DE102012107854A1 - Verfahren und Vorrichtung zur energieeffizienten Auflösung von Faserstoffen mit Hilfe von Wärmepumpensystemen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur energieeffizienten Auflösung von Faserstoffen mit Hilfe von Wärmepumpensystemen Download PDFInfo
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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
- 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.
- Beim Auflösen von Faserstoffen ist es bisweilen vorteilhaft, höhere Stoffauflösetemperaturen 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.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein energieeffizienteres Auflöseverfahren für Faserstoffe bereitzustellen, das trotzdem mit höheren Stoffauflösetemperaturen durchgeführt werden kann.
- 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.
- Das Prozesswasser kann dabei zum Beispiel aus einem Eindickungsschritt in der Faserstoffaufbereitung stammen.
- Dieses Verfahren führt zu einer Energieeinsparung, da kein Dampf mehr für die Vorwärmung des Auflösewassers notwendig ist. Außerdem können damit bestehende Anlagen nachgerüstet werden.
- Dieses Verfahren eignet sich besonders gut, wenn die Stoffauflösung mit Hilfe eines Trommelauflösers (drum pulper) durchgeführt wird.
- 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 welch, dass sie leichter durch die Schlitze der Sortierer gelangen können, eine gute Stickyabscheidung ist dann nicht mehr möglich. Daher ist es besonders vorteilhaft, wenn in nach dem Stoffauflöser nachgeschalteten Prozessstufen das durch die Wärmepumpe abgekühlte Prozesswasser als Verdünnungswasser zugegeben wird. Dadurch wird die Temperatur des Faserstoffstroms nach der Auflösung wieder abgesenkt und die Stickyabscheidung in nachfolgenden Prozessschritten begünstigt.
- 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.
- 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.
- 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.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
-
1 ein schematisches Verfahrensschema; -
2 das erfindungsgemäße Verfahrensschema in einer bevorzugten Ausführungsform; - Gleiche Bezugszeichen in den beiden Figuren bezeichnen jeweils gleiche Bauteile.
- In
1 ist das erfindungsgemäße Verfahrensschema dargestellt. - Dabei wird Faserstoff
12 , zum Beispiel Altpapier, und warmes Auflösewasser2' einem Stoffauflöser6 zugeführt und der Faserstoff12 darin aufgelöst. Der aufgelöste Faserstoff wird dann über die Akzeptleitung5 des Stoffauflösers6 abgeführt. In der vorliegenden Erfindung wird das kalte Auflösewasser2 durch eine Wärmepumpe7 erwärmt. Die Wärmepumpe7 besteht aus einem Verdampfer11 , der Wärme aufnimmt, und einem Kondensator10 , der Wärme abgibt. Zusätzlich weist die Wärmepumpe7 einen Verdichter9 (Kompressor) und ein Entspannungsorgan8 (Drossel) auf. - Das kalte Auflösewasser
2 wird durch den Kondensator10 der Wärmepumpe7 erwärmt, sodass warmes Auflösewasser2' dem Stoffauflöser6 zugeführt werden kann. Die für die Erwärmung notwendige Wärme wird über den Verdampfer11 der Wärmepumpe7 dem warmen Prozesswasser1 entnommen. Kaltes bzw. abgekühltes Prozesswasser1' verlässt dann den Verdampfer11 . - Im Betrieb wird beispielsweise 50°C kaltes Auflösewasser
2 durch die Wärmepumpe7 auf 65°C erwärmt, gleichzeitig wird dadurch Prozesswasser1 durch die Wärmepumpe7 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. -
2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der das abgekühlte Prozesswasser1' in die Akzeptleitung5 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. - Die Wärmepumpe
7 wird hier also in der Weise in das System integriert, dass das Auflösewasser2 (Auflösefiltrat) erwärmt und gleichzeitig das nach dem Auflöseprozess zugegebene Prozesswasser1' (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 Bezugszeichen1 ,1' ,2 , und2' in den1 und2 sollen einerseits das Prozesswasser1 ,1' bzw. das Auflösewasser2 ,2' darstellen, andererseits aber auch die Leitungen für das Prozesswasser bzw. das Auflösewasser.
Claims (8)
- 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, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflösewasser (2 ) über eine Wärmepumpe (7 ) vorgeheizt wird, 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. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffauflösung in einem Trommelauflöser durchgeführt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in nach dem Stoffauflöser (
6 ) nachgeschalteten Prozessstufen das durch die Wärmepumpe (7 ) abgekühlte Prozesswasser (1' ) als Verdünnungswasser den Faserstoffen zugegeben wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wärmepumpe (
7 ) das Auflösewasser (2 ) auf über 55°C, vorzugsweise auf 65°C, erwärmt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wärmepumpe (
7 ) das Prozesswasser (1 ) auf unter 50°C abgekühlt wird. - Vorrichtung zum energieeffizienten Auflösen von Faserstoffen (
12 ) mit einem Stoffauflöser (6 ) und einer Auflösewasserleitung (2' ), die in den Stoffauflöser (6 ) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Wärmepumpe (7 ) mit einem Kondensator (10 ) und einem Verdampfer (11 ) aufweist, wobei 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. - Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoffauflöser (
6 ) ein Trommelauflöser ist. - Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesswasserleitung (
1' ) nach dem Wärmetauscher (7 ) in eine Akzeptleitung (5 ) des Stoffauflösers (6 ) mündet.
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