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Verfahren und Vorrichtung für die Herstellung von Zell stoff Die Erfindung
bezieht sich auf ein chemisches Aufschlußverfahren und eine Auf schluß-Vorrichtung,
mit der das erfindungsgemäße Verfahren optimal ausgeführt werden kann.
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Die Erfindung ist insbesondere von Vorteil für eine Anwendung in der
Herstellung von hochqualitativem Kraftzellstoff aus rohen Holzschnitzeln und sie
wird in Bezug hierauf beschrieben, obwohl sie nicht darauf beschränkt ist.
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Es gibt viele Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Kraftzellstoff.
Jedoch stehen Grundprobleme in der Aufschlußtechnik den Bemühungen entgegen, die
Verwendung von Chemikalien und die Erfordernisse für einen großen Vorrat an Frischwasser
und Dampf auf ein Minimum herabzusetzen. Indem man die Erfordernisse in den betreffenden
Bereichen
auf ein Minimum herabsetzt, erreicht man eine wesentliche Verminderung des erforderlichen
Raumes für eine Aufschluß-Anlage ebenso wie eine Verringerung der Kapitalkosten
der notwendigen Ausrüstung abgesehen von den offensichtli¢hen Einsparungen bei diesen
Materialien und deren Handhabung. Indem eine Vorrichtung und ein Verfahren geschaffen
wird, in dem eine leichtere bzw. direktere und wirkungsvollere Steuerung der Laugen,
ihrer Temperaturen, ihrer Verwendung und ihrer Wiederverwendung vorgesehen ist,
erzeugt darüber hinaus die Freisetzung des aufgeschlossenen Rohmaterials eine geringere
Möglichkeit einer Degradation bzw. eines Abbaus und dessen Bewegung kann bei höheren
Konsistenzen erreicht werden. Erfindungsgemaß wird gegenüber den bekannten Vorrichtungen
und Verfahren ein sauberes, qualitativ besseres und wirtschaftlicheres Produkt einer
Pulpe bzw. Zellstoffprodukt erreicht. Die erfindungsgemäß erreichten Vorteile werden
aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.
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Es ist deshalb ein primäres Ziel der Erfindung, ein Aufschlußverfahren
und eine Vorrichtung zur Ausführung desselben vorzusehen, welche wirtschaftlich
herzustellen ist, in der Anwendung einen höheren Wirkungsgrad aufweist und zufriedenstellender
arbeitet, an einen weiten Bereich von Anwendungsillen anzupassen ist und betriebssicher
arbeitet.
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Ein anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens,
das bei der Kraftzellstoffherstellung (Kraft pulping) besonders vorteilhaft ist
und sich durch eine Verwendung mit maximalem Wirkungsgrad von minimalen Mengen von
Weißlauge auszeichnet.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Aufschlußverfahrens,
das sich durch eine maximale Ausnutzung
von Abdampf auszeichnet.
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Zusätzlich ist Ziel der Erfindung die Schaffung eines Aufschlußverfahrens,
das sich auszeichnet durch eine sanfte bzw. milde Vordämpfung gefolgt von einer
Imprägpierung in einem Laugenbad, in dem Lauge bei einer gesteuerten Reaktionstemperatur
umgewälzt und wieder wodurch eine optimale/wtche Absorption bzw. Absorption von
chemischen Mitteln in dem Imprägnierprozeß bewirkt wird.
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Ein anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Aufschlußverfahrens
und einer Vorrichtung zur Durchführung desselben, die sich durch Einrichtungen zur
Imprägnierung von rohen Holzschnitzeln in einem Bad auszeichnet, von dem geschwächte
bzw. verbrauchte Lauge abgezogen wird, konzentriert, verstärkt und in einer Weise
zurückgeführt wird, das sie bei dem Wiedereintritt in das Bad die erforderliche
Reaktionstemperatur des Bades für eine optimale Imprägnierung aufweist.
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Weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Aufschlußverfahrens
und einer Vorrichtung zur Durchführung desselben, die sich auszeichnet durch Einrichtungen
zur Verdampfung von Überschußwasser von Teilen der Vorrichtung ohne nachteilige
Auswirkung in deren Betrieb auf die rohen Holz schnitzel.
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Weiterhin ist Ziel der Erfindung die Schaffung einer Aufschluß-Vorrichtung
und eines Verfahrens, das sich auszeichnet durch unabhängige Umwälzkreise bzw. -Schleifen
für eine genaue Temperatursteuerung der Arbeitschemikalien.
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Ein zusätzliches Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Aufschlußverfahrenæ,
das sich auszeichnet durch Vordampfen
oder Vorkonditionieren, Imprägnieren
und Kochen von rohen Holzschnitzeln in dem Aufschlußverfahren, so daß jedes Partikel
zwangsläufig behandelt wird in der gleichen milden Weise und durch das gleiche Reaktionsmedium
in der gleichen Zeitperiode.
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Weiteres Ziel dir Erfindung ist die Schaffung einer Aufschlußvorrichtung
und eines Verfahrens, das sich durch Mittel auszeichnet, die eine effektive Bewegung
mit hoher Konsistenz des Pulpenmaterials bzw. Zellstoffmaterials ermöglichen.
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Die Erfindung bezieht sich also auf ein besonders vorteilhaftes Aufschlußverfahren
und eine Aufschlußvorrichtung1 die sich auszeichnet durch Imprägnier- und Kocheinrichtungen,
in denen die Lauge auf der vorbestisaten Temperatur und der Konzentration gehalten
wird, die für ein Konditionieren bzw.
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Aufbereiten der Pulpe bzw, des Zellstoffo mit höchstem Wirkungsgrad
erforderlich ist, und in der Einrichtungen vorgesehen sind, um eine optimale Ausnutzung
minimaler Mengen von Weißlauge und eine maximale Ausnutzung von Abdampf zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß ist somit eine im höchsten Maße wirtschaftliche und wirkungsvolle
Zellstoffherstellung vorgesehen, deren Produkte die höchste Qualität aufweisen.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise
beschrieben; in der einzigen Figur der Zeichnung ist die erfindungsemaße Vorrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Äufschlußverfnhrens für rohe Uolzchnitzel
schematisch dargestellt.
