DE3329256A1 - Process for partitioning a mixture of fibre suspension and light impurities - Google Patents

Process for partitioning a mixture of fibre suspension and light impurities

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Abstract

A process for separating a mixture of a fibre suspension and light impurities into an accepted fraction of fibres and a rejected fraction, which contains the greater proportion of the light impurities plus a portion of the fibres, comprises the partitioning of the mixture in question in a hydrocyclone separator. The characterising feature of the process consists in that the separation takes place in a separation chamber which is provided with at least one deflection strip constructed such that the light impurities which flow on a helical path along the wall of the separation chamber are given a component of motion directed radially inwards. <IMAGE>

Description

Verfahren zum Aufteilen einer Mischung aus Method of dividing a mixture of

Fasersuspension und leichten Verunreinigungen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufteilen einer Mischung aus Fasersuspension und leichten Verunreinigungen gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Fiber Suspension and Light Impurities The present invention relates to a method for dividing a mixture of fiber suspension and light Impurities according to the preamble of claim 1.

Hydrozyklonseparatoren werden in großem Maße in der Zelluloseindustrie verwendet. Bei der üblichsten Betriebsweise wird eine einströmende Mischung aus einer Fasersuspension und schweren Verunreinigungen in eine gereinigte Faserfraktion, welche die Akzeptfraktion ausmacht, und eine eingedickte Strömung aus schweren Verunreinigungen, d.h.Hydrocyclone separators are used extensively in the cellulose industry used. The most common mode of operation is an inflowing mixture of a fiber suspension and heavy impurities in a purified fiber fraction, which makes up the acceptance fraction, and a thickened flow of heavy impurities, i.e.

die Rejektfraktion aufgeteilt. Letztere wird durch den ersten zentralen Auslaß herausgeführt, d.h. durch die Spitze des konischen Teils der Trennkammer, wobei die zuerst genannte Fraktion durch den anderen zentralen Auslaß abgeführt wird, welcher im gegenüberliegenden Teil der Trennkammer angeordnet ist. Bei diesem Betriebsfall spricht man in der Praxis von einem "Vorwärtsreiniger". Es gibt jedoch auch Betriebsfälle, bei denen gewünscht wird, die leichten Verunreinigungen von einer Fasersuspension abzutrennen, und zwar insbesondere wenn es sich um Abfallpapier handelt, welches sowohl schwere Verunreinigungen wie Sandpartikel als auch leichte Verunreinigungen wie Kunststoffpartikel und sogenannte "Stickies" enthält, was Klebstoffpartikel, Teer etc. umfaßt. In diesem Fall werden die Hydrozyklonseparatoren in einer solchen Weise verwendet, daß die von den leichten Verunreinigungen befreite Faserfraktion durch den genannten ersten zentralen Auslaß abgeführt wird, während die leichten Verunreinigungen und Fasern wie eine Rejektströmung durch den anderen zentralen Auslaß abgeführt werden. Im Vergleich zur üblichen Art der Verwendung von Hydrozyklonseparatoren haben somit der Auslaß für die Akzeptfraktion und für die Rejektfraktion ihre Plätze getauscht. In der Praxis wird von einem "umgekehrten Reiniger" gesprochen. über viele Jahre hat man danach gestrebt, die Betriebseffektivität dieser umgekehrten Hydrozyklonseparatoren zu verbessern. Bisher hat es sich als notwendig erwiesen, sie mit einem relativ hohen Druckgefälle zwischen dem Einlaß und dem Akzeptauslaß zu betreiben, um einen ausreichend großen Teil der in der Mischung vorkommenden leichten Verunreinigungen zur Rejektfraktion zu überführen. Es handelt sich hier um ein Druckgefälle in der Größenordnung von 300 bis 600 kPa (3 - 6 kp/cm2), was somit einen entsprechenden Energieverbrauch in Form von Pumparbeit nach sich zieht. Im Hinblick auf die großen Strömungen, die in der Papierindustrie bedingt durch den niedrigen Trockensubstanzgehalt in den tatsächlichen Suspensionen behandelt werden, verursacht dieser Energieverbrauch hohe Betriebskosten, welche naturgemäß soweit wie möglich verringert werden sollen.split the reject fraction. The latter is centralized by the first Outlet led out, i.e. through the Tip of the conical part the separation chamber, with the first-mentioned fraction through the other central Outlet is discharged, which is arranged in the opposite part of the separation chamber is. In this case of operation, one speaks in practice of a "forward cleaner". However, there are also operational cases in which it is desired to have the light impurities to separate from a fiber suspension, especially if it is waste paper which is heavy contaminants such as sand particles as well as light Contains impurities such as plastic particles and so-called "stickies", which are adhesive particles, Tar etc. includes. In this case the hydrocyclone separators will be in one Way that the fiber fraction freed from the light impurities is used is discharged through said first central outlet, while the light Impurities and fibers like a reject flow through the other central one Outlet are discharged. Compared to the usual way of using hydrocyclone separators thus the outlet for the acceptance fraction and for the reject fraction have their places exchanged. In practice, it is called a "reverse cleaner". above For many years efforts have been made to reverse the operational effectiveness of this To improve hydrocyclone separators. Until now has it proven necessary proved to have a relatively high pressure differential between the inlet and the accept outlet to operate to a sufficiently large part of that occurring in the mixture to transfer light impurities to the reject fraction. It is here around a pressure gradient on the order of 300 to 600 kPa (3 - 6 kp / cm2), what thus entails a corresponding energy consumption in the form of pumping work. With regard to the major currents in the paper industry due to deals with the low dry matter content in the actual suspensions , this energy consumption causes high operating costs, which naturally should be reduced as much as possible.

Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß es eine einfache Möglichkeit gibt, einen Hydrozyklonseparator für ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß man einen guten Trennwirkungsgrad für die leichten Verunreinigungen in der Fasersuspension bei einem niedrigen Druckgefälle erreicht. Erfindungsgemäß kennzeichnet sich ein derartiges Verfahren dadurch, daß die Mischung in einer Trennkammer aufgeteilt wird, die mit wenigstens einer Führungsschiene versehen ist, welche in einer solchen Weise ausgebildet ist, daß den leichten Verunreinigungen, die auf einem schraubenförmigen Weg längs der Wandung der Trennkammer strömen, eine radial einwärts gerichtete Bewegungskomponente erteilt werden.It has now been shown, surprisingly, that it is a simple There is a possibility of a hydrocyclone separator for a method of the aforementioned Kind to train in such a way that one has a good separation efficiency for the light impurities achieved in the fiber suspension at a low pressure gradient. According to the invention Such a method is characterized in that the mixture is in a separation chamber is divided, which is provided with at least one guide rail, which in is designed in such a way that the light Impurities, which flow in a helical path along the wall of the separation chamber, a radially inward motion component are granted.

Auf diese Weise kann man einen sehr guten Trennwirkungsgrad für die leichten Verunreinigungen bei einem Druckgefälle bis herunter zu 180 kPa und einen akzeptablen Trennwirkungsgrad bei 90 kPa erreichen, was anhand der Betriebsbeispiele ersichtlich wird, die weiter unten angegeben werden. An und für sich hat es mit Leitschienen der hier vorgesehen Art versehene Zydrozyklonseparatoren schon seit vielen Jahren in der Zelluloseindustrie gegeben. Sie sind jedoch in der Absicht verwendet worden, Fasern daran zu hindern, den Rejektauslaß zu blockieren, wenn man eine Fasersuspension von schweren Partikeln reinigt. In diesem Fall hat man eine gewisse Reduzierung des Trennwirkungsgrades für schwere Partikel beobachtet. Dieser Nachteil wurde jedoch durch den Vorteil aufgewogen, daß der Rejektauslaß offen gehalten werden konnte. Diese Verringerung des Trennwirkungsgrades ist bei den einschlägigen Fachleuten allgemein bekannt und ist offenbar der Grund dafür gewesen, daß die vorliegende Erfindung bisher nicht gefunden worden ist, und zwar trotz des seit Jahren vorhandenen Bedarfs an hochwirksamen Hydrozyklonseparatoren, die mit einem niedrigen Energieverbrauch zum Reinigen von Fasersuspensionen von leichten Partikeln betrieben werden können.In this way you can have a very good separation efficiency for the light contamination with a pressure gradient down to 180 kPa and one Achieve acceptable separation efficiency at 90 kPa, which is based on the operating examples which are given below. In and of itself it has with Guard rails of the type provided here have been provided with cyclone separators since many years in the cellulose industry. However, you are on purpose has been used to prevent fibers from blocking the reject outlet when heavy particles are removed from a fiber suspension. In this case you have some reduction in the separation efficiency for heavy particles was observed. However, this disadvantage was outweighed by the advantage that the reject outlet could be kept open. This reduction in separation efficiency is at is well known to those skilled in the art and is apparently the reason for this been that the present invention has not been found heretofore, namely despite the need for highly effective hydrocyclone separators that has existed for years, those with a low energy consumption for cleaning fiber suspensions can be operated by light particles.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Mischung in einer Trennakmmer aufgeteilt, die mit wenigstens einer axial orientierten Leitschiene versehen ist, die vorzugsweise einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt hat, der mit der Basis an der Wandung der Trennkammer anliegt.In an advantageous embodiment of the method according to the invention the mixture is divided in a Trennakmmer, which with at least one axial oriented guardrail is provided, which is preferably a substantially triangular Has cross section which rests with the base on the wall of the separation chamber.

Die Ausgestaltung der Leitschienen muß an die vorkommenden leichten Verunreinigungen angepaßt werden, um ein optimales Resultat zu erhalten. Die axiale Erstreckung der Leitschienen in dem konischen bzw. zylindrischen Teil der Trennkammer kann bei verschiedenen Betriebsfällen beträchtlich variieren. So kann es in gewissen Fällen geeignet sein, Leitschienen auf der gesamten axialen Länge der Trennkammer vorzusehen, aber üblicherweise werden sie nur auf einem Teil ihrer Länge angeordnet. Es hat sich jedoch gezeigt, daß es oft geeignet ist, den konischen Teil der Trennkammer mit axialen Leitschienen zu versehen, die sich von der Spitze des konischen Teils bis zum 0,7fach des Durchmessers des konischen Teils erstrecken.The design of the guardrails must be based on the light weight Impurities are adapted to get an optimal result. The axial Extension of the guide rails in the conical or cylindrical part of the separation chamber can vary considerably in different operating cases. So it can in certain Cases to be suitable, guide rails along the entire axial length of the separation chamber to be provided, but usually they are only arranged along part of their length. However, it has been shown that it is often suitable to use the conical part of the separation chamber to be provided with axial guide rails extending from the top of the conical part extend up to 0.7 times the diameter of the conical part.

Die Leitschiene kann sogar als eine Schraubenbahn ausgebildet sein, die längs des konischen Teils der Trennkammer verläuft.The guardrail can even be designed as a helical path, which runs along the conical part of the separation chamber.

Die Erfindung wird im nachfolgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. In diesen zeigt: Fig. 1 ein Schema einer Anlage zum Reinigen einer Fasersuspension sowohl von schweren als auch leichten Verunreinigungen; Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Hydrozyklonseparator, der beim erfindungsgemäßen Verfahren Anwendung findet, während Fig. 3 einen Querschnitt durch den Hydrozyklonseparator längs Linie III-III in Fig. 2 zeigt; und Fig. 4 einen Längsschnitt durch den konischen Teil einer Trennkammer zeigt, die für das erfindungsgemße Verfahren Verwendung findet.The invention will be described hereinafter with reference to the attached Figures described in more detail. In these shows: FIG. 1 a diagram of a system for cleaning a fiber suspension of both heavy and light contaminants; Fig. 2 shows a longitudinal section through a hydrocyclone separator that is used in the inventive The method is used, while FIG. 3 shows a cross section through the hydrocyclone separator along line III-III in Figure 2; and FIG. 4 shows a longitudinal section through the conical Shows part of a separation chamber which is used for the method according to the invention.

In Fig.1 bezeichnet 1 einen konventionellen Hydrozyklonseparator und 2 einen "umgekehrten" Hydrozyklonseparator.In Fig.1, 1 denotes a conventional hydrocyclone separator and 2 an "inverted" hydrocyclone separator.

Die sowohl mit schweren als auch leichten Verunreinigungen beladene Fasersuspension wird dem Hydrozyklonseparator 1 durch eine Leitung 3 zugeführt. Eine eingedickte Strömung aus schweren Verunreinigungen wird durch einen Rejektauslaß 4 abgeführt, während eine Strömung aus Fasern und leichten Verunreinigungen durch einen Akzeptauslaß 5 abeführt wird, um dem umgekehrten Hydrozyklonseparator 2 durch eine Einlaßleitung 6 zugeführt zu werden. In diesem umgekehrten Zyklon 2 wird die eintretende Strömung aufgeteilt in eine aus angereicherten leichten Verunreinigungen und Fasern bestehende Strömung, die durch einen Auslaß 8 abgeführt wird, während gereinigte Fasern durch einen Akzeptauslaß 8 abgehen.The ones laden with both heavy and light impurities Fiber suspension is fed to the hydrocyclone separator 1 through a line 3. A thickened current heavy contamination will be through a reject outlet 4 discharged during a flow of fibers and light contaminants is discharged through an accept outlet 5 to the inverted hydrocyclone separator 2 to be supplied through an inlet conduit 6. In this inverted cyclone 2 the incoming flow is divided into one of enriched light impurities and flow consisting of fibers discharged through an outlet 8 during cleaned fibers exit through an accept outlet 8.

In Fig. 2 bezeichnet 9 eine Trennkammer und 10 dessen konischen Teil; 11 stellt einen tangentialen Einlaß dar, 12 ist ein erster zentraler Auslaß, d.h. der Akzeptauslaß, und 13 ist ein zweiter zentraler Auslaß, d.h. der Rejektauslaß. In dem konischen Teil 10 der Trennkammer sind axiale Leitschienen 14 angeordnet, die eine axiale Längserstreckung haben, welche dem o,7fachen des größten Durchmessers des konsichen Teils der Trennkammer entspricht.In Fig. 2, 9 denotes a separation chamber and 10 its conical part; 11 represents a tangential inlet, 12 is a first central outlet, i. the accept outlet, and 13 is a second central outlet, i.e. the reject outlet. Axial guide rails 14 are arranged in the conical part 10 of the separation chamber, which have an axial longitudinal extension which is 0.7 times the largest diameter of the consistent part of the separation chamber.

In Fig. 3 wird ein Querschnitt längs Linie III-III gezeigt, aus dem hervorgeht, daß vier Leitschienen in dem konsichen Teil der Trennkammer angeordnet sind. Der Querschnitt der Leitschienen ist in diesem Fall im wesentlichen dreieckig wobei die Basis der Wandung der Trennkammer zugewandt ist.In Fig. 3 is a cross section along line III-III is shown from the it can be seen that four guardrails are arranged in the consular part of the separation chamber are. The cross section the guardrails in this case is essentially triangular with the base facing the wall of the separation chamber.

In Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch den konischen Teil einer Trennkammer gezeigt, die teilweise mit vier axialen Leitschienen 15, ähnlich den oben erwähnten Leitschienen 14, und teilweise mit einer Leitschiene in Form einer Schraubenbahn 16 versehen ist, die gegen die Symmetrieachse der Trennkammer geneigt ist, so daß einer Strömung in Richtung auf den zentralen Auslaß der Trennkammer (Akzeptauslaß 121) eine radial gerichtete Bewegungskomponente beigebracht wird.In Fig. 4 is a longitudinal section through the conical part of a separation chamber shown, partially with four axial guide rails 15, similar to those mentioned above Guard rails 14, and partially with a guard rail in the form of a helical path 16 is provided, which is inclined to the axis of symmetry of the separation chamber, so that a flow in the direction of the central outlet of the separation chamber (accept outlet 121) a radially directed movement component is taught.

Um die Vorteile aufgrund des neuen Verfahrens zu illustrieren, werden nachfolgend einige Beispiele betreffend die Reinigung einer Fasersuspension angegeben, die leichte Verunreinigungen enthält, und zwar in einer solchen Weise, wie dies mit dem umgekehrten Hydrozyklonseparator 2 gemäß Fig. 1 durchgeführt wird. Allen vier nachfolgend angegebenen Betriebs fällen sind die folgenden Daten gemeinsam: Betriebsdaten für die Fälle A - D Eingeführte Strömung Qi 1/min 200 Akzeptströmung Qa 1/min 100 Rejektströmung Qr 1/min 100 Fasern in Qi Gew.-% 0,7 Fasern in Qi kg/min 1,4 Fasern in Qa kg/min 1,1 Fasern in Qr kg/min 0,3 leichte Verunreinigungen in Qi rel. Gewichtskonzentration 100 Betriebsfall Druckgefälle leichte Verun-Einlaß-Akzept- reinigungen in auslaß kPa Q rel.Gew.-konz.To illustrate the advantages due to the new process, Below are some examples relating to the cleaning of a fiber suspension, which contains light impurities, in such a way as this is performed with the inverted hydrocyclone separator 2 shown in FIG. All The following data are common to four of the operating cases listed below: Operating data for cases A - D Introduced flow Qi 1 / min 200 Accept flow Qa 1 / min 100 Reject flow Qr 1 / min 100 fibers in Qi% by weight 0.7 fibers in Qi kg / min 1.4 fibers in Qa kg / min 1.1 fibers in Qr kg / min 0.3 light impurities in Qi rel. Weight concentration 100 Operating case pressure drop, slight contamination, inlet and acceptance cleaning in outlet kPa Q relative weight conc.

A konv. umgekehrter Zyklon 630 84 B gemäß der Erfindung 180 84 C konv. umgekehrter Zyklon 300 55 D gemäß der Erfindung 90 65 Aus diesem Vergleich geht klar hervor, daß man das Druckgefälle sehr wesentlich senken kann, d.h. von 630 auf 180 kPa unter Beibehaltung eines Trennwirkungsgrades auf einem hohen Niveau von 84/100, während man bei einer noch radikaleren Senkung des Druckgefälles auf 90 kPa noch immer einen guten Trennwirkungsgrad in Höhe von 65/100 erreicht.A conv. inverted cyclone 630 84 B according to the invention 180 84 C conv. inverted cyclone 300 55 D according to the invention 90 65 From this comparison goes clearly shows that the pressure gradient can be reduced very substantially, i.e. from 630 to 180 kPa while maintaining a separation efficiency at a high level of 84/100, while an even more radical lowering of the pressure gradient leads to 90 kPa still achieved a good separation efficiency of 65/100.

Mit einem konventionellen umgekehrten Hydrozyklonseparator erreicht man selbst bei einem Druckgefälle von 300 kPa keinen höheren Trennwirkungsgrad als 55/100.Achieved with a conventional reverse hydrocyclone separator even with a pressure drop of 300 kPa, the separation efficiency is not higher than 55/100.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ergibt somit einen hohen Trennwirkungsgrad bei einem niedrigen Druckgefälle und beinhaltet somit eine wesentliche Energieeinsparung im Vergleich zu bisher verwendeten Verfahren zum Reinigen von Fasersuspensionen von leichten Verunreinigungen.The method according to the invention thus gives a high degree of separation efficiency at a low pressure gradient and thus includes significant energy savings compared to previously used methods for cleaning fiber suspensions of light impurities.

Claims (4)

Patentansprüche 1. Verfahren zum Aufteilen einer Mischung aus einer Fasersuspension und leichten Verunreinigungen teils in eine Akzeptfraktion, welche Fasern enthält, die im wesentlichen von leichten Verunreinigungen befreit ist, und teils in eine Rejektfraktion, die den größten Teil der leichten Verunreinigungen und Fasern enthält, wobei die Mischung durch einen tangentialen Einlaß in die rotationssymmetrische Trennkammer eingespeist wird, welche zumindest teilweise eine konische Kammer enthält, wobei die Mischung in die genannten Fraktionen aufgeteilt wird, worauf die Akzeptfraktion durch einen zentralen AuslaB in der Spitze des konischen Teils direkt ausgetragen wird, während die Rejektfraktion durch einen zweiten zentralen Auslaß ausgetragen wird, der im entgegengesetzten Teil der Trennkammer angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung in einer Trennkammer aufgeteilt wird, die mit wenigstens einer Leitschiene versehen ist, die in einer solchen Weise ausgebildet ist, daß den leichten Verunreinigungen, die auf einem schraubenförmigen Weg längs der Wandung der Trennkammer strömen, eine radial einwärts gerichtete Bewegungskomponente erteilt wird. Claims 1. A method for dividing a mixture of a Fiber suspension and light impurities partly in an accept fraction, which Contains fibers, which is essentially freed from light impurities, and partly in a reject fraction, which contains most of the light impurities and contains fibers, the mixture through a tangential inlet into the rotationally symmetrical Separation chamber is fed, which at least partially contains a conical chamber, the mixture in the said Fractions is divided, whereupon the accept fraction through a central outlet in the tip of the conical Partly is discharged directly, while the reject fraction through a second central one Outlet is discharged, which is arranged in the opposite part of the separation chamber is, characterized in that the mixture is divided in a separation chamber, which is provided with at least one guardrail formed in such a manner is that the light impurities that run along a helical path the wall of the separation chamber flow, a radially inwardly directed movement component is granted. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung in einer Trennkammer aufgeteilt wird, welche mit mindestens einer Leitschiene versehen ist, welche als eine axial orientierte Schiene ausgebildet ist, die vorzugsweise einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweist und mit der Basis an der Wandung der Trennkammer anliegt.2. The method according to claim 1, characterized in that the mixture is divided in a separation chamber, which is provided with at least one guardrail is, which is designed as an axially oriented rail, which is preferably has a substantially triangular cross-section and with the base on the Wall of the separation chamber rests. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung in einer Trennkammer aufgeteilt wird, welche im konischen Teil mit mindestens einer Leitschiene versehen ist, die sich axial von der Spitze des konischen Teils bis zum 0,7fachen dessen Durchmessers erstreckt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Mixture is divided in a separation chamber, which in the conical Part is provided with at least one guardrail extending axially from the top of the conical part extends up to 0.7 times its diameter. 4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung in einer Trennkammer aufgeteilt wird, die mit einer längs der Wandung verlaufenden Schraubenbahn versehen ist.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that the mixture is divided in a separation chamber with one along the wall extending helical path is provided.
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