DE1619942B2

DE1619942B2 - Verfahren und vorrichtung zum entgasen einer waessrigen suspension von zellulosehaltigen fasern

Info

Publication number: DE1619942B2
Application number: DE19671619942
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Wikdahl, Nils Anders, Lennart Djurs holm (Schweden)
Priority date: 1966-12-15
Filing date: 1967-12-08
Publication date: 1971-03-25
Also published as: FI51906C; SU660569A3; BE707918A; JPS4936187B1; FR1549672A; US3494101A; GB1167257A; NL6717105A; DE1619942A1; CH459151A; ES354797A1; BG15770A3; AT278504B; SE331946B; ES348323A1; FI51906B

Description

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein geführten Suspension zerstäubt oder atomisiert bis zu

neues und verbessertes Verfahren zum Entgasen einer nahezu monomolekularer Dicke des Wasserfilmes auf

wäßrigen Suspension von Zellulosefasern, wie sie den Fasern, wobei das Vakuum wirksam ist, um den

beispielsweise allgemein bei der Herstellung von Luftgehalt der Suspension beispielsweise von etwa

Papier, Karton oder Zellstoffbahnen verwendet wer- 5 1,5 auf 0,1 % herabzusetzen. Eine derartige feine Zer-

den, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des stäubung ist nicht als besonders praktisch oder wirt-

Verfahrens zu schaffen. schaftlich anzusehen im Hinblick auf die bei Zellstoff-

In derartigen Suspensionen, die im folgenden all- suspensionen vorhandenen großen Flüssigkeitsmengen gemein als Zellstoffsuspension bezeichnet werden, sind und im Hinblick auf den zum Betrieb der Vorrichtung Gase, hauptsächlich Luft, in drei verschiedenen For- io erforderlichen außerordentlich großen Energieaufwand, men vorhanden, nämlich ä) als leicht zu entfernende , , Die Nächteile der bisherigen Verfahren zum Entfreie Gase, b) als schwierig zu entfernende freie oder gasen von Zellstoffsuspensionen werden durch Anmitgeführte Gase und c) als in der Flüssigkeit gelöste Wendung des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß Gase. - ' "'■'·■ der vorliegenden Erfindung überwunden.

Bis vor kurzem v?üfde in der Zellstoff- und Papier- 15 Die Erfindung zielt somit darauf ab, ein neues Ver-

industrie nur geringe oder gar keine Aufmerksamkeit fahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von Gasen

auf das Vorhandensein dieser Gase in Zellstoff- aus Flüssigkeiten und insbesondere zum Entfernen

suspensionen gerichtet möglicherweise deshalb, weil von Luft aus faserhaltigen Suspensionen zu schaffen,

noch verhältnismäßig schmale und langsam laufende Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet

Papiermaschinen verwendet werden und deshalb eine 20 durch folgende Schritte: Zuführen der gashaltigen

einwandfreie Bahnformung ohne größere Schwierig- Suspension zum zentralen Teil einer Entgasungs-

keiten erzielt werden konnte. Moderne Papier- kammer an deren einem Ende und, koaxial mit dieser,

maschinen sind jedoch wesentlich breiter und wesent- Verteilen der Suspension als fließender, zusammen-

lich schneller im Betrieb, so daß die Erzielung und hängender Film über eine Innenfläche der Kammer, in-

Aufrechterhaltung einer guten Bahxibildung ein Pro- 25 dem man die flüssige Suspension von dem zentialen

blem geworden ist. Einlaßteil nach einem koaxialen, zentralen Auslaßteil

Der Einfluß von Luftmengen in Zellstoffsuspen- am anderen Ende der Entgasungskammer fließen läßt sionen, auch wenn diese scheinbar klein sind, ist in- und sie dabei durch einen Umfangteil der Entgasungszwischen erkannt worden. Obwohl noch nicht völlig kammer hindurchtreten läßt, Aufrechterhalten eines bekannt ist, auf welchen physikalischen oder mecha- 30 Unterdrucks in der Kammer, der für das Sieden der nischen Grundlagen die Wirkung der mitgeführten Suspension bei deren Temperatur ausreicht, um einen Luft beruht, ist doch allgemein anerkannt, daß die Teil der Flüssigkeit aus der Suspension zu verVerwendung von luftfreien Zellstoffsuspensionen in dampfen und die Gase daraus freizusetzen, wobei der modernen Hochgeschwindigkeitsmaschinen zumindest verdampfte Teil der Suspension sowie die daraus freiäußerst wünschenswert ist. 35 gesetzten Gase in eine im zentralen Teil der Ent-

