DE10158449C1

DE10158449C1 - Method and device for compressing ozone-containing gas for ozone pulp bleaching

Info

Publication number: DE10158449C1
Application number: DE2001158449
Authority: DE
Inventors: Stephan Rau; Walter Aumann; Franz-Josef Richardt
Original assignee: Wedeco Umwelttechnologien Wasser Boden Luft GmbH
Current assignee: Wedeco Umwelttechnologien Wasser Boden Luft GmbH
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2021-12-01
Also published as: WO2003048663A2; CN1610781A; AU2002364373A8; WO2003048663A3; CN100374649C; WO2003048663A8; EP1448941A2; AU2002364373A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdichten von ozonhaltigem Gas für eine Ozon-Zellstoffbleiche. Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren dahingehend zu verbessern, dass eine kostengünstige und störunanfällige Verdichtung von Ozon möglich ist. Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gas (6) einer Dampfstrahlkompression mit sofortiger Abkühlung unterworfen wird. Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht aus einem Dampfstrahlkompressor (10-12) und einer Kühleinrichtung zur sofortigen Abkühlung des verdichteten ozonhaltigen Gases (6).The present invention relates to a method and an apparatus for compressing ozone-containing gas for an ozone pulp bleach. The object of the invention is to improve such a device and a method such that an inexpensive and interference-prone compression of ozone is possible. This object is achieved with a method which is characterized in that the gas (6) is subjected to a steam jet compression with immediate cooling. A device for carrying out this method consists of a steam jet compressor (10-12) and a cooling device for the immediate cooling of the compressed ozone-containing gas (6).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verdichten von ozonhaltigem Gas für eine Ozon- Zellstoffbleiche.The present invention relates to a method and a Device for compressing ozone-containing gas for an ozone Pulp bleaching.

Bis in die 80ger Jahre des vorigen Jahrhunderts hinein waren u. a. Chlor und Chlorverbindungen die bevorzugten Mittel zum Bleichen von Zellstoff. Mit diesen Mitteln wurden auf kosten günstigem Wege gute Bleichergebnisse erzielt. Jedoch geschah das auf Kosten einer starken Belastung der Umwelt. Ein gestiegenes Umweltbewusstsein, aber auch Auflagen staatlicher und internati onaler Behörden führten dazu, die chlorhaltigen Bleichmittel zu ersetzen. So wurden zunächst Wasserstoffperoxid und Sauerstoff eingesetzt. Später, d. h. etwa von Angang bis Mitte der 90ger Jahre des vorigen Jahrhunderts, kam Ozon als Bleichmittel hinzu. Diese Entwicklung wurde möglich, weil es in dieser Zeit gelang, Ozon bei vernünftigen Kosten in einer ausreichend hohen Konzent ration, nämlich von bis zu 15 Gew.-% in Sauerstoff, großtechnisch herzustellen. Until the 80s of the previous century u. a. Chlorine and chlorine compounds are the preferred agents for Bleaching of pulp. These funds were at a cost good way achieved good bleaching results. However, it did at the expense of a heavy burden on the environment. An increased Environmental awareness, but also governmental and international requirements Local authorities led to the bleach containing chlorine replace. So initially hydrogen peroxide and oxygen used. Later, d. H. about from the beginning to the middle of the 90s Years ago, ozone was added as a bleach. This development became possible because in that time Ozone at a reasonable cost in a high enough concentration ration, namely up to 15 wt .-% in oxygen, on an industrial scale manufacture.

Ein zu lösendes Problem bei der Ozonbleiche im Mittel- Konsistenzbereich bestand darin, genügend Ozon aus dem Gas in den Zellstoffpulp einzubringen. Das geschieht in Mischvorrich tungen (Schermischern), die mit einem Phasenverhältnis Gas zu Flüssigkeit von ca. 0,6 arbeiten. Um bei den erreichbaren Ozon konzentrationen in Sauerstoff genügend Ozon im Mischer zur Ver fügung zu haben, muss das Gas daher verdichtet werden. Eine der artige Verdichtung wird beispielsweise in EP 0 588 704 B1 be schrieben, ohne dass in dieser Schrift eine konkrete Verdich tungsvorrichtung angesprochen wird. Es ist in der Fachwelt je doch bekannt, dass in ausgeführten Anlagen ausschließlich Was ser-Ringpumpen zum Einsatz kommen. Die Verwendung derartiger Kompressoren ist beispielsweise in PPI, August 1992, S. 28, 29, beschrieben. Wasser-Ringpumpen sind insbesondere beim Verdichten des aggressiven Ozons sehr störanfällig. Sie erfordern darüber hinaus sehr hohe Investitionskosten.A problem to be solved in middle ozone bleaching Consistency consisted of getting enough ozone out of the gas bring in the pulp. That happens in Mischvorrich lines (shear mixers) that use a gas phase ratio Work liquid of approx. 0.6. To attainable ozone concentrations in oxygen sufficient ozone in the mixer to Ver the gas must therefore be compressed. One of the like compression is for example in EP 0 588 704 B1 wrote without a specific condensation in this writing device is addressed. It is ever in the professional world However, it is known that only what ring pumps are used. The use of such Compressors is described, for example, in PPI, August 1992, pp. 28, 29, described. Water ring pumps are particularly useful when compressing of aggressive ozone very susceptible to failure. You require about it very high investment costs.

Aus der US 5,690,786 ist es weiterhin bekannt, Sauerstoff durch Dampfstrahlkompression zu verdichten und einem Zellstoff pulp zum Zwecke der Delignifikation zuzuführen. In einer Ausfüh rungsform dieses Verfahrens ist vorgesehen, den Sauerstoff zwei stufig zu verdichten, wobei das Wasserdampf/Sauerstoff-Gemisch zwischen den beiden Verdichtungsstufen gekühlt wird, um einen Teil des Wasserdampfes auszukondensieren. Unter anderem wird bei diesem Verfahren auch aus einer Ozon-Zellstoffbleiche anfallen des sauerstoffhaltiges Abgas, welches normalerweise noch Rest mengen an Ozon von signifikant weniger als 1% enthält, durch Dampfstrahlkompression verdichtet, wobei das Ozon hier aufgrund der hohen bei der Dampfstrahlkompression auftretenden Temperatu ren vernichtet wird. From US 5,690,786 it is also known oxygen to compress by steam jet compression and a pulp pulp for delignification. In an execution Form of this method is provided, the oxygen two gradually compress, the water vapor / oxygen mixture is cooled to one between the two compression stages Condense out part of the water vapor. Among other things, at this process can also be obtained from ozone pulp bleaching of the oxygen-containing exhaust gas, which is usually still the rest contains significantly less than 1% of ozone Vapor compression compresses, whereby the ozone is due here the high temperature that occurs during steam jet compression ren is destroyed.

In US 5,624,734 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur kontinuierlichen Erzeugung von Ozon für industrielle Anwendungs zwecke beschrieben, wobei hier das Ozon für die Anwendung in flüssiger Form zur Verfügung gestellt wird. Das flüssige Ozon verlässt die Kühleinrichtung mit einer Temperatur von ca. -180° C und wird über eine isolierte Rohrleitung in eine Verdampfungs kammer geführt, in der es verdampft und anschließend in eine Mischkammer überführt wird. Hier wird es mit Niedrigtemperatur dampf gemischt. Um den Niedrigtemperaturdampf in einen Tempera turbereich von ca. 43-65°C zu halten, wird die Mischkammer evakuiert. Das Dampf/Ozongasgemisch wird dann einem Venturirohr zugeführt, in welchem im Gaseinspritzort ebenfalls ein Vakuum herrscht. Im Venturirohr folgt eine Mischung mit der Prozess flüssigkeit. Beim ganzen Verfahren wird darauf geachtet, dass die Prozesstemperaturen wegen der Wärmeempfindlichkeit des Ozons nicht höher als maximal 66°C liegen.In US 5,624,734 is a method and an apparatus for continuous production of ozone for industrial applications described purposes, here the ozone for use in is provided in liquid form. The liquid ozone leaves the cooling device with a temperature of approx. -180 ° C and is via an insulated pipe into an evaporation chamber, in which it evaporates and then into a Mixing chamber is transferred. Here it is with low temperature steam mixed. To the low temperature steam in a tempera The mixing chamber maintains the temperature range of approx. 43-65 ° C evacuated. The steam / ozone gas mixture then becomes a venturi tube supplied, in which also a vacuum in the gas injection site prevails. A mixture with the process follows in the Venturi tube liquid. The entire procedure takes care that the process temperatures due to the heat sensitivity of the ozone not higher than a maximum of 66 ° C.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues Verfah ren und eine neue Vorrichtung zum Verdichten von ozonhaltigen Gasen in einer Ozon-Zellstoffbleiche zur Verfügung zu stellen, wodurch eine kostengünstige, störunanfällige Verdichtung von O zon möglich wird. The object of the present invention is a new process ren and a new device for compressing ozone-containing To provide gases in an ozone pulp bleach, whereby an inexpensive, failure-prone compression of O zon becomes possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.This object is achieved by a method with the features of claim 1 and by a device with the Features of claim 7 solved.

