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Papierindustrie

Zellstoff- und Papier: Natur in jeder Faser

Corrugated cardboard close-up. Paper industry

Die Papierherstellung umfasst mehrere Schlüsselprozesse, beginnend mit der Zerkleinerung und Aufbereitung von Holz zu Zellstoff. Dieser Zellstoff wird gereinigt und zu einer Masse verarbeitet, die dann auf speziellen Maschinen zu Papierbögen oder -rollen geformt wird. Dabei werden Feuchtigkeit, Druck und Temperatur genau gesteuert, um die gewünschten Papiereigenschaften zu erzielen.

Was versteht man unter Papierindustrie?

Die Zellstoff- und Papierindustrie ist ein bedeutender Wirtschaftszweig, der sich mit der Herstellung von Papier und Papierprodukten aus natürlichen Rohstoffen wie Holzfasern befasst. Diese Industrie spielt eine zentrale Rolle in unserem täglichen Leben, da sie die Grundlage für eine breite Palette von Produkten bildet, die von Zeitungen über Verpackungen bis hin zu Hygieneprodukten reicht. Die Herstellung von Papier erfordert komplexe Verarbeitungsprozesse, bei denen sowohl technologische Innovationen als auch ökologische Aspekte berücksichtigt werden müssen. In diesem Zusammenhang stehen auch Nachhaltigkeitsbestrebungen und der verantwortungsvolle Umgang mit Ressourcen im Fokus der Branche.

Was ist Schwarzlauge?

Schwarzlauge ist ein Nebenprodukt der Zellstoff- und Papierproduktion, das bei der Herstellung von Zellstoff aus Holzfasern anfällt. Es handelt sich um eine stark alkalische Lösung, die verschiedene chemische Verbindungen wie Lignin, anorganische Salze und andere organische Stoffe enthält. Aufgrund der hohen Alkalität und der enthaltenen Verunreinigungen ist Schwarzlauge umweltbelastend und erfordert eine sorgfältige Behandlung.

Was passiert mit der Schwarzlauge?

Der Papierherstellungsprozess besteht im Wesentlichen aus vier großen Teilen. Zunächst der Kochvorgang, bei dem das Holz physikalisch und chemisch behandelt wird. Zweitens die Zellulose- und Pulpeproduktion und schließlich die Papierherstellung in den Papiermaschinen. Der verbleibende vierte Teil dieser Produktion ist die Schwarzlaugenbehandlung in einem komplexen und kostspieligen Verfahren, um die Energie- und Umweltkosten zu senken und die gesamte Papierherstellung wirtschaftlich zu machen.

Herstellung von Papier. Ein wesentlicher Teil des Prozesses beschäftigt sich mit der Aufbereitung der Schwarzlauge

Pro Tonne Zellulose müssen etwa sieben Tonnen Schwarzlauge verarbeitet werden. Sie wird in einem Verdampfungsprozess auf eine höhere Trockenmasse konzentriert. Die konzentrierte Lauge wird anschließend in den Rückgewinnungskessel eingespritzt und dort verbrannt. Dieser ist das technische Herzstück der Schwarzlaugenaufbereitung, da er Hochdruckdampf erzeugt, der in Turbogeneratoren eingespeist wird, wodurch der Dampfdruck für die Verwendung in der Fabrik reduziert und elektrischer Strom erzeugt wird; außerdem wird der Großteil der wertvollen Chemikalien in mehreren Rückgewinnungsstufen zurückgewonnen.

Während des Verbrennungsprozesses wird das wasserfreie Natriumsulfat (Na₂SO₄) durch thermochemische Reduktion zu Natriumsulfid (Na₂S) reduziert (Na₂SO₄ + 2C → Na₂S + 2CO₂).

Die am Boden des Kessels ausgetragene Schmelze wird in weiteren Kreislaufprozessen in Rekaustifizierungsverfahren verarbeitet, in denen Natriumcarbonat (Na₂CO₃), Calciumcarbonat (CaCO₃) und Calciumoxid (CaO) zur Regenerierung von Natriumhydroxid (NaOH) umgesetzt werden.