Es wird vermutet, daß der Luftgehalt einer nicht gasungskammer vorgesehene Kondensatorzone geentgasten Fasersuspension einen mehr oder weniger leitet werden, Kondensieren, des Dampfes und Abnachteiligen Effekt hat auf das gleichmäßige Abziehen ziehen des Kondensates und der freigesetzten Gase des Wassers mittels Entwässerungstrommeln und getrennt voneinander sowie getrenntes Abziehen der Filter oder durch die Siebpartie am nassen Ende einer 40 entgasten Suspension aus der Kammer.
Papier- oder Zellstoffmaschine sowie auch auf die. . Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Funktion anderer 'Eiitwässerungseinrichtüngen, wie ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine ge-Saugkästen, Registerpartien, Hydrofolien, Zellensaug- schlossene Entgasungskammer mit einem lotrechten walzen sowie die erste Naßpresse, die im allgemeinen zylindrischen Oberteil mit gewölbter Abdeckung, eine Saugpresse ist.'Eine derartige nachteilige Wirkung 45 eine Verteileinrichtung mit zentralei axialer Zuführung wird ferner auch in den Sieb- und Seihvorgärigen aller ; und einer die Suspension von der Mitte der Abdeckung Art, wie z. B. bei der Wiibelreinigung oder Hydro- radial nach außen lenkenden Austrittsöffnung zur zyklon-Abscheidung, vorhanden sein. Bildung eines an der lotrechten Wand des Oberteils

Das Schäumen und die Ablagerung von Harz sowie :·. nach unten fließenden zusammenhängenden Films, damit verbundene nachteilige Wirkungen können 50 einen Unterdruckerzeuger zum Aufrechterhalten eines ebenfalls durch Verwendung von luftfreien Zellstoff- zum Sieden der Suspension bei der Behandlungssuspensionen erheblich verringert werden. temperatur und zum Freisetzen der Gase und Dämpfe

Ferner haben Versuche gezeigt, daß durch die Ent- ausreichenden Unterdrucks, eine Köndensiereinrich-

gasung die Entwässerungszeit für die Zellstoff- . tung zum Kondensieren des Dampfes und zum Ab-

suspension wesentlich verringert wurde, die Naßstärke 55 ziehen der Gase und des Dampfes sowie Abzieh-

der Papier- oder Zellstoffbahn verbessert wurde und einrichtungen zum getrennten Abziehen der entgasten

die Luftdurchlässigkeit des Papiers verringert wurde. Suspension.

Beispielsweise ergab eine Verringerung des Luft- Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Verteilgehaltes in einer Pulpensuspension von 0,5 auf 0,05 % vorrichtung bildet das obere Ende des Zuführungseine nahezu 50%ige Verringerung der Entwässerungs- 60 rohres mit der Abdeckung einen ringförmigen Schlitz, zeit. der die radiale Verteilung der Suspension bewirkt.

Verschiedene Methoden zum Entfernen von Gasen Der Mittelteil der Abdeckung kann eine verstellbare

aus Zellstoffsuspensionen sind bisher versucht worden. Fläche, z. B. eine Membran zum Verändern des Quer-

Bei einem derartigen Verfahren wird die Suspension Schnitts des ringförmigen Schlitzes aufweisen. Bei einer

in eine unter Vakuum stehende Kammer eingeführt, 65 anderen Ausführungsform kann im Zuführungsrohr wobei das Vakuum jedoch nicht ausreicht, um bei der eine verstellbare Venturidüse, z. B. aus einem Blähbalg

gegebenen Arbeitstemperatur Sieden hervorzurufen. bestehend, angeordnet sein.

