, Ohio 45 402, USAThe Mead Corporation, Talbott Tower, Dayton, Ohio 45 402, USA

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Polysulfid Method and apparatus for the production of polysulphide

Priorität: U.S. Serial No, 87 504 vom 6, November 1970 Priority: U.S. Serial No, 87 504 dated Nov. 6, 1970

Die Erfindung betrifft ein System zur Herstellung von Natriumpolysulfid für die Verwendung zur Behandlung von Lignocellulosematerialien und speziell ein neues Redoxsystem für die gleichzeitige Gewinnung von Natriumpolysulfid und Natriumhydroxid mit einer minimalen Nebenproduktmenge an Thiosulfat aus Natriumsulfid oder Natriumhydrogensulfid.The invention relates to a system for the production of sodium polysulphide for use in treating lignocellulosic materials and especially a new redox system for the simultaneous recovery of sodium polysulphide and sodium hydroxide with a minimal amount of thiosulfate by-product Sodium sulfide or sodium hydrogen sulfide.

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Es ist eine Vielzahl grundsätzlich verschiedener Verfahren bekannt, bei denen Natriumpolysulfid erhalten wird, entweder als Hauptprodukt oder als kleinere Nebenproduktmenge. Diese Verfahren sind beispielsweise elektrochemische Methoden, Redoxverfahren und katalytische Verfahren.A large number of fundamentally different methods are known in which sodium polysulfide is obtained, either as Main product or as a smaller by-product quantity. These methods are, for example, electrochemical methods and redox methods and catalytic processes.

Die USA-Patentschrift 3 249 522 beschreibt die Verwendung von Schwefelwasserstoffgas als Brennstoff in einem elektrochemischen Brennstoffelement, wobei die Produkte Schwefel, Sulfide, Polysulfide und der erzeugte Strom sind. Das Brennstoffelement selbst schließt eine Anode und eine hiervon durch eine Ionenaus tauschmembran getrennte Kathode ein, wobei die Anode aus mit Platin katalysiertem Kohlenstoff und die Kathode aus mit Nickel katalysiertem Kohlenstoff besteht. Schwefelwasserstoff wird in den Anodenraum und Sauerstoff in den Kathodenraum eingeführt, wobei der Elektrolyt alkalisch ist. Das Verfahren umfaßt eine Oxidation des Schwefelwasserstoffes an der Anode und eine Reduktion von Sauerstoff an der Kathode.U.S. Patent 3,249,522 describes the use of hydrogen sulfide gas as a fuel in an electrochemical Fuel element, the products being sulfur, sulphides, polysulphides and the electricity generated. The fuel element itself includes an anode and a cathode separated therefrom by an ion exchange membrane, the anode being made with Platinum-catalyzed carbon and the cathode is made of nickel-catalyzed carbon. Hydrogen sulfide is in the anode compartment and oxygen is introduced into the cathode compartment, the electrolyte being alkaline. The method includes one Oxidation of the hydrogen sulfide at the anode and a reduction of oxygen at the cathode.

Die USA-Patentschrift 3 409 520 beschreibt ein elektrochemisches System zur Entfernung von Schwefelwasserstoffgas aus einem Naturgasgemisch, wobei das System elektrolytischer Natur ist. Die Elektrolysezelle enthält eine Anode, die von der Kathode beabstandet und durch eine Diffusionsbarriere getrennt ist. Mit einem Säureelektrolyten ist das anodische Oxidationsprodukt Schwefel, während Wasserstoffgas an der Kathode gebildet wird. Wenn der Elektrolyt basisch 1st, ist das anodische Oxidationsprodukt Polysulfid, während Wasserstoffgas an der Kathode gebildet wird. Dieses System erfordert die Anwendung von Strom aus einer äußeren Quelle.U.S. Patent 3,409,520 describes an electrochemical system for removing hydrogen sulfide gas from a Natural gas mixture, the system being of an electrolytic nature. The electrolytic cell contains an anode that is separated from the cathode is spaced and separated by a diffusion barrier. With an acid electrolyte, that is anodic oxidation product Sulfur, while hydrogen gas is formed at the cathode. When the electrolyte is basic, the anodic oxidation product is polysulfide, while hydrogen gas is formed at the cathode will. This system requires the application of electricity from an outside source.

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Die katalytische Oxidation von Schwefelwasserstoff in einer alkalischen Lösung unter Bildung von Schwefel ist in der USA-Patentschrift 3 471 254 beschrieben. Der Katalysator ist ein Phthalocyaninkomplex, der in wäßrigem Sulfid löslich und in sulfidfreien wäßrigen Lösungen unlöslich ist, wobei der Katalysator als ein Gerinnsel gewonnen und zurückgeführt wird.The catalytic oxidation of hydrogen sulfide in an alkaline solution with the formation of sulfur is in the United States patent 3 471 254. The catalyst is a phthalocyanine complex that is soluble in aqueous sulphide and in sulphide-free is insoluble in aqueous solutions, the catalyst being recovered as a clot and recycled.

Die USA-Patentschrift 2 135 879 beschreibt die Luftoxidation von Calciumhydrogensulfid, d.h. des Reaktionsproduktes von Kalk oder Calciumhydroxid und Schwefelwasserstoff, unter Verwendung eines Nickelsulfidkatalysators, wobei sich Polysulfid, Thiosulfat und Sulfat in einem Verhältnis von 74 : 73 : 17 bildet. Um die Menge an Polysulfid zu erhöhen, werden 0,1 bis 1,0 % Schwefelwasserstoff gas mit dem Luftoxidationsmittel vermischt, um einen Überschuß an Schwefelwasserstoff in der Oxidationsstufe zu bekommen.U.S. Patent 2,135,879 describes the air oxidation of calcium hydrogen sulfide, i.e. the reaction product of lime or calcium hydroxide and hydrogen sulfide, using a nickel sulfide catalyst, with polysulfide, thiosulfate and sulfate being formed in a ratio of 74: 73: 17. Around To increase the amount of polysulfide, 0.1 to 1.0% hydrogen sulfide gas is mixed with the air oxidizer to to get an excess of hydrogen sulfide in the oxidation state.

Bei der Verarbeitung von Pulpe ist es bekannt, daß die Verwendung von Natriumpolysulfid (nachfolgend als Polysulfid bezeichnet) in der Kochlauge die Ausbeute erhöht (siehe USA-Patentschrift 3 216 887 und die darin diskutierten Patente und Veröffentlichungen) . Verschiedene Verfahren zur Bildung von Polysulfid sind dort diskutiert, wie beispielsweise die Auflösung von Schwefel in wäßrigem Natriumhydroxid oder einer Sulfidlösung. Auch ist die Herstellung von Polysulfid durch Luftoxidation von neutralem.Natriumhydrogensulfid diskutiert. In der USA-Patentschrift ist auch festgestellt, daß Weißlauge stark alkalisch ist und daß deren Sulfid durch Luft nicht leicht oxidiert wird. Außerdem ergibt die Oxidation von Weißlauge kein Natrium-In the processing of pulp, it is known that the use of sodium polysulphide (hereinafter referred to as polysulphide) increases the yield in the cooking liquor (see US Pat. No. 3,216,887 and the patents and publications discussed therein) . Different processes for the formation of polysulfide are discussed there, such as the dissolution of sulfur in aqueous sodium hydroxide or a sulfide solution. The production of polysulphide by air oxidation of neutral sodium hydrogen sulphide is also discussed. In the USA patent it is also established that white liquor is strongly alkaline and that its sulfide is not easily oxidized by air will. In addition, the oxidation of white liquor does not produce any sodium

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polysulfld, sondern Natriumthiosulfat. Die USA-Patentschrift schlägt vor, Weißlauge und Schwarzlauge miteinander zu vermischen und das Sulfid unter Bildung von Polysulfid und Thiosulfat zu oxidieren. Die gezeigten Werte machen jedoch deutlich, daß die gebildete Polysulfidmenge, gemessen in Gramm Na3S2 3e Liter, kleiner als die Thiosulfatmenge, ausgedrückt als Gramm NapS20o je Liter, ist.polysulfld, but sodium thiosulphate. The US patent suggests mixing white liquor and black liquor and oxidizing the sulfide to form polysulfide and thiosulfate. However, the values shown make it clear that the amount of polysulfide formed, measured in grams of Na 3 S 2 3 e liters, is less than the amount of thiosulfate, expressed as grams of NapS20o per liter.

Die kanadische Patentschrift 814 882 und die dort zitierten Druckschriften beschreiben ebenfalls die Vorteile einer Polysulfidbehandlung von Pulpe und speziell ein Adsorptionsverfahren zur Herstellung von Polysulfid-Pulpebehandlungslauge, indem Schwefelwasserstoffgas an aktivierter Kohle in Gegenwart von Luft oder Sauerstoff adsorbiert wird, wobei der Schwefelwasserstoff zu elementarem Schwefel oxidiert wird, welcher auf der Kohle niedergeschlagen wird. Wenn die Kohle einmal mit Schwefel gesättigt ist, wird der Schwefel durch eine alkalische Lösung ausgelaugt. Die besten Ergebnisse erhält man durch Sättigung des Schwefelwasserstoffes mit Wasserdampf vor dem Kontakt mit der Kohle und durch Entfernung des gebildeten Schwefels durch alkalisches Auslaugen, um einigen alkalischen Rückstand für die Neutralisation der während der Umsetzung gebildeten Schwefelsäure zurückzulassen.Canadian Patent 814,882 and the references cited therein also describe the benefits of polysulfide treatment of pulp and specifically an adsorption process for the production of polysulphide pulp treatment liquor by Hydrogen sulfide gas is adsorbed on activated carbon in the presence of air or oxygen, with the hydrogen sulfide is oxidized to elemental sulfur, which is deposited on the coal. If the coal once with sulfur When saturated, the sulfur is leached out by an alkaline solution. Saturation gives the best results the hydrogen sulfide with water vapor before contact with the coal and by removing the sulfur formed alkaline leaching to neutralize some alkaline residue for the sulfuric acid formed during the reaction to leave behind.

Die USA-Patentschrift 3 470 061 beschreibt die Bildung von Polysulfid unter Verwendung unlöslicher Manganoxidverbindungen, die als Oxidationsmittel wirken und nach der Verwendung durch Erhitzen in Luft regeneriert werden, indem das Manganoxidationsmittel zu der nächsthöheren Oxidationsstufe angehoben wird.U.S. Patent 3,470,061 describes the formation of polysulfide using insoluble manganese oxide compounds that act as oxidizing agents and after use Heating in air can be regenerated by the manganese oxidizer is raised to the next higher oxidation level.

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Diese letztere Patentschrift diskutiert auch die Nachteile der in der USA-Patentschrift 3 216 887 beschriebenen Verfahren sowie der in den USA-Patentschriften 3 210 235 und 2 944 928 beschriebenen Verfahren,This latter patent also discusses the disadvantages of the methods described in U.S. Patent 3,216,887 as well the processes described in U.S. Patents 3,210,235 and 2,944,928,

Auf dem Katalysegebiet ist es bekannt, daß bestimmte fein verteilte Materialien die Reaktionsgeschwindigkeit erhöhen. Beispielsweise wurden fain verteiltes Nickel und Kobalt als Katalysatoren bei der Hydrierung von pflanzlichen ölen verwendet. Verbesserte Ergebnisse erhält man bei Verwendung dünner Folien oder Plättchen, die leichter als feines Pulver äispergiert bleiben (siehe USA-Patents ehr i £t 1 0P3 31*0) o On the catalysis field, it is known that certain finely divided materials increase the reaction rate. For example, finely divided nickel and cobalt have been used as catalysts in the hydrogenation of vegetable oils. Improved results are obtained when using thin foils or plates, remain äispergiert as a fine powder which is easier (see US patent ore i £ t 1 0P3 31 * 0) o

Die USA-Patentschrift 1 14S 363 beschreibt, die Verwendung vc:i Kohle in granulierter Form als .katalytisches oder reinigendes Mittel, wobei die Kohle in einer Säule oder einem Psrkolator sich befindet, in dem Flüssigkeit lu.cöli ein® Sdkrlaht granulierter Kohle geführt wird. The United States patent specification 1 14S 363 describes the use of vc: i coal in granulated form as a catalytic or cleaning agent, the coal being in a column or a scolator in which the liquid is passed through a Sdkrlaht granulated coal .

Die USA-Patentschrift 2 365 723 beschreibt die Os^idabion einer sauren Lösung von Eisen-II-sulfat zu Eissn-IxI-söIfatP indeiu granulierte, aktivierte Kohle, cli© absorbierten Sauerstoff oclsr Luft enthältr als Katalysator verwendet *:£reU Di© Eoßl© wird! ir. der Flüssigkeit suspendiert, und aas Oxidationsmittel wird durch dia Suspension geperlt, oder das Oxidationsmittel wird in der ganzen Flüssigkeit mit Eilfe eines aus Kohlenstoff bestehenden Dlffusors verteilt, oder die Flüssigkeit und das Oxidationsmittel" werden in Gleichstrom durch eine gepackte Säule cü-sr einen gepackten Turm geleiteteThe USA patent 2 365 723 describes the Os ^ idabion of an acidic solution of iron (II) sulfate to Eissn-IxI-söIfat P indeiu granulated, activated carbon, cli © absorbed oxygen oclsr air contains r used as a catalyst *: £ reU Di © Eoßl © will! The liquid is suspended and the oxidizing agent is bubbled through the suspension, or the oxidizing agent is dispersed throughout the liquid with the aid of a carbon diffuser, or the liquid and oxidizing agent are "flowed" in cocurrent through a packed column packed tower

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Die Vorteile einer Polysulfidbehandlung von Lignocellulosematerial sind in der Technik bekannt. Derzeit gibt es wenigstens eine Pulpemühle unter Verwendung einer Polysulfidbehandlung der Pulpe, wobei Schwefel zu Natriumsulfid unter Bildung von Polysulfid zugesetzt wird. Der von außen zugesetzte Schwefel geht bei dem chemischen Gewinnungsverfahren verloren. Bei der einen Mühle, über die berichtet wurde, verbessert bei der Polysulfidbehandlung von Pulpe der Zusatz von 2,2 % elementarem Schwefel die Ausbeute um 3 bis 4 %, bezogen auf die trockenen Holzschnitzel. The benefits of polysulfide treatment of lignocellulosic material are known in the art. Currently there is at least one pulp mill using a polysulfide treatment Pulp, with sulfur being converted to sodium sulfide with the formation of polysulfide is added. The sulfur added from the outside is lost in the chemical extraction process. With the one Mill reported to improve on polysulfide treatment of pulp, the addition of 2.2% elemental sulfur increases the yield by 3 to 4%, based on the dry wood chips.

Die vorliegende Erfindung liefert nun ein einfaches und wirksames Polysulfiderzeugungssystem und deckt damit einen Bedarf der Pulpebehandlungsindustrie, indem ein Polysulfidbildungsund-gewinnungssystem erhalten wird, das im Zusammenhang mit derzeit angewendeten Kraftpulpebehandlungs- und -gewinnungsverfahren und -anlagen verwendbar ist.The present invention now provides a simple and efficient polysulfide generating system in response to a need the pulp treatment industry by using a polysulphide formation and recovery system obtained in connection with currently used kraft pulp treatment and recovery processes and systems can be used.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Natriumpolysulfid und Natriumhydroxid durch einen Reduktions-Oxidationsprosess hergestellt, bei dem Natriumsulfid oder Natriumhydrogensulfid in einer wäßrigen Lösung in Gegenwart eines festen elektronisch leitenden Materials oxidiert werden, Das Oxidationsmittel istAccording to the present invention, sodium polysulfide and sodium hydroxide are produced by a reduction-oxidation process, in the case of sodium sulfide or sodium hydrogen sulfide in an aqueous solution in the presence of a solid electronic conductive material to be oxidized, The oxidizing agent is

Sauerstoff, Luft oder ein Gemisch von Sauerstoff mit aners-ϊ Gasen, während das Reduktionsmittel das Sulfid oder Hydrogensulfid in einer wäßrigen Lösung ist. Das elektronisch leitende Material, das chemisch gegenüber dem Oxidationsmittel wie auch gegenüber dem Reduktionsmittel relativ inert 1st, hat wohl dis Funktion, Elektronen von in Kontakt stehenden Reduktionsmittel-Oxygen, air or a mixture of oxygen with other gases, while the reducing agent is the sulfide or hydrogen sulfide is in an aqueous solution. The electronically conductive material that is chemically opposed to the oxidizing agent as well is relatively inert to the reducing agent, has the function of removing electrons from the reducing agent

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molekülen oder -ionen zu in Kontakt stehenden Oxidationsmittelraolekülen oder -ionen zu leiten und so die Elektronenüberführung der Reaktion zu bewerkstelligen. Im Gegensatz zu bekanntenmolecules or ions to form oxidizing agent molecules in contact or to conduct ions and thus to accomplish the electron transfer of the reaction. In contrast to well-known

-en
elektrochemischen System, wie beispielsweise der Elektrolyse oder Brennstoffelementen, in denen die Anode und Kathode voneinander durch Trennwände oder Membranen getrennt sind und worin die Oxidation an einer Elektrode und die Reduktion an einer anderen Elektrode stattfindet, schließt das System nach der vorliegenden Erfindung benachbarte Oxidations- und Reduktionsreaktionen an dem elektronisch leitenden Material ein und erfordert keine Verwendung von Membranen oder Trennwänden.
-en
Electrochemical system, such as electrolysis or fuel elements, in which the anode and cathode are separated from one another by partitions or membranes and in which the oxidation takes place on one electrode and the reduction takes place on another electrode, the system according to the present invention includes adjacent oxidation and Reduction reactions on the electronically conductive material and does not require the use of membranes or partitions.

Die Reaktionen, die eine Oxidation von Sulfid einschließen, besitzen bekanntermaßen die Neigung, vorherrschend Thiosulfat statt Polysulfid zu bilden, besonders wenn das Reduktionsmittel stark alkalisch ist. Im Gegensatz dazu produzieren die neuen Redoxsysteme nach der Erfindung hauptsächlich Polysulfid, wobei die Bildung von Thiosulfat minimal ist. Dies erfolgt gemäß der Erfindung, indem man das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel gleichzeitig in Kontakt mit dem elektronisch leitenden Material und in Kontakt miteinander bringt, den Kontakt des Oxidationsmittels mit dem Reduktionsmittel aber auf ein Minimum herabsetzt, mit Ausnahme an der Stelle, wo beide mit dem elektronisch leitenden Material in Kontakt stehen. In solchen Systemen nach der Erfindung bilden das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel eine Grenzfläche, wobei das elektronisch leitende Material an der Grenzfläche liegt und gleichzeitig in Kontakt sowohl mit dem Reduktionsmittel wie auch mit dem Oxidationsmittel gehalten wird.The reactions which involve oxidation of sulfide are known to tend to be predominantly thiosulfate instead of forming polysulphide, especially if the reducing agent is strongly alkaline. In contrast, the new ones produce Redox systems according to the invention mainly polysulphide, the formation of thiosulphate being minimal. This is done according to the Invention by having the oxidizing agent and the reducing agent simultaneously in contact with the electronically conductive Material and brings into contact with each other, but the contact of the oxidizing agent with the reducing agent to a minimum with the exception of the point where both are in contact with the electronically conductive material. In such systems According to the invention, the oxidizing agent and the reducing agent form an interface, the electronically conductive Material is at the interface and at the same time in contact with both the reducing agent and the oxidizing agent is held.

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Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung is*: der, daß verhindert wird, daß das elektronisch leitende feste Material ausschließlich in Kontakt mit dem flüssigen Reaktionspartner, d.h. dem Reduktionsmittel steht. In gleicher Weise darf das elektronisch leitende feste Material nicht ausschließlich in Kontakt mit dem gasförmigen Reaktionspartner, d.h. dem Oxidationsmittel stehen. Wenn hler bei der Beschreibung der Erfindung der Ausdruck "überflutet" verwendet wird, dann bedeutet dieser Ausdruck, daß das elektronisch leitende Material ausschließlich in Kontakt entweder mit clsm Oxidationsmittel oder mit dem Reduktionsmittel steht. Wenn das elektronisch leitende Material nach der vorliegenden Erfindung überflutet wird, hören die bevorzugten Polysulfid liefernden Reaktion für alle praktischen Zwecke auf.An important aspect of the present invention is that it is prevented that the electronically conductive solid material is only in contact with the liquid reactant, i.e. the reducing agent. In the same way, the electronically conductive solid material must not be exclusively in Be in contact with the gaseous reaction partner, i.e. the oxidizing agent. If help in describing the invention the term "flooded" is used, then that term means that the electronically conductive material is exclusively in contact with either the clsm oxidizing agent or with the reducing agent stands. When the electronically conductive material of the present invention is flooded, the preferred listen Polysulphide-yielding reaction for all practical purposes.

Es mag zweckmäßig sein, die Erfindung nunmehr hinsichtlich der Katalyse und der Elektrochemie etwas eingehender zu betrachten. Wenn beispielsweise das elektronisch leitende Material nach der vorliegenden Erfindung als eine Elektrode betrachtet wird, ob-It may be useful now to consider the invention in more detail in terms of catalysis and electrochemistry. For example, if the electronically conductive material according to the present invention is viewed as an electrode, whether-

Leitungswohl keine . . /drähte mit ihm verbunden sind, um elektrischen Strom zuzuführen oder zu entfernen, finden sowohl die Oxidation wie auch die Reduktion an der gleichen "Elektrode" statt, d.h. ein Teil wirkt sowohl als Anode wie auch als Kathode, und sowohl das Oxidationsprodukt wie auch das Reduktionsprodukt werden an dem gleichen "Elektroden"-Teil gebildet. Obwohl ein solches Teil als eine"Mischpotentialelektrode" bezeichnet werden kann, 1st die Kinetik des Systems nach der vorliegenden Erfindung nicht ausreichend definiert oder verständlich, um eine vollständigeProbably none. . / wires connected to it to make electrical To add or remove power, both oxidation and reduction take place on the same "electrode"; a part acts as both an anode and a cathode, and both the oxidation product and the reduction product are turned on formed the same "electrode" part. Although such a part may be referred to as a "mixed potential electrode", 1st the kinetics of the system according to the present invention are not sufficiently defined or understood to be complete

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Erklärung des Reaktionsmechanismus zu geben. Im Hinblick auf die feste Natur des leitenden Materials scheinen Elemente heterogner Katalyse vorzuliegen, da die Wirkung des vorliegenden Systems die ist, daß die Geschwindigkeiten der Polysulfid bildenden Reaktionen wesentlich gegenüber jenen erhöht werden, die in Abwesenheit des festen elektronisch leitenden Materials möglich sind. Eine Kennzeichnung durch einen Ausdruck, wie heterogene Katalyse, liefert jedoch ebenfalls keine vollständige Erklärung und kein vollständiges Verständnis des Reaktionsmechanismus .To give an explanation of the reaction mechanism. In view of the solid nature of the conductive material, elements appear to be more heterogeneous Catalysis is present because the effect of the present system is to increase the rates of polysulfide forming Responses are significantly increased compared to those that are possible in the absence of the solid electronically conductive material are. However, labeling with an expression, such as heterogeneous catalysis, does not provide a complete explanation either and does not fully understand the mechanism of the reaction.

Unabhängig davon, ob die Erklärung des Reaktionsmechanismus auf einer Katalyse, Elektrochemie oder einer Kombination von beidem beruht, ergeben die erhaltenen Resultate folgende allgemeine Regeln, die auf die vorliegende Erfindung anwendbar sind:Regardless of whether the explanation of the reaction mechanism is based on catalysis, electrochemistry or a combination of both the results obtained give the following general rules applicable to the present invention:

a) Das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel sollten in der Lage sein, eine Grenzfläche zu bilden,a) The oxidizing agent and reducing agent should be able to form an interface,

b) ein überfluten des elektronisch leitenden Material sollte vermieden werden,b) a flood of the electronically conductive material should be avoided,

c) Oxidationsmittel und Reduktionsmittel sollten in Kontakt miteinander und mit dem elektronisch leitenden Material stehen undc) Oxidizing agents and reducing agents should be in contact with each other and stand with the electronically conductive material and

d) ein Vermischen des Oxidationsmittel und Reduktionsmittels außerhalb der Stelle oder des Bereiches des elektronisch leitenden Materials sollte vermieden werden.d) a mixing of the oxidizing agent and reducing agent outside the place or the range of the electronic Conductive material should be avoided.

Die Verfahren und das System nach der vorliegenden Erfindung schließen ein grundsätzlich neues Konzept und eine grundsätzlich neue Arbeitsweise bei der Herstellung chemischer MaterialienThe methods and system of the present invention encompass a fundamentally new concept and fundamental new way of working in the production of chemical materials

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durch eine Reduktions-Oxidationsreaktion aus Reaktionspartnern ein, die chemische Elemente des erwünschten Produktes, aber in einer Wertigkeitsstufe enthalten, welche von der in dem erwünschten Produkt verschieden ist. Dieses neue Verfahren schließt den kontrollierten Kontakt eines fließfähigen Oxidationsmittels und eines fließfähigen Reduktionsmittels ein, wobei der Kontakt hauptsächlich an der Grenzfläche im Bereich eines elektronisch leitenden festen Materials stattfindet, wobei letzterer begrenzter Kontakt ein wesentliches Element des Systems ist. Dieser kontrollierte Kontakt steht im Gegensatz zu einem vermischen der Reaktionspartner, wie als Gasblasen in einer Flüssigkeit, beispielsweise mit einem Diffusor, und die Reaktion wird an der Stelle einer Berührung zwischen dem Oxidationsmittel, dem Reduktionsmittel und dem elektronisch leitenden festen Material durchgeführt. Zum Zwecke einer Vereinfachung wurde der folgende Ausdruck gewählt, um das Verfahren und dessen wesentliche Elemente zu kennzeichnen.through a reduction-oxidation reaction from reactants one which contain chemical elements of the desired product, but in a valency which is different from that in the desired product Product is different. This new process involves the controlled contact of a flowable oxidant and a flowable reducing agent, the contact mainly at the interface in the area of an electronically conductive solid material, the latter limited contact being an essential element of the System is. This controlled contact is in contrast to a mixing of the reactants, such as gas bubbles in a liquid, for example with a diffuser, and the reaction takes place at the point of contact between the oxidizing agent, the reducing agent and the electronically conductive solid material. For the sake of simplicity the following term was chosen to identify the process and its essential elements.

"Contacogen" bedeutet das elektronisch leitende feste Material, das den Platz des Grenzflächenkontaktes für das Reduktionsmittel und Oxidationsmittel bildet und das gleichzeitig mit ihnen in Kontakt stehen sollte, um die erwünschte Reaktion zu ergeben."Contacogen" means the electronically conductive solid material that forms the place of the interface contact for the reducing agent and oxidizing agent and that at the same time with them in Contact should be made to give the desired response.

Von besonderem Interesse ist die Tatsache, daß das vorliegende System einmalige Vorteile bei der Herstellung von Polysulfid für die Verwendung in der Behandlung von Lignocellulosematerial «bietet. Dieser einmalige Vorteil beruht auf der Tatsache, daß Polysulfid leicht und kontinuierlich bei Umgebungsbedingungen produziert werden kann, obwohl auch höhere Drücke und höhereOf particular interest is the fact that the present system has unique advantages in the manufacture of polysulfide for use in the treatment of lignocellulosic material «. This unique advantage is due to the fact that Polysulfide can be produced easily and continuously at ambient conditions, although higher pressures and higher

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Temperaturen unterhalb der Zersetzungstemperatur der Reaktionspartner oder -produkte verwendet werden können, und Polysulfid wird gleichzeitig mit Natriumhydroxid gebildet, ohne daß eine Regenerierung des Oxidationsmittels erforderlich ist.Temperatures below the decomposition temperature of the reactants or products can be used, and polysulfide is formed simultaneously with sodium hydroxide without the need to regenerate the oxidizer.

Demnach ist es ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung,. ein System für die Herstellung von Polysulfid unter gleichzeitig minimaler Bildung von Thiosulfat zu bekommen, was ein vollständig neuesKonzept und eine neue Arbeitsweise von Redoxprozessen darstellt.Accordingly, it is a primary object of the present invention to. a System for the production of polysulphide with minimal formation of thiosulphate to get what a complete represents a new concept and a new way of working for redox processes.

Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, Polysulfide auf chargenweiser oder kontinuierlicher Grundlage durch eine Umsetzung zu produzieren, bei der das Oxidationsmittel ein Gas und das Reduk-Another object of the invention is to produce polysulfides on a batch basis or on a continuous basis through a reaction in which the oxidizing agent is a gas and the reducing agent

so-so-

tionsmittel eine wäßrige Lösung ist und bei der/wohl das Oxidationsmittel wie auch das Reduktionsmittel in Grenzflächenkontakt miteinander und gleichzeitig in Kontakt mit einem elektronisch leitenden festen Material gebracht werden.tion agent is an aqueous solution and the / probably the oxidizing agent as well as the reducing agent in interfacial contact with each other and at the same time in contact with an electronic one conductive solid material.

Noch ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine relativ einfache Apparatur für die Herstellung von Polysulfid durch eine Umsetzung zu erhalten, in der ein elektronisch leitendes Material, d.h. das Contacogen, in einer nicht überfluteten Bedingung, aber in Kontakt sowohl mit dem Oxidationsmittel wie auch mit dem Reduktionsmittel gehalten wird, wobei letztere miteinander im wesentlich nur im Bereich oder am Platz ihres Kontaktes mit dem Contacogen in Kontakt stehen.Another object of the present invention is to provide a relatively simple apparatus for the production of polysulfide by to obtain an implementation in which an electronically conductive material, i.e. the Contacogen, in a non-flooded Condition, but is kept in contact with both the oxidizing agent and the reducing agent, the latter with one another are essentially only in contact with the Contacogen in the area or at the place of their contact.

Ein anderes Ziel der Erfindung ist ein System zur Bildung von Polysulfid zur Behandlung von Pulpe von Lignocellulosematerialien,Another object of the invention is a system for forming polysulfide for treating pulp of lignocellulosic materials,

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worin sowohl Polysulfid wie auch Natriumhydroxid gebildet wer- ■ den.wherein both polysulphide and sodium hydroxide are formed the.

Ein weiteres. Ziel der Erfindung ist es, ein System und eine Apparatur für die Produktion von Polysulfid und Natriumhydroxid durch eine Umsetzung zu bekommen, in der diese Reaktionsprodukte an dem gleichen Teil gebildet werden und in der die in elektrochemischen Verfahren benutzten Membranen und Trennwände vermieden werden.Another one. The aim of the invention is to provide a system and an apparatus for the production of polysulphide and sodium hydroxide by a reaction in which these reaction products are formed on the same part and in which the membranes and partitions used in electrochemical processes are avoided will.

In der Zeichnung bedeutetIn the drawing means

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Generators nach der vorliegenden Erfindung,Fig. 1 is a schematic representation of a generator according to the present invention,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Generators nach derFIG. 2 is a schematic representation of a generator according to FIG

zwei
Erfindung, in dem/getrennte Zonen zur Produktion des
two
Invention in which / separate zones for the production of the

Produktes vorgesehen sind,Product are provided,

Fig, 3 eine vereinfachte Darstellung eines Generators nach der Erfindung, bei dem feuchtigkeitsfestes feinteiliges 1Contacogen-Material auf der Oberfläche des Reduktionsmittels schwimmt,3 shows a simplified representation of a generator according to the invention, in which moisture-resistant, finely divided 1 Contacogen material floats on the surface of the reducing agent,

Fig. 4 eine schematische Erläuterung eines kontinuierlich arbeitenden Generators nach der Erfindung, in dem das Contacogen an der Grenzfläche zwischen dem Oxidationsmittel und dem Reduktionsmittel gehalten wird,Fig. 4 is a schematic illustration of a continuously operating Generator according to the invention, in which the Contacogen at the interface between the oxidizing agent and the reducing agent is held,

Fig, 5 eine schematische Darstellung einer anderen Form eines kontinuierlich arbeitenden Generators nach der Erfindung, in dem eine Vielzahl von Böden verwendet wird und in dem das Contacogen auf der Oberfläche des Reduktionsmittels schwimmt,5 is a schematic representation of another form of continuously operating generator according to the invention; in which a variety of soils are used and in which the contacogen on the surface of the reducing agent swims,

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215H65215H65

-en
Fig. 6 ein Querschnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 5,
-en
Fig. 6 is a cross section taken along line 6-6 in Fig. 5;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines geschlossenen Turmgenerators nach der Erfindung mit weggebrochenen Teilen, um die inneren Bauelemente zu zeigen,7 shows a schematic representation of a closed tower generator according to the invention with parts broken away to show the internal components,

Fig. 8 einen vergrößerten Teilschnitt entlang der Linie 8-8 in Fig. 7,8 shows an enlarged partial section along the line 8-8 in FIG. 7;

Fig. 9 einen vergrößerten Teilschnitt entlang der Linie 9-9 in Fig. 7 und9 shows an enlarged partial section along the line 9-9 in FIGS. 7 and

Fig.10 eine schematische Darstellung der Verwendung des Generators nach der Erfindung in einem Pulpelaugengewinnungssystem. 10 shows a schematic representation of the use of the generator according to the invention in a pulp eye extraction system.

Das Reduktions-Oxidationssystem nach der vorliegenden Erfindung schließt im Falle von Natriumsulfid folgende Reaktionen eins Oxidation:
S= } S° + 2e (1)
The reduction-oxidation system according to the present invention includes, in the case of sodium sulfide, the following reactions: an oxidation:
S = } S ° + 2e (1)

Reduktion:Reduction:

2H2O + O2 + 4e 3> 40H~ (2)2H 2 O + O 2 + 4e 3> 40H ~ (2)

Zusammen:Together:

2Na2S + 2H2O + O2 —> 2S + 4 NaOH (3)2Na 2 S + 2H 2 O + O 2 -> 2S + 4 NaOH (3)

Der elementeare Schwefel vereinigt sich dann mit dem Natriumsul-The elementary sulfur then combines with the sodium

S fid unter Bildung von Na0S , wobei letzterem Polysulfid ist, In dem der Wert von χ oberhalb 1 liegt und so hoch wie 4,5 sein kann. Diese Materialien können jedoch auch folgendermaßen reagieren : S fid with formation of Na 0 S, the latter being polysulfide, In which the value of χ is above 1 and can be as high as 4.5. However, these materials can also react in the following ways:

2Na2S2 + 3O2 > 2Na2S2O3 (4)2Na 2 S 2 + 3O 2 > 2Na 2 S 2 O 3 (4)

2Na2S + 2O2 + H2O > Na3S3O3 + 2NaOK (5)2Na 2 S + 2O 2 + H 2 O> Na 3 S 3 O 3 + 2NaOK (5)

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Im Falle von Polysulfid für die Verwendung bei der Behandlung von Lignocellulosematerial ist es erwünscht, die Thiosulfatmenge auf einem Minimum zu halten und, wenn möglich, seine Bildung ganz zu verhindern. Thiosulfat ist keine wirksame Pulpebehandlungschemikalie in der alkalischen Pulpebehandlung und stellt daher eine unerwünschte Belastung des Gewinnungssystems dar.In the case of polysulfide for use in treating lignocellulosic material, it is desirable to reduce the amount of thiosulfate to a minimum and, if possible, to prevent its formation altogether. Thiosulfate is not an effective pulp treatment chemical in alkaline pulp treatment and therefore represents an undesirable burden on the extraction system.

Im Falle von Natriumhydrogensulfid, das durch Absorption von Schwefelwasserstoffgas in einer alkalischen Lösung gebildet v/erden kann, spielen sich beispielsweise folgende Reaktionen ab:In the case of sodium hydrogen sulfide, which is formed by the absorption of hydrogen sulfide gas in an alkaline solution can, for example, the following reactions take place:

H2S + NaOH ^ NaHS + H2O (6)H 2 S + NaOH ^ NaHS + H 2 O (6)

NaHS + O2 —> 2S + 2NaOH (7)NaHS + O 2 -> 2S + 2NaOH (7)

Die drei wesentlichen Komponenten des Systems nach der vorliegenden Erfindung sind ein Oxidationsmittel, ein Reduktionsmittel und ein Contaaogen, Das Oxidationsmittel kann irgendein Gas sein, das elementaren Sauerstoff enthält, wie Luft, reiner Sauerstoff oder Gemische von Sauerstoff und kleinen Mengen Chlor u.dgl., obwohl die Menge von Gasen, wie Ozon, begrenzt sein sollte, wenn sie das elektronisch leitende feste Material angreifen oder abbauen. Das Reduktionsmittel ist eine wäßrige Lösung von Natriumsulfid oder des Hydrogensulfids und stellt auch eine ionisch leitende Phase dar, obwohl angenommen wird, daß bei der Erfindung die Leitfähigkeit dieser Phase kein so wesentlicher Faktor wie in elektrochemischen Brennstoffelementen oder Elsktrolysesystemen ist. Das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel sind auch durch die Bildung einer Grenzfläche gekennzeichnet, wenn die beiden in Kontakt miteinander gebracht werden.The three essential components of the system according to the present Invention are an oxidizing agent, a reducing agent and a contaogen, the oxidizing agent can be any gas, that contains elemental oxygen, such as air, pure oxygen or mixtures of oxygen and small amounts of chlorine and the like, although the amount of gases such as ozone should be limited if they attack the electronically conductive solid material or dismantle. The reducing agent is an aqueous solution of sodium sulfide or hydrogen sulfide and is also an ionic one conductive phase, although it is believed that the conductivity of this phase is not so essential in the invention Factor as in electrochemical fuel elements or elec trolysis systems is. The oxidizing agent and the reducing agent are also characterized by the formation of an interface, when the two are brought into contact with each other.

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Das elektronisch leitende Material, d.h. das Contacogen nach der Erfindung, ist ein Feststoff, der im wesentlichen inert gegenüber dem Oxidationsmittel, dem Reduktionsmittel und den Produkten in dem Sinne ist, daß es mit diesen nicht chemisch reagiert oder von ihnen angegriffen wird. Ein Material mit einem hohen Verhältnis von Oberfläche zu Gewicht ist bevorzugt, da es einen größeren Grenzflächenkontakt ergibt. Der Widerstand des Materials sollte derart sein, daß es eine überführung der in die Reaktion eingeschlossenen Elektronen gestattet. Materialien mit einem Widerstand von weniger als etwa 10 Ohm/cm können zwar verwendet werden, doch besitzen die bevorzugten Materialien einen Widerstand von 10 Ohm/cm oder weniger.The electronically conductive material, i.e. the Contacogen after of the invention, is a solid that is substantially inert to the oxidizing agent, the reducing agent and the Products in the sense that it does not react chemically with them or is not attacked by them. One material with one high surface area to weight ratio is preferred as it gives greater interfacial contact. The resistance of the Material should be such that it allows transfer of the electrons involved in the reaction. materials resistance less than about 10 ohms / cm can be used, but are preferred materials a resistance of 10 ohms / cm or less.

