PROCESS FOR REGENERATING A COOKING LIQUOR FROM A WASTE MAGNESIUM BISULPHITE COOKING LIQUOR, AND FILTER APPARATUS FOR CARRYING OUT THE PROCESS

Abstract: In the process, the cooking liquor is burnt, the magnesium oxide and sulphur dioxide contained in the resulting combustion gases are extracted for the manufacture of magnesium monosulphite (MgSO3) and magnesium bisulphite (Mg(HSO3)2), a part of the MgSO3 is thermally cleaved and the resulting products are recovered. In order to free the hot process gas practically completely from fine MgO dust without significant cooling and thereby be sure of avoiding encrustation of parts of the plant during the subsequent cooling of the process gas, the hot process gas containing S02, MgO and H2O arising from the cleaving of the magnesium monosulphite is subjected to filtration by means of a random non-woven (5, 18) to separate the MgO dust and the non-woven is cleaned as necessary. The filter apparatus consists of a heat-resistant housing (1) and a filter element which can be inserted in the housing (1) in the stream of process gas to be filtered, the filter element being fitted with a random non-woven of high temperature-resistant, sintered metallic material, in particular made of stainless chromium-nickel steel or chromium-nickel-molybdenum steel, or with a ceramic non-woven, with cleaning devices being provided within the apparatus. <IMAGE>

Description: Verfahren zur Regenerierung von Aufschluss lösung aus der gebrauchten Kochlauge eines Magnesiumbisulfit-Aufschlussverfahrens sowie Filterapparat zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regenerierung von Aufschluss lösung aus der gebrauchten Kochlauge eines Magnesiumbisulfit-Aufschlussverfahrens, wobei die Kochlauge verbrannt und in den resultierenden Verbrennungsgasen enthaltenes Magnesiumoxid und Schwefeldioxid zur Herstellung von Magnesiummonosulfit (MgSO3) und Magnesiumbisulfit (Mg(HSO3)2) herangezogen wird, ein Teil des MgSO3 thermisch gespalten und die Spaltprodukte gewonnen werden, sowie einen Filterapparat zur Durchführung des Verfahrens. Ein Verfahren dieser Art kann der AT-B - 347 236 entnommen werden. Bei der Zellstoffherstellung entweder mit einer Aufschlusslösung, welche kein freies, gelöstes SO2 enthält (Magnefite-Verfahren) oder mit einer freies, gelöstes SOL enthaltenden Aufschlusslösung (saures Magnesiumbisulfitverfahren) wird danach getrachtet, die Grundchemikalien Magnesiumoxid und Schwefeldioxid möglichst ohne Verluste im Kreislauf zu führen. Die nach der Kochung von cellulosehältigem Material mit einer Magnesiumbisulfit-Aufschlusslösung unter erhöhtem Druck anfallende Kochlauge, welche nach Vereinigung mit dem Waschwasser aus der Zellstoffwäsche als Dünnlauge bezeichnet wird, weist beim sauren Mg-bisulfitverfahren einen pH-Wert von etwa 2 bis 3 und einen Trockensubstanzgehalt von etwa 18 Massen% auf. Die Dünnlauge wird auf einen Trockensubstanzgehalt von etwa 55 Massen% eingedampft und in einem Laugenkessel verbrannt, wobei die Verbrennungstemperatur bei etwa 12500C liegt. Die Verbrennungswärme kann zur Abdeckung des betrieblichen Energiebedarfes, beispielsweise zur Erzeugung von Strom oder von Prozessdampf mit etwa 4 bar Druck, genützt werden. Die Verbrennungsgase enthalten S02 in der Grössenordnung von etwa 1 % und MgO, welch letzteres abgetrennt und in Wasser unter Bildung von MgO-Hydrat aufgeschlämmt wird. Die im Überstand enthaltenen wasserlöslichen Ballaststoffe, wie Chloride und Sulfite von Alkalimetallen, werden mittels eines Sedimentationsbeckens im Überlauf ausgeschleust. Das abgesetzte und notwendigenfalls aus zusätzlichem MgO bereitetes MgO-Hydrat wird als wässerige Aufschlämmung einer Absorptionsanlage zugeführt, welche im wesentlichen zwei Absorptionsstufen mit zwei oder mehreren Absorptionstürmen umfasst. In der ersten Stufe, der Monosulfitstufe, wird bei einem pH-Wert 2 7 mit S02 das nur schwer wasserlösliche Magnesiummonosulfit gebildet, welches als Kristallbrei anfällt. Das S02 stammt aus sogenanntem Schwachgas mit einem Gehalt von maximal 1,5 % S02, wobei das Schwachgas von MgO befreites Verbrennungsgas sowie S02-Mengen, welche gegebenenfalls bei der