Bei diesem Verfahren wird der flüssige Teil der zu- Die Kondensiereinrichtung umgibt vorzugsweise das

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Zuführungsrohr konzentrisch und besteht insbesondere tel 26 mit einem trichterförmigen oberen Ende 27, der aus einem Einspritzkondensator. sich etwa in gleicher Höhe befindet wie das untere

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Ende des Oberteiles 6 des Mantels, ist konzentrisch Zeichnungen näher erläutert, welche zwei Aus- ._ um das innere Rohr 22 herum angeordnet und besitzt führungsformen einer Vorrichtung zur Durchführung 5 einen geschlossenen Boden 28, der am Boden 24 des des Verfahrens zeigen. . _ Rohres 22 abdichtet und mit einem geflanschten

^: F i g. 1 zeigt in lotrechtem Schnitt und in schema- Auslaß 29 versehen ist. Ein tief herabreichender tischer Darstellung eine Ausführungsform der Vor- Schurz 30, der konzentrisch zum oberen Ende des richtung; . inneren Rohres 22 verläuft, erstreckt sich von dem

Fi g. 2 zeigt in ähnlicher Ansicht wie Fig. 1 eine io erweiterten Auslaß 17 des Zuführungsrohres 16 nach andere Ausführungsform der Vorrichtung mit ab- unten bis in das trichterförmige obere Ende 27 des geänderten Mitteln zum Regeln der Zuführung und Rohres 26 hinein.
Verteilung der Suspension. Auf diese Weise bilden das obere Ende des Rohres 22

Die in den Zeichungen gezeigte Entgasungs- sowie der Schutz 30 zusammen einen allgemein zwirnvorrichtung besitzt einen allgemein mit 5 bezeichneten 15 drischen Raum 31. Das Zuführungsrohr 16 und das äußeren Mantel mit einem zylindrischen Oberteil 6 Rohr 22 bilden zusammen einen allgemein zylinvon verhältnismäßig großem Durchmesser, welches drischen Raum 32, und das untere Ende des Rohres 22 mit einer einstückig damit ausgebildeten gewölbten und das Rohr 26 bilden zusammen einen allgemein Abdeckung 7 versehen ist. Diese besitzt eine Mittel- zylindrischen Raum 33.

öffnung 8, die durch einen abnehmbaren Deckel 9 ao Kühlflüssigkeit für den Kondensator wird in den verschlossen ist. Der obere Teil 6 des Mantels läuft an oberen Teil des Raumes 31 durch ein Zuführungsseinem unteren Ende in einen kegelstumpfföfmigen rohr 34 zugeführt, welches in die Vorrichtung in der Teil 10 aus, der seinerseits in einen zylindrischen Nähe ihres Bodens eintritt, sich in dem Raum 32 unteren Teil 11 von kleinerem Durchmesser übergeht, nach oben erstreckt und an seinem oberen Ende in der einen kegelstumpfförmigen Boden 12 und einen 25 einem ringförmigen Sprühkopf 35 endet,
geflanschten Auslaß 13 aufweist. In F i g. 2 ist eine andere Ausführungsform der

■ Das untere Ende des Außenmantels 5 erstreckt sich beschriebenen Vorrichtung gezeigt, bei der ein allnach unten durch eine Montageplatte 14 und ist an gemein mit 36 bezeichneter äußerer Mantel einen dieser beispielsweise durch Eckplatten 15 starr be- zylindrischen Oberteil 37 von verhältnismäßig großem festigt. 30 Durchmesser aufweist, der dem Teil 6 des Mantels 5

Ein Zuführungsrohr 16 für die Suspension erstreckt entspricht und oben durch eine durchgehende gewölbte sich vom Boden 12 axial nach oben und ist an seinem Abdeckung 38 verschlossen ist.
oberen Ende mit einem sich nach außen erweiternden Ein axial angeordnetes Zuführungsrohr 39 für die

