DE2400308A1

DE2400308A1 - Bleichturm

Info

Publication number: DE2400308A1
Application number: DE2400308A
Authority: DE
Inventors: Bengt Edvard Pettersson
Original assignee: Sunds AB
Current assignee: Valmet AB
Priority date: 1973-01-05
Filing date: 1974-01-04
Publication date: 1974-07-11
Also published as: FR2213372B1; NO136581B; NO136581C; FR2213372A1; SE369531B; FI61054C; JPS5720438B2; US4085002A; FI61054B; JPS49100304A; DE2400308C2; CA1000540A

Description

Dr. F. Zumsteln sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenigsberger - DIpi.-Phys. R. Hotzbauer - Dr. F. Zumsteln Jun.

TELEFON: SAMMEL-NR. 22 S3 41 8 M Ü N C H E N 2, TELEX 529979 BRÄUHAUSSTRASSE 4 TELEGRAMME: ZUMPAT

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St/Li
Case 3082

SUNDS AKTIEBOLAG, Sundsvall / Schweden

BIeichturm

Die Erfindung betrifft einen Bleichturm zum Gasphasenbleichen, insbesondere Sauerstoffbleichen bei hoher Konsistenz eines fein verteilten, gasdurchlässigen Pasermaterials, wie Zellulosepulpe, mit einer in dem im wesentlichen senkrechten Turm im oberen Bereich befindlichen Gaszone mit einem Einlaß für das Fasermaterial, einer Zone für eine. Fasermaterialsäule, hoher Konsistenz von 18 bis 40%, vorzugsweise 25 bis 35%, unterhalb der Gaszone, einer Verdünnungszone im unteren Bereich des Bleichturms, in die Leitungen zur Einleitung von Verdünnungsflüssigkeit und ein Auslaß für behandeltes Fasermaterial einmünden, und einer Mischzone zwischen der Fasermaterialsäule und der Verdünnungszone.

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Bei bestimmten Verfahren, bei denen Fasermaterialien, wie Zellulosepulpe bei hoher Konsistenz durch Gasphasenbleichen . in kontinuierlich arbeitenden Vorrichtungen behandelt werden, können einige Schwierigkeiten auftreten. Es ist bekannt, daß Pulpe bei hoher Pulpenkonsistenz in einem Druckkessel mit abwärts gerichtetem Strom von Lignin befreit werden kann. Es ist wichtig, das Auslaßsystem derart zu gestalten, daß ein gleichmäßiger Vorschub über den Querschnitt entsteht und eine ungleichmäßige Abwärtsströmung und eine Klumpenbildung vermieden werden, während übermäßiger Gasverlust beim Verlassen des Behandlungskessels durch die Pulpe ausgeschlossen wird.

Im Hinblick auf die zuletzt erwähnte Bedingung ist zu erwähnen, daß der Grund, weshalb die Behandlung mit Gas bei hoher Pulpenkonsistenz - 18 bis 40%, üblicherweise 25 bis 35%, in einer lockeren Pulpensäule - darin besteht, daß die besten Bedingungen dafür geschaffen werden sollen, daß das Gas die getrennten Fasern erreicht. Andererseits ist es vor dem Austragen der Pulpe wünschenswert, Fasern und Gas soweit wie möglich zu trennen. Ein Verfahren besteht darin, die Pulpe mit Wasser oder Abfallwasser im unteren Bereich des Turms auf eine niedrige Konsistenz zu verdünnen. Durch Anordnung der Auslaßöffnung in der Verdünnungszone, d.h. unterhalb des Spiegels der gelösten Suspension, können die Gasverluste durch Herstellung einer Flüssigkeitsabdichtung verringert v/erden. Das gasförmige Bleichmittel kann nicht durch die Pulpe direkt zu dem Auslaß, der mit der Atmosphäre in Verbindung steht, hindurchtreten. Die Gasverluste werden bestimmt durch die Lösbarkeit des Gases in der Flüssigkeit, die Intensität der möglichen Rührwirkung in der Verdünnungszone und das damit verbundene Einmischen von Gasblasen, die an dem Fasernetzt anhaften.

