DE2506969C2 - Verfahren zur Vermeidung der Geruchsbelästigung der Umwelt beim Konzentrieren von Zellstoffablaugen - Google Patents
Verfahren zur Vermeidung der Geruchsbelästigung der Umwelt beim Konzentrieren von ZellstoffablaugenInfo
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Classifications
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Description
25
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung der Geruchsbelästigung der Umwelt beim Konzentrieren
von Zellstoffablaugen aus dem alkalischen Aufschluß durch direkten Wärmeaustausch mit Kesselabgasen
und anschließendem Oxidieren der Geruchsstoffe.
Zur Rückgewinnung von Chemikalien werden Zellstoffablaugen aus dem alkalischen Aufschluß in
speziellen Kesseln verbrannt. Ehe sie dem Kessel zugeführt werden, konzentriert man sie auf über 55%
Feststoffgehalt Die Vorkonzentrierung wird üblicherweise in mehrstufigen dampfbeheizten Eindampfanlagen
durchgeführt Zur Durchführung der Endkonzentrierung sind mehrere Einrichtungen in Anwendung,
nämlich Kaskadeneindampfer, Zykloneneindampfer und ein- oder zweistufige Venturi-Wäscher (bei den
zweistufigen sind die Funktionen Wärmeaustausch und Wäsche getrennt).
Diesen Einrichtungen ist allen gemeinsam, daß in ihnen ein direkter Wärmeaustausch stattfindet Als
Wärmequelle dienen die Kesselabgase, denen zuvor der Hauptteil der Wärme zur Dampferzeugung entzogen
worden ist (Preparation und Treatment of Word Pulp (1950) Chem. Eng. Progr. 64 (1968) 9 und Tappi 55 (1972)
8). Daneben gibt es auch sog. indirekte Kaskadeneindampfer. Bei diesen wird im indirekten Wärmeaustausch
Luft erwärmt und als Wärmeträger benutzt. Die warme Luft tritt mit der Zellstoffablauge in direkten
Wärmeaustausch.
Zellstoffablaugen aus dem alkalischen Aufschluß enthalten Na2S, Methylmerkaptan, Methylsulfide usw.
In den Kesselabgasen befinden sich meist ca. 16 bis 17 Vol.-°/o CO2 und geringe Mengen an SO2. Wenn man
nun in den direkten Wärmeaustauschern die Kesselabgase mit der Zellstoffablauge in direkten Kontakt
bringt, laufen Reaktionen nach den folgenden chemisehen Gleichungen ab:
Na2S + CO2 + H2O - Na2CO3 + H2S
Na2S + SO2 + H2O - Na2SO3 + H2S
65
dabei entsteht das übelriechende H2S, auch aus dem
Methylmerkaptan und den Methylsulfiden bilden sich unangenehme Geruchsstoffe.
Verwendet man einen indirekten Kaskadeneindampfer, so kommt das CO2 nicht mit dem Na2S in Berührung
und es entsteht auch kein H2S. Mit dem indirekten Kaskadeneindampfer läßt sich auf diese Weise die
Bildung der übelriechenden Stoffe verhindern. Die indirekte Kaskadeneindampfung erfordert aber einen
indirekten Wärmeaustausch zwischen Kesselabgas und Luft, d. h. außerordentlich ^roße Heizflächen. Dieses
Verfahren ist daher sehr teuer.
Um die Bildung übelriechender Stoffe zu vermindern, leitet man Sauerstoff oder Luft in die Zellstoffablauge
ein. Auf diese Weise wird das Natriumsulfid zu Natriumthiosulfat oxidiert, welches mit dem CO2 dann
nicht mehr zu H2S-Bildung führt, ein Restbestand zu Na2S von ca. 0,5 g/l bleibt dabei allerdings noch übrig.
Auch das Methylmercaptan wird zu Dimethyldisulfid oxidiert, welches auch weniger stark riecht Nachteilig
bei diesem Verfahren ist jedoch, daß das Einleiten des Oxidators durch Schaumbildung oft erschwert wird und
daß sich nach einiger Zeit wieder Natriumsulfid zurückbildet Die Zähigkeit der Ablauge wird auch meist
zum Teil erheblich erhöht Dieses Verfahren birgt in sich eine Reihe von Quellen für Betriebsstörungen, so daß
diese Lösung auch nicht optimalst (Tappi 55 (1972) 8 und Pulp und Paper Magazine of Canada T 382).