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Die Vorrichtung umfaßt in anker Reihenschaltung einen vertikal angeordneten
Vordämpfturm 10, eine Vorschubeinrichtung bzw.
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einen Förderer 11, ein rotierendes Ventil bzw. Drehventil 12,
eine
Imprägniereinrichtung (impregnating digester) 13, einen Zellstoffkocher (cooking
digester) 14, ein Zwischenrohr bzw.
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Beruhigungsbehälter (surge tube) 15, einen Blastank 16, eine Pumpe
17 und einen Knotenfänger bzw. Zeugsichter 18.
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Entsprechend der schematischen Darstellung werden rohe Holzv schnitzel
zu der offenen Oberseite des Turms 10 mittels eines Aufgabetrichters bzw. -Silos
19 geliefert. Dadurch wird eine vertikale Säule von Schnitzelmaterial hergestellt
undaifrecht erhalten, das zuerst durch Vordämpfen im Verlaufe seiner Bewegung durch
den Turm und von dem Turm konditioniert bzw.
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aufbereitet wird. Die Beschaffenheit der Säule ist derart, daß die
Oberseite des Turms wirkungsvoll Herstellung eines überatmosphärischen Druckes darunter
ermöglicht ist, wie erläutert werden wird.
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Ein Gehäuse 20 öffnet zu der Basis des Turmes 10 und springt seitlich
von dieser vor. Der Auslaß von dem Gehäuse 20 ist durch das Drehventil 12 überbrückt,
Das letztere ist ein bekannter Typ eines drehenden Zellenrades, das zur Schaffung
einer Dampfschleuse bekannt ist. Somit ist das Gehäuse 20, da die Schnitzel eine
Dichtung an der Oberseite des Turmes bilden und da eine Dampfschleuse an dem Auslaß
von dem Gehäuse 20 vorhanden ist, unter Druck gesetzt. Das Gehäuse weist zu diesem
Zweck einen Dampfdom 21 auf, der durch eine Leitung 22 zur Aufnahme von in dem Blastank
16 erzeugten Abdampf verbunden ist. Ebenso ist in dem Gehäuse 20 die Schneckenaufgabevorrichtung
bzw. Förderschnecke 11 enthalten, deren Eintrittsende in das Innere des Turmes vorspringt
und unmittelbar unter die hereinkommende Schnitzelsäule zu liegen kommt.
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Der durch den. Dampfdom 21 in das Innere des Gehäuses 20 geführte
Abdampf wird in dem Gehäuse und entlang dem Förderer 11 in die Basis des Turmes
zirkuliert. Von hier bewegt sich der
Dampf kontinuierlich den Turm
aufwärts, um sich durch die Säule von Schnitzeln vollstandig auszubreiten. Erfindung
gemäß ist vorgesehen, daß der durch den Dampf an der Basis des Turmes erzeugte Druck
ca. 0,05 - 0,07 atü (.75 to 1 p.s.i.g.) beträgt und die Dampftemperatur zwischen
101°C und 104°C (215 and 220°F) liegt. Somit ist der an der Basis des Turmes und
durch das Gehäuse 20 angewendete Dampf von einer Beschaffenheit, daß er, wenn er
sich aufwärts bewegt, die Feuchtigkeit in den Schnitzeln und die Schnitzel selber
zu einem Siedepunkt aufheizt, der gerade genügt, die enthaltene Luft auszutreiben
und die Trennung des Zellstoffs von Feuchtigkeit, Fremdstoffen bzw. Ver-Bchautzungen
und Säuren zu beginnen bzw. anzustoßen. An der Basis des Turmes sind Siebe vorgesehen,
durch welche freie Fluide entfernt werden, wenn die vorgedämpften Schnitzeln zu
der Förderschnecke 11 herunterfließen und in einer kontinuierlichen Strömung durch
die Druckdampfumgebung des Gehäuses 20 bewegt werden.
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Die Zeit des beschriebenen Vordämpfprozesses wird sorgfältig gesteuert,
so daß sie, in Abhängigkeit von den Schnitzelmaterialien, ca. 3 bis 8 Minuten einnimmt.
Ein 5-Minuten-Prozeß, wie er beschrieben ist, hat sich allgemein als optimal verwiesen.
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Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, daß an der Oberseite der
Schnitzelsäule kein Druck vorhanden ist.
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Infolgedessen sind dort keine Mittel, um das freie Austreiben der
enthaltenen Luft und einiger nicht-kondensierbarer Stoffe wie serpentin von den
Schnitzeln zu verhindern, was eine freie und natürliche Folge der Vordämpfeinrichtung
und des. Vordämpfverfahrens ist.
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Wenn die so aufbereiteten Schnitzel von dem Turm 10 mittels der Schn@@ke
11 durch das Gehäuse 20 zugemessen werden, werden sie glatt bzw. sanft mittels dem
Drehventil 12 zu dem höheren Dampfdruck der Imprägniereinrichtung 13 übertragen.
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Das Verdampfen oder Vorkonditionieren, das ausgeführt worden ist,
sorgt für eine milde, allmähliche und ausgedehnte einheitliche Aufheizung der rohen
Holzschnitzel, wobei diese auf milde Weise von Luft ohne irgendeine bedeutende Druckanwendung
befreit werden und die körperliche Struktur der Partikel aufgeweicht bzw. erweicht
wird, um die Lieferung von unbeschädigten, vorkonditionierten rohen Holzschnitzeln
zu fördern, die von unerwünschten Elementen befreit sind, und sich in einem optimalen
Zustand befinden, um die Kochlauge in dem Imprägnator zu absorbieren.
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Die Imprägniereinrichtung ist ein Imprägnator von M & D - Typ;
sie ist als ein vert@@l geneigtes Rohr dargestellt, das in Längsrichtung auf seiner
Achse durch eine Zwishenwand 24 geteilt ist. Die letztere endet kurz vor den Wenden
des Rohres, um dort herum einen kontinuierlichen, schleifenförmigen Durchgang mit
einem oberen Abschnitt 25 und einem unteren Abschnitt 26 vorzusehen. Die Zwischenwand
dient ebenso, wie dargestellt, als eine Basis für eine endlose Fördereinrichtung
27.
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Nach der Zeichnung ist das Imprägnierrohr 13 im wesentlichen mit einer
geeigneten Kochlauge (Aufschluß chemikalien) bis zu einem Pegel gefüllt, der sich
unnittelber unter der Verbindung der von dem Drehventil 12 herfuhrcnden Zuführungsleitung
28 in den Abschnitt 25 befindet. Somit nimmt der Förderer 27 die gelieferten Schnitzel
unmittelbar bei dem Eintritt in den Imprägnator gerade über dem Laugenpegel auf
und
zieht sie unmittelbar in das dort vorgesehene Konditionierungs-Laugenbad und durch
diese hindurch. Der Förderer bewegt die Schnitzel um den Boden der Zwischenwand
und den unteren Abschnitt von seinem Durchgang 26 zu einem Punkt hinauf, wo die
Schnitzel aus der Lauge heraus und von dieser weggeführt werden. Wenn dies auftritt,
wird freie Ablauge von den Schnitzeln abtropfen gelassen und sie werden dann durch
die Imprägnator-Austragsöffnung fallengelassen, um mittels.der Leitung 30 zu dem
Einlaß der Kocheinrichtung bzw. des Zellstoffkochers 14 geliefert zu werden.
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Die abgetropfte Ablauge fällt auf den angrenzenden Oberflachenpegel
des Laugenbades in dem unteren Abschnitt 26.
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In dem oberen Teil oder Dornteil der Imprägniereinrichtung 13 oberhalb
des Laugenspiegels wird ein Druck von ca. 10 atü (150 p.s.i.g.) und eine Temperatur
von ca. 1860C (367°F.) aufrecht erhalten. Eine Quelle für Frischdampf mit einem
Druck von ca. 12 atü (175 p.s.i.g.) steht für eine Zulieferung über eine Leitung
32, die eine ventilgesteuerte Verbindung mit der Schnitzel-Lieferleitung 28 aufweist,
zur Verfügung. Geeignete ?iihleinrichtungen sind in der Kopfseite des Rohres 13
zur Steuerung einer Zusatzeinströmung von Dampf von der Leitung 32 durch die Leitung
28 vorgesehen, um die vorgeschriebene Temperatur und den vorgeschriebenen Druck
in der Kopf seite des Rohres 13 aufrecht zu erhalten. Da die hierfür erforderlichen
Einrichtungen dem Fachmann bekannt sind, werden deren Einzelheiten nicht beschrieben.
Das Laugenbad wird dagegen, während ein Druck von ca. 10 atü (150 p.s.i.g.) und
eine Temperatur von ca. 1860C (3670F.) auf dem Pegel der Kochlauge aufrecht erhalten
wird, bei einer Temperatur von ca. 1500C (3000F.) gehalten.
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Um die Bedingungen des Bades aufrecht zu erhalten, wird Kochlauge
mittels eines Fluidinjektors eingeführt, der in der Zwischenwand 24 gelegen ist,
mit dem Abschnitt 25 in Verbindung steht und unmittelbar unter dem erforderlichen
Pegel des Bades an einem mit 33 bezeichneten Punkt mit Abstand angeordnet ist. In
ahnlicher Weise wird an dem entgegengesetzten Punkt zu der Unterseite der Zwischenwand
Kochlauge geringer aktiver chemischer Konzentration von der Imprägniereinrichtung
durch einen mit Filter bzw.
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Saugkopf bedeckten Durchgang abgezogen, der in der Zwischenwand 24
gelegen ist, mit dem Abschnitt 26 in Verbindung steht und bei 34 von der Zwischenwand
öffnend dargestellt ist.
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Bei der praktischen Ausführung der Ereindung wird ein Vorrat an aktiver
konzentrierter Lauge bei 33 unmittelbar unter dem hergestellten Pegel und unmittelbar
folgend auf den Eintrittspunkt der vorkonditionierten gedämpften Schnitzel in das
Bad geftihrt. Hier weist sie ihre maximale aktive Konzentration auf und befindet
sich auf einer Temperatur, um mit höchstem Wirkungsgrad mit den Schnitzeln bei deren
Temperatur zu reagieren.
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Das System zur Schaffung eines Abzugs von Lauge in Bezug auf das Imprägnierrohr
13 ist von Bedeutung. Eine unter der Einwirkung einer Pumpe 36 stehende Auslaßleitung
35 führt bei dem Saugkopf 34 von dem Imprägnierrohr 13 fort.
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Auf der Auslseite der
36 umfaßt die Leitung 35 ein Rückachlag- bzw. Absperr- bzw. Steuerventil 37. Jedoch
steht die Leitung 35 vor diesem Punkt zwischen dem Ventil 37 und der Auslaßseite
der Pumpe 36 in Verbindung mit einer Zweigleitung oder einem Rohr 38, das zu einem
Entspannungs-Verdampfungs-Tank (flash tank)39 führt. Von dem Boden des
Tanks
39 erstreckt sich eine Rohr- oder eine Zulieferleitung 40, in der zuerst ein Absporrventil
41 und unmittelbar folgend eine Zusammenschaltung einer Leitung 42 mit dieser angeordnet
ist. Die letstore enthalt eine Pumpe 43 zur Lieferung eines Vorrates von frischer
Weißlauge (konzentrierte Auf schluß-Chemikalien) von einer ge eigneten Quelle zu
dem System mit einer gesteuerton Rate
die durch eine gemeinsame Strömungs-Steuerschleife bestimmt wird. Unmittelbar über
ihre Zusammenschaltung und Verbindung mit der Leitung 42 hinaus umfaßt die Leitung
40 eine Pumpe 44, nach der sie dann in zwei zusammengeschaltete Leitungen 45 und
46 aufgezweigt ist. Die Zweigleitung 45 ist in einor Bchleifenbabn in die obere
Seite des Entspannungs Verdampungs-Tanks 39 zurückverbunden und verläuft auf diesem
Weg durch einen Wärmeaustauscher 47.
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Der Austauscher 47 wird durch eine Zweigleit@ng von der Leitung 32
mit Dampf beliefert, um die Temperatur des Fluids vom Tank 39 über den entsprechenden
Verdampfungs- Entspannungs-Punkt (flash point) bei dem Dampfdruck im Tank 39 zu
heben.
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Die Zweigleitung von der Dampfleitung 32 weist ein Steuerventil auf,
das durch eine geeignete, in der Leitung 45 auf den Wärmetauscher folgend vorgesehene
Temperatur-@ühleinrichtung gesteuert wird, um zu gewährleisten, daß der hier vorgesehene
Dampf adequat ist, um zu gewährleisten, daß jegliche Lauge oder jegliches Fluid,
welches durch die Zweigleitung 45 zu dem Entspannungs-Verdampfungs-Tank 39 zurückgeführt
wird, die geeignete, erforderliche überhitzte Temperatur aufweist.
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Die Zweigleitung 46 ist jenseits des Absperrventils 37 in die Leitung
35 verbunden, von welchem Punkt die Leitung 35 fortgeretzt ist, um eine Schleife
zurück zu der Imprägniereinrichtung 13 zu vervollständigen, wo sio bei 33 zu dem
oberen
Abschnitt 26 des Imprägnierrohr-Durchgangs öffnet. Auf dem
Weg verläuft die Leitung 35 durch einen zweiten Wärme aus tauscher 48, bevor sie
die Imprägniereinrichtung erreicht.
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Der Wärmeaustauscher 48 wird wahlweise mit Dampf, falls es erforderlich
ist, von der Leitung 32 oder Kühlwasser von einer geeigneten Quelle beliefert. Wie
nachfolgend beschrieben wird, arbeitet die Einrichtung 48 primär für Kühlzwecke.
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Der Entspannungs-Verdampfungs-Tank 39 weist an seinem Kopf eine Auslaßleitung
49 zur Entfernung von verschmutztem Niederdruckdampf auf.
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Das primäre Ziel des Kochlaugen- Zirkulations- und Vorrats-bzw. -Versorgungssstem
für die Imprägniereinrichtung 13 besteht darin, die Aufrechterhaltung der erforderlichen,
für den Imprägniervorgang spezifizierten Reaktionstemperatur zu gewäJirleisten und
dafür zu sorgen, daß die Konzentration der Kochlauge optimal ist, wenn die Schnitzel
zuerst mit ihr in Berührung treten.
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Infolgedessen wird im Betrieb des Zirkulations- und Versorgungssystems,
wenn die Schnitzel durch das Kochlaugen-Bad bewegt, in diesem imprägniert und aus
diesem herausbewegt werden, um aus der Imprägniereinrichtung i3 aus tragen zu werden,
die relativ geschwächte und etwas ver13 schmtzte Lauge an dem Auslaßende des Bados
aus dem Rohrlbei 34 unter der Einwirkung des Dom-Dampfdruckes und der Pumpe 36 abgezogen.
Geschwächte Überschußlauge und Wasser (Fluid) fließt somit von de@ Imprägnierkessel
13 über die Leitung 35 und die Leitung 38 ab, die ein Strömungs- Steuerventil enthält,
das von einem Flüssigkeits- Pegeldetektor und einer -Steuereinrichtung betätigt
wird, und wird in den Bodentoil des
Entspannungs- Verdampfungs-Tanks
39 entladen. Der Bedarf an Frischlauge in dem System wird durch die Menge der zu
dem Turm 10 gelieferten Schnitzeln und deren Bewegungsrate bestimmt, In Übereinstimmung
damit wird die Pumpe 43 erregt, um eine gesteuerte Menge von frischer Weißlauge
zu der Tank-Lieferleitung 40 zu liefern. Dies erfolgt unter der Einwirkung der Pumpe
44, die während des normalen Betriebs von dem Entspannungs- Verdampfungs-Tank 39
die von der Imprägnier@inrichtung 13 gelieferte schwache Lauge abzieht.
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Bei dem Vorgang mischt die Pumpe 44 die Weißlauge mit einer begrenzten
Menge von Frischlauge und treibt sie zu dem Tank 39 über die Leitung 45 zurück,
wobei sie in diesem Verlauf durch den Wärmeaustauscher 47 geführt wird. Im Warmeaustauscher
wird genügend Wärme zugeführt, um die gewünschte Temperatur vorzusehen. Der Entspannung-Verdampfungs-Tank-Druck
wird in dem Tank 39 bei ca. 4 atü (60 p.s.i.g.) gehalten was ein Druck ist, der
nur geringfügig über dem liegt, was erforderlich ist, um die Temperatur der Kochlauge,
wie sie in der Imprägniereinrichtung erforderlich ist, zu erzeugen. Die sich durch
die Schleife zu dem Entspannungs-Verdampfungs-Tank 39 bewegende Mischung von Ablauge
und Frischlauge wird in dem Austauscher 47 auf einen Pegel gerade über ihrem Entspannungs-Verdampfungs-Punkt
(flash point) aufgeheizt, der dem Druck entspricht, auf dem der Tank 39 gehalten
wird.
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Somit tritt, wenn die aufgeheizte zirkulierende Slischuag in den Tank
39 eintritt, ein Entspannungnverdr'rnpfen (flashing) auf, in dessen Verlauf Überschußfeuchtigkeit
und Fremdkörper bzw. Verschmutzungen von der schwachen Lauge und Uberschußfeuchtigkeit
in der Frischlauge als ein Niederdruckdampf ausgetrieben werden, um die Verbindung
von Ablauge und @rischlauge in einem optimalen Reaktionszustand zu lassen.
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Darüber hinaus befindet sich das so vorgesehene, im wosenthohen frische
chemische Mittel auf liner Temperatur, die
geringfügig höher ist
als die in dem Imprägnierrohr 13 erforderliche Temperatur. Das so entspannungsverdampfte
(fl ashed) und konzentrierte Ent spannungs-Verdampfungs-Tank-Fluid wird dann unter
der Einwirkung der Pumpe 44 abgezogen, um in Druckströmung durch die Zweigleitung
46 in dem durch die Strömungssteuerung in dieser Zweigleitung zugelassenen Ausmaß
geführt zu werden. Dieses chemische Mittel wird dann zu der Hauptrückführleitung
35 geliefert, um dort hindurch und durch den Wärmeaustauscher 48 zu dem Rohr 13
zu strömen. Tatsächlich wird die Strömungsmenge durch die Zweigleitung 46 in Abhängigkeit
von dem Bedarf an frischer Weißlauge in Vbereinstimmung mit der Holzströmung gesteuert.
Wenn die Temperatur des konzentrierten Vorrates an dem Wärmeaustauscher abgesenkt
werden muß, wird Kühlwasser anstatt Dampf dort hindurchgeführt und umgekehrt.
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Die Einstellung an diesem Punkt ist relativ zweitrangig.
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In jedem Fall ist der frische Vorrat auf die erforderliche Temperatur
und bei einer optimalen Konzentration, einschließlich einer wesentlichen Menge von
wiedereingefangener Lauge, von der Uberschußfeuchtigkeit und Verschmutzungen im
Tank 39 entfernt worden sind, aufbereitet. Die Wirksamkeit und die Beschaffenheit
des Verfahrens sind derart, daB eine sehr unbedeutende Menge von Frischlauge wahrend
einer ausgedehnten Betriebsperiode der Imprägniereinrichtung 13 hinzugefügt werden
muß oder wird.
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In diesem System gestattet der Ent8pannungs-Verdampfungs-Tank 39,
der vollständig unabhängig von dem Imprägnierkessel 13 ist, Entspannungs-Verdampfungs-Tank-Betriebs-Drücke
und -Temperaturen in Jedem Bereich entweder über oder unter der Imprägnator-Bad-Temperatur
und deren entsprechendem Druck oder des Imprägnator-Domdruckes und dessen Temperatur.
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Niedrigere Ent sp annungs-Verdampfungs-T ank-Drücke machen es rforderlich,
daß durch den Wärmeaustausch@@48 mehr Wärme
zugeführt wird, während
hohere Ent sp annungs-Verdfungs-Tank-Drücke mehr Wärmeabzug durch den Austauscher
48 erfordern. Ebenso erfordern Entspannungs-Verdampfungs-Tank-Drücke oberhalb des
Imprägnator-Domdruckes Pumpen 36,43 ind 44 mit höherem Förderdruck. Durch die Verwendung
des unabhängigen Entspannungs-Verdampfungs-Tanks ist es söglich, den Entspannungs-Verdampungs-Tank
oberhalb des Imprägnator-Domdruckes zu betreiben und es somit zu ermöglichen, daß
der Entspannungs-Verdampfungs-Dampf (flash steam) zur Aufrechterhaltung des Domdruckes
verwendet werden kann.
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Ein Fall des Betriebs der Pumpe 36 besteht darin, daß durch geeignete
Steuerung diese Zirkulationspumpe veranlaßt werden kann, Rückdrücke zu erzeugen,
um den Fluid-Abzugs-Absaugkopf bei 34 zurückzustauen. Dadurch wird das kontinuierliche
Umwälzmuster des chemischen MIttels für die Imprägniereinrichtung gewährleistet.
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Somit sind die Schnitzel bis zu diesem Punkt erst einem Vordämpfen
bei einer Temperatur unterworfen worden, die niedrig ist, um ein Brennen der schnitzel
oder ein Beschädigen der Fasern zu vermeiden und eine Vorhydrolyse zu verhindern,
d.h. einen vorzeitigen Verlust von Schnitzelfeuchtigkeit und Holz säuren zu verhindern,
welche, wenn sie verlorengegangen sind, unter solchen Bedingungen den Zellstoff
beeinträchtigen würden, Ebenso werden in der Imprägniereinrichtung 13 diese milde
vorgedämpften rohen Golzschnitzel, die in einem äußerst aufnahmefähigen Zustand
in einer Weise versetzt worden sind, um eine Faserbeschädigung und einen Abbau zu
vermeiden, hier im wesentlichen unmittelbar bei den Eintritt einer Lauge mit im
wesentlichen konstanter Tenperatur gleichmäßig unterworfen. Die Lauge weist am Beginn
des Imprägnierzyklusses sowohl eine Temperatur als auch eine Konzentration
auf,
um eine optimale und vollständige Imprägnierung zu erzeugen. Die Schnitzel verbleiben
in einer Form hoher Konsistenz, wenn sie sich durch das Bad bewegen und dann Ablauge
und Überschußlauge von ihnen abtropft wenn sie von dem Imprägnator zu der Oberseite
des Zellstoffkochers 14 in einer Umgebung mit einem Druck von ca. 10 atü (150 p.s.i.g.)
und einer Temperatur von ca. 1860C (3670F.) entladen werden.
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Die Entladung von dem Rohr 13 erfolgt aufgrund von Schwerkraft durch
die offene Leitung 30. Infolgedessen weist der Kochbereich des Rohres 14 offensichtlich
die gleichen Temperatur- md Druckbedingungen auf, d.h. einen Druck von ca. 10 atü
(150 p.s.i.g.) und eine Temperatur von ca. 16600 (3670F).
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Es stellt einen Faktor in der Bewirkung der optimalen Form der die
Imprägniereinrichtung verlassenden Schnitzel dar, daß die Temperatur des Bades,
in dem die chemische Imprägnierung stattfindet, einen Druckeffe @t von ca. 3,5 atü
(50 p.s.i.g.) diktiert. Dies steht im Gegensatz zu dem Druck von ca. 10 atU (150
p.s.i.g.) der auf dem Pegel des Laugenbades vorhanden ist. Dies ist von Bedeutung,
um eine Überhitzung und einen Abbau der Fasern zu vermeiden, wahrend eine adequate
und äußerst wirkungsvolle Aufnahme des chemischen Mittels durch die die Schnitzel
ausmachenden Fasern vorgesehen wird.
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Der Zellstoffkocher 14 weist ein hohles Rohr mit einer Mittelfeder
in der Form einer Zwischenwand 51 ähnlich der Zwischenwand in der Imprägniereinrichtung
13 auf. Die Zwischenwand bildet dort herum einen kontinuierlichen Kochdurchgang,
wie in dem Rohr 13, mit einem oberen Längsabschnitt 52 und einem unteren Längsabschnitt
53. An dem oberen Ende des Abschnittes 53 befindet sich eine Auslaßöffnung, durch
welche gekochte Schnitzel von dem Rohr 14 mittels einer kurzen offenen Leitung 54
zu dem Zwischenrohr 15 geführt werden.
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Um die Zwischenwand 51 ist ein endloser Förderer 55 für eine kontinuierliche
Bewegung angebracht, der an der Kopfseite des Abschnittes 52 die hereinkommenden
imprägnierten Schnitzel aufnimmt, wenn sie von dem Rohr 13 geliefert werden. Der
Förderer trägt die imprägnierten Schnitzel, die eine Seite der Zwischenwand 51 herunter
und die andere herauf. Die Schnitzel kochen wahrend der ganzen Zeit, wenn sie durch
die Druckumgebung des Rohres 14 bewegt werden.
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Ein Teil des Fluids (Kochlauge) das mit den Schnitzeln in das Rohr
14 eintritt, wird inherent unter den beschriebenen Temperatur- und Druckbedingungen
extrahiert und strömt, um an dem untersten Ende des Zellstoffkochers eine flache
Lache zu bilden, durch welche die Schnitzel bei ihrer Bewegung zum Auslaß verlaufen
müssen. In diesem Fall weist die Zwischenwand 51 an ihrem unteren Ende eine oeffnung
56 zu einem Abflußdurchgang auf, d.urch welchen der extrahierte ueberschuß in Form
einer Schwarzlauge zu einem Behälter 57 geführt wird. Eine Leitung 58 verbindet
den Behälter 57 zu der Kopfseite eines Entspannungs-Verdampfungs-Tanks 59.
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Ein Saugkopf ist ebenso für eine Entladung von dem Boden des Kochrohrs
14 zu dem Behälter 57 vorgesehen.
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In dem Entspannungs-Verdampfunge-Tnnk 59 wird die Rochtemperatur-Sc.
warzlauge von dem Behalter 57 entspannt (flashed), um die Fluid-Temperatur zu reduzieren
und die Konsistenz der im Fluid gelösten Teilchen zu erhöhen, und beim Entspannen
(flashing) zu dem Blastank 16, der unter einem Druck von ca. 0,15 # ##### atü (2-1/2
p.s.i.g.) gehalten wird, wird der Druck als eine Dampfquelle für die Vordämpfoinrichtung
nutzbar. Die Schwarzlauge mit hohem Festkörpergehalt wird durch eine Pumpe 60 zu
einem Speichertank für schwache Schwarzlauge zur chemischen Widergewinnung bewegt.
Die gekochten, imprägnierten Holzschnitzel, die frei
von Überschußlauge
sind, verlassen das Rohr 14, um sich durch das Zwischenrohr 15 ou bewegen. Das letztere
ist ein kleiner Druckkessel in dem und durch das der Drackzustand des beschreibenen
Systems aufrocht erhalten wird.
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Wenn die optimal gekochten und konditionierten Schnitzel eintreten,
weisen sie natürlicherweise eine maximale Ronsistenz auf, da sie in dem Rohr 14
getrocknet und ihnen überschüssige Feuchtigkeit entzogen worden ist.
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In dem Zwischenrohr 15 sind Düsen enthalten, um eine Eühlstrahl-Einströmung
von Fluid auf die sich bewegenden gekochten Schnitzel anzuwenden. Bei ihrem Durchgang
werden die Schnitzel dadurch in ihrer Temperatur herabgesetzt und ihre Konsistenz
wird ebenso verringert. In dem unteren Teil des Zwischenrohrs befindet sich eine
geeignete bekannte Bewegungs- bzw. Rühreinrichtung, Aufgrund der hohen Konsistenz
und des vollständig gekochten Zustandes der Schnitzel reduziert die Rühreinrichtung
diese leicht zu einzelnen Fasern im Verlauf von deren Austreten aus dem Zwischentank.
Die Form der Rhreinrichtung ist selbst nicht im einzelnen dargestellt, da die Hinzelheiten
selbst nicht Teil der Erfindung sind. Wesentlich ist, daß es nur ein Turbulenz verursachendes
Mittel irgendeiner bekannten Beschaffenheit erfordert, um die Schnitzel an diesem
Punkt zu entfasern.
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Dies ist so aufgrund des durch das erfindungsgemäße System und Verfahren
erreichten Schnitzelzustandes.
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Geeignete Strömungs-Steuerventile sind an dem Auslaß des Zwischenrohres
75 vorgesehen, die von einer solchen Beschaffenheit sind, daß sie den Druckzustand
der vorhergehenden Teile des Systems aufrecht erhalten während des Austragens.
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des von den Holzschnitzeln abgeleiteten gefaserten Zellstoffes zu
dem Blastank 16. Der Blastank befindet sich auf einem Druck, der wesentlich niedriger
als 10 itü (150 p.s.i.g.)
ist, nämlich ca. 0,15
(2-1/2 p.s.i.g.) beträgt.
