DE2843296A1

DE2843296A1 - Verfahren zum trocknen von holzzellstoff

Info

Publication number: DE2843296A1
Application number: DE19782843296
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Douglas Marsh
Original assignee: Courtaulds PLC
Current assignee: Akzo Nobel UK PLC
Priority date: 1977-10-06
Filing date: 1978-10-04
Publication date: 1979-04-12
Also published as: FI71007C; DE2843296C2; SE7810441L; IT1160696B; US4253822A; BR7806583A; FR2405327B1; NO150924B; NO150924C; NO783377L; FI783032A; IT7869319A0; CA1092804A; FI71007B; FR2405327A1

Description

SCHIFF V. FONER STREHL SCHOBEL-HOPF EBBIKCi IAU3 FlNCK

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von Holzzellstoff bzw. Holzschliff.

Es ist bereits ein Verfahren zum Trocknen von Holzzellstoff bekannt, bei welchem der Holzzellstoff in Kontakt mit Luft gebracht wird, die eine Temperatur von 300 bis 550⁰C hat. Die Luft und der Zellstoff werden einer Turbulenz bzw. Wirbelung unterworfen, bis die Luft eine Temperatur von 90 bis 12O⁰C erreicht hat. Die Wirbelung wird in einem Trockner erzeugt, der zueinander entgegengesetzt rotierende Elemente hat, welche bei der Drehung ineinandergreifen. Der Trockner wirkt auch so, daß agglomerierte Bündel der Holzfasern in dem Zellstoff aufgebrochen werden (GB-PS 888 845).

Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß der in dem Trockner verzögerte Zellstoff überhitzt werden kann, so daß in dem Trockner ein Feuer entstehen kann. Das Verfahren wird sehr häufig für trockenen Zellstoff verwendet, der mit einem chemischen Aufschlußverfahren hergestellt wird. Beim Trocknen dieses Zellstoffs sind bereits Feuer entstanden. Die Gefahr des Entstehens eines Feuers ist noch größer beim Trocknen von Zellstoff mittels eines thermomechanischen Aufschlußverfahrens, wie es in der deutschen Patentanmeldung P 27 13 300.2 vorgeschlagen wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, die Gefahr des Entstehens eines Feuers, wenn Holzzellstoff nach diesem Verfahren getrocknet wird, zu verringern.

Um dies zu erreichen umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren zum Trocknen von Holzzellstoff folgende Schritte:

I) Erhitzen von Luft in einem Brenner auf eine Temperatur von 300° bis 600⁰C durch Verbrennen eines Brennstoffs in der Luft,

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II) Kontaktieren der erhitzten Luft mit dem Holzzellstoff und Aussetzen der Luft und des Holzzellstoffs einer Wirbelung bzw. Turbulenz in einem Trockner, der zueinander entgegengesetzt rotierende Elemente aufweist, die bei der Drehung miteinander kämmen, so daß die getrockneten Holzzellstofffasern in der Luft, die aus dem Trockner austritt, suspendiert sind,

III) Trennen der getrockneten Holzzellstoffasern von der Luft und

IV) Rezyklisieren bzw. Umwälzen bzw. Rückführen eines Teils der auf diese Weise abgetrennten Luft zum Brenner,

wobei die dem Brenner zugeführte Luft Frischluft und umgewälzte Luft enthält und der Anteil der Frischluft derart bemessen ist, daß die erhitzte Luft, welche mit dem Zellstoff in Berührung kommt, einen Sauerstoffgehalt von weniger als 10 Volumenprozent hat.

Der in dem Brenner verwendete Brennstoff ist vorzugsweise öl oder Gas. Ein Teil des Sauerstoffs in der Luft wird beim Verbrennen des Brennstoffs verbraucht, so daß der Sauerstoffgehalt in der Luft, die von dem Brenner für den Kontakt mit dem Zellstoff abgeht, erniedrigt ist. Wenn diese Luft zum Brenner wieder umgewälzt bzw. zurückgeführt wird, wird ihr Sauerstoffgehalt fortschreitend auf einen stationären Gleichgewichtswert abgesenkt.

Wenn mit dem erfindungsgemäßen Verfahren begonnen wird, wird bevorzugt erhitzte Luft zum Brenner zurückgeführt, bis der Sauerstoffgehalt auf dem gewünschten Niveau von weniger als 10 Volumenprozent ist, ehe die Luft in Kontakt mit dem Holzzellstoff gelangt. Der bevorzugte Sauerstoffgehalt der Luft, der gemessen wird, wenn die Luft mit dem Zellstoff in Kontakt kommt, beträgt 3 bis 8 Volumenprozent, wodurch ein Brennen des Zellstoffs im Trockner verhindert wird.

Die in dem Trockner erzeugte Turbulenz bzw. Wirbelung ist vorzugs-

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weise derart beschaffen, daß die Temperatur des Stroms der erhitzten Luft auf einen Wert von 100° bis 15O⁰C innerhalb einer Sekunde des Kontakts mit dem Zellstoff fällt.- Ein solcher Trockner dispergiert die Holzzellstoffasern im wesentlichen gleichförmig in der Luft, so daß aus dem Trockner eine Suspension von trockenen Holzzellstoffasern in Luft abgegeben wird.

Der Holzzellstoff enthält vor dem Trocknen vorzugsweise 40 bis Gewichtsprozent Wasser basierend auf dem Gewicht des nassen Zellstoffs. Der Holzzellstoff kann ein nach einem chemischen, mechanischen oder thermomechanischen Aufschließverfahren hergestellter Aufschluß sein. Gewöhnlich wird das Holz bei einer niedrigen Konsistenz aufgeschlossen und dann zum Entfernen von Feuchte gepreßt, obwohl der nach einem thermomechanischen Aufschließverfahren in einem Doppelscheiben-Refiner hergestellte Zellstoff direkt dem Trockner zugeführt werden kann.

Die trockenen Holzzellstoffasern können aus ihrer Suspension in der Luft in einer herkömmlichen Vorrichtung, beispielsweise in einem Zyklonseparator abgetrennt werden. Die aus dem Zyklonseparator austretende Luft wird in zwei Ströme aufgeteilt. Der eine Strom wird zum Brenner zurückgeführt, während der andere in die Atmosphäre abgegenen ist, wahlweise nach Entziehen von Wärme aus diesem Strom. Der Anteil der Luft, der wieder zurückgeführt wird, beträgt gewöhnlich 55 bis 75 Prozent, wenn das Trocknungssystem so betrieben wird, daß ein konstanter Sauerstoffwert in der Luft aufrecht erhalten wird, die mit dem Zellstoff in Kontakt gebracht wird.

Es muß dafür gesorgt werden, daß die mit dem Brennstoff am Brenner in Kontakt kommende Luft einen ausreichend hohen Sauerstoffgehalt hat, um die Verbrennung aufrecht zu erhalten. Dem Brenner wird vorzugsweise Frischluft getrennt zugeführt, so daß die Luft, die zuerst mit dem Brennstoff in Kontakt kommt, im wesentlichen insgesamt Frischluft ist, in welcher der Brennstoff verbrennt. Die Frischluft beträgt etwa 14 bis 25 Prozent der gesamten, in den

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Brenner eintretenden Luft.

Die umgewälzte Luft enthält Feuchte, die aus dem Holzzellstoff extrahiert wurde, überraschenderweise erweist sich dies als sehr vorteilhaft. Der Wasserdampf hat eine höhere spezifische Wärme pro Volumeneinheit als die Luft. Das bedeutet, daß weniger feuchte Luft proportional zum Holzzellstoff erforderlich ist, als benötigt würde, wenn trockene Luft mit der gleichen Temperatur verwendet würde. So kann ein höherer Durchsatz an Holzzellstoff, beispielsweise bis zu 25 Prozent mehr Durchsatz, erreicht werden, wenn der Feuchtegehalt der erhitzten Luft, die mit dem Zellstoff in Kontakt gebracht wird, 50 Volumenprozent beträgt. Darüberhinaus reduziert die Feuchte in der Luft zusätzlich die Gefahr, daß ein Feuer entsteht. Der Feuchtegehalt der erhitzten Luft, die mit dem Zellstoff in Kontakt gebracht wird, beträgt vorzugsweise mehr als 30 Volumenprozent. Wenn der Feuchtegehalt der Luft weniger als 30 Volumenprozent beträgt, wird die Gefahr des Entstehens eines Feuers bei Sauerstoffkonzentrationen von 8 bis 10 Volumenprozent in der erhitzten Luft, die mit dem Zellstoff in Kontakt kommt, reduziert, jedoch nicht ganz ausgeschlossen, wenn der Sauerstoffgehalt nicht weniger als 8 Volumenprozent beträgt. Wenn der Feuchtegehalt der erhitzten Luft, die mit dem Zellstoff in Kontakt gebracht wird, mehr als 30 Volumenprozent beträgt, ist die Gefahr des Entstehens eines Feuers im wesentlichen für alle Sauerstoffkonzentrationen unter 10 Volumenprozent beseitigt.

