AT414242B

AT414242B - Vorrichtung und verfahren zur vorbehandlung von holzschnitzeln

Info

Publication number: AT414242B
Application number: AT0902002A
Authority: AT
Inventors: Jack T Baker
Original assignee: Jack T Baker; Miller Myles M
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2002-08-19
Publication date: 2006-10-15
Also published as: WO2003020481A3; WO2003020481A2; AU2002331627A1; CA2431555A1; US20030047297A1; US6497791B1; ATA90202002A; US6572734B2

Description

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Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von losem Material mit Flüssigkeit und/oder Dampf. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf den Aufschluss von Holzschnitzeln, um 5 Pulpe zu erzeugen, aus der Papier hergestellt werden kann, und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Vorbehandeln der Holzschnitzel, die in den Kocher eingetragen werden.

Hintergrund der Erfindung 10

Ein Verfahren zum Herstellen von Holzpulpe für das Papiermachen umfasst das Zerkleinern von Holz zu Schnitzeln, das Aufschließen der Holzschnitzel zu Pulpe bei erhöhter Temperatur und Druck (indem sie Dampf und Kochflüssigkeit ausgesetzt werden). Die Kochflüssigkeit wird auf etwa 180°C erhitzt und ein Druck von 1 MPa aufrecht gehalten, um sicher zu stellen, dass 15 die Flüssigkeit die Temperatur beibehält. Die Kochflüssigkeit wird durch den Kocher zirkuliert, was die organischen und nicht-organischen Anteile in dem Zellulosematerial auflöst. Diese Maßnahme ergibt eine Aufschlämmung bestehend aus Zellulosefasern. Die Aufschlämmung wird dann gereinigt und entwässert, was zu einem Produkt führt, das für das Papiermachen verwendet wird. Es wurde gefunden, dass die Wirksamkeit und Effizienz des Aufschlussverfah-20 rens durch Vorbehandeln der Holzschnitzel, bevor sie in den Kocher eingetragen werden, verbessert werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung 25 Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Vorbehandlungseinheit vorgesehen, die dazu ausgelegt ist, zwischen einem Förderer für Holzschnitzel, der am oberen Ende des Holzschnitzelkochers angeordnet ist, oder von irgendeinem Gefäß, das für das Behandeln der Holzschnitzel verwendet wird in das Fördersystem der Holzschnitzel eingebaut zu werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Vorbehandeln von Holzschnitzeln, das 30 eine solche Einheit verwendet, vorgeschlagen. Gemäß weiteren Aspekten der Erfindung kann die Vorbehandlungseinheit und das Verfahren mit besonderen Stoffen, die anders sind als Holzschnitzel, und/oder für andere Zwecke verwendet werden.

Eine Vorbehandlungseinheit gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Rohr mit einem 35 Einlass für Schnitzel an einem oberen Ende und ein offenes, unteres Ende, das einen Auslass für die vorbehandelten Schnitzel bildet. Wenigstens ein Ring aus Einspritzdüsen in der Wand des Rohres führt in das Rohr Ströme von Gas oder Dampf ein, die in Umfangsrichtung geneigt sind, um den Schnitzeln eine rotierende Bewegung zu verleihen. Die Schnitzel werden frei vom Einlass zu und durch den Auslass fallengelassen während sie dem Gas oder Dampf ausgesetzt 40 sind.

Wenn die Vorbehandlungseinheit dazu bestimmt ist, Holzschnitzel für das Pulpen vorzubehandeln, ist das Gas oder der Dampf für gewöhnlich Wasserdampf. Eine geeignete Zuführung von Dampf bei den erforderlichen Temperaturen und Drücken ist dann vorzugsweise vorgesehen. 45

Vorzugsweise sind mehrere Reihen von Dampfeinspritzdüsen vorgesehen, die zu Dampfeinspritzeinrichtungen gruppiert mit Abstand voneinander über die Länge der Einheit angeordnet sind. Die Düsen in der unteren Reihe jeder Einheit sind dann vorzugsweise etwas nach unten geneigt, um die Schnitzel dazu zu veranlassen nach unten zum nächsten Einspritzer zu strö-50 men, wogegen die Düsen in der oberen Reihe jeder folgenden Einspritzeinrichtung horizontal ausgerichtet sind, um zu verursachen, dass die Schnitzel in der Dampfeinspritzeinrichtung bleiben, wo sie der Wirkung des eingespritzten Dampfes am stärksten ausgesetzt sind.

Vorzugsweise gibt es auch eine Reihe von Flüssigkeitseinspritzdüsen, welche Aufschließflüs-55 sigkeit auf die Schnitzel zwischen zwei Dampfeinspritzeinrichtungen sprühen.

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Es wurde gefunden, dass die kombinierte Wirkung von Hitze und Feuchtigkeit im Dampf die Holzschnitzel nicht nur vorwärmt, sondern auch entlüftet, wobei die Luft und nichtkondensierba-rer Dampf in den Poren der Holzschnitzel durch Wasser oder Kochflüssigkeit ersetzt wird. 5 Vorzugsweise werden die Schnitzel am unteren Ende der Vorbehandlungseinheit durch Hochdruckdampf nach unten und nach außen beschleunigt. Dies kann dazu dienen, die Holzschnitzel sowohl zu verdichten und sie gleichmäßig über die Querschnittsfläche des Kochers zu verteilen. io Durch Vorheizen, Entlüften und Verdichten der Holzschnitzel ist es möglich, eine Zunahme des Durchsatzes an Holzschnitzeln von zwischen 15 bis 18 Prozent je Charge zu erreichen, wodurch sich die Kochkosten verringern und eine Verbesserung der Pulpenqualität erreicht wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen 15 Für die Zwecke der Erläuterung der Erfindung werden in den Zeichnungen Ausführungsformen der Erfindung, die derzeit bevorzugt sind, gezeigt; Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung nicht auf die gezeigten, genauen Anordnungen und Einrichtungen beschränkt ist. 20 Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Kochers mit einer Vorbehandlungseinheit gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist ein Längsschnitt einer Ausführungsform der Vorbehandlungseinheit, die in Fig. 1 gezeigt ist. 25

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die Vorbehandlungseinheit, die in Fig. 2 gezeigt ist.

