DE1070013B

DE1070013B - Verfahren und Einrichtung zur Behandlung faserhaltiger Stoffe bei der Erzeugung von Zellstoff oder Halbzellstoff

Info

Publication number: DE1070013B
Application number: DENDAT1070013D
Authority: DE
Original assignee: Escher Wyss GmbH
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Priority date: 1957-07-10
Publication date: 1959-11-26
Also published as: FR1207629A; GB893334A; CH357964A; US2999784A

Description

U 3/02

DEUTSCHES

INTERNAT. KlL. D 21 C

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT 1

070 0

013

E14380rVa/55b

ANMELDETAG: 1O.JULI1957

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 26. NOVEMBER 1959

Es ist ein Verfahren zur Behandlung faserhaltiger Stoffe bei der Erzeugung von Zellstoff oder Halbzellstoff bekannt, bei welchem die faserhaltigen Stoffe mit Kochflüssigkeit durchtränkt und nach Trennung von der umgebenden Kochflüssigkeit unter Zufuhr von Heizdampf in einem Kochraum unter Überdruck aufgeschlossen werden. Bei diesem bekannten Verfahren werden in einem kontinuierlichen Prozeß die zu behandelnden faserhaltigen Stoffe, z. B. Holzschnitzel, in einen unter Überdruck stehenden Durchtränkungsraum geschleust, in welchem sie mit als Kochflüssigkeit dienender, heißer, aber eine Temperatur von 120° C nicht überschreitender Sulfitlauge durchtränkt werden. Die so durchtränkten Stoffe werden darauf in diesem Raum von der umgebenden Kochflüssigkeit getrennt und in einen unter einem höheren Überdruck stehenden Kochraum geschleust, in welchem sie unter Zufuhr von Heizdampf l>ei einer Temperatur von 160 bis 205° C aufgeschlossen werden.

Bei einem diskontinuierlichen Prozeß ist ferner ao auch die Maßnahme bekanntgeworden, die faserhaltigen Stoffe zwecks Austreibung der in ihnen enthaltenen Luft vor der Zugabe der Kochflüssigkeit einem Vakuum auszusetzen. Die faserhaltigen Stoffe werden hernach in der Flüssigkeit unter Überdruck «5 gekocht.

Ein anderes bekanntes kontinuierliches Verfahren besteht darin, daß das Fasergut zusammen mit einem großen Überschuß an Aufschlußflüssigkeit über die zur Aufschließung erforderliche Menge hinaus mit Hilfe einer Zentrifugalpumpe oder eines Injektors in den Kocher eingepreßt wird und daß nach dem Einpressen vor Beginn des Aufschlusses der Flüssigkeitsüberschuß abgetrennt, aus dem Kocher entfernt und beim Einpressen von frischem Fasergut wieder verwendet wird. Bei einer bekannten Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens wird das Fasergut kontinuierlich in einen offenen, mit Flüssigkeit gefüllten Behälter eingeführt, aus welchem es dann mit dem erwähnten Flüssigkeitsüberschuß in den Kocher eingepreßt wird. Auch nach dim Abtrennen des für die Einspeisung des Gutes in den Kocher erforderlichen Flüssigkeitsüberschusses befindet sich indessen das Fasergut noch in einem Flüssigkeitsbad, und das Kochen erfolgt mit umgebender Kochflüssigkeit. Es ist überdies eine Nachspeisung von Kochflüssigkeit in den Kocher vorgesehen.

Ein weiteres bekanntes diskontinuierliches Verfahren zur Gewinnung von Zellstoff nach dem Vorhydrolyse-Sulfat- oder Natronverfahren gründet sich auf die Erkenntnis, daß bei genügender Durchtränkung des Rohstoffes mit der Behandlungsflüssigkeit kein Flüssigkeitsüberschuß während der Heißbehandlung unter Druck notwendig ist und daß vielmehr die Verfahren und Einrichtung

zur Behandlung faserhaltiger Stoffe

bei der Erzeugung von Zellstoff

oder Halbzellstoff

Anmelder:
Escher Wyss G.m.b.H., Ravensburg

Flüssigkeitsmengen durchaus hinreichend sind, welche bei dem Durchtränkungsvorgang infolge des natürlichen Quellungsvermögcns des Rohstoffes von diesem aufgenommen werden. Zur Beschleunigung der Tränkung wird dabei eine gleichzeitige Anwendung von Wärme und Vakuum vorgesehen. Das Tränken unter Vakuum und das Kochen unter Überdruck wird bei diesem diskontinuierlichen Verfahren abwechslungsweise im Kochgefäß vorgenommen. Dabei ist auch die Führung der überschüssigen Flüssigkeit im Kreislauf zwecks Behandlung von neuem Rohstoff vorgesehen.

Die Erfindung benutzt ebenfalls diese Erkenntnis und bezweckt, ein einfaches kontinuierliches Verfahren zu erhalten, bei welchem eine für das Kochen des Fasergutes ohne umgebende Kochflüssigkeit hinreichende Durchtränkung vor Beginn des Kochvorganges gewährleistet ist und bei welchem dals zu behandelnde Gut in wirtschaftlicher Weise die einzelnen Behandlungsstufen durchläuft.

Die Erfindung betrifft demgemäß ein Verfahren zur Behandlung faserhaltiger Stoffe bei der Erzeugung von Zellstoff oder Halbzellstoff, bei welchem die faserhaltigen Stoffe unter Vakuum mit Kochflüssigkeit durchtränkt und nach Trennung von der umgebenden Kochflüssigkeit unter Zufuhr von Heizdampf in einem Kochraum unter Überdruck gekocht werden, und besteht darin, daß ein Überschuß von Kochflüssigkeit in einem durch einen Vakuumraum und einen unter dem Kochdruck stehenden Drtlickraum führenden Kreislauf ständig umgewälzt wird, wobei die zu behandelnden faserhaltigen Stoffe diesem Kreislauf kontinuierlich zugeführt werden, luf dem

Wege vom Vakuumraum zum Druckraum mit der Kochflüssigkeit mitgeführt und durchtränkt werden und schließlich vor dem Kochvorgang im Druckraum von der umgebenden Kochflüssigkeit befreit werden.

Bei diesem Verfahren ist es nicht erforderlich, mit der Vakuumbehandlung gleichzeitig Wärme aufzuwenden. Eine Vakuumbehandlung bei Raumtemperatur gestattet vielmehr, mit wesentlich stärkerem Unterdruck zu arbeiten, so daß die Luft noch besser aus den Stoffen ausgetrieben wird. Der unmittelbar auf die Vakuumbehandlung folgende starke Druckanstieg wirkt weiter beschleunigend auf den Durchtränkungsvorgang.

Gegenstand der Erfindung bildet ferner eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer solchen Einrichtung vereinfacht dargestellt, an Hand dessen auch das Verfahren beispielsweise erläutert wird.

Wesentliche Bestandteil« der Einrichtung sind: ein Vakuumbehälter 1, ein Durchtränkungsgefäß 2 mit zwei nach oben weisenden Schenkeln 2¹ und 2², welche unten über eine Leitung 2³ miteinander verbunden sind, ein Kochgefäß 3 und eine in die Verbindungsleitung 2⁸ eingebaute Pumpe 4. Der Schenkel 2^l des Durchtränkungsgefäßes, welcher wesentlich geringeren Querschnitt als der Vakuumbehälter 1 aufweist, ist au seiner Oberseite über ein trichterförmig erweitertes

dem Vakuumbehälter 1 verbunden, steht über ein schräg absteigendes ncn Ende des Kochgefäßes 3 in

Rohrstück
und der
Rohr 6 At
offener j

Eine ajfcjfttffljp Teil des Vakuumbehälteis 1 angeschlossene vlHRiumpumpe 7 dient zur Absaugung der Luft und zur Aufrechterhaltung eines Unterdruckes in diesem Behälter.

Das Durchtränkungsgefäß 2 enthält Kochflüssigkeit. Auf der Seite des Schenkels 2¹ liegt der Flüssigkeitsspiegel an einer Stelle 8 im Vakuumbehälter 1 und im Schenkel 2^S an einer Stelle 9. Der Flüssigkeitsspiegel 8 steht unter dem Vakuum des Behälters 1 und der Flüssigkeitsspiegel 9 unter dem im Kocher 3 herrschenden Aufschlußdruck. Die in der Leitung 2* eingebaute Pumpe 4, vorzugsweise eine Zentrifugalpumpe, fördert ständig Kochflüssigkeit aus dem Schenkel 2¹ in den Schenkel 2² des Durchtränkungsgefäßes unter Überwindung des zwischen Kocher 3 und Vakuumbehälter 1 herrschenden Druckunterschiedes.

Ein Einführungsbehälter 10 ist in tieferer Lage als der Vakuumbebälter angeordnet. Er steht über eine mit einem Ventil 11 versehene Leitung 12 mit einem Kochflüssigkeit enthaltenden Vorratsbehälter 13 in Verbindung. Das Ventil 11 wird so reguliert, daß der Einführungsbehälter stets bis zu einer bestimmten Höhe mit Kochflüssigkeit gefüllt ist. Der Flüssigkeitsspiegel im Einführungsbehälter liegt dann an einer . Stelle 14 und steht dort unter Atmosphärendruck.

Eine im wesentlichen vertikal angeordnete Leitung 15 taucht mit ihrem unteren Ende 16 in die im Einführungsbehälter 10 enthaltene Flüssigkeit und mündet mit ihrem oberen Ende 17 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 8 in den Vakuumbehälter 1. Durch die Vakuumwirkung wird Flüssigkeit vom Einführungsbshälter 10 in den Vakuumschalter 1 hochgesaugt. Das obere Ende 17 der Leitung 15 kann beispielsweise etwa 8 m über dem Flüssigkeitsspiegel 14 liegen. Das Vakuum im Behälter 1 entspricht dann dieser Flüssigkeitssäule zuzüglich des Druckverlustes der Strömung in der Leitung 15. Das Vakuum wird durch die Pumpe 7 so geregelt, daß durch die Leitung 15 ständig eine der durch die. Pumpe 4 vom Vakuumbehälter in den Schenkel 2² des Dufchtränkungsgefäßes geförderten Flüssigkeit entsprechende Menge nachgeliefert wird und so der Flüssigkeitsspiegel 8 ständig auf gleicher Höhe gehalten wird.

Eine Leitung 18 dient ferner zur Rückleitung von Kochflüssigkeit aus dem Schenkel 2² des Durchtränkungsgefäßes, um auch hier den Flüssigkeitsspiegel 9

ίο auf konstanter Höhe zu halten. Die Leitung 18 ist mit dem einen Ende an einer Stelle 19 am Schenkel 2² angeschlossen und mündet mit ihrem anderen Ende an einer Stelle 20 in den Einführungsbehälter 10. Ein Ventil 21 dient zur Regelung der Rückflußmenge. Um den Druckunterschied, unter dem die Flüssigkeit in den Einführungsbebälter 10 zurückfließt, nutzbringend zu verwerten, ist in der Rückflußleitung 18 eine Turbine 22 eingebaut, welche so einen Teil der Antriebsleistung für die Pumpe 4 liefert. Der restliche Teil wird von einem mit der Pumpe 4 gekuppelten Elektromotor 23 gedeckt.

Eine an einer Stelle 24 der Leitung 18 anschließende weitere Leitung 25 mit eingebautem Ventil 26 gestattet ferner, die vom Schenkel 2² des Durchtränkungsgefäßes rückströmende Kochflüssigkeit statt in den EinführungsMiälter 10 in den Vorratsl>ehälter 13 abströmen zu lassen. Durch ein weiteres, in der Leitung 18 angeordnetes Ventil 27 kann dabei der Zufluß zur Turbine 22 abgesperrt werden. Eine, weitere, eine im unteren Teil des Schenkels 2² des Durchtränkungsgefäßes gelegene Stelle 28 mit der Leitung 18 verbindende, durch ein Ventil 29 abschließbare Leitung 30 gestattet ferner, die zurückzuleitende Flüssigkeit statt eier Stelle 19 dieser weiter unten gelegenen Stelle 28 zu entnehmen.

Die zu behandelnden faserhaltigen Stoffe, z. B. Holzschnitze), werden in einen Einfülltrichter 31 eingeführt, welcher mit seinem unteren Ende in die im Einführungsbehälter 10 enthaltene Kochflüssigkeit eintaucht. Der ebenfalls in diese Flüssigkeit eintauchende untere Teil der Leitung 15 ist um etwa 180° nach oben umgebogen. Das untere Ende 16 der Leitung ist trichterförmig erweitert und liegt unmittelbar unter dem Einfülltrichter 31, jedoch mit so viel Spiel zwischen beiden, daß Kochflüssigkeit in die Leitung 15 eintreten kann. Die faserhaltigen Stoffe gelangen nun vom Einfülltrichter 31 in die Leitung 15 und werden darin vom Flüssigkeitsstrom mitgerissen und in den Vakuumbehälter 1 gefördert.

Die Flüssigkeitsförderung der Pumpe 4 und damit auch die durch die Leitung 15 nachgespeiste Menge ist so groß im Vergleich zu der eintretenden Menge der faserhaltigen Stoffe, daß diese letzteren in der durch die Leitung 15 aufsteigenden Flüssigkeit nur mit verhältnismäßig geringer Konzentration enthalten sind. Im Vakuumbehälter 1 ist aber eine längere Verweilze.it der faserhaltigen Stoffe erwünscht. Der Vakuumbehälter 1 weist daher unterhalb der Einmündungsstelle der Leitung 15 einen Innenbehälter 32 auf.

Der Boden dieses Behälters ist mit einem zentralen Austragstutzen 33 versehen, welcher jn das den Schenkel 2¹ des Durchtränkungsgefäßes mit dem Vakuumbehälter 1 verbindende trichterförmige Rohrstück 5 ausmündet. Der Innenbehälter 32 und der Austragstutzen 33 lassen zwischen sich und dem Mantel des Vakuumbehälters 1 bzw. dem Rohrstück 5 einen Zwischenraum 34 frei.

Die in den Vakuumbehälter 1 eintretenden faserhaltigen Stoffe werden nun im Innenbehälter 32 aufgefangen und dort bis zu einer wenig unterhalb der

Mündung 17 der Leitung 15 liegenden Stelle 35 angehäuft. Der obere Teil des Tnnenbehältcrs 32 ist mit Durchbrechungen versehen, so daß die überschüssige Flüssigkeit in den Zwischenraum 34 austreten und durch diesen unmittelbar in das Rohrstück 5 und den Schenkel 2¹ des Durchtränkungsgefäßes gelangen kann. Ein durch nicht gezeigte Mittel angetriebenes, am Boden des Innenbehälters 32 angeordnetes Austragrührwerk 36 und eine im Austragstutzen 33 angeordnete Förderschnecke 37 besorgen ein gleichmäßiges Ausstoßen der jeweils zuunterst liegenden faserhaltigen Stoffe in das Rohrstück 5, so daß die im Innenbehälter 32 enthaltenen Stoffe stets bis zu gleicher Höhe angehäuft bleiben.

Die in das Rührstück 5 ausgetragenen faserhaltigen Stoffe gelangen in den Schenkel 2¹ des Durchtränkungsgefäßes 2. Sie werden von der von der Pumpe 4 angesaugten Flüssigkeit mitgerissen und durch die Verbindungsleitung 2⁸ in den Schenkel 2² des Durchtränkungsgefäßes gefördert. Die Pumpe 4 fördert somit die faserhaltigen Stoffe samt der umgebenden Kochflüssigkeit vom Vakuumraum im Behälter 1 in den unter dem Aufschlußdruck stehenden Raum im Schenkel 2² des Durchtränkungsgefäßes.

Der Durchtränkungsraum reicht vom Flüssigkeitsspiegel 8 im Vakuumbehälter 1 bis zum Flüssigkeitsspiegel 9 im Schenkel 2² des Durchtränkungsgefäßes. In der beschriebenen Einrichtung werden somit die faserhaltigen Stoffe nach der Behandlung durch Vakuum kontinuierlich während des Durchtränkungsvorganges mit der umgebenden Kochflüssigkeit vom Vakuum auf den Aufschlußdruck gebracht.

Die im Schenkel 2² des Durchtränkungsgefälies aufsteigenden faserhaltigen Stoffe werden in dessen oberem Teil von einer durch nicht gezeigte Mittel angetriebenen Förderschnecke 38 erfaßt und bis zu der -Stelle gefördert, an welcher das schräg absteigende Rohr 6 anschließt. Sie werden dabei über den Flüssigkeitsspiegel 9 hinausgehoben und damit von der umgebenden Kochflüssigkeit getrennt, bevor sie durch das Rohr 6 in den Kochraum des Kochgefäßes 3 fallen.

Im Bereich der Stelle 19 des Schenkels 2² des Durchtränkuiigsgefäßes, an welcher die umgehende, überschüssige Kochflüssigkeit durch die Leitung 18 abgeführt wird, ist das Gefäß mit einem durchbrochenen Innenmantel 39 versehen, welcher die durchtränkten faserhaltigen Stoffe zurückhält, jedoch die Flüssigkeit durchtreten läßt.

Im Kochgefäß 3 werden die mit Kochflüseigkeit durchtränkten faserhaltigen Stoffe bis zu einer Stelle 40 angehäuft. Durch Zufuhr von Heizdampf durch eine im unteren Teil des Kochgefäßes 3 anschließende Leitung 41 werden die Stoffe auf die erforderliche Aufschlußtemperatur gebracht. Die Austragung des fertig gekochten Gutes erfolgt kontinuierlich durch einen Austragstutzen 42 mit Schleusen ventil 43.

Zur Ableitung allfällig sich durch den zugeführten Heizdampf bildenden Kondensates oberhalb des Kochflüssigkeitsspiegels 9 im Schenkel 2² des Durchtränkungsgefäßes ist oberhalb der Stelle 19, an welcher die Rückflußleitung 18 für die Kochflüssigkeit angeschlossen ist, an einer Stelle 44 eine weitere Leitung 45 mit eingebautem Ventil 46 angeschlossen.

Eine Rückleitung der überschüssigen Kochflüssigkeit von einer weiter unten gelegenen Stelle, beispielsweise der Stelle 28 des Schenkels 2² des Durchtränkungsgefäßes, kann sich als vorteilhaft erweisen, um eine unerwünschte Erhitzung der zurückzuleitenden Kochflüssigkeit durch vom Kochraum herkommenden Heizdampf zu vermeiden. Die Temperatur der wieder in den Vakuumbehältcr einzuführenden Kochflüssigkeit ist durch das darin aufrechtzuerhaltende Vakuum begrenzt. Gegebenenfalls kann eine Kühlungder durch die Leitung 18 in den Einführungsbehälter 10 zurückgeleiteten Flüssigkeit in Betracht gezogen werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Behandlung faserhaltiger Stoffe bei der Erzeugung von Zellstoff oder Halbzellstoff, bei welchem die faserhaltigen Stoffe unter Vakuum mit Kochflüssigkeit durchtränkt und nach Trennung von der umgebenden Kochflüssigkeit unter Zufuhr von Heizdampf in einem Kochraum unter Überdruck gekocht werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überschuß von Kochflüssigkeit in einem durch einen Vakuumraum und einen unter

ao dem Kochdruck stehenden Druckraum führenden Kreislauf ständig umgewälzt wird, wobei die zu behandelnden faserhaltigen Stoffe diesem Kreislauf kontinuierlich zugeführt werden, auf dem Wege vom Vakuumraum zum Druckraum mit der

ag Kochflüssigkeit mitgeführt und durchtränkt werden und schließlich vor dem Kochvorgang im Druckraum von der umgebenden Kochflüssigkeit befreit werden.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Vakuuinbehälter, einem Durchtränkungsgefäß und einem Kochgefäß für das Aufschließen der durchtränkten und von der umgebenden Kochflüssigkeit befreiten faserhaltigen Stoffe, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchtränkungsgefäß (2) zwei nach oben weisende, unten miteinander verbundene Schenkel (2¹, 2²) aufweist, von denen der eine (2¹) an seiner Oberseite mit dem Vakuumbehälter (1) und der andere (2²) mit dem Kochgefäß (3) in offener Verbindung steht, in der unteren Verbindung (2³) der beiden Schenkel eine Pumpe (4) eingebaut und an dem mit dem Kochgefäß verbundenen Schenkel des Durchtränkungsgefäßes eine Rückflußleitung (18) für die überschüssige Kochflüssigkeit angeschlossen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückflußleitung (18) für die überschüssige Kochflüssigkeit eine Turbine (22) eingebaut ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Wand des Vakuumbehälters (1) ein Zwischenraum (34) angeordnet ist, welcher die im Kreislauf umgewälzte. Kochflüssigkeit getrennt von den in den Vakuumbehälter eingebrachten faserhaltigen Stoffen dem mit dem Vakuumbehälter (1) verbundenen Schenkel (2¹) des Durchtränkungsgefäßes zuleitet, und im Vakuumbehälter (1) eine Austragvorrichtung (36, 37) angebracht ist, welche die Wiederbeimengung der evakuierten faserhaltigen Stoffe zu der im Kreislauf umgewälzten Kochflüssigkeit regelt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Vakuumbehälter (1) ein mit

einem Siebmantel versehener, die faserhaltigen Stoffe aufnehmender Innenl>ehälter (32) angeordnet ist, welcher zwischen sich und dem Mantel des Vakuumbehälters den Zwischenraum (34) bildet, und daß der Boden dieses Innenbehälters mit einem Austragstutzen (33) versehen ist, welcher

in den Zulauf (5) des Schenkels (2¹) des Durchtränkungsgefäßes ausmündet.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Vakuumbehälter (1) verbundene Schenkel (2¹) des Durchtränkungsgefäßes einen wesentlich geringeren Querschnitt

trichterförmige Erweiterung (5) an diesen angeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 404 507, 592 332; deutsche Patentanmeldung P6629IVa/55b

als der Vakuumbehälter besitzt und über eine (bekanntgemacht am 9.7. 1953).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen