<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zum Zellulosekochen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kochen von Zellulose, bei dem wenigstens zwei Kochern je für sich zum in Gang setzen in einer Kochstufe, bei der die Temperatur des Kocherinhalts auf eine vorbestimmte höchste Temperatur erhöht werden soll, erwärmte Kochflüssigkeit von einem ausserhalb der Kocher bei Erwärmung unter Druck gespeicherten, für die Kocher gemeinsamen Kochflüssigkeitsvorrat zugeführt wird und die Kocher mit dieser Flüssigkeit gefüllt werden, wobei die zugeführte Kochflüssigkeit am Ende der Kochstufe zumindest zum grössten Teil dem Speicher zwecks erneuter Anwendung wieder zugeführt wird.
Mit Füllung wird in diesem Zusammenhang gemeint, dass dem Kocher so viel erhitzte Kochflüssigkeit zugeführt wird, dass er dadurch mindestens annähernd so viel von dieser enthält, wie er während der Kochstufe enthalten soll. Bei solcher Füllung, bei der die zugeführte Kochflüssigkeit vom Kocherinhalt gekühlt wird, kann die Kochflüssigkeit diesen Kocherinhalt nicht auf diese höchste Temperatur erhitzen, ohne dass sie bei einer noch höheren Temperatur zugeführt wird.. Die erforderliche Übertemperatur ist in vielen Fällen sehr hoch, z. B. wenn die erforderliche Temperaturerhöhung und die erwünschte höchste Temperatur des Kocherinhalts hoch sind.
Man pflegt daher in den meisten Fällen davon abzusehen, die Kochflüssigkeit auf so hohe Übertemperatur zu erhitzen, um zu hohen Druck im Speicher zu vermeiden ; statt dessen ist es gebräuchlich, nach dem Füllen mit Kochflüssigkeit dem Kocher weitere Wärme in anderer Weise zuzuführen, um die gewünschte höchste Temperatur zu erreichen. Ein bekanntes Verfahren besteht darin, nach erfolgter Füllung die Kochflüssigkeit durch den Kocher und den Speicher umlaufen zu lassen, bis diese Temperatur erreicht worden ist.
Wenn dabei, wie es vorausgesetzt wird, mindestens ein weiterer Kocher in gleicher Weise durch den gemeinsamen Vorrat bedient werden soll und die Umlaufperiode dieses Kochers während einer gewissen Zeit mit der des ersten Kochers zusammenfällt, erfolgt ein Austausch von Kochflüssigkeit zwischen den Kochern über den Vorrat, was keinen Nachteil zu bedeuten braucht, wenn beide Kochprozesse mit Kochflüssigkeit derselben Art betrieben werden können, d. h. mit einer Kochflüssigkeit, die die gleichen Chemikalien in der gleichen Konzentration enthält. Diese Bedingung kann jedoch in vielen Fällen nicht erfüllt werden. Als Beispiel hiefür können die Fälle genannt werden, in denen man die Möglichkeit ausnutzen will, Zellstoffmasse verschiedener Art in verschiedenen Kochern, gegebenenfalls aus verschiedenen Holzarten herzustellen.
Man braucht jedoch nicht so weit zu gehen, d3 Schwierigkeiten bereits entstehen können, wenn man die gleiche Zellstoffmassenqualität aus der gleichen Holzart herstellen will, jedoch Schnitzel mit verschiedenem Feuchtigkeitsgrad in verschiedenen Kochern erhält.
Es hat sich z. B. beim Sulfatkochen gezeigt, dass feuchtere Schnitzel nach Imprägnieren mit Weisslauge eine geringere Menge Alkali aufnehmen als trockener Schnitzel. Man muss daher mehr Alkali beim Kochen der feuchteren Schnitzel (nasses Kochen) einbringen als beim Kochen der trockeneren Schnitzel (trockenes Kochen). Wenn nach dem Imprägnieren und Einbringen einer für jeden Kocher abgemessenen Alkalimenge der Kochprozess in der oben genannten Weise durch Füllen von etwa einer gleich grossen Menge Schwarzlauge in jedem Kocher vom Vorrat in Gang gesetzt wird, so entsteht anfangs eine stärkere Lauge im feuchten Kochprozess als im trockenen Kochprozess.