Um die Reaktion nach der vorliegenden Erfindung einzuleiten und zu kontrollieren, werden das Reduktionsmittel und das Oxidationsmittel in Kontakt miteinander und mit dem Contacogen gebracht und in einer solchen Beziehung gehalten, daß das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel miteinander im wesentlichen nur in dem gleichen Bereich in Kontakt stehen, wo sie gleichzeitig auch in Kontakt mit dem Contacogen stehen. Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der, daß das Contacogen daran gehindert wird, entweder von dem Reduktionsmittel oder von dem Oxidationsmittel tiberflutet zu werden. Wenn das Contacogen von dem flüssigen Reduktionsmittel überflutet wird, vermindert der flüssige Film die Diffusionsgeschwindigkeit des Oxidationsmittels zu der Oberfläche des Contacogens wesentlich. Wenn andererseits das Contacogen mit dem Oxidationsmittel überflutet wird, wird das Reduktionsmittel daran gehindert, die Ober-In order to initiate and control the reaction according to the present invention, the reducing agent and the oxidizing agent are used brought into contact with each other and with the contacogen and held in such a relationship that the oxidizing agent and the reducing agent is in contact with each other only in substantially the same area where they are simultaneously also be in contact with the Contacogen. An essential aspect of the present invention is that the Contacogen is prevented from being overrun by either the reducing agent or the oxidizing agent. If that Contacogen is flooded by the liquid reducing agent, the liquid film reduces the diffusion rate of the Oxidizing agent to the surface of the contacogen is essential. On the other hand, when the contacogen is flooded with the oxidizer the reducing agent is prevented from affecting the upper

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fläche des Contacogens in der nach der Erfindung erwünschten Weise zu erreichen. Wenn mit einer nicht überfluteten Bedingungto achieve surface of the Contacogen in the manner desired according to the invention. When with a non-flooded condition

wie
gearbeitet wird,/oben beschrieben wurde, wird beobachtet, daß die Bildung von Thiosulfat auf ein Minimum herabgesetzt, wenn nicht sogar vollständig ausgeschaltet werden kann. Dies ist besonders wichtig im Hinblick auf Vorveröffentlichungen, gemäß denen stark alkalische Sulfidlösungen von Luft nicht leicht oxidiert werden, wobei die Oxidation eher Thiosulfat als PoIysulfid bildet. Das System der vorliegenden Erfindung ist somit eine kontrollierte Oxidation, mit der Sulfid vorzugsweise zu Schwefel und nicht zu Thiosulfat oxidiert wird, so daß man ein Reaktionsprodukt erhält, das in der Hauptsache aus Polysulfid besteht, soweit es die Sulfidumwandlung betrifft.
how
is worked / was described above, it is observed that the formation of thiosulfate reduced to a minimum, if not even completely eliminated. This is particularly important with regard to prior publications that strongly alkaline sulfide solutions are not easily oxidized by air, the oxidation forming thiosulfate rather than polysulfide. The system of the present invention is thus a controlled oxidation in which sulfide is oxidized preferentially to sulfur rather than thiosulfate so that a reaction product is obtained which consists mainly of polysulfide as far as sulfide conversion is concerned.

Da die Reaktionszone ein Gas, eine Flüssigkeit und das Contacogen einschließt, muß das Contacogen in Kontakt mit dem Gas stehen und von der Flüssigkeit benetzt werden, ohne aber von einem der beiden überflutet zu werden, überflutet bedeutet hier, daß der Kontaktwinkel zwischen dem Contacogen und der Flüssigkeit gerin-g ist, d.h. weniger als etwa 90° und näherungsweise O. Wenn der Kontaktwinkel hoch ist, wie beispielsweise größer als 90° und näherungsweise 180°, dann neigt die Flüssigkeit dazu, sich von der Oberfläche des Contacogens wegzuziehen,und die Oberfläche des Contacogens steht im Effekt im wesentlichen nur mit dem Gas in Kontakt, d.h. es ist mit dem Gas überflutet. Wenn andererseits die Oberfläche des Contacogens leicht von der Flüssigkeit benetzt wird, d.h. mit einem Kontaktwinkel von näherungsweise 0 zwischen der Contacogenoberfläche und der Flüssig-Since the reaction zone includes a gas, a liquid and the contacogen, the contacogen must be in contact with the gas and to be wetted by the liquid, but without being flooded by either of the two, flooded here means that the contact angle between the contacogen and the liquid is small, i.e. less than about 90 ° and approximately zero. If the contact angle is high, such as greater than 90 ° and approximately 180 °, then the liquid tends to pulling away from the surface of the contacogen, and the The surface of the contacogen is essentially only in contact with the gas, i.e. it is flooded with the gas. On the other hand, if the surface of the contacogen is slightly wetted by the liquid, i.e. with a contact angle of approximately 0 between the contacogen surface and the liquid

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— 1 1J _- 1 1 Y _

215US5215US5

keit, neigt die Flüssigkeit dazu, die Oberfläche des Contacogens vollständig zu bedecken, so daß die Oberfläche dann im wesentlichen nur mit der Flüssigkeit in Kontakt steht, d.h. von der Flüssigkeit überflutet ist. Eine Methode zur Verhinderung einer Überflutung durch die Flüssigkeit ist eine Behandlung des Contaaogens, die als "Feuchtfestmachen" bezeichnet wird. Diese Methode fügt zu dem Contacogen einen kleineren Anteil einer inerten Substanz, die von dem flüssigen Reaktionspartner nicht benetzt oder befeuchtet wird, so daß der Kontaktwinkel zwischen diesem inerten Zusatz und der Flüssigkeit größer als etwa 90° ist.speed, the liquid tends to hit the surface of the contacogen to cover completely, so that the surface is then essentially only in contact with the liquid, i.e. of the liquid is flooded. One method of preventing the fluid from flooding is by treating the Contaaogens, which is known as "wetting". This method adds a smaller portion of a to the Contacogen inert substance that is not wetted or moistened by the liquid reactant, so that the contact angle between this inert additive and the liquid is greater than about 90 °.

Im Falle, daß poröse Materialien als Contaoogen verwendet werden, sei dies so verstandenf daß das Oxidationsmittelgas nicht durch die Poren des Contaoogerts in dem Sinne gedrückt werdenIn the case where porous materials are used as Contaoogen, this is f understood so that the oxidant gas can not be forced through the pores of the Contaoogerts in the sense

klsollte, daß ein poröses Teil als Diffusor unter Bildung/einer Oxidationsmittelgasblasen verwendet wird, die sich in Kontakt mit der Flüssigkeit vermischen.kl should that a porous part as a diffuser forming / a Oxidant gas bubbles are used, which mix in contact with the liquid.

Typische elektronisch leitende Materialien, die als Contacogen verwendet werden können, sind Kohlenetoff, aktivierter Kohlenstoff, platinlertes Asbest, Nickel ©der Kohlenstoff oder aktivierter Kohlenstoff, die Einschlüsse, wie Nickel, Eisen, Kobalt, Silber, Platin, Palladium, Manganoxide, wie Mangandioxid, Mangansulfide, Eisenoxide und hydratisierte Eisenoxide, Nickeloxid, Kickelsulfid und Kobaltoulfid oder Mischungen hiervon enthalten, Von de> obigem M&teriallem scheinen Kohlenstoff und aktivierter Kohlenstoff öder aktivierte Kohle die beste Leistung wagen des relativ großen Verhältnisses von Oberfläche zu Gewicht und wegenTypical electronically conductive materials that can be used as Contacogen are carbon, activated carbon, platinized asbestos, nickel © carbon or activated carbon, inclusions such as nickel, iron, cobalt, Silver, platinum, palladium, manganese oxides, such as manganese dioxide, manganese sulfides, iron oxides and hydrated iron oxides, nickel oxide, Contain kickelsulfide and cobalt sulfide or mixtures thereof, Of the above materials, carbon and more appear to be activated Carbon or activated coal dare the best performance relatively large surface-to-weight ratio and because of

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der Einfachheit zu ergeben, mit der Einschlüsse von Metallen und Metallverbindungen in das Material eingeführt werden können, sowie auch wegen des Grades, in dem Kohlenstoff fein verteilt werden kann. Außerdem ist dies ein leicht verfügbares Material, das in einer großen Vielzahl von Teilchengrößen und Oberflächengrößen erhalten werden kann. Kohlenarten aus verschiedenen Quellen führen oft zu unterschiedlichen Reaktionsgeschwindigkeiten. Diese Variationen werden leicht durch einfache Verfahren bestimmt. Typisch für die Kohlearten, die nach der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, sind Ruß, Ofenruß, Kanalruß oder Kohlenstoff arten, die man nach bekannten Verfahren aus verschiedenen Quellen, wie beispielsweise Holz, Maiskolben, Bohnen, Nußschalen, Bagasse, Lignin, Kohlearten, Teer, Erdölrückständen, Knochen, Torf und anderen kohlenstoffhaltigen Materialien gewinnt.to the ease with which inclusions of metals and metal compounds can be introduced into the material, as well as the degree to which carbon can be finely divided. Plus, this is an easily available one Material that can be obtained in a wide variety of particle sizes and surface areas. Types of coal from different Sources often lead to different reaction rates. These variations are easily made by simple procedures certainly. Typical of the types of coal that are useful in accordance with the present invention are carbon black, furnace black, sewer black or types of carbon, which can be obtained by known methods from various Sources such as wood, corn on the cob, beans, nutshells, bagasse, lignin, types of coal, tar, petroleum residues, Bones, peat and other carbonaceous materials win.

kanncan

Die Teilchengröße/von 9 m,u zu relativ großen Größen, wie beispielsweise 2,5 cm oder mehr variieren, und gewöhnlich wird die Kohle oder der Kohlenstoff als ein Gemisch verschiedener Teilchengrößen zugeführt. Die Oberfläche des kohlenstoffhaltigenThe particle size / from 9 m, u to relatively large sizes, such as Vary 2.5 cm or more, and usually the charcoal or carbon is used as a mixture of different particle sizes fed. The surface of the carbonaceous

2 22 2

Materials kann von 3 m /g bis mehr als 950 m /g variieren, wie durch die Gasabsorption unter Verwendung der BET-Methode gekennzeichnet wird.Materials can vary from 3 m / g to greater than 950 m / g as characterized by gas absorption using the BET method will.

Der Kohlenstoff kann in verschiedenen physikalischen Anordnungen vorgesehen sein, wie beispielsweise ein poröses Nickelsubstrat mit pulverisiertem Platin, bedeckt mit pulverisiertem Kohlenstoff und einem feuchtfest machenden Mittel, die alle auf einer Stelle des Nickelsubstrates zur Verfügung stehen, wie in "Fuel Cells", Prentice Hall, 1969, Seiten 402 bis 403 beschrieben ist,The carbon can be provided in various physical arrangements, such as a porous nickel substrate with powdered platinum, covered with powdered carbon and a moisturizing agent, all on one Place of the nickel substrate are available, as described in "Fuel Cells", Prentice Hall, 1969, pages 402 to 403,

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eine poröse Kohlenstoffplatte oder -röhre, feuchtfest gemacht, um eine Überflutung zu verhindern, oder eine Masse von feuchtfest gemachten Kohlenstoffgranalien oder Pulvern, die auf der Oberfläche des Reduktionsmittels schwimmen, oder eine Schicht von Contacogenteilchen größerer Tiefe als die Kapillarsteigung des Reduktionsmittels, wenn das Contacogen in Kontakt mit der Oberfläche des Reduktionsmittels steht.a porous carbon plate or tube, made moisture-proof, to prevent flooding, or a mass of moisturized carbon granules or powders left on the Surface of the reducing agent float, or a layer of contacogen particles deeper than the capillary slope of the reducing agent when the contacogen is in contact with the surface of the reducing agent.

Der Kohlenstoff kann in folgender Weise feuchtfest gemacht werden: The carbon can be made moisture resistant in the following ways:

Polytetrafluoräthyien (PTFE) in Emulsionsform wird mit feinteiligem.Kohlenstoff in einer Menge von 0,1 bis 100 %, bezogen auf den festen Kohlenstoff,vermischt. Das Gemisch wird erhitzt, um den Träger und das Dispergiermittel für das PTFE zu entfernen. Eine andere feuchtfest machende Methode besteht darin, daß man feinteiligen Kohlenstoff mit linearem Polyäthylen in einem Verhältnis von 1 g Polyäthylen je 10 g Kohlenstoff behandelt. Das Polyäthylen wird in dem Verhältnis von 1 g Polyäthylen je 100 g heißes Toluol gelöst und über den Kohlenstoff gegossen. Nach der Behandlung wird der Kohlenstoff auf etwa 105° C erhitzt, um das Toluol zu verdampfen. Die Teilchen sind nicht gleichmäßig feuchtigkeitsabstoßend, doch sind die meisten von ihnen ausreichend feuchtigkeitsabstoßend, um mehrere Stunden bis mehrere Tage zu schwimmen.Polytetrafluoroethylene (PTFE) in emulsion form is made with finely divided carbon mixed in an amount of 0.1 to 100% based on the solid carbon. The mixture is heated to remove the carrier and dispersant for the PTFE. Another moisturizing method is that you finely divided carbon with linear polyethylene in a ratio treated by 1 g of polyethylene per 10 g of carbon. The polyethylene is used in the proportion of 1 g of polyethylene per 100 g dissolved hot toluene and poured over the carbon. After the treatment, the carbon is heated to around 105 ° C to reduce the temperature To evaporate toluene. The particles are not uniformly moisture-repellent, however, most of them are sufficiently moisture repellent to last for several hours to several days swim.

Unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens kann feinteiliger Kohlenstoff auch mit Polystyrol, Fluorkohlenstoffharzen, Polyäthylenemulsionen, Siliconen oder anderen hydrophoben Mate-Using the method described above can be finely divided Carbon also with polystyrene, fluorocarbon resins, Polyethylene emulsions, silicones or other hydrophobic materials

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- 20 - 215H65- 20 - 215H65

rialien nach irgendeinem geeigneten Verfahren feuchtfest gemacht werden, das eine vollständige Einkapselung durch hydrophobe Materialien verhindert, welche undurchlässig für die Reaktionspartner oder gebildeten Produkte sind. Andere Materialien, die verwendet werden können, sind Chlortrifluoräthylen, vorpolymerisierte Siliconöle und HochvakuumsiIiconfett.materials can be made moistureproof by any suitable method which allows complete encapsulation by hydrophobic Prevents materials from being impermeable to the reactants or educated products. Other materials that can be used are chlorotrifluoroethylene, prepolymerized Silicone oils and high vacuum silicone grease.

Ein anderes Verfahren besteht darin, daß man ein chloriertes Paraxylylendimer in einer Vakuumkammer sublimiert und die Dämpfe auf Materialien, wie feinteiligem Kohlenstoff und porösem gesintertem Nickel niederschlägt und dadurch ein Poly-(chlor-pxylylen) bildet, das als "Parylen" bekannt ist.Another method is to sublime a chlorinated paraxylylene dimer in a vacuum chamber and sublime the vapors on materials such as fine particle carbon and porous sintered Nickel precipitates and thus a poly (chloro-pxylylene) forms what is known as "parylene".

Im Falle von Materialien, wie fein verteiltem Platin in einer Asbestgrundmasse, erreicht man die Feuchtfestigkeit oder Wasserabstoßung durch Verwendung einer 1 %-igen Lösung von Polyäthylen in Toluol, Benetzen des Asbestgrundmaterials mit der Lösung, Ablaufenlassen überschüssiger Flüssigkeit und anschließende Trocknung in einem Ofen, um das Toluol zu verdampfen.In the case of materials such as finely divided platinum in an asbestos base, moisture resistance or water repellency is achieved by using a 1% solution of polyethylene in toluene, wetting the asbestos base material with the solution, Drain excess liquid and then dry in an oven to evaporate the toluene.

Bei einem anderen Beispiel wird Paraffinwachs in einer Menge verwendet, die von einem halben Gramm bis 2 g je 10 feinteiliger Kohlenstoff variiert. Das Paraffin wird in einem Lösungsmittel, wie Hexan oder Toluol gelöst, der Kohlenstoff in das Gemisch eingeführt, erhitzt und danach das Lösungsmittel verdampft» Cetylalkohol kann auch verwendet und in gleicher Weise aufgebracht werden. Auch kann eines der Paratoluolsulfonamide, Polydichlortrifluoräthylen und Octadecylamin verwendet und durch Vermischen mit dem Kohlenstoff und Erhitzen des Gemisches,In another example, paraffin wax is used in an amount ranging from one-half gram to 2 grams per ten Carbon varies. The paraffin is dissolved in a solvent such as hexane or toluene, the carbon in the Mixture introduced, heated and then the solvent evaporated »Cetyl alcohol can also be used and in the same way be applied. One of the paratoluenesulfonamides, polydichlorotrifluoroethylene and octadecylamine can also be used and by mixing with the carbon and heating the mixture,

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um ein Anhaften des Behandlungsmaterials an dem Kohlenstoff zu bewirken, aufgebracht werden. Jedes der obigen Materialien arbeitet in den neuen Systemen zufriedenstellend, wie durch die Polysulfidproduktion gezeigt werden kann, die visuell beobachtbar ist.to cause the treatment material to adhere to the carbon. Any of the above materials will work satisfactory in the new systems, as can be demonstrated by the polysulphide production which is visually observable is.

Der feinteilige Kohlenstoff kann mit einem carboxylierten Styrol-Butadienlatex gebunden werden, der in einer Menge von 5 g einer 25 %-igen Peststoffdispersion je 10 g Kohlenstoff verwendet wird. Das resultierende Material ist ein Bogen, der an der Grenzfläche einer Natriumsulfidlösung und der Luft angeordnet werden kann, wobei die Umsetzung durch die Bildung der gelben Farbe beobachtet werden kann, die für Polysulfid charakteristisch ist. Bei einem anderen Beispiel wurde Polyäthylen in Toluol gelöst, wobei das Polyäthylen in einem Verhältnis von 5 g je 10 g granulierten Kohlenstoffes verwendet und das Toluol durch Schwimmen des Gemisches auf siedendem Wasser entfernt wurde. Das Ergebnis war ein gebundenes Produkt, das ausreichend porös war, um den Durchgang des sauerstoffhaltigen Gases zu gestatten, und das ausreichend feuchtigkeitsabstoßend war, um zu schwimmen.The finely divided carbon can be mixed with a carboxylated styrene-butadiene latex be bound, which is used in an amount of 5 g of a 25% pesticide dispersion per 10 g of carbon will. The resulting material is a sheet that is placed at the interface of a sodium sulfide solution and the air The reaction can be observed through the formation of the yellow color that is characteristic of polysulphide is. In another example, polyethylene was dissolved in toluene, the polyethylene in a ratio of 5 g per 10 g granulated carbon was used and the toluene was removed by floating the mixture on boiling water. The result was a bound product that was sufficiently porous to allow passage of the oxygen-containing gas, and that was sufficiently moisture repellent to swim in.

In Fig. 1, die eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Generatorzelle nach der vorliegenden Erfindung erläutert, ist ein Polypropylenbehälter 10 mit einem Einlaß 12 und einem Auslaß 14 zur Einführung von wäßrigem Reduktionsmittel und zur Entfernung von Reaktionsprodukten vorgesehen. In dem Behälter befindet sich ein Contacogen 15, das eine Wand des Behälters bildet und ein poröses Nickelsubstrat mit darauf abgelagerter Platinkohle, pulverisiertem Kohlenstoff und feuchtigkeitsabstoesendem Mittel,In Fig. 1, a preferred embodiment of the generator cell Illustrated in accordance with the present invention is a polypropylene container 10 having an inlet 12 and an outlet 14 for Introduction of aqueous reducing agent and intended to remove reaction products. In the container is a contacogen 15 forming one wall of the container and a porous nickel substrate with platinum carbon deposited thereon, powdered carbon and moisture repellant,

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und zwar auf der Seite des Substrates, die mit dem Reduktionsmittel in Kontakt steht. Der Behälter 10 ist auch mit einem Einlaß 16 für gasförmiges Oxidationsmittel sowie mit einem Auslaß 17 hierfür ausgestattet. Das gasförmige Oxidationsmittel tritt zunächst mit der Nickelseite des Contacogens 15 in Berührung. on the side of the substrate with the reducing agent is in contact. The container 10 is also provided with an inlet 16 for gaseous oxidant as well as an outlet 17 equipped for this. The gaseous oxidizing agent first comes into contact with the nickel side of the contacogen 15.