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Der Blastank 16 ist ebenso üblicher@ise mit Düsen, um darin Fluid
zur Verdünnung und Kühlung der Zellstoffasern zu liefern, und mit einer Rühreinrichtung
zur Mischung dieses Verdünnungsfluids in die Fasern ausgestattet. Wenn die heißen,
gefaserten Schnitzel in den Blastank 16 eintreten, werden sie entspannt (flashed),
un Feuchtigkeit zu entfernen. Dadurch wird der Dampf für die Vordämpfeinrichtung
vorgesehen, wobei der Überschuß in verschiedener Weise für eine Wärmewiedergewinnung
verwendet wird.
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Das Fasermaterial wird in dem Blastank 16 verdünnt und gekWhlt und
von diesem durch eine Pumpe 17 abgezogen und dadurch zu einem Knotenfänger 18 geliefert.
Der letztere ist von einem Schwingsiebtyp. Hier werden jegliche ungekochte oder
ungefaserte Schnitzelpartikel, die verblieben sein können, durch das Sieb aufgefangen
und über eine Leitung 62 zu einer Sch@neckenpresse 63 zurückgeführt. In der Presse
wird dieser kusschuß vor seinem Wiedereintritt in das beschriebene Konditionierungs-
und Kochsystem und seinem Durchgang durch dieses sowohl entwässert als auch reduziert.
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Der Ausschuß wird in den Vordämpfturm 10 wieder eingeführt.
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In der Hauptsache werden durch das System im wesentlichen lange, helle,
saubere Fasern in dem innerhalb der tiöglich keit und Eigenschaft der verwendeten
Holzschnitzel gegebenen Ausmaß erzeugt. Diese Fasern verlassen den Knotenfänger
bzw.
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Zeugsichter zur Waschung und Speicherung oder zur unn.ittelbaren Lieferung
für eine Endprodukt-Verwendung. Die Faserproduktion ist im wesentlichen die maximal
mögliche von dem besonderen Rohmaterial, das orst eingeführt worden ist.
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Wie in der Zeichnung, dargestellt ist, sieht des System vor, daß von
den Hochtemperatur-Röhren nicht-kondensierbare Stoffe
wie Serpentin
abgezogen werden. Diese werden zu einem Kondensator 65 zur Wiedergewinnung der Nebenprodukte
bewegt1 wobei die letzteren von dem Kondensator zu einem @peicher bewegt werden.
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Das beschriebene erfindungsgemäße System ist äußerst einfach zu installieren
und es ist sehr wirtschaftlich zu verwenden, insbesondere wenn man die Eigenschaft
und Qualität der dadurch erzeugten Endprodukte betrachtet.
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Wie beschrieben ist, ist mit einem geringen Frischwasserbedarf zu
rechnen, da ein sehr geringer Direktdampfverbrauch vorhanden ist. Der größere Teil
der Heizbelastung erfordert nur die Verwendung von durch Entspannung verdampften
Dampf (flashed steam), der zu einem großen Ausmaß von-der in den Schnitzeln oder
der Lauge in das System eintretenden Beuchtigkeit abgeleitet wird. Darüber hinaus
wird ein großer Teil des Heizens indirekt erreicht.
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Weiterhin wird bei der praktischen Ausführung der Erfindung Wasser
von der kochenden Lauge in dem Teil verdampft, der als ein relativ abgetrenntes
oder unabhängiges Verdampfungs-Untersystem betrachtet werden kann, wie das den Entspannungs-Verdampfungs-Tank
39 einschließende System. Die Anordnung ist so getroffen, daß die effektive Konzentration
der ursprünglichen und abgezogenen Koch-Reaktionsmittel zu einem Ausmaß gesteigert
wird, das die chemischen Mittel verwendet und wieder verwendet werden können, die
zu jeder Zeit mit der richtigen Reaktionstemperatur und aktiven chemischen Konzentration
zurückgeführt werden. Das Ergebnis ist ein geringer Verbrauch an chemischen Mitteln.
Das Untersystem zur Handhabung und Umwälzung der Koch- und Konditionierungs lauge
kann bei Jeder erforderlichen Temperatur in Abhangigkeit von den Materialien und
der Anwendung ohne irgendeine Auswirkung auf den Betrieb der Imprägniereinrichtung
an sich
betrieben werden. Somit kann die Wiederauffrischung bzw.
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Wiederherstellung der Kochlauge ausgeführt werden und sie kann mit
abgemessenen bzw. dosierten Mengen von Frischlauge außerhalb der Imprägniereinrichtung
ohne nachteilige Auswirkung auf den Imprägnierdruck, die Temperatur, die chemische
Aktivität oder die Imprägnierzeit vermischt werden.
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Die Unaghängigkeit des oben beschriebenen Untersystems kann am besten
in Bezug auf die folgende Tabelle dargestellt werden; in der zwei extreme Betriebsbedingungen
für das erfindungsgemäße System dargestellt sind Betriebsbedingungen Bedingungen
der beschriebenen Aus- Bedingungen Bedingungen führungsform "A" "B" Druck der Vordämpfeinrichtung
20 ca.0,05 atü ca.0,05 atü ca.0,05 atü (0.75 psig) (0,75 psig) (0,75 psig) Druck
der Imprägnierein richtung und des Zellstoffkochers ca. 10 atü ca. 10 atü ca. 10
atü (150 psig) (150 psig) (150 psig) Temperatur des Imprägnatorbades ca. 150°C ca.
150°C ca. 150°C (300°F) (300°F) (300°F) Temperatur des Kochers 14 ca. 186°C ca.