Ein Verfahren zum Austragen besteht darin, den Kessel derart anzuordnen, daß die flockige Pulpe mit hoher Konsistenz direkt auf einer gerührten Zone mit niedriger Pulpenkonsistenz von 1 bis 12%, üblicherweise 3 bis 10%,aufliegt. Das aktive VoIu-

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men, in dem der Bleichvorgang erfolgt, ist nach unten durch eine Mischzone zwischen den Pulpen hoher und niedriger Konsistenz begrenzt. Folglich ist.es zur Einstellung der Reaktionszeit wesentlich, daß die senkrechte Erstreckung der Verdünnungszone und die Höhe der Pulpensäule mit hoher Konsistenz gesteuert werden können. Praktische Tests, die unter anderem in einer kontinuierlich arbeitenden Versuchsanlage durchgeführt wurden, haben, gezeigt, daß die Verdünnungsflüssigkeit, die am Boden zugeführt wird, durch die Pulpe absorbiert wird, so daß die oben erwähnte Mischzone eine erhebliche Ausdehnung in senkrechter Richtung aufweist. Mit anderen Worten, der Konsistenz-Gradient wird verringert, so daß die Möglichkeit begrenzt wird, eine große Konsistenzdifferenz zwischen der Reaktionszone und der Verdünnungszone aufrecht zu erhalten. Je geringer die Konsistenz am Boden ist,desto, höher erstreckt sich die Mischzone in die Pulpensäure hinein.

Ein Vergleich ist möglich mit Lagertürmen für Pulpe mit geringer Konsistenz im Bereich von 10 bis .1550. In diesem Konsistenzbereich ist die Pulpe üblicherweise im wesentlichen nicht kompressibel und frei von Luft. Durch Verdünnung mit Flüssigkeit am Boden der Zone des Turmes wird die Pulpe fortgepreßt und angehoben, und mit Hilfe eines geeigneten Rührvorganges kann die gewünschte Konsistenz im Bodenbereich erzielt -werden. Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung zur Lösung der oben, erörterten Probleme beim Bleichen von Fasermaterialien in einem Bleichturm, in dem der Hauptteil der Pulpe eine höhere Konsistenz (18 bis h0%) aufweist und anders als bei mehr oder weniger zersetzten Spänen in einem Zellulosebehälter - eine gute Flockigkeit aufweist.

Der erfindungsgemäße Bleichturm der obigen Art ist gekennzeichnet durch eine Nabe, die in der Mitte des Bodens des Bleichturms auJ einer durch eine Antriebseinrichtung drehbaren Antriebswelle 1 ?festigt ist, wobei sich die Nabe nach oben

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wenigstens in einigem Ausmaß in die Mischzone erstreckt und mit Einrichtungen zur Erzeugung eines zusätzlichen Moments neben dem für die Drehung der Nabe erforderlichen Drehmoment und zur Führung des Fasermaterials von der Mitte des Bleichturms nach außen in Berührung mit Rühr- und Fördereinrichtungen vor dem Austreten aus dem Auslaß versehen ist, durch einen Drehmomentgeber in Verbindung mit der Antriebseinrichtung der Nabe zur Steuerung der Zufuhr der Verdünnungsflüssigkeit zu der Verdünnungszone mit Hilfe eines Ventils und zur Aufrechterhaltung einer konstanten Höhe der Verdünnungszone und durch Einrichtungen zur Aufrechterhaltung einer konstanten Höhe der Fasermaterialsäule.

Die Merkmale der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus den Ansprüchen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.

Fig. 1 zeigt in senkrechtem Schnitt den unteren Bereich eines erfindungsgemäßen Bleichturms;

Fig. 2 ist ein von oben gesehener Querschnitt durch den Turm;

Fig. 3 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den gesamten Bleichturm;

Fig. 4 für einen Anwendungsfall die Beziehung zwischen dem erforderlichen Drehmoment einer Nabe am Boden des Turmes und der Kcnsistenz des Fasermaterials im Auslaß.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll nunmehr unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung gezeigte Ausführungsform beschrieben werden.

Die Vorrichtung zum Austragen der Pulpe aus dem.Bleichturra 1 umfaßt wenigstens zwei im wesentlichen radial verlaufende Arme

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2 sowie Rühr- und Fördereinrichtungen 3,8 in Form von senkrechten Blättern, die an diesen Armen befestigt sind. Die Arme sind an einer nach oben abnehmenden Nabe 4 befestigt, die in der Mitte des Bodens in dem senkrechten Turm angeordnet ist und eine zylindrische oder nach unten etwas erweiterte Form aufweist. Die Nabe 4 ist vorzugsweise konisch ausgebildet, kann alternativ jedoch die Form eines Drehkörpers mit einer gekrümmten Erzeugenden aufweisen, wie es durch die strichpunktierten Linien 10,11 in Fig. 1 angedeutet ist. Es ist ebenfalls möglich, die Nabe mit einem polygonalen Querschnitt auszubilden. Die Nabe 4 ist mit Führungsstangen 5 in schraubenförmiger Anordnung versehen. Der Grunddurchmesser der Nabe beträgt wenigstens 1/5 (1/4, 1/3» unter Umständen die Hälfte oder mehr) des Grunddurchmessers des Turmes, und die Höhe entspricht wenigstens etwa diesem Grunddurchmesser. An der Unterseite der Nabe ist eine ringförmige Leitung 6 vorgesehen, mit der der Auslaß 7 verbunden ist. Die Rühr- und Fördereinrichtungen 8, die sich in der Nähe der Nabe befinden, erstrecken sich in die Leitung 6. Einlasse 9 für eine Verdünnungsflüssigkeit befinden sich an der ringförmigen Leitung und am Umfang des Turmes in der Nähe des Bodens. Erforderlichenfalls wird Verdünnungsflüssigkeit ebenfalls der Leitung 6 zugeführt.

Die Nadel 4 wird durch eine Antriebswelle 12 getragen, die in einem Gehäuse 15 durch Lager 13 und 14 geführt ist. Das Gehäuse ist auf einer Mittelplatte befestigt. Zum Abdichten ist um die Antriebswelle herum eine Dichtpackung. 17 angeordnet.-Für die Antriebswelle 12 ist eine Drehung in Richtung des Pfeiles vorgesehen. Die Führungsstangen 5 dienen dazu, die Pulpe abwärts zu fördern und bei Drehung der Nabe 4 ein zusätzliches Moment neben dem zum Antrieb der Nabe erforderlichen Drehmoment zu erzeugen. Wenn der Steigungswinkel ausreichend groß ist, wird der Fördereffekt gering, und stattdessen steigen der Rühreffekt und das erforderliche Drehmoment an.

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Die Führungsstangen 5 können fortgelassen werden, wenn andere Einrichtungen zur Erzeugung zusätzlicher Momente vorgesehen sind, beispielsweise Platten 18. Derartige Einrichtungen, die ebenfalls zu einem Rühren führen, können an geeigneten Stellen auf der Oberfläche der Nabe, vorzugsweise auf ihrer Spitze, angeordnet sein.

Die Rühr- und Fördereinrichtungen 3 tragen dazu bei, die Pulpe in der Lösungszone in Richtung der ringförmigen Leitung 6 zu führen und/oder die gewünschte Rührwirkung zu erzeugen. Wenn die Rühr- und Fördereinrichtungen 3 auf eine Förderwirkung nach außen eingestellt sind (d.h. entgegengesetzt zu der in Fig. 2 gezeigten Stellung), wird der Rühreffekt vergrößert. Dies kann bei einer beträchtlichen Verdünnung in der Verdünnungszone vorteilhaft sein. V/ie bereits erwähnt, sind wenigstens zwei Arme 2 vorgesehen. Eine geeignete Anzahl ist drei bis fünf. Bei größeren Turmdurchmessern kann eine noch größere Anzahl von Armen erforderlich sein. Im allgemeinen sind jedoch vier Arme ausreichend.

Die Einlasse 9 für die Verdünnungsflüssigkeit sind mit einer Hauptleitung über Verbindungsleitungen 20 verbunden. Diese Einlasse können lediglich am Umfang des Turmes und/oder am Boden des Turmes vorgesehen sein.

Die Nabe 4 mit den Armen 2 dreht sich mit einer Drehzahl von 0,5 bis 10 Upm, vorzugsweise von 1 bis 6 Upm. Die Verdünnungsflüssigkeit wird durch die Einlasse 9 zugeführt, und die Pulpesuspension wird durch den Auslaß 7 mit einem Konsistenzmoment von 1 bis 12%, üblicherweise von 3 bis 10^, aufgetragen.

Die Nabe 4 kann sich derart durch die Verdünnungszone erstrecken, daß eine Pulpensäule mit hoher Dichte teilweise durch die Nabe getragen wird. Es kann jedoch ausreichen, wenn sich die Nabe in einem gewissen Ausmaß in die Hischzone erstreckt.

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Das zum Drehen der Nabe erforderliche Drehmoment ändert sich in Abhängigkeit von dem Ausmaß, in dem sich die Nabe nach oben über die Verdünnungszone hin aus erstreckt. Je größer der Teil oberhalb der Verdünnungszone ist, desto höher ist das erforderliche Drehmoment. ·

Durch kontinuierliche Impulse eines Drehmomentgebers 21 zur Messung des Drehmoments wird ein Regler 22 gesteuert. Dieser Regler 22 steuert ein Ventil 23 für die Verdünnungsflüssigkeit, so daß das Drehmoment konstant gehalten wird und die beabsichtigte Pulpenkonsistenz am Auslaß aufrechterhalten werden kann. Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen dem Drehmoment und der Pulpenkonsistenz am Auslaß. Die Meßdaten sind beim Betrieb einer Versuchsanlage aufgenommen worden. Die Fig. 4 bezieht sich auf den Betrieb mit Hilfe eines Hydraulikmotors, wobei der erforderliche Öldruck im Prinzip direkt proportional zu dem erforderlichen Drehomoment ist.

Der für den Hydraulikmotor erforderliche Öldruck zur Drehung der Nabe 4 in dem Bleichturm ist für den Fall, daß sich lediglich Wasser im Turm befindet, d.h. die Pulpenkonsistenz 0% beträgt, durch eine waagerechte Linie wiedergegeben. Zur Einstellung der Höhe der Verdünnungszone mit einer zufriedenstellenden Genauigkeit sollte das Drehmoment (der Öldruck), das neben dem Drehmoment (Öldruck) bei Leerlaufbetrieb erforderlich ist, verdoppelt werden (gestrichelte Linie in Fig. 4) und günstigerweise wenigstens vervierfacht v/erden (durchgezogene Linie in Fig. 4), wenn sich die Konsistenz in der Verdünnungszone von 2% auf 10% erhöht.

Aufgrund der Stützfunktion der Nabe ist die Lage der Mischzone relativ unabhängig von der Konsistenz oder Dichte in der Verdünnungszone.

Durch Drehung der Nabe 4 v/erden die Pulpe und Flüssigkeit ver-

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mischt, und gleichzeitig wird ein Fördermoment auf die Pulpensuspension in Richtung des Auslasses erzeugt. Die schraubenförmigen Führungsstangen 5 erzeugen nicht nur ein zusätzliches Moment, sondern bewirken auch einen gleichförmigen, abwärts gerichteten Strom der Pulpe über den Querschnitt.

Neben der Überwachung des Drehmoments können Unterschiede in der Temperatur im Bodenbereich registriert oder zur automatischen Steuerung der Menge der Verdünnungsflüssigkeit verwendet werden.

Fig. 1 zeigt drei Temperaturfühler 19, von denen je einer in der Reaktionszone, der Verdünnungszone und der Mischzone angeordnet sind. Wenn Sauerstoff als Bleichmittel verwendet wird, ist eine Temperatur von 100 bis 120° in der Reaktionszone angemessen, und in der Verdünnungszone reicht im allgemeinen eine Temperatur von 40 bis 90° aus.

Beim Gasphasenbleichen wird im allgemeinen ein gasgefüllter Raum oberhalb der Pulpensäule hoher Konsistenz im oberen Bereich des Turmes aufrechterhalten. Zur Erzielung eines gleichmäßigen Bleichens mit dem beabsichtigten Bleichgrad sollte die Höhe der Pulpensäule konstant gehalten werden. In Verbindung mit der Austragvorrichtung, die oben erwähnt wurde, kann ein radioaktives Meßverfahren zur Messung der Höhe der Pulpensäule verwendet werden. In Höhe der oberen Oberfläche der Pulpensäule hoher Konsistenz ist eine radioaktive Quelle 28 einstellbar auf der Außenseite des Turmes angeordnet. Diametral gegenüber auf der Außenseite des Turmes befindet sich ein einstellbar angeordneter Empfänger 27, geeigneterweise ein Geiger-Müller-Rohr. Die Strahlung der radioaktiven Quelle ZQ wird durch den Empfänger angezeigt. Die Strahlung hat eine bestimmte Stärke, wenn sie durch den gasgefüllten Raum verläuft. Wenn die Strahlung durch die Pulpensäule verläuft, ist die Strahlung, die den Empfänger erreicht, schwächer oder nicht mehr vorhan-

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den. Die Strahlung wird durch den Empfänger 27 in einen elektrischen Strom angewendet, der durch eine Leitung 26 einem Regler 24 über einen Verstärker F zugeführt wird. Der Regler 24 steuert das Auslaßventil 25 in dem Auslaß 7. Da die Meßeinrichtung in senkrechter Richtung 'einstellbar ist, kann eine geeignete Höhe für die Pulpensäule gewählt werden. " '

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Claims

Patentansprüche

1.) Bleichturm zum Gasphasenbleichen, insbesondere Sauerstoffbleichen bei hoher Konsistenz eines fein verteilten, gasdurchlässigen Fasermaterials, v/ie Zellulosepulpe, mit einer in dem im wesentlichen senkrechten Turm im oberen Bereich befindlichen Gaszone mit einem Einlaß für Fasermaterial, einer Zone für eine Fasermaterialsäule hoher Konsistenz von 18 bis 40%, vorzugsweise 25 bis 35% unterhalb der Gaszone, einer Verdünnungszone im unteren Bereich des Bleichturmes, in die Leitungen zur Einleitung von ■Verdünnungsflüssigkeit und ein Auslaß für behandeltes Fasermaterial einmünden, und einer Mischzone zwischen der Fasermaterialsäule und der Verdünnungszone _r gekennzeichnet durch eine Nabe (4), die in der Mitte des Bodens des Bleichturms (1) auf einer durch Antriebseinrichtungen drehbaren Antriebswelle (12) befestigt ist, wobei sich die Nabe (4) nach oben wenigstens in einigem Ausmaß in die Mischzone erstreckt,und mit Einrichtungen (5,18) zur Erzeugung eines zusätzlichen Moments neben dem für die Drehung der Nabe (4) erforderlichen Drehmoment und zur Führung des Fasermaterials von der Mitte des Bleichturms (1) nach außen in Berührung mit Rühr- und Fördereinrichtungen (3>8) vor dem Austreten aus dem Auslaß (7) versehen ist, durch einen Drehmomentgeber (21) in Verbindung mit der Antriebseinrichtung der Nabe (4) zur Steuerung der Zufuhr der Verdünnungsflüssigkeit zu der Verdünnungszone mit Hilfe eines Ventils (23) und zur Aufrechterhaltung einer konstanten Höhe der Verdünnungszone, und durch Einrichtungen (24-28) zur Aufrechterhaltung einer konstanten Höhe der Fasermaterialsäule.

2. Bleichturm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Einrichtung zur Erzeugung eines zusätzlichen Moments 'eine raupenförmige, durchgehende oder unterbrochene Führungsstange (5) für eine abwärts gerichtete Förderung umfassen.

3. Bleichturm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (4) konisch ausgebildet ist.

4. Bleichturm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (4) als Rotationskörper mit kurvenförmiger Erzeugenden ausgebildet ist.

5. Bleichturm nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dad.urch gekennzeichnet, daß der Basisdurchmesser der Nabe (4) wenistens 1/5 des Durchmessers des Bleichturms in Höhe der Nabe beträgt, und daß die Höhe der Nabe (4) wenistens etwa dem Basisdurchmesser entspricht.

6. Bleichturm nach einem der Ansprüche 1.bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rühr- und Fördereinrichtungen (j5»8) an wenigstens zwei Armen (2) angebracht sind, die an der Nabe (4) befestigt sind.

7. Bleichturm nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß um die Antriebswelle (12) der Nabe herum eine ringförmige Leitung (6) angeordnet ist, in die der Auslaß (7) einmündet.

8. Bleichturm nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich diejenigen der Rühr- und Fördereinrichtungen (8) in der Nähe der Antriebswelle (12) in die ringförmige Leitung (6) erstrecken.

9. Bleichturm nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (4) über die Antriebswelle (12)

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mit Hilfe eines Elektromotors angetrieben wird, und daß •der Drehmomentgeber (21) ein Signal proportional zu dem Verbrauch an elektrischem Strom abgibt.

10. Bleichturm nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (4) über die Antriebswelle (12) durch einen Hydraulikmotor angetrieben wird, und daß der Drehmomentgeber ('21) ein Signal proportional zu dem Öldruck abgibt.

11. Bleichturm nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (4) und d e Einrichtungen (2,3, 5,8,18), die mit der Nabe verbunden sind, derart angeordnet sind, daß das Drehmoment zur Überwindung des Widerstands des Fasermaterials wenistens verdoppelt wird, wenn die Konsistenz in der Verdünnungszone von 2% auf 10% ansteigt.

12. Bleichturm nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erforderliche Drehmoment wenigstens das Vierfache beträgt.

13. Bleichturm nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Aufrechterhaltung einer konstanten Höhe der Fasermaterialsäule Einrichtungen (27,28) im oberen Bereich des Bleichturmes (1) zur Anzeige der oberen Oberfläche der Fasermaterialsäule und zur Abgabe von Impulsen zur Steuerung eines Auslaßventils .(25) in dem Auslaß (7) umfassen.

14. Bleichturm nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (27,28) eine radioaktive Quelle (28) und einen Empfänger (27) umfassen«

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