DE2512162C3

DE2512162C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Schnelltrocknen von Cellulosepulpe

Info

Publication number: DE2512162C3
Application number: DE2512162A
Authority: DE
Inventors: Oevnskoeldsvik Modo-Chemetics Ab (Schweden)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-03-22
Filing date: 1975-03-20
Publication date: 1979-08-23
Also published as: NO140242C; FI60072C; NO750974L; FR2264915B1; ATA218975A; JPS5653182B2; FR2264915A1; AT346686B; SU934914A3; DE2512162A1; ZA751597B; FI60072B; FI750793A; SE393855B; NO140242B; SE7403903L; JPS50132201A; DE2512162B2; BR7501637A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schnelltrocknen von Cellulosepulpe mit verbesserter Wärmeausnutzung und verbesserter Konvektionswärmeübertragung. Bei dem Verfahren wird Cellulosepulpe in loser Form, in sogenannten Flocken, in einer Trocknungseinheit, die unter Überdruck steht, höherem Druck zugeführt und dieser Trocknungseinheit gleichzeitig ein Trägergas in Form von gegebenenfalls überhitztem Wasserdampf unter Druck zugeführt, die Flocken werden mit dem Dampf durch die Trocknungseinheit geführt, worauf die Flocken unter Dampf getrennt und die Flocken als getrocknetes Erzeugnis niedrigerem Druck oder zusätzlichen Trockenstufen zugeführt werden.

Bei der Herstellung von chemischer Pulpe und Papier wird eine große Energiemenge verbraucht. Außer elektrischer Energie wird eine große Menge Wärmeenergie, gewöhnlich in Form von Dampf, verwendet, zum Kochen, Verdampfen, Trocknen usw. sowie gegebenenfalls auch zum Bleichen. Die Ausnutzung der Wärme in jedem solchen Prozeß ist allmählich verbessert worden, aber im eigentlichen Sinne ist es noch nicht möglich gewesen, eine strikte Koordinierung der verschiedenen wärmeverbrauchenden Einheiten zu erzielen. Außerdem ist der Energieverbauch in manchen Fällen angestiegen, wenn eine Technologie anstelle einer anderen verwendet wurde, beispielsweise wenn vom Trocknen von Bahnen auf Heißtrocknung von Pulpe übergegangen wurde. Natürlich wird die Pulpe normalerweise mechanisch auf einen höheren Trocknungsgehalt entwässert, vor dem üblichen Heißtrocknen der Pulpe, verglichen, mit dem üblichen Trocknen

von Bahnen, aber die Ausnutzung der Wärme ist dennoch beim Heißtrocknen schlechter. Beim üblichen Heißtrocknen, wobei Gase aus der Verbrennung von öl unter Atmosphärendruck gewöhnlich allein oder zum größten Teil als Energiequelle dienen, ist der Energie-

verbrauch wesentlich höher, z, B. etwa 3,8 MJ/kg verdampften Wassers verglichen mit etwa 2,9 MJ/kg verdampften Wassers beim Bahnentrocknen. Wenn diese beiden Arten von Trockensystemen in üblicher

Weise durchgeführt werden, besteht ein wichtiger grundsätzlicher Unterschied, indem nämlich Möglichkeiten zum Erzeugen von Gegendruck-Energie (elektrische Energie) bei ölgefeuerter Heißtrocknung nicht vorhanden sind. Beim üblichen HeiUtrocknen werden große Mengen an Luft verwendet, die in hohem Maße zur schlechten Ausnutzung der Wärmeenergie beitragen. Im Prinzip ist es möglich, beim Heißtrocknen die Maßnahmen der Bahntrocknung nachzuahmen, um eine bessere Wärmeausnutzung zu erreichen, indem in to geeigneter Weise eine Anzahl von Trocknungsstufen vorgesehen werden, darunter ein dampfbeheizter Wärmetauscher und ein Separator für feuchte Luft und Pulpe. Es ist auch möglich, die Maßnahmen bzw. Verfahrenssi ufen so einzurichten, daß die Luft im Prinzip im Gegenstrom zur Pulpe geleitet wird. Weitere Verbesserungen beim Heißtrocknen sind kürzlich vorgeschlagen worden und in der SE-PS 3 41 909 beschrieben. Bei diesem System erstreckt die Heizoberfläche sich längs der gesamten Trocknungseinheit. Daher ist es nicht erforderlich, feuchte Luft und Pulpe zwischen den einzelnen Trocknungsstufen zu trennen. Das Gemisch von Luft und Pulpe wird in jeder Stufe indirekt durch mittels Dampf beheizte Heizflächen geheizt. Auf diese Weise ist es möglich, eine relativ 2s große Durchschnitts-Temperaturdifferenz zwischen der trockenen Heizoberfläche und der als Trägergas für die nasse Pulpe verwendeten Luft aufrechtzuerhalten. Auch früher sind schon mehr oder weniger zweckmäßige Verfahren zum Verbessern der Wärmeausnutzung in üblichen Trocknungssystemen vorgeschlagen worden, die bei im wesentlichen atmosphärischem Druck und mit Luft als Trocknungsmedium arbeiten. Beispielsweise wird in einem wohlbekannten System zumTorftrocknen (Bauart VEB, KneuIe, »Das Trocknen«, Aarau, Schweiz, 1959, Seite 290) Wärme in feuchter Luft von dampfbeheizten Trocknungsstufen verwendet, um heißes Wasser herzustellen. Dieses wiederum wird als Wärmequelle für andere Trocknungsstufen eingesetzt, die alle im wesentlichen konventionell arbeiten, nämlich unter Atmosphärendruck und mit Luft als Trockenmedium. Bezüglich der Ausnutzung der Wärme ist angegeben, daß diese auf etwa 1,75 MJ/kg verdampften Wassers verbessert wird.

Bei Trocknungssystemen mit Wärmepumpen (vgl. S. 291 der bereits oben zitierten Literaturstelle Kneu-I e) die auch unter üblichen Bedingungen, nämlich im wesentlichen mit Atmosphärendruck und mit Luft als Trocknungsmedium arbeiten, wird die mehr oder weniger feuchte Trocknungsluft komprimiert bzw. ausgedehnt, wobei in einem Arbeitszyklus Wärme abgegeben wird, der im Prinzip mit dem bei Dampfprozessen üblichen übereinstimmt, nämlich Verdampfung mit einer Wärmepumpe.

Als Beispiel für Verfahren zum Trocknen von Halbstoff (Zellstoff), wobei Luft als Trockenmedium verwende« wird, können die Verfahren gemäß der DE-PS 1101936 und die US-PS 29 74 420 genannt werden. Die Anwendung dieser Verfahren bedeutet aber einen hohen Energieverbrauch sowie Probleme bezüglich der Qualität des Halbstoffes abhängig davon, daß die Luft auf eine hohe Temperatur erwärmt werden muß, ehe sie in die Trocknungseinheit eingeführt wird. Ferner führen diese Verfahren dazu, daß die Aufenthaltszeit des zu trocknenden Materials sehr unterschied-Hch ist, was eine ungleiche Qualität des fertigen Materials ergibt.

Die FR-PS 20 65 200 beschreibt auch ein Verfahren

zum Trocknen von Halbstoffen mitteis Luft Dabei wird der Halbstoff in Form von Flocken unter Atmosphärendruck mittels vorerwärmter Luft duch mehrere, im wesentlichen gleiche Trocknungsstufen transportiert Das Kennzeichnende ist, daß es durch ein sog. modifiziertes Gegenstromverfahren gelungen ist, die Luftvolumen etwas zu reduzieren. Trotzdem sind große Mengen Energie zum Trocknen des Halbstoffes nötig. Nur ein geringer Teil der großen Mengen Energie, die bei Lufttrocknen des Halbstoffs verbraucht werden, kann, wie bereits vorbekannt, durch Waschen mit Wasser aus der nassen Luft zurückgewonnen werden. Die US-PS 20 13 764 beschreibt beispielsweise ein solches Verfahren. Der Energieverbrauch wird dadurch verringert, ist aber noch nicht zufriedenstellend.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg anzugeben, der es ermöglicht beim Trocknen von Cellulosepulpe mit geringerem Aufwand an Energie auszukommen, als es bisher möglich war.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst daß der Druck des Trägergases mindestens 0,12 MPa beträgt und daß die Trocknungseinheit indirekt durch Dampf erhitzt wird, dessen Sättigungsdruck oberhalb des Druckes von dem Trägergas liegt Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren fällt nach dem Abtrennen der getrockneten Cellulosepulpe annähernd gesättigter, sehr sauberer Sekundärdampf an, von dem die erforderliche Menge nach Durchgang durch einen Wärmetauscher zwecks Überhitzung erneut als Trägergas im Kreislauf verwendet werden kann. Diese Dampfmenge ist jedoch praktisch konstant und bedarf keiner Ergänzung. Die durch Trocknung der feuchten Pulpe erhaltene Dampfmenge kann daher im wesentlichen vollständig für andere Zwecke verwendet werden. Hinzu kommt — wie weiter unten noch näher dargelegt ist —, daß der verwendete hohe Druck für das Trägergas in Verbindung mit einem noch höheren Sättigungsdruck des Dampfes für die indirekte Beheizung eine wesentliche Verbesserung der Wärmeübertragung durch Konvektion ergibt, was eine kostensparende Verringerung der Heizfläche ermöglicht neben entsprechend wesentlich geringerem Raumbedarf. Schließlich wird auch gegenüber bekannten, mit Atmosphärendruck arbeitenden Verfahren die Trocknungszeit der Pulpe herabgesetzt und dadurch ein höherer Durchsatz in der Zeiteinheit ermöglicht