Beim Betrieb wurde eine 2-molare Lösung von Natriumsulfid aus einem nicht gezeigten Vorratsbehälter durch den Lösungsraum 19 und dann zurück zu dem gleichen Vorratsbehälter mit Hilfe einer nicht gezeigten Pumpe zirkuliert. Die Lösung wurde auf einer Temperatur von 50° C gehalten, und gasförmiges Oxidationsmittel, wie beispielsweise Sauerstoff, wurde zu dem Gasraum 20 aus einem Druckzylinder zugelassen, wobei eine Wassersäule verwendet wurde, um einen Druck von etwa 0,04 atü (16 Zoll Wassersäule) auf das Gas in dem Gasraum auszuüben, überschüssiger und unumgesetzter Sauerstoff wurde durch einen Auslaß 17 abgezogen. Die frei-In operation, a 2 molar solution of sodium sulfide was made a storage container, not shown, through the solution space 19 and then back to the same storage container with the aid of a pump not shown circulates. The solution was kept at a temperature of 50 ° C, and gaseous oxidizing agent, such as oxygen, was admitted to the gas space 20 from a pressure cylinder using a water column, to apply a pressure of about 0.04 atmospheres (16 inches of water) to the gas in the headspace, excess and unreacted Oxygen was withdrawn through outlet 17. The free

liegende Oberfläche des Contacogens betrug 48 cm , Nach 65 Stunden Betrieb waren 72,2 g Polysulfidschwefel zusammen mit 232 g Natriumhydroxid gebildet. Es hatte sich kein Thiosulfat gebildet. Dies bedeutet eine 50 %-ige Umwandlung von Sulfid in Schwefel.The surface of the contacogen was 48 cm after 65 hours Operation was 72.2 g of polysulfide sulfur along with 232 g Sodium hydroxide is formed. No thiosulfate had formed. This means a 50% conversion of sulfide to sulfur.

Bei einer anderen Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung war das Contacogen 15 eine 0,6 cm dicke poröse Kohlenstoffelektrode, die wie beschrieben wasserabstoßend gemacht worden war. Die Betriebsbedingungen waren wie oben beschrieben, und nach 23-stündigem Betrieb hatten sich 40,6 g Schwefel zusammen mit 112 g Natriumhydroxid sowie 5,7 g Thiosulfat gebildet. Dies stellt eine 68 %-ige Umwandlung von Sulfid in Schwefel und eine 4 %-ige Umwandlung von Sulfid in Thiosulfat dar.In another embodiment of the present invention the Contacogen 15 was a 0.6 cm thick porous carbon electrode, which had been made water-repellent as described. The operating conditions were as described above, and after During 23 hours of operation, 40.6 g of sulfur had formed together with 112 g of sodium hydroxide and 5.7 g of thiosulphate. this represents a 68% conversion of sulfide to sulfur and a 4% conversion of sulfide to thiosulfate.

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215K65215K65

Es ist ersichtlich, daß die in Fig. 1 gezeigte Apparatur auch so orientiert werden kann, daß das Contacogen 15 horizontal über dem Reduktionsmittel angeordnet wird, indem man bloß die ganze Apparatur um 90° dreht. In dieser Form wird der Flüssigkeitsspiegel in dem Lösungsraum so gehalten, daß die Lösung in Kontakt mit der Kohlenstoffoberfläche steht, aber nicht das ganze Teil 15 überflutet. Bei einer solchen Orientierung der Apparatur kann es unnötig sein, ein Drucksystem für das Oxidationsmittel zu verwenden, das in Kontakt mit dem Teil 15 gehalten wird.It can be seen that the apparatus shown in FIG. 1 can also be oriented so that the contacogen 15 is horizontal is placed above the reducing agent by simply turning the entire apparatus through 90 °. In this form the liquid level becomes held in the solution space so that the solution is in contact with the carbon surface, but not that whole part 15 flooded. With such an orientation of the apparatus it may be unnecessary to have a pressure system for the oxidizing agent held in contact with the part 15.

In der in Fig. 2 gezeigten Form, bei der wenn möglich die gleichen Bezugszeichen verwendet wurden, ist eine Variante erläutert, in der zwei getrennte Cotacogenteile 15 und 15a verwendet werden, um Verkleidungswände des Behälters 10 zu bilden. Der Raum zwischen ihnen bildet den Lösungsraum 19, Das Reduktionsmittel wird durch Einlaß 12 eingeführt, und die Reaktionsprodukte werden durch Auslaß 14 entfernt. Das Teil 15a besitzt einen Oxidationsmitteleinlaß und -auslaß 16a bzw. 17a, wobei das Teil 15a von der oben beschriebenen Art ist. Nach 4 Stunden Betrieb, wie in Verbindung mit der Vorrichtung nach Fig. 1 beschrieben wurde, waren 26,6 g Schwefel und 83,6 g Natriumhydroxid gebildet. Es hatte sich kein Thiosulfat gebildet. In jedem Fall zeigte sich jedoch die Schwefelbildung durch das Auftreten einer gelben Farbe, und mit zunehmender Bildung des in dem Natriumsulfid unter Bildung des Polysulfide gebildeten Schwefels vertiefte sich die Färbung. Die Natur der Reaktionsprodukte wurde durch Analyse bestätigt.In the form shown in Fig. 2, if possible the same Reference numerals have been used, a variant is explained in which two separate cotacogen parts 15 and 15a are used to form cladding walls of the container 10. The space between them forms the solution space 19, the reducing agent is introduced through inlet 12 and the reaction products are removed through outlet 14. The part 15a has one Oxidant inlet and outlet 16a and 17a, respectively, the member 15a being of the type described above. After 4 hours of operation, as described in connection with the apparatus of Figure 1, there was 26.6 g sulfur and 83.6 g sodium hydroxide educated. No thiosulfate had formed. In each case, however, the formation of sulfur was revealed by the occurrence a yellow color, and with increasing formation of the sulfur formed in the sodium sulfide to form the polysulfide the color deepened. The nature of the reaction products was confirmed by analysis.

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Eine einfache Anordnung zur chargenweisen Durchführung de*" vorliegenden Erfindung und zur Bewertung von Contacogenen ist in Fig, 3 erläutert, in der ein Behälter 25 ein Reduktionsmittel enthält. Das Contacogen 29 liegt in der Form von Teilchen vor, die auf der Oberfläche des Reduktionsmittels schwimmen und die gleichzeitig in Kontakt mit dem Oxidationsmittelgas, wie Luft, stehen.A simple arrangement for the batchwise implementation of the present The invention and for the evaluation of contacogens is illustrated in FIG. 3, in which a container 25 contains a reducing agent contains. The Contacogen 29 is in the form of particles floating on the surface of the reducing agent and which at the same time are in contact with the oxidizing agent gas, such as air.

In einem Beispiel wurde Natriumsulfidlösung in den Behälter eingeführt, und als Contacogen wurde Kohlenstoff verwendet, der von der Vorderseite einer Brennstoffeleraentelektrode entfernt worden war. Die Aktivität war ersichtlich durch das Auftreten einer gelben Farbe, und an der Grenzfläche entwickelte sich Hitze. Die Analyse des Kohlenstoffs zeigte die Anwesenheit von Fluorkohlenstoffharz, Kupfer, Nickel, Kobalt und Eisen, letztere Metalle in Spurenmengen, Die Reduktionsmittellösung enthielt ursprünglich 62 g Ie Liter Sulfidschwefel und 169 g je Liter Alkali insgesamt, ausgedrückt als NaOH. Auch war eine Spur von Thiosulfat vorhanden. Diese Lösung ließ man ohne Rühren bei Raumtemperatur 3 Tage stehen, wobei der Kohlenstoff auf der Oberfläche des Reduktionsmittels schwamm, wonach analysiert wurde. Die Ergebnisse waren 9 g/l Sulfidschwefel, 30,7 g/l Polysulfidschwefel, 34,5 g/l Schwefel in der Form von Thiosulfat (SjO,"") . Das gesamte Alkali betrug 142 g/l, berechnet als Natriumhydroxid. Für die vorliegende Erfindung wird jedes PoIysulfidion, S ~, als aus einem Atom Sulfidschwefel bestehend definiert, d.h. als S~, und mit χ - 1 Atomen Polysulfidschwefel, d.h. S ,. Der Wert von X berechnet sich aus den Mengen von Sulfidschwefel und Polysulfidschwefel nach der folgenden FormelIn one example, sodium sulfide solution was introduced into the container and carbon was used as the contacogen had been removed from the front of a fuel electrode. The activity was evident from the appearance a yellow color, and heat developed at the interface. Analysis of the carbon showed the presence of Fluorocarbon resin, copper, nickel, cobalt and iron, the latter Metals in trace amounts. The reducing agent solution originally contained 62 g Ie liters of sulphide sulfur and 169 g per liter Total alkali expressed as NaOH. There was also a trace of thiosulfate. This solution was left without stirring Stand room temperature for 3 days, with the carbon floating on the surface of the reducing agent, after which it is analyzed became. The results were 9 g / l sulfide sulfur, 30.7 g / l polysulfide sulfur, 34.5 g / l sulfur in the form of thiosulphate (SjO, ""). The total alkali was 142 g / l calculated as sodium hydroxide. For the present invention, each polysulfide ion, S ~, is said to consist of one atom of sulfide sulfur defined, i.e. as S ~, and with χ - 1 atoms of polysulfide sulfur, i.e. S,. The value of X is calculated from the amounts of sulfide sulfur and polysulfide sulfur according to the following formula

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X - 8" +X - 8 "+

d.h. aus dem Verhältnis von Sulfidschwefel plus Polysulfidschwefel zu Sulfidschwefel. i.e. from the ratio of sulphide sulfur plus polysulphide sulfur to sulphide sulfur.

Eine zweite Probe der gleichen Reduktionsmittellösung wurde verwendet, und nach einer Stunde und 15 Minuten bei Raumtemperatur zeigte die Analyse folgende Ergebnisse: 47,2 g/l SuIf!schwefel, 11,2 g/l Polysulfidschwefel und kein Thiosulfat (S3O3"). Das gesamte Alkali betrug 161,6 g/l als NaOH. Nach 4 Stunden betrug die Analyse 29,3 g/l Sulfidschwefel, 21,1 g/l Polysulfidschwefel und kein Thiosulfat (S3O3"), Das gesamte Alkall betrug 157,2 g/l, ausgedrückt als NaOH,A second sample of the same reducing agent solution was used, and after one hour and 15 minutes at room temperature the analysis showed the following results: 47.2 g / l sulphur, 11.2 g / l polysulphide sulfur and no thiosulphate (S 3 O 3 " Total alkali was 161.6 g / L as NaOH. After 4 hours the analysis was 29.3 g / L sulfide sulfur, 21.1 g / L polysulfide sulfur and no thiosulfate (S 3 O 3 "). Total alkali was 157.2 g / l, expressed as NaOH,

Die obigen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt .The above results are compiled in the table below .

Zeit +S* *S x-1 *S2°3 X-WertTime + S * * S x-1 * S 2 ° 3 X value

1,25 Std. 47,2 11,2 0,0 1,241.25 hours 47.2 11.2 0.0 1.24

4,0 Std, 29,3 21,1 0,0 1,754.0 hours, 29.3 21.1 0.0 1.75

72,0 Std. 9,0 30,7 34,5 4,2372.0 hours 9.0 30.7 34.5 4.23

Konzentrationen in g/l als Schwefel,Concentrations in g / l as sulfur,

Zur Wasserbehandlung geeignete aktivierte Kohle wurde wasserabstoßend gemacht, indem man Polyäthylen wie oben beschrieben verwendete. Es wurde das System mit einer schwimmenden Schicht gemäß Fig. 3 verwendet, die Werte waren folgende:Activated charcoal suitable for water treatment became water repellent made by using polyethylene as described above. It became the system with a floating layer used according to Fig. 3, the values were as follows:

Zeit +s= 450X-I *S2°3~ X-Wert 5 Std. 56,1 5,6 0,0 1,10 24 Std. 40,3 22,2 0,0 1,55Time + s = 450 XI * S 2 ° 3 ~ X value 5 hours 56.1 5.6 0.0 1.10 24 hours 40.3 22.2 0.0 1.55

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Durch die Verwendung von Säulen, die mit feinteiligem Kohlenstoff gepackt waren, wurde demonstriert, daß ein ausreichend hoher Grad an feuchtigkeitsabstoßenden Eigenschaften eine Überflutung verhindert und eine kontinuierliche Polysulfidproduktion selbst unter einer hydrostatischen Beaufschlagung aufrechterhält. Vergleiche von Kohlenstoff auf diese Weise zeigten , daß im wesentlichen kein Polysulf id mit nicht feuchtigkeitsabstoßend gemachter Kohle entwickelt wurde, während in diesem Fall große Mengen an Thiosulfat produziert wurden. Das Grundverfahren verwendete 100 g 2 m Natriumsulfidlösung in einer Glassäule von 2,5 cm Durchmesser mit einem Glasdiffusor im Boden. Luft wurde mit einer Geschwindigkeit von 250 cm /Min. während 2 Stunden in die Säule eingeperlt. Die erhaltenen Werte waren folgende:By using pillars made with finely divided carbon were packaged, it was demonstrated that a sufficiently high level of moisture repellant properties were one Prevents flooding and maintains continuous polysulphide production even under hydrostatic loading. Comparisons of carbon in this way showed that there was essentially no polysulfide with non-moisture repellant made coal was developed, while in this case large amounts of thiosulfate were produced. That Basic procedure used 100 g of 2M sodium sulfide solution in a 2.5 cm diameter glass column with a glass diffuser in the ground. Air was blown at a speed of 250 cm / min. bubbled into the column for 2 hours. The values obtained were the following:

flüssigkeits- _liquid _

Ver- abstossend ge- .„= +S , +S9O.Repulsive - "= + S, + S 9 O.

such Contacogen macht mit = such Contacogen participates =

1 keines nicht1 none not

2 g?offn~ nicht2 g? Off n ~ not

2 % PTFE2% PTFE 20 % PTPE20% PTPE

53,853.8 00 ,1,1 1010 ,2, 2 g/ig / i 1,001.00 51,051.0 11 ,2, 2 1111 ,9, 9 g/ig / i 1,021.02 20,220.2 3434 ,6, 6 99 ,6, 6 g/ig / i 2,692.69 48,448.4 1515th οο 1,321.32

Diese* Werte lassen erkennen, daß der optimale Betrieb des Systems nach der vorliegenden Erfindung dann erfolgt, wenn das Contacogen an der Grenzfläche des Oxidationsmittels und Reduktionsmittels gehalten wird und das Oxidationsmittel in Kontakt mit einer nicht überfluteten Oberfläche des Contacogens gehalten wird,These * values indicate that the system is operating optimally according to the present invention occurs when the contacogen is at the interface of the oxidizing agent and reducing agent and the oxidizer is kept in contact with a non-flooded surface of the contacogen will,

+Konzentrationen in g/l als Schwefel, + Concentrations in g / l as sulfur,

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Unabhängig von der Erklärung für diese einzigartigen Ergebnisse ist es klar, daß durch überfluten der Oberfläche des Contacogens die Oxidationsgeschwindigkeit wesentlich vermindert wird. Außerdem sind die Ergebnisse insofern einzigartig, als eine solche Oxidation, wie sie auftritt, wenn die Oberfläche des Contacogens überflutet ist, die Oxidationsstufe des Schwefels zu stark erhöht, nämlich zu Thiosulfat, während die erwünschte Reaktion, die mit dem nicht überfluteten, wasserabstoßend gemachten Contacogen schnell verläuft, die Oxidationsstufe des Schwefels nur bis zum Polysulfid erhöht. Eine Erklärung dieses Verhaltens in einer Säule unter Verwendung eines nicht wasserabstoßend gemachten Materials, wodurch die Polysulfidproduktion vernachlässigbar und die Thiosulfatproduktion größer ist, kann die sein, daß eine direkte Umsetzung zwischen dem Oxidationsmittel und dent Reduktionsmittel erfolgt, die nicht das Contacogen einschließt.Whatever the explanation for these unique results, it is clear that by flooding the surface of the contacogen the rate of oxidation is significantly reduced. aside from that the results are unique in that such oxidation as occurs when the surface of the contacogen is flooded, the oxidation level of the sulfur is too high, namely to thiosulfate, while the desired reaction, that with the non-flooded, water-repellent made Contacogen runs quickly, the oxidation level of sulfur only increases to the point of polysulphide. An explanation of this behavior in a column using a non-water repellent material, making polysulphide production negligible and thiosulfate production is greater, it may be that a direct reaction between the oxidizing agent and dent Reducing agent takes place, which does not include the Contacogen.

Es wurde beobachtet, daß, wenn die Sulfidlösung zu lange in der Nachbarschaft des oxidativen Bereiches gehalten wird, das Oxidationsprodukt in einem unerwünschten Ausmaß aus Thiosulfat be-It has been observed that if the sulphide solution is kept in the vicinity of the oxidative region for too long, the oxidation product will be the product of the oxidation loaded to an undesirable extent from thiosulfate

die
steht, wobei/Thiosulfatmenge mit der Reaktionszeit ansteigt. In einer Säule kann die Reaktionszeit durch die Durchsatzgeschwindigkeit der Sulfidlösung kontrolliert werden, wobei die Reaktionszeit umso kürzer ist, je schneller der Durchsatz ist. Die folgenden Analysen von Auslauflösungen vom Boden einer speziellen Säule, durch die Luft im Gegenstromprinzip aufwärts strömte, zeigen, daß mit einem bestimmten Contacogen der Durchsatz über dem Wert gehalten werden sollte, bei dem Thiosulfat gebildet wird. Die nachfolgenden Werte zeigen, daß die Oxidationsgeschwindig-
the
stands, where / amount of thiosulfate increases with the reaction time. In a column, the reaction time can be controlled by the throughput rate of the sulfide solution, the faster the throughput, the shorter the reaction time. The following analyzes of effluent solutions from the bottom of a special column, through which air flowed upwards on the countercurrent principle, show that with a certain contacogen the throughput should be kept above the value at which thiosulphate is formed. The following values show that the oxidation rate

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1,91.9 8,58.5 50,550.5 3,73.7 11,811.8 42,842.8 9.99.9 31,831.8 21,721.7 25,425.4 32,832.8 0,00.0 31,831.8 26,826.8 0,00.0 36,636.6 17,917.9 3,23.2

keit vergleichsweise sehr niedrig ist, wenn nicht das Contacogen wasserabstoßend gemacht wurde.is comparatively very low if the Contacogen has not been made water-repellent.

