Schwarzlauge ist ein Abfallprodukt der Zellstoffproduktion in Papierfabriken. Sie wird derzeit zur Rückgewinnung von Kochchemikalien und zur Erzeugung von Hochdruckdampf genutzt, der für die Zellstoff- und Papierherstellung benötigt wird. Schwarzlauge enthält verschiedene Substanzen wie Lignin, Hemicellulose, Natriumhydroxid (NaOH) und Natriumsulfid (Na₂S ) . Aus dem in der Schwarzlauge enthaltenen Lignin kann Biokraftstoff hergestellt werden.
Dem IEA-Bericht zufolge hat Schwarzlauge als Energiequelle jedoch eine glänzende Zukunft vor sich, da sie als eine der fünf wichtigsten Energiequellen der Erde gilt!
Eigenschaften von Schwarzlauge
Die grundlegenden Eigenschaften sind:
- Grundlagen der Konstruktion von Verdampfungsgeräten: Optimiert das Design basierend auf Wärmeübertragung, Materialeigenschaften und Prozessen.
- Auswirkungen von Veränderungen in der Chemie des Alkoholkreislaufs: Um die Leistung der Verdampfer sicherzustellen, ist eine regelmäßige Kontrolle der Abweichung vom Auslegungswert von entscheidender Bedeutung.
- Viskosität: Es beeinflusst die Bewegung und Wärmeleitung und nimmt bei höherem Feststoffgehalt und höheren Temperaturen zu.
- Anstieg des Siedepunkts: Die Ausrüstung muss mit steigenden Siedetemperaturen während der Verdampfung und unter dem Einfluss der chemischen Zusammensetzung und Konzentration zurechtkommen.
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Thermische Eigenschaften von Schwarzlauge
1. Korrelation der Wärmeleitfähigkeit:
Die Wärmeleitfähigkeit von Schwarzlauge wird mit einer Korrelation in Form von ± 4 %k, W/m°C -0.58 +1.44×10⁻³ ( T°C) -3.35× 10⁻³ (%S) modelliert. Mit einer Unsicherheit von etwa drei liefert diese Gleichung einen genauen Wert für die Wärmeleitfähigkeit bei jeder gegebenen Temperatur in Abhängigkeit vom Feststoffgehalt (%).
2. Spezifische Wärmekapazität (Cp):
Die spezifische Wärmekapazität (Cp) ist ungleichmäßig und variiert je nach Feststoffgehalt und Temperatur. Die Schwankung variiert zwischen 2700 und 3900 J/kg/°C bzw. 0.65 und 0.95 Btu/lbm/°F. Dieses Verständnis ist bei der Wärmeübertragung von Schwarzlaugen unerlässlich.
3. Verdampfungswärme:
Die Verdampfungsenthalpie beträgt -2325 kJ/kg bzw. 1000 Btu/lb. Die Kenntnis dieses Parameters ist entscheidend für die Prozessauslegung und -optimierung im Zusammenhang mit der Verdampfung von Schwarzlauge, da er die Bestimmung der für diesen Phasenübergang benötigten Energiemenge ermöglicht.
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Schwarzlauge aus der Papierindustrie
Diese Substanz enthält große Mengen an Schwebstoffen, organischen Schadstoffen und giftigen Verbindungen, die bei direkter Einleitung in nahegelegene Gewässer zu schwerwiegenden Umweltverschmutzungen führen. Die Hauptgefahren sind:
- Das Vorhandensein von Abfällen der Papierindustrie mit überschüssigen Fasern, Pigmenten und anorganischem Salz im Gewässer verleiht ihm eine dunkelschwarze Farbe und einen üblen, eigenartigen Geruch.
- Die in Abfällen der Papierindustrie vorkommende Schwarzlauge mit hohen Konzentrationen organischer Verunreinigungen hat einen hohen biochemischen Sauerstoffbedarf (BSB) von 5000–40000 g/l.
- Die im Zellstoffprozess verwendete extrudierte Schwarzlauge hat eine hohe Ligninkonzentration. Vollständige Nutzung des Ligninsulfonatprodukts in Form von Schwarzlauge zur Papierherstellung.
- Als Rohstoff wird konzentrierte, sulfonierte und entstaubte Schwarzlauge verwendet. wird umfassend bei der Herstellung von Lignosulfonatprodukten eingesetzt.
- Aus Gründen der ökologischen Sicherheit und der natürlichen Harmonie in der Entwicklung wird Schwarzlauge aus der Papierherstellung durch umfassende Nutzung in Ligninprodukte umgewandelt, was die ökologischen Auswirkungen reduziert.
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Warum entsteht bei der Papierherstellung eine schwarze Flüssigkeit?
Der Grund für das Vorhandensein von Flüssigkeit im Papierherstellungsprozess liegt in der Einleitung von drei Arten von Wasser.
- Die erste ist die Abfallflüssigkeit, die beim Aufschließen und Kochen entsteht und allgemein als Papierlauge bekannt ist.
- Die zweite Art ist das Wasser, das zum Waschen, Sortieren und Spülen des Fruchtfleisches verwendet wird, nachdem es von der Flüssigkeit, auch als Wasser bezeichnet, getrennt wurde.
- Schließlich gibt es noch das Wasser der Papiermaschine, das aufbereitet und wiederverwendet werden kann.
Unter diesen Wässern macht das Zwischenwasser über 10 % der nach der Schwarzlaugengewinnung verbleibenden Menge aus. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass 90 % der vom Werk freigesetzten Schadstoffe aus Schwarzlaugenemissionen stammen. Folglich stellen diese Emissionen eine Quelle der Umweltverschmutzung in Papierfabriken dar.
Die Zusammensetzung der Schwarzlauge verändert sich während des Aufbereitungsprozesses. Rohstoffe für die Papierherstellung, wie beispielsweise Stroh, enthalten Zellulose, Lignin und Hemizellulose (Glykane). Nur Zellulose (40 %) wird für die Papierherstellung verwendet, während 25 % aus Holz stammen. Die restlichen 18 % bestehen aus Hemizellulose und Xylose sowie Kalium, Stickstoff, Phosphor und anderen Elementen, die mit der Schwarzlauge entsorgt werden. Die Schwarzlauge enthält Substanzen wie Lignin und Hemizellulose sowie Xylose, Kalium, Stickstoff und Phosphor, die bedeutende industrielle und landwirtschaftliche Anwendungen finden.
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