Es ist bekannt, dass Ozon unter dem Einfluss von Wärme zer fällt. Dieser Zerfall ist bereits bei 40 bis 50°C signifikant. Bei 200°C beträgt die Abbaurate 70%, bei 230°C zerfallen 92 bis 95% des Ozons innerhalb von einer Minute. Bei etwa 283°C und hö her wird ein 100%-iger Zerfall innerhalb weniger Sekunden fest gestellt. Die Fachwelt geht daher davon aus, dass die Verdich tung von Ozon bzw. von ozonhaltigen Gasen möglichst isothermisch erfolgen muss (DownUnder '96, February 11-15, 1995, OZONE AND ITS APPLIKATIONS; "Proceedings of the First Australasian Conference of the International Ozone Association" in conjuntion with Syd ney University Chemical Engineering Association, Volume I, S. II-52).It is known that ozone decomposes under the influence of heat falls. This decay is significant even at 40 to 50 ° C. At 200 ° C the degradation rate is 70%, at 230 ° C 92 to decompose 95% of the ozone within one minute. At about 283 ° C and higher 100% disintegration occurs within a few seconds posed. The experts therefore assume that the Verdich tion of ozone or gases containing ozone is as isothermal as possible must be done (DownUnder '96, February 11-15, 1995, OZONE AND ITS APPLICATION; "Proceedings of the First Australasian Conference of the International Ozone Association "in conjuntion with Syd ney University Chemical Engineering Association, Volume I, p. II-52).

In völliger Abkehr von dieser Fachmeinung erfolgt die Ver dichtung von ozonhaltigen Gasen gemäß der vorliegenden Erfindung durch Dampfstrahlkompression. Bei einer derartigen Kompression wird Dampf hohen Druckes und damit auch hoher Temperatur als Treibmittel eingesetzt. Diese Kompression ist also alles andere als isothermisch. Es hat sich herausgestellt, dass bei einer sehr geringen Kontaktzeit zwischen dem Treibdampf und dem ozon haltigen Gas während der Dampfstrahlkompression, die bei derar tigen Kompressoren immer gegeben ist, und bei einer sofortigen Abkühlung des Wasserdampf/ozon-haltiges Gas-Gemisches ein nen nenswerter Zerfall von Ozon nicht eintritt. Eine Dampfstrahlkom pression wird mit Dampfstrahlpumpen durchgeführt. In den Treib düsen dieser Kompressoren wird der Treibdampf durch Entspannung auf große Geschwindigkeiten gebracht und dem zu verdichtenden ozonhaltigen Gas beigemischt. Dabei geht ein Teil der kineti schen Energie des Treibdampfes auf das ozonhaltige Gas über. Im Diffusor des Kompressors wird die kinetische Energie des Wasser dampf/ozonhaltiges Gas-Gemisches in Druckenergie umgewandelt, so dass das Gemisch mit einem Druck, der zwischen dem Saug- und dem Treibdruck liegt, aus dem Dampfstrahlkompressor austritt.In complete departure from this specialist opinion, the Ver Sealing gases containing ozone according to the present invention by steam jet compression. With such a compression becomes steam of high pressure and thus also of high temperature Propellant used. So this compression is everything else as isothermal. It turned out that with one very little contact time between the motive steam and the ozone containing gas during steam jet compression, which derar compressors is always given, and with an immediate Cool the water vapor / ozone-containing gas mixture significant ozone decay does not occur. A steam jet comm pression is carried out with steam jet pumps. In the blowing These compressors jet the propellant steam through expansion brought to high speeds and the one to be compressed admixed with ozone-containing gas. Part of the kineti goes energy of the propellant steam to the ozone-containing gas. in the The diffuser of the compressor is the kinetic energy of the water vapor / ozone-containing gas mixture converted into pressure energy, see above that the mixture with a pressure between the suction and the Driving pressure is from which the steam jet compressor emerges.

Dampfstrahlkompressoren besitzen keine bewegten Teile und bieten eine praktisch unbegrenzte Werkstoffauswahl entsprechend den Korrosionsbedingungen. Sie sind im Betrieb sehr robust und verlangen daher keine Wartung und zudem geringe Investitionskos ten. Letztere werden im Vergleich mit dem Stand der Technik auch nicht durch die für die Kühlung erforderlichen nachgeschalteten Kondensatoren erhöht, da bei der nach dem Stand der Technik an gewandten Verdichtung ebenfalls Wärmetauscher zur Kühlung des komprimierten Gases erforderlich sind.Steam jet compressors have no moving parts and offer a practically unlimited choice of materials accordingly the corrosion conditions. They are very robust and in operation therefore require no maintenance and also low investment costs The latter are also compared with the prior art not through the downstream ones required for cooling Capacitors increased because of the state of the art nifty compression also heat exchanger for cooling the compressed gas are required.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass Treibdampf der erforderlichen Druckstufe in Papier mühlen sozusagen als Abprodukt in ausreichenden Mengen zur Ver fügung steht, also nicht erst kostenträchtig produziert werden muss.Another advantage of the present invention is therein see that motive steam of the required pressure level in paper mill, so to speak, as a waste product in sufficient quantities for ver is available, that is, not to be produced costly got to.

Weitere vorteilhafte Aufgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird nachstehend an hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Fi gur einer dazugehörigen Zeichnung zeigt in rein schematischer Weise eine Mittelkonsistenz-Ozon-Bleichstufe einer Papiermühle unter Einsatz der vorliegenden Erfindung. Further advantageous configurations of the invention result itself from the subclaims. The invention is set out below hand of an embodiment explained in more detail. The only fi gur of an associated drawing shows in a purely schematic A medium consistency ozone bleaching stage in a paper mill using the present invention.

Die in der Zeichnung dargestellte Ozon-Bleichstufe einer Pulpen-Bleichanlage weist einen Ozongenerator 1, eine als Ganzes mit 2 bezeichnete Verdichtungseinrichtung, eine Reaktionsstufe 3 und einen Ozonvernichter 4 auf. Dem Ozongenerator 1 üblicher Bauart wird Sauerstoff 5 zugeführt. Er erzeugt ein Sauer stoff/Ozon-Gemisch 6 mit einem Ozongehalt von ca. 12 Gew.-% in Sau erstoff. Dieses Gemisch 6 wird in der Verdichtungseinrichtung 2 so weit verdichtet, dass in der Reaktionsstufe 3 eine ausrei chende Ozonmenge bei einem entsprechend kleinen Gasvolumen zur Verfügung steht. Die Reaktionsstufe 3 besteht aus einem nicht explizit dargestellten herkömmlichen Schermischer und einem ge gebenenfalls nachgeschalteten Reaktor. Im Schermischer wird das Ozon in die zugeführte Pulpe 7 eingebracht. Dort beginnt auch die Reaktion des Ozons mit den Zellstoff-Fasern in der Pulpe, die sich, wenn die Reaktionszeit im Mischer nicht ausreichend ist, im nachgeschalteten Reaktor fortsetzt.The ozone bleaching stage of a pulp bleaching plant shown in the drawing has an ozone generator 1 , a compression device designated as a whole as 2, a reaction stage 3 and an ozone destroyer 4 . Oxygen 5 is supplied to ozone generator 1 of the usual type. It generates an oxygen / ozone mixture 6 with an ozone content of approx. 12% by weight in oxygen. This mixture 6 is compressed in the compression device 2 to such an extent that a sufficient amount of ozone is available in the reaction stage 3 with a correspondingly small gas volume. The reaction stage 3 consists of a conventional shear mixer, not explicitly shown, and a possibly downstream reactor. The ozone is introduced into the pulp 7 supplied in the shear mixer. This is where the reaction of the ozone with the pulp fibers in the pulp begins, which continues when the reaction time in the mixer is not sufficient in the downstream reactor.

Die die Reaktionsstufe 3 verlassende, gebleichte Pulpe 8 wird zur weiteren Verarbeitung in eine Papierfabrik überführt. Da das die Reaktionsstufe 3 verlassende Abgas 9 (hochkonzen trierter Sauerstoff) noch Restmengen von Ozon enthält, wird es üblicherweise vor der weiteren Verwendung dem oben schon erwähn ten Ozonvernichter 4 zugeführt werden.The bleached pulp 8 leaving reaction stage 3 is transferred to a paper mill for further processing. Since the exhaust gas 9 leaving the reaction stage 3 (highly concentrated oxygen) still contains residual amounts of ozone, it will usually be supplied to the above-mentioned ozone destroyer 4 before further use.

Das oben allgemein beschriebene Blockschaltbild der Ozon- Bleichstufe entspricht dem Stand der Technik. Neu ist der inter ne Aufbau der Verdichtungseinrichtung 2, in der die Verdichtung des aus dem Ozongenerator 1 kommenden Sauerstoff/Ozon-Gemisches 6 durch Dampfstrahlkompression mit unmittelbar anschließender Kühlung des aus einem Dampfstrahlkompressor kommenden Gemisches aus Wasserdampf und Sauerstoff/Ozon erfolgt. The block diagram of the ozone bleaching stage generally described above corresponds to the prior art. New is the internal structure of the compression device 2 , in which the compression of the oxygen / ozone mixture 6 coming from the ozone generator 1 takes place by steam jet compression with immediately subsequent cooling of the mixture of water vapor and oxygen / ozone coming from a steam jet compressor.

Die Verdichtung erfolgt in drei Stufen I-III, wobei zu jeder Stufe ein Dampfstrahlkompressor 10, 11, bzw. 12 bzw. mit einem nachgeschalteten Kondensator 13, 14, bzw. 15 gehört. Die Verdichtungsstufen I-III sind gleich aufgebaut, so dass ihr Aufbau nachfolgend exemplarisch anhand der Verdichtungsstufe I erläutert werden kann. Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden dabei die verwendeten Bezugszeichen in der Zeichnung auf die drei Stufen I-III verteilt eingezeichnet, ohne insgesamt in je der Stufe I-III wiederholt zu werden.The compression takes place in three stages I-III, with each stage having a steam jet compressor 10 , 11 or 12 or with a downstream condenser 13 , 14 or 15 . The compression stages I-III have the same structure, so that their structure can be explained below using the compression stage I as an example. For the sake of clarity, the reference numerals used in the drawing are drawn in distributed over the three stages I-III without being repeated overall in each stage I-III.

Der Dampfstrahlkompressor 10 besitzt eine aus der Zeichnung nicht ersichtliche Treibdüse, die mit gesättigtem Wasserdampf 16 als Treibmittel beschickt wird. Aufgrund des dadurch im Dampf strahlkompressor 10 anstehenden Unterdrucks wird aus dem Ozonge nerator 1 kommendes Sauerstoff/Ozon-Gemisch 6 über den Saugstut zen 17 des Dampfstrahlkompressors 10 angesaugt und verdichtet. Der Druckstutzen 18 des Dampfstrahlkompressors 10 ist unmittel bar an einen Einlaufstutzen 19 des Kondensators 13 angeflanscht. Dieser besitzt einen oberen und einen unteren Rohrboden 20 bzw. 21, in die Rohre 22 eingewalzt sind. Diese Rohre 22 werden noch in zu beschreibender Weise von dem aus dem Dampfstrahlkompressor 10 kommenden Wasserdampf/Sauerstoff/Ozon-Gemisch beströmt.The steam jet compressor 10 has a drive nozzle, which cannot be seen in the drawing, and which is fed with saturated water vapor 16 as a blowing agent. Due to the resulting in the steam jet compressor 10 negative pressure coming from the ozone generator 1 coming oxygen / ozone mixture 6 zen over the Saugstut 17 of the steam jet compressor 10 and compressed. The pressure nozzle 18 of the steam jet compressor 10 is flanged directly to an inlet nozzle 19 of the condenser 13 . This has an upper and a lower tube sheet 20 and 21 , in which tubes 22 are rolled. These tubes 22 are still to be described way of the flow-type coming from the steam jet compressor 10 steam / oxygen / ozone mixture.

Der Kondensator 13 besitzt eine Trennwand 23, die den Be reich oberhalb des oberen Rohrbodens 20 gasdicht in eine Ein laufkammer 24 und eine Auslaufkammer 25 trennt. Die Trennwand 23 erstreckt sich von dort weiter nach unten und endet, einen Durchströmbereich 30 freilassend, kurz oberhalb des unteren Rohrbodens 21, teilt also den Kondensator 13, bezogen auf die zeichnerische Darstellung, in einen linken Bereich 26 und einen rechten Bereich 27 auf.The capacitor 13 has a partition 23 , the Be rich above the upper tube sheet 20 gas-tight in a running chamber 24 and an outlet chamber 25 separates. The dividing wall 23 extends further downward from there and ends, leaving a throughflow area 30 , just above the lower tube sheet 21 , thus dividing the condenser 13 into a left-hand area 26 and a right-hand area 27 , based on the drawing.

Der Zwischenraum zwischen den Rohren 22 wird von Kühlwasser 28 beströmt, welches von einem Kühlturm und/oder einem Wärme verbraucher 29 kommend über eine nicht dargestellte Pumpe durch den Kondensator 13 gedrückt wird. Das Kühlwasser 28 läuft in den rechten Bereich 27 des Kondensators 13 kurz unterhalb des oberen Rohrbodens 20 ein und verlässt den Kondensator 13 in dessen lin ken Bereich 26 ebenfalls kurz unterhalb des oberen Rohrbodens 20. Das Kühlwasser 28 strömt somit also im rechten Bereich 27 zunächst nach unten und gelangt dort über den Durchströmbereich 30 in den linken Bereich 26, den es aufwärts durchströmt. In dem Bereich 26 vorgesehene Schikanen 31 verbessern den Wärmeaus tausch.The space between the tubes 22 is flowed by cooling water 28 , which is coming from a cooling tower and / or a heat consumer 29 is pressed through a condenser 13 via a pump, not shown. The cooling water 28 runs into the right area 27 of the condenser 13 just below the upper tube sheet 20 and leaves the condenser 13 in its left area 26 also just below the upper tube sheet 20 . The cooling water 28 thus initially flows downward in the right-hand region 27 and arrives there via the flow-through region 30 into the left-hand region 26 , through which it flows upwards. Baffles 31 provided in the area 26 improve the heat exchange.

Das Wasserdampf/Sauerstoff/Ozon-Gemisch durchströmt den Kon densator 13 im Gegenstrom zum Kühlwasser 28. Es tritt aus dem Dampfstrahlkompressor 10 kommend zunächst in die Einlaufkammer 24 ein und gelangt von dort in die Rohre 22 des Bereiches 26, die es nach unten durchströmt. Aufgrund der Kühlwirkung des Kühlwassers 28 wird der als Treibdampf für den Dampfstrahlkom pressor 10 verwendeten Wasserdampfes 16 größtenteils auskonden siert. Das Kondensat 32 sammelt sich in dem unterhalb des unte ren Rohrbodens 21 gebildeten Sammelraum 33 und wird von dort ab geführt. Das in den Sammelraum 33 aus den Rohren 22 ausströmende Sauerstoff/Ozon-Gemisch wird in diesem zusammen mit der nicht kondensierten Restdampfmenge umgelenkt und durchströmt die Rohre 22 des Bereiches 27 nach oben, wo es in die Auslaufkammer 25 einströmt. Der rechte Bereich 27 des Kondensators 13 bildet so mit eine Nachkühlzone für das nicht kondensierbare Sauer stoff/Ozon-Gemisch 6. Ein im Sammelraum 33 vorgesehenes Prall blech 34 sorgt für eine bessere Kondensatabscheidung.The water vapor / oxygen / ozone mixture flows through the condenser 13 in counterflow to the cooling water 28th Coming from the steam jet compressor 10 , it first enters the inlet chamber 24 and from there enters the tubes 22 of the area 26 , through which it flows downwards. Due to the cooling effect of the cooling water 28 , the steam 16 used as motive steam for the Dampfstrahlkom pressor 10 is largely condensed. The condensate 32 collects in the collecting space 33 formed below the unte ren tube sheet 21 and is led from there. The oxygen / ozone mixture flowing out of the tubes 22 into the collecting space 33 is deflected in this together with the uncondensed amount of residual steam and flows up through the tubes 22 of the area 27 , where it flows into the outlet chamber 25 . The right region 27 of the condenser 13 thus forms a post-cooling zone for the non-condensable oxygen / ozone mixture 6 . A baffle plate 34 provided in the collecting space 33 ensures better condensate separation.

Wenn überhitzter Wasserdampf als Treibmittel für die Dampf strahlkompressoren 10, 11 und 12 verwendet wird, kann die Küh lung des Wasserdampf/Sauerstoff/Ozon-Gemisches durch Einspritzen von Kaltwasser in die Mischstrecke der Dampfstrahlkompressoren 10, 11 und 12 rapide beschleunigt werden. Diese Möglichkeit ist in der Zeichnung durch mit einer Strichlinie gezeichnete Pfeile x angedeutet.If superheated steam is used as a propellant for the steam jet compressors 10 , 11 and 12 , the cooling of the steam / oxygen / ozone mixture can be accelerated rapidly by injecting cold water into the mixing section of the steam jet compressors 10 , 11 and 12 . This possibility is indicated in the drawing by arrows x drawn with a dashed line.

Das in der Stufe I verdichtete Gemisch verlässt den Konden sator 13 über den Auslaufstutzen 35 und gelangt auf kürzestem Wege 36 in den Saugstutzen 17 des Dampfstrahlkompressors 11 der nächsten Stufe II. In dieser Stufe II, wie auch in der nächsten Stufe III finden die gleichen Abläufe wie oben beschrieben statt. Der Nachkühler 37 ist gasseitig auf kürzestem Wege mit dem Auslaufstutzen 35 des Kondensators 15 verbunden.The mixture compressed in stage I leaves the condenser 13 via the outlet connection 35 and reaches the shortest route 36 into the suction connection 17 of the steam jet compressor 11 of the next stage II. In this stage II, as in the next stage III, the same processes take place as described above. The aftercooler 37 is connected on the gas side in the shortest possible way to the outlet connection 35 of the condenser 15 .

Das auf den Enddruck verdichtete Sauerstoff/Ozon/Rest dampfmenge-Gemisch verlässt den Kondensator 15 der letzten Stufe III über dessen Auslaufstutzen 35 und strömt in einen Nachkühler 37 ein, in dem es mit Kaltwasser 38 auf die Prozess-Temperatur der nachfolgenden Reaktionsstufe 3, d. h. auf etwa 30 bis 50°C abgekühlt wird.The oxygen / ozone / residual vapor quantity mixture compressed to the final pressure leaves the condenser 15 of the last stage III via its outlet connection 35 and flows into an aftercooler 37 , in which it is mixed with cold water 38 to the process temperature of the subsequent reaction stage 3 , ie is cooled to about 30 to 50 ° C.

Nachstehend werden für eine Ozon-Zellstoffbleiche mit einem Pulpedurchsatz 7 von ca. 40 t/h für ausgewählte Meßpunkte M1 bis M7 in einer tabellarischen Übersicht exemplarisch Daten wieder gegeben, die Temperatur-, Druck- und/bzw. Mengenwerte umfassen. Im einzelnen werden in dieser Übersicht angegeben unter:
M1 die Menge, Temperatur und der Überdruck des Treibdampfes 16 für die Dampfstrahlkompressoren 10-12,
M2 der Überdruck und die Temperatur des in die Kondensatoren 13-15 einströmenden Sauerstoff/Ozon/Wasserdampf- Gemisches,
M3 der Überdruck, die Temperatur und die Mengen des die Kon densatoren 13-15 verlassenden Sauer stoff/Ozon/Wasserdampf-Gemisches (Wasserdampf ist mit WD abgekürzt),
M4 die Menge des im Sammelraum 33 der Kondensatoren 13-15 anfallenden Kondensats 32,
M5 die Menge und die Temperatur des den Kondensatoren 13-15 zugeführten Kühlwassers,
M6 die Menge, die Temperatur, der Gehalt an Ozon in Ge wichtsprozenten und der Überdruck des in der Stufe I ange saugten Sauerstoff/Ozon-Gemisches 6,
M7 die Temperatur des Rücklaufkühlwassers.Below, for an ozone pulp bleach with a pulp throughput 7 of approx. 40 t / h for selected measuring points M1 to M7, data are given in a table overview as an example, the temperature, pressure and / or. Include quantity values. The following are given in detail in this overview:
M1 the amount, temperature and excess pressure of the motive steam 16 for the steam jet compressors 10-12 ,
M2 the excess pressure and the temperature of the oxygen / ozone / water vapor mixture flowing into the condensers 13-15 ,
M3 the overpressure, the temperature and the amounts of the oxygen / ozone / water vapor mixture leaving the condensers 13-15 (water vapor is abbreviated WD),
M4, the amount of the collection chamber 33 of the capacitors 13 - 15 resulting condensate 32,
M5, the amount and the temperature of the capacitors 13-15 cooling water supplied,
M6 the amount, the temperature, the ozone content in percent by weight and the excess pressure of the oxygen / ozone mixture 6 drawn in in stage I,
M7 the temperature of the return cooling water.

Bei den in den einzelnen Verdichtungsstufen I bis III auf tretenden Temperaturen zerfällt aufgrund der sofortigen Kühlung des Wasserdampf/Sauerstoff/Ozon-Gemisches nach der Dampfstrahl kompression nur eine Teilmenge des Ozons, wobei der Zerfall in der Größenordnung nicht höher ist als beim Einsatz von Wasser ringpumpen. Die Ausgangs-Konzentration von 12 Gew.-% Ozon in Sauer stoff sowie der erreichbare Enddruck von ca. 12 barÜ garantieren aber, dass in der Reaktionsstufe 3 eine ausreichende Menge Ozon für die Zellstoffbleiche zur Verfügung steht. Notfalls kann die Ausgangskonzentration des Ozons etwas erhöht werden.At the temperatures occurring in the individual compression stages I to III, due to the immediate cooling of the water vapor / oxygen / ozone mixture after the steam jet compression, only a subset of the ozone decomposes, the decay being of the order of magnitude not higher than when using water ring pumps , However, the initial concentration of 12% by weight ozone in oxygen and the achievable final pressure of approx. 12 barg guarantee that a sufficient amount of ozone is available for cellulose bleaching in reaction stage 3 . If necessary, the initial concentration of ozone can be increased somewhat.

Claims

1. A method for compressing ozone-containing gas in an ozone pulp bleach, characterized in that the gas ( 6 ) contains about 12% by weight of ozone and a steam jet compression with for immediate cooling of an immediate transfer of the water vapor / oxygen / ozone mixture is subjected to a directly flanged capacitor.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Cooling takes place indirectly and / or directly.

3. The method according to claim 2, characterized in that the direct cooling takes place by injection of cold water.

4. The method according to claim 3, characterized in that at Use of superheated steam as a propellant for the Steam jet compression the cold water into the mixing section of the steam jet compressor is injected.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is carried out in several stages, in the stages (I-III) an intermediate cooling ( 13 , 14 , 15 ) and after the last stage (III) after-cooling ( 37 ) at process temperature.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the condensate ( 32 ) obtained during cooling is used as process water.

7. Device for compressing ozone-containing gas in an ozone pulp bleach, characterized in that several steam jet compressor-condenser units ( 10-12 , 13-15 ) are connected in series to several compression stages (I-III), with each compression stage ( I-III) the condenser ( 13-15 ) is flanged directly to the steam jet compressor ( 10-12 ) for the immediate cooling of the ozone-containing gas ( 6 ).

8. The device according to claim 7, characterized in that each capacitor ( 13-15 ) by a partition ( 23 ) is divided into two areas ( 26 , 27 ), so that within each capacitor ( 13-15 ) a condensation zone ( 26 ) and a post cooling zone ( 27 ) is formed.

9. Device according to one of claims 7 or 8, characterized in that the output ( 35 ) of each condenser ( 13 , 14 ) by the shortest route ( 36 ) in the intake port ( 17 ) of the steam jet compressor ( 11 , 12 ) the next Compression level (II, III) is involved.