Auslaß 17 in der Nähe der Öffnung 8 der Abdeckung 7 Suspension, welche dem Zuführungsrohr 16 entdes Mantels versehen. 35 spricht, ist an dem oberen Ende mit einer Verschluß^

Die Öffnung 8 ist durch eine flexible Membran 18 scheibe 40 von verhältnismäßig großem Durchmesser überdeckt, die zusammen mit dem sich nach außen versehen, welche eine Mittelöffnung 41 aufweist. Eine eiweiternden Auslaß 17 des Zuführungsrphres 16 einen doppelwandige Venturidüse 32, die aus einem elastoringförmigen Schlitz 19 definiert. Dieser sorgt für eine meren Material, wie Gummi, besteht, ist im oberen vollständige radiale Verteilung der zu entfasenden 40 Ende des Zuführungsrohres 39 befestigt und mit einem Suspension auf die Innenfläche der Abdeckung 7, von ringförmigen Hohlraum 43 versehen, dem mittels welcher sie als zusammenhängender Film nach unten eines Zuführungsrohres 44 Wasser oder ein anderes über die gesamte Innenfläche des Mantels fließt. fließfähiges Medium unter regelbarem Druck zü-Unter »Film« ist beispielsweise eine Schichtdicke der geführt werden kann, um die Form und den Öffnungsabwärts fließenden Suspension zu verstehen, "die 45 durchmesser der Venturidüse zu verändern. Die normalerweise etwa 15 mm beträgt, wobei jedoch sehr Suspension, welche durch die Venturidüse 43 und die große Abweichungen nach beiden Seiten von dieser Öffnung 41 im wesentlichen als freier Strahl strömt, Zahl möglich sind, ohne daß die Wirksamkeit der Ent- wird von der oberen Wand 38 des Mantels im wesentgasung wesentlich beeinflußt wird. liehen in radialer Richtung umgelenkt, und zwar

Der Deckel 9 und die Membran 18 umschließen 50 derart, daß der Strahl radial aufgebrochen wird und eine Kammer 20, die durch ein Zuführungsrohr 21 einen zusammenhängenden Film bildet, der an deil mit Wasser oder einem anderen fließfähigen Medium Innenflächen der Wand des Mantelteiles 37 entlangunter regelbarem Druck gefüllt werden kann, um das fließt. ,. Maß der Ausbiegung der Membran zu verändern und Im Gebrauch wird der Entgasungsvorrichtung erdadurch in steuernder Weise die Fläche des Ring- 55 hitzte Zellstoffsuspension aus einer Zellstoffmühle, Schlitzes 19 sowie die Strömungsgeschwindigkeit der einer Bleichanlage oder aus einer anderen Quelle zuSuspension durch diesen Schlitz hindurch zu ver- geführt, und zwar mit einer Temperatur, wie sie sich ändern. durch die vorherigen Behandlungsschritte von selbst

Ein Kondensator ist konzentrisch um das. Zu- ergibt. Diese Temperatur liegt im allgemeinen reichlich führungsrohr 16 herum angeordnet und enthält ein 6p unterhalb des Siedepunktes, kann aber beispielsweise Innenrohr oder einen Innenmantel 22 mit einer oberen im Bereich von etwa 40 bis 60° C liegen. Auf jeden Öffnung 23 und einem geschlossenen Boden 24, der an Fall, gleichgültig ob die Temperatur der Suspension dem Zuführungsrohr abdichtet und mit einem ge- in diesem Bereich liegt oder nicht, wird jedoch der im flanschten Auslaß 25 versehen ist, der sich durch den . wesentlichen durch die Mantelteile 6 und 10 gebildete Boden 12 des Mantels 11 nach außen erstreckt. Das 65 Entgasungsteil der Vorrichtung unter einem solchen obere Ende des Rohres 22 endet in der Nähe des sich Vakuum gehalten, daß der darin herrschende absolute nach außen erweiternden Auslasses 17 des Züführühgs- Druck etwas niedriger liegt als der der tatsächlichen rohres 16. Ein äußeres Kondensatorröhr bzw. -man- Temperatur der Suspension entsprechende Siededruck.