White paper on a roll, slightly unrolled, you can see the individual strips
Paper mill

Prozessfremde Elemente (NPE)

Verbleibende mineralische Rückstände aus dem Verbrennungsprozess, so genannte prozessfremde Elemente (NPE), die Natrium-, Chlorid- und Kaliumverbindungen enthalten (Na₂SO₄, Na₂CO₃, NaCl, K₂SO₄, K₂CO₃ und KCl) enthalten, müssen abgeschieden werden, um Korrosion zu vermeiden und können den vorangegangenen Prozessen wieder zugeführt werden. Ebenfalls wird die Laufzeit des Rückgewinnungskessels durch die Vermeidung von Ablagerungen auf den Wärmetauschern verlängert und dadurch ungeplante Ausfallzeiten vermieden.

Die mineralischen Ablagerungen werden mit Rußbläsern von den Wärmetauschern weggespült und gesammelt. Elektrostatische Abscheider (ESP) sammeln flüchtige Salze aus der Luft nach dem Feuerungsteil, die die Gasweg-Wärmetauscher des Rückgewinnungskessels verstopfen können. Diese mineralienreichen Stoffströme können in separaten Anlagen aufbereitet werden.

ARC bzw. CRP Verfahren mit Zentrifugen zur Rückgewinnung der mineralischen Ablagerungen

NPE-Rückgewinnungssysteme sind entweder Auslaugungs- oder Kristallisationsverfahren nach den Rußbläsern und dem Elektrostatischen Abscheider, um Natriumcarbonat (NaCO₃), Chlorid (Cl⁻) und Kalium K⁺ Salze zurückzugewinnen bzw. deren Konzentrationen im Abwasserkreislauf zu verringern.
Spezielle ARC- und CRP-Systeme ermöglichen Einsparungen durch die Rückgewinnung von Natriumcarbonat (NaCO₃), wasserfreiem Natriumsulfat (Na₂SO₄) oder die Umwandlung von Sulfaten in verkaufsfähiges Kaliumsulfat (SOP oder K₂SO₄).

SIEBTECHNIK TEMA Schubzentrifugen oder SIEBTECHNIK TEMA CONTURBEX Zentrifugen, in der Regel aus hochlegierten Edelstählen, werden je nach Größe des Rückgewinnungskessels für die Abtrennung von 1000 kg/h bis 30000 kg/h NPE-Salze pro Maschine eingesetzt.

 

SHS pusher centrifuge in fertilizer production
SHS pusher centrifuge for sodium sulphate in the factory hall in Mülheim an der Ruhr
CONTURBEX sieve screw centrifuge-for sodium carbonate or soda ash
CONTURBEX sieve screw centrifuge-for sodium carbonate or soda ash
Paper industry: CRP system with centrifuge for mixing salts containing sodium, chloride and potassium compounds (Na₂SO₄, Na₂CO₃, NaCl, K₂SO₄, K₂CO₃ and KCl)
CRP Plant mit CONTURBEX Zentrifuge zur Entfernung von Mischsalzen, die Natrium-, Chlorid- und Kaliumverbindungen enthalten
CONTURBEX H250 sieve screw centrifuge in the paper industry - mixed salts containing sodium, chloride and potassium compounds (Na₂SO₄, Na₂CO₃, NaCl, K₂SO₄, K₂CO₃ and KCl)
Siebschneckenzentrifuge CONTURBEX H250 - zur Trennung von Mischsalzen, die Natrium-, Chlorid- und Kaliumverbindungen enthalten
CRP Plant - Ash & Chloride Removal - Pulp & Paper_Mixed salts containing sodium, chloride and potassium compounds (Na₂SO₄, Na₂CO₃, NaCl, K₂SO₄, K₂CO₃ and KCl
Mischsalze, die Natrium-, Chlorid- und Kaliumverbindungen enthalten (Na₂SO₄, Na₂CO₃, NaCl, K₂SO₄, K₂CO₃ und KCl)
Screw screen centrifuge H450 in the paper industry - Application: Mixed salts containing sodium, chloride and potassium compounds (Na₂SO₄, Na₂CO₃, NaCl, K₂SO₄, K₂CO₃ and KCl)
Siebschneckenzentrifuge CONTURBEX H450 - zur Trennung von Mischsalzen, die Natrium-, Chlorid- und Kaliumverbindungen enthalten

Verschleißschutz

SIEBTECHNIK TEMA Zentrifugen werden speziell für die jeweilige Trennaufgabe optimiert. Bei der Werkstoffauswahl haben sich austenitische und ferritische Edelstähle im Zentrifugenbau für normal beanspruchende Anwendungen bewährt.

Bei Prozessen, in denen abrasive Stoffe verarbeitet werden, müssen die Zentrifugen mit einem wirksamen Verschleißschutz versehen werden. Ausgehend von der Steinkohleverarbeitung haben wir seit 1922 Verschleißschutzsysteme kontinuierlich weiterentwickelt.

Unsere Zentrifugen können mit hoch entwickelten Verschleißschutzsystemen aus z.B. Wolframcarbid, Stellite® oder Keramiktiles ausgerüstet werden, um nur einige zu nennen. Auch Gummierungen oder Matrixbeschichtungen haben sich in verschiedenen Anwendungen bewährt.

Bei Bedarf entwickeln unsere Ingenieure für unsere Kunden weltweit neue und effiziente Lösungen in der Beschichtungs-, Klebe- und Fügetechnik.

Werkstoffe

Zentrifugenbauteile sind nicht nur hohen Kräften ausgesetzt, sondern müssen auch verfahrenstechnischen Anforderungen wie Korrosion, Verschleiß und hohen Temperaturen standhalten. Außerdem spielen Kosten und Verfügbarkeit der Werkstoffe eine wichtige Rolle. Nach diesen sehr spezifischen Anforderungen wählen unsere Kunden die erforderlichen produktberührten Werkstoffe aus.

Duplex- und hochlegierte Edelstähle, Hastelloy® und Titanwerkstoffe für die unterschiedlichsten Prozesse und Beanspruchungen gehören zu unserem Tagesgeschäft im Zentrifugenbau. Unser Qualitätsmanagement hat für die Konstruktion, die Fertigungsverfahren und die Bauteilprüfung sehr detaillierte und kosteneffiziente Prozesse auf Basis der europäischen Richtlinien entwickelt.

Typische Blech- und Schmiedewerkstoffe für produktberührte Zentrifugenbauteile sind z.B.

  • EN 1.4404 / AISI 316L
  • EN 1.4571 / AISI 316Ti
  • EN 1.4462 / AISI 318LN / Duplex
  • EN 1.4410 / AISI F53 / Super Duplex
  • Lean Duplex
  • EN 1.4539 / AISI 904L
  • EN 1.4547 / 254SMO®
  • EN 1.4529 / AISI 926
  • EN 2.4819 / INCONEL® Alloy C-276
  • EN 2.4602 / Hastelloy® C22
  • EN 2.4610 / Hastelloy® C4
  • EN 3.7035 / Ti-II / Titan 994-Ti-grade 2
  • EN 3.7235 / Ti-IIPd / Titan 994 Pd-Ti-grade 7
  • sowie deren Gusswerkstoffe
SHS pusher centrifuge in fertilizer production

Schubzentrifuge SHS

Die SIEBTECHNIK TEMA Schubzentrifuge SHS hat sich als modernes Hochleistungsaggregat in vielen Branchen etabliert und bewährt.

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Siebschneckenzentrifuge CONTURBEX

Die CONTURBEX ist eine kontinuierlich arbeitende, filtrierende Zentrifuge mit sehr breitem Einsatzspektrum.

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