Aus der älteren Anmeldung DE-OS 24 49 131 ist ein Verfahren bekannt, dem die Aufgabe zugrunde liegt
Alkalikarbonat unter Verwendung von Rauchgasen herzustellen, ohne daß mit den Rauchgasen Schwefelwasserstoff
abgeht und ohne daß Alkalikarbonat auskristallisiert wird. Hierbei wird so verfahren, daß die
Grünlauge mit Hilfe von kohlendioxidhaltigem Gas vorkarbonisiert wird, um den vom Restsulfid stammenden
Schwefelwasserstoff in die Grünlauge rückzuabsorbieren, bevor das Gas das System verläßt und dann über
die Karbonisierungsstufe in die Schwefelwasserstoff-Abscheidestufe geleitet wird. Das kohlendioxidhaltige
Gas wird zuerst der Karbonisierungsstufe und danach der Vorkarbonisierungsstufe zugeführt
Das beschriebene Verfahren wird so geführt, daß gemäß Gleichung (1) des angegebenen Beispiels neben
Na2CO3 noch NaHS entsteht, um zu vermeiden, daß H2S
gebildet und mit dem Rauchgas abgeführt wird. Hierzu ist eine aufwendige Apparatur, bestehend aus zahlreichen
Zwischenstufen mit z. B. einem Vorkarbonisator, einem Karbonisator und einem Stripper notwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und auf betriebssichere Art in
wirtschaftlicher und einfacher Weise die Geruchsbelästigung der Umweit beim Konzentrieren von Zellstoffablaugen
zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die Zellstoffablauge mit einem kleinen
Teilstrom der Kesselabgase in Berührung bringt ehe man die Endkonzentrierung im direkten Wärmeaustausch
vornimmt, und daß man die entstandenen in dem Abgas enthaltenen Geruchsstoffe anschließend oxidiert.
Die Oxidation der Geruchsstoffe erfolgt durch Sauerstoff enthaltende Gase und findet bevorzugt im
Kessel statt. Hierzu werden die die Geruchsstoffe enthaltenden Abgase dem Kessel zugeführt und unter
Zufuhr von Sauerstoff enthaltenden Gasen, z. B. von Luft, oxidiert.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß es gelingt, die Geruchsbelästigung
mit geringem Aufwand zu vermeiden, ohne daß es Schwierigkeiten mit der Ablauge gibt. Es wird hierbei so
gearbeitet, daß neben Na2CO3 noch H2S entsteht,
welches mit einem kleinen TeUstrom von Kesselabgas
abgeführt und anschließend oxidiert wird.
Der Gehalt an Na2S in der Ablauge beträgt in der
Regel unter 1%. Rechnet man mit einem ungünstigen Wert von 10 kg Na2S je Tonne Trockensubstanz, so
benötigt man zur Oberführung des Na2S in H2S ca.
3Nm3 CO2 je Tonne Trockensubstanz. Das Kesselrauchgas
enthält ca. 25 Vol.-% CO2, d. h. man benötigt je
Tonne Trockensubstanz etwa 12Nm3 Kesselab^as.
Wenn mit lOfachem Überschuß arbeitet, so benötigt man 120 Nmr, dies sind etwa nur 2% der anfallenden
Kesselabgase. Die Rückführung so kleiner Mengen in den Kessel ist unproblematisch und ändert dort die
Verhältnisse nur unwesentlich. Prinzipiell ist es zwar möglich, die Geruchsstoffe auch in an sich bekannter
Weise außerhalb des Kessels zu oxidieren, aber der geringste Aufwand ergibt sich, wenn man die die
Geruchsstoffe enthaltenden Abgase in den Kessel zurückführt. Es ist an sich auch möglich, falls man
außerhalb des Kessels oxidiert, die Abgase direkt nach der Entstaubung in die Atmosphäre zu schicken, dies hat
aber den Nachteil, daß SO2 in die Luft gegeben wird und
der darin enthaltene Schwefel verloren ist Oxidiert man im Kessel gemäß der Gleichung
2 H2S + 3 O2-2 SO2 + 2 H2O,
so verläßt das Schwefeldioxid mit den Rauchgasen den Kessel. Wenn die Kesselabgase mit der Zellstoffablauge,
vorzugsweise in einem Venturi-Wäscher, intensiv in Kontakt miteinander gebracht werden, dann wird ein
großer Teil des SO2 nach der Gleichung
Na2CO3 + SO2- Na2SO3 + CO2
an Natrium gebunden und ist somit wiedergewonnen (Chem. Eng. Progr. Vol. 64, No. 9).