Fig. 4 ist eine einigermaßen schematische Schnittansicht durch eine erste Dampfeinspritzeinrichtung, die Bestandteil der Vorbehandlungseinheit, die in Fig. 2 gezeigt ist, bildet. 30

Fig. 5 ist einigermaßen schematische Schnittansicht durch einen Flüssigkeitssprühbereich, der Bestandteil der Vorbehandlungseinheit, die in Fig. 2 gezeigt ist, bildet.

Fig. 6 ist ein teilweiser Axialschnitt durch eine zweite Dampfeinspritzeinrichtung, die Teil der 35 Vorbehandlungseinheit, die in Fig. 2 gezeigt ist, bildet.

Fig. 7 ist ein teilweiser Axialschnitt durch eine dritte Dampfeinspritzeinrichtung, die Teil der Vorbehandlungseinheit, die in Fig. 2 gezeigt ist, bildet. 40 Fig. 8 ist eine schematische Draufsicht auf einen Ring aus Düsen, welche Teil einer der Einspritzeinrichtungen, die in den Fig. 4, 6 und 7 gezeigt sind, bilden.

Fig. 9 ist ein teilweiser Axialschnitt durch einen Teil einer vierten Dampfeinspritzeinrichtung, die einen Bestandteil der Vorbehandlungseinheit, die in Fig. 2 gezeigt ist, bildet. 45

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Bezugnehmend auf die Zeichnungen und zunächst auf die Fig. 1 bis 3 wird eine Vorbehandlungseinheit allgemein durch das Bezugszeichen 11 bezeichnet und ist am oberen Ende eines so Kochers 13 montiert.

Am oberen Ende der Vorbehandlungseinheit ist ein Flansch 10. Bei Gebrauch ist der Flansch 10 mit einem Kopfventil 17 am Ausgang eines Schnitzelfördersystems 19 befestigt, das Holzschnitzel aus einem Schnitzelbehälter 21 in die Vorbehandlungseinheit austrägt. Die Unterseite 55 des Flansches 10 ist am oberen Ende einer Innenschale 12 befestigt, die oben im Flansch 10 4

AT 414 242 B offen ist. In dem mittleren Teil der inneren Schale 12 ist ein konischer Prallkörper 14 mit seiner Spitze nach oben weisend vorgesehen, der durch einen Stern 15 getragen wird, der zwischen dem konischen Prallkörper 14 und der Innenseite der Innenschale 12 angebracht ist. 5 Unter des Prallkörpers 14 ist die Innenschale 12 von einer Dampfkammer 16 umgeben, die von einem oberen Enddeckel 18, einer mittleren Schale 20 und einem unteren Endring 22 gebildet wird. Bei Gebrauch gibt ein Dampfeinlass 24 Dampf in die Dampfkammer 16 ab.

Eine erste Wand Teil 25 der Innenschale 12 verbindet den oberen Flansch 10 mit einer ersten io Dampfeinspritzeinrichtung, die allgemein durch das Bezugszeichen 26 bezeichnet ist, und die einem Ring aus sechs gleichmäßig verteilt angeordneten Dampfdüsen 28 (siehe Fig. 4) aufweist. Wie in Fig. 4 gezeigt, besteht jede Düse 28 im wesentlichen aus einer kreisförmigen Bohrung 30 durch einen dickeren Wandteil 31 der Innenschale 12. Die Bohrungen 30 sind um 3° nach unten und um 40° im Gegenuhrzeigersinn zum inneren Ende hin schräg. Das äußere 15 Ende jeder Bohrung 30 ist mit einem Konus-Halbwinkel von 30° versenkt. Die inneren Enden der Bohrungen 30 münden in einer Nut 32, die in den Wandteil 31 geschnitten ist. Die untere Fläche 33 der Nut 32 ist unter 45° geneigt, so dass sich herunterfallendes Material auf ihr nicht anhäufen kann. 20 Unter der ersten Dampfeinspritzeinrichtung 26 ist ein Flüssigkeitssprühbereich vorgesehen, der allgemein durch das Bezugszeichen 34 bezeichnet ist. Wie in Fig. 5 gezeigt, umfasst der Flüssigkeitseinspritzbereich 34 einen ringförmigen Verteiler 36, der einen Wandteil 37 der Innenschale 12 umgibt, jedoch die Dampfkammer 16 nicht verschließt. Bei Gebrauch der Behandlungseinheit durch eine Einlassöffnung 39 wird heiße Flüssigkeit zugeführt. Ein Seitenast 40 der 25 Einlassöffnung 39 führt Flüssigkeit über eine Einlassöffnung 38 zu dem Verteiler 36. Der Verteiler 36 versorgt acht gleichmäßig verteilt angeordnete Sprühdüsen 42, die in die Innenschale 12 einen flachen, fein verteilten Flüssigkeitssprühnebel abgeben. Diese Düsen weisen unter 60° nach unten, um zu verhindern, dass Holzschnitzel mit den Düsenmündungen in Berührung kommen. Da die Sprühnebeldüsen 52 aufgebaut statt in dem Material der Schale 12 gebildet 30 sind, ist ein dickerer Wandteil nicht erforderlich.

