DE3310605C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung einer in Bewegung längs eines durch Gefäßwände vorgegebenen Weges be­ findlichen Zellstoffsuspension durch Verdrängen der Suspensions­ flüssigkeit durch eine oder mehrere Verdrängungsflüssigkeiten.

Hierbei kann es von Interesse sein, eine schmutzige Flüssigkeit durch eine sauberere Flüssigkeit zu verdrängen, oder es kann z. B. eine gewisse Chemikalien mit Wasser enthaltende Flüssig­ keit verdrängt werden. Es kann auch in Frage kommen, eine Be­ handlungsflüssigkeit zu verdrängen, z. B. eine Bleichflüssigkeit durch eine Waschflüssigkeit oder durch eine andere Bleichflüssig­ keit, und es kann eine Verdrängung durch eine Flüssigkeit mit anderen Eigenschaften in bezug auf z. B. Temperatur, Färbung, pH-Wert in Frage kommen.

Modere sogenannte geschlossene Papierfabriken versuchen die Zellstoffkonzentration (Stoffdichte) durch die verschiedenen Herstellungs­ stufen, z. B. Waschen, Bleichen und Absieben, verhältnismäßig konstant zu halten. Mit Hilfe der modernen Einrichtung kann man eine Verdünnung des Zellstoffs und eine anschließende Ver­ dickung der Zellstoffsuspension vermeiden. Dadurch wird an Pumpen­ energie, an Wärme und an Bauvolumen gespart. In Wasch- und Bleich-Abteilungen sind zum Waschen und Verdrängen von Zell­ stoffbrei bei einer Konzentration von 7-15% die kontinuier­ lichen Diffusoren als Verbesserung im Vergleich zu den üblichen Trommel-Waschvorrichtungen eingeführt worden. Solche Diffusoren können von offener Art sein, wie sie z. B. in der SE-PS 1 98 496 und der SE-PS 2 25 814 (entsprechend der US-PS 33 72 087 und der US-PS 33 48 390) beschrieben sind, und die in Gefäßen ohne überatmosphärischen Druck arbeiten. Kürzlich sind auch die sogenannten Druckdiffusoren verwendet wor­ den, die Zellstoffsuspensionen in geschlossenen Systemen bei überat­ mosphärischem Druck behandeln können. Sie sind im Prinzip be­ schrieben in folgenden Druckschriften: SE-PS 3 94 821 (entsprechend der US-PS 40 41 560, US-PS 43 68 628) DE-OS 30 46 969 und DE-OS 30 43 011.

Die Diffusoren haben wenigstens ein Extraktionssieb, das in axialer Richtung hin- und herbewegbar ist und die im allge­ meinen mit der gleichen Einlaß- und Auslaßkonzentration der Zellstoffsuspension arbeiten und die sich in dieser Hinsicht we­ sentlich von den üblichen Trommel-Waschvorrichtungen unter­ scheiden, die normalerweise eine Einlaß-Zellstoff-Konzen­ tration (Stoffdichte) von etwa einem Prozent und eine Auslaß-Zellstoff- Konzentration von 8-15% aufweisen. Auch die Dicke der Zell­ stoffbahn unterscheidet sich wesentlich in den beiden Fällen, da diese bei Trommel-Waschvorrichtungen etwa 10-30 mm im Ver­ gleich zu etwa 50-500 mm in den Diffusoren sein kann. Mit der verhältnismäßig dünnen Bahn auf den Trommel-Waschvorrich­ tungen ist es praktisch unmöglich, zu vermeiden, daß ein wesent­ licher Teil der zugesetzten Waschflüssigkeit oder Verdrängungs­ flüssigkeit durch die Zellstoffbahn strömt, während in einem Diffusor mit einer verhältnismäßig dicken Zellstoffbahn kon­ stanter Dicke es möglich ist, eine Verdrängungsfront zwischen der zugesetzten Flüssigkeit und der in der Zellstoffsuspension vor­ handenen Suspensionsflüssigkeit genau zu steuern.

Unter Verwendung der Vorteile, die als solche bei Diffusoren möglich sind, in spezieller Weise, was unten beschrieben werden soll, ist es Ziel der Erfindung, maximale Ergebnisse in bezug auf die Wiedergewinnung von Reaktionschemikalien, auf das Waschergebnis und die Isolation oder Trennung von verschiede­ nen Behandlungsstufen zu erreichen. Die Erfindung ergibt sich aus den Patentansprüchen.

Ein Verfahren zum Gegenstrom-Waschen von Zellstoff ist bekannt (US-PS 36 98 995). Ferner ist ein System zur Verringerung der Übertragung von Chemikalien zwischen den Behand­ lungsstufen bekannt (US-PS 43 10 384). In beiden Fällen geht es um die Verwendung von rotierenden Trommel-Waschvorrich­ tungen für das Waschen als solches. Als grundsätzlicher Unter­ schied zwischen den genannten Druckschriften und der vorlie­ genden Erfindung kann angegeben werden, daß nach der US-PS 36 98 995 nur eine Art von Waschflüssigkeit in jeder Wasch­ vorrichtung zugesetzt wird und nur eine Art von Filtrat weg­ transportiert wird, und daß nach der US-PS 43 10 384 nur eine oder möglicherweise zwei verschiedene Waschflüssigkeiten in jeder Trommel-Waschvorrichtung zugesetzt wird, während nur eine Art von Filtrat extrahiert wird.

Es ist auch ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt (DE-OS 19 24 693), nach welchem die Dicke der Zellstoffsus­ pension-Strömungsbahn verändert und somit die Zellstoffsuspen­ sion durch Querschnittsverengungen im Transportweg unter Druck gesetzt und Flüssigkeit ausgetrieben wird, während Verdrängungs­ flüssigkeit an vorbestimmten Bereichen des Transportweges zu­ geführt und verdrängte Flüssigkeit an in Transportrichtung ver­ setzt angeordneten Bereichen abgeleitet wird. Mit diesem Ver­ fahren ist es nicht möglich, in bezug auf die Wiedergewinnung von Reaktionschemikalien in bezug auf das Waschergebnis oder in bezug auf die Isolation bzw. Trennung von verschiedenen Behandlungsstufen optimale Ergebnisse zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem eine verbesserte Rückgewinnung von Chemikalien, ein verbessertes Waschergeb­ nis und eine gute Trennung von verschiedenen Behandlungsstufen erzielbar sind.

Dies wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an Bei­ spielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Gefäß mit einer Bahn aus Zellstoffasern und Suspensionsflüssigkeit, die ent­ lang dem Weg drei Verdrängungsflüssigkeiten auf einer Seite der Bahn ausgesetzt ist und die auf der anderen Seite der Extraktion von drei entsprechenden Mengen an Austauschflüssigkeit ausgesetzt ist,

Fig. 2 einen Querschnitt durch zwei Gefäße mit Zellstoffsuspensions- Bahnen, von denen jede dem Zusatz von zwei Verdrän­ gungsflüssigkeiten und zwei Extraktionen von Aus­ tauschflüssigkeiten ausgesetzt ist, und

Fig. 3 schematisch ein Strömungsschaubild für einen Gegen­ strom-Waschprozeß mit zwei Waschvorrichtungen hinter und einer Waschvorrichtung vor einem Reaktionsgefäß.

In Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine Menge einer Zellstoff­ suspension 2 mit einer gewissen mittleren Konzentration gezeigt, die ohne Rühren nach abwärts bewegt wird, und zwar in einem Gefäß 1, in welchem die Zellstoffsuspension auf der rechten Seite in der Figur durch geeignete Öffnungen in der Gefäß­ wand an drei Bereichen 3, die axial voneinander entfernt sind, drei verschiedene Flüssigkeiten 11, 12 und 13 zugesetzt werden. Die zugesetzten Flüssigkeiten verdrängen teilweise die Flüssig­ keit, die in der Zellstoffsuspension vorhanden ist und die auf der anderen Seite der Zellstoffbreibahn durch geeignete Öffnungen an drei Bereichen 4, die in axialer Richtung voneinander ent­ fernt sind, wie es dort dargestellt ist, als Flüssigkeiten 15, 16 und 17 das Gefäß verlassen. Durch eine geeignete Be­ ziehung zwischen der Zellstoffsuspensions-Bahndicke, wenn diese sich nach abwärts bewegt, d. h. etwa der Abstad zwischen den Be­ reichen 3 und 4, den zugesetzten Flüssigkeitsmengen, der Bahn­ geschwindigkeit nach abwärts und den extrahierten Flüssigkeits­ mengen, ist es möglich, extrem scharfe Verdrängungsfronten 5, 6 und 7 zu erhalten, und zwar im ersten Falle zwischen der ur­ sprünglichen Suspensionsflüssigkeit in dem Zellstoffbrei 2 und der zugesetzten Flüssigkeit 11, im zweiten Fall zwischen der Flüssigkeit 11 und der Flüssigkeit 12 und im dritten Falle zwi­ schen der Flüssigkeit 12 und der Flüssigkeit 13, zu erhalten, während gleichzeitig die Fronten in den vorhergehen­ den Stufen beibehalten werden. Wenn also von einer Verdrängungs­ front zwischen zwei Flüssigkeiten gesprochen wird, soll dies so verstanden werden, daß beide Flüssigkeiten in dem Zell­ stoffbrei vorhanden sind und daß sich die Front von der rech­ ten Seite in der Figur zur linken Seite bewegt, während gleich­ zeitig sich die Zellstoffsuspension nach abwärts bewegt.