Bevorzugter Weise wird man die Ablauge, die von der Eindampfanlage kommt, in einem separaten Venturiwäscher
mit geringem Druckverlust mit dem kleineren Teilstrom in Kontakt bringen, wobei die Ablauge nur
sehr wenig aufkonzentriert wird, und wird dann die Lauge in einen zweiten Venturi-Wäscher bringen und
mit dem größeren Volumenstrom der Kesselabgase die Endkonzentrierung vornehmen. Das mir H2S und den
übrigen aus der Ablauge ausgetriebenen flüchtigen übelriechenden Bestandteilen beladene Abgas aus der
1. Stufe führt man vorzugsweise in den Kessel, wo es mit Sauerstoff enthaltenden Gasen oxidiert wird.
Das Verfahren ist auch durchführbar, wenn zum direkten Wärmeaustausch andere geeignete Einrichtungen
verwendet werden, oder auch dann, wenn mit dem Teilstrom nur eine chemische Reaktion aber kein
Wärmeaustausch stattfindet.
Wenn der Teilstrom über den Kessel im Kreislauf geführt wird, muß zur Deckung der Druckvenuste ein
Gebläse eingeschaltet werden, welches man bevorzugt zwischen Venturi-Wäscher und Kessel setzt.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und schematisch dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben.
Die Figur zeigt beispielsweise und schematisch ein &o
Fließschema des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es bedeuten:
1 Kessel,
2 Venturi-Wäscher I,
3 Zyklonabscheider I,
4 Venturi-Wäscher II,
5 Zyklonabscheider II,
6 Umwälzpumpe I,
7 Umwälzpumpe IL
8 Leitung für Zellstoffablauge von der Eindampfanlage.
9 Leitung für Kesselabgas,
10 Leitung für kleinen TeUstrom das Kesselabgases,
11 Leitung für großen Teilstrom des Kesselabgases,
12 Ablaufleitung am Venturi-Wäscher I,
13 Umwälzleitung I,
!4 Leitung für Zellstoffablauge zum Venturi-Wäscher
H,
15 Leitung für übelriechendes Abgas,
16 Gebläse,
17 Leitung für übelriechendes Abgas zum Kessel
18 Ablaufleitung am Venturi-Wäscher II,
19 Umwälzleitung II,
20 Leitung für konzentrierte Zellstoffablauge zum Kessel,
21 Leitung für Abgas zum Abgasgebläse,
22 Abgasgebläse,
23 Leitung für Sauerstoff enthaltendes Gas zum Kessel.
Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet wie folgt: Im Abhitzekessel 1 wird den Kesselgasen der größte
Teil ihrer Wärme zwecks Dampferzeugung entzogen.
Die teilgekühlten Kesselabgase verlassen über Leitung
9 den Kessel 1, ein kleiner Teilstrom wird über Leitung
10 abgezogen und geht zum Venturi-Wäscher I 2, der größere Rest geht über Leitung 11 zum Venturi-Wäscher
II 4. Die von der Eindampfanlage kommende Zellstoffablauge wird über Leitung 8 dem Venturi-Wäscher
2 zugeleitet und versprüht. Im Venturi-Wäscher 2 kommen die Kesselabgase mit der Zellstoffablauge in
innigen Kontakt und aus dem CO2 und dem Wasser aus dem Kesselabgas einerseits und dem Na2S aus der
Zellstoffablauge andererseits entsteht neben Na2SO3,
welches in der Ablauge gelöst bleibt, das übelriechende flüchtige H2S. Das H2S gelangt zusammen mit den
Abgasen und den übrigen flüchtigen übelriechenden Gasen in den Zyklonabscheider I 3, wo die Flüssigkeit
von dem Gas abgetrennt wird. Die Ablauge läuft durch Leitung 12 ab und wird mittels der Umwälzpumpe I 6
über die Umwälzleitung I 13 im Kreislauf gepumpt, der Überschuß wird als Teilstrom aus der Umwälzleitung 13
über Leitung 14 abgezogen und dem Venturi-Wäscher
11 4, zugeführt. Die von Flüssigkeit befreiten Abgase
verlassen den Zyklonabscheider 3 über Leitung 15. Die Abgase, welche die übelriechenden Bestandteile enthalten,
