AT511978B1

AT511978B1 - Verfahren und vorrichtung zur energieeffizienten auflösung von faserstoffen mit hilfe von wärmepumpensystemen

Info

Publication number: AT511978B1
Application number: ATA1429/2011A
Authority: AT
Inventors: Alexander Dipl Ing Gscheider; Friedrich Hoppl; Gernot Weilharter
Original assignee: Andritz Ag Maschf
Priority date: 2011-10-04
Filing date: 2011-10-04
Publication date: 2013-06-15
Also published as: DE102012107854B4; CN103031760A; FI20126020L; AT511978A1; DE102012107854A1

Abstract

Den Gegenstand dieser Erfindung bildet ein Verfahren zur energieeffizienten Auflösung von Faserstoffen (12), wie beispielsweise Altpapier, in einem Stoffauflöser (6), wobei das für die Auflösung der Faserstoffe (12) verwendete Auflösewasser (2, 2') vorgeheizt wird. Erfindungsgemäß wird das Auflösewasser (2) über eine Wärmepumpe (7) vorgeheizt, wobei über die Wärmepumpe (7) Wärme von im Stoffaufbereitungsverfahren befindlichen Prozesswasser (1) zum Auflösewasser (2) übertragen wird, sodass das Auflösewasser (2)erwärmt und dass Prozesswasser (1) abgekühlt wird. Den Gegenstand dieser Erfindung bildet auch eine Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.

Description

österreichisches Patentamt AT 511 978 B1 2013-06-15

Beschreibung

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ENERGIEEFFIZIENTEN AUFLÖSUNG VON FASERSTOFFEN MIT HILFE VON WÄRMEPUMPENSYSTEMEN

[0001] Den Gegenstand dieser Erfindung bildet ein Verfahren zur energieeffizienten Auflösung von Faserstoffen, beispielsweise rezyklierte Faserstoffe wie Altpapier, in einem Stoffauflöser, wobei das für die Auflösung der Faserstoffe verwendete Auflösewasser vorgeheizt wird. Den Gegenstand dieser Erfindung bildet auch eine Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird.

[0002] Beim Auflösen von Faserstoffen ist es bisweilen vorteilhaft, höhere Stoffauflösetempera-turen anzustreben, da einerseits bei höheren Temperaturen das Auflösewasser (Filtrat) besser in die Faserverbände penetrieren kann und somit den Auflöseprozess beschleunigt. Andererseits kann aber auch bei gewissen bedruckten Altpapiersorten eine verbesserte Druckfarbenablösung beobachtet werden. Das Aufheizen des Auflösewassers wird derzeit mit Dampfinjektoren durchgeführt. Diese Dampfaufheizung stellt jedoch einen erheblichen Energiebedarf bei der Faserstoffauflösung dar.

[0003] Die EP 0 028 658 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten von Altpapier, bei dem die im Abwasser enthaltene Wärme mit Hilfe eine Wärmepumpe wiederverwendet werden kann. Die im Abwasser enthaltene Wärme wird dabei zum Erhitzen des Einweichwassers verwendet. Die höheren Auflösetemperaturen führen jedoch zwangsläufig zu höheren Kreislauftemperaturen, welche sich negativ auf die Abscheidung klebriger Verunreinigungen (Stickies) auswirken. Bei höheren Prozesstemperaturen, beispielsweise im Bereich über 55 °C, werden die klebrigen Verunreinigungen so weich, dass sie leichter durch die Schlitze der Sortierer gelangen können, eine gute Stickyabscheidung ist dann nicht mehr möglich.

[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein energieeffizienteres Auflöseverfah-ren für Faserstoffe bereitzustellen, das mit höheren Stoffauflösetemperaturen durchgeführt werden kann und das trotzdem eine gute Stickyabscheidung ermöglicht.

[0005] Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren, bei dem das Auflösewasser über eine Wärmepumpe vorgeheizt wird, wobei über die Wärmepumpe Wärme von im Stoffaufbereitungsverfahren befindlichen Prozesswasser zum Auflösewasser übertragen wird, sodass das Auflösewasser erwärmt und dass Prozesswasser abgekühlt wird.

[0006] Erfindungsgemäß wird in nach dem Stoffauflöser nachgeschalteten Prozessstufen das durch die Wärmepumpe abgekühlte Prozesswasser als Verdünnungswasser zugegeben. Dadurch wird die Temperatur des Faserstoffstroms nach der Auflösung wieder abgesenkt und die Stickyabscheidung in nachfolgenden Prozessschritten begünstigt.

[0007] Das Prozesswasser kann dabei zum Beispiel aus einem Eindickungsschritt in der Faser-stoffaufbereitung stammen.

[0008] Dieses Verfahren führt zu einer Energieeinsparung, da kein Dampf mehr für die Vorwärmung des Auflösewassers notwendig ist. Außerdem können damit bestehende Anlagen nachgerüstet werden.

[0009] Dieses Verfahren eignet sich besonders gut, wenn die Stoffauflösung mit Hilfe eines Trommelauflösers (drum pulper) durchgeführt wird.

[0010] Es ist auch günstig, wenn durch die Wärmepumpe das Auflösewasser auf über 55°C, vorzugsweise auf 65°C, erwärmt wird, da bei diesen Temperaturen der Auflöseprozess -insbesondere in Auflösetrommeln - besonders gut abläuft.

[0011] Es ist auch vorteilhaft, wenn durch die Wärmepumpe das Prozesswasser auf unter 50°C abgekühlt wird, da bei der Zugabe dieses Prozesswassers zu nachfolgenden Prozessen, diese Prozesse nicht ungünstig erwärmt werden. 1 /5 österreichisches Patentamt AT511 978B1 2013-06-15 [0012] Den Gegenstand der Erfindung bildet auch eine Vorrichtung zum energieeffizienten Auflösen von Faserstoffen mit einem Stoffauflöser und einer Auflösewasserleitung, die in den Stoffauflöser mündet. Erfindungsgemäß weist diese Vorrichtung eine Wärmepumpe mit einem Kondensator und einem Verdampfer auf, wobei Wärme aus einer Prozesswasserleitung an den Verdampfer übertragbar ist und wobei diese Wärme über den Kondensator der Wärmepumpe an die Auflösewasserleitung übertragbar ist, sodass dadurch Auflösewasser in der Auflösewasserleitung erwärmbar ist. Die Prozesswasserleitung mündet erfindungsgemäß nach dem Wärmetauscher in eine Akzeptleitung des Stoffauflösers.

[0013] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: [0014] Fig. 1 ein schematisches Verfahrensschema; [0015] Fig. 2 das erfindungsgemäße Verfahrensschema in einer bevorzugten Ausführungs form; [0016] Gleiche Bezugszeichen in den beiden Figuren bezeichnen jeweils gleiche Bauteile.

[0017] In Figur 1 ist das erfindungsgemäße Verfahrensschema dargestellt.

[0018] Dabei wird Faserstoff 12, zum Beispiel Altpapier, und warmes Auflösewasser 2' einem Stoffauflöser 6 zugeführt und der Faserstoff 12 darin aufgelöst. Der aufgelöste Faserstoff wird dann über die Akzeptleitung 5 des Stoffauflösers 6 abgeführt. In der vorliegenden Erfindung wird das kalte Auflösewasser 2 durch eine Wärmepumpe 7 erwärmt. Die Wärmepumpe 7 besteht aus einem Verdampfer 11, der Wärme aufnimmt, und einem Kondensator 10, der Wärme abgibt. Zusätzlich weist die Wärmepumpe 7 einen Verdichter 9 (Kompressor) und ein Entspannungsorgan 8 (Drossel) auf.

[0019] Das kalte Auflösewasser 2 wird durch den Kondensator 10 der Wärmepumpe 7 erwärmt, sodass warmes Auflösewasser 2' dem Stoffauflöser 6 zugeführt werden kann. Die für die Erwärmung notwendige Wärme wird über den Verdampfer 11 der Wärmepumpe 7 dem warmen Prozesswasser 1 entnommen. Kaltes bzw. abgekühltes Prozesswasser 1' verlässt dann den Verdampfer 11.

[0020] Im Betrieb wird beispielsweise 50°C kaltes Auflösewasser 2 durch die Wärmepumpe 7 auf 65°C erwärmt, gleichzeitig wird dadurch Prozesswasser 1 durch die Wärmepumpe 7 abgekühlt. Durch die Zugabe des abgekuehlten Prozesswassers in den nachfolgenden Prozessstufen, kann in etwa wieder die Ausgangstemperatur (in diesem Beispielfall 50 °C) erreicht werden, während im Falle einer konventionellen Dampfaufheizung die Gesamtprozesstemperatur angehoben wird, was sich wiederum negativ auf die Kleberabscheidung auswirkt.

[0021] Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der das abgekühlte Prozesswasser 1' in die Akzeptleitung 5 eingeleitet wird. Dadurch wird einerseits die Faserstoffsuspension verdünnt, dies ist für weitere Prozessschritte erforderlich, andererseits wird dadurch auch die Faserstoffsuspension abgekühlt. Dies wirkt sich auf eine gute Abscheidung der klebrigen Verunreinigungen sehr positiv aus.

[0022] Die Wärmepumpe 7 wird hier also in der Weise in das System integriert, dass das Auflösewasser 2 (Auflösefiltrat) erwärmt und gleichzeitig das nach dem Auflöseprozess zugegebene Prozesswasser 1' (Verdünnungswasser) gekühlt wird. Somit können die Vorteile der Auflösung mit höheren Temperaturen als auch das in etwa konstant halten des Temperaturniveaus im Kreislauf und damit der Erhalt einer guten Kleberabscheidung in den nachfolgenden Prozessstufen sichergestellt werden. Die Bezugszeichen 1, T, 2, und 2' in den Fig. 1 und Fig. 2 sollen einerseits das Prozesswasser 1,1' bzw. das Auflösewasser 2, 2' darstellen, andererseits aber auch die Leitungen für das Prozesswasser bzw. das Auflösewasser. 2/5

Claims

österreichisches Patentamt AT 511 978 B1 2013-06-15 Patentansprüche 1. Verfahren zur energieeffizienten Auflösung von Faserstoffen (12), wie beispielsweise Altpapier, in einem Stoffauflöser (6), wobei das für die Auflösung der Faserstoffe (12) verwendete Auflösewasser (2, 2') über eine Wärmepumpe (7) vorgeheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass über die Wärmepumpe (7) Wärme von im Stoffaufbereitungsverfahren befindlichen Prozesswasser (1) zum Auflösewasser (2) übertragen wird, sodass das Auflösewasser (2) erwärmt und dass Prozesswasser (1) abgekühlt wird, wobei in nach dem Stoffauflöser (6) nachgeschalteten Prozessstufen das durch die Wärmepumpe (7) abgekühlte Prozesswasser (1') als Verdünnungswasser den Faserstoffen zugegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffauflösung in einem Trommelauflöser durchgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wärmepumpe (7) das Auflösewasser (2) auf über 55^, vorzugsweise auf 65°C, erwärmt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wärmepumpe (7) das Prozesswasser (1) auf unter 50 °C abgekühlt wird.
5. Vorrichtung zum energieeffizienten Auflösen von Faserstoffen (12) mit einem Stoffauflöser (6) und einer Auflösewasserleitung (2'), die in den Stoffauflöser (6) mündet, wobei die Vorrichtung eine Wärmepumpe (7) mit einem Kondensator (10) und einem Verdampfer (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Wärme aus einer Prozesswasserleitung (1) an den Verdampfer (11) übertragbar ist und wobei diese Wärme über den Kondensator (10) der Wärmepumpe (7) an die Auflösewasserleitung (2) übertragbar ist, sodass dadurch Auflösewasser in der Auflösewasserleitung (2) erwärmbar ist, wobei die Prozesswasserleitung (T) nach dem Wärmetauscher (7) in eine Akzeptleitung (5) des Stoffauflösers (6) mündet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoffauflöser (6) ein Trommelauflöser ist. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 3/5