DE549228C - Verfahren und Einrichtung zum Aufschliessen von Holz und anderem zellstoffhaltigen Fasergut - Google Patents

Description

Nach dem altbekannten Vorschlag" von M i t s c h e r 1 i c h erfolgt das Aufschließen von Holz usw. in der Weise, daß das Kochgut mittels in dem Kocher selbst angebrachter Heizschlangen durch indirekten Dampf erhitzt wird. Hierbei wird infolge der beschränkten Zirkulation der Kochlauge eine verhältnismäßig lange Kochdauer benötigt. Deshalb ist man schon früher dazu übergegangen, die Kochdauer durch unmittelbare Beheizung mittels frei in die Lauge einströmenden Dampfes erheblich herabzudrücken. Aber die Verdünnung der wirksamen schwefeligen Säure durch den Dampf machte eine bedeutende Erhöhung der Betriebstemperatur und des Druckes erforderlich. Die Beschleunigung des Aufschlusses wurde dabei durch eine quantitative und qualitative Einbuße an dem erhaltenen Endprodukt erkauft.

Man hat nun weiter vorgeschlagen, die Einwirkungszeit der Lauge dadurch herabzusetzen, daß man diese zwischen dem eigentlichen Kocher und einem Hilfsbehälter, in dem sie auf die erforderliche Kochtemperatur gebracht wird, hin und her fließen läßt und auf diese Weise eine heftige Durchströmung des aufzuschließenden Gutes erreicht, wobei dieses abwechselnd mit Dampf und heißer Lauge bei verschiedenem Druck behandelt wird.

Diese Anwendung von verschiedenem Druck in den einzelnen Phasen des Aufschließungsvorganges muß es nun mit sich bringen, daß die Konzentration des wirksamen, in der Flüssigkeit gelösten gasförmigen Schwefeldioxyds jedesmal, wenn der Überdruck nachläßt, abnimmt. Eine weitere Verdünnung des in der Kochflüssigkeit enthaltenen, die Aufschließung bewirkenden Schwefeldioxyds wird außerdem durch das zeitweilige Einleiten von Dampf hervorgerufen. Die Folge davon ist, daß diese Verdünnung des wirksamen Mediums durch — wenigstens zeitweilig — erhöhten Druck ausgeglichen werden muß, und das führt zu den obenerwähnten Nachteilen für die Ausbeute und Güte des Endproduktes.

Der Erfinder hat erkannt, daß zur Erzielung eines guten Endproduktes und einer zufriedenstellenden Ausbeute dafür gesorgt werden muß, daß während der ganzen Aufschlußdauer möglichst derselbe Druck im Kocher herrscht. Das wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß das· Herüberdrücken der Lauge durch ein Druckgas erfolgt, dessen Druck den Kochdruck nicht wesentlich übersteigt, sondern nur gerade ausreichend ist, die Lauge von dem einen Behälter in den anderen zu schieben, und daß außerdem der Kochbehälter mit einer unter gleichbleibendem Gegendruck gehaltenen Ablaßleitung verbunden ist. Der in dieser Leitung herrschende Druck kann z. B. durch die Anbringung von Sicherheitsventilen, die auf einen bestimmten Druck

einstellbar sind, aufrechterhalten werden. Und um ferner trotzdem auch ohne zeitweilige Anwendung höherer Drücke die für den Prozeß notwendige Zeit möglichst abzukürzen, wird erfindungsgemäß dafür gesorgt, daß auch in den Zeiten, in denen die Kochflüssigkeit aus dem Gut herausgedrückt ist, keine Unterbrechung des Aufschlußvorganges innerhalb des Gutes stattfindet. Zu diesem Zweck ίο wird nach der Erfindung nicht ein beliebiges, gasförmiges oder dampfförmiges Druckmittel verwendet, durch das die Lauge, die an den einzelnen Stücken des aufzuschließenden Gutes haftet und diese durchtränkt, verdrängt oder verdünnt wird, sondern es wird als Druckmittel gasförmiges Schwefeldioxyd benutzt, das aus einem unter Kochdruck stehenden Behälter entnommen wird. Auf diese Weise ist das aufzuschließende Gut während aller Phasen des Kochvorganges in inniger Berührung mit dem wirksamen Aufschlußmittel.

.Nachstehend ist die Erfindung erläutert, und zwar unter Zugrundelegung einer zur Ausführung des Verfahrens geeigneten Einrichtung, die in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.

Die Kochflüssigkeit befindet sich in einem Vorratsbehälter 1, der unter Einschaltung einer Pumpe 2 und eines Regelungsventils 4 mit einer Reihe von Erhitzern 3^a, 3*, 3^C verbunden ist. Die Erhitzer sind mit Heizschlangen 5 versehen. Von ihnen führt ein Rohr 6 mit einem Abschlußventil 7 zu einem Behälter 8 für die heiße Flüssigkeit, der durch Rohre 10 und 11 an einen Zirkulationsbehälter 9 angeschlossen ist, unter Einfügung von Ventilen 12 und 13. Der Behälter 9 wieder ist durch eine Abzweigung des Rohres ι τ mit Ventil 14 an einen Erhitzer 15 und dieser wieder an eine Kochflüssigkeitsleitung 16 angeschlossen, die zu einer Reihe von Kochkesseln τγ^α, iy^b usw. führt. Von diesen sind nur zwei dargestellt. Ein Rohr i8^a mit Ventil 19° führt von der Kochflüssigkeit 16 zum oberen Ende des Kochkessels 17^s und ein ebensolches Rohr i8^ö mit Ventil 19⁶ zum oberen Ende des nächsten Kochkessels iy^b, während die Kochflüssigkeitsleitung 16 mit den unteren Enden dieser Kochkessel verbunden ist, durch Rohre 20^a und 20⁶ mit Ventilen 2i^a und 21⁶. Das verwendete Gas befindet sich in einem Behälter 22, der durch einen Kompressor 23 an einen Druckgasbehälter 24 mittels eines Rohres 25 mit Regelungsventil 26 angeschlossen ist. Vom Druckgasbehälter führt eine Druckgasleitung 27 zu dem Vorratsbehälter 8 für die heiße Kochflüssigkeit, dem Umlauf behälter 9 und den Kochern 17" und 17*, die an die Druckgasleitung angeschlossen sind durch Abzweigrohre 28^a, 2S⁶, 28^e und 28^d mit Ventilen 29**, 29*, 29^C und 29''. Weiter führt von dem Druckgasbehälter 24 ein Rohr 30 mit einem Sicherheitsventil 31 zu dem Gasvorratsbehälter 22. An die Abgasleitung 32 mit Sicherheitsventil 33 sind durch Rohre 34^s, 34*, 34" und 34^fZ unter Einfügung von Ventilen 35", 35^s, 35« und 35^ die Behäl- · ter 8, 9 sowie die Kocher 17", 17* angeschlossen. Diese Leitung 32 führt die Abgase zu den Erhitzern sowie gegebenenfalls zu einer Regenerationsvorrichtung. Endlich führt vom Behälter 22 ein Rohr 36 mit Abschlußventil 37 und Sicherheitsventil 38 zum Vorratsbehälter 8 für die heiße Kochflüssigkeit.

Die Kocher 17°, iy^b sind von der üblichen Bauart und, wenn erforderlich, ausgekleidet mit einem Stoff, der der Einwirkung der Kochflüssigkeit widersteht. Die Behälter 8 und 9 sind von ähnlicher Bauart und ebenfalls widerstandsfähig gegen die Einwirkung der Kochflüssigkeit ausgebildet. Sie müssen natürlich auch den bei Durchführung des Verfahrens entstehenden Drücken Widerstand leisten können.

Die Erhitzer 3^a, 3⁶ und 3^C bestehen gleichfalls aus einem Stoff — oder sind mit solchem belegt —, der den Einwirkungen der Kochflüssigkeit widersteht. Von solchen Erhitzern kann eine beliebige Zahl angewendet werden, und ihre Heizung kann in jeder zweckmäßigen Weise erfolgen. Vorzugsweise werden aber zur Heizung die Abgase und die Ablaugen verwendet. So kann z. B. die heiße Ablauge in die Schlangen 5 des Erhitzers 3^a eingeleitet werden, während die Abgase durch die Schlangen 5 des Erhitzers 3* strömen und Frischdampf oder heißes Gas oder heiße Flüssigkeit oder endlich auch eine direkte Flamme zur Heizung des Erhitzers 3^C Verwendung findet. Auf diese Weise kann die durch die Erhitzer strömende Flüssigkeit bis auf die erforderliche Temperatur erwärmt werden. Wenn erforderlich, kann die Flüssigkeit auch durch die Schlangen 5 strömen und das Heizmittel durch den Erhitzer selbst. Auf jeden Fall wird, wenn Ablauge als Heizmittel Verwendung findet, der auf diesem ruhende Druck höher gehalten als der Druck der Flüssigkeit, die durch die Erhitzer strömt, so daß im Fall von Undichtigkeiten die frische Kochflüssigkeit nicht in das Heizmittel entweichen kann.

Es kann auch, was auf der Zeichnung nicht dargestellt ist, ein Zusatzheizkörper in dem Behälter 8 angebracht werden, um hier die Temperatur wiederum zu erhöhen. Der vorerwähnte Erhitzer 15 kann von beliebiger Ausführungsart sein und beispielsweise mit einer Heizschlange 15^α versehen sein.

Die Pumpe 2 am Vorratsbehälter 1 für die frische Kochflüssigkeit ist so bemessen, daß ■

sie in den Vorratsbehälter 8 bei einem Gegendruck von ungefähr 7 kg/qcm Flüssigkeit mit gleichbleibendem Druck fördern kann. Die Sicherheitsventile sind so eingestellt, um einen ganz genau im voraus bestimmten Druck in den verschiedenen Teilen der Vorrichtung aufrechtzuerhalten.

Mit Hilfe dieser Einrichtung wird das Verfahren in der folgenden Weise durchgeführt:

- Durch den Kompressor 23 wird Gas aus dem Vorratsbehälter 22 in den Druckgasbehälter 24 gefördert, \·οη dem aus es durch die Rohre 27 und 28" in den Vorratsbehälter 8 für die heiße Kochflüssigkeit eingeleitet wird, bis hier ein Druck von annähernd 5 kg/qcm besteht. Da das Ventil 37 zunächst offen gehalten wird, so wird dieser Druck durch das Sicherheitsventil 38 geregelt. Ventil 29" wird sodann geschlossen.

Weiter wird Frischlauge vom Vorratsbehälter ι durch die Pumpe 2 in die Erhitzer 3°, 3*) 3^C gepumpt, wo sie bis auf eine Temperatur von etwa ioo° bis 130⁰C gebracht wird, je nach dem angewendeten Druck, und weiter in den Behälter 8 eintritt, während das Gas durch das Rohr 36 und das Sicherheitsventil 38 in den Gasvorratsbehälter 22 entweicht. Wenn der Behälter 8 annähernd mit Flüssigkeit gefüllt ist, wird das Ventil 4 am Vorratsbehälter ι geschlossen und die Pumpe 2 stillgesetzt.

Der Kochkessel ij^a ist in der gewöhnlichen Weise mit Holzspänen gefüllt und das Ventil 29^C geöffnet worden, so daß auch in diesen Behälter das Gut eintritt, bis auch hier ein Druck von ungefähr 5 bis 7 kg/qcm erreicht ist, je nach der Kochtemperatur. Dann wird das \^rentil 29^e geschlossen. Die Ventile 12, 14,2ΐ^α, 29^α und 3S^C sind offen, und wenn das Ventil 35« geschlossen wird, so strömt die heiße Kochflüssigkeit am Boden in den Kocher 17° ein, während das Gas durch das Rohr 34^C entweicht. Diese Bewegung der Flüssigkeit wird durch den auf die Flüssigkeit im Behälter 8 wirkenden Gasdruck hervorgebracht. Will man den Kocher etwa vom oberen Ende aus füllen, so braucht man nur Ventil 19« anstatt des Ventils 2i^a zu öffnen, oder man kann die Flüssigkeit auch an beiden Enden zugleich in den Kocher einströmen lassen. Ist dieser mit der Flüssigkeit gefüllt, so wird das Ventil 2i^a (und gegebenenfalls auch das Ventil 19^s) geschlossen, ebenso die Ventile 14, 12 und 29", und wenn dann die Temperatur noch weiter erhöht werden muß, so wird in der allgemein gebräuchlichen Art Dampf dem Kocher zugeführt.

Es ist ersichtlich, daß, weil die Flüssigkeit in den Kochkessel bei einer Temperatur von etwa ioo° bis 130⁰ C und unter einem Druck von ungefähr 5 kg/qcm eingeführt wird, der Kochvorgang sofort beginnt, so daß gegenüber den gebräuchlichen Verfahren sehr erheblich an Zeit gespart wird und ebenso in bezug auf Dampfverbrauch. L^Tm aber hier noch weitere Ersparnisse zu erzielen und das Erzeugnis noch gleichförmiger zu machen, wird in der nachstehend beschriebenen Weise für den ständigen Umlauf der Flüssigkeit gesorgt.

Ventil 29* wird geöffnet, so daß Gas aus dem Druckgasbehälter 24 in den Umlauf behälter 9 eintreten kann, bis der Druck gleich demjenigen im