werden mittels Gebläse 16 über Leitung 17 in den Kessel 1 gefördert. Über Leitung 23 wird dem Kessel
Luft zugeführt. (Ein Teil davon wird zur Verbrennung der Ablauge benötigt.) Ein Teil davon vermischt sich mit
den übelriechenden Gasen aus Leitung 17 im Kessel 1, so daß diese oxidiert werden. Die über Leitung 14 dem
Venturi-Wäscher 4 zugeführte Zellstoffablauge wird im Venturi-Wäscher 4 mit den über Leitung 11 zugeführten
Kesselabgasen innig in Kontakt gebracht, dabei geben die Kesselabgase im direkten Wärmeaustausch Wärme
an die Ablauge ab, so daß diese auf über 55% TS konzentriert wird. Zur Verbesserung des Wärmeaustausches
wird die Ablauge im Kreislauf geführt. Hierzu wird, nachdem im Zyklonabscheider II 5 die Flüssigkeit
von den Gasen getrennt worden ist, die Zellstoffablauge über Leitung 18 abgezogen und mittels Umwälzpumpe
II 7 über die Umwälzleitung II 19 wieder dem Venturi-Wäscher 4 zugeführt. Die konzentrierte Zellstoffablauge
wird dem Kreislauf über Leitung 20 entnommen und dem Kessel 1 zur Verbrennung
zugeführt. Die von Flüssigkeit befreiten und entstaubten Gase, die kaum noch Geruchsstoffe enthalten, werden
über Leitung 21 mittels des Abgasegebläses 22 abgesaugt und ins Freie gefördert.
Ausführungsbeispiel
15 000 kg/h Holzablauge mit einem Feststoffgehalt von 6000 kg/h werden, von einer Eindampfanlage
kommend, einer erfindungsgemäß ausgeführten Anlage zur Endkonzentrierung zugeführt. Beim Eintritt in die ι ο
Niederdruckstufe in den Venturi-Wäscher 2 enthält die Ablauge bezogen auf die Trockensubstanz unter
anderem ca. 5 g/kg Na2S. Hinter dem Kessel fallen 45 000 NmVh Rauchgas mit ca. 2100C an, davon werden
1000 NmVh dem Venturi-Wäscher 2 (Niederdruckstufe) zugeführt und mit der Zellstoffablauge in Kontakt
gebracht. Das Abgas enthält nach der Reaktion vor Eintritt in den Kessel u. a. ca. 2 Vol.-% H2S. Das H2S und
die übrigen flüchtigen übelriechenden Gase werden im Kessel mit Hilfe des Luftüberschusses der Verbrennungsluft
oxidiert. Die Ablauge, die noch u. a, ca. 0,4 g/l Na2S enthält, wird in der Hochdruckstufe im Venturiwäscher
4 mit den restlichen Kesselabgasen aufkonzentriert. Die Abgase, die den Zyklonabscheider 5
verlassen, enthalten ca. 40 ppm H2S, sie verursachen keine Geruchsbelästigung.
Vergleichsbeispiel
Die gleiche Ablauge wurde in einer Anlage herkömmlicher Bauart verarbeitet. Im Abgas wurden
ca. 400—500 ppm H2S gefunden. Die Geruchsbelästigung
war erheblich.
Claims (3)
1. Verfahren zur Vermeidung der Geruchsbelästigung der Umwelt beim Konzentrieren von Zellstoffablaugen
aus dem alkalischen Aufschluß durch direkten Wärmeaustausch mit Kesselabgasen und
anschließendem Oxidieren der Geruchsstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zellstoffablaugen
mit einem kleinen Teilstrom der Kesselabgase in Berührung bringt, ehe man die
Endkonzentrierung im direkten Wärmeaustausch vornimmt und daß man die entstandenen, in dem
Abgas enthaltenen Geruchsstoffe anschließend oxidiert
Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man zum Oxidieren Sauerstoff enthaltende Gase verwendet
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die die Geruchsstoffe
enthaltenden Abgase in den Kessel führt und unter Zufuhr von Sauerstoff enthaltenden Gasen oxidiert
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1975
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1976
- 1976-01-13 ZA ZA00760182A patent/ZA76182B/xx unknown
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