Kochung, der Zellstoffwäsche oder der Dünnlaugen-Eindampfung frei werden, in sich vereinigt. Der MgSO3-Kristallbrei wird sodann in einer zweiten Absorptionsstufe mit weiterem S02 aus dem Schwachgas bei einem pH-Wert < #5zu gut wasserlöslichem Magnesiumbisulfit umge- setzt. Die in der erhaltenen Mg(HSO3)2-Lösung noch enthaltenen wasserunlöslichen Ballaststoffe werden abgetrennt; die verbleibende Lösung wird als Rohsäure bezeichnet und einem Drucksäuresystem zugeführt. Wie bereits in der AT-B - 347 236 dargelegt ist, kann das 502 nicht verlustlos kreislaufgeführt werden. Beim sauren Magnesiumbisulfitverfahren wird der Rohsäure im Druck säuresystem bzw. im Kocher bei einem Druck von 1 bis 5 bar 502 bis zur Sättigung der Lösung zugeführt. Dieses nicht chemisch an Magnesium gebundene S02 wird als freies SOL bezeichnet. Ein Vorteil des sauren Verfahrens gegenüber dem Magnefite Verfahren ist in den für den Zellstoffaufschluss notwendigen erheblich niedrigeren Kochtemperaturen und Drücken begründet. Allerdings muss der Anteil des freien S02, der nicht im Drucksäuresystem verbleibt (Rückgasungen aus dem Kocher), sondern in die Dünnlauge eingebunden ist, aus dem Kreislauf entfernt werden und darf nicht zur Gänze der Absorptionsanlage zugeführt. werden, um ein ständiges Ansteigen der Rohsäuremenge zu verhindern. Die Gewinnung eines an S02 höher konzentrierten, sogenannten "Starkgases", welches dem Drucksäuresystem zugeführt werden könnte, aus dem Schwachgas ist wirtschaftlich nicht vertretbar. Um S02 daher in wieder verwertbarer Form aus dem Kreislauf zu entfernen, wird nach der AT-B - 347 236 ein Teil des MgS03 aus der Monosulfitstufe getrocknet und in einer Sulfitspaltanlage - beispielsweise in einem indirekt beheizten Drehrohrofen - bei Temperaturen von etwa 700 bis 8000C gespalten. Das bei der Spaltung entstehende MgO kann einerseits direkt - beispielsweise über eine Zellradschleuse - der Spaltanlage entnommen werden und muss andererseits als Feinstaub aus dem heissen Spaltgas (Prozessgas) abgetrennt werden. Das MgO kann zum einen Teil für die Teilneutralisation der Dünnlauge vor dem Eindampfen verwendet und zum anderen Teil dem Hydratisierbehälter, in welchem das aus den Verbrennungsgasen abgeschiedene MgO aufgeschlämmt wird, zugeführt werden. Das Prozessgas wird sodann über einen Gaskühler geführt und dort durch indirekte Kühlung weitestgehend getrocknet. Dieses S02-Starkgas mit einer Konzentration von ca. 70 bis 80 % an S02 kann entweder direkt dem Drucksäuresystem zur Rohsaureaufstärkung zugeführt werden oder es wird in einer Kondensationsanlage zu flüssigem S02 verarbeitet und danach direkt dem Kocher als Auf stärkung zugeführt. Darüber hinaus ist eine Verarbeitung dieses Starkgases zu elementarem Schwefel bzw. zu Schwefelsäure möglich. Eine möglichst vollständige Abtrennung des MgO-Feinstaubes aus dem Prozessgas ist eine unbedingte Voraussetzung für eine erfolgreiche Verwirklichung des Verfahrens. Wird nämlich das Prozessgas (Spaltgas) abgekühlt, ohne vorher das MgO praktisch restlos zu entfernen, kondensiert der im Prozessgas enthaltene, relativ hohe Anteil an aus dem Kri stallwasser des gespaltenen Magnesiummonosulfits stammende Wasserdampf und infolge Rückbildung von MgS03 treten Verkrustungen in den Anlagenteilen auf. Solche Verkrustungen können das gesamte Verfahren undurchführbar machen und müssen daher unbedingt vermieden werden. Eine Abscheidung des MgO-Staubes mittels eines Zyklons erwies sich als bei weitem nicht ausreichend effizient. Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die aufgezeigten Schwierigkeiten zu überwinden, d.h. eine praktisch vollständige Abtrennung des MgO-Staubes bei geringem Druckverlust in dem erforderlich hohen Temperaturbereich zu bewirken, ohne das Prozessgas wesentlich abzukühlen. Dabei war zu berücksichtigen, dass die üblichen Methoden zur Staubabscheidung aus Rauchgasen, wie Filtration mittels Elektrofiltern, textilen Schlauchfiltern, Keramikfiltern oder Filtern aus synthetischen Geweben nicht in Frage kamen, da Elektrofilter nur bis maximal 25000 einsetzbar sind und mit ihnen nur ein Abscheidungsgrad von 98 % erzielbar ist. Textile Schlauchfilter sind