Wie in der Figur angedeutet, werden die Flüssigkeiten 11-13 in den Bereichen 3 durch Öffnungen zugesetzt, die aus einer Art Siebplatten-Perforation bestehen können, so daß eine gleichmäßige Verteilung über eine bestimmte Entfernung und über die gesamte Breite der Vorrichtung erreicht wird. Wenn es sich um einen kreisförmigen Diffusor mit ringförmigem Quer­ schnitt der Zellstoffsuspensionsbahn handelt, wird also die Flüssig­ keit in axialer Richtung und um den inneren Umfang oder den äußeren Umfang der Zellstoffsuspensionsbahn verteilt, und zwar ab­ hängig davon, ob sich die Flüssigkeit radial nach auswärts oder nach einwärts bewegt. Hierdurch kann die Flüssigkeit wahl­ weise durch kreisförmige oder schlitzförmige Öffnungen strömen, die in einem bestimmten axialen Abstand voneinander angeordnet sind, um eine Verteilung zu erreichen, die so gleichmäßig ist wie möglich. In bezug auf Fig. 1 kann als solches die Möglich­ keit gegeben sein, zu kontrollieren, wie groß der Bereich in axialer Richtung ist, der für jede der drei Flüssigkeiten 11, 12 und 13 zu verwenden ist, was relativ zu der jeweiligen Flüssigkeitsmenge erfolgen kann. Wenn erforderlich, ist es auch möglich, daß zwei oder mehrere der Bereiche vergrößert werden, so daß sie sich berühren. Prinzipiell in gleicher Weise ist es dann zweckmäßig, daß auch auf der Extraktionsseite der Vorrichtung eine Steuermöglichkeit vorgesehen wird, um die Erstreckung der Extraktionsbereiche in axialer Richtung zu vergrößern. Jeder Extraktionsbereich hat im Prinzip die gleiche Ausdehnung wie der Bereich für die zugesetzte Flüssigkeit, und er ist normalerweise auf der gleichen Höhe angeordnet, d. h. auf der unmittelbar gegenüberliegenden Seite der Zellstoffsuspensions­ bahn. Dadurch sind extrem gute Möglichkeiten für die Steuerung des Flüssigkeitsstromes durch die Zellstoffsuspension möglich, um das vorteilhaftest gewünschte Ergebnis zu erhalten. Wie ferner in der Figur mit der gestrichelten Linie 8 gezeigt, die ein in axialer Richtung auf- und abwärts bewegbares Extraktionssieb mit Gleitdichtungen 9 am oberen Teil und am Boden andeutet, kann die Extraktion von Flüssigkeit zweckmäßig durch eine Sieb­ vorrichtung erfolgen, was für den obenerwähnten Druckdiffusor typisch ist (zur Vereinfachung ist die Antriebsvorrichtung für das Sieb nicht dargestellt). Die Bewegung verhindert ein Ver­ stopfen der Sieböffnungen, und sie erleichtert die Bewegung der Zellstoffsuspension durch das Sieb, und zwar inbesondere des­ halb, weil der Druckdiffusor die eingebaute Besonderheit besitzt, daß, wenn sich das Sieb entgegengesetzt zur Zellstoffbreibe­ wegung bewegt, eine kleine Menge der extrahierten Flüssigkeit gleichmäßig verteilt durch die Sieböffnungen zurückgespült wird. Das im Prinzip dargestellte Gefäß 1 kann sehr wohl ein Druckdiffusor sein, wenn das Gefäß 1 am oberen Ende und am unteren Ende geschlossen ist und mit geeigneten Einführvor­ richtungen und Austragvorrichtungen versehen ist. Ein großer Vorteil eines Druckdiffusors besteht weiterhin darin, wie es der Name erkennen läßt, daß er zweckmäßig für überatmosphäri­ schen Druck hergestellt wird, wodurch, wenn erforderlich, heiße Flüssigkeiten über 100°C verwendet werden können. Die Flüssigkeiten können dann mit Dampf in einem verbundenen Drucksystem erhitzt werden. Neben dem Strom von Verdrängungs­ flüssigkeiten durch die Zellstoffbahn zeigt Fig. 1, wie die obere Extraktion 15 aus Suspensionsflüssigkeit von dem in den Behälter eintretenden Zellstoffbrei 2 besteht, wie die zweite Extraktion 16 aus einer Mischung der ursprünglichen Suspensionsflüssigkeit und der zugesetzten ersten Verdrängungs­ flüssigkeit 11 besteht, wie die dritte Extraktion 17 aus einer Mischung aus ursprünglicher Suspensionsflüssigkeit und der ersten zugesetzten Verdrängungsflüssigkeit 11 und der zweiten zugesetzten Verdrängungsflüssigkeit 12 besteht und wie der Zellstoffbrei, der schließlich nach abwärts strömt, eine Mi­ schung aus ursprünglicher Suspensionsflüssigkeit und aus den Flüssigkeiten 11 und 12 und der zuletzt zugesetzten Verdrän­ gungsflüssigkeit 13 enthält. Es wird besonders darauf hinge­ wiesen, daß die erste Extraktion nur oder im wesentlichen zum größten Teil ursprüngliche Suspensionsflüssigkeit enthält und daß die letzte Extraktion 17 keine oder nur einen sehr kleinen Teil der zuletzt zugesetzten Verdrängungsflüssigkeit 13 ent­ hält. Ferner soll erwähnt werden, daß durch geeignete Steuerung die Möglichkeit gegeben ist, daß die Zellstoffsuspension abschließend nur oder im wesentlichen zum größten Umfang Flüssigkeit ent­ hält, die von der zuletzt zugesetzten Verdrängungsflüssigkeit herrührt. Hierdurch ist es möglich, die zuerst bzw. die zu­ letzt zugesetzte Verdrängungsflüssigkeit bis zu 95% des Flüssigkeitsgehaltes der Zellstoffsuspension in dem jeweiligen Zeitmoment ersetzen zu lassen.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Schnitt durch zwei Behälter 100 und 200, durch die die Zellstoffsuspension in Reihe hindurchströmt, d. h. diese fließt zuerst durch den Behälter 100, worauf er gemischt wird und dann durch den Behälter 200 strömt. In beiden Behältern werden mit einem Abstand voneinander zwei Flüssigkeiten zugesetzt, und es werden zwei Extraktionen vor­ genommen. In dem Behälter 100 werden die Flüssigkeiten 111 und 112 zugesetzt, und es werden die Flüssigkeiten 115 und 116 extrahiert. In der Vorrichtung 200 werden die Flüssigkeiten 211 und 212 zugesetzt, und es werden die Flüssigkeiten 215 und 216 extrahiert. Wenn man annimmt, daß die Behälter ein Teil eines Waschsystems sind, das nach dem Gegenstromprinzip ar­ beitet, wird die zuerst extrahierte Flüssigkeit 215 in dem Behälter 200 zum Behälter 100 zurückgeführt, wo die Flüssig­ keit als erste Verdrängungsflüssigkeit, d. h. als Flüssigkeit 111 zugesetzt wird. Darauf wird die als zweite extrahierte Flüssigkeit 216 der zweiten Vorrichtung als zweite Verdrän­ gungsflüssigkeit 112 in der ersten Vorrichtung zugesetzt. In der ersten Vorrichtung 100 enthält die erste Extraktion 115 die ursprüngliche Suspensionsflüssigkeit, die beispielsweise in einem Waschsystem aus der verwendeten Schwarzlauge besteht, die zu einer vorhergehenden Behandlungsstufe oder beispiels­ weise zu der Wiedergewinnungsanlage für Chemikalien zurückge­ führt werden kann. Die zweite Extraktion 116 von der ersten Vorrichtung kann z. B. zu einer vorhergehenden Behandlungsstufe zurückgeführt werden, die möglicherweise bei einer höheren Zellstoffsuspensions-Konzentration (Stoffdichte) arbeitet und die deshalb als Ver­ dünnungsflüssigkeit, beispielsweise in einem kontinuierlich arbeitenden Sauerstoff-Entholzungs-Reaktor, verwendet werden kann. Die in der zeiten Vorrichtung zugesetzten Flüssigkeiten 211 und 212 können aus identischen Flüssigkeiten oder ver­ schiedenen Flüssigkeiten bestehen, um die gewünschten Ergebnis­ se zu erhalten. In einem Waschsystem kann die erste Flüssig­ keit 211 aus einer schwächeren verwendeten Kochlauge oder Kon­ densat bestehen, und es kann die Flüssigkeit 212 aus reinem Wasser bestehen.

Wenn die Behälter 100 und 200 ein Teil eines Bleichsystems sind, kann eine bestimmte chemische Suspensionsflüssigkeit in der Zellstoffsuspension 102, die am ersten Gefäß 100 ankommt, durch eine Flüssigkeit 111 mit einem anderen chemischen Gehalt ver­ drängt werden, und es kann die Flüssigkeit 111 später durch die Flüssigkeit 112 verdrängt werden, die mit neuen Chemika­ lien aufgefrischt worden sein kann, die eine andere chemische Zusammensetzung besitzt oder die möglicherweise aus einer ge­ eigneten Waschflüssigkeit, z. B. Wasser, besteht. In dem Falle, in dem die zuletzt zugesetzte Flüssigkeit 112 aus einer Chemi­ kalie in der Bleichfolge besteht, ist es ausnehmend günstig, daß die Zellstoffsuspension gemischt wird, bevor er nach einer geeig­ neten Verweilzeit in den nächsten Behälter 200 strömt, in der eine fortgesetzte Behandlung durch Verdrängung der Flüssig­ keit durch andere Flüssigkeiten in ähnlicher Weise erfolgen kann. In dem sogenannten Druckdiffusor erfolgt dieses Mischen von Zellstoffsuspension und Chemikalien zweckmäßig bereits in Ver­ bindung mit dem Austragen aus dem Diffusor.

Dies ist auch in günstiger Weise beispielsweise bei heißer Zellstoffsuspension möglich, welche durch die Vorrichtung 100 nach abwärts strömt, indem die erste Verdrängungsflüssigkeit 111 beispielsweise aus einer warmen Flüssigkeit besteht und die andere Verdrängungsflüssigkeit 112 aus wärmerer Flüssigkeit besteht. Die Zellstoffsuspension, die später die Vorrichtung ver­ läßt, hat dann teilweise die ursprüngliche Suspensionsflüssig­ keit und teilweise die warme erste zugesetzte Verdrängungs­ flüssigkeit, die durch die Extraktionen 115 bzw. 116 verdrängt worden ist, erhalten, und es hat die Zellstoffsuspension dann, allge­ mein gesprochen, die gleiche Temperatur oder eine etwas niedri­ gere Temperatur erhalten als die zugesetzte Flüssigkeit 112, und zwar abhängig von den relativen Mengen der zugesetzten Flüssigkeiten und zwischen solchen Flüssigkeiten und der in dem verbleibenden Zellstoffsuspensionsstrom vorhandenen Flüssigkeits­ menge. Somit findet sich durch Auswahl der richtigen relativen Mengen alle der Flüssigkeit 112 zugesetzte Wärmeenergie in der den Behälter 100 verlassenden Zellstoffsuspension. In den obigen Beschreibungen der Fig. 1 und 2 sind mit Beispielen die Grund­ lagen darüber gezeigt worden, wie gemäß der Erfindung Flüssig­ keit in einem sogenannten Diffusor verdrängt wird. Unten wird nunmehr an Beispielen von erhaltenen Ergebnissen die Wirkung der Verdrängungen bei bestimmten aktuellen Fällen gezeigt. Um die gleiche Konzentration der Zellstoffsuspension mit Strömen durch einen Diffusor gleich zu halten, muß die Summe der Flüssigkeit, die zugesetzt wird, der Summe an Flüssigkeit entsprechen, die extrahiert wird, jedoch kann mit bezug auf Fig. 1 irgendeine der zugesetzten Mengen 11, 12 und 13 natürlich ungleich sein, was alles von dem gewünschten Resultat abhängt, und in gleicher Weise können die Mengen 15, 16 und 17, die extrahiert werden, unterschiedlich sein. Die extrahierten Mengen müssen aber aus­ geglichen sein, so daß unter Berücksichtigung dessen, was und wieviel zugesetzt wird, die Konzentration konstant gehalten wird und das wünschenswerteste Ergebnis der Verdrängung erhal­ ten wird. Es ist natürlich auch durch Steuerung der Mengen mög­ lich, eine gewisse Eindickung bzw. Verdünnung der Zellstoff­ suspension zu erreichen, wenn dies gewünscht ist, jedoch ist es in einer mehrstufigen Folge üblicherweise vorteilhaft, die Konzen­ tration so gleichmäßig wie möglich zu halten. Während der Verdrängung sollten die zugesetzten bzw. extrahierten Flüssig­ keitsmengen deshalb der Flüssigkeitsmenge entsprechen, die in dem verlassenden Zellstoffsuspensionsstrom vorhanden ist, jedoch im praktischen Betrieb wird eine etwas größere Menge, z. B. 10-20% größer, zugesetzt bzw. extrahiert.

In Fig. 3 ist die prinzipielle Ausbildung eines Waschsystems gezeigt, das in vielen Behandlungsstufen in einer Papier­ fabrik vorhanden sein kann, wobei dieses aus drei Druckdiffu­ soren 301, 302, 303, einem Reaktionsbehälter oder Reaktionsturm 310 und zwei Wärmeaustauschern 316 und 317 und aus Zellstoff­ suspensionsleitungen 311-315 besteht. Ferner besteht die Anlage aus Flüssigkeitsleitungen 321-328, Dampfleitungen 318 und einer Kondensatleitung 319. Zur Vereinfachung sind keine Pumpen dargestellt. Das System arbeitet in folgender Weise:

Zellstoffbrei mit einer Konzentration von etwa 10% kommt in der Leitung 311 beispielsweise von einem kontinuierlich ar­ beitenden Kocher mit einem Druck an, der ausreicht, um den Zellstoffbrei durch den Druckdiffusor 301 strömen zu lassen und um einen ausreichenden Druck für die Reaktion in dem Turm 310 zu ermöglichen.

Dieser Turm-Druck kann wiederum ausreichend sein, um den Zellstoffbrei durch Druckdiffusoren 302 und 303 strömen zu lassen, weshalb keine Pumpen in diesem System gezeigt worden sind. Der Zweck des Druckdiffusors 301 besteht teilweise darin, den Zellstoffbrei zu waschen, und teilweise darin, den Zellstoffbrei zu erhitzen. Die zuerst extrahierte Flüs­ sigkeit 327 ist die stärkste Flüssigkeit in bezug auf die Konzentration von Trockenstoffen, und es kann zweckmäßig sein, sie zur Kocher-Waschzone zurückzuleiten, während die schwächere Flüssigkeit 328 zur Austragzone des Kochers strömt.

Das Waschen ist sehr wirksam, und es ist das Kochen oder Aufschließen auf diese Weise von der folgenden Behandlung isoliert. Die zweite extrahierte Flüssigkeit 328, die zweck­ mäßig zur Verdünnung zum Bodenteil des Kochers zurückgeführt wird, kommt in einem großen Ausmaße mit der Zellstoffsuspension zum Druckdiffusor 301 zurück. Der gewaschene Zellstoff wird weiter durch die Leitung 312 zum Reaktionsturm geleitet, der z. B. eine Sauerstoff-Behandlungsstufe mit einer Tempera­ tur und einem überatmosphärischem Druck sein kann, die für eine solche Behandlung der Zellstoffsuspension geeignet sind. Nach dieser Behandlungsstufe strömt diese weiter durch die Leitung 313 zum Diffusor 302 und durch die Leitung 314 zum Diffusor 303, von dem er das System abschließend ver­ läßt zu einer möglichen weiteren Behandlungsstufe, und zwar durch die Leitung 315.

Die Verdrängungsflüssigkeiten 321 und 322 zum Druckdiffusor 303 bestehen zweckmäßig aus Wasser mit möglicherweise unter­ schiedlichen Temperaturen. Wenn die folgende Stufe eine Zellstoff­ suspension mit einer bestimmten Temperatur erfordert, kann die letzte Verdrängungsflüssigkeit 322 zweckmäßig diese Temperatur oder eine etwas unterschiedliche Temperatur haben, so daß der Zell­ stoffbrei, welcher durch die Leitung 315 die Anlage verläßt die gewünschte Temperatur erhält. Die durch die Leitungen 323 und 324 extrahierte Flüssigkeit wird zum Druckdiffusor 302 zu­ rückgeleitet, wo die zuerst extrahierte Flüssigkeit 323 vom Druckdiffusor 303 als erste Verdrängungsflüssigkeit zuge­ setzt wird und die zweite Extraktionsflüssigkeit 324 vom Druckdiffusor 303 als zweite Verdrängungsflüssigkeit zuge­ setzt wird. Vom Druckdiffusor 302 wird die zuerst extrahierte Flüssigkeit 325, die etwa die gleiche Temperatur hat wie der Zellstoffbrei, wenn er den Reaktionsturm 310 verläßt, durch den Wärmeaustauscher 316 geleitet, um einen Teil seines Wärmeinhaltes abzugeben, bevor die Flüssigkeit als erste Verdrängungsflüssigkeit in den Druckdiffusor 301 zugesetzt wird. Die zweite extrahierte Flüssigkeit 326 vom Druckdiffu­ sor 302, die eine niedrigere Temperatur hat als die Flüssig­ keit in der ersten Extraktion 325, wird zum gleichen Wärme­ austauscher 316 geleitet, um erhitzt zu werden, bevor sie als zweite Verdrängungsflüssigkeit im Druckdiffusor 301 zuge­ setzt wird. Da die zuletzt zugesetzte Verdrängungsflüssigkeit 326 sich grundsätzlich in der Zellstoffleitung 312 befin­ det, heizt diese Flüssigkeit die Zellstoffsuspension in der Leitung auf die gewünschte Temperatur auf. Möglicherweise kann eine kleinere Menge an indirektem Niederdruckdampf durch die Lei­ tung 318 dem Wärmeaustauscher 317 für eine zusätzliche Er­ hitzung der Flüssigkeit in der Leitung 326 zugesetzt werden, der wiederum die Zellstoffsuspension in der Leitung 312 erhitzt.

Bei einer Rechnung unter Bezugnahme auf Fig. 3 mit einer kon­ stanten Zellstoffbreikonzentration von 10% und einem thermi­ schen DR (DR = "Verdrängungsverhältnis", das im thermischen Sinne definiert werden kann als das Verhältnis zwischen der Temperaturdifferenz des eintretenden und austretenden Zell­ stoffbreies und der Temperaturdifferenz zwischen dem eintre­ tenden Zellstoffbrei und der eintretenden Waschflüssigkeit) DR = 0,90 und W ("Waschkoeffizient", das ist das Verhältnis zwischen der zugesetzten Flüssigkeitsmenge pro kg trockenem Zellstoff und der Flüssigkeitsmenge beim Verlassen des Zellstoffbreies pro kg trockenem Zellstoff) W = 1,20 kann man feststellen, daß eine notwendige Dampfmenge von 66 kg/Tonne Zellstoff in einem entsprechenden System, jedoch mit üblichen Verdrängungs­ verfahren (eine Waschflüssigkeit und eine Extraktion pro Stufe) auf 39 kg/Tonne Zellstoff verringert werden kann, das ist eine Wärmeenergie-Verringerung von etwa 40%. Dies erfolgt zu dem Zweck, eine Einlaßtemperatur von 95°C im Reaktor 310 zu er­ reichen, und zwar basierend auf 70°C in dem einkommenden Zell­ stoffbrei in der Leitung 311 und 50°C in den Waschflüssig­ keiten 321 und 322. Das in Fig. 3 gezeigte System ist ins­ besondere anwendbar nach einer üblichen Siebung mit niedri­ ger Konzentration, was eine Eindick-Vorrichtung erforderlich macht, beispielsweise eine Trommel-Waschvorrichtung, bei der ein großer Wärmeverlust in die Atmosphäre unvermeidbar ist. Der erste Druckdiffusor 301 wirkt dann als eine wirksame "Wärmesperre".

Weiter ist in bezug auf Fig. 3 bei praktischen Versuchen in einer Papierfabrik in Verbindung mit einer Sauerstoffstufe mit hoher Dichte in einem Reaktor 310 und mit einem folgen­ den Druckdiffusor mit veränderlichen Flüssigkeitsmengen ge­ mäß der Erfindung ein um etwa 20% besseres Waschergebnis im Vergleich mit der gleichen Einrichtung mit üblichem Flüssig­ keitsstrom mit nur einer den Waschdiffusor verlassenden Flüs­ sigkeitsmenge erreicht worden. Im Vergleich mit Fig. 3 führt die Leitung 326 dann zum Austragteil des Reaktors 310 zur Ver­ dünnung der Zellstoffsuspension auf eine Konzentration von etwa 10%. Nach einer theoretischen Berechnung sollte das Wascher­ gebnis nahe an 40% besser sein mit Waschdiffusoren, die mit­ einander in Reihe geschaltet sind wie in Fig. 3 und mit Flüssigkeitsströmen gemäß der Erfindung. In einem entspre­ chenden konventionellen System könnte man in jeder Waschstufe, die dann selbst ein Diffusor oder eine Waschvorrichtung sein könnte, nur eine einkommende Verdrängungsflüssigkeit und nur eine austretende Verdrängungsflüssigkeit in jeder Stufe haben, die im Prinzip, wie oben erwähnt, im Gegenstrom geführt werden, dies jedoch dann mit berträchtlich geringerem Erfolg. In den beschriebenen Diffusor-Systemen wird das erfindungsgemäße Prinzip somit so verwendet, daß gleichzeitig ein optimaler Gegenstrom-Wascheffekt erhalten wird, d. h., es wird alle Wärme bewahrt, die in dem System verbleibt. Die Verdrängung erfolgt nach dem sogenannten "Folge-Verdrängungs-Prinzip" und kann verglichen werden mit einer "thermischen Batterie".

Claims (11)

1. Verfahren zur Behandlung einer in Bewegung längs eines durch Gefäßwände vorgegebenen Weges befindlichen Zellstoff­ suspension durch Verdrängen der Suspensionsflüssigkeit durch eine oder mehrere Verdrängungsflüssigkeiten, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Querschnitt der Zellstoffsuspension- Strömungsbahn und die durchschnittliche Stoffkonzentration entlang des Weges ohne zu mischen im wesentlichen beibehalten werden, während die Verdrängungsflüssigkeit (oder -flüssigkei­ ten) an der einen Seite der Zellstoffsuspension-Strömungsbahn in mindestens zwei in einem Abstand voneinander längs des Weges befindlichen Bereichen (3) zugeführt wird (werden), daß ein Teil der in der Zellstoffsuspension anwesenden Flüssigkeit in diesen mindestens zwei Bereichen zu Bereichen (4) an der entgegengesetzten Seite der Zellstoffsuspension-Strömungsbahn hin verdrängt werden und daß zwischen den Mengen zugeführter Flüssigkeit und den Mengen verdrängter Flüssigkeit ein solches Gleichgewicht eingestellt wird, daß die erste verdrängte Flüssig­ keit (15) allein oder hauptsächlich aus ursprünglicher Suspen­ sionsflüssigkeit besteht und daß die letzte verdrängte Flüs­ sigkeit (17; 116; 216) keine oder nur eine sehr geringe Menge der zuletzt zugeführten Verdrängungsflüssigkeit (13; 112, 212) enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der zuletzt zugesetzten Flüssigkeit soviel zugesetzt wird, daß die Zellstoffsuspension abschließend ausschließlich im wesentlichen Flüssigkeit enthält, die von der zuletzt zugesetzten Verdrän­ gungsflüssigkeit herrührt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellstoffsuspensions-Strömungsbahn in einem langgestreckten geschlossenen Verdrängungsgefäß gehalten wird, in dessen erstes Ende die Zellstoff-Suspension eingeführt und aus dessen zweitem Ende hinausgefördert wird, daß die Verdrängungsflüs­ sigkeit der in dem Gefäß befindlichen Strömungsbahn durch wenigstens zwei mit axialem Abstand voneinander angeordneten Einlaßbereichen zugesetzt wird, daß die Verdrängungsflüssig­ keit die Suspensionsflüssigkeit durch ein axial hin- und her­ bewegbares Extraktionssieb in dem Gefäß hindurch verdrängt und daß die verdrängte Flüssigkeit extrahiert und von wenigstens zwei mit axialem Abstand voneinander gelegenen Extraktionsbe­ reichen des Filtratraumes hinter den Extraktionssieben weg transportiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellstoff durch wenigstens zwei Verdrängungsgefäße (100, 200) zum Strömen gebracht wird, die in Reihe geschaltet sind, wobei die erste Extraktion (215) von einem Gefäß (200) als erste Verdrängungsflüssigkeit (111) im nächstvorhergehenden Gefäß (100) verwen­ det wird, daß die zweite Extraktion (216) als zweite Verdrängungs­ flüssigkeit (112) im nächstvorhergehenden Gefäß (100) verwendet wird, daß die dritte Extraktion als dritte Verdrängungsflüssigkeit ver­ wendet wird usw., wobei die jeweils abgeführte Flüssigkeit unter Auslassung wenigstens des zunächstliegenden Bereiches zu einem vorhergehenden Bereich zurückgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zellstoffsuspension in einem Weg mit ringförmigem Querschnitt bewegt wird, wobei sich die zugesetzten und ex­ trahierten Flüssigkeiten radial mit zur Strömungsbahn der Zellstoffsuspension quer ver­ laufender Strömungsrichtung bewegen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zugesetzte Verdrängungsflüssigkeit oder die Verdrängungs­ flüssigkeiten sich radial nach einwärts durch die Strömungsbahn der Zellstoffsuspension bewegen.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdrängungsgefäß mit einem überatmosphärischen Druck von einem Bar und/oder mit erhöhter Temperatur oberhalb 100°C be­ trieben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zuerst bzw. die zuletzt zugesetzte Verdrängungsflüssigkeit bis zu etwa 95% des Zellstoffsuspensions-Flüssigkeitsgehaltes in dem betreffenden Zeitpunkt verdrängt.

9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung der wenigstens zwei Einlaßbereiche in bezug auf die betreffenden zugesetzten Flüssigkeitsmengen geregelt werden und daß sie - wenn erforderlich - verlängert werden, so daß sie sich berühren.

10. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung der wenigstens zwei Extraktionsbereiche in bezug auf die betreffenden extrahierten Flüssigkeitsmengen geregelt werden und daß sie - wenn erforderlich - so verlän­ gert werden, daß sie sich berühren.

11. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Zusätze bzw. Extraktionen von Flüssigkeit entlang dem Weg individuell gesteuert werden und daß die eingebrach­ ten und ausgetragenen Gesamtmengen so gesteuert werden, daß die Zellstoffkonzentration (Stoffdichte) etwa konstant gehalten wird.