Claims

Wenn somit die noch nicht entgaste Suspension entweder durch den Schlitz 19 gemäß F i g. 1 oder die Venturidüse42 gemäß Fig. 2 zugeführt wird, fließt sie als zusammenhängender Film an den Wänden des Außenmantels entlang. Auf Grund des herrschenden Vakuums gelangt die Flüssigkeit zum Sieden, und 0in kleiner Teil davon, weniger als 1 % ^UQd vorzugsweise weniger als O,l°/o> wird verdampft. Durch dieses Sieden und Verdampfen wird die Entgasung der Suspension bewirkt. Die für die Verdampfung er- ίο forderliche Wärme wird dem Wärmeinhalt der Suspension entnommen.

Der Auslaß 25 ist mit einer (nicht dargestellten) Vakuumpumpe verbunden, um durch die Räume 31 und 32 den gewünschten Unterdruck in der Entgäsungskammer zu erzeugen. Kühlflüssigkeit wird auf die Innenfläche des Schurzes 30 gesprüht und fällt zusammen mit dem von ihr absorbierten Kondensat von dem unteren Ende des Schurzes als Vorhang in den Raum 33.

Die freigesetzte Luft und der Abdampf von der entgasten Suspension, die längs der Innenfläche des Mantelteiles 6 fließen, werden durch den vom Schurz 30 herabfallenden Flüssigkeitsvorhang und von dort in die Ringräume 31 und 32 gezogen. Jeglicher aus der Suspension entstehende Schaum wird durch den Flüssigkeitsvorhang aufgebrochen und wird durch den Auslaß 29 zusammen mit der verbrauchten Kühlflüssigkeit und dem größten Teil des Kondensates abgezogen. Obwohl der größere Teil des Dampfes in dem Raum 31 kondensiert, wird der Rest davon zusammen mit der freigesetzten Luft in den Raum 32 befördert, von wo sie durch den Unterdruckanschluß 25 entfernt werden.

Die Wirksamkeit der Entgasung kann dadurch verbessert werden, daß man die freigesetzte Luft und den Dampf in dem Mantel 6 im Gegenstrom zu dem abwärts strömenden Film der Suspension strömen läßt, und zwar dadurch, daß man dem trichterförmigen Ende 27 des Rohres 26 einen größeren Durchmesser gibt und ferner seine Höhe vergrößert, so daß sein oberes Ende knapp unterhalb des oberen Abschlusses des zylindrischen Mantelteiles 6 bzw. 37 endet.

Falls für den an der senkrechten Fläche des Mantelteiles 6 fließenden Film eine längere Verweilzeit erwünscht ist, können geeignete (nicht dargestellte) Ablenkeinrichtungen verwendet werden, um eine tangentiale Bewegungskomponente einzuführen und dadurch die Gesamtlänge des Fließweges zu vergrößern.

Die entgaste Suspension wird durch den Auslaß 13 aus der Voirichtung abgezogen.

Änderungen in der gegenseitigen Anordnung und den Abmessungen der veischiedenen Teile sind selbstverständlich im Rahmen der Erfindung möglich.

^r Patentansprüche:

