DE1517150C - Verfahren zum Aufschließen von zellulosehaltigem Material und Zellstoffkocher zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auf- schicht und das Innere des faserigen Materials sich

schließen von zellulosehaltigem Material, bei welchem besser angleichen, so daß das Material gleichmäßiger

Zellulosefasermaterial kontinuierlich einem Ende aufgeschlossen wird und eine verbesserte Ausbeute

eines langgestreckten zylindrischen Zellstoffkochers erreicht wird.

zugeführt und zusammen mit einer Kochlauge, wie 5 Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde,

Sulfatlauge, in Längsrichtung des Zellstoffkochers einen Zellstoffkocher zu schaffen, welcher für die

durch eine Kochzone und gegebenenfalls eine Wasch- Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens

zone gefördert und am anderen Ende des Zellstoff- geeignet ist. Der Kocher ist dadurch gekennzeichnet,

kochers ausgebracht wird. daß ein Wärmetauscher in eine äußere Laugen-

Die Erfindung betrifft ferner einen zylindrischen io Umlaufleitung eingeschaltet ist, dessen andere Seite

Zellstoffkocher zur Durchführung des vorgenannten in der Leitung des zu erhitzenden Waschwassers liegt.

Verfahrens, der mit einem Einlaß für die Zuführung Die Erfindung wird mit der folgenden Beschreibung

von Kochlauge und mit in den Kochermantel ein- unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert,

gesetzten Sieben für den Abzug von Kochlauge aus In der Zeichnung bezeichnet 11 einen aufrechten

dem Fasermaterial versehen ist. 15 zylindrischen Zellstoffkocher mit einer im wesent-

Es ist ein. Verfahren zum Aufschließen von Faser- liehen gleichförmigen Querschnittsfläche und mit·

stoffmaterial unter Druck bekannt, bei welchem das einer Länge in der Größenordnung des zehnfachen

Rohmaterial in einen fortlaufenden Strom unter Durchmessers. Am oberen Ende des Zellstoffkochers

gleichzeitiger Zuführung von Aufschlußfiüssigkeit ist eine Beschickungsvorrichtung 13 vorgesehen,

durch einen langgestreckten zylindrischen Zellstoff- 20 deren Konstruktionseinzelheiten nicht beschrieben

kocher geführt wird. Dabei wird im oberen Teil des sind, weil sie aus früheren Patenten der Anmelderin

Kochers das Material bei einer verhältnismäßig nied- bekannt sind. Durch diese Beschickungsvorrichtung

rigen Temperatur imprägniert, während in einer tiefer wird zerkleinertes faseriges Zellulosematerial, wie

liegenden Zone zur Aufschließung des Materials z. B. Holzspäne, in den Zellstoffkocher eingebracht,

Wärme zugeführt wird. Das Material wird dann 25 und zwar entweder vollständig gleichförmig oder in

innerhalb der Aufschließzone auf etwa gleicher Form von aufeinanderfolgenden kleinen Mengen.

Temperatur gehalten. Das Material wird in senkrechter Richtung abwärts

Es hat sich gezeigt, daß das Eindringen der Auf- durch den Zellstoffkocher bewegt und mittels einer schlußflüssigkeit in das Innere des Fasermaterials Austragvorrichtung, die ebenso bekannt ist und desauf Grund der Diffusion usw. im Vergleich mit der 30 halb nicht dargestellt ist, an dessen unterem Ende in Koch- oder Aufschlußreaktionsgeschwindigkeit in eine Leitung 15 abgegeben. Die Bewegungsrichtung gemäßigten Temperaturbereichen verhältnismäßig des Materials wird durch Doppelpfeile 17 angezeigt, schnell erfolgt, während die Koch- oder Aufschluß- Während des Durchganges durch den Zellstoffkocher reaktion im Vergleich zum Eindringen der Aufschluß- wird das Fasermaterial verschiedenen Behandlungen flüssigkeit in höheren Temperaturbereichen zu schnell 35 unterworfen, die jede auf eine getrennte Zone a, b, c, erfolgt. Wenn also, wie bei dem vorgenannten be- d und e beschränkt ist.

kannten Verfahren, das Aufschließen bei einer ver- In der ersten, vergleichsweise kurzen Zone« hältnismüßig hohen Temperatur erfolgt, ist der erfolgt die Durchtränkung der Späne mit Kochlauge, chemische Angriff auf die äußeren Schichten des die zusammen mit den Spänen eingebracht wird, wie faserigen Materials konzentriert, wo ein übermäßiges 40 es durch den Pfeil 19 angedeutet ist. Es wird an-Aufschließen bewirkt werden kann. Es wird somit ein genommen, daß die Kochlauge aus Sulfatlauge beungleichmäßig aufgeschlossener Zellulosebrei erzeugt steht, die 1 10 g aktives Alkali (gerechnet als Na₂O) und eine verringerte Ausbeute erhalten. pro Liter enthält. Während der Zeitspanne von 30

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bis 60 Minuten, die erforderlich ist, um das Faser-Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, 45 material durch die Zone α zu fördern, dringt das mit welchem einerseits ein schneller Aufschluß des Alkali in das Innere der Schnitzelteilchen ein, und Materials und andererseits ein gleichmäßig auf- zwar hauptsächlich durch Diffusion, so daß die geschlossenes Material bei guter Ausbeute erreichbar Konzentration der Chemikalien praktisch überall ist. Dies wird erfiridungsgemäß dadurch erreicht, daß gleich ist. Wenn bei der Abwärtsbewegung das nunder Kochvorgang in zwei Stufen mit der gleichen 50 mehr vollständig mit Kochlauge imprägnierte Faser-Kochlauge, jedoch bei verschiedenen Temperaturen material den Bereich des Siebgürtels 23, der in den durchgeführt wird, so daß in der ersten Stufe eine Zellstoffkochermantel eingesetzt ist, erreicht, erfolgt Kochtemperatur von 175 bis 185° C und in der eine Erhitzung durch die Kochlauge, die durch den zweiten Stufe eine Temperatur von 155 bis 170⁰C Siebgürtel 23 abgezogen und mittels einer Pumpe 25 aufrechterhalten wird. Es beginnt also in der ersten 55 durch eine äußere Leitung gefördert wird, in welche Stufe, der Hochtemperaturstufe, die von dem faseri- eine Heizvorrichtung 27 eingesetzt ist. Diese äußere gen Material in vollkommen mit Kochlauge imprä- Leitung ist mit einem inneren Rohr 29 verbunden, gniertem Zustand erreicht wird, die Reaktion sogleich das sich in Achsrichtung des Zellstoffkochers erstreckt mit voller Kraft. Die Diffusion kann nicht Schritt und eine etwa in Höhe des Siebgürtels 23 liegende halten, sondern es wird im Inneren des faserigen Ma- 60 Öffnung enthält. Die in der Heizvorrichtung 27 mit terials der Gehalt an. Koc'hlauge vermindert, und es Hilfe des zugeführten Dampfes 31 erhitzte Lauge steigt der Gehalt an gelösten Stoffen beträchtlich wird aus der Öffnung des Rohres 29 radial nach ausschndlcr als an der Oberflächenschicht des Materials. wärts gesprüht, wodurch die Spänesäule die Kochin der zweiten Stufe, der Niedrigtemperaturstufe, geht temperatur annimmt. Wahlweise kann die Aufheizung die Aufschlußreaktion weniger schnell vor sich so daß 65 durch Einführung von Dampf in die Umlaufleitung für die Diffusion vergleichsweise mehr Zeit zur Ver- oder direkt in den Zellstoffkocher erfolgen,
fügung steht und so die Konzentration der Kochlauge Die erste Stufe des Entholzungskochvorganges und der gelösten Substanzen über die Oberflächen- erfolgt in der Zone b. Auf Grund der gerade be-

3 4

schriebenen Aufheizung ist die Temperatur der etwas vermindert, jedoch ist die Reaktionsgeschwin-Schnitzel-Laugen-Mischung auf 175 bis 185° C ge- digkeit noch mehr herabgesetzt. Infolgedessen ist ein bracht worden, vorzugsweise auf etwa 181° C. Diese besserer Ausgleich zwischen Reaktion und Diffusion Temperatur wird während der Zeitspanne von 15 erreicht, so daß frische Lauge im erforderlichen Maße bis 45 Minuten aufrechterhalten, vorzugsweise wäh- 5 in das Innere des Fasermaterials eindringen und dort rend etwa 30 Minuten, einer Zeit, die für die Bewe- reagieren kann, wodurch eine vollständig gleichgung der Schnitzel durch die Zone b erforderlich ist. mäßige Aufschließung erreicht wird.
Natürlich kann die Temperatur bis zu einem ge- In der Zone c bewegt sich die Kochlauge in wissen Ausmaß erreicht werden durch Wärmeverlust gleichem Sinne wie das Fasermaterial und kann unan die Umgebung und im anderen Sinne durch die io mittelbar nach abgeschlossenem Kochvorgang zuReaktionswärme. Bei dieser hohen Temperatur ist sammen mit dem Fasermaterial durch den Auslaß die Kochlauge in höchstem Maße aktiv für die am unteren Ende des Zellstoffkochers ausgetragen Lösung von Lignin aus dem Fasermaterial. Die ver- werden. Die Erfindung wird jedoch vorzugsweise in brauchte Lauge innerhalb des Fasermaterials wird Verbindung mit einer Vorwaschung des Zellulosebreis nur teilweise durch frische Lauge ersetzt, da die 15 in dem Zellstoffkocher angewendet, und es bezieht Diffusionsgeschwindigkeit bei dieser Temperatur im sich das dargestellte Ausführungsbeispiel auf eine Vergleich zur Reaktionsgeschwindigkeit nicht genü- solche Möglichkeit. Hier wird die verbrauchte Kochgend hoch ist. Infolgedessen ist die Stärke der Lauge lauge durch einen dritten Siebgürtel 41 abgenommen, in den Späneteilchen am Ende der Zone b auf etwa der in einem beträchtlichen Abstand von dem unteren 16 g Na₂O pro Liter gesunken, während die in den ao Ende des Zellstoffkochers angeordnet ist, und es wird Zwischenräumen zwischen den Späneteilchen ent- der Teil des unterhalb des Siebgürtels 41 gelegenen haltene Lauge 55 g Na₂O pro Liter enthalten kann. Zellstoffkochers für die Waschung des vollständig Falls die Aufschließung bei dieser hohen Temperatur aufgeschlossenen Zellulosebreis verwendet. Die fortgesetzt wird, wird die Reaktion zu sehr auf die Waschflüssigkeit kann entweder aus Wasser oder Oberflächenschichten konzentriert, mit dem Ergebnis, 25 einem aus einem folgenden Waschfilter ausströmendaß das Innere der Späneteilchen ungenügend auf- den Filtrat bestehen und Überreste der Kochlauge geschlossen wird oder daß die Oberflächenschichten enthalten. Diese Waschflüssigkeit wird mit einer verübermäßig aufgeschlossen werden. hältnismäßig niedrigen Temperatur durch Düsen 57

Infolgedessen erfolgt zu diesem Zeitpunkt des zugeführt, die um den Zellulosebreiauslaß 59 des Kochvorganges gemäß der Erfindung ein Temperatur- 30 Zellstoffkochers herum verteilt sind. Ein gewisser abfall in der Größenordnung von 10 bis 20° C. Zu Teil dieser Flüssigkeit, welcher eine abschließende diesem Zwecke wird die Kochlauge mit einer nied- Kühlung des Zellulosebreis auf etwa 90 bis 95° C rigeren Temperatur als die obengenannte Tempera- und ebenso eine Verdünnung dieses Zellstoffbreis betur der Zone b in den Zellstoffkocher eingeführt und wirkt, begleitet den Zellstoffbrei bei seiner Ausüber dessen Querschnittsfläche versprüht. Diese 35 bringung aus dem Auslaß 59, während ein anderer Kochlauge besitzt den gleichen chemischen Gehalt Teil aufwärts durch die Stoffsäule im Gegenstrom zu wie die Lauge der Zone b. Sie besteht aus der Koch- ihrer Bewegungsrichtung gedrängt wird, wie es durch lauge, die bereits in der ersten Stufe verwendet wor- die Pfeile 61 gezeigt ist.

den ist und die aus dem Zellstoffkocher heraus- Zwischen dem Siebgürtel 41, durch welchen die

geführt, gekühlt und wieder in den Zellstoffkocher 40 Kochlauge durch die entgegenfließende Waschflüssig-

eingeführt worden ist. keit ausgetrieben wird, und dem unteren Ende des

Die Kochlauge mit niedrigerer Temperatur wird Zellstoffkochers ist ein vierter Siebgürtel 45 eindurch eine innere Leitung 31 eingeführt, die sich in gesetzt, welcher den unteren Teil des für die Achsrichtung des Zellstoffkochers erstreckt und eine Waschung vorgesehenen Teiles des Zellstoffkochers Öffnung besitzt, die in Höhe eines zweiten Siebgürtels 45 in zwei Zonen d und e teilt. Wie erwähnt, wird in 33, der in den Mantel des Zellstoffkochers eingesetzt der Zone e eine Gegenstrom-Waschung mittels kalter ist, oder etwas oberhalb dieser Höhe liegt. Mit der Waschflüssigkeit durchgeführt. Diese Flüssigkeit wird Leitung 31 und dem Siebgürtel 33 ist eine äußere durch den Siebgürtel 45 durch eine Pumpe 51 abge-Umlaufleitung verbunden, in welche eine Pumpe 35 zogen und wird in ein äußeres Umlaufrohr gefördert, und ein Wärmeaustauscher 37 eingesetzt sind, wobei 50 das an eine innere Leitung 49 angeschlossen ist. der letztere als Kühler für die umlaufende Kochlauge Diese erstreckt sich in Achsrichtung in dem Zellstoffdient. Die gekühlte Kochlauge wird aus der Öffnung kocher und besitzt eine öffnung, die etwa in der des Rohres 31 radial auswärts gesprüht, während die Höhe des Siebgürtels 45 liegt. In die Umlaufleitung wärmere Kochlauge auf den Siebgürtel 33 zu drängt ist der Wärmeaustauscher 37 eingeschaltet, in wel- und aus diesem entnommen wird, so daß die Tem- 55 chem die Waschflüssigkeit auf Grund des Wärmeperatur über den gesamten Querschnitt der Schnitzel- austausches mit der Kochflüssigkeit, die in der oben säule herabgesetzt wird, wenn diese die erwähnte beschriebenen Weise gekühlt wird, erhitzt wird. Die Höhe durchsetzt. Die Kühlwirkung ist so stark, daß durch die Leitung 49 zugeführte Waschflüssigkeit die Temperatur auf etwa 155 bis 170° C, Vorzugs- wird in radialer Richtung nach auswärts gesprüht weise auf etwa 160° C, herabgesetzt wird. Diese 60 und verdrängt die kältere Waschflüssigkeit in Rich-Temperatur wird im wesentlichen während einer Zeit- tung auf den Siebgürtel 45 und aus diesem heraus, spanne von 60 bis 120 Minuten, vorzugsweise wäh- Auf diese Weise wird die Temperatur der Waschrend etwa 90 Minuten, aufrechterhalten. Diese Zeit- flüssigkeit so weit erhöht, daß die mittlere Tempespanne ist für den Durchgang der Schnitzelsäule ratur der Hochtemperatur-Waschzone d auf etwa durch die Zone c erforderlich. (Niedertemperatur- 65 150° C gehalten wird. Die Waschflüssigkeit bewegt Kochzone.) In diesem Temperaturbereich ist die sich zusammen mit der aus dem Zellstoffbrei aus-Diffusionsgeschwindigkeit im Vergleich mit der Dif- gewaschenen Lauge aufwärts und tritt durch den fusionsgeschwindigkeit der Hochtemperaturzone Siebgürtel 41 zusammen mit unverdünnter verbrauch-

ter Kochlauge, die von oben kommt, aus. Von hier fließt die Mischung zu einem Behälter 63, der ein Zyklon sein kann, in welchem ein im Vergleich zu dem Druck in dem Zellstoffkocher beträchtlich verminderter Druck aufrechterhalten wird. Von diesem Behälter werden der sich entwickelnde Dampf und das sich entwickelnde Gas durch die Leitung 65 ausgelassen, um deren Gehalt an Wärme zurückzugewinnen, während die verbrauchte Lauge durch die Leitung 67 zu einer Anlage für die Wiedergewinnung der in ihr enthaltenen Chemikalien geführt wird.

Die oben beschriebene Ausführung ist lediglich als Beispiel zu betrachten, das in verschiedenen Richtungen abgewandelt werden kann. So können z. B. Kochlaugen anderer Art verwendet werden, welche andere Temperaturen der beiden Kochstufen, als oben erwähnt, erfordern, sowie andere Temperaturdifferenzen zwischen den beiden Stufen. Ferner kann die durch die Kühlung der Kochlauge erhaltene Wärme für andere Zwecke, als es oben erwähnt ist, verwendet werden, z. B. für eine erste Erhitzung der am oberen Ende des Zellstoffkochers zugeführten Lauge. Wenn gewünscht, kann die Abkühlung auch durch Zuführung kalter frischer Lauge oder möglicherweise kalter verbrauchter Lauge zu der Umlaufschleife erhalten werden, die ihren Einlaß bei 31 hat. Schließlich kann die Erfindung auch in dem Falle angewendet werden, bei welchem die Imprägnierung des Fasermaterials mit Kochlauge in einem getrennten Behälter außerhalb des Zellstoffkochers erfolgt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aufschließen von zellulosehaltigem Material, bei welchem Zelullosefasermaterial kontinuierlich einem Ende eines langgestreckten zylindrischen Zellstoffkochers zugeführt und zusammen mit einer Kochlauge, wie Sulfatlauge, in Längsrichtung des Zellstoffkochers durch eine Kochzone und gegebenenfalls eine Waschzone gefördert und am anderen Ende des Zellstoffkochers ausgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kochvorgang in zwei Stufen mit der gleichen Kochlauge, jedoch bei verschiedenen Temperaturen durchgeführt wird, so daß in der ersten Stufe eine Kochtemperatur von 175 bis 185° C und in der zweiten Stufe eine Temperatur von 155 bis 170° C aufrechterhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der ersten Kochstufe verwendete Lauge aus dem Zellstoffkocher abgezogen und diesem nach Kühlung für die zweite Stufe wieder zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem ein Waschen des aufgeschlossenen Zellstoffbreis in dem Kocher bei einer hohen Temperatur erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der abgezogenen und wieder eingebrachten Kochlauge durch Wärmeaustausch mit der Waschflüssigkeit erfolgt.

4. Zylindrischer Zellstoffkocher zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, der mit einem Einlaß für die Zuführung von Kochlauge und mit in den Kochermantel eingesetzten Sieben für den Abzug von Kochlauge aus dem Fasermaterial versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmetauscher (37) in eine äußere Laugenumlaufleitung eingeschaltet ist, dessen andere Seite in der Leitung des zu erhitzenden Waschwassers liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen