DE3129010A1

DE3129010A1 - Verfahren zur steuerung von chemikalien waehrend einer behandlung mit gas

Info

Publication number: DE3129010A1
Application number: DE19813129010
Authority: DE
Inventors: Åke 65468 Karlstad Backlund
Original assignee: Kamyr AB
Current assignee: Metso Fiber Karlstad AB
Priority date: 1980-08-26
Filing date: 1981-07-22
Publication date: 1982-05-13
Also published as: JPS6325118B2; FI811942L; SE421019B; FR2489516B1; ATA362381A; BR8104972A; NO156535C; US4419184A; AT375977B; CA1170430A; JPS5771486A; FI68870B; FR2489516A1; NO156535B; NO811871L; FI68870C

Description

Μα it

Verfahren zur Steuerung von Chemikalien während einer Behandlung mit Gas.

Die Erfindung betrifft die Behandlung einer Substanz in flüssiger oder suspendierter Form, insbesondere eines aus in Flüssigkeit suspendierter Zellulosefaser bestehenden Breies, mit Gas, z.B. die Behandlung von Zeilstoffbrei mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff enthaltenden Gasgemisch zum Bleichen oder Entholzen.

Während des üblichen Sauerstoff-Bleichens von Zellstoffbrei mit hoher Konzentration, z.B. im Bereich von 20 - 30% Fasern, wird der Entholzungsgrad, die sogenannte Kappazahly im wesentlichen durch Veränderung des Zusatzes von NaOH (OH-Konzentration) gesteuert. Die Kappazahl von ungebleichtem Zellstoffbrei wird notiert, und es wird der Zusatz von ^ NaOH mit etwa 1 kg NaOH pro Tonne Luft trockenen Zellstoffs fc

(ADMT) für jede gewünschte verschiedene Kappazahl geändert. Die Temperatur und der Partialdruck des Sauerstoffes werden normalerweise konstant gehalten. Während des Bleichens mit hoher Zellstoffkonzentration mit Sauerstoff steht zu jeder Zeit eine hinreichende Menge an Sauerstoff zur Verfügung, solange der Druck im Behandlungsgefäß und die Sauerstoffmenge im Reaktorgas etwa konstant gehalten werden.

Während des kontinuierlichen Sauerstoffbleichens mit Zellstoff mittlerer Konzentration, z.B. im Bereich zwischen 5 und 15% Fasern, wird der zur Verfügung stehende Sauerstoff zu jeder Zeit durch die Menge an Sauerstoff bestimmt, die kontinuierlich pro Tonne Zellstoff zugesetzt wird. Wenn der Sauerstoffverbrauch aufgrund höherer Waschverluste in dem vorhergehenden Zellstoffwaschabteil oder aufgrund einer höheren Kappazahl ansteigt, kann am Ende ^

der Reaktion ein Sauerstoffmangel auftreten, was zu einer

zu geringen Entholzung führt, d.h. zu einer zu hohen Kappazahl des behandelten Zellstoffbreies. Um eine wirksame Steuerung der Kappazahl sicherzustellen, ist es deshalb wichtig, daß der Zusatz an Sauerstoff während der Behandlung selbsttätig einjustiert werden kann, und zwar im wesentlichen deshalb, um Änderungen der Waschverlüste und der Kappazahl des ungebleichten Zellstoffs zu kompensieren. Die vorliegende Erfindung bezweckt die Lösung dieses Problems in einfacher und wirksamer Weise. Der nachgesuchte Schutz ergibt sich' aus den Patentansprüchen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der Druck in einem geschlossenem Behälter, der mit Zellstoffbrei gefüllt ist, in den Sauerstoff eingemischt wird, abnimmt, wenn der Sauerstoff verbraucht wird. Durch Anwendung dieser Erkenntnis ist es durch praktische Versuche möglich gewesen, ein einfaches Verfahren zum Messen des Sauerstoffverbrauches in einer kontinuierlich arbeitenden Bleich- oder Entholzungsstufe in industriellem Maßstab zu finden. Als solches haben Experimente gezeigt, daß von einer ursprünglich gut eingemischten Menge an Sauerstoff entsprechend 28 kg/t absolut trockenen Zellstoffs (Kg/BDMT) die folgenden Mengen nach 0 bis 40 Min. in einem geschlossenen Behälter verblieben sind, während der Druck gemäß der folgenden Tabelle abnahm:

Verbleibendes O_n

Zeit, Min.	%	kg/BDMT	Druck, kp/cm²
0	lob"	28	' 5,8
1	70,7	19,8	4,4 -
2	56,4	15,8	3,5
3	46,8	13,1	3,1
4	40,7	11,4	2,9 .
5	35,0	9,8	2,1
10	17,9	5,0	1,3
20	13,2	3,7	0,8
30	8,2	2,3	0,5
40	3,6	1,0	0,4

- JS.

Während des Sauerstoffbleichens von Zellstoff wird im praktischen industriellen Betrieb der Zellstoffbrei mit mittlerer Konzentration mit gründlich eingemischtem Sauerstoff, so daß das Gas als kleine Blasen sichtbar ist, und gegebenenfalls mit anderen Chemikalien in kontinuierlichem Strom in das erste Ende eines Reaktionsgefäßes eingeführt, in welchem ein praktisch konstanter Druck aufrechterhalten wird» Die Temperatur liegt normalerweise über 8O⁰C und kann beispielsweise 95 bis 120° C betragen. Aus dem zweiten Ende des Gefäßes wird der Zeilstoffbrei in ein anderes Behandlungsgerät ausgelassen, wie beispielsweise einen Schnellzyklon (flash cyclone). Aufgrund der Tatsache, daß der Druck in dem Gefäß konstant gehalten ist, entspricht der obengenannte Verbrauch an Gas im Zellstoff einer Verringerung des Volumens der Bläschen, was wjßlerum bedeutet, daß der Zellstoff mit seinen Gasbläschen während der Behandlung eine erhöhte Dichte erhält.

Auf der Basis der obenangegebenen Tabelle, welche den verbleibenden Sauerstoffdruck zeigt, und unter der Bedingung, daß der Arbeitsdruck 8 bar absolut ist, beträgt der Dampfdruck bei 105⁰C 1,3 bar, und unter Verwendung des Gasgesetzes pv = nRT, in welchem ρ = 6,7 bar, η = q/32 und q die Menge an Sauerstoff in kg ist, folgt, daß ν = 0,14 q m³. Die folgende Tabelle, kann dann aufgestellt werden:

Min,	m³	m³	kg/m³
Zeit	Gasvolumen	Gesamtvolumen	Dichte
0	3,92	14,06	0,71
1 ■ . ■■	2,77	12,91	0,77
2	2,21	12,35	0,81
3	1,83	11,97	0,84
4	1,60	11,73	0,85
5	1,37	11,51	0,87
10	0,70	10,84	0,92
20	0,52	10,65	0,94
30	0,32	10,46	0,96
■ ΰ	0,14	10,28	0,97

O I L Cl U IU

ί»

Das obige basiert auf einer Tonne absolut trockenem Zellstoff, der auf 10 % verdünnt worden ist und für den folgendes gültig ist:

Flüssigkeit 9,0 Tonnen; Dichte 0,95; Volumen 9,47 m³ Zellstoff 1,0 Tonnen; Dichte 1,50; Volumen 0,66 m³

Gesamtvolumen 10,14 m³

Im praktischen Betrieb kann der Gasverbrauch durch Messung der Dichte des Zellstoffs in einem Zeitpunkt bestimmt werden, nachdem das Gas in den Zellstoff eingemischt und zu kleinen Bläschen verteilt worden ist. Es werden Zellstoffbreidruck und die Temperatur des Zellstoffbreis gleichzeitig gemessen, worauf der Gasverbrauch sich als Differenz zwischen dem zugesetztem Gas und dem errechneten Restgas zu dem jeweiligen Augenblick ergibt. Auf dieser Basis wird dann das dem Brei zugesetzte Gas reguliert, während Rücksicht auf das gewünschte abschließende Behandlungsergebnis genommen wird. Eine bessere Steuerungsmöglichkeit wird erhalten, wenn die Dichte gemessen wird und der Restgasgehalt nach dem Zusatz zu verschiedenen Zeitintervallen errechnet wird. Es ist auch möglich, den Verbrauch zwischen zwei oder mehreren solcher Zeitintervalle zu vergleichen und auf diese Weise ein Bild des Reaktionsprozesses während der Behandlungszeit zu erhalten. Anstelle einer Dichtemessung zu einem bestimmten Zeitpunkt kann es praktisch vorteilhaft sein, die mittlere Dichte während einer oder mehrerer kurzer Zeitperioden zu errechnen.

Die Dichtezahlen können gemessen oder auf verschiedene Weise errechnet werden, wobei das erfindungsgemäße bevorzugte Verfahren in der Bestimmung der Dichte durch Messung der Differenz des statischen Druckes zwischen verschiedenen Meßpunkten besteht. Da im praktischen Betrieb die Behandlung normalerweise in vertikalen Gefäßen erfolgt, ist es ersichtlich besonders vorteilhaft, die Druckdifferenz mit Hilfe von dp-Zellen zwischen verschiedenen Höhen des

O β · ο ο ο

Gefäßes zu messen. Wenn der Zellstoff keinerlei Gas enthält, sollte die Dichte für den fraglichen Zellstoffbrei normal sein. Wenn jedoch der Zellstoffbrei in einer gewissen Höhe des Reaktionsgefäßes ein gewisses Gasvolumen enthält, so ist die Dichte unterschiedlich, während gleichzeitig die Druckdifferenz zwischen zwei Ebenen verändert ist, solange Gas verbraucht wird und das Volumen abnimmt. Wenn der Druck nicht ausgewählt wird, um die Dichteänderungen zu bestimmen, so können diese Dichteänderungen mit Hilfe einer auf radioaktiver Strahlung basierenden Vorrichtung bestimmt werden. Als dritte Alternative existiert die Möglichkeit, das Reaktionsgefäß mit seinem Inhalt kontinuierlich zu wiegen, um eine Messung des mittleren Gasgehaltes im Brei zu erhalten sowie eine Angabe darüber, wie sich dieser mit ändernden Gasgehalten ändert.

Unabhängig von dem gewählten System wird die Möglichkeit angestrebt, das zugesetzte Gas so zu steuern, daß der Zell stoff, wenn er das Reaktionsgefäß verläßt, einen gewünschten Behandlungsgrad erreicht hat. Im Falle von Zellstoff spielt die Kappazahl eine dominierende Rolle. Da eine kontinuierliche Behandlung vorzuziehen ist, kann das beschrie bene erfindungsgemäße Verfahren sehr wohl in einem System verwendet werden, in welchem Zellstoff mit Hilfe einer Pum pe oder eines höheren Druckes in einer vorhergehenden Behandlungsstufe, wie z.B. in einem kontinuierlichen Kocher, durch das Reaktionsgefäß bewegt wird, und zwar mit einer bevorzugten Geschwindigkeit. Die Dichtemessungen und die Gassteuerung müssen in Bezug auf die Strömungsgeschwindigkeit und auch in Bezug auf den tatsächlichen Druck und die Temperatur der Reaktion justiert werden.

Das Beispiel zeigt, daß es bei Anwendung bekannter physikalischer Prinzipien möglich ist, ein Steuersystem für die Behandlung von Zellstoffbrei mit in erster Linie Sauerstoff in sehr einfacher Weise zu lösen, jedoch ist

es selbstverständlich, daß das gleiche Verfahren mit Vorteil auch während der Gasbehandlung anderer Substanzen in flüssiger oder suspendierter Form verwendet werden kann, bei welchem die Substanz mit Gas behandelt werden soll, das eingemischt wird und das während der Reaktion mit einer bestimmten Geschwindigkeit verbraucht wird. Die Erfindung ist deshalb nicht auf die oben beschriebene bevorzugte Verwendung beschränkt, sondern sie kann innerhalb des Rahmens der Patentansprüche abgewandelt werden.

Claims

»η *«ae nc c ΛΛ « * « e e » - « j», „

»ΛΑ J* *> Λ O

PATENTANSPRÜCHE

1 „ Verfahren zur Behandlung einer Substanz in flüssiger oder suspendierter Form, insbesondere eines aus in Flüssigkeit suspendierten Zellstoffasern bestehenden Breies mit Gas, bei welchem während der Behandlung durch Bestimmung der konsumierten Gasmenge die zugesetzte Gasmenge so gesteuert wird, daß ein gewünschtes Behandlungsergobnis erzielt wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschrittes

a) Der Substanz wird eine Gasmenge zugesetzt, die in der Substanz in kleinen Blasen fein verteilt wird;

b) Die Dichte der Substanz wird in wenigstens einem Zeitpunkt gemessen, oder es wird die mittlere Dichte während wenigstens einer Zeitperiode gemessen;

c) Die Temperatur und der Druck der Substanz werden entsprechend der gemäß b) gemessenen Dichte gemessen;

d) Der Rest-Gasgehalt der Substanz wird zu den wirksamen, auf den Messungen nach b) und c) beruhenden Zeitpunkten oder Zeitperioden errechnet;

e) Der Gasverbrauch wird als Differenz zwischen der gemäß a) zugesetzten Gasmenge und der Rest-Gasmenge gemäß d) oder zwischen zwei nach d) errechneten Rest-Gasmengen errechnet;

f) Der Gaszusatz gemäß a) wird aufgrund des Verbrauchs nach e) gesteuert.
2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren kontinuierlich ausgeführt wird, wobei sich die Substanz in einem im wesentlichen gleichmäßigen Volumenstroiti bewegt, und daß das Gas in einem im wesentlichen gleichmäßigen Strom zugesetzt und in die Substanz gemischt wird,
3 ο Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

J.IZ.3U IU

die Substanz durch einen im wesentlichen vertikalen Behäl- •f terbei im wesentlichen konstantem überatmosphärlschenj.

Druck und einer Temperatur über 8O⁰C bewegt wird, wobei dem einen Behälterende die Substanz mit dem verteilten Gas kontinuierlich zugeführt wird, während am zweiten Behälterende die Substanz mit einem möglichen Restanteil an Gas den Behälter kontinuierlich verläßt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtewerte in Bezug auf mögliche Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit der Substanz durch den Behälter einjustiert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Brei nicht in den Behälter gepumpt, sondern mit Hilfe eines höheren Druckes in einer vorhergehenden Stufe, wie z. B. einem kontinuierlichen Kocher, durch den Behälter gepreßt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch

j» gekennzeichnet, daß die Dichteänderung der Substanz mit

Hilfe einer statischen Druckdifferenz, zwischen zwei oder mehreren Ebenen im Behälter gemessen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Substanz mit Hilfe eines Radioaktivität verwendenden Verfahrens gemessen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Dichte der Substanz in dem Behälter durch Wiegen des Reaktionsbehälters mit Inhalt gemessen wird.
9. Verfahren nach*.einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz aus Zellstoffbrei mit einer Konzentration von etwa 5 bis 15% besteht und

f daß das Gas Sauerstoff oder ein Sauerstoff enthaltendes

>v Gasgemisch ist.