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Verfahren zur Vermeidung der Geruchsbelästigung där Umwelt beim Konzentrieren
von Zellst offablaugen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung der Geruchsbelästigung
der Umwelt beim Konzentrieren von Zellstoffablaugen aus dem alkalischen Aufschluß
durch direkten Tlrär.neausbausch mit Kesselabgasen und anschließendem Oxidieren
der Geruchsstoffe.
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Zur Rückgewinnung von Chemikalien werden Zellstoffablaugen aus dem
alkalischen Aufschluß in speziellen Kesseln verbrannt. @he 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 ).
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Diesen ninrichtungen 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.
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(PreDaration und Treatment of Word Pulp (1950) Chem.
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Eng.Progr. 64 (1968) 9 und Tappi 55 (1972) 8 ).
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Daneben gibt es auch sog. indirekte Kaskadeneindampfer.
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Bei diesen wird im indirekten Wärmeaustausch Zuluft erwärmt und als
Wärmeträger benutzt. Die warme Luft tritt mit der Zellstoffablauge in direkten Wärmeaustausch.
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aus dem alkalischen Aufschluß Zellstoffablaugei enthalten Na2S, Methylmerkaptan,
Methylsulfide usw.. In den Kasselabgasen befinden sich meist ca. 16 bis 17 Vol.
C02 und geringe Mengen an SO2.
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Wenn man nun in den direkten Wärmeaustauschern die Kesselabgase mit
der Zellstoffablauge in direkten Kontakt bringt, laufen Reaktionen nach den folgenden
chemischen Gleichungen ab:
dabei entsteht das übelriechende H2S, auch aus dem Methylmerkaptan und den Methylsulfiden
bilden sich unangenehme Geruchsstuffe.
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Verwendet man einen indirekten Kaskadeneindampfer, so kommt das C02
nicht mit dem Na2S in Beruhrung und es entsteht auch kein 1125. Mit dem indirekten
Kaskadeneindampfer läßt sich auf diese Weise die Bildung der übelriechenden Stoffe
verhindern. Die indirekte Kaskadeneindampfuig erfordert aber einen indirekten Wärmeaustausch
zwischen Kesselabgas und Luft, d.h. außerordentlich große Heizflächen.
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Dieses Verfahren ist daher sehr teuer.
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Um die Bildung übelriechender Stoffe zu vermindern, leitet man Sauerstoff
oder Luft in die Zellstoffablauge ein.
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Auf diese Weise wird das Natriumsulfid zu Natriumthiosulfat oxidiert,
welches mit dem C02 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 optimal ist ( Tappi 55 (1972) 8 und Pulp u. Paper Magazine of Canada
T 382).
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diese Nachteile zu vermeiden
und auf betriebssichere Art in wirtschaftlicher Weise die Geruchsbelastigung der
Umwelt beim Konzentrieren von Zellstoffablaugen zu vermeiden.
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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 enthaBenen
Geruchsstoffe anschliessend oxidiert.
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Die Oxidation der Geruchsstoffe erfolgt durch Sauerstoffenthaltende
Gase und findet bevorzugt im Kessel statt.
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Hierzu Werden die die Geruchsstoffe enthaltenden Abgase dem Kessel
zugeführt, und unter Zufuhr von Sauerstoff enthaltenden Gasen, z.B. von Luft, oxidiert.
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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. 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 Fberfuhrung des Na2S in H2S ca.3 Nm3
CO2 je Tonne Trockensubstanz. Das Kesselrauchgas enthält ca. 25 Volf C02, d.h. man
benötigt je Tonne Trockensubstanz etwa 12 Nm3 Kesselabgas. Wenn man mit 10-fachem
Überschuss arbeitet, so benötigt man 120 Nm3, dies sind etwa nur 2 9 der anfallenden
Kesselabgase. Die Rückführung so kleiner Mengen in den Kessel ist unproblematisch
und ändert dort die Verhältnisse nur unwesentlich. Prinzipiell ist es rwar 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 Athmosphät zu
schicken, dies hat aber den Nachteil, daß S02 in die Luft gegeben l-rd und der darin
enthaltene Schwefnl verloren ist.Oxidiert man im Kessel gemäß der Gleichung
so verläßt das Schwefeldioxid mit den Rauchgasen den Kessel.
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Wenn die Kesselabgase mit der Zellstoffablauge, vorzugsweise in einem
Venturi-Wäschery intensiv in Kontakt mit einander gebracht werden, dann wird ein
großer Teil des S°2 nadider Gleichung
an Natrium gebunden und ist somit wiedergewonnen (Chem.Eng.