Zusätzliche Flüssigkeit wird von der Einlassöffnung 39 zu einem nach unten weisenden Kanal 44 abgegeben, der durch die mittlere Schale 20 und die äußere Schale 46 definiert wird. Der Kanal 44 wird durch einen oberen Ring 48 überhalb des Verteilers 36 und durch einen Boden-35 flansch 49 verschlossen, der das untere Ende der Vorbehandlungseinheit bildet. Ein Ring aus sechs Schlitzen 50, die in der weiteren Schale 46 an der oberen Seite des Bodenflansches 49 gebildet sind, erlauben es, dass Flüssigkeit aus dem Durchlass 44 in das Innere des Kochers austritt. 40 Bezugnehmend nun auf die Fig. 2 und 6 ist unterhalb des Flüssigkeitssprühbereiches eine zweite Dampfeinspritzeinrichtung vorgesehen, die allgemein durch das Bezugszeichen 52 bezeichnet wird. Die zweite Dampfeinspritzeinrichtung 52 umfasst zwei Ringe aus sechs mit gleichmäßigem Abstand voneinander angeordneten Düsen 54 und 56 (siehe Fig. 6), die in einem dickeren Wandteil 57 der Innenschale 12 gebildet sind. Der dickere Wandteil 57 ist mit 45 dem dickeren Wandteil 31 der ersten Dampfeinspritzeinrichtung durch den dünneren Wandteil 37 verbunden. Wie in Fig. 2 gezeigt, sind die Düsen in den zwei Ringen um 30° versetzt, so dass sie abwechselnd den Umfang der Vorbehandlungseinheit gleichmäßig umgeben.

Wie in Fig. 6 gezeigt, besteht jede Düse 54 oder 56 im wesentlichen aus einer kreisförmigen so Bohrung 58 oder 60 durch die Innenschale 12. Die kreisförmigen Bohrungen 58 des oberen Ringes von Düsen 54 sind horizontal und die kreisförmigen Bohrungen 60 des unteren Ringes von Düsen 56 sind um 3° nach unten geneigt. Die Bohrungen 58 und 60 in beiden Ringen sind (von oben gesehen) im Gegenuhrzeigersinn um 40°, in Richtung auf das innere Ende zu schräggestellt. Die äußeren Enden der Bohrungen 58 und 60 sind mit einem Halbkonus-Winkel 55 von 30° versenkt. Die inneren Enden der Bohrungen 54 und 56 münden in einer Nut 32, ähnlich 5

AT 414 242 B denen in Fig. 4 gezeigt, wobei die unteren Flächen 33 derselben unter 45° abgefast sind, so dass sich fallendes Material auf ihnen nicht anhäufen kann. Die äußeren Enden der Düsen 54 und 56 stehen mit der Dampfkammer 16 in Verbindung. 5 Bezugnehmend nun auf die Fig. 2 und 7 ist unter der zweiten Dampfeinspritzeinrichtung 52 eine dritte Dampfeinspritzeinrichtung, die im allgemeinen durch das Bezugszeichen 62 bezeichnet wird, angeordnet. Die dritte Dampfeinspritzeinrichtung 62 umfasst drei Ringe, jeder mit sechs mit gleichmäßig Abstand voneinander angeordneten Düsen 64, 66 und 68, die in einem dickeren Mantel 69 der Innenschale 12 (siehe Fig. 7) gebildet sind. Der dickere Wandteil 69 ist mit io dem dickeren Wandteil 57 der zweiten Dampfeinspritzeinrichtung durch einen dünneren Wandteil 71 verbunden. Wie in Fig. 2 gezeigt, sind die Düsen des mittleren Ringes 66 gegenüber den beiden anderen Ringen um 30° versetzt, so dass die Düsen in benachbarten Ringen einander über den Umfang der Vorbehandlungseinheit gleichmäßig abwechseln. 15 Wie in Fig. 7 gezeigt, besteht jede Düse 64, 66 oder 68 im wesentlichen aus einer kreisförmigen Bohrung 70, 72 oder 74 durch die innere Schale 12. Die kreisförmigen Bohrungen 70 und 72 des oberen und des mittleren Ringes von Düsen 64 und 67 sind horizontal und die kreisförmigen Bohrungen 74 des unteren Ringes von Düsen 68 sind unter einem Winkel von 3° nach unten schräggestellt. Die Bohrungen 70, 72 und 74 in allen drei Ringen sind (von oben gese-20 hen) um 40° im Gegenuhrzeigersinn zu den inneren Enden hin geneigt. Die äußeren Enden der Bohrungen 70, 72 und 74 sind mit einem Halbkonus-Winkel von 30° versenkt. Die inneren Enden der Bohrungen 70, 72 und 74 münden in Nuten 32, ähnlich denen von Fig. 4. Die äußeren Enden der Düsen 64, 66 und 68 stehen mit der Dampfkammer 16 in Verbindung. 25 Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Mündungen der ersten, zweiten und dritten Dampfeinspritzeinrichtungen so ausgerichtet, dass die Ausrichtungen der Düsen 28, 54, 56, 64, 66 und 68 alternierend um 30° versetzt sind. Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf irgendeinen der Ringe aus Düsen der Dampfeinspritzeinrichtungen 26, 52 und 62. 30 Bezugnehmend nun auf die Fig. 2 und 9 ist unterhalb der dritten Dampfeinspritzeinrichtung 62 eine vierte Dampfeinspritzeinrichtung vorgesehen, die im allgemeinen durch die Bezugszahl 76 bezeichnet ist. Die dritte Dampfeinspritzeinrichtung 76 umfasst drei Ringe, jeder mit in gleichmäßigem Abstand voneinander angeordneten Düsen 78, 80 und 82 (siehe Fig. 8), die in einem dickeren Wandteil 83 der Innenschale 12 gebildet sind. Der dickere Wandteil 83 erstreckt sich 35 vom unteren Endring 22 nach unten, der mit dem dickeren Wandteil 69 der dritten Dampfeinspritzeinrichtung 62 durch einen dünneren Wandteil 85 verbunden ist. Die inneren, sich axial erstreckenden Flächen der Wandteile 25, 31, 37, 57, 71, 69 und 85, des Ringes 22 und der Wandteil 69 fluchten miteinander, so dass keine Leisten gebildet werden, auf welchen sich Holzschnitzel anhäufen könnten. 40

Der erste Ring von Düsen 78 der vierten Dampfeinspritzeinrichtung 76 besteht im wesentlichen aus horizontalen Bohrungen 84 mit versenkten, äußeren Enden und die an ihren inneren Enden in einer Nut 32 münden. Sie sind im wesentlichen identisch zu dem Ring 54, 70 und 72, mit Ausnahme, dass dort acht Düsen mit Abstand von 45° voneinander anstelle von sechs vorge-45 sehen sind. Es gibt achtzehn Düsen 80 im zweiten Ring, von welchen jede im wesentlichen aus einer kreisförmigen Bohrung 86 durch die Innenschale 12 gebildet ist, die nach unten um 30° zur Vertikalen und um 40° im Gegenuhrzeigersinn (von oben gesehen) zu dem inneren Ende schräggestellt sind. Die inneren Enden der Bohrungen 86 münden in einer Nut 88. Die obere Fläche 90 der Nut 88 ist zur Horizontalen um 30° geneigt und die unteren Enden der Bohrungen so 86 münden durch sie. Die Lippen der Bohrungen 86 berühren gerade den Winkel zwischen der oberen Seite 90 und der sich axial erstreckenden Innenfläche des Wandteils 83. Die untere Fläche 92 der Nut 88 ist abgeschrägt, so dass sich herunterfallendes Material auf ihr nicht anhäufen wird. Der Teil des Ringes 94 unter der Nut 88 ist zurückgesetzt und mit der Innenumfangsfläche des Bodenflansches 49 der Vorbehandlungseinheit bündig. Dieses Zurückverset-55 zen zusammen mit dem vertikalen Abstand zwischen der oberen Fläche 90 und der unteren 6

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Fläche 92 stellt sicher, dass Dampfstrahlen, die aus den Bohrungen 86 austreten, durch Aufprallen auf der unteren Fläche 92 nicht wesentlich umgelenkt werden.

Der dritte Ring von Düsen 82 umfasst acht Bohrungen 98 durch den Bodenflansch 49. Die 5 oberen Enden der Bohrungen 98 liegen zwischen der Wandschale 12 und der Wand 20 und die Bohrungen sind um 45° nach unten und um 45° im Uhrzeigersinn zu ihren äußeren Enden hin schräggestellt.

Die Dampfkammer 16 wird am oberen Ende der vierten Dampfeinspritzeinrichtung 76 durch den io unteren Endring 22 verschlossen, der unter sich einen getrennten Dampfverteiler 102 definiert, der von einem gesonderten Dampfeinlass 104 (siehe Fig. 2) oberhalb der dritten Dampfeinspritzeinrichtung 62 über eine Dampfleitung 105 in dem Flüssigkeitskanal 44 versorgt wird. Die Dampfleitung 105 nimmt über einen Umfangswinkel von 30° etwa die Hälfte der radialen Breite des Flüssigkeitskanals 44 ein und ist in Umfangsrichtung so angeordnet, dass sie die Flüssig-15 keitsversorgung zu irgendeinem der Schlitze 50 nicht stört.

Ein Abströmauslass 106 ist in der Nähe des oberen Endes der Vorbehandlungseinheit vorgesehen, um aus der Einheit und von einem Kocher, auf dem die Einheit montiert sein kann, nichtkondensierbare Gase abzublasen. Ein Regelventil (nicht gezeigt) ist an der Abströmöff-20 nung 106 befestigt, das geöffnet und geschlossen werden kann, je nach Bedarf, um Luft, Wasserdampf und andere Gase abzulassen. Das Regelventil kann von herkömmlicher Bauart, Konstruktion und Betrieb sein und wird im Hinblick auf Kürze hier nicht weiter beschrieben.

Ein Flansch 108 umgibt die Vorbehandlungseinheit etwa in Höhe der dritten Dampfeinspritzein-25 richtung. Bei Gebrauch wird die Vorbehandlungseinheit mit dem Flansch 108 auf einem Schnitzel-Einlassflansch montiert, der um die Einlassöffnung am oberen Ende des Kochers 13 montiert ist. Die Vorbehandlungseinheit verschließt dann die obere Öffnung des Kochers. Der Teil der Vorbehandlungseinheit unterhalb des Flansches 108 erstreckt sich dann nach unten in den Kocher 13. 30

Der Kocher kann herkömmlich sein und wird im Interesse von Kürze im Detail nicht beschrieben. Am Beginn des Betriebes des Kochers fördert das Fördersystem 19 Schnitzel in den Kocher, wobei die Schnitzel durch das Kopfventil und durch die Vorbehandlungseinheit in den Kocher 13 fallen. 35

Unmittelbar bevor die ersten Schnitzel beginnen, in den Kocher 13 einzutreten, wird ein Sauggebläse 110 (siehe Fig. 1) in Betrieb genommen. Das Sauggebläse 110 zieht Luft, Gas oder Dampf durch die Abströmöffnung 106 ab, um in dem Kocher während der gesamten Periode einen Druck von 0 psi aufrechtzuerhalten. (Alle Drücke beziehen sich auf atmosphärischen 40 Umgebungsdruck, der gleich Null gesetzt wird). Der Druck in der Vorbehandlungseinheit ändert zwischen 0 psi und einem leichten Unterdrück während der Phase des Füllens des Kochers. Zur gleichen Zeit wird Dampf zu dem Dampfeinlass 104 geleitet und mit geringerem Druck zum Dampfeinlass 24. Wenn Dampf gleichmäßig während weniger Sekunden geströmt ist, beginnen die Schnitzel in die Vorbehandlungseinheit einzutreten. 45

Wenn die Schnitzel in die Vorbehandlungseinheit eintreten, lenkt der konische Prallkörper 14 einen Teil der eintretenden Schnitzel auf die Innenseite der Innenschale 12. Das Umlenken einiger Schnitzel zur Wand der Innenschale 12 erlaubt es, dass die Schnitzel in den Dampfaustritt mit hoher Geschwindigkeit aus der ersten Dampfeinspritzeinrichtung 26 unmittelbar mitge-50 nommen werden.

Wenn die Schnitzel durch die Vorbehandlungseinheit fallen, wird in diesen Strom durch die Düsen der vier Dampfeinspritzeinrichtungen Dampf eingeblasen. Wenn die Schnitzel im Kocher einen gewissen Pegel erreicht haben, beginnt das Umwälzen von Flüssigkeit durch den Vertei-55 ler 36 über die Einlassöffnung 38 und die Auslassöffnung 40. Fein verteilte Flüssigkeit wird 7

AT 414 242 B dann durch die Düsen 42 in die fallenden Schnitzel gesprüht und zusätzliche Flüssigkeit wird durch die Schlitze 50 in den Kocher gegossen. Die Schnitzel fallen dann durch einen feinen Sprühnebel von Flüssigkeit. Die Flüssigkeit ist typischerweise eine stark alkalische Lösung. Die Zusammensetzung der Flüssigkeit ändert sich in Abhängigkeit von den Erforderungen einer 5 besonderen Papiermühle an die Pulpe aus dem Kocher. Die Auswahl und die Zusammensetzung geeigneter Flüssigkeiten sind im Stand der Technik gut bekannt und werden hier im Interesse der Kürze nicht weiter beschrieben.

Schnitzel fallen frei von der Fördereinrichtung in die erste Dampfeinspritzeinrichtung 26. Die io Düsen 28 der ersten Dampfeinspritzeinrichtung 26 geben gesättigten Dampf in die nach unten strömenden Schnitzel ab. Der Winkel der Düsen 28 erzeugt sowohl eine Kraft nach unten und in den Holz-Schnitzeln eine hochturbulente, kreisförmige Bewegung. Diese heiße, mit hoher Geschwindigkeit turbulente Dampfatmosphäre ist bezüglich Wärmeübergang hochleitend. Die Bohrungen 30 der ersten Dampfeinspritzeinrichtung 26 sind größer als die in den anderen 15 Dampfeinspritzeinrichtungen, um eine hohe Geschwindigkeit zu unterstützen und um eine Strömung der Schnitzel nach unten, die durch die mittlere Röhre, die von der Schale 12 definiert wird, zu gewährleisten.

Die Schnitzel verlassen die erste Dampfeinspritzeinrichtung 26 und gelangen in den Flüssig-20 keitssprühbereich 34. Der feinverteilte Flüssigkeitssprühnebel aus den Düsen 42 umhüllt jedes Schnitzel mit Flüssigkeit. Diese Vorgangsweise verstärkt sowohl die Wärmeübertragung als auch das Imprägnieren der Holz-Schnitzel mit Flüssigkeit, um das Aufschließverfahren einzuleiten. 25 Die Verteileinrichtung 36 für Flüssigkeit ist in unmittelbarer Verbindung mit gesättigtem Dampf in der Dampfkammer 16, was die Flüssigkeit für die Verfahrenszwecke weiter erhitzt. Die Flüssigkeit wird dem Verteiler mit einer Temperatur von 200°F bis 210°F (92°C bis 99°C) zugeführt, welche durch eine höhere Dampftemperatur, welche die Verteilvorrichtung für die Flüssigkeit umgibt, erhöht wird. 30

Nachdem die Schnitzel durch die Verteileinrichtung 34 für die Flüssigkeit treten, strömen sie nach unten in die zweite Dampfeinspritzeinrichtung. Die horizontalen Düsen 54 in der oberen Reihe bewirken ein Aufheizen und eine Turbulenz ohne nach unten gerichtete Krafteinwirkung. Diese Ausrichtung der Mündung erlaubt ein Erhöhen der Verweilzeit der Schnitzel, während sie 35 sich an diesen Mündungen vorbeibewegen. Da diese Mündungen in Umfangsrichtung schräggestellt sind, halten sie eine kreisförmige Bewegung ebenso aufrecht wie eine turbulente. Die Schnitzel fallen nach unten zu der unteren Reihe von Düsen 56, aus welchen erneut Dampf auf die Schnitzel einwirkt. Der nach unten gerichtete Winkel der Düsen 56 erteilt einen nach unten gerichteten Schub und verringert die Tendenz der Schnitzel, sich in der Vorbehandlungsvorrich-40 tung zu stopfen.

Die Schnitzel fallen weiter nach unten, wobei sie die zweite Dampfeinspritzeinrichtung 52 verlassen, und gelangen zur dritten Dampfeinspritzeinrichtung 62. Die Mündungen 70 und 72 in den zwei oberen Reihen, die horizontal jedoch in Umfangsrichtung schräggestellt sind, halten 45 sowohl die Turbulenz als auch die Kreisbewegung aufrecht.

Die nach unten schräggestellten Mündungen 68 in der dritten Reihe erzeugen einen nach unten gerichteten Schub ebenso wie eine turbulente, kreisförmige Bewegung der Schnitzel, was sowohl das Aufheizen der Schnitzel verstärkt als die nach unten gerichtete Bewegung der so Schnitzel aus der dritten Dampfeinspritzeinrichtung 62 in die vierte Dampfeinspritzeinrichtung 76 bewirkt.

Die obere Reihe von Düsen 78 in der vierten Dampfeinspritzeinrichtung 76 erzeugt ebenso wie die Düsen 56, 66 und 68 eine nach unten gerichtete, turbulente, kreisförmige Bewegung. Die 55 zweite Reihe von Mündungen 80, die steiler nach unten schräggestellt sind, erzeugen einen 8

AT 414 242 B nach unten gerichteten Schub mit der Tendenz sicherzustellen, dass die Holzschnitzel im Kocher verdichtet werden.

Die nach außen schräggestellte dritte Reihe von Düsen 82 sind ausgelegt, um Dampf mit ho-5 hem Druck auf die Holzschnitzel einzuwirken, die beim Verlassen der Vorbehandlungseinheit nach außen geschleudert werden. Einige Schnitzel, die sich mit hoher kreisförmiger Bewegung bewegen, werden sich nach außen verteilen, wenn sie die Begrenzungen des inneren Rohres 12 verlassen. Da diese Schnitzel, durch die Zentrifugalkräfte, die sich aus der Kreisbewegung ergeben, die durch die gewinkelten Dampfstrahlen erzeugt werden, nach außen geschleudert io werden, bewegen sie sich unter die Düsen 82. Mit Hochgeschwindigkeitsdampf, der aus den Düsen 82 austritt, werden die Schnitzel nach außen zu dem Außendurchmesser des Kochers geschleudert. Dies führt dazu ein gleichmäßigeres Füllen des Kochers mit Holzschnitzeln, die aus der Vorbehandlungseinheit ausgetragen werden, zu gewährleisten. 15 Die Schnitzel, welche durch die Vorbehandlungseinheit fallen, werden unter der Wirkung des Dampfes auf 212°F bis 220°F (100° bis 105°C) erhitzt. Beim Austreten werden die Schnitzel nach unten in den Kocher geschleudert. Wenn der Kocher gefüllt ist, wird heiße Flüssigkeit umgewälzt, um die Schnitzel zu kochen. Die Flüssigkeit wird im Kocher durch Pumpen 112, Rohre 114 und Düsen 116 umgewälzt und wird über Siebe 118 und Auslassöffnungen 120 20 durch die Pumpen 112 aus dem Kocher abgezogen. Ein Wärmetauscher 122, der mit Dampf beheizt wird, hält die umgewälzte Flüssigkeit auf der gewünschten Temperatur. Alle diese Komponenten für das Umwälzen der Flüssigkeit im Kocher können herkömmlich sein und werden im Interesse der Kürze hier nicht näher beschrieben. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Teil der heißen Flüssigkeit vom Wärmetauscher 122 zur Einlassöffnung 39 der Vorbehand-25 lungseinheit geleitet.

Zu diesem Punkt wird das Sauggebläse 110 abgeschaltet und das Abziehventil 106 und das Kopfventil 17 geschlossen, so dass der Druck im Kocher steigen kann. Gleichzeitig wird das Zuführen von Dampf zur Vorbehandlungseinheit abgeschaltet. Die Schnitzel im Kocher werden 30 gekocht und auf im allgemeinen übliche Art und Weise zu Pulpe reduziert. Während des Kochzyklus öffnet sich das Abziehventil 106, wenn notwendig, um nicht kondensierbare Gase abzublasen und um den Druck im Kocher zu regeln. Am Ende des Kochzyklus öffnet sich ein Bodenventil und der Druck im Kocher drückt die Pulpe aus dem Kocher heraus. 35 Wenn die Holzschnitzel durch die Vorbehandlungseinheit treten, ist es möglich, verschiedene Funktionen auszuführen, um sowohl die Qualität und die Wirtschaftlichkeit des Herstellens von Holzpulpe zu steigern. Bei der Bauart dieser Einheit sind vier distinkte Merkmale verwirklicht, die beim Behandeln von Holzschnitzeln zu Pulpe vorteilhaft sind. 40 Holzschnitzel, die durch die Vorbehandlungseinheit treten, können auf eine Temperatur von 100° bis 105°C gebracht werden, um Luft, eingeschlossenen Wasserdampf und andere nicht kondensierbare Gase von den Holzschnitzel freizusetzen, bevor die Schnitzel in den Kocher eintreten. Es hat sich erwiesen, dass Holzschnitzel, die in den Kocher bei der optimalen Temperatur eintreten, im wesentlichen frei von Luft, Wasserdampf und nicht kondensierbaren Stoffen 45 sein können.

Ohne die nicht kondensierbaren Gase absorbieren Holzchips Flüssigkeit im Kocher gründlicher. Es wird angenommen, dass die entstehende Pulpe ein besseres, festeres Papier ergeben kann, und dass dies wegen der vollständigen Sättigung der Holzschnitzel mit Flüssigkeit so ist. Vorer-50 hitzen der Schnitzel kann auch zu beträchtlichen Energieeinsparungen und zu einem rascheren Kochen der Schnitzel im Kocher führen.

Die Sprühdüsen 42 beginnen durch Vorbeschichten der Schnitzel mit heißer Flüssigkeit mit dem Imprägnieren der Schnitzel und dem nachfolgenden Delignifizierungsaufschluss der Holzschnit-55 zel, sogar noch bevor die Schnitzel in den Kocher eintreten, was auch die Kochzeit verringern

Claims

9 AT 414 242 B kann. Die durch die Vorbehandlungseinheit fallenden Schnitzel werden durch ein großes Volumen von Dampf mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit beaufschlagt und vorwärts getrieben. 5 Diese Wirkung treibt die Schnitzel mit hoher Geschwindigkeit in den Kocher, was zu einem Verdichten der Schnitzel im Kocher führt. Das Verdichten kann die Gesamtmenge jeder Charge, die gekocht wird, um 15% bis 18% verglichen mit dem herkömmlichen losen Füllen des Kochers erhöhen, was sowohl die Kosten je Tonnen von Schnitzel verringern und die Pulpeproduktion je 24 Stunden Zeitdauer erhöhen kann. 10 Dampf kann mit 700 kPa zu dem Hochdruckdampfeinlass 104 geführt werden und gesättigter Dampf mit einem Druck von 200 kPa und einer Temperatur von 175°C kann durch den Niederdruckdampfeinlass 24 in die Dampfkammer 16 zugeführt werden. Dampf tritt dann durch die Düsen 28 mit großer Bohrung der ersten Dampfeinspritzeinrichtung 26 mit 425 m/s. Sowohl die 15 erste, die zweite als auch die dritte Dampfeinspritzeinrichtung 26, 52 und 62 sprühen in der Dampfkammer 16 in die Schnitzel Dampf mit 200 kPa einem berechneten Austrittsdruck aus den Düsen von 110 kPa. Der Hochdruckdampf vom Einlass 104 tritt durch die nach außen schrägstehenden Düsen 82 20 der vierten Dampfeinspritzeinrichtung mit 425 m/s aus. Die Vorbehandlungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung kann jeder Art von Holzschnitzel, die in Kochern zu Pulpe verarbeitet werden können, verwendet werden. Sie kann auch mit anderen Formen von teilchenförmigem Material verwendet werden, welche die Behandlung mit 25 heißer Flüssigkeit und/oder Dampf oder anderem Dampf oder Gas erfordern. Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen, ohne vom Geist der wesentlichen Merkmale derselben abzuweichen, verwirklicht werden und demgemäß soll in erster Linie auf die angeschlossenen Ansprüche Bezug genommen werden, statt auf die vorgehende Be-30 Schreibung, wenn der Rahmen der Erfindung bestimmt wird. Beispielsweise kann sich die Zahl und Größe der Dampfeinspritzeinrichtungen zusammen mit der erforderlichen Länge der Vorbehandlungseinheit in Abhängigkeit von jeder Anwendung ändern. Diese Größen können durch den Fachmann bestimmt werden, indem er auf die Erfor-35 dernisse der jeweiligen besonderen Anwendung Rücksicht nimmt. Patentansprüche: 1. Vorbehandlungseinheit für Holzschnitzel, die in einen Kocher einzufüllen sind, wobei die Einheit umfasst: ein Rohr mit einem Einlass für Schnitzel am oberen Ende und ein offenes, unteres Ende, das einen Auslass für vorbehandelte Schnitzel bildet; und in dem Rohr wenigstens einen Ring aus Einspritzdüsen, die in Gebrauch so angeordnet 45 sind, dass sie in das Rohr Ströme von Gas oder Dampf einleiten, die in Umfangsrichtung schräggestellt sind, um den Schnitzeln eine Drehbewegung zu erteilen; wobei die Einheit angeordnet ist, dass die Schnitzel frei von dem Einlass zu dem und durch den Auslass fallen, während sie dem Gas oder Dampf ausgesetzt sind. so 2. Vorbehandlungseinheit nach Anspruch 1, mit wenigstens zwei Ringen aus Düsen, wobei die Düsen in wenigstens einen Ring horizontal sind und die Düsen in wenigstens einen Ring schräggestellt sind, um dem Gas oder Dampf und damit den Schnitzeln eine nach unten gerichtete Bewegung zu erteilen.
3. Vorbehandlungseinheit nach Anspruch 2, mit mehreren Einspritzeinrichtungen, die über die Höhe der Einheit mit Abstand voneinander angeordnet sind, wobei jede Einspritzeinrichtung wenigstens einen Ring aus Düsen aufweist, wobei ein unterster Ring aus Düsen jeder Einspritzeinheit, der eine weitere Einspritzeinrichtung unter sich hat, nach unten schräggestellte Düsen aufweist, und wobei ein oberster Ring von Düsen jeder Einspritzeinrichtung, der eine weitere Einspritzeinrichtung über sich hat, horizontale Düsen besitzt.
4. Vorbehandlungseinheit nach Anspruch 1, mit einem Ring aus Ausstoßdüsen, die sich durch das Rohr öffnen, unterhalb dem wenigstens einem Ring aus Düsen, und die angeordnet sind, um in das Rohr Strahlen aus Gas oder Dampf einzulassen, die nach unten und in Umfangsrichtung schräggestellt sind, um die Schnitzel aus dem Auslass der Einheit mit einer Umfangsbewegung auszustoßen, derart, dass die Schnitzel dazu tendieren, sich von dem Auslass durch Zentrifugalkräfte nach außen zu verteilen.
5. Vorbehandlungseinheit nach Anspruch 4, weiters mit einer Zufuhr von Gas oder Dampf mit einem ersten Druck zu dem wenigstens einen Ring aus Einspritzdüsen, und mit einer Zufuhr von Gas oder Dampf mit einem zweiten, höheren Druck als der erste Druck zu dem Ring von Ausstoßdüsen.
6. Vorbehandlungseinheit nach Anspruch 1, weiters mit einem Ring aus Verteildüsen, die sich durch eine Bodenendseite der Einheit öffnen, die den Auslass umgibt, und die angeordnet sind, um Strahlen von Gas oder Dampf auszustoßen, die radial nach außen und in Umfangsrichtung schräggestellt sind, um die Schnitzel durch den Auslass mit einer Umfangsbewegung auszustoßen, derart, dass die Schnitzel dazu neigen, sich vom Auslass durch Zentrifugalkräfte weg zu verteilen.
7. Vorbehandlungseinheit nach Anspruch 6, weiters mit einer Zufuhr von Gas oder Dampf mit einem ersten Druck zu dem wenigstens einen Ring aus Einspritzdüsen und mit einer Zufuhr von Gas oder Dampf mit einem zweiten Druck, der höher ist als der erste Druck zu dem Ring aus Verteildüsen.
8. Vorbehandlungseinheit nach Anspruch 1, die dazu eingerichtet ist, durch die Düsen Dampf zuzuführen.
9. Vorbehandlungseinheit nach Anspruch 1, weiters mit einem Ring aus Düsen, angeordnet um Flüssigkeit auf die Schnitzel zu sprühen.
10. Vorbehandlungseinheit nach Anspruch 9, weiters mit wenigstens zwei Ringen aus Einspritzdüsen, wobei der Ring aus Flüssigkeitssprühdüsen zwischen den zwei Ringen aus Einspritzdüsen angeordnet ist.
11. Vorbehandlungseinheit nach Anspruch 9, weiters mit Auslässen für die Flüssigkeit am unteren Ende der Einheit.
12. Vorbehandlungseinheit nach Anspruch 1, weiters mit einem Prallkörper, der im Bereich des Einlasses angeordnet ist, wobei der Prallkörper wenigstens eine schräge Fläche aufweist, die angeordnet ist, um wenigstens einige Schnitzel, die in die Einheit eintreten, in Richtung auf die Wand des Rohres hin abzulenken.
13. Vorbehandlungseinheit nach Anspruch 12, weiters mit wenigstens einem Ring aus Einspritzdüsen, die in der Nähe des Parallelkörpers vorgesehen sind und die angeordnet sind, um den vom Prallkörper abgelenkten Schnitzeln eine Drehbewegung zu erteilen.
14. Ein Verfahren zum Vorbehandeln von Holzschnitzeln, die in einen Kocher eingefüllt werden, mit den Stufen: Vorsehen eines Rohres mit einem Einlass für Schnitzel am oberen Ende und ein unteres, offenes Ende, das einen Auslass für vorbehandelte Schnitzel bildet; Eintretenlassen der Schnitzel in das Rohr durch den Einlass; Einspritzen in das Rohr durch wenigstens einen Ring aus Einspritzdüsen in dem Rohr, Ströme von Dampf, die in Umfangsrichtung schräggestellt sind, um den Schnitzeln eine Drehbewegung zu erteilen; und Fallenlassen der Schnitzel frei von dem Einlass zu und durch den Auslass während sie dem Dampf ausgesetzt sind.
15. Verfahren nach Anspruch 14, weiters mit Einspritzen von Dampf durch wenigstens zwei Ringe aus Düsen, wobei die Düsen in wenigstens einem Ring horizontal und die Düsen in wenigstens einem Ring schräggestellt sind, um dem Dampf und damit den Schnitzeln eine nach unten gerichtete Bewegung zu erteilen.
16. Verfahren nach Anspruch 14, weiters mit Einspritzen von Dampf durch mehrere Dampfeinspritzeinrichtungen, die über die Höhe der Einheit mit Abstand voneinander verteilt angeordnet sind, wobei jede Dampfeinspritzeinrichtung wenigstens einen Ring aus Düsen besitzt, und wobei der unterste Ring von Düsen jeder Dampfeinspritzeinrichtung, der eine weitere Dampfeinspritzeinrichtung unter sich hat, nach unten schräggestellte Düsen hat, und wobei ein oberster Ring aus Düsen jeder Dampfeinspritzeinrichtung, der eine weitere Dampfeinspritzeinrichtung über sich hat, horizontale Düsen hat.
17. Verfahren nach Anspruch 14, weiters mit Einspritzen in das Rohr durch einen Ring aus Ausstoßdüsen, die sich durch das Rohr unter dem wenigstens einen Ring aus Düsen angeordnet sind, von Strahlen aus Dampf, die nach unten und in Umfangsrichtung schräggestellt sind, um die Schnitzel mit einer Umfangsbewegung aus dem Auslass der Einheit auszustoßen und dabei die Schnitzel dazu veranlassen, sich von dem Auslass durch Umfangskräfte nach außen zu verteilen.
18. Verfahren nach Anspruch 17, weiters mit Zuführen von Dampf mit einem ersten Druck zu dem wenigstens einen Ring aus Dampfeinspritzdüsen und Zuführen von Dampf mit einem zweiten Druck, der höher ist als der erste Druck zu dem Ring aus Austreibedüsen.
19. Verfahren nach Anspruch 14, weiters mit Ausstößen von Strahlen von Dampf, die radial nach außen und in Umfangsrichtung schräggestellt sind, durch einen Ring aus Verteildüsen, die sich durch eine Bodenendfläche der Einheit, die den Auslass umgibt, erstrecken um die Schnitzel von dem Auslass weg nach außen mit einer Umfangsbewegung zu treiben, derart, dass die Schnitzel dazu tendieren, sich vom Auslass durch Zentrifugalkräfte nach außen zu verteilen.
20. Verfahren nach Anspruch 19, weiters mit Zuführen von Dampf mit einem ersten Druck zu dem wenigstens einen Ring aus Dampfeinspritzdüsen und Zuführen von Dampf mit einem zweiten Druck der höher ist als der erste Druck zu dem Ring aus Verteildüsen.
21. Verfahren nach Anspruch 14, weiters mit Einspritzen von Flüssigkeit auf die Schnitzel.
22. Verfahren nach Anspruch 21, weiters mit Einspritzen von Dampf durch wenigstens zwei Ringe aus Dampfeinspritzdüsen und das Sprühen von Flüssigkeit durch einen Ring aus Flüssigkeitseinspritzdüsen, der zwischen den zwei Ringen aus Dampfeinspritzdüsen angeordnet ist.
23. Verfahren nach Anspruch 21, weiters mit Austragen der Flüssigkeit am unteren Ende der Einheit.
24. Verfahren nach Anspruch 14, weiters mit Ablenken wenigstens einiger Schnitzel, die in die Einheit eintreten, in Richtung auf die Wand des Rohres durch einen Prallkörper, der im Ein- 12 AT 414 242 B lass angeordnet ist und der wenigstens eine Schrägfläche besitzt.
25. Verfahren nach Anspruch 24, weiters mit Einspritzen von Dampf durch wenigstens einen Ring aus Dampfeinspritzdüsen, der in der Nähe des Prallkörpers angeordnet ist und dabei 5 den vom Prallkörper abgelenkten Schnitzeln eine Drehbewegung erteilt. Hiezu 9 Blatt Zeichnungen 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55