Durchsatz +„o +Q n =Throughput + "o + Q n =

In ccm/Std. +S~ b x-1 b2u3In ccm / hour + S ~ b x-1 b 2 u 3

Kohlenstoff mit 10 % PTFE • wasserabstoßend gemachtCarbon with 10% PTFE • Made water-repellent

der gleiche Kohlenstoff unbehandelt the same carbon untreated

Die Menge an feuchtigskeitsabstoßend machendem Material, mit der das Contacogen behandelt werden sollte, kann von weniger als 1 % des Contacogengewichtes bis mehr als 99 % desselben variieren. Kleinere oder höhere Prozentsätze an feuchtigkeitsabstoßend machendem Material scheinen keinem brauchbaren Zweck zu dienen, da die für eine fließfähige Phase verfügbare Kontaktfläche dadurch gegenüber derjenigen, die dann der anderenfließfähigen Phase zur Verfügung steht, übermäßig verkleinert wird. Das genaue Mengenverhältnis von wasserabstoßend machendem Ma-The amount of moisturizing material with which the Contacogen should be treated can vary from less than 1% of the contacogen weight to more than 99% of the same. Lower or higher percentages of the moisture repellant material do not appear to have any useful purpose to serve, since the contact surface available for one flowable phase compared to that which is then the other flowable Phase is available, being excessively scaled down. The exact proportions of the water-repellent material

Konzentrationen in g/l als Schwefel,Concentrations in g / l as sulfur,

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57,357.3 1,01.0 2,62.6 63,263.2 0,50.5 0,00.0 58,9.58.9. 0,80.8 2,62.6 63,463.4 1,01.0 0,00.0

terial bestimmt man am besten durch Experimente für ein spezielles Contacogen, das in einer speziellen Apparatur verwendet werden soll, in Abhängig von den erwünschten praktischen Ergebnissen. The best way to determine the material is through experiments for a special one Contacogen to be used in special equipment, depending on the practical results desired.

Beispielsweise wurde die Menge des zur Behandlung von aktivierter Kohle verwendeten PTFE variiert, wobei die verschiedenen wasserabstoßend gemachten Kohlebeschickungen in Glassäulen von 5 cm Dicke und mit einer Länge von 40 cm gepackt wurden. Natriumsulfidlösung mit einer etwa 2-molaren Konzentration wurde mit einer eingestellten und gemessenen Volumengeschwindigkeit abwärts durch die Säulen geleitet, und ein großer chemischer Überschuß an Luft wurde mit einer konstanten Volumengeschwindigkeit aufwärts im Gegenstromprinssip durchgeleitet. In getrennten Experimenten wurde die Fließgeschwindigkelt der Sulfidlösung auf verschiedene Werte eingestellt, und nachdem der Betrieb lange genug erfolgt war, um konstante Bedingungen zu erreichen, wurden Proben der Ausflußlösung gesammelt und analysiert. Die folgende Tabelle zeigt die analytischen Werte dieser Experimente mit den betreffenden Werten der Menge des wasserabstoßend machenden PTFE auf der Kohle und der \rerweilzeit in der Säule, wobei letztere umgekehrt proportional dem Durchsatz ist und in Minuten angegeben ist, was in diesen Experimenten gleich 43.440 geteilt durch ecm je Stunde ist.For example, the amount of was used to treat activated Carbon PTFE used varies, with the various water-repellent made carbon charges in glass columns from 5 cm thick and 40 cm long. Sodium sulfide solution at an approximately 2 molar concentration was added with passed down through the columns at a set and measured volume velocity, and a large chemical excess air was passed upwards in the countercurrent trinssip at a constant volume velocity. In separate experiments the flow rate of the sulfide solution was adjusted to various values, and after the operation for a long time When enough had occurred to achieve constant conditions, samples of the effluent solution were collected and analyzed. The following Table shows the analytical values of these experiments with the respective values of the amount of water repellent PTFE on the carbon and the dwell time in the column, the latter is inversely proportional to throughput and is reported in minutes, which in these experiments equals 43,440 divided by ecm per hour.

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% PTFE verwendet zum Wasserabstoßendmachen der Kohle% PTFE used to make the carbon water repellent

Verweilzeit ° _2 5 10 Dwell time ° _ 2 5 10

in Minuten S x-1 2 3 x-1 2 3 S x-1 2 3 S x-1 2 3in minutes S x-1 2 3 x-1 2 3 S x-1 2 3 S x-1 2 3

33 — 40,6 14,1 1,3 — — 33 - 40.6 14.1 1.3 - -

46 - 48 — 32,3 24,3 2,6 35,2 21,4 2,6 36,2 24,6 0,046 - 48 - 32.3 24.3 2.6 35.2 21.4 2.6 36.2 24.6 0.0

53 - 54 50,6 1,9 0,0 — — 25,9 28,2 9,0 — 53 - 54 50.6 1.9 0.0 - - 25.9 28.2 9.0 -

O - 64 ~ ~ — ■ 27,2 29,1 0,0O-64 ~ ~ - ■ 27.2 29.1 0.0

OCf 69 ~ 18,2 25,9 10,2 ~ OCf 69 ~ 18.2 25.9 10.2 ~

^To /2 ■*"" """""·" —.-.— —— ·-—.- —~— 17,9 32,6 16,ο "**" ——— — —ι—^ To / 2 ■ * "" "" "" "·" —.-.— —— · -—.- - ~ - 17.9 32.6 16, ο "**" ——— - —ι—

«Ο1 77 53,1 1,6 1,3«Ο 1 77 53.1 1.6 1.3

Die Werte in der Tabelle sind Konzentrationen in g/l als Schwefel. Die Striche bedeuten, daß keine Werte aufgenommen wurden.The values in the table are concentrations in g / l as sulfur. The dashes mean that no values were recorded.

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Diese Tabelle zeigt, daß, wenn die kleinste Verweilzeit in der Säule ein primäres Kriterium ist und die maximale Polysulfidschwefelproduktion ein sekundäres Kriterium ist, entweder 2, 5 oder 10 % feuchtigkeitsabstoßend machendes PTFE auf der Kohle etwa die gleichen Ergebnisse zeitigt. Wenn andererseits die maximale Polysulfidschwefeiproduktion ein primäres Kriterium und die gerinste Thiosulfatschwefelproduktion ein sekundäres Kriterium ist, dann ergeben 10 % feuchtigkeitsabstoßend machendes PTFE auf der Kohle die besten Ergebnisse in diesen Experimenten. In zwei Experimenten wurde die Säule mit aktivierter Kohle ohne feuchtigkeitsabstoßend machendes Material betrieben, und die obigen Ergebnisse zeigen, daß die Produktion an oxidierten Schwefelprodukten stark vermindert war im Vergleich mit jener, die erhalten wurde, wenn PTFE in Mengen von 2, 5 oder 10 % auf der Kohle vorhanden war.This table shows that when the minimum residence time in the column is a primary criterion and the maximum polysulfide sulfur production a secondary criterion is either 2, 5 or 10% moisture repellant PTFE on the carbon produces roughly the same results. On the other hand, if the maximum polysulfide sulfur production is a primary criterion and the coagulated thiosulfate sulfur production is a secondary criterion then 10% moisture repellant PTFE on the carbon gives the best results in these experiments. In two experiments, the column was operated with activated carbon with no moisture repellant material, and the above results show that the production of oxidized sulfur products was greatly reduced compared to that which was obtained when PTFE in amounts of 2, 5 or 10% the coal was available.

Eine einfache Anordnung zur Durchführung der vorliegenden Erfindung chargenweise und zur Bewertung von Contacogenen ist in Fig, 3 erläutert, in der der Behälter 25 das flüssige Reduktionsmittel 26 einschließt. Das Contacogen 29 liegt in der Form von Teilchen vor, die auf der Oberfläche des flüssigen Reduktionsmittels schweimmen und von dieser getragen werden und die gleichzeitig in Kontakt mit dem gasförmigen Oxidationsmittel stehen. Die spezielle Anordnung der Fig. 3 kann mit einem Contacogen verwendet werden, das an der Grenzfläche getragen wird, und ein bequemes und wirksames Mittel, dies zu erreichen, ist jenes, das Contacogen feuchtigkeitsabstoßend zu machen, wie beispielsweise bei wasserabstoßend gemachter feinteiliger Kohle. Auf die-A simple arrangement for practicing the present invention batchwise and for the evaluation of contacogens is explained in FIG. 3, in which the container 25 contains the liquid reducing agent 26 includes. The contacogen 29 is in the form of particles deposited on the surface of the liquid reducing agent float and are carried by this and which are at the same time in contact with the gaseous oxidizing agent. The particular arrangement of Figure 3 can be used with a contacogen carried at the interface and a convenient and effective means of accomplishing this is to make the contacogen moisture repellant, such as with finely divided coal made water-repellent. On the-

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se Weise erhält man eine schwimmende Schicht, in der das Contacogen an der Grenzfläche zwischen den beiden Reaktionspartnern gehalten wird.This way you get a floating layer in which the Contacogen is held at the interface between the two reactants.

In Fig. 4 ist ein Behälter 30 mit einem Einlaß 31 zur Einführung des Reduktionsmittels 32 und mit einem Auslaß 33 zur EntfernungIn Fig. 4 there is a container 30 with an inlet 31 for introducing the reducing agent 32 and with an outlet 33 for removal

umaround

der Reaktionsprodukte und ungesetzten Reduktionsmittels vorgesehen. In dem Behälter 30 befindet sich ein Siebelement 34, das bezüglich des Spiegels des Reduktionsmittels 32 in dem Behälter 30 derart angeordnet ist, daß das Reduktionsmittel in Berührung mit der Unterseite des Siebes 34 steht. Die Dicke der Contacogenmaterialschicht 35 ist so proportioniert, daß ihre senkrechte Höhe größer als die Kapillarsteigung des Reduktionsmittels ist, so daß ein überfluten des Contacogens durch das Reduktionsmittel verhindert wird. Somit ist der freie Oberflächenteil 36 des Contacogenmaterials zusammenhängend dem Oxidationsmittel (Luft) ausgesetzt und arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise wie eine schwimmende Schicht. Das Contacogen 35 kann in der Anordnung der Fig. 4 verschiedene Formen einnehmen, wie beispielsweise die einer porösen Kohlenstoffplatte aus miteinander verbundenen porösen Kohlenstoffteilchen, die entweder von einem Sieb oder von einer anderen geeigneten Einrichtung getragen werden. Je nach der Größe, dem Querschnitt und der Festigkeit der Platte kann sie auch selbsttragend ausgebildet werden, wobei man die Verwendung von Stützsieben und anderen Einrichtungen ausschaltet. Diese Anordnung, wie sie oben beschrieben wurde, gewährleistet, daß Oxidationsmittel, das mit dem Reduktionsmittel in Berührung steht, auch in Berührung mit dem Contacogen kommen muß.the reaction products and unsettled reducing agent provided. In the container 30 there is a sieve element 34 which, with respect to the level of the reducing agent 32 in the container 30 is arranged such that the reducing agent is in contact with the underside of the sieve 34. The thickness of the Contacogen material layer 35 is proportioned so that its vertical height is greater than the capillary slope of the reducing agent so that the contacogen is flooded by the Reducing agent is prevented. Thus, the free surface portion 36 of the contacogen material is contiguous with the oxidizing agent Exposed to (air) and works in essentially the same way as a floating layer. The Contacogen 35 can take various forms in the arrangement of FIG. 4, for example that of a porous carbon plate interconnected porous carbon particles either from a sieve or from other suitable means be worn. Depending on the size, the cross-section and the strength of the plate, it can also be designed to be self-supporting eliminating the use of support screens and other devices. This arrangement like the one above has been described, ensures that oxidizing agent, which is in contact with the reducing agent, also in contact with must come to the Contacogen.

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Eine andere Form der Apparatur ist in den Fig. 5 und 6 gezeigt, in denen der Generator 45 mehrere senkrecht geschichtete Trogelemente 46 einschließt, die durch die Teile 47 voneinander beabstandet gehalten werden. In der gezeigten Ausführungsform sind vier Tröge vorgesehen, obwohl die Zahl der verwendeten Tröge noch größer oder kleiner sein kann. Jeder Trog ist mit mehreren voneinander beabstandeten Trennelementen 48 versehen, die von einer Wand 49 des Troges aus sich erstrecken. Die Trennelemente 48 enden kurz vor der gegenüberliegenden Wand 51. Von der gegenüberliegenden Wand 51 aus erstrecken sich ebenfalls mehrere Trennelemente 53, und diese enden kurz vor der Wand 49. Reduktionsmittel wird in den Trog durch einen Einlaß 55 eingeführt, und infolge der Anordnung der Trennelemente 48 und 53 fließt das Reduktionsmittel serpentinenartig zu dem Trogauslass 56, der gestattet, daß das Reduktionsmittelmaterial in den nächsten darunterliegenden Trog fließt. Auf diese Weise wandert das Reduktionsmittel von einem Trog zu dem nächsten und wird schließlich durch eine Abzugsleitung 57 abgezogen.Another form of apparatus is shown in Figs. 5 and 6, in which the generator 45 includes a plurality of vertically layered trough members 46 which are spaced from one another by the parts 47 being held. In the embodiment shown four troughs are provided, although the number of troughs used can be larger or smaller. Each trough has several spaced apart separating elements 48 which extend from a wall 49 of the trough. The dividers 48 end just before the opposite wall 51. From the opposite wall 51, several also extend Separating elements 53, and these end just before the wall 49. Reducing agent is introduced into the trough through an inlet 55, and due to the arrangement of the partitions 48 and 53, the reducing agent flows in a serpentine manner to the trough outlet 56, the allows the reductant material to flow into the next trough below. In this way the reducing agent migrates from one trough to the next and is finally withdrawn through a drain line 57.

Die Reaktion erfolgt in Gegenwart eines Contacogens, das beispielsweise mit Polytetrafluoräthylen (PTFE) wasserabstoßend gemachte feinteilige Kohle sein kann, die auf der Oberfläche des Reduktionsmittels schwimmt, und zwar praktisch in der gleichen Weise, wie in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben wurde. Die Apparatur der Fig. 5 und 6 bildet jedoch ein kontinuierliches System, in dem frisches Reduktionsmittel in den Einlaß 55 eingeführt und beim Auslaß 57 entfernt wird. Das Contacogen, das in feinteiliger Form voliegt, wird durch Prallplatten 60 daran ge-The reaction takes place in the presence of a Contacogen, for example with polytetrafluoroethylene (PTFE) made water-repellent finely divided carbon can be that on the surface of the Reducing agent floats in practically the same manner as described in connection with FIG. The apparatus 5 and 6, however, constitute a continuous system in which fresh reducing agent is introduced into inlet 55 and removed at outlet 57. The contacogen, which is in finely divided form, is attached to it by baffle plates 60

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215H6S215H6S

hindert, durch den Generator zu wandern, und diese Prallplatten sind so in dem Weg des strömenden Reduktionsmittels angeordnet, daß sie gestatten, daß das Reduktionsmittel darunter vorbeifließt, während das Contaceogen an seiner Stelle gehalten wird. Das Oxidationsmittel ist Luft, die zwischen den Trögen zirkuliert wird.prevents wandering through the generator, and these baffles are so placed in the path of the flowing reducing agent, that they allow the reducing agent to flow underneath while the contaceogen is held in place will. The oxidizing agent is air that is circulated between the troughs.

Bei einem typischen Versuch wurden 8 Tröge von 60 χ 120 cm in Reihe kontinuierlich während 5 1/2 Stunden betrieben. Die Beschickungsgeschwindigkeit betrug 430 bis 490 ccm/Min. für eine wäßrige Natriumsulfidlösung, die etwa 64,6 g/l Sulfid, ausgedrückt als Schwefel, enthielt. Die Beschickungstemperatur betrug etwa 54° C (130° F), und der Auslauf aus jedem Trog wurde hinsichtlich der Konzentration, der prozentualen Umwandlung des X-Wertes analysiert. Die erhaltenen Werte sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:In a typical experiment, there were 8 troughs measuring 60 χ 120 cm operated in series continuously for 5 1/2 hours. The feed rate was 430 to 490 cc / min. for one aqueous sodium sulfide solution containing about 64.6 g / l sulfide expressed as sulfur. The feed temperature was about 54 ° C (130 ° F), and the outlet from each trough was taken into account the concentration, the percentage conversion of the X-value analyzed. The values obtained are in the following Table compiled:

Trogtrough 4S= 4 S = s°x-: s ° x-: L S2°3~L S 2 ° 3 ~ Umwandlungconversion h X-Wert h X value Be-
schi-
kung
Loading
ski-
kung
64,664.6 OO 1,001.00
11 59,059.0 5,15.1 00 8,28.2 1,091.09 22 51,051.0 12,512.5 00 19,419.4 1,241.24 33 43,943.9 19,919.9 00 31,031.0 1,451.45 44th 34,634.6 28,228.2 00 44,844.8 1,811.81 55 31,131.1 33,033.0 00 51,551.5 2,062.06 66th keineno Wertevalues bestimmtcertainly 77th 27,227.2 36,236.2 00 57,057.0 2,332.33 88th 25.325.3 37,237.2 00 59,559.5 2,472.47

+Konzentrationen in g/l als Schwefel ++Gesamtprozentsatz von in Polysulfid umgewandeltem Sulfid + Concentrations in g / L as sulfur ++ Total percentage of sulfide converted to polysulfide

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" 2151463"2151463

In einer zweiten Versuchsreihe wurde eine Beschickungsgeschwin digkeit von 400 ccm/Min. bei einer Beschickungstemperatur von 49° C (120° F) angewendet, wobei die Anlage kontinuierlich wäh rend 28 Stunden betrieben wurde. Die Werte wurden wie oben bestimmt und waren folgende:In a second series of tests, a loading speed of 400 ccm / min. at a feed temperature of 49 ° C (120 ° F) was used with the unit operated continuously for 28 hours. The values were determined as above and were the following:

Trogtrough 31,931.9 +S°x-1 + S ° x-1 +S2°3= + S 2 ° 3 = Umwandlungconversion X-WertX value Beschik-
kung
Loading
kung
25,825.8 _—_— ———— 00 1,001.00
11 20,420.4 5,95.9 00 18,718.7 1,231.23 22 17,017.0 10,910.9 00 34,634.6 1,531.53 33 14,914.9 14,214.2 00 45,645.6 1,841.84 44th 13,313.3 15,915.9 00 51,551.5 2,062.06 55 12,312.3 16,516.5 00 55,355.3 2,242.24 66th 11,511.5 18,418.4 00 59,859.8 2,492.49 77th 10,710.7 19,119.1 00 62,462.4 2,652.65 88th 19,919.9 00 65,065.0 2,852.85

Konzentrationen in g/l als SchwefelConcentrations in g / l as sulfur

Gesamtprozentsatz von in Polysulfid umgewandeltem SulfidTotal percentage of sulfide converted to polysulfide

Diese Werte sind wichtig wegen der großen Mengen an gebildetem Polysulfid ohne Thiosulfat, wenn man einen Generator des in den Fig. 5 und 6 gezeigten Typs verwendete. Es ist auch wichtig, daß der Generator 45 kontinuierlich lange Zeit arbeitete, ohne daß ein Aktivitätsverlust des Contacogens zu beobachten war, der eine Regenerierung notwendig gemacht hätte.These values are important because of the large amounts of polysulphide formed without thiosulphate when using a generator in the Figs. 5 and 6 were used. It is also important that the generator 45 operate continuously for a long time without that a loss of activity of the contacogen was observed, which would have made regeneration necessary.

In den Fig. 7 bis 9 ist ein geschlossener Turmgenerator 75 gezeigt und schließt mehrere vertikal übereinander geschichteteA closed tower generator 75 is shown in FIGS and includes several vertically stacked

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215U63215U63

Trogelemente 76 ein. Von diesen sind in der Zeichnung vier gezeigt, obwohl auch gegebenenfalls mehr oder weniger verwendet werden können. Bei dieser Konstruktion enthält jeder Trog aus Polypropylen, rostfreiem Stahl oder einem anderen geeigneten Material mehrere voneinander beabstandete Trennelemente 77, die sich von einer Endwand 78 aus erstrecken und kurz vor der anderen Endwand 79 enden. Von der Wand 79 aus erstreckt sich eine zweite Reihe voneinander beabstandeter Trennelemente 80, die kurz vor der Wand 78 enden. Die Trennelemente 77 und 80 bilden Fließkanäle für das Reduktionsmittel und das Oxidationsmittel. Das Oxidationsmittel wird durch den Einlaß 81 in der oberen Decke 82 eingeführt, während Reduktionsmittel durch einen Einlaß 84 ebenfalls in der oberen Decke eingeführt wird. Eine Reduktionsmitteleinlaßkammer 85 wird durch Prallwände 86 und 37 gebildet, die den Raum zwischen den benachbarten Seitenwänden und dem benachbarten Trennelement 80 überspannen. Die Prallplatten enden kurz vor der Decke 82 und ergeben so einen Raum für den Durchgang von Oxidationsmittel, während die Prallplatte 87 vom Boden des Troges beabstandet ist und so einen Fluß des Reduktionsmittels unter der Prallplatte hindurch gestattet. In Nachbarschaft zu der Reduktionsmitteleinlaßkammer ist eine Oxidationsmitteleinlaßkammer 88 vorgesehen, die von der Prallplatte 86 und der Endwand 79 begrenzt wird.Trough elements 76 a. Four of these are shown in the drawing, although more or less can also be used if desired. In this construction, each trough contains Polypropylene, stainless steel, or other suitable material has a plurality of spaced apart separators 77 which extend from one end wall 78 and terminate shortly before the other end wall 79. From the wall 79 extends a second row of spaced-apart separating elements 80 which end shortly before wall 78. The separators 77 and 80 form Flow channels for the reducing agent and the oxidizing agent. The oxidizing agent is through inlet 81 in the upper Blanket 82 is introduced while reducing agent is introduced through inlet 84 also in the upper blanket. A reducing agent inlet chamber 85 is formed by baffles 86 and 37, which the space between the adjacent side walls and span the adjacent separating element 80. The baffles end just before the ceiling 82 and thus provide a space for the passage of oxidizing agent, while the baffle plate 87 is spaced from the bottom of the trough, allowing the reducing agent to flow under the baffle. In Adjacent to the reducing agent inlet chamber is an oxidizing agent inlet chamber 88 is provided, which is delimited by the baffle plate 86 and the end wall 79.

Unumgesetztes Reduktionsmittel und Produkt und etwas restliches Oxidationsmittel werden von einem Auslaß 89 in der Kammer 85a abgezogen, die von Prallplatten 86a und 87a entsprechend den Prallplatten 86 und 87 gebildet wird. Das obere Ende des Auslas-Unreacted reducing agent and product and some residual oxidizing agent are removed from an outlet 89 in chamber 85a subtracted, which is formed by baffle plates 86a and 87a corresponding to the baffle plates 86 and 87. The upper end of the outlet

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ses 89 erstreckt sich über das untere Ende der Prallplatte 87a hinaus, wie in Fig. 9 gezeigt ist, um den Reduktionsmittelspiegel derart zu erhöhen, daß das Contacogen 90 in der Form feinteiliger, wasserabstoßend gemachter Kohle daran gehindert wird, von einem Trog ζ« dem nächsten zu fließen. Oxidationsmittel gelangt über die Oberkanten der Prallplatten 86a und 87a zu einer Oxidationsmittelauslaßkammer 88a und durch den Auslaß 91 zu dem nächst niedrigen Trog. Der Einfachheit halber besitzt dieser Trog im wesentlichen die gleiche Konstruktion, wobei die Durchgänge 89a und 91a am Einlaßende des Troges wie in Fig. 8 gezeigt verstöpselt oder abgedichtet sind. Wenn somit Reduktionsmittel und Oxidationsmittel in den nächsten darunterliegenden Trog fließen, wandern Oxidationsmittel und Reduktionsmittel in einer Richtung, die derjenigen in dem darüberliegenden Trog entgegengesetzt ist, und sie treten durch Kammern aus, die in der Lage und Konstruktion den Kammern 85a und 88a entsprechen. Bei dem letzten Trog werden unverbrauchtes Oxidationsmittel, wenn solches überhaupt noch vorliegt, und die restlichen Gase aus dem Turmauslaß 92 abgezogen, während unverbrauchtes Reduktionsmittel und Produkte von dem Trogauslaß 93 abgezogen werden.This 89 extends beyond the lower end of the baffle 87a, as shown in Fig. 9, around the reducing agent level in such a way that the contacogen 90 in the form of finely divided, water-repellent made coal is prevented from to flow from one trough to the next. Oxidizing agent arrives over the upper edges of the baffle plates 86a and 87a to an oxidant outlet chamber 88a and through the outlet 91 to the next lower trough. For the sake of simplicity, this trough has essentially the same construction, with the passageways 89a and 91a are plugged or sealed at the inlet end of the trough as shown in FIG. If thus reducing agent and oxidizing agent flow into the next trough below, oxidizing agent and reducing agent migrate in one Direction opposite to that in the trough above and they exit through chambers which correspond in location and construction to chambers 85a and 88a. In which The last trough is unused oxidizing agent, if any is still present, and the remaining gases from the Tower outlet 92 withdrawn while unused reductant and products are withdrawn from trough outlet 93.

Die Decke 82 ist durch Dichtungselemente derart dicht mit dem obersten Trog verbunden, daß sich ein kontinuierlicher Fließkanal zwischen den Trennelementen und Wänden bildet, wie Fig. 7 zeigt. DerBoden des obersten Troges bildet die Decke für den nächsten darunterliegenden Trog, während nur der obereste Trog mit einer zusätzlichen Decke versehen ist. Die Tröge sind durch Dichtungselemente 95, die verschiedene Form haben können, abge- The ceiling 82 is so tightly connected to the uppermost trough by sealing elements that a continuous flow channel is formed between the separating elements and walls, as FIG. 7 shows. The bottom of the top trough forms the ceiling for the next trough below, while only the top trough is provided with an additional cover. The troughs are separated by sealing elements 95, which can have different shapes.

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dichtet. In der in den Fig. 7 bis 9 dargestellten Form sind die Dichtungselemente elastische Teile, die auf dem oberen Ende der Trennelemente 77 und 80 und auf dem oberen Ende der Seitenwände und Endwände jedes Troges haften. Auf diese Weise kann man eine Kontrolle der Oxidationsmittelbeschickungsgeschwindigkeit aufrechterhalten, und das System kann gegebenenfalls unter Druck
gesetzt werden.
seals. In the form shown in Figures 7-9, the sealing members are resilient members which adhere to the top of the dividers 77 and 80 and to the top of the side walls and end walls of each trough. In this way control of the oxidant feed rate can be maintained and the system can be pressurized if necessary
be set.

Bei Verwendung eines Turmgenerators des in den Fig. 7 bis 9 gezeigten Typs wurde Luft als Oxidationsmittel mit einer Geschwindigkeit von 44 l/Min, eingespeist, während Reduktionsmittel mit einer Geschwindigkeit von 400 ccm/Min. eingespeist wurde. Das
Reduktionsmittel war eine wäßrige Natriumsulfidlösung mit einem Gehalt von 61,5 g/l Sulfidschwefel, während mit PTFE wasserabstoßend gemachte feinteilige Kohle als Contacogen verwendet wurde und auf der Oberfläche des Reduktionsmittels schwamm. Die
Werte waren folgende:
Using a tower generator of the type shown in Figures 7 to 9, air was fed in as the oxidizing agent at a rate of 44 l / min, while reducing agent at a rate of 400 cc / min. was fed. That
The reducing agent was an aqueous sodium sulfide solution with a content of 61.5 g / l sulfide sulfur, while finely divided carbon made water-repellent with PTFE was used as the contacogen and floated on the surface of the reducing agent. the
Values were as follows:

Einlaßtem- , +qo +„ n =* Umwand-Trog peratur QC S~ a x-1 2U3 lung % X-Wert Inlet temperature, + q o + „ n = * Conversion trough temperature QC S ~ a x-1 2 U 3 treatment% X value

schik-chic

kung 61,g g/lkung 61, g g / l

1 59 62,1 g/l 0 0 0 1,01 59 62.1 g / l 0 0 0 1.0

2 58 60,5 g/l 0 0 0 1,02 58 60.5 g / l 0 0 0 1.0

3 64 57,4 g/l 1,6 0 3,0 1,033 64 57.4 g / l 1.6 0 3.0 1.03

4 84 52,5 g/l 3,5 0 6,5 1,07 4 84 52.5 g / l 3.5 0 6.5 1.07

5 91 45,1 g/l 11,2 0 20,0 1,255 91 45.1 g / l 11.2 0 20.0 1.25

6 89 28,2 g/l 28,5 0 50,2 2,01 6 89 28.2 g / l 28.5 0 50.2 2.01

"•"Konzentration In g/l als Schwefel"•" Concentration in g / l as sulfur

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Das Oxidationsmittel war Luft mit einem Sauerstoffgehalt von etwa 21 %, und man fand, daß der Sauerstoffgehalt des am Auslaß 92 abgenommenen Gases etwa 9 % betrug. Die Verweilzweit betrug etwa 90 Minuten für die sechs Tröge oder 15 Minuten für jeden Trog. Die gesamte Versuchszeit betrug etwa 6 Stunden in kontinuierlichem Betrieb.The oxidant was air with an oxygen content of about 21% and it was found that the oxygen content of the outlet 92 withdrawn gas was about 9%. The dwell time was about 90 minutes for the six troughs or 15 minutes for each Trough. The total trial time was about 6 hours in continuous Operation.

Die geschlossene Apparatur gemäß den Fig. 7 bis 9 liefert Vorteile bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise kann die während der exothermen Reaktion entwickelte Hitze als eine Niedertemperaturheizquelle ausgenutzt werden, inden man eine mit dem Turm verbundene Wärmeaustauscheinrichtung verwendet. Außerdem können die Reaktionsbedingungen und die Reaktionstemperatur durch Einstellung der Beschickungsgeschwindigkeiten für das Oxidationsmittel und Reduktionsmittel kontrolliert werden. Die Oxidationsmittelzusammensetzungen können kontrolliert werden. Gegebenenfalls kann Gegenstromfluß angewendet werden. Ein Teil des Turmes kann erhitzt werden, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen, indem man Hitze viwendet, die in anderen Teiles des Turmes entwickelt wird, oder indem man eine getrennte Heizquelle verwendet. Auch ist ein Kühlen bestimmter Teile des Turmes möglich, wenn sich dies als vorteilhaft erweist. Selbstverständlich kann der Turm auch andere Formen annehmen.The closed apparatus according to FIGS. 7 to 9 provides advantages in practicing the present invention. For example, the heat developed during the exothermic reaction can be used as a low temperature heating source by using a heat exchange device connected to the tower used. In addition, the reaction conditions and the reaction temperature can be adjusted by adjusting the feed rates for the oxidizing agent and reducing agent are controlled. The oxidizer compositions can to be controlled. Countercurrent flow can optionally be used. Part of the tower can be heated to the Increase reaction speed by applying heat, which is developed in other part of the tower, or by using a separate heating source. Cooling is also certain Parts of the tower possible if this proves advantageous. Of course, the tower can also have other shapes accept.

Im Hinblick auf die Tatsache, daß die Reaktion exotherm ist, ist ersichtlich, daß, wenn feuchtigkeitsabstoßend gemachte Materialien als Contacogen verwendet werden, das feuchtigkeitsabstoßend gemachte Material bei der angewendeten Temperatur stabil sein sollte.In view of the fact that the reaction is exothermic, it can be seen that when made moisture repellant materials can be used as a Contacogen, the moisture repellant made material stable at the applied temperature should be.

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Andere Variable, die den Betrieb der in den Fig. 7 bis 9 gezeigten Apparatur beeinflussen, sind beispielsweise die Oxidationsmittelkonzentration, die Beschickungsgeschwindigkeit und die Beschickungsmenge des Oxidationsmittels, der Grad der feuchtigkeitsabstoßenden Eigenschaften der feinteiligen Kohle oder eines anderen Contacogens. Da die Sauerstoffmenge merklich vermindert wird, wenn Luft als Oxidationsmittel verwendet wird, kann das auftretende Gas weiter zur Verwendung des Systems nach der vorliegenden Erfindung behandelt werden, um eine inerte Gaszusammensetzung zu bekommen, die stickstoffreich und sauerstoff verarmt ist, obwohl auch andere Systeme verwendet werden können, um den restlichen Sauerstoff zu entfernen. Beispielsweise kann das Auslaßgas durch einen zweiten Generator des in Fig. 7 gezeigten Typs geführt werden. Auch ist es möglich, die Reaktionsbedingungen für die Wirksamkeit der Sauerstoffverminderung statt für die Wirksamkeit der Polysulfidproduktion zu kontrollieren. Other variables affecting the operation of that shown in FIGS Affect the apparatus, for example, the oxidizing agent concentration, the feed rate and the amount of the oxidizing agent charged, the degree of moisture-repellent properties of the finely divided coal or another contacogene. Because the amount of oxygen is noticeable is reduced when air is used as the oxidizing agent, the gas generated can continue to use the system after of the present invention can be treated to obtain an inert gas composition that is rich in nitrogen and oxygen is depleted, although other systems can be used to remove the remaining oxygen. For example For example, the exhaust gas can be passed through a second generator of the type shown in FIG. It is also possible to use the Reaction conditions for the effectiveness of oxygen reduction rather than controlling for the effectiveness of polysulfide production.

Die Geschwindigkeit und/oder Wirksamkeit des Systems nach der vorliegenden Erfindung kann erhöht werden, indem man Einschlüsse o.dgl. in dem Contacogen verwendet. Beispielsweise scheinen Einschlüsse von Metallen und Metallverbindungen in der feinteiligen Kohle die Reaktionsgeschwindigkeit im Vergleich mit der gleichen Kohle ohne Einschlüsse zu erhöhen. Die Einschlüsse können folgendermaßen vorgesehen werden:The speed and / or effectiveness of the system according to the present invention can be increased by adding inclusions or the like. used in the Contacogen. For example, inclusions of metals and metal compounds appear in the finely divided charcoal increase the reaction rate compared with the same charcoal without inclusions. The inclusions can be provided as follows:

Kobaltsulfat wurde in Wasser in einem Mengenverhältnis von 0,5 g/100 ml Wasser gelöst. Feinteilige Kohle wurde in einer Menge von 10 g/100 ml Lösung zugesetzt. Das resultierende Ge-Cobalt sulfate was in water in a proportion of Dissolve 0.5 g / 100 ml of water. Finely divided charcoal was added in an amount of 10 g / 100 ml of solution. The resulting ge

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«Μ«Μ

misch wurde zum Sieden erhitzt und dann in einem Ofen bei 110 C getrocknet. Das feste Material wurde dann mit Natriumhydroxid behandelt, um ein unlösliches Kobaltmaterial auszufällen, die Feststoffe wurden danach abfiltriert und mit 0,1 η Natronlauge gewaschen. Die Kohle wurde dann in Natriumsulfidlösung während 4 Stunden eingeweicht, sodann filtriert und 3 mal mit heißem Wasser gewaschen und dann wiederum bei 110° C getrocknet. The mixture was heated to the boil and then dried in an oven at 110.degree. The solid material was then washed with sodium hydroxide treated to precipitate an insoluble cobalt material, the solids were then filtered off and washed with 0.1 η sodium hydroxide solution washed. The charcoal was then soaked in sodium sulfide solution for 4 hours, then filtered and 3 times washed with hot water and then dried again at 110 ° C.

Mangan-II-nitrat wurde in leicht sauerer Lösung in einem Mengenverhältnis von 0,5 g/100 ml Wasser aufgelöst, das mit 0,1 g Salpetersäure angesäuert worden war. Die restliche Behandlung war die gleiche, wie sie in Verbindung mit Kobaltsulfat beschrieben wurde.Manganese-II-nitrate was in slightly acidic solution in a quantitative ratio of 0.5 g / 100 ml of water acidified with 0.1 g of nitric acid. The rest of the treatment was the same as described in connection with cobalt sulfate.

Das gleiche Verfahren, wie es gerade beschrieben wurde, wurde auch mit der Ausnahme wiederholt, daß der Einschluß von Eisen-III-sulfat herbeigeführt wurde, das in 0,1 η Schwefelsäure gelöst war.The same procedure as just described was also repeated except that the inclusion of ferric sulfate was brought about, which was dissolved in 0.1 η sulfuric acid.

Nickelsulfat, Silbernitrat und Chlorplatinsäure wurden ebenfalls einzeln verwendet und wie oben beschrieben unter Bildung von Einschlüssen verarbeitet.Nickel sulfate, silver nitrate and chloroplatinic acid were also used individually and as described above to form Inclusions processed.

Es wurde beobachtet, daß alle solche Einschlüsse die Geschwindigkeit der Reaktion im Vergleich mit den Reaktionsgeschwindigkeiten erhöhen, die man ohne Einschlüsse erhält.It has been observed that all such inclusions increase the speed of the reaction compared to the reaction rates obtained without inclusions.

Einer der Hauptvorteile des Systems nach der vorliegenden Erfindung liegt in der Verwendung dieses Systems zur Gewinnung von Polysulfid-Pulpebehandlungslauge für die Verarbeitung von Lig-One of the main advantages of the system according to the present invention lies in the use of this system for the recovery of polysulphide pulp treatment liquor for the processing of lig-

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nocellulosematerial, wie Holz für Papierpulpe u.dgl. Fig. 10 zeigt ein alkalisches Pulpebehandlungssystem, bei dem chemisch gekochte Pulpe von einem Aufschlußbehälter 100 durch einen Blasbehälter 102 abgezogen wird. Die Pulpe und verbrauchte Lauge werden dann in einem Wäscher 103 behandelt, wobei die Pulpe von der verbrauchten Lauge wie angegeben abgetrennt wird, und letztere wird als Schwarzlauge bezeichnet. Die Schwarzlauge wird, wie in der Pulpebehandlungsindustrie üblich, behandelt, um daraus Pulpebehandlungschemikalien zur Wiederverwendung zu gewinnen. nocellulosic material such as wood for paper pulp and the like Fig. 10 shows an alkaline pulp treatment system in which chemically Boiled pulp is withdrawn from a digestion vessel 100 through a blow vessel 102. The pulp and spent liquor are then treated in a washer 103, the pulp being separated from the spent liquor as indicated, and the latter is called black liquor. As is customary in the pulp treatment industry, the black liquor is treated to produce it Obtain pulp treatment chemicals for reuse.

Diese Verarbeitung besteht typischerweise darin, daß man die Schwarzlauge zu einem Mehrfachwirkungsverdampfer 105 einspeist, wobei der Ausstoß des Verdampfers in einen Gewinnungskocher eingespeist wird, in dem die organischen Feststoffe verbraucht werden, um Hitze und eine anorganische sulfidhaltige Schmelze zu produzieren, die dann in einen die Schmelze lösenden Behälter 109 eingeführt wird. Der Ausstoß des die Schmelze lösenden Behälters ist Qrün -lauge, die eine wäßrige Lösung ist, welche hauptsächlich Natriumsulfid und Natriumcarbonat enthält. Die Grünlauge wird zu einem Behälter 111 geführt, in dem auch Calciumoxid aus einem Röstofen 112 eingeführt wird. Das Gemisch aus diesem Behälter gelangt zu einem Kaustifizierbehälter 115, in dem die Ausfällung von Calciumcarbonat und die Bildung von Natriumhydroxid vervollständigt wird. Das resultierende Gemisch wird zu einem Klärbehälter 117 geführt, worin der Kalkschlamm, der in der Hauptsache aus Calciumcarbonat besteht, entfernt wird. Der Schlamm wird durch ein Filter 120 und dann zu einem Rost-This processing typically consists of feeding the black liquor to a multi-action evaporator 105, with the output of the evaporator being fed to a recovery cooker where the organic solids are consumed to produce heat and an inorganic sulphide-containing melt which is then fed into a Melt dissolving container 109 is introduced. The output of the container dissolving the melt is green liquor, which is an aqueous solution containing mainly sodium sulfide and sodium carbonate. The green liquor is fed to a container 111 into which calcium oxide from a roasting furnace 112 is also introduced. The mixture from this container passes to a caustic container 115 in which the precipitation of calcium carbonate and the formation of sodium hydroxide are completed. The resulting mixture is fed to a clarifier 117, in which the lime sludge, which consists mainly of calcium carbonate, is removed. The sludge is passed through a filter 120 and then to a grate

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ofen 112 geführt, der das Calciumcarbonat in Calciumoxid überführt. Letzteres wird zu dem Behälter 111 zurückgeführt, um in
Calciumhydroxid umgewandelt zu werden. Der Ausstoß des Klärbehälters 117 ist Weißlauge, eine wäßrige Lösung hauptsächlich
von Natriumhydroxid und Natriumsulfid.
oven 112, which converts the calcium carbonate into calcium oxide. The latter is returned to the container 111 to be in
Calcium hydroxide to be converted. The output of the clarifier 117 is white liquor, an aqueous solution mainly
of sodium hydroxide and sodium sulfide.

Der Polysulfidgenerator nach der vorliegenden Erfindung kann
leicht in das in Fig. 10 dargestellte System eingebaut werden, indem man den Ausstoß des Klärbehälters 117 nimmt und durch
einen Polysulfidgenerator des oben beschriebenen Typs führt,-wie bei 125 angedeutet ist. Die Einspeisung des Generators 125 ist Weißlauge. Der Auslauf des Generators ist eine wäßrige
Lösung hauptsächlich von Polysulfid und Natriumhydroxid, die als Pulpebehandlungslauge verwendet werden kann.
The polysulfide generator according to the present invention can
can easily be incorporated into the system shown in Fig. 10 by taking the discharge of the clarifier 117 and through
conducts a polysulfide generator of the type described above -as indicated at 125. The feed of the generator 125 is white liquor. The outlet of the generator is an aqueous one
Solution mainly of polysulfide and sodium hydroxide that can be used as pulp treatment liquor.

Die Pulpebehandlungslauge aus dem Generator kann direkt in dem Aufschlußbehälter verwwendet werden, wenn die erwünschten Pulpebehandlungsbedingungen eine Lauge des gebildeten chemischen
Gehaltes erfordern, oder es kann der Gehalt und die Konzentration der Lauge aus dem Geifrator durch Chemikalienzusatz eingestellt werden. Zur Verdünnung kann kontinuierlich in kontrollierten Mengen Wasser zugesetzt werden, oder die Lauge aus dem Generator kann zu einem Boraxtank, geführt und die Konzentration durch Zugabe von Wasser o.dgl. eingestellt werden. Ergänzungschemikalien können dem System auch zugesetzt werden, um die
erwünschte Zusammensetzung zu erhalten. Beispielsweise kann
.alkali, Schwefel, Schwefelwasserstoffgas oder Natriumsulfid zu dem Reduktionsmittel vor seinem Eintritt in den Generator oder
The pulp treatment liquor from the generator can be used directly in the digestion tank if the desired pulp treatment conditions require a liquor of the chemical formed
Require content, or the content and concentration of the lye from the Geifrator can be adjusted by adding chemicals. For dilution, controlled amounts of water can be added continuously, or the lye from the generator can be fed to a borax tank and the concentration can be increased by adding water or the like. can be set. Supplemental chemicals can also be added to the system to improve the
to obtain the desired composition. For example, can
.alkali, sulfur, hydrogen sulfide gas or sodium sulfide to the reducing agent before it enters the generator or

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zu der gebildeten Lauge vor oder während des Eintritts in den Aufschlußbehälter zugesetzt werden oder aber getrennt hiervon zu dem Aufschlußbehälter gegeben werden. Natriumcarbonat kann vor dem Kaustifiziersystem zugesetzt werden, während Natriumsulfat oberhalb des Gewinnungskochers zugesetzt werden kann. Natriumhydrogensulfid und Natriumpolysulfid können an irgendeiner Stelle, an der Schwefel zugegeben werden kann, zugesetzt werden, obwohl auch entweder Natriumsulfit oder Natriumthiosulfat zu dem Gewinnungskocher zugesetzt werden können. Für den Fachmannbe added to the liquor formed before or during entry into the digestion vessel or else separately therefrom be added to the digestion tank. Sodium carbonate can be added before the causticizing system, while sodium sulfate can be added above the recovery boiler. Sodium hydrogen sulfide and sodium polysulfide can be used in either Point where sulfur can be added, although either sodium sulfite or sodium thiosulfate can also be added can be added to the recovery boiler. For the professional

igig

ist ersichtlich, daß die oben Modifikationen allein oder in Kombination miteinander vorgenommen werden können und daß auch andere Materialien zugesetzt werden können, wie Durchdringungshilfen oder/und Pechkontrollmittel.it will be understood that the above modifications can and will be made alone or in combination with one another other materials can be added, such as penetration aids or / and pitch control agents.

Die Lauge aus dem Generator kann auch bei der Schnitzelvorbehandlung oder bei der halbchemischen Pulpebehandlung oder zur Geruchsentfernung von Abgasen benutzt werden. Nach der Erfindung ist es auch möglich, die Lauge aus dem Generator mit Weißlauge, Grünlauge oder Schwarzlauge oder Gemischen hiervon zu vermischen. Die Beschickung zu dem Generator kann Weißlauge,The lye from the generator can also be used for pretreatment of the cossettes or in semi-chemical pulp treatment or for odor removal from exhaust gases. According to the invention it is also possible to add white liquor, green liquor or black liquor or mixtures thereof from the generator mix. The feed to the generator can be white liquor,

Natriumsulfid mit oder ohne Natriumhydroxid, Schwarzlauge, Grünoder
lauge/ein Gemisch hiervon sein. Das Ausgangsreduktionsmittel kann von irgendeiner Quelle des Pulpebehandlungssystems kommen, da alles, was erforderlich ist, eine Sulfidquelle oder Hydrogensulfidquelle ist. Beispielsweise wurde mit Natriumsulfidlösung verstärkte Kraft-Schwarzlauge gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt. Die Analyse dieser verstärkten Schwarzlauge zeigte 58 g/l Sulfidschwefel, keinen Polysulfidschwefel und 154 g/l Ge-
Sodium sulfide with or without sodium hydroxide, black liquor, green or
lye / be a mixture thereof. The starting reducing agent can come from any source of the pulp treatment system since all that is required is a source of sulfide or hydrogen sulfide. For example, Kraft black liquor fortified with sodium sulfide solution was treated in accordance with the present invention. Analysis of this fortified black liquor showed 58 g / l sulphide sulfur, no polysulphide sulfur and 154 g / l gel

820/0 901820/0 901

MSMS

samtalkali als NaOH. 1 g aktivierte feinteilige Kohle, behandelt mit Polyäthylen, wurde zum Schwimmen auf der Oberfläche der resultierenden gemischten Lösung gebracht, und mit Luft als Oxidationsmittel standen die Reaktionspartner ungestört während 12 Stunden. Am Ende dieser Zeit fand man folgende Analysenwerte: Sulfidschwefel 41,2 g/l, Polysulfidschwefel 12,3 g/l und Alkali als NaOH 174,4 g/l. Die Anwesenheit von Schwarzlauge störte die übliche Bestimmung von Thiosulfat. Es war jedoch ersichtlich, daß die durch Contacogen geförderte Oxidation von Sulfid zu Polysulfid mit der vorhandenen Schwarzlauge voranschritt.total alkali as NaOH. 1 g activated, finely divided charcoal, treated with polyethylene, was made to float on the surface of the resulting mixed solution, and with air as an oxidizing agent the reactants stood undisturbed for 12 hours. At the end of this time the following analysis values were found: Sulphide sulfur 41.2 g / l, polysulphide sulfur 12.3 g / l and alkali as NaOH 174.4 g / l. The presence of black liquor bothered them usual determination of thiosulphate. However, it was evident that the oxidation of sulfide to polysulfide promoted by Contacogen progressed with the existing black liquor.

In einem anderen Beispiel wurden 500 g Kraft-Schwarzlauge, die restliche Sulfide enthielt, in einen Trog gegossen, um eine etwa 2 cm dicke Schicht zu gewinnen. Die Oberfläche der Schwarzlauge wurde mit aktivierter feinteiliger Kohle von 8 χ 30 Maschen,In another example, 500 grams of Kraft black liquor containing residual sulfides was poured into a trough to about 2 cm thick layer to be gained. The surface of the black liquor was activated with fine-particle activated carbon of 8 χ 30 mesh,

ο behandelt mit 2 % PTFE, in einer Menge von 22 g je 645 cm derο treated with 2% PTFE, in an amount of 22 g per 645 cm of the

Laugefläche bedeckt.Lye surface covered.

3DO g Schwarzlauge wurden in einen ähnlichen Trog gegossen und als Kontrolle verwendet.3DO g of black liquor were poured into a similar trough and used as a control.

Das Voranschreiten der Sulfidoxidation wurde analytisch mit folgenden Ergebnissen verfolgt:The progress of the sulfide oxidation was followed analytically with the following results:

Contacogen Kontrolle - kein Contacogen Reaktionszeit 0 12 0 1 2Contacogen control - no Contacogen reaction time 0 12 0 1 2

SuIfid+ 2,1 0,22 ^IJJ" 2,1 0,80 0,29SuIfid + 2.1 0.22 ^ IJJ "2.1 0.80 0.29

Polysulfidschwefel 0,0 0,33 0,22 X-WGrt 1,0 1,45 —Polysulphide sulfur 0.0 0.33 0.22 X-WGrt 1.0 1.45 -

Geruch der Probe stark "^Konzentration in g/l als SchwefelOdor of the sample strong "^ concentration in g / l as sulfur

209820/0901209820/0901

0,00.0 Ο,ΟΟΟ, ΟΟ 0,000.00 1,01.0 1,01.0 1,01.0 starkstrong starkstrong schwachweak

Diese Werte zeigen, daß aus dem Sulfid in der Schwarzlauge PoIysulfid nur in Anwesenheit des Contacogens gebildet worden war und daß die Geschwindigkeit der Sulfidoxidation in dessen Anwesenheit sehr schnell war. Wiederum störte die intensive Färbung der Schwarzlauge die genaue Bestimmung der vorhandenen Thiosulfate. These values show that from the sulfide in the black liquor, polysulfide had only been formed in the presence of the contacogen and that the rate of sulfide oxidation was in its presence was very quick. Again, the intense color of the black liquor interfered with the precise determination of the thiosulfates present.

Kraft-Schwarzlauge ist normalerweise übelriechend infolge der Anwesenheit von Mercaptanen und organischen Sulfiden, und Papiermühlen dienen über große Längen dazu, diesen Geruch auszuschalten. Die Menge dieser übelriechenden Verbindungen kann in der in Kontakt mit dem Contacogen oxidierten Schwarzflüssigkeit stark vermindert werden. Die Geruchsversuche wurden von drei Personen durchgeführt, die einzeln den Geruch der Luftschicht unmittelbar über der Laugeschicht beurteilten.Kraft black liquor is usually malodorous as a result of the Presence of mercaptans and organic sulphides, and paper mills serve over great lengths to eliminate this odor. The amount of these malodorous compounds in the black liquid oxidized in contact with the Contacogen can be severe be reduced. The odor tests were carried out by three people who individually measured the odor of the air layer directly assessed over the caustic layer.

Die Möglichkeit, Schwarzlauge zu verarbeiten, ist wesentlich, da es nach der vorliegenden Erfindung auch möglich ist, die PoIysulfidkonzentration in der Kochlauge in dem Aufschlußbehälter zu kontrollieren, indem man etwas von der verwendeten Kochlauge durch einen Polysulfidgerfrator rezirkuliert, der derart an dem Aufschlußbehälter angeordnet ist, daß ein Teil der Kochflüssigkeit daraus abgezogen, durch den Polysulfldgenerator geführt und sodann wieder in den Aufschlußbehälter eingeführt wird. Unabhängig von der speziellen Anordnung ist es vorteilhaft, die Einführung von Luft in die Polysulfidlauge zu vermeiden, da sonst eine Neigung besteht, Polysulfid in Thiosulfat umzuwandeln.The ability to process black liquor is essential, since it is also possible according to the present invention to adjust the polysulfide concentration control in the cooking liquor in the digestion vessel by adding some of the cooking liquor used is recirculated through a polysulfide freezer, which is arranged on the digestion vessel that part of the cooking liquid withdrawn therefrom, passed through the polysulfide generator and then reintroduced into the digestion container. Independent Because of the special arrangement it is advantageous to avoid the introduction of air into the polysulphide liquor otherwise there is a tendency to convert polysulphide into thiosulphate.

Die folgenden Beispiele erläutern die Verwendung von Polysulfid-Pulpebehandlungslaugen, die unter Verwendung von Systemen nachThe following examples illustrate the use of polysulphide pulp treatment liquors, the using systems according to

209820/0901209820/0901

der vorliegenden Erfindung hergestellt werden können. Zwischen 1 % und etwa IO % Polysulfidschwefel, bezogen auf das Ofentrokkengewicht (OT) von Holzschnitzeln,können mit verschiedenen Typen von Holzschnitzeln verwendet werden. Kochflüssigkeit wird über die Schnitzel in dem Aufschlußbehälter gegossen, und Wasser wird zugesetzt, um das Verhältnis von Lauge zu Holz auf etwa 4 : 1 bis 4,5 : 1 zu bringen. Der Aufschlußbehälter wird dicht verschlossen und die Lauge so schnell wie möglich auf 100° C erhitzt, indem sie durch einen Wärmeaustauscher zirkuliert wird. Mitgerissene Luft wird freigesetzt,und das Kochen wird fortgesetzt, wie angegeben. Die Bewertung erfolgt vorzugsweise mit Chargen von etwa 50OO g (OT) Holzschnitzeln.of the present invention. Between 1% and about 10% polysulphide sulfur, based on the oven dry weight (OT) of wood chips, can be used with different types of wood chips. Cooking liquid is over Pour the chips into the digestion vessel, and add water to bring the ratio of lye to wood to about 4: 1 up to 4.5: 1. The digestion container is tightly closed and the lye is heated to 100 ° C as quickly as possible, by circulating it through a heat exchanger. Entrained air is released and cooking continues, as stated. The assessment is preferably carried out with batches of around 50OO g (OT) wood chips.

Beispiel 1example 1

Eine gemischte Holzschnitzelmasse wurde folgendermaßen bereitet:A mixed wood chip mass was prepared as follows:

KastanieneicheChestnut oak 20 %20% TulpenpappelTulip poplar 8 %8th % ScharlacheicheScarlet oak 15 %15% Hart- und WeichHard and soft ahornmaple 6 %6% WeißeicheWhite oak 10 %10% EscheAsh 2 %2% SchwarzeicheBlack oak RüsterElm 2 %2% RoteicheRed oak 2 %2% Buchebeech 1 %1 % andere Eichenother oaks 5 %5% Plataneplane 1 %1 % Hickoryhickory 15 %15% andere Harthölzerother hardwoods 5 %5%

Die Kochbedingungen waren folgende:The cooking conditions were as follows:

18 % aktives Alkali, ausgedrückt als N3 18% active alkali expressed as N 3

20 % SuIfiditat, ausgedrückt als Na?0 und definiert durch das20% suIfidity, expressed as Na ? 0 and defined by the

folgende Verhältnisfollowing ratio

209820/0901209820/0901

Na2S0 + 100 NaOH + Na2SNa 2 S 0 + 100 NaOH + Na 2 S

Verhältnis von Lauge zu Holz 4 : 1 (l/kg)Ratio of lye to wood 4: 1 (l / kg)

3 % Polysulfidschwefel (bezogen auf das Holztrockengewicht OT)3% polysulphide sulfur (based on the dry wood weight OT)

90 Minuten von 100 bis 163° C90 minutes from 100 to 163 ° C

60 Minuten bei 163° C60 minutes at 163 ° C

Nach dem Kochen wird der Aufschlußbehälter abgeblasen und mit heißem Wasser gefüllt und sodann erneut abgeblasen. Die Fasern werden frei von Schwarzlauge gewaschen und durch ein Sieb mit Schlitzen von 2 mm Breite gesiebt. Typische Werte für ein Kochen nach dieser Art sind folgende:After boiling, the digestion container is blown off and filled with hot water and then blown off again. The fibers are washed free of black liquor and sieved through a sieve with slots 2 mm wide. Typical values for a boil of this type are the following:

Prozent gesiebter Pulpe 51,5 %Percent screened pulp 51.5%

Prozent der abgesiebten Splitter 0,8 %Percent of the screened splinters 0.8%

Gesamtproζentzahl 52,3 %Total percentage 52.3%

Die Permanganatzahl (K) beträgt im Durchschnitt 14,5. Die Pulpe wird folgendermaßen gebleicht: Chlorierung, ätzalkalische Extraktion, Hypochlorit und Chlordioxid. Die resultierende Pulpe ist gereinigt, und Handbögen werden nach TAPPI-Standard T 205m-58 und T 227-m-58 hergestellt und nach TAPPI-Standard T 220 m~60 und T 425m-6O bewertet. Typische Werte für nach dem oben beschriebenen Verfahren gewonnen Pulpe sind folgende:The permanganate number (K) averages 14.5. The pulp is bleached as follows: chlorination, caustic extraction, Hypochlorite and chlorine dioxide. The resulting pulp is cleaned and handsheets are made according to TAPPI Standard T 205m-58 and T 227-m-58 and assessed according to TAPPI-Standard T 220 m ~ 60 and T 425m-6O. Typical values for according to the above Process obtained pulp are the following:

CS. MahlungsgradCS. Degree of grinding 550550 99 440440 340340 250250 ReißfaktorTear factor 1OO,1OO, 66th 84,584.5 82,082.0 80,580.5 BerstfaktorBursting factor 33,33, 49,049.0 55,855.8 59,759.7 Brechlänge (BLM)Crushing length (BLM) 533O533O 72OO72OO 81608160 86308630 x-fachx-fold 3333 135135 338338 636636

209820/0901209820/0901

Masse 1,60 1,48 1,38 1,33Mass 1.60 1.48 1.38 1.33

Opakheit 74,0 70,9 68,3 66,3Opacity 74.0 70.9 68.3 66.3

Grundgewicht (OT) 59,6 59,3 59,3 59,6Basic weight (OT) 59.6 59.3 59.3 59.6

Beispiel 2Example 2

Ein Gemisch von Eichenschnitzeln wurde folgendermaßen hergestellt: A mixture of oak chips was made as follows:

I&stanieneiche 33 %I & stanie oak 33%

Scharlacheiche 25 %Scarlet Oak 25%

Weißeiche 17 %White oak 17%

Schwarzeiche 13 %Black oak 13%

Roteiche 3 %Red oak 3%

andere Eichen 8 %other oak 8%

Die Schnitzelmasse wurde unter den folgenden Bedingungen gekocht :The schnitzel mass was cooked under the following conditions:

23 % aktives Alkali als Na0O23% active alkali as Na 0 O

4Lt4Lt

19,1 % Sulfidität19.1% sulfidity

Verhältnis von Lauge zu Holz 4 : 1Ratio of lye to wood 4: 1

Polysulfidschwefel (berechnet auf das Holztrockengewicht-OT) 5 %Polysulphide sulfur (calculated on the dry wood weight OT) 5%

90 Minuten von 100 bis 170° C 45 Minuten bei 170° C90 minutes from 100 to 170 ° C 45 minutes at 170 ° C

Typische Aussieb- und Ergebniswerte für ein Kochen dieser Art erhielt man nach Beispiel 1 in folgender Weise:Typical sieving and result values for this type of cooking were obtained according to Example 1 in the following way:

Prozent gesiebe Pulpe 50,1 % Prozent Splitter auf einemPercent sieved pulp 50.1% percent sliver on one

Sieb mit Schlitzen von 2 mm 0,3 %Sieve with slots of 2 mm 0.3%

Gesamtproζentzahl 5Of4 %Total percentage 50 f 4%

Mittelwert für K 11,9Mean value for K 11.9

209820/0901209820/0901

5€Γ 5t) 5 € Γ 5t)

Die Bewertung von Handbögen lieferte folgende typische Werte für eine solche Pulpe:The evaluation of handsheets gave the following typical values for such a pulp:

CS. Man lung s gr adCS. Man lung s gr ad 550550 43Ο43Ο 360360 250250 ReißfaktorTear factor 87,287.2 84,684.6 81,581.5 78,778.7 BerstfaktorBursting factor 25,925.9 36,136.1 40,340.3 46,746.7 BrechlängeCrushing length 52555255 641Ο641Ο 72437243 793Ο793Ο x-fachx-fold 1515th 6565 122122 355355 MasseDimensions 1,721.72 1,581.58 1,511.51 1,411.41 Grundgewicht (OT)Basic weight (OT) 58,758.7 59,059.0 59,759.7 61,061.0 Beispiel 3Example 3

Eine Masse von Hartholzschnitzeln wurde folgendermaßen hergestellt: A mass of hardwood chips was made as follows:

ZitterespeQuivering aspen 13,3 %13.3% WeißbucheHornbeam 1212th großzahnige Espelarge-toothed aspen 6,7 %6.7% GelbbucheYellow beech 1212th HartahornHard maple 37,5 %37.5% Buchebeech 66th WeichahornSoft maple 12,5 %.12.5%.

Die Schnitzelmasse wurde unter folgenden Bedingungen gekocht:The schnitzel mass was cooked under the following conditions:

23 % aktives Alkali als 3 23% active alkali as 3

20 % Sulfidität20% sulfidity

Verhältnis von Lauge zu Holz 4 : 1 (l/kg)Ratio of lye to wood 4: 1 (l / kg)

Polysulfidschwefel (berechnet auf Trockengewicht des Holzes-OT) 6 %Polysulphide sulfur (calculated on the dry weight of the wood OT) 6%

90 Minuten von 100 bis 152° C
60 Minuten bei 152° C.
90 minutes from 100 to 152 ° C
60 minutes at 152 ° C.

Typische Vierte, die für ein Kochen nach dieser Art erhalten wurden, sind folgende:Typical fourths obtained for this type of cooking are the following:

209820/0901209820/0901

sisi

Prozent gesiebte PulpePercent sifted pulp

Mit einem Sieb mit einer Schlitzbreite von 2 mm abgesiebte SplitterSplinters screened off with a sieve with a slot width of 2 mm

Gesamtausbeute
Mittelwert für K
Total yield
Mean value for K

58,3 %58.3%

1,3 % 59,6 % 11,651.3% 59.6% 11.65

Handbögen einer jeden Pulpe ergaben bei der oben beschriebenen Bewertung folgende typische Werte:Hand sheets of each pulp gave the following typical values in the evaluation described above:

CS. MahlungsgradCS. Degree of grinding 580580 44O44O 360360 200200 ReißfaktorTear factor 96,096.0 87,287.2 85,085.0 81,281.2 BerstfaktorBursting factor 31,431.4 49,849.8 56,656.6 65,665.6 BrechlängeCrushing length 553O553O 744O744O 873O873O 92009200 x~fachx ~ fold 2222nd 171171 485485 11961196 HasseHate 1,591.59 1,461.46 1,391.39 1,301.30 Grundgewicht (OT)Basic weight (OT) 61,3661.36 6O,9O6O, 9O 61 ,O61, O 60,7260.72 Beispiel 4Example 4

Eine Masse von Kiefernschnitzeln wurde aus 2O % Weihrauchkiefer, 40 % geschlitzter Kiefer und 4O % langblättriger Kiefer bereitet. Die Schnitzelmasse wurde unter den folgenden Bedingungen gekocht:A mass of pine chips was prepared from 20% frankincense pine, 40% slotted pine and 40 % long-leaved pine. The schnitzel mass was cooked under the following conditions:

22 % aktives Alkali als Na2O 2O % Sulfidität22% active alkali as Na 2 O 2O % sulfidity

Verhältnis von Lauge zu Holz 4 : 1 Cl/kg) Polysulfidschwefel (berechnet auf Holztrockengewicht-OT) 6 %Ratio of lye to wood 4: 1 Cl / kg) Polysulphide sulfur (calculated on dry wood weight OT) 6%

9O Minuten von 100 bis 152° C 90 Minuten bei 152° C90 minutes from 100 to 152 ° C 90 minutes at 152 ° C

Prozentsatz der Gesamtausbeute 58,9 %Percentage of total yield 58.9%

Mittelwert für K 32,4Mean value for K 32.4

209820/0901209820/0901

SlSl

Die Bewertung einer solchen Pulpe lieferte folgende typische Ergebnisse:The evaluation of such a pulp gave the following typical results:

CS. MahlungsgradCS. Degree of grinding

Reißfaktor Berstfaktor Brechlänge x-fachTear factor, burst factor, breaking length x times

MasseDimensions

Grundgewicht (OT)Basic weight (OT)

Beispiel 5Example 5

530530

460460

340340

240240

149 13? 119149 13? 119

58,0 61,9 67,6 68,758.0 61.9 67.6 68.7

7649 8473 9052 8934 467 580 730 663 1,95 1,94 1,88 1,767649 8473 9052 8934 467 580 730 663 1.95 1.94 1.88 1.76

59,3 59,3 60,8 61,659.3 59.3 60.8 61.6

Unter Verwendung der Kieferschnitzelmasse wie in dem vorausgehenden Beispiel wurden die folgenden Bedingungen angewendet:Using the pine pulp mass as in the previous one Example, the following conditions were applied:

26 % aktives Alkali als 3 26% active alkali as 3

20 % Sulfidität20% sulfidity

Verhältnis von Lauge zu Holz 4 : 1 (l/kg) Polysulficlschwefel (berechnet auf Holztrockengewicht-OT) 9,65 % Ratio of lye to wood 4: 1 (l / kg) polysulfide sulfur (calculated on dry wood weight OT) 9.65 %

90 Minuten von 100 bis 164° C90 minutes from 100 to 164 ° C

90 Minuten bei 164° C90 minutes at 164 ° C

Typische TTerte für so behandeltes Material waren folgende:Typical values for material treated in this way were as follows:

Gesiebte Ausbeute (berechnet auf Trockengewicht-OT)Sieved yield (calculated on dry weight OT)

des Holzes 54,8 %of wood 54.8%

Splitter auf einem Sieb mit Schlitzen von 3,5 mm 1,0 % Gesamtausbeute 55,8 "Splinters on a sieve with slots of 3.5 mm 1.0% Total yield 55.8 "

Mittelwert für K 24,5Mean value for K 24.5

Beispiel 6Example 6

Die in diesem Beispiel verwendete Lauge war Kraft-Pulpebehandlungslauge aus einer industriellen Quelle und verstärkt durch Zugabe von 125 g/l technisch reiner Ha2S-Flocken. Die Analyse der verstärkten Lauge zeigte eine Konzentration an aktivem Alkali von 126,8 g/l, an Gesamtaslkali von 132,7 g/l und an Na0S von 77,5 g/l, alle ausgedrückt als Ka0O. Diese Lauge wurde dann in einem Polysulfidgenerator gemäß der vorliegenden Erfindung behandelt, wobei der Generator die allgemein in den Fig. 3 und 4 gezeigte Konstruktion besaß. Man erhielt eine Lauge folgender Konzentration:The liquor used in this example was Kraft pulp treatment liquor from an industrial source and fortified by adding 125 g / l of technically pure Ha2S flakes. The analysis of the amplified liquor showed a concentration of active alkali of 126.8 g / l, at Gesamtaslkali of 132.7 g / l and Na S 0 of 77.5 g / L, all expressed as Ka 0 O. This liquor was then treated in a polysulfide generator in accordance with the present invention, the generator being of the construction generally shown in FIGS. An alkali of the following concentration was obtained:

Na9S als Na2O 34,1 g/lNa 9 S as Na 2 O 34.1 g / L

Polysulfidschwefel 12,0 g/lPolysulfide sulfur 12.0 g / l

NaOH als Na2O 76,9 g/lNaOH as Na 2 O 76.9 g / L

Eine Masse von Weichholzschnitzeln wurde folgendermaßen bereitet: A mass of softwood chips was prepared as follows:

Balsamtanne 38 %Balsam fir 38%

Rotkiefer 16 %Red pine 16%

Strauchkiefer 19 %Shrub pine 19%

Weißkiefer 19 %White pine 19%

Schierlingstanne 8 %Hemlock 8%

Nach den üblichen Verfahren wurden Na?S und Alkali in einer ausreichenden Menge zugesetzt, um die angegebenen Sulfide und das angegebene aktive Alkali zu erhalten. Die Schnitzelmasse wurde dann unter den folgenden Bedingungen gekocht:Following the usual procedures, Na ? S and alkali added in an amount sufficient to obtain the indicated sulfides and indicated active alkali. The schnitzel mass was then cooked under the following conditions:

20 % aktives Alkali als Na3O20% active alkali as Na 3 O

25 % SuIfiditat25% suIfidity

Verhältnis von Lauge zu Holz 4 : 1 (l/kg)Ratio of lye to wood 4: 1 (l / kg)

Polysulfidschwefel (berechnet auf Holztrockengewichtbasis-OT) 1,75 %Polysulfide Sulfur (calculated on a wood dry weight basis OT) 1.75%

90 Minuten von 100 bis 170° C
90 Minuten bei 170° C
90 minutes from 100 to 170 ° C
90 minutes at 170 ° C

Beim Sieben erhielt man die folgenden Vierte:Seven gave the following fourths:

Prozent gesiebte Pulpe (Sieb mit Schlitzen vonPercent sifted pulp (sieve with slots of

3,5 mm Breite) 48,73 %3.5 mm width) 48.73%

Prozent abgesiebte Späne O,42 %Percent of screened chips O, 42%

Gesamtausbeute 49,15 %Overall yield 49.15%

Mittelwert für K 22,0Mean value for K 22.0

Die gewaschene Pulpe wurde unter Chlorierung, alkalischer Extraktion, mit Chlordioxid, alkalischer Extraktion und Behandlung mit Chlordioxid gebleicht. Nach dem Bleichen war die Pulpe gereinigt, und daraus gewonnene Handbögen wurden bewertet. Dabei erhielt man die folgenden Werte:The washed pulp was subjected to chlorination, alkaline extraction, bleached with chlorine dioxide, alkaline extraction and treatment with chlorine dioxide. After bleaching the pulp was cleaned, and handbows obtained therefrom were rated. The following values were obtained:

CS. MahlungsgradCS. Degree of grinding

Reißfaktor Berstfaktor Zerreißfestigkeit Brechlänge x-fachTear factor, burst factor, tensile strength, breaking length x-fold

MasseDimensions

Opakheit GlanzOpacity gloss

Grundqewicht, OTBasic weight, OT

535535

460460

330330

270270

100,6100.6 93,693.6 87,987.9 81,981.9 80,380.3 84,384.3 87,787.7 86,886.8 2O,92O, 9 21,821.8 23,123.1 22,422.4 1048810488 1077410774 1148511485 1132711327 14601460 20922092 25972597 28662866 1,351.35 1,331.33 1,291.29 1,321.32 61,661.6 57,857.8 56,956.9 53,253.2 84,884.8 84,084.0 82,282.2 79,O79, O 60,2660.26 61,1961.19 60,8260.82 59,8059.80

2 0 9 8 ? D / n.9.0 12 0 9 8? D / n.9.0 1

S5S5

+ΤΛΡΡΙ T 452 m-58 + ΤΛΡΡΙ T 452 m-58

Die obere begrenzende Menge an Polysulfidschwefel, die gebildet vzerden kann, hängt von der Menge an T<Jatriumsulf id ab, das in dem Reduktionsmittel enthalten ist, und kann so viel wie etwa 100 g/l betragen. Ersichtlich gibt es keine Untergrenze für die r!enge des Polysulfidschwefeis. Die Produktion von Natriumhydroxid variiert im Verhältnis mit der Produktion an Polysulfidschwefel. Praktische Bedeutung kommt der Tatsache zu, daß die Verwendungvon Polysulfid in Mengen so wenig wie 1 %, bezogen auf das Ofentrockengewicht des Holzes einen Anstieg in der Ausbeute im Vergleich mit Kraftverfahren ergibt. Hier findet sich ein einzigartiger Vorteil der vorliegenden Erfindung in einem System zur Herstellung von Polysulfid, welches für die Behandlung von Lignocellulosematerial brauchbar ist, da im Vergleich mit bekannten Systemen es relativ einfach ist und den Vorteil bietet, an derzeit bestehende Kraftpulpebehandlungssysteme und Laugegewinnungssysteme anaepaßt werden zu können.The upper limiting amount of polysulfide sulfur that can be formed depends on the amount of T <i sodium sulfide contained in the reducing agent and can be as much as about 100 g / l. Obviously there is no lower limit for the size of the polysulphide sulfur. The production of sodium hydroxide varies in proportion to the production of polysulfide sulfur. Of practical importance is the fact that the use of polysulfide in amounts as little as 1 % based on the kiln dry weight of the wood gives an increase in yield compared to Kraft processes. Here is a unique advantage of the present invention in a system for the production of polysulfide which is useful for the treatment of lignocellulosic material, since compared to known systems it is relatively simple and offers the advantage of being adapted to currently existing kraft pulp treatment systems and caustic recovery systems can.

Obwohl die Beschreibung der vorliegenden Erfindung hauptsächlich auf die Umwandlung von Natriumsulfid oder Natriumhydrogensulfid Bezug nimmt, kann die vorliegende Erfindung auch unter Verwendung von Schwefelwasserstoffgas durchgeführt werden, da der Schwefelwasserstoff in Natriumhydroxid unter Bildung von 'Tatriumsulfid oder Natriumhydrogensulfid absorbiert werden kann. Auf dem Pulpeverarbeitungsgebiet erhält man Schwefelwasserstoff aus gelöster Schmelze, mit Kohlensäure behandelter Lauge, dem 7Mii:3chlußbehiilter, den vordamnfern, dem Blnstank und dom Schwarz-] ;iuffo.oxj dntionsturm.Although the description of the present invention refers primarily to the conversion of sodium sulfide or sodium hydrogen sulfide, the present invention can also be practiced using hydrogen sulfide gas since the hydrogen sulfide can be absorbed in sodium hydroxide to form sodium sulfide or sodium hydrogen sulfide. In the pulp processing area, hydrogen sulfide is obtained from dissolved melt, carbonated liquor, the 7Mii : 3chlußbehiilter, the front dam, the Blnstank and dom black]; iuffo.oxjdntionsturm.

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BAD ORIQiNALBAD ORIQiNAL

Die Behandlung von Lignocellulosematerialien ist nicht auf
voll chemisches Kochen beschränkt. Das Produkt des Systems nach der vorliegenden Erfindung kann auch in halbchemischer Verarbeitung, Schnitzelimprägnierung und irgendeiner anderen Schnitzelbehandlung u.dgl. verwendet werden, die normalerweise erhitzt
werden, um teilweise oder vollständige Trennung von Ligninen
und Cellulose zu bewirken, oder die zu irgendeiner anderen vorbereitenden Behandlung benutzt v/erden.
The treatment of lignocellulosic materials is not on
fully restricted to chemical cooking. The product of the system of the present invention can also be used in semi-chemical processing, chip impregnation and any other chip treatment and the like which normally heat
be to partial or complete separation of lignins
and cellulose, or used for any other preparatory treatment.

209870/0901209870/0901

Claims (2)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur Herstellung von iTatriumpolysulfid und Natriumhydroxid aus Natriumsulfid oder Natriumhydrogensulfid, dadurch gekennzeichnet, daß man ein gasförmiges Oxidationsmittel und ein aus einer wäßrigen, Natriumsulfid oder Natriumhydrogensulficl enthaltenden Lösung bestehendes Reduktionsmittel in Kontakt mit einem Contacogen, das relativ chemisch inert gegenüber dem Oxidationsmittel und Reduktionsmittel ist, und in Kontakt miteinander bringt, wobei das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel in der Lage sind, beim Kontakt miteinander eine Grenzfläche zu bilden, und das Contacogen gleichzeitig und in innigem Kontakt mit dem Oxidationsmittel und dem Reduktionsmittel hält und so an dem Contacogen gleichzeitig die Reduktion des Oxidationsmittels unter Bildung von Natriumhydro«fxid und die Oxidation von Sulfidionen oder Hydrogensulfidionen unter Bildung von Natrtumpolysulfid bewirkt.1. Process for the production of Iodium polysulphide and sodium hydroxide from sodium sulfide or sodium hydrogen sulfide, thereby characterized in that one has a gaseous oxidizing agent and one of an aqueous, sodium sulfide or sodium hydrogen sulfide containing solution existing reducing agent in contact with a Contacogen, which is relatively chemically inert to the oxidizing agent and reducing agent, and bringing into contact with each other, wherein the oxidizing agent and the reducing agent are able to form an interface on contact with one another, and the contacogen at the same time and in intimate contact with the oxidizing agent and the reducing agent and so on the Contacogen at the same time the reduction of the oxidizing agent with the formation of sodium hydroxide and the oxidation of Sulphide ions or hydrogen sulphide ions with the formation of sodium polysulphide causes. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ein Contacogen enthaltenden Behälter, Einrichtungen, die mit dem Contacogen zusammenarbeiten und ein überfluten des Contacogens mit dem Reduktionsmittel verhindern, Einrichtungen, die das Oxidationsmittel in Kontakt mit dem Reduktionsmittel und sovrohl das Oxidationsmittel wie auch das Reduktionsmittel in Kontakt mit dem Contacogen bringen und so eine Oxidation unter Bildung von Natriumpolysulfid und eine Reduktion unter Bildung von Natriumhydroxid an dem Contacogen bewirken, und Einrichtungen zur Gewinnung von unumgesetztem Reduktionsmitte! L und der Produkte den Redoxverfahrens.2. Device for performing the method according to claim 1, characterized through a container containing a contacogen, means that cooperate with the contacogen and a Prevent flooding of the contacogen with the reducing agent, devices that keep the oxidizing agent in contact with the reducing agent and so raw the oxidizing agent as well as the reducing agent in contact with the contacogen and such a thing Cause oxidation with the formation of sodium polysulphide and a reduction with the formation of sodium hydroxide on the Contacogen, and facilities for the extraction of unreacted reduction agent! L and the products the redox process. 209820/0901209820/0901 Leelee rs ers e iteite
DE19712151465 1970-11-06 1971-10-15 Process and device for the production of an aqueous cooking liquor containing sodium polysulphide and sodium hydroxide for the digestion of cellulose-containing materials Expired DE2151465C3 (en)

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SE7709554L (en) 1977-08-25
SE431740B (en) 1984-02-27
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SE388882B (en) 1976-10-18

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