Verfahren zum Entfernen von wasserhaltigen, einen Kuchen bildenden Rückständen aus im untern Teil mit einem Filter versehenen geschlossenen Gefässen, insbesondere aus Perkolatoren zum Verzuckern zellulosehaltigen Materials..
Die Erfindtung befasst ,sidh mit einem Verfahren zum Entfernen von wasserhal- tigen, einen Kuchen bildenden Rückständen aus im untern Teil mit einem Filter ver sehenen gesehlossenen Gefässen bei erhöhten Drucken und Temperaturen,
insbesondere aus Perkolatoren zum Verzuckern zeflulosehalti- gen Materialft mittels verdünnter Säure.
Es ist bekannt, zu diesem Zwecke das Gefäss mittels eines unten angebrachten Ver schlusses rasch zu öffnen. Diese Massnahme hat eine plötzliche Entspannung des .dem Kuchen anhaftenden Wassers und damit seine n@ahezu egplosi-onsartige Verdampfung zur Folge, durch die der mehr oder weniger feste Kuchen zerrissen und zugleich aus dem Gefäss ausgestossen wird.
Da nun beim Off- nen des Verschlusses der Druck unten sehr viel rascher absinkt als oben, kann der zur Ausstossung des Kuchens erfo@rdex?liche Über- druckhäufig derart stark sein, dass .durch den Kuchen ein Loch gedrückt wird. Der rest liehe Kuchen kann dann meistens nur no-oh auf umständliche Weise, z.
B. mittels Press- lufthämmer oder Spitzhaken, entfernt wer den. In erhöhtem Grade besteht. diese Durah- @sahlagsgefahr, wenn der vorausgegangene Prozess noch dazu ein von oben nach unten gerichtetes Temperaturgefälle.. hinterliess,
wie es namentlich bei .der IgodzveTzuekerung nach dem Perkolationsverfahren der Fall ist, bei dem heisse Wasserschübe-mittel.s Dampfes von noch höherer Temperatur von oben her durch .das Gefäss gedrückt werden.
Das Verfahren gemäss der Erfindung, -bei welchem .diese Nachteile vermieden werden können, ist nun dadurch gekennzeichnet, dass kurze Zeit vor .dem Offnen .des Entleerungs- versehlusses und vorzugsweise auch während des Entleerens Dampf von unten nach oben durch das Gefäss gepresst wird.
Auf diese Weise lässt sich vermeiden, .dass die Druckdifferenz derart gross wird:, dass durch den Kuchen ein Loch gedrückt wird.
Ist vom vorher durahgefUhrten Prozess im über dem Kuchen liegenden Raum ein Dampfpolster höheren Druckes, als, es der Temperatur des Kuchens. .entspricht, zurück geblieben, so wird zweckmässig schon vor dem Einpressen des Dampfes von unten durch ein am Oberteil des Gefässes angebrachtes Organ (Ventil) so viel Dampf abgeblasen,
dass der Druck in diesem Raum in kurzer Zeit etwa auf den der Kuchentemperatur entsprechen den Wert absinkt. Liegt ein Merdruek oben von vornherein nicht vor, so bedarf es dieser Massnahme natürlich nicht. -Unabhängig da von aber wird:
vorteilhaft während des Dampfeinpressens von unten durch Öffnen des obern Abblasorganes derjenige Dampf druck gehalten, der der Temperatur .des Kuchens entspricht. Der Dampfdruck im kuchenfreien Raum lässt sich unmittelbar messen.
Die Temperatur und den zugehörigen Sattdampfdruzk des echwer zugänglichen Kuchens stellt man um einfaehsten mittelbar fest, und zwar im Falle ,der Holzverzuckerung durch Messung der Temperatur der Würze bei ihrem kurz vorausgegangenen Ablauf.
Dampfdruck und Temperatur, zwischen denen die bekannte gesetzmässige Abhängigkeit be steht, werden dann zueinander in Beziehung gesetzt. An Stelle des. exakten Messverfahrens kann man auch ein empirisches Verfahren anwenden. Ein solches. wird in Verbindung mit der eingehenden Erläuterung eines Aus führungsbeispiels. der Erfindung beschriebeu werden.
Der Dampfeinlass .erfolgt zu Anfang am zweckmässigsten durch die unterste Stelle des Gefässes, d. h. bei Perko.latoren durch den sog. Dämpfstutzen. Dadurch wird zugleich erreicht, dass die vom Kuchen festgehaltene, sich überwiegend unten ansammelnde Flüs sigkeit teils. nach oben verdrängt wird, so dass dann .der Kuchen annähernd gleichmässig .mit Wasser durchfeuchtet ist.
Auf diese Weise werden günstigere Vorbedingungen für den späteren Zerreissvorgang geschaffen, der sieh dann auf den ganzen Kuchen er strezkt.
Im weiteren Verlauf dess. Verfahrens ist es vorteilhaft, den Dampf durch -das Filter einzupressen, um den Kuchen, der gerade am Filter meist fest anhaftet, zugleich von ihm zu lösen oder zu lockern und .dadu.reli das spätere Ausstossen zu erleichtern.
Bei Gefässen, deren die Form eines Kegel stumpfes aufweisender Filter in Höhen abschnitten unterteilt ist, die mit den Dampf leitungen gesondert in Verbindung stehen, lässt sich ,das Verfahren noch dadurch vor- teilhäfter gestalten,. dass man den Dampf durch die einzelnen Abschnitte nicht gleich zeitig, sondern nacheinander einpresst, .am besten in der Reihenfolge von unten nach eben. Es ist dann Gewärhr dafür gegeben, dass der Kuchen von allen Filterstellen abgedrückt wird-.
Bei gleichzeitig eingeschalteten Ab schnitten würde der Dampf hauptsächlich den widerstandsgeringeren Weg über den obern Abschnitt nehmen und den Kuchen unten nicht oder zu wenig lockern.
Einen Perkolator mit höhenunterteiltem Filter stellt die Zeichnung dar, an Hand wel cher nachstehend ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen' Verfahrens für den Fall der Holzverzuckerung besprochen werden soll:
Die Entleerung des Perkolators a von dem im wesentlichen aus Ifigninrückständen be stehenden Kuchen b wird regelmässig unmit telbar im Anschluss an den mit verdünnter Säure -durchgeführten Perkolationsprozess, also nach Ablauf der Würze, vorgenommen.
Zu diesem Zeitpunkt liegt im Perkolator noch ein von oben nach unten verlaufendes Tempe raturgefälle vor, und zwar hat der obere kuchenfreie Raum c, in dem vom Perkolations- prozess her ein Dampfpolster zurückblieb, z. B. etwa 1,8,3 C, während die Temperatur des Kuchens in seinen obern Schichten etwa 1y78' C, .in seinen untern Schichten etwa 173 C beträgt.
Aus .dem Temperaturunter schied ergibt sieh, :dass der Druck des Dampf- polsters grösser ist. als es der Temperatur des Kuchens entspricht. so dass, würde der Ent- leerungsversohluss d jetzt geöffnet -erden, ein Durchbruch des Kuchens zu befürchten wäre.
Die Beseitigung des Druckpolsters kann im Verein mit dem Durchfeuchten des Ku- cherrserfolgen. Sie lässt sich aber auch vorher oder nachher d'ure!hführen. Betriebsmässig eignet sieh die letztgenannte Reihenfolge am besten, namentlich wenn beide Massnahmen zeitlich etwas überlappt werden.
In ,diesem Falle wird also zunächst für die gleichmässige Durchfeuchtung des Ku chens gesorgt, in dem man bei vorerst noch geschlossenem obern Abda-mpfventil e durch den Dämpfstutzen j' Dampf einströmen lä.sst, wozu das Hauptdampfventil g und .das Dämpfstutzenventil h. <I>zu</I> öffnen ist. Nach einigen Minuten wird die Dampfzufuhr abge stellt.
Gleichzeitig oder schon kurz vorher öffnet. man das obere Abdampfventil e so weit, dass,das im Raum c befindliche Dampf polster überhöhten Druckes abströmen kann und -die Temperatur in diesem Raum in etwa 3-5 Minuten von 183, auf die Durchs ohnitts- temperatur .des Kuchens.
oder seine unterste Temperatur absinkt. Am besten geht man aus Sicherheitsgründen noch unter die tiefste Kuchentemperatur. Besonders. bewährt hat sich eine Senkung der Temperatur im kuchen freien Raum auf etwa 165 bis 16.0 C. Diese Massnahme hat bereits die angestrebte Um kehrung des Temperaturgefälles zur Folge;
denn in dien untern Kuchenschichten herrscht, wie festgestellt wurde, zu diesem Zeitpunkt noch eine um etwa 3 C höhere Temperatur. Der Temperaturunters,dhied ist allerdings noch gering.
Ausserdem muss@te für die Um kehrung des Gefälles ein Temperaturverlust in Kauf genommen werden, der an sich nicht o erwünscht isst, da die Zerreisswirkung beim späteren Entspannen mit der Temperatur ab nimmt.
Um den Temperaturverlust zu be heben, wird nun noch weiterer Dampf von unten nach oben durch das Gefäss geblasen, s und zwar am zweckmässigsten durch das Fil ter, das im vorliegenden Falle in die Höhen abschnitte<I>i</I> und<I>k</I> unterteilt ist. ZunäcJhst er folgt der Dampfeinlass vorzugsweise durch den untern Abschnitt i, wozu das untere a Ventil l zu öffnen ist. Das.
Hauptdampfventil g steht bereits offen. Dadurch wird, wie schon erwähnt, zugleich der Kuchen vom untern Teil des Filters. gelockert. Ferner hat der Dampfeinlass durch .den untern Abschnitt 5 namentlich bei konischem Filter den Vorteil, dass der Dampf, weil hier die Filterporen zentraler liegen, bis in den Kern des Kuchens vordringt und diesen über seinen ganzen Querschnitt gleichmässig .durchwärmt, was o der Gleichmässigkeit dex Zerreisswirkung spä ter zugute kommt.
Die einströmende Dampf menge wird so bemessen, dass trotz des in ge ringem Masse geöffneten .obern Abdampfven- tils e die Temperatur oben in etwa einer c Minute oder weniger um einige Grade, z. B. um 5\8 C, ansteigt,. Dann sperrt man das Ventil l ab und öffnet; das Ventil<I>m,</I> so dass der Dampf nun durch .den obern Abschnitt L- eingeblasen wird und die Temperatur im Raum c eich um einen weiteren kleinen Be trag z.
B. um 3-8 C, erhäht. Am besten strebt man eine Endtemperatur im kudlhen- freien Raum c vonetwa 175 C an. Im untern Teil des Kuchens herrscht dann eine Tempe ratur von ungefähr 180 C. Es liegt also nun ein grösseres, von unten nach oben gerichtetes Temperaturgefälle bei höherer Durehschnitts- temperatur vor.
Die Entleerungsvorrichtung d kann jetzt ohne Durchschlagsgefa-hr geöffnet werden. Wegen der dabei eintretenden Druokseukung namentlich im untern Teil des P-erkogators ,x isst das dbere Abdampfventnl c nun .ganz zu öffnen;
andernfalls könnte zwischen dem übern und dem untern Raum .eine durch- schlagsgefährliche Druckdifferenz entstehen. Mit dem Öffnen der Entleerungsklappe d setzt nun auch bereits das Zerreiben und Aus stossen des Kuchens eins.
Durch den obern Filterabschnitt k wird dabei immer noch Dampf zugeführt. Seine Abstellung erfolgt zweckmässig erst, s#o#baüld der Druck im kuchenfreien Raum c auf % bis 1/2 des. Wer tes beim Öffnen der Klappe gesunken ist. Wenige Sekunden später ist der gesamte Kuchen ausgestossen, ohne dass nennenswerte 1lZ@engen zurückbleiben.
Die übrigen, nicht näher bezeichneten Armaturen des dargestellten Perkolutorsdie- nen zur Durchführung der Holzverzuckerung.
Process for removing water-containing, cake-forming residues from closed vessels provided with a filter in the lower part, in particular from percolators for saccharifying cellulose-containing material ..
The invention concerns itself with a method for removing water-containing, cake-forming residues from closed vessels provided in the lower part with a filter at elevated pressures and temperatures,
in particular from percolators for saccharifying ceflulose-containing material by means of dilute acid.
It is known for this purpose to quickly open the vessel by means of a closure attached below. This measure causes a sudden relaxation of the water adhering to the cake and thus its almost explosive evaporation, through which the more or less firm cake is torn and at the same time expelled from the vessel.
Since the pressure at the bottom drops much more rapidly when the closure is opened than at the top, the excess pressure required to eject the cake can often be so strong that a hole is pressed through the cake. The rest of the cake can then usually only no-oh in a cumbersome way, z.
B. with pneumatic hammers or claw hooks removed. Exists to a higher degree. this Durah @sahlags danger if the previous process also left a temperature gradient from top to bottom ..,
as is especially the case with the igodzve-suppression after the percolation process, in which hot water propellants are pressed through the vessel from above at an even higher temperature.
The method according to the invention, in which these disadvantages can be avoided, is now characterized in that a short time before the opening of the emptying closure and preferably also during emptying, steam is pressed from bottom to top through the vessel.
In this way it can be avoided. That the pressure difference becomes so great that a hole is pressed through the cake.
From the process carried out beforehand, there is a cushion of steam in the space above the cake with a higher pressure than the temperature of the cake. If it is left behind, it is expedient to blow off as much steam from below through an element (valve) attached to the top of the vessel before the steam is injected,
that the pressure in this room drops to the value corresponding to the cake temperature in a short time. If there is no Merdruek above from the outset, this measure is of course not required. Irrespective of this, however:
advantageously during the steam injection from below by opening the upper blow-off element that steam pressure is kept that corresponds to the temperature of the cake. The vapor pressure in the cake-free space can be measured immediately.
The temperature and the associated saturated steam pressure of the cake, which is difficult to access, can be determined indirectly in the simplest way, namely in the case of wood saccharification by measuring the temperature of the wort during its briefly preceding process.
Vapor pressure and temperature, between which there is the well-known legal relationship, are then related to one another. Instead of the exact measuring method, an empirical method can also be used. One such. is in conjunction with the detailed explanation of an exemplary embodiment. of the invention are described.
In the beginning, the steam inlet is most conveniently done through the lowest point of the vessel, i.e. H. in the case of percolators through the so-called damping nozzle. This at the same time ensures that some of the liquid that is held by the cake and mainly collects at the bottom. is pushed upwards so that .the cake is then almost evenly. moistened with water.
In this way, more favorable preconditions are created for the subsequent tearing process, which then extends to the whole cake.
In the further course of the In the process, it is advantageous to force the steam through the filter in order to detach or loosen the cake, which is usually firmly attached to the filter, and to make it easier to expel it later.
In the case of vessels whose filter, which has the shape of a truncated cone, is subdivided into height sections that are separately connected to the steam lines, the method can be made even more advantageous. that the steam is not injected through the individual sections at the same time, but one after the other, preferably in the order from bottom to top. It is then guaranteed that the cake will be squeezed from all filter points.
If the sections were switched on at the same time, the steam would mainly take the less resistance path over the upper section and not loosen the cake or loosen it too little.
The drawing shows a percolator with a height-divided filter, on the basis of which an exemplary embodiment of the process according to the invention for the case of wood saccharification will be discussed below:
The emptying of the percolator a from the cake b, which essentially consists of ifignin residues, is regularly carried out immediately after the percolation process carried out with dilute acid, i.e. after the wort has expired.
At this point in time there is still a temperature gradient running from top to bottom in the percolator, namely the upper cake-free space c, in which a cushion of vapor remained from the percolation process, e.g. B. about 1.8.3 C, while the temperature of the cake in its upper layers is about 1/78 ° C,. In its lower layers is about 173 C.
From the temperature difference you can see that: the pressure of the vapor cushion is greater. than it corresponds to the temperature of the cake. so that if the discharge spout were opened now, a breakthrough of the cake would have to be feared.
The pressure pad can be removed in conjunction with the moisture in the kitchen. But it can also be done before or after. In terms of business operations, the latter sequence is best, especially if the two measures overlap somewhat.
In this case, even moisture penetration of the cake is first ensured by letting steam flow in through the steam nozzle j 'while the upper steam valve e is still closed for the time being, for which purpose the main steam valve g and the steam nozzle valve h. <I> to </I> is open. After a few minutes, the steam supply is turned off.
Opens at the same time or shortly before. the upper exhaust valve e so far that the cushion of excessive pressure in space c can flow off and -the temperature in this space in about 3-5 minutes from 183, to the through-temperature of the cake.
or its lowest temperature drops. For safety reasons it is best to go below the lowest cake temperature. Especially. A reduction in the temperature in the cake-free space to around 165 to 16.0 C. This measure has already resulted in the desired reversal of the temperature gradient;
because in the lower layers of the cake, as has been determined, at this point in time the temperature is still about 3 C higher. The temperature difference is still low, however.
In addition, a temperature loss must be accepted for reversing the gradient, which in itself is undesirable because the tearing effect decreases with the temperature during later relaxation.
In order to eliminate the temperature loss, more steam is now blown from the bottom up through the vessel, s and most expediently through the filter, which in the present case is in the heights <I> i </I> and <I > k </I> is subdivided. First of all, the steam inlet preferably follows through the lower section i, for which the lower a valve l is to be opened. The.
Main steam valve g is already open. As already mentioned, this also removes the cake from the lower part of the filter. relaxed. Furthermore, the steam inlet through the lower section 5 has the advantage, especially in the case of a conical filter, that the steam, because the filter pores are more central here, penetrates into the core of the cake and warms it evenly over its entire cross-section, which o the evenness dex Tearing effect later benefits.
The amount of steam flowing in is measured in such a way that, in spite of the slightly open upper exhaust valve, the temperature at the top is reduced by a few degrees in about a minute or less, e.g. B. by 5 \ 8 C, increases. Then shut off valve 1 and open; the valve <I> m, </I> so that the steam is now blown in through the upper section L- and the temperature in room c is reduced by a further small amount, e.g.
B. by 3-8 C, increased. It is best to aim for a final temperature in the kudlhen-free space c of about 175 C. In the lower part of the cake there is then a temperature of about 180 C. There is now a larger temperature gradient directed from bottom to top with a higher average temperature.
The emptying device d can now be opened without risk of breakdown. Because of the pressure that occurs, especially in the lower part of the P-ercogator, x eats the other exhaust valve c is now fully open;
Otherwise, a dangerous pressure difference could arise between the upper and lower room. With the opening of the emptying flap d, the grinding and ejection of the cake are already one.
Steam is still supplied through the upper filter section k. It is expedient to turn it off until the pressure in the cake-free room c has dropped to% to 1/2 of the value when the flap was opened. A few seconds later the entire cake is ejected without leaving any noteworthy 1lZ @ narrow.
The other, unspecified fittings of the percolator shown are used to carry out the saccharification of the wood.