nur bis zu Temperaturen von l800C tauglich, an Keramikfiltern ist der Druckabfall zu hoch (ca. 500 bar). Auch Filter aus synthetischen Geweben sind bei Temperaturen über etwa 31000 nicht mehr einsetzbar. Die gestellte Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs definierten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das bei der Spaltung des Magnesiummonosulfites entstandene, SO2, MgO und H2O enthaltende heisse Prozessgas zur Abtrennung des MgO-Staubes einer Filtration unter Verwendung eines Wirrfaservlieses unterworfen wird und das Wirrfaservlies erforderlichenfalls gereinigt wird. Der Abscheidungsgrad von MgO liegt dabei über 99 %. Zweckmässig wird die Filtration bei einer Temperatur von 300 bis 8000C durchgeführt, um die Kondensation des im Prozessgas enthaltenen Wassers zu vermeiden. Das Wirrfaservlies wird vorteilhaft durch Rückspülung mit einem inerten Gas oder mit dem gereinigten Prozessgas bei einer Temperatur von 300 bis 8000C gereinigt. Die Rückspülung wird jeweils nach Erreichen eines vorbestimmten - vom Beladungsgrad des Wirrfaservlieses mit Staub abhängigen - erhöhten Druckabfalles eingeleitet. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das Wirrfaservlies durch Behandeln mit einer sauren Flüssigkeit eines pH-Wertes von unter 6, beispielsweise mit Magnesiumbisulfitlösung, gereinigt. Es ist auch möglich, das Wirrfaservlies einfach durch mechanische Erschütterungen bzw. Vibrationen vom MgO-Staub zu befreien. Der erfindungsgemässe Filterapparat mit einem hitzebeständigen Gehäuse und einem in das Gehäuse in die Strömung des zu filtrierenden Prozessgases einsetzbaren Filterelement ist dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement mit einem Wirrfaservlies aus einem hochtemperaturbeständigen, gesinterten metallischen Werkstoff, insbesondere aus rostfreien Chrom-Nickel- oder Chrom-Nickel-Molybdän-Stählen, oder mit einem Keramikfaservlies ausgestattet ist und innerhalb des Apparates Vorrichtungen zur Reinigung vorgesehen sind. Ein Wirrfaservlies aus metallischem Werkstoff ist - je nach gewünschtem freiem Querschnitt der Öffnungen - aus Metallfasern mit Stärken von 4 um bis 100 um und einer mittleren Länge von 25 mm zusammengesetzt. Als Folge der Sinterung werden die Öffnungen hinsichtlich ihrer Grösse und Lage unveränderbar. Die Gesamtstruktur des gesinterten Wirrfaservlieses bleibt jedoch flexibel. Die Vliese weisen infolge ihrer sehr hohen Porosität von bis zu 80 %, d.h. ihrer im Vergleich zum Faseranteil sehr grossen Summe der freien Öffnungsquerschnitte, ausserordentlich hohe Durchströmbarkeit auf, wodurch die Einstellung einer spezifischen Gasgeschwindigkeit im Bereich von 1 bis 20 cm/s bei einer Beladung mit Staub von 10 bis 400 g/m3 möglich ist. Die Differenz der in Strömungsrichtung vor und nach dem Filterelement gemessenen Drucke ist demnach vergleichsweise sehr gering. Bei einem Vlies aus Edelstahlfasern mittlerer Stärke beträgt der Mittelwert des Druckverlustes während einer gesamten Filtrationsperiode bis zur Reinigung des Filterelementes beispielsweise nur etwa 10 mbar. Zur Erhöhung der Formstabilität ist ein Wirrfaservlies aus metallischem Werkstoff zweckmässig auf ein metallisches Stützgewebe aufgebracht und aufgesintert. Ein solcher Aufbau verleiht dem Filterelement höchste Beständigkeit gegen Druckstösse und ermöglicht eine gute Übertragung mechanischer Schwingungen bei der Reinigung des Vlieses. Ein Keramikfaservlies ist sehr flexibel, leicht und beständig gegen das heisse Prozessgas. Es besteht im wesentlichen aus Aluminiumoxidfasern. Nach einer zweckmässigen Ausbildung ist das Filterelement als mit dem Wirrfaservlies bespannter Rahmen ausgebildet, in dessen Innenraum Spüllanzen vorgesehen sind. Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Wirrfaservlies über einen sich in das Innere des Gehäuses erstreckenden Ringflansch und einen den Innenraum des Gehäuses durchsetzenden zentralen Träger zur Bildung eines Filterkorbes zwischen dem zentralen Träger und der Wand des Gehäuses gelegt, wobei mittels des zentralen Trägers die Wand des Filterkorbes In Bewegung versetzbar ist. Der zentrale Träger weist vorteilhaft Auslässe zum Einführen eines Rückspülmediums auf und ist weiters vorzugsweise mit einer Oszillationsvorrichtung verbunden. Die mittels der Oszillationsvorrichtung auf das Filterelement übertragbaren Schwingungen bewirken in vielen Fällen allein schon eine ausreichende Reinigung der Wirrfaservliese. Selbstverständlich können die Schwingungen auch während eines Rückspülvorganges unterstützend ausgeübt werden. Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele in der Zeichnung noch näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen Filterapparates mit rechteckigem Rahmen, Fig. 2 ist eine Ansicht dieses Filterapparates aus Richtung II und in Fig. 3 ist ein erfindungsgemässer Filterapparat mit einem Filterelement in Form eines zylindrischen Korbes dargestellt. Mit 1 ist jeweils allgemein ein zylindrisches Gehäuse bezeichnet, welches seitlich angesetzt einen Einlassstutzen 2 für Prozessgas und einen zentralen Staubaustrag 3 an seinem unteren Ende aufweist. Das Filterelement besteht gemäss Fig. 1 und 2 aus einem rechteckigen Rahmen 4, welcher als Träger für ein Wirrfaservlies 5 dient. Der Rahmen 4 bildet mit dem Wirrfaservlies 5 eine sogenannte Filtertasche, in deren Innenraum zwei Spüllanzen 6 geführt sind. Das entstaubte Prozessgas verlässt den Filterapparat bzw. den Innenraum der Filtertasche durch den Abzug 7. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 erstreckt sich ein Ringflansch 8 in das Innere des zylindrischen Gehäuses 1. Ein Rohr 9 ist zentral durch die obere Abdeckung 10 des Gehäuses 1 geführt. Um eine Vertikalbewegung des Rohres 9 relativ zum Gehäuse 1 zu ermöglichen, sind an der Abdeckung 10 ein Schraubflansch 11 mit einer Ringdichtung 12 und weiters eine von in der Abdeckung 10 verankerten Stützen 13 getragene Führungsplatte 14 vorgesehen. Über das untere Ende des Rohres 9 ist eine Hülse 15 geschoben. Die Hülse 15 ist unten durch eine koaxial angebrachte Kreisscheibe 16 mit grösserem Durchmesser als die Hülse verschlossen. Zwischen dem unteren Ende des Rohres 9 und der Kreisscheibe 16 ist im Inneren der Hülse 15 eine Schraubenfeder 17 vorgesehen. Das Rohr 9, die Hülse 15, die Kreisscheibe 16 sowie die Schraubenfeder 17 stellen gemeinsam einen zentralen Träger für ein Wirrfaservlies 18 dar, welch letzteres über die Kreisscheibe 16 gelegt und im Ringflansch 8 eingespannt ist. Auf diese Weise ¯wird ein zylindrischer Filterkorb gebildet, welcher sich zwischen dem zentralen Träger und der Wand des Gehäuses erstreckt. Zwischen dem Ringflansch 8 und knapp unterhalb der oberen Abdeckung 10 ist ein Abzugsstutzen 19 für das entstaubte Prozessgas seitlich am Gehäuse 1 vorgesehen. Unter der Wirkung der Schraubenfeder 17 wird das Wirrfaservlies 18 mit einer bestimmten Vorspannung beaufschlagt, welche von der Position des Anschlagringes 20 am Rohr 9 abhängt. Der zentrale Träger bzw. das Rohr 9 ist weiters mit einer nicht dargestellten Oszillationsvorrichtung verbunden und das Rohr 9 weist im Bereich innerhalb des Filterkorbes genauso wie die Hülse 15 Auslässe 21 zum Einführen eines Rückspülmediums auf. Zur Reinigung des Wirrfaservlieses 18 wird der Zustrom des heissen Prozessgases durch Einlassstutzen 2 kurzzeitig unterbrochen und mittels der Oszillationsvorrichtung wird der zentrale Träger und damit das Vlies 18 in Schwingungen versetzt. Der am Filterkorb bzw. am Vlies 18 haftende Staub fällt durch den zentralen Staubaustrag 3 in ein Sammelgefäss, aus welchem er in den Hydratisierbehälter abgezogen werden kann. Unabhängig von diesem mechanischen Reinigungsvorgang kann durch das Rohr 9 des zentralen Trägers ein Rückspülmedium eingeführt werden, welches durch die Auslässe 21 in das Innere des Filterkorbes gelangt und beim Durchströmen des Wirrfaservlieses 18 den daran haftenden Staubbelag abträgt. Die Gasfiltration kann unmittelbar nach der Reinigung fortgesetzt werden. Selbstverständlich können erfindungsgemäss auch mehrere taschen- oder korbförmige Filterelemente in ein einziges Gehäuse nach Art eines Mehrkammerfilters eingesetzt sein. Weiters können zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens auch mehrere erfindungsgemässe Filterapparate hintereinander oder parallel geschaltet sein.

Claims: A method for regenerating pulping solution from the spent cooking liquor of a magnesium bisulfite pulping process, wherein the cooking liquor is burnt and magnesium oxide and sulphur dioxide contained in the resulting combustion gases are used for the production of magnesium monosulfite (MgSO₃) and magnesium bisulfite (Mg(HSO₃)₂), a portion of the MgSO₃ is thermally cleaved and the cleavage products are recovered, characterized in that the hot process gas formed during the cleavage of magnesium monosulfite and containing SO₂, MgO and H₂O, is subjected to a filtration procedure to separate the MgO dust by using an entangled fibre web (5; 18), which entangled fibre web exhibits a very high porosity of up to 80 % and is composed of a high-temperature resistant sintered metallic material including metal fibres having thicknesses of from 4 µm to 100 µm and an average length of 25 mm, and that the entangled fibre web is cleaned, if required. A method according to claim 1, characterized in that the filtration procedure is carried out at a temperature of from 300 to 800°C. A method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the entangled fibre web (5; 18) is cleaned by backflushing with an inert gas or purified process gas at a temperature of from 300 to 800°C. A method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the entangled fibre web (5; 18) is cleaned by being treated with an acidic liquid having a pH of below 6, for instance, with magnesium bisulfite solution. A filtering apparatus for carrying out the process according to any one of claims 1 to 4, comprising a heat-resistant casing (1), a filter element insertable into said casing (1) in the flow of the process gas to be filtered, and means for cleaning said filter element provided within said apparatus, characterized in that the filter element is equipped with an entangled fibre web (5; 18) of a high-temperature resistant sintered metallic material, in particular, of stainless chromium-nickel or chromium-nickel-molybdenum steels, including metal fibres having thicknesses of from 4 µm to 100 µm and an average length of 25 mm, which entangled fibre web exhibits a very high porosity of up to 80 %. A filtering apparatus according to claim 5, characterized in that the entangled fibre web (5; 18) is applied and sintered on a metallic supporting web. A filtering apparatus according to any one of claims 5 or 6, characterized in that the filter element is designed as a frame (4) covered by said entangled fibre web (5) and in whose interior flushing lances (6) are provided (Figs. 1, 2). A filtering apparatus according to any one of claims 5 or 6, characterized in that the entangled fibre web (18) is laid over an annular flange (8) extending into the interior of the casing and over a central carrier (9, 15, 16, 17) passing through the interior of the casing, so as to form a filter basket between said central carrier and the wall of the casing (1), the wall of the filter basket being displaceable by means of the central carrier (Fig. 3). A filtering apparatus according to claim 8, characterized in that the central carrier (9, 15) comprises outlets (21) for introducing backflush medium. A filtering apparatus according to any one of claims 8 or 9, characterized in that the central carrier (9) is connected to an oscillation means.

Inventors: GLASER, WOLFGANG J., DIPL.-ING., LOQUENZ, HEINZ, DIPL.-ING., SCHWEIGER, HELMUT, WOLSCHNER, BERND, DIPL.-ING. DR., ZIKELI, STEFAN
Applicants: LENZING AKTIENGESELLSCHAFT, WAAGNER-BIRO AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1986
Main classification: D21C11
IPC codes: D21C11, B01D46, B01D39