Vorzugsweise beträgt der Druck des Trägergases mindestens 0,2 MPa entsprechend dem Druck in normalen Dampfleitungsnetzen von niedrigem Druck; höhere Drücke können jedoch verwendet werden. Das Fördern zu höherem Druck wird vorzugsweise mit Hilfe von Schleusen durchgeführt. Die hier verwendete Druckeinheit ist Pa (pascal) =N (newton)/m², wobei kPa - 10³ Pa und MPa = 10* Pa. Ein Teil des abgetrennten Dampfes wird vorzugsweise im Umlauf der Trocknungseinheit bzw. den Trocknungseinheiten, ggf. nach Überhitzung zur Verwendung als Trägergas, wieder zugeführt Der Rest des abgetrennten Dampfes der vorzugsweise einen erhöhten Dampfdruck, z. B. von 0,2 bis 0,5 MPa, hat, wird vorzugsweise als Sekundärdampf zum Beispiel zum Trocknen von Papier, zur Evaporation, zum Bleichen o. dgl. verwendet. Ein Ventilator wird vorzugsweise in der Trocknungseinheit verwendet, die als Druckkessel ausgebildet ist und der Flocken und Dampf zugeführt werden, wobei der Ventilator vorzugsweise dort angebracht wird, wo die Flocken und der Dampf eingeführt werden.

Die nach der Erfindung zu behandelnde Cellulose-Pulpe kann z. B. mechanische, thermo-mechanische, viertelchemische, halbchemische oder chemische Pulpe sein, in erster Linie jedoch chemische Pulpe, wie etwa Sulfatpulpe (Kraftzellstoff)

Die erfindungsgeiiiäße Vorrichtung umfaßt eine oder mehrere Trocknungseinheiten, die in Reihe hintereinandergcschaitet sind und indirekte Beheizung aufweisen sowie Einrichtungen zum Zuführen und Abführen faserigen Materials in Form von Flocken. Die Vorrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß die Trocknungscinheit bzw. -einheiten als Druckkessel ausgebildet sind, die Zufuhr- und Abführeinrichtungen für das faserige Material in bekannter Weise für kontinuierliche oder intermittierende Förderung und Abgabe an Räume mit höherem bzw. niedrigerem Druck, z. B. durch Schleusen, aufweisen, wobei Dampf, ggf. überhitzter Dampf als Trägergas dient und ein Ventilator vorgesehen ist, um Dampf und faseriges Material durch die Trockeneinheit bzw. -einheiten zu bewegen.

Als Beispiel für geeignete Zufuhr- und Abführeinrichtungen seien Schrauben und Sternventile erwähnt.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann z. B. grundsatzlich mit Trocknungseinheiten ausgeführt werden, wie sie in den SE-PS 3 00190 und 3 41909 beschrieben sind. Die Trocknungseinheiten müssen jedoch abgewandelt werden, so daß sie unter gemäßigtem thermischem Druck z. B. bis zu 0,4 bis 0,7 MPa arbeiten können. Einrichtungen zum Fördern von faserigem Material von Atmosphärendruck zu höhcrem Druck sind an sich bekannt Das gleiche gilt natürlich für Einrichtungen zum Abführen von faserigem Material aus einer Trocknungseinheit Das faserige Material und der als Trägergas verwendete Dampf sollten vor dem Abführen bzw. vor der Abgabe getrennt werden. Diese Trennung kann in einer an sich bekannten Einrichtung, z. B. einem Zyklon, erfolgen. Natürlich sind auch Mittel zum Zuführen von ggf. Überhitzern Dampf sowie zum Abführen des vom faserigen Material getrennten Dampf vorgesehea

Bei der vorliegenden Vorrichtung sind die Trocknungseinheiten indirekt beheizt Dies wird vorzugsweise mittels innerhalb der Trocknungseinheiten vorgesehener Rohre durchgeführt durch welche Dampf strömt. Durch Wärmeabgabe über die Rohrwandung an das Gemisch aus Dampf und Pulpeflocken sinkt die Temperatur in den Rohren, und der darin befindliche Dampf wird normalerweise kondensiert. Dieser Heizdampf kann z. B. einen Sättigungsdruck von 0,2 MPa und darüber haben. Die zum Beheizen angeordneten Dampfrohre können in einer Weise angepaßt und ausgeführt sein, wie dies in den SE-PS 3 00 190 und 4 51 909 gezeigt ist Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird¹ die Pulpe durch Rohre von einem unteren Endteil zu einem oberen Endteil hindurchgeführt, wobei die Rohre von Dampf für eine indirekte Beheizung der Pulpe umgeben sind und das Trägergas sich in den Rohren befindet. Die Rohre können z.B. in Dreieckformation angeordnet sein. Diese Trocknungseinheit wird dann fiber ein Knie o. dgL an den nächsten Ventilator angeschlossen.