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Progr. Vol. 64 No. 9).
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Be@vorzugter Weise wird man die Ablauge, die von der Eindampfanlage
komnt, in einem separaten VenturiliJascher 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 bringen und Venturi-Wäscher/mit dem grösseren
Volumenstrom der Kesselabgase die Endkonzentrierung vornehmen. Das mit H2S und den
übrigen aus der Ablauge ausgetriebenen fluchtigen übelriechenden Bestandteilen beladene
Abgas aus der 1 Stufe führt man vorzugsweise in den Kessel, wo es mit Sauerstoff
enthaltenden Gasen oxidiert wird.
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Das Verfahren ist auch dann 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.
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Wenn der teilstrom über den Kessel im Kreislauf geführt wird, muß
zur Deckung der Druckverluste ein Gebläse eingeschaltet werden, welches man bevorzugt
zwischen Venturi-Wäscher und Kessel setzt.
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Die «rfindung-ist in der Zeichnung beispielsweise und schematisch
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
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Die Figur zeigt beispielsweise und schematisch ein Fließschema des
erfindungegemässen Verfahrens.
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Es bedeuten: 1 Kessel, 2 Venturi-Wäscher I, 3 Zyklonabscheiber I,
4 Venturi-Wäscher II, 5 Zyklonabscheider Ii, 6 Umwälzw pumpe 1, 7 Umwälzpumpe II,
8 Leitung für Zellstoffablauge von der SindampTfanlege, 9 Leitung für Kesselabgas,
10
Leitung für kleinen Teilstrom des Kesselabgases 11 Leitung für großen Teilstrom
des Kesselabgases, 12 Ablaufleitung am Venturi-Wäscher I, 13 Umwälzleitung I, 14
Leitung für Zellstoffablauge zum Venturi-Wäscher II, 15 Leitung für übelriechendes
Abgas, 16 Geblase, 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 zu 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 1 2 , der größere Rest geht über Leitug 11 zum Venturi-Wäscher II
4. Die von der ~indampfanlage 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 Na2S03 , 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 1 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 1 13 im Kreislauf gepumpt, der Überschuß wird als Teilstrom aus
der Umwälzleitung 13 über Leitung 14 abgezogen und dem Venturi-Wäscher II 4, zugeführt.
Die von Plüssigkeit befreiten Abgase verlassen den Zyklonabscheider 3 über Leitung
15.
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Die Abgase , welche die übelriechenden Bestandteile enthalten,
werden
mittels Gebläse 16 über Leistung 17 in den Kessel 1 gefördert. Über Leistung 23
wird dem Kessel Luft zugeführt.
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( Ein Teil davon wird zur Verbr@nnung der Ablauge benötigt).
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Ein Teil davon vermischt sich mit den übelriechenden Gasen aus Leistung
17 im Kessel 1, so daß diese oxidiert werden. Die über Leitung 14 dem Venturi--,läscher
4 zugeführte Zellstoffablauge wird im Venturi-Wäscher 4 mit den über Leistung 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 lträrmeaustausches wird die Ablauge im Kreislauf
geführt. Hierzu wird, nachdem im Zyklonabscheider II 5 die Flüssigkeit von den Gasen
getrennt worden ist, die Zellstoffablauge über Leistung 18 abgezogen und mittels
Umwälzpumpe II 7 über die Umwälzleitung II 19 wieder dem Venturi-Wäscher 4 zugeführt.
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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 bettung
21 mittels des Abgasegebläses 22 abgesaugt und ins Freie gefördert.
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4usführungsbeispiel 15 000 kg/h Holzablauge mit einem Feststoffgehalt
von 6 000 kg/h werden, von einer Eindampfanlage kommend, einer erfindungsgemäss
ausgeführten Anlage zur Endkonzentrierung zugeführt. Beim Eintritt in die 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 Nm3/h Rauchgas mit ca.
2100C atl. davon werden 1000 Nm3/h 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.
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ca. 2 Vol% H2S, Das H2S und die übrigen flüchtigen übe2-riechenden
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 VenturiwVa;'scher 4 mit den restlichen Kesselabgasen aufkonzentriert. Die Abgase,
die den Zyklonabscheider 5 verlassen, enthalten ca. 40 ppm H2S, sie verursachen
keine Geruchsbelästigung.
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Vergleichsbeispiel Die gleiche Ablauge wurde in einer Anlage herkömmlicher
Bauart verarbeitet. Im Abgas wurden ca. 400-500 ppm H2S gefunden. Die Geruchsbelästigung
war erheblich.