Anhand der Zeichnung, die schematisch in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Trocknen von Holzzellstoff zeigt, wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Die gezeigte Vorrichtung hat einen Brenner 1, einen Hochturbulenztrockner 2 und einen Zyklonseparator 3.

Der Brenner 1 hat einen Brennstoffeinlaß 4, der in einer Düse 5 endet, einen Einlaß 6 für rückgeführte Luft und einen Einlaß 7

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für Frischluft. Die Düse 5 und der Frischlufteinlaß 7 münden im Inneren eines inneren Gehäuses 8, so daß die mit dem Brennstoff an der Düse 5 in Kontakt kommende Luft im wesentlichen insgesamt Frischluft ist. Der Auslaß 9 des Brenners führt zum Trockner 2.

Der Trockner 2 hat eine Welle 11, welche einen Rotor 12 trägt, und ein Gebläse 13 mit radialen Schaufeln 14. Der Rotor 12 trägt Zähne 15, die in konzentrischen Kreisen auf einer seiner Flächen angeordnet sind. Eine weitere Reihe von Zähnen 16 steht aus dem Gehäuse 17 des Trockners 2 in konzentrischen Kreisen vor, die zwischen den Kreisen von Zähnen 15 angeordnet sind.

Der Brennerauslaß 9 ist an einen Zellstoffeinlaßkanal 19 angeschlossen, ehe er durch eine Einlaßöffnung 20 in den Innenraum des Gehäuses 17 des Trockners 2 geht. Durch eine Öffnung 23 besteht eine Verbindung zwischen der Rotorkammer 21 und der Gebläsekammer 22. Die Abführung aus der Gebläsekammer 22 erfolgt über einen Austrittskanal 24, der zu dem Zyklonseparator 3 führt.

Der Zyklonseparator 3 ist in herkömmlicher Weise gebaut und hat einen Auslaß 46 für das getrocknete Holzzellstoffprodukt und ein Auslaßrohr 27 für die davon separierte Luft. Das Auslaßrohr 27 schließt an zwei Rohre 29 und 30 an, von denen das Rohr 29 zur Atmosphäre geöffnet ist. Das Rohr 30 führt zum Einlaß eines Gebläses 31, welches einen Teil der aus dem Auslaßrohr 27 austretenden Luft zum Einlaß 6 des Brenners 1 über ein Rohr 32 zurückführt.

Anhand der nachstehenden Beispiele wird die Erfindung näher erläutert.

Beispiel 1

Unter Verwendung der in der Zeichnung gezeigten Vorrichtung wird der Brenner 1 so eingestellt, daß 96,6 m³/min Luft bei 450"C durch den Auslaß 9 hindurchgehen. Dem Trockner 2 wird über den Einlaß 19 mit einem Mengenstrom von 890 kg/h auf nasser Basis

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Holzzellstoff mit 50 Prozent Feststoffen zugeführt. Die Temperatur der aus dem Austrittskanal 24 des Trockners 2 austretenden Luft beträgt etwa 12O⁰C.

Die längs des Auslaßrohrs 27 strömende Luft wird in zwei Ströme in den Rohren 30 und 29 in einem Verhältnis von 2,0:1 aufgeteilt. Der Anteil der zurückgeführten Luft und der Frischluft, die in den Brenner T durch die Einlasse 6 und 7 eintreten, beträgt bezogen auf das Volumen 5,6:1. Der Sauerstoffgehalt der durch den Auslaß 9 des Brenners 1 austretenden Luft beträgt 4 Volumenprozent.

Man erhält einen trockenen lockeren Holzzellstoff bzw. Holzschliff, der nicht angekohlt ist oder gebrannt hat.

Beispiel 2

Mit der in der Zeichnung gezeigten Vorrichtung wird bei einem Versuch mit größeren Mengen dem Trockner Holzzellstoff mit 45 Prozent Feststoffen auf nasser Basis in einer Menge von 7600 kg/h zugeführt. Durch den Auslaß des Brenners strömen 760 m³/min Luft mit einer Temperatur von 450°C. Die Temperatur der aus dem Trockner austretenden Luft beträgt 120^eC.

Die Luft aus dem Auslaßrohr 27 vom. Zyklonseparator wird in zwei Ströme in den Rohren 30 und 29 in einem Anteil von 1,5:1 aufgeteilt. Der Anteil der zurückgeführten Luft und der Frischluft, die in den Brenner eintreten, beträgt auf das Volumen bezogen 4,6:1. Der Sauerstoffgehalt der aus dem Auslaß des Brenners austretenden Luft liegt bei 8 Volumenprozent.

Es wird ein trockener lockerer Holzzellstoff ohne Ankohlen oder Brennen hergestellt.

Beispiel 3

Bei diesem Beispiel soll die Neigung des trockenen Zellstoffs zum

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Brennen in verschiedenen Atmosphären untersucht werden. In der Mitte eines Rohres mit einem Durchmesser von 2 cm und einer Länge von 65 cm werden gleiche Stücke des trockenen Zellstoffs angeordnet. Längs des Rohres strömt Luft mit 9,44 l/min, wobei das Rohr in einem Ofen auf 475°C erhitzt wird. Der Zellstoff wird durch den offenen Auslaß des Rohres beobachtet, wobei ein Glühen oder eine Funkenbildung am Zellstoff vermerkt wird. Dieser Versuch ist ein strenger Test, der die Situation des Zellstoffs simuliert, der unerwartet in dem Trockner hängenbleibt. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt.

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Sauerstoff Stickstoff Feuchte

Zusammensetzung der Trocknungsluft in VoI %

Beobachtung

14

11

10

14

11

10

14

11

10

14

11

10

14

11

10

86

89

90

93

95

76

78

80

83

85

56

59

60

63

65

46

49

50

51

53

55

36

39

40

41

43

45

NULL NULL NULL NULL NULL NULL 10 10 10 10 10 10 30 30 30 30 30 30 40 40 40 40 40 40 50 50 50 50 50 50 starkes Glühen

starkes Glühen

starkes Glühen und Funken schwaches Glühen und Funken keine sichtbare Reaktion keine sichtbare Reaktion starkes Glühen

starkes Glühen

schwaches Glühen schwaches Glühen und Funken nur Funkenbildung keine sichtbare Reaktion keine sichtbare Reaktion starkes Glühen

schwaches Glühen schwaches Glühen und Funken keine sichtbare Reaktion keine sichtbare Reaktion keine sichtbare Reaktion starkes Glühen

schwaches Glühen und Funken schwaches Glühen keine sichtbare Reaktion keine sichtbare Reaktion keine sichtbare Reaktion

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⁴^ ·

Leerseite

Claims

.j Verfahren zum Trocknen von Holzzellstoff, bei welchem Luft in einem Brenner auf eine Temperatur von 300⁰C bis 600⁰C durch Verbrennen eines Brennstoffs in Luft erhitzt wird, die erhitzte Luft mit dem Holzzellstoff in Kontakt gebracht wird und die Luft und der Holzzellstoff einer Wirbelung in einem Trockner unterworfen werden, der zueinander entgegendrehende Elemente aufweist, die bei der Drehung so ineinandergreifen, daß die getrockneten Holzzellstoffasern in der Luft suspendiert werden, die aus dem Trockner austritt, und die getrockneten Holzzellstoffasern von der Luft getrennt werden, dadurch ge kenn ze ichnet, daß ein Teil der auf diese Weise separierten Luft in den Brenner zurückgeführt wird, so daß die dem Brenner zugeführte Luft Frischluft und umge-

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wälzte Luft enthält, wobei der Anteil von Frischluft derart ist, daß die erhitzte Luft, die mit dem Holzzellstoff in Kontakt gebracht wird, einen Sauerstoffgehalt von weniger als 10 Volumenprozent hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erhitzte Luft, die mit dem Holzzellstoff in Kontakt gebracht wird, einen Sauerstoffgehalt von 3 bis 8 Volumenprozent hat.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der umgewälzten Luft derart bemessen wird, daß die erhitzte Luft, die mit dem Holzzellstoff in Kontakt gebracht wird, einen Feuchtegehalt von mehr als 30 Volumenprozent hat.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß 55 bis 75 Volumenprozent der von den getrockneten Holzzellstoffasern separierten Luft zu dem Brenner zurückgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischluft dem Brenner getrennt zugeführt wird, so daß die Luft, mit welcher der Brennstoff zuerst in Kontakt kommt, hauptsächlich Frischluft ist, in welcher der Brennstoff brennt.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischluft 14 bis 25 Volumenprozent der Gesamtluft beträgt, die in den Brenner eintritt.

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