186°C ca. 186°C (367°F) (367°F) (367°F)
Bedingungen aer beschriebenen
Aus- Bedingungen Bedingungen führungsform "A" "B" Druck des Blastanks 16 ca. 0,2
atü ca. 0,2 atü ca. 0,2 atü (2.5 psig) (2.5 psig) (2.5 psig) Druck der Dampfquelle
32 ca. 12 atü ca. 12 atü ca. 18 atü (175 psig) (175 psig) (250 psig) Druck des Entspannungs-Verdampfungstanks
39 ca. 4 atü ca. 0,2 atü ca. 12 atü (60 psig) ( 3 psig) (175 psig) Druck des Entsp@nnungs-Verdampfungs-Tanks
59 ca. 0,2 atü ca. 0,2 atü ca. 0,2 atü (2.5 psig) (2.5 psig) (2.5 psig) Entladungsdruck
der Pumpe 43 ca. 5 atü ca.1,3 atü ca. 13 atü (75 psig) (18 psig) (190 psig) Entladungsdruck
der Pumpe 44 ca. 14 atü ca. 14 atü ca. 14 atü (200 paig) (200 psig) (200 psig) Entladungsdruck
der Pumpe 36 ca. 13 atü ca. 13 atü ca. 13 atü (190 psig) (190 psig) (190 psig) Wie
aus den entpsrechenden Gruppen von Betriebßbedingungen, die nur dazu dienen, einen
angemessenen Dampfdruckpegel in der Leitung 32 vorzusehen, kann man beispielsweise
den in dem Entspannung-Verdampfungs-Tank 39 hergestellten Betriebsdruck von ea.
0,2 atü (3 psig) bis ca. 12 atü (175 psig)
variieren, um darin
den gewünschten Effekt auf die von dem Imprägnator abgezogene schwache Lauge und
die von den Pumpen 43 und 44 dorthin gelieferte Frischlauge auszu@ben. Wenn der
Entspannungs-Verdampfungs-Tank 39 bei dem höheren Pegel betrieben wird, ist es natürlich
erforderlich, die Pumpe 43 mit dem höheren angegebenen Förderdruck zu betreiben.
Somit kann man durch einfaches Auswählen eines gewünschten Betriebsdruckes und einer
gewünschten Betriebstemperatur für den Entspannungs-Verdampfungs-Tank die Lauge
des Systems unabhängig steuern, um die gewünschte chemische Reaktion ohne Abbau
der Fasern für den angestrebten Zweck zu erreichen und dadurch eine minimale Menge
von Lauge zu einem maximalen Effekt ausnutzen. Ein zusätzlicher Vorteil besteht
in der Möglichkeit, in dem Verfahren abdampf vollständig auszunutzen. In dem Fall,
wo die Badingungen "B" der obigen Tabelle existieren, kann der in dem Tank 39 entspannungsverdampfte
(flashed) Dampf angewendet werden, um selbst den Druck und die Temperatur in dem
Imprägnator und dem Kocher aufrecht zu erhalten und ihn ebenso beim Betreiben des
Wärmeaustauschers 48 benutzen.
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Folglich sind die bedeutenden Vorteile des unabhängig arbeitenden
Laugen-Umwälz-Kreises des Systems augenscheinlich.
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Die Temperatur und der Druck in dem Entspannungs-Verdampfungs-Tank
39 kann durch einen Fachmann auf irgendeinen gewünschten Pegel unter Verwendung
bekannter Druck-Entspannungs- oder -Steuereinrichtungen eingestellt werden.
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Das verschmutzte Fluid oder die verschmutzte Lauge wird mit der zugehörigen
Frischlauge, wenn welche vorhanden ist, im Kreislauf zu dem Ent@pannungs-Verdampfungs-Tank
durch den Wärmeaustauscher 47. geführt, um einen vorbestimmten Entspannungs-Verdampfungs-Punkt
des Fluids in Übereinstimmungs mit
dem Druck und der Temperatur,
bei welchen der Entspannungverdampfungs-Tank arbeitet, zu erzeugen. Somit kann sauberes,
den Entspannungs-Verdampfungs-Tank verlassendes Fluid Jede gewünschte, durch die
in dem verbundenen Imprägnator oder irgendeinem anderen verbundenen Kessel vorhandenen
Bedingungen nicht gesteuerte Temperatur oder einen solchen Druck aufweisen Ein weiterer
bedeutende Aspekt ist darin zu sehen, daß, wie oben erwähnt, die Materialien auf
einer hohen Konsistenz zu dem Zwischentank gehalten werden. Dadurch wird das Erfordernis
für ein Verdünnungsfluid, bevor das Material zu dem Tank 16 geblasen wird, auf ein
Minimum herabgesetzt.
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Ebenso ist der unabhängige Laugen-Umwälz-Kreis für die Imprägniereinrichtung
derart beschaffen, daß eine präzise Temperatursteuerung ohne eine einbegriffene
Ausrüstung oder Verfahrensschritte möglich ist, was einen aehr wichtigen Fektor
für das Erreichen einer Einheitlichkeit des Endproduktes darstellt. Zusätzlich wird,
wie es durch das gesamte System vorgesehen ist, Jedes Partikel des Rohmaterials
zu allen Zeiten mit dem gleichen Reaktionsmittel in der gleichen milden Weise und
für die gleichen Zeitabschnitte gleich behandelt.
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Der in dem Kochteil des Systems vorgesehene Entspannunge-Verdampfungs-Tank
und Pegel-Steuer-Kreis gewährleisten das kontinuierliche Abziehen von gelösten Holz-Festkörpern
und verbrauchten chemischen Mitteln und Abwasser von dem Boden des Kochers 14. Dadurch
ist ein Austrat von Pulpe mit hoher Konsistenz von dem Kocher ebenso wie von dem
Imprägnierrohr gewährleistet. Durch die Entfernung der erwähnten gelösten Festkörper
und chemischen mittel an diesem Punkt wird der Betrag an nachfolgendem Behandeln
und Waschen verringert,
was andernfalls erforderlich wäre. Dadurch
sind beachtliche Einsparungen an Frischwasserbedarf durch das System möglich.
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Darüber hinaus worden die von dem Kocher 14 abgezogenen Materialiea
durch die Entspannungs-Verdampfung (flashing) hochkonzentri@rt gemacht und auf eine
höhere als die normale Temperatur gebracht, wodurch das Erfordernis für ein Wiederaufheizen
in weiteren Wiedergewinnungsprozessen bzw.-Stufen reduziert ist.
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-Patentanspruche-