""''■ 1. Verfahren zum Entgasen einer wäßrigen Suspension von zellulosehaltigen Fasein, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Zuführen der gashaltigen'Suspension zum zentralen Teil einer Entgasungskammer an deren einem Ende und, koaxial mit dieser, Verteilen der Suspension als fließender, zusammenhängender Film über eine Innenfläche der Kammer, indem man die flüssige Suspension von dem zentralen Einlaßteil nach einem koaxialen, zentralen Auslaßteil am anderen Ende der Entgasungskammer fließen läßt und sie dabei durch einen Umfangsteil der Entgasungskammer hindurchtieten läßt, Aufrechterhalten eines Unterdrucks in der Kammer, der für das Sieden der Suspension bei deren Temperatur ausreicht, um einen Teil der Flüssigkeit aus dsr Suspsnsion zu verdampfen und die Gase daraus freizusetzen, wobei der verdampfte Teil der Suspension sowie die daraus freigesetzten Gase in eine im zentralen Teil der Entgasungskammer vorgesehene Kondensatorzone geleitet werden, Kondensieren des Dampfes und Abziehen des Kondensates und der freigesetzten Gase getrennt voneinander, sowie getrenntes Abziehen der entgasten Suspension aus der Kammer.
2. Veifahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Suspension der Entgasungskammer in Foim eines freien Stiahles zugeführt wird, der über die Innenfläche der Kammet radial abgelenkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, daduich gekennzeichnet, daß der Strahl außerdem tangential abgelenkt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der verdampfte Teil der Suspension sowie die daraus freigesetzten Gase durch einen Vorhang von Kühlflüssigkeit und Kondensat in die Kondensatorzone geleitet und durch diese im Gegenstrom zu und in direktem Kontakt mit der Kühlflüssigkeit geführt werden.
5. Vorrichtung zum Entgasen einer flüssigen Suspension, gekennzeichnet durch eine geschlossene Entgasungskammer mit einem lotrechten zylindrischen Oberteil (6) mit gewölbter Abdeckung (7), eine Verteileinrichtung (16,17,18,19) mit zentraler axialer Zuführung und einer die Suspension von der Mitte der Abdeckung radial nach außen lenkenden Austrittsöffnung zur Bildung eines an der lotrechten Wand des Oberteils nach unten fließenden zusammenhängenden Films, einen Unterdruckerzeuger zum Aufrechterhalten eines zum Sieden der Suspension bei der Behandlungstemperatur und zum Freisetzen der Gase und Dämpfe ausreichenden Unterdrucks, eine Kondensiereinrichtung (22, 30 bis 33) zum Kondensieren des Dampfes und zum Abziehen der Gase und des Dampfes sowie Abzieheinrichtungen (11, 13) zum getrennten Abziehen der entgasten Suspension.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des axialen Zuführungsrohres (16) der Verteileinrichtung zusammen mit der Abdeckung (7) einen ringförmigen Schlitz (19) für die radiale Verteilung der Suspension bildet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des Zuführungsrohres (16) nach außen erweiteit ist und daß ferner an der Abdeckung (7) eine verstellbare Fläche zum Ändern des Querschnitts des ringförmigen Schlitzes vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, daduich gekennzeichnet, daß die Kondensiereinrichtung (22, 30,31) konzentrisch um das axiale Zuführungsrohr (16) herum angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensiereinrichtung (22, 30,31) aus einem Einspritzkondensator besteht, der an seinem unteren Ende mit dem das Gas und den Dampf enthaltenden Teil der Entgasungskammer in Verbindung steht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzkondensator an seinem oberen Ende mit den Mitteln (32, 25) zum Entfernen der Gase in Verbindung steht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensiereinrichtung aus f olgendenTeilen besteht: Einem untengeschlossenen, oben offenen, mit einer Vakuumquelle verbundenen Innenrohr (22), einem vom oberen Ende des Zuführungsrohres (16) weit herabreichenden Schurz (30), der das obere Ende des Innenrohres (22) umgibt, einem Sprühkopf (35) zum Zuführen von Kühlflüssigkeit an die Innenseite des herab-

reichenden Schurzes von dessen oberen Teil aus, einem oben offenen äußeren Rohr (26), welches den unteren Teil des Innenrohres umgibt und an seinem oberen Ende in einem erweiterten Teil (27) endet, welches das untere Ende des Schurzes (30) umgibt, sowie einem Auslaß (29) zum Abziehen des Kondensates und der verbrauchten Kühlflüssigkeit aus dem äußeren Rohr.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entfernen der Gase und des Dampfes und zum getrennten Abziehen der entgasten Suspension Fallrohre (22, 26, 11) vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen