Verfahren zum kontinuierlichen Bleichen, Reinigen oder Ändern des Quellzustandes von Faserbreien in der Zellstoff- oder Papierindustrie, durch Behandeln der Fasern mit Chemikalien und Waschen der behandelten Fasern im gleichen Gefäss Es ist in der Zellstoffindustrie bekannt, das Ko chen und Waschen des Zellstoffes in einem einzigen Kocher nacheinander durchzuführen. Ebenso ist es bekannt, den Zellstoff absatzweise mit einem einzigen Chemikal zu behandeln.
In neuester Zeit ist auch ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem das zellulose- haltige Material zuerst im Gleichstrom aufgeschlos sen und dann im Gegenstrom einem Waschprozess unterworfen wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Bleichen, Reinigen oder Än dern des Quellzustandes von Faserbreien in der Zell stoff- oder Papierindustrie, durch Behandeln der Fasern mit Chemikalien und Waschen der behandel ten Fasern im gleichen Gefäss, bei welchem der Faser brei kontinuierlich in den unteren Teil des Gefässes eingeführt und dort verdickt und der verdickte Faser brei in Richtung einer Abzugsöffnung des Gefässes nach oben bewegt wird.
Gemäss dem Verfahren nach der Erfindung wer den die Chemikalien und oberhalb der Chemikalien zufuhrstelle die Waschflüssigkeit kontinuierlich im Gegenstrom durch den Faserbrei geführt, und ein Teil der Waschflüssigkeit wird zusammen mit von dieser mitgenommenen Chemikalien in der Nähe des Eintritts des Faserbreies kontinuierlich abgeführt.
Das Verfahren nach der Erfindung kann mit Vor teil überall dort angewendet werden, wo es sich darum handelt, in der Zellstoff- oder Papierindustrie, Faserbreie zu bleichen, zu reinigen oder im Quell- zustand zu ändern.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausfüh rungsbeispiel einer zur Durchführung des erfindungs gemässen Verfahrens benutzten Vorrichtung schema tisch dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 einen Vertikalschnitt der Vorrichtung und Fig. 2 ein Diagramm des Reaktionsverlaufes.
Nach Fig. 1 ist ein Gefäss in Form eines Behand lungsturmes 1 vorgesehen, der durch einen Falsch boden 2 in eine Hauptkammer M und eine Saugkam mer 3 unterteilt wird. Im Behandlungsturm ist eine lotrechte Achse 5 angeordnet, die in üblicher Weise in Umdrehung versetzt werden kann und an der radial übereinander eine Anzahl Rührflügel 7 be festigt sind, die bis an die Innenwand der Hauptkam mer reichen und deren Aufgabe darin besteht, die in den Turm eingeführten Chemikalien und die Suspen sion der Fasern miteinander zu mischen.
Zur Zufuhr der zu behandelnden Suspension ist ein Rohr 8 vor gesehen und zum Abziehen des behandelten Zellstof fes ein Rohr 11. Der Falschboden 2 ist so einge richtet, dass die Zellstoffasern nicht durch die Löcher desselben in die Saugkammer 3 übertreten können, sondern nur überschüssige Flüssigkeit, für deren Ab zug aus der Saugkammer 3 ein Rohrstutzen 4 vor gesehen ist. In der Hauptkammer M ist in der Nähe des Falschbodens 2 ein Schaber 6 angeordnet, der die Aufgabe hat, den Falschboden von anhaftenden Fasern zu befreien und die aus dem Rohr 8 ein strömende Masse über die ganze Oberfläche des Falschbodens gleichmässig auszubreiten. In einem entsprechenden Abstand vom Falschboden 2 befindet sich ein Zuführungsrohr 9 für die Chemikalien, z. B. eine Bleichlösung.
Am oberen Teil des Turmes, und zwar oberhalb des Zuführungsrohres 9 für die Chemi kalien, ist ein Zuflussrohr 10 für das Waschwasser vorgesehen, das praktisch in der gleichen Höhe wie das Entleerungsrohr 11 für den behandelten Zell stoff angeordnet ist. Von den Rührflügeln 7 auf der Achse 5 befindet sich äuch einer in der Höhe des Entleerungsstutzens 11 und dient dazu, die behan delte Zellstoffmasse durch diesen Stutzen auszu stossen.
In Fig. 2 entspricht der Punkt A dem Niveau des Falschbodens 2 im Behandlungsturm 1, das heisst der Stelle des Turmes, von welcher der Zellstoff in die Kammer M des Behandlungsturmes gelangt. Der Punkt B entspricht der Höhe der Eintrittsstelle 9 für die Chemikalien im Turm, der Punkt C entspricht der Höhenlage der Abzugsstelle 11 des behandelten Zellstoffes und der Punkt D der Eintrittsstelle 10 des Waschwassers. Die strichpunktierte Linie e veran schaulicht die Abnahme von<I>A</I> bis<I>B'</I> der Reaktions fähigkeit des emporsteigenden Faserstoffes mit der bei B zugesetzten Bleichlösung.
Die Bewegungsrichtung der Chemikalien ist durch die Pfeile 12 und die des Zellstoffes durch die Pfeile 13 angegeben. Die gestrichelte Linie f veranschau licht die Veränderungen in der Konzentration der Bleichlösung. Die Strömungsrichtung der Waschflüs sigkeit ist durch die Pfeile 14 bezeichnet.
Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet ein gleichmässiges kombiniertes Bleichen und Waschen des Zellstoffes in einem einzigen kontinuierlichen Ar beitsvorgang, und zwar zum Beispiel auf folgende Weise: Eine Zellstoffsuspension mit einer 3 %,igen Kon- zentration wird unter Druck durch den Rohrstutzen S mit Hilfe des Schabers 6 in die Hauptkammer M des Reaktionsturmes eingeführt. Hierbei wird ein Teil der Flüssigkeit durch den Falschboden 2 in die Saugkam mer 3 gesaugt und durch den Rohrstutzen 4 abgezo gen.
Hierdurch wird die Suspension in der Nähe des Falschbodens auf eine Konzentration von 10 bis 12 % verdickt und gleichzeitig in die Richtung der Abzugsstelle 11 gedrängt, wobei diese Bewegung durch den Druck der nachströmenden frischen Zell stoffsuspension und die Tätigkeit des Schabers 6 ver ursacht und unterstützt wird.
Der auf diese Weise ver dickten Zellstoffmasse, mit einer Konzentration von 10 bis 12 %, wird nun durch das Rohr 9, das sich etwa<B>100</B> cm oberhalb des Falschbodens 2 befindet, Bleichlösung zugeführt. Die Menge dieser Bleich lösung, z.
B. einer Natriumhypochloritlösung, ent spricht 5 bis 10 kg aktivem Chlor auf eine Tonne beintrockenen Zellstoff, wobei die Konzentration der Lösung 0,025 kg aktives Chlor auf den Liter enthält, die Lösungstemperatur üblicherweise 25 bis 30 C beträgt und somit die Flüssigkeitsmenge etwa 0,2 bis 0,4 Tonnen auf die Tonne beintrockenen Zellstoff ausmacht. Durch das Rohr 10 tritt Waschwasser mit einer Temperatur von etwa 40 bis 45 C und in einer Menge von etwa 12 Tonnen auf die Tonne beintrok- kenen Zellstoff ein.
Der Turm ist so bemessen, dass die demselben zugeführte Lösungsmenge dem im Turm enthaltenen festen Material eine Aufwärts bewegung von etwa 3 bis 4 cm in der Minute erteilt, und von den dem Turm zugeführten 12 Tonnen Wasser wandern zwei Tonnen nach unten, und die restlichen 10 Tonnen folgen mit den Fasern, wobei die Konzentration des faserigen Materials, das im am oberen Ende des Turmes austretenden Brei enthalten ist,
etwa 9 % beträgt. Die Rührflügel 7 des Rührers bewirken dabei eine gleichmässige Verteilung der Chemikalien und des Wassers im Zellstoff. Das durch die verdickte Zellstoffmasse nach der Saugkammer 3 strömende Waschwasser bewirkt im oberen Teil der Hauptkammer ein Auswaschen der Zellstoffaser und nimmt die durch das Rohr 9 eingeführten und vom Zellstoff mitgenommenen Chemikalien auf.
Die Re aktionsfähigkeit der Chemikalien gegenüber dem Zellstoff ist an der Eintrittsstelle B am höchsten, und sie fällt gleichmässig in Richtung der Eintritts stelle A des Zellstoffes auf Grund der zwischen Chemikalien und Zellstoff stattfindenden Reaktion und ebenso in Richtung B' aus dem gleichen Grund und wegen Verdünnung mit Wasser, wie es die Linie f der Fig. 2 zeigt (so dass sie an der Eintrittsstelle A des Zellstoffes am niedrigsten ist).
Weiter geht aus der Fig. 2 hervor, dass die chemische Reaktionsfähib keit des Zellstoffes mit den Chemikalien an der Ein trittsstelle A des Zellstoffes am grössten ist und, wie es die Linie e darstellt, in der Richtung nach B' fällt, da hier die Bleichung als beendet angesehen werden kann, während die oben von D zuströmende Wasch flüssigkeit denjenigen Chemikalienanteil mitnimmt, der von dem gegen die Abzugsstutzen C sich bewe genden Zellstoff mitgenommen wird.
Durch das oben beschriebene Verfahren werden die folgenden Vorteile erzielt: 1. Die hohe Konzentration der Chemikalien beim Eintritt wirkt hauptsächlich auf den schon vorbehan delten Stoff, wodurch die Reaktion soweit wie mög lich fortschreitet.
2. Die in der Nähe der Siebvorrichtung 2 schon stark verbrauchte und verdünnte Chemikalienlösung fliesst durch eine Schicht von noch unbehandeltem Stoff, wodurch die Chemikalien besser ausgenützt werden.
3. Das Fortschreiten der Reaktion kann leicht durch Verändern der Menge des Waschwassers und der Temperatur beeinflusst werden.
4. Im gleichen Behälter geht gleichzeitig eine kon tinuierliche chemische Reaktion und ein vollständiges Auswaschen im Gegenstrom vor sich, wodurch die nicht umgesetzten Chemikalien sowie die löslichen Reaktionsprodukte durch die Waschflüssigkeit vom schon chemisch behandelten festen Zellstoff getrennt werden.
Da die Menge der zum Auswaschen des Zellstof fes und zum Transportieren der Chemikalien benötig ten Waschflüssigkeit verhältnismässig klein ist, wird die am Stutzen 4 anfallende Ablauge in verhältnis mässig konzentrierter Form erhalten. Da auch die Menge dieser Ablauge im Vergleich zu nach üblichen Waschverfahren erhaltenen Mengen klein ist, so ist die Lagerung und die Regeneration dieser Ablauge leichter zu verwirklichen als bisher.
Das vorliegende Verfahren kann auch zur Be handlung von alkalischen Zellulosefasern, das heisst alkalisch reagierender Zellulose, bei der nur eine physikalische Verbindung zwischen der Zellulose und dem Alkali besteht, verwendet werden. Zu diesem Zweck wird in die Hauptkammer M eine Aufschläm- mung von alkalischen Zellulosefasern in der oben beschriebenen Weise eingeführt und eine verdünnte Säurelösung, vorzugsweise eine wässrige Lösung von Schwefeldioxyd oder verdünnte Salzsäure, durch das Zuführungsrohr 9 und Waschwasser durch das Rohr 10 zugeleitet.
Die verdünnte Säurelösung vermindert den pH-Wert der alkalischen Zellulosefasern, wodurch das bei derartigen Fasern auftretende Aufquellen be seitigt oder mindestens vermindert und dadurch die weitere Verarbeitung der Zellulosefasern erleichtert wird. Die alkalisch reagierende Zellulose kann aus einem Alkalikocher oder von einer anderen alkali schen Behandlung von Fasermaterial stammen, bei denen die Alkalinität durch die üblichen Waschvor gänge nicht entfernt werden kann.
Die Behandlung nach dem vorliegenden Verfah ren kann die Reinigung der Fasern, z. B. zur Entfer nung von Harz aus denselben, einschliessen. In die sem Fall wird die Bleichlösung durch eine Lösung, die ein Netzmittel und ein Dispergiermittel, z. B. Na- triumhexametaphosphat, enthält, ersetzt. Bei der Ver wendung von 3 bis 8 kg Natriumhexametaphosphat je Tonne Faserbrei kann durch das vorliegende Ver fahren ein Zellstoff mit erheblich geringerem Harz gehalt gewonnen werden.
Ebenso kann eine alkalische Behandlung des Stof fes, bei der etwa 5 bis 30 kg Natriumhydroxyd pro Tonne Zellstoffbrei verwendet werden und anschlie- ssend gewaschen wird, gleichzeitig und kontinuierlich gemäss vorliegendem Verfahren in ein und demsel ben Turm durchgeführt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann selbstver ständlich auch für weitere Reinigungsverfahren von Zellstoffbreien verwendet werden.