Während der Umlaufperiode erfolgt darauf eine Ausgleichung der Laugenstärke in den beiden Kochprozessen, so dass der nasse Kochprozess zu wenig Alkali erhält und eine zu dunkle Zellstoffmasse gibt, während der trockene Kochprozess in entgegengesetztem Sinne beeinflusst wird.
<Desc/Clms Page number 2>
Es ist also offenbar, dass eine Schlusserwärmung des Kocherinhalts durch den angegebenen Umlauf von Kochflüssigkeit in solchen Fällen nicht zweckmässig ist ; die ScMusserwärmung muss daher in anderer Weise herbeigeführt werden, die einen solchen Umlauf ausschliesst. Eine theoretische Möglichkeit besteht darin, jeden Kocher mit von aussen dem System zugeführtem Dampf zu erwarmen ; wenn dies indirekt geschieht, setzt es besondere Wärmeübertragungsvorrichtungen für jeden Kocher voraus, was durch das Speichersystem unnötig gemacht werden soll. Geschieht es hingegen direkt, so verursacht die Kondensatbildung in den Kochern eine Erhöhung des Flüssigkeitsvolumens im System, die eine Abzapfung von Flüssigkeit notwendig macht, wodurch Wärmeverluste eintreten.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe, ohne dass derartige Schwierigkeiten auftreten. Die Erfindung ist in erster Linie dadurch gekennzeichnet, dass die gespeicherte Kochflüssigkeit auf eine Endtemperatur erwärmt wird, die mindestens ebenso hoch ist wie die genannte höchste Temperatur, jedoch niedriger ist als die Temperatur, die die Kochflüssigkeit besitzen muss, damit sie dem Kocherinhalt diese höchste Temperatur beim Füllen erteilen kann, wobei sie gleichzeitig Dampf mit mindestens dieser höchsten Temperatur abgibt und dieser Dampf beim Füllen des Kochers mit erhitzter Kochflüssigkeit dem Kocher in derjenigen Menge zugeführt wird, die erforderlich ist, um dem Kocherinhalt diese höchste Temperatur zu erteilen.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher beschrieben, die in Form eines Schemas und als Ausführungsbeispiel eine Kocher- und Speicheranlage zeigt. In der Zeichnung sind nur die vom Verfahren gemäss der Erfindung unmittelbar berührten Einzelheiten gezeigt, während die übrigen, gegebenenfalls bekannten Vorrichtungen z. B. für die Beschickung und Leerung des Kochers fortgelassen sind.
Mit la und 1b sind Kocher, mit 2 ist ein Speicher für in einem Flüssigkeitsraum 2b eingeschlossene Kochflüssigkeit bezeichnet. Vom Flüssigkeitsraum 2b kann diese Kochflüssigkeit mittels einer Pumpe 3 über Leitungen 4 und 5, sowie einen mit Dampf indirekt geheizten Erhitzer 6 in den Dampfraum 2a des Speichers 2 über dem Flüssigkeitsniveau in denselben wieder zurückgeleitet und so im Umlauf erhitzt werden. Heizdampf wird hiebei dem Erhitzer über eine Leitung 7 zugeführt und Kondensat dieses Dampfes wird durch eine Leitung 8 abgeleitet. Gemäss der Erfindung wird die umlaufende Kochflüssigkeit erhitzt, so dass sie Dampf in ausreichender Menge zur Füllung des Dampfraumes mit Dampf eines vorbestimmten Zustandes abgibt.