Gemäß einer noch anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung als Doppdwärmctauscher angeordnet, d.h. als drei konzentrisch angeordnete Rohre, wobei Dampf durch das innere Rohr und den äußeren Ringraum strömt und das Gemisch aus Pulver und Dampf durch den inneren

Ringraum, der somit von Heizdampf umgeben ist.

Zusätzlich zu der Tatsache, daß — wie oben angeführt und nachstehend erläutert ist — eine sehr gute Wärmeausnutzung durch die Erfindung erziel. wird, die Betriebskosten also niedrig gehalten werden, beinhaltet die Erfindung auch eine Verbesserung in der Übertragung der Konvektionswärme, nämlich einen größeren Oberflächenkoeffizienten, der Wärmeübertragung (erhöhter «-Koeffizient). Dieser Koeffizient kann in einer Vorrichtung gemäß der SE-PS 3 41 909 bei Verwendung von Luft als Trägergas berechnet werden zu 63 VWm². K, wobei K - "Kelvin; wenn Dampf als Trägergas verwendet wird, berechnet sich dieser Koeffizient zu 70 W/m² · K. Im vorliegenden Verfahren berechnet dieser Koeffizient sich zu 190 W/m² · K bei einem Druck von 0,4 MPa. (Die Bedingungen bei all diesen Berechnungen waren eine Gasgeschwindigkeit von 27 m/sek bei einem hydraulischen Durchmesser von 0.176 m).

Damit die vorliegende Erfindung richtig arbeitet und die hier gezeigte überraschend große Verbesserung der Übertragung von Konvektionswärme ergibt, soll der für die indirekte Beheizung der Trocknungseinheiten verwendete Dampf einen Sättigungsdruck haben, der den Druck des ggf. überhitzten Dampfes (Wasserdampf) übersteigt welcher als Trägergas dient. Hier wurde schon angegeben, daß der Druck in der Trocknungseinheit wenigstens 0,12 MPa und vorzugsweise wenigstens 0,2 MPa beträgt Dies bedeutet, daß auch der Druck des Trägergases, nämlich des ggf. Oberheizten Dampfes, wenigstens 0,12MPa beträgt Der für die indirekte Beheizung verwendete Dampf hat wie oben angegeben, einen minimalen Sättigungsdruck von 0,2 bis 03 MPa und kann auf 1,2 MPa und darüber gesteigert werden. Da der Druck des Trägergases im Verfahren gemäß der Erfindung wesentlich über atmosphärischem Druck gehalten wird, nämlich bei einem Druck von wenigstens 0,12 MPa und vorzugsweise wenigstens 0,2 MPa, wird der angegebene große Anstieg des Oberflächenkoeffizienten der Wärmeübertragung erhalten, der seinerseits zu überraschend großer Ausbeute in bezug auf Investitions- und Betriebskosten führt Die erforderlichen Heizoberflächen können dank der verbesserten Konvektionswärmeübertragung kleiner gehalten werden. So ergibt eine Berechnung, daß die gesamte erforderliche Heizfläche in einer Trocknungsanlage gemäß der Erfindung etwa die Hälfte von derjenigen beträgt, die für ein Trocknungssystem nach der SW-PS 3 41 909 erforderlich ist Eine Trocknungsanlage nach der Erfindung ist daher in ihrer Gesamtheit kleiner als bekannte Trocknungsanlagen mit gleicher Kapazität Daher sind auch die Kapitalkosten niedriger, selbst wenn die Trocknungseinheiten als Druckkessel ausgelegt werden müssen und auch das Zubehör für Betrieb unter Druck konstruiert sein muß. Kein bekanntes System zum Trocknen von Celhilosepulpe arbeitet unter Überdruck.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigen

Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung und

Fig.2 gleichfalls schematisch eine andere Art der Ausführung.

Die Pulpe wird in einer Vorrichtung gemäß Fi g. 1 in einer integrierten Anlage getrocknet, in der ein Teil der Pulpe, z. B. etwa B0%, zu Papier verarbeitet und der Rest zum Verkauf getrocknet wird Hier sind zwei in Reihe geschaltete Trocknungseinheiten in .Gestalt von

Trockentürinen gezeigt Diese Türme sind mit Förderventilatoren 1 versehen, die unmittelbar mit Antriebsmotoren 3 verbunden sind. An die Saugseite der Ventilatoren sind konische Zuführleitungen 5 angeschlossen. Auf den Auslaßsiuizen der Ventilatoren I sind die eigentlichen Trockentürme 7 montiert und über konische Verbindungen 9 angeschlossen. Die Trockentürme 7, die beliebigen Querschnitt, z. B. kreisförmig oder rechteckig, haben können, sind im Inneren mit Dampf rohren 11 für indirekte Heizung ausgestattet. An ihrem oberen Ende sind die Trockentürme über ein Knie 13 und sich erweiternde Verbindungsstücke 15 an Förderleitungen 17 angeschlossen. Die Förderleitung 17 ist ihrerseits an die konische Zuführleitung S für die nächste Trocknungsleitung angeschlossen. In der Zeichnung ist ein Schleusenventil 41 für die Zufuhr von Pulpe zur konischen Zuführleitung 5 und auch eine Zuführleitung 42 für insbesondere überhitzen Dampf gezeigt.

Weiter ist im Trockenturm 7 eine Hauptleitung 23 und eine Sammelleitung 25 für Dampf gezeigt An der Abgabeseite ist ein Knie 35, ein Zyklon 43 mit Abgabeventil 44 für Pulpe und Abgaberohr 46 für Pulpe sowie eine Leitung 45 für Sekundärdampf gezeigt.

Gemäß der Erfindung wird Pulpe in Form von Rocken über das Schleusenventil 41 der Saugseite des Förderventilators 1 gleichzeitig mit überhitztem Dampf, z. B. mit einer Temperatur von 144° C über die Leitung 42 zugeführt Der Ventilator 1 fördert dann das Gemisch von Dampf -und Pulpe über das konische Verbindungsstück 9 in den Trockenturm 7. Die innerhalb des Trockenturms befindlichen Rohre 11 werden durch Dampf von einem Druck von 1 MPa beheizt Infolge der Temperaturdifferenz zwischen dem Gemisch aus Dampf und Pulpe und der äußeren Oberfläche der Rohre 11 Findet eine Wärmeübertragung von den Rohren 11 auf das Gemisch statt Die von den Rohren 11 abgegebene Wärme wird auf das Gemisch, und zwar in erster Linie auf dessen Dampfanteil übertragen, der die Wärme rasch absorbiert Von diesem Dampf findet eine kontinuierliche Wärmeübertragung auf die Pulpe statt Da die Pulpe die Wärme nicht so rasch absorbieren kann wie der Dampf entsteht eine Temperaturdifferenz zwischen dem Dampf und der Pulpe, während des Durchgangs durch den Trockenturm 7. Danach verteilt sich das Gemisch von Dampf und Pulpe im Knie 13 und geht durch den Temperaturausgleichsteil der Trocknungseinheit, die aus dem Knie 13, den sich erweiternden Verbindungsstücken 15 und 5 sowie der Übertragungsleitung 17 und dem Ventilator 1 besteht In diesem Temperaturausgleichsteil wird die Temperaturdifferenz zwischen der Pulpe und dem Dampf herabgesetzt. Diese Art der Behandlung des Gemisches wird in einer Reihe von Trocknungseinheiten wiederholt, worauf das Gemisch von Dampf und Pulpe die Vorrichtung durch eine Auslaßleitung 35 verläßt und einem Zyklon 43 zum Trennen der getrockneten Pulpe von dem Dampf zugeführt wird. Die Pulpe wird dann durch ein Schleusenventil 44 abgezogen, während der Dampf mit einem Drück Von 0,4 MPa einer Sekundirdampfleitung 45 zuströmt Von der Sekundärleitung 45 wird ein Teil des Dampfes fiber einen Wärmetauscher zum Überhitzen des Dampfs für die Zuführleitung 42 zur ersten Trocknungseinheit verwendet

Die als Trägergas erforderliche Dampfmenge, die durch die Trocknungseinheit von der Zuführleitung 42 durch die Trockentürme der Sekundärleitung 45 und zurück zur Zuführleitung 42 strömt, ist im wesentlichen konstant. Die durch die Trocknung der feuchten Pulpe erhaltene Dampfmenge kann daher im wesentlichen vollständig für andere Zwecke verwendet werden, z. B. zum Trocknen, Verdampfen oder Bleichen. Im vorlie-

S genden Fall wird der gewonnene Dampf für Trocknungsvorgänge bei einer Papiermaschine verwendet.

F i g. 2 zeigt eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Sie läßt sich analog der Vorrichtung der Fig. 1 für die Durchführung des

ίο Verfahrens nach der Erfindung verwenden. Die in F i g. 2 gezeigte Vorrichtung umfaßt zwei Trocknungseinheiten, die in Reihe in Gestalt von Trockentürmen verbunden sind. Unmittelbar mit Antriebsmotoren 3 verbundene Förderventilatoren 1 sind ans untere Ende

i_S der Trockentürme angeschlossen. Saugseitig sind Zuführleitungen 5 angeschlossen. Auf die Auslaßrohre der Ventilatoren 1 sind die eigentlichen Trockentürme 7 angebracht, und zwar über konische Verbindungsstücke 9. Die Trockentürme können beliebigen Querschnitt haben. Der Trockenturm 7a ist hier als gerades Rohr gezeigt. Andererseits ist der Trockenturm 7b als mit Biegungen versehen dargestellt Vorzugsweise werden die Trockentürme als mit verschiedenen Wellen oder Biegungen versehen ausgebildet, weil die Relativge-

2s schwindigkeit zwischen der zu trocknenden Pulpe und dem Trägergas auf diese Weise erhöht wird, wodurch wiederum die Wärmeübertragungsrate ansteigt. Trokkentürme dieser Art sind an sich bekannt. Jeder Trockenturm 7 ist im übrigen an ein Zyklon 43 zum Trennen der Pulpe vom i.igergas angeschlossen. Das Trägergas in Gestalt von überhitztem Dampf wird den Ventilatoren I über Leitungen 50 zugeführt. Das im Zyklon 43 abgeschiedene Trägergas in Form von im wesentlichen gesättigtem Dampf wird in einer Sekundärleitung 45 gesammelt Die Leitung für Sekundärdampf kann eine für die gesamte Anlage gemeinsame Leitung sein. Von dieser Sekundärieitung wird Dampf über eine Leitung 51 zu einem Wärmetauscher 52 abgezogen, in dem der Dampf überhitzt und als Trägergas den Trocknungseinheiten Ober die Leitungen 50 zugeführt wird. Das Oberhitzen des Dampfs im Wärmetauscher 52 erfolgt vorzugsweise mittels Dampf von höherem Druck, z. B. 1 MPa, der Ober eine Leitung 53 zugeführt wird. Natürlich ist es je nach den Gegebenheiten des Einzelfalles auch möglich, einen besonderen Wärmetauscher für jede Trocknungseinheit vorzusehen und den Dampf in der Trocknungseinheit zirkulieren zu lassen und nur soviel Dampf zur Sekundärleitung 45 abzuziehen, daß die Dampfmenge in der Trocknungseinheit im wesentlichen konstant bleibt

Bei Betrieb der Vorrichtung wird Pulpe (gewöhnlich

mit einem Trockengehalt von 40 bis 50%) in Form von

Flocken bei 54 eingegeben und über ein Sternventil 55

dem höheren Druck in der Trocknungseinheit zuge-

SS führt Die Flocken fallen herab und werden dann durch das Rohr 5 zum Ventilator 1 gesaugt, dem überhitzter Dampf gleichzeitig über die Leitung 50 zugeführt wird. Vom Ventilator 1 werden Pulpe und Dampf durch den Trockenturm 7* aufwirtsgeworfen, Indem Wärmeaustausch zwischen dem Dampf und der Pulpe stattfindet, wobei die Pulpe getrocknet wird und Dampf abgibt Dem Trockenturm 7a folgt der Zyklon 43, in dem Pulpe und Dampt getrennt werden. Der Wärmeaustausch und das Trocknen kann sich während der Trennung fortsetzen. Der getrennte Dampf wed zur Sekundärleitung 45 geführt Die Pulpe wird vom Zyklon 43 über das nächste Sternventil 55 zu einer zweiten Trocknungseinheit geleitet, die wahlweise mit einem anderen Druck als

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die erste Trocknungseinheit, ζ. Β. einem etwas höheren Druck, arbeiten kann. Darauf wiederholt sich der Vorgang in der zweiten Trocknungseinheit, wobei jedoch der Trockenturm Tb mit einigen Biegungen 56 versehen ist, welche die Trocknungsrate steigern. Die abgetrennte Pulpe wird bei 57 abgegeben. Sie ist jetzt trocken (90% Trockensubstanz) und fertig zum Verkauf.

In Fig.2 sind der Einfachheit halber nur zwei Trocknungseinheiten gezeigt, aber es ist natürlich möglich, die Vorrichtung mit einer großen Zahl von Stufen (Trocknungseinheiten) auszubilden und gewöhnlich sind drei bis fünf Trockenstufen geeignet.

Da mit dem erfindungsgemäßen Trocknungsverfahren sehr reiner Sekundärdampf von erhöhtem Druck erhalten wird, beispielsweise wie in einem Beispiel beschrieben, mit einem Druck von etwa 0,4 MPa, ist ersichtlich, daß das Trocknen von Pulpe im Prinzip mit sehr geringem Energieverlust stattfindet, vorausgesetzt, daß ein geeigneter Abnehmer für Sekundärdampf vorhanden ist, was normalerweise bei der Herstellung von Cellulosepulpe der Fall ist Es kann grob angenommen werden, daß der in der Trockenvorrichtung zum Heizen verwendete Dampf vom Druck des Verfahrens-Dampfes, z. B. 1 MPa, auf den Druck des Sekundärdampfes des Schnelltrocknungssystems, nämlieh 0,4 MPa, gedrosselt wird. Daher kann das vorliegende Trockenverfahren ein Gegendruckverfahren sein, vergleichbar der Erzeugung von Gegendruckenergie und der Gegendruckverdampfung. Während diese beiden Konzepte und Verfahren bekannt sind und in der Celluloseindustrie seit langem Verwendung finden, z. B. beim kombinierten Verdampfen von Sulfid-Abiauge und Abziehen von Alkohol, liegt im Gegendruck-Trocknen gemäß der Erfindung ein vollkommen neuer Gedanke.

Als ein anderes Beispiel wird die in der Zeichnung gezeigte Vorrichtung zum partiellen Trocknen von Pulpe verwendet In diesem Fall wurden die Pulpeflokken in der beschriebenen Weise eingegeben, mit einem Trockengehalt von 45%, und wurden in der beschriebenen Weise auf einen Trockengehalt von 87% getrocknet, im Zyklon 43 getrennt und über das Schleusenventil 44 und die Leitung 46 abgeführt Dann wurde die Pulpe einer Expansionstrocknung durch Absenken des Drucks auf etwa 90% unterzogen. Der in der Leitung 45 4s erhaltene Sekundärdampf wurde hierbei zum Verdampfen der Ablauge bzw. Flüssigkeit verwendet die sich beim Verfahren zum Herstellen der Pulpe ergibt

Als weiteres Beispiel wurde die in der Zeichnung gezeigte Vorrichtung zum partiellen Trocknen von Pulpe verwendet Die Pulpe wurde wie beim früheren Beispiel eingegeben, getrennt und abgeführt und der Sekundärdampf wurde in der gleichen Weise verwendet Die Pulpe wurde jedoch nur auf 60% getrocknet und danach einem üblichen ölbeheizten Heißtrockner zugeführt oder einem Heißtrockner nach einer der SE-PS 3 00190 und 3 41 909.

Gemäß einem weheren Beispiel wurden vertikale Rohre für die Förderung der Pulpe und des Trägergases in einer Trocknungseinheit verwendet Die Rohre waren von Heizdampf umgeben und an einem oberen und einem unteren Endteil befestigt Vom oberen Rohrendteil wurden die Pulpe und das Trägergas durch ein Knie dem nächsten Ventilator zugeführt Gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel hatten die Rohre einen Außendurchmesser von 129 mm, einen Innendurchmesser von 125 mm und bestanden aus rostfreiem Stahl. Zwanzig solcher Rohre waren in Dreiecksformation von 150 mm (Abstand der Rohrachsen von drei als gleichseitiges Dreieck angeordneten Rohre) in einem Mantel von 750 mm Durchmesser angeordnet. Bei einer Rohrlänge von 20 m und mit sechs solcher Trocknungseinheiten bzw. Trockentürme in Reihenschaltung wurde eine Trocknung von 3001 Pulpe täglich bei einem Dampfdruck von 1,0 MPa mit einer Rate innerhalb der Rohre von 30 m/sek erreicht.

Natürlich kann das Trocknen von Pulpe in Stufen auf andere Weise als beschrieben durchgeführt werden; so ist es grundsätzlich möglich, das erfindungsgemäße Verfahren in zwei oder mehr Stufen durchzuführen, die analog mit einer üblichen Mehrfacheffekt-Verdampfung angeordnet sind. Eine solche Ausführungsform erscheint jedoch derzeit von geringerem Interesse.

Ein gleichgutes Resultat läßt sich jedoch mit einer Vorrichtung erreichen, deren Trocknungseinheiten aus zwei konzentrisch angeordneten Rohren aus rostfreiem Stahl mit einer Wandstärke in der Größenordnung von 2 mm bestehen, wobei das innere Rohr einen Durchmesser in der Größenordnung von 1 000 mrn und das äußere einen Durchmesser in der Größenordnung von 1065 mm hat. Das äiißere Rohr ist von einer Ummantelung (einem Druckgefäß) umgeben, das einen Innendurchmesser in der Größenordnung von 1 080 mm hat. Heizdampf wird durch den äußeren Ringraum und das innere Rohr geführt während das Pulpe-Dampf-Gemisch durch den anderen Ringraum geführt wird, wodurch sich ein hydraulischer Durchmesser von 2 mal 65, also 130 mm, ergibt Zehn solcher Trocknungseinheiten mit einer Höhe von 15 m ergeben die Wärmetauschfläche, die notwendig ist um das oben aufgeführte Ergebnis zu erhalten, wobei die anderen Bedingungen übereinstimmen.

Bei gründlichen Untersuchungen von gemäß der Erfindung getrockneter Pulpe (neutralisierte Fichten- und Birken-Sulfatpulpen auf maximale Helligkeit gebleicht) wurde festgestellt daß die Pulpe qualitativ in keinerlei Hinsicht negativ beeinflußt war, bei einer Dampfbehandlung von einer Dauer von 4 Minuten mit einem Dampfdruck von 0,4MPa. Auch zeigte sich überraschenderweise, daß die Anzahl der Knoten in der Pulpe erheblich vermindert oder verschwunden zu sein scheint Dies ist möglicherweise der Gegenwart von niedrigviskosem Wasser von hoher Temperatur während eines Teils der Zeit zuzuschreiben, währenddem die Pulpe sich in der Trocknungsanlage befindet

Es ist schließlich zu erwähnen, daß die Verweildauer der Pulpe, verglichen mit bekannten Verfahren, die unter Atmosphärendruck arbeiten, verkürzt wird. Dies ist vom qualitativen Standpunkt aus gesehen generell ein Vorteil.

Mit der Erfindung wird also eine Energieersparnis, insbesondere Wärmeersparnis beim Heißtrocknen bzw. Sprühtrocknen von Cellulosepulpe erzielt indem Dampf mit einem Druck (Oberatmosphärendruck) von mindestens 0,12 MPa als Trägergas in der Trocknungseinheit verwendet wird, wobei das Trägergas nach dem Trocknen abgeschieden und im Kreislauf wiederverwendet oder für andere Heizzwecke verwendet wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Schnelltrocknen von Cellulosepulpe mit verbesserter Wärmeausnutzung und verbesserter Konvektionswärmeübertragung beim Trocknen, wobei die Cellulosepulpe in loser Form, in sog. Flocken, in einer Trocknungseinheit, die unter Überdruck steht, höherem Druck zugeführt wird, und dieser Trocknungseinheit gleichzeitig ein Trägergas in Form von ggf. überhitztem Wasserdampf unter Druck zugeführt wird, die Flocken mit dem Dampf durch die Trocknungseinheit geführt werden, worauf die Flocken unter Dampf getrennt und die Flocken als getrocknetes Erzeugnis niedrigerem Druck oder zusätzlichen Trockenstufen zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Trägergases mindestens 0,12 MPa beträgt und daß die Trocknungseinheit iiidirekt durch Dampf erhitzt wird, dessen Sättigungsdruck oberhalb des Druckes von dem Trägergas liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Trägergases mindestens 0,2 M Pa beträgt

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulpeflocken unter Dampf durch mehrere Trocknungseinheiten hindurchgeführt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des abgetrennten Dampfes der Trocknungseinheit bzw. den Trocknungseinheiten nach wahlweiser Überhitzung zur Verwendung als Trägergas im Kreislauf wieder zugeführt wird.

5. Verfahren nach einen; der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des abgetrennten Dampfes als Sekundärdampf bei einem Druck von z. B. 0,2 bis 0,5 MPa verwendet wird, z. B. zum Trocknen von Papier.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilator in der Trocknungseinheit verwendet wird, wo die Flocken und der Dampf zugeführt werden.

7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Trocknungseinheit oder mehreren solcher, in Reihe geschalteter, Einheiten sowie indirekter Beheizung und Zuführ- und Abführeinrichtungen für faseriges Material in Form von Flocken, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungseinheit bzw. -emheiten(l,9,7,13,15,17;9,7a,7f>,)als Druckgefäß bzw. Druckgefäße ausgeführt ist bzw. sind, daß die Zufuhr- und Abführmittel (41, 44, 54, 55, 57) für faseriges Material in an sich bekannter Weise für kontinuierliche oder intermittierende Förderung und Abgabe zu einem höheren bzw. zu einem niedrigeren Druck ausgeführt sind, z. B. durch Schleusen, wobei ggf. überhitzter Dampf als Trägergas verwendet wird, und daß ein Ventilator (1) zum Fördern von Dampf und von faserigem Material durch die Trocknungseinheit vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (43) zum Abscheiden von faserigem Material und Dampf vorzugsweise in Gestalt eines Zyklons unmittelbar vor der Abführeinrichtung (44, 57) für faseriges Material von der Trocknungseinheit oder wenigstens von der letzten Trocknungseinheit einer Reihenschaltung solcher Einheiten vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Trocknungseinheiten (1, 9. 7, 13, 15, Ϊ7; 9, 7a, Tb) in Reihe geschaltet sind, wobei Leitungen (45,51) vorgesehen sind, über die der in einer Trocknungseinheil als Trägergas verwendete und vom faserigen Material abgeschiedene Dampf einer anderen Trocknungseinheit als Trägergas zuführbar ist

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Trocknungseinheiten in Reihe geschaltet vorgesehen sind, wobei die letzte Trocknungseinheit vorzugsweise in an sich bekannter Weise angeordnet ist, ggf. mit ölbeheizter Luft als Trägergas.

U. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trocknungseinheit drei konzentrische Rohre aufweist, von denen das innere Rohr und der äußere Ringraum zum Durchleiten des Heizmittels dienen, der innere Ringraum dagegen zum Durchleiten des Gemisches von Pulpe und Trägergas.