Dadurch, dass die Leitung 5 tangential in den Dampfraum über dem Flüssigkeitsniveau einmündet, wird während des Umlaufes gebildeter Dampf von der erhitzten Kochflüssigkeit wirksam abgetrennt. Erhitzte Kochflüssigkeit kann zum Oberteil jedes Kochers durch die Leitungen 9 und 10 sowie die Ventile lla und llb geleitet werden. Dampf vom Dampfraum 2a kann zum Boden jedes Kochers durch die Leitungen 12 und 13 sowie die Ventile 14a bzw. 14b geleitet werden. Die vom Speicher zugeführte Flüssigkeit kann zum Flüssigkeitsraum desselben vom Boden jedes Kochers für sich über die Leitung 15a bzw. 15b, eine Pumpe 16a bzw. 16b, ein Ventil 17a bzw. 17b sowie Leitungen 18 und 19 zugeführt werden. Durch Ventile 20a bzw. 20b kann Flüssigkeit im Kocher la bzw. 1b aus dem System abgeleitet werden.
Dem Speicher kann neue Kochflüssigkeit über ein Ventil 21 zugeführt und über ein Ventil 22 zur Einstellung des Fltissigkeitsinhaltes im Speicher abgezapft werden.
Angenommen, dass den Schnitzeln im Kocher la die erforderlichen Chemikalien mit einer warmen Imprägnierflüssigkeit zugeführt worden sind, die dann durch das Ventil 20a abgezapft wurde, und dass die Ventile lla, 14a und 17a geschlossen sind, die Schnitzel eine Temperatur von 900C besitzen und im Kocher eben eine Kochstufe anfangen soll, bei der die Temperatur auf 1700C erhöht werden soll, kann diese Stufe gemäss der Erfindung in der folgenden Weise erfolgen :
Die Kochflüssigkeit im Speicher wird unter Umlauf z. B. auf 1800C bei solchem Druck im Speicher erwärmt, dass Dampf mit dieser Temperatur sich im Dampfraum des Speichers sammelt. Der Kocher wird mit 1800-iger Kochflüssigkeit durch das Ventil lla gefüllt, wobei die Temperatur des Kocherinhalts z.
B. auf 1350C steigt, worauf dieses Ventil geschlossen wird. Die Temperatur wird dann weiterhin während des Kochens auf 1700C durch Zufuhr von gespeichertem Dampf durch das Ventil 14a erhöht. Wenn der Kochprozess beendet ist und die Kochflüssigkeit abgezapft werden kann, so geschieht dies während des Zeitraumes, in welchem wenigstens der Hauptteil der Kochflüssigkeit mit im Kocher durch die Dampferhitzung gebildetem Kondensat nach dem Flüssigkeitsraum des Speichers durch das Ventil 17a zurückgepumpt wird.
Im Kocher 1b ist der Verlauf der gleiche, in dem erwärmte Kochflüssigkeit durch das Ventil llb eingefüllt. Heizdampf durch das Ventil 14b zugeführt und die Kochflüssigkeit mittels der Pumpe 16b und dem Ventil 17b zurückgeführt wird.
Die für die weitere Temperaturerhöhung erforderliche Dampfmenge wird also der gespeicherten Kochflüssigkeit im Speicher entnommen, wird im Kocher unter Temperaturerhöhung des Kocherinhaltes
<Desc/Clms Page number 3>
kondensiert und dem Speicher in Form von Kondensat am Ende des Kochprozesses wieder zugeführt. Bei der in der Regel erfüllbaren Voraussetzung, dass der Kocher nach dem Füllen mit Kochflüssigkeit das ge- bildete Kondensat enthalten kann, kann somit bei diesem Umlaufprozess keine Erhöhung des Flüssigkeits- volumens des Systems, die ein Abzapfen von Flüssigkeit aus diesem verlangt, entstehen.
Auch wenn die
Perioden für weitere Temperaturerhöhung in den Kochern zum grösseren oder geringeren Teil miteinander zusammenfallen, kann ebenfalls keine Förderung von Chemikalien zwischen den Kochern durch den
Speicher erfolgen, da kein Umlauf zwischen Kocher und Speicher während einer solchen Periode stattfin- det. Es kann zwar oft möglich sein, bei einer Anlage der beschriebenen Art der Einfachheit halber mit nur zwei dargestellten, an den Speicher angeschlossenen Kochern den Prozess mit einer solchen zeitli- chen Phasenverschiebung durchzuführen, dass ein solcher Zusammenfall der Perioden nicht vorkommt. Es kann jedoch erwünscht sein, derartige Rücksichten nicht nehmen zu müssen. Sind mehrere Kocher ange- schlossen, kann es sowohl theoretisch wie praktisch unmöglich sein, ein derartiges Zusammenfallen zu ver- meiden.
Die Erfindung ist nicht auf eine scharfe Trennung der Flüssigkeits- und Dampfzufuhr zum Kocher be- schränkt, sondern man kann sich auch einen zumindest teilweisen Zusammenfall dieser beiden Vorgänge denken.
An Hand des gegebenen Beispiels kann ein Fachmann auch viele Abänderungen der Vorrichtungen zur Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens vornehmen, insbesondere die Änderung, weitere Ko- cher an den Speicher durch die Leitungen 9,12 und 19 anzuschliessen.
Von andern möglichen Abänderungen kann z. B. erwähnt werden, dass die Leitung 9 zum Abziehen von Kochflüssigkeit unmittelbar aus dem Flüssigkeitsraum 2b des Speichers in einem Niveau, bei dem die Kochflüssigkeit die verlangte Heiztemperatur besitzt, angeordnet werden kann und dass die Erwär- mung auch mit andern Vorrichtungen als den dargestellten, z. B. mit im Flüssigkeitsraum selbst ange- brachten Heizschlangen, ausgeführt wird. Ein Vorteil des dargestellten äusseren Umlaufsystems ist darin zu erblicken, dass die erhitzte Flüssigkeit in den Dampfraum 2a derart, z. B. tangential, eingeführt wird, dass eine wirksame Abtrennung von dem aus der Flüssigkeit gebildeten Dampf dabei erfolgt.
Zur Verbes- serung des Abscheideeffektes kann man auch einen besonderen Abscheider ausserhalb des Speichers an- ordnen, an dem die Leitung 5 in diesem Fall angeschlossen ist, und von dem der Dampf und die Koch- flüssigkeit für sich nach dem Dampfraum 2a bzw. Flüssigkeitsraum 2b des Speichers geleitet werden und dabei gegebenenfalls die vom Abscheider abgetrennte Flüssigkeit einpumpen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Zellulosekochen, bei dem wenigstens zwei Kochern je für sich zum in Gang set- zen in einer Kochstufe, bei der die Temperatur des Kocherinhalts auf eine vorbestimmte höchste Tem- peratur erhöht werden soll, erwärmte Kochflüssigkeit von einem ausserhalb der Kocher bei Erwärmung unter Druck gespeicherten, für die Kocher gemeinsamen Kochflüssigkeitsvorrat zugeführt wird, und die
Kocher mit dieser Flüssigkeit gefüllt werden, wobei die zugeführte Kochflüssigkeit am Ende der Kochstufe zumindest zum grössten Teil dem Speicher zwecks erneuter derartiger Anwendung wieder zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die gespeicherte Kochflüssigkeit auf eine Endtemperatur erwärmt wird, die mindestens ebenso hoch ist, wie die genannte höchste Temperatur, jedoch niedriger ist als die
Temperatur, die die Kochflüssigkeit besitzen muss,
damit sie dem Kocherinhalt diese höchste Temperatur beim Füllen erteilen kann, wobei sie gleichzeitig Dampf mit mindestens dieser höchsten Temperatur . abgibt und dieser Dampf beim Füllen des Kochers mit erhitzter Kochflüssigkeit dem Kocher in derjenigen Menge zugeführt wird, die erforderlich ist, um dem Kocherinhalt diese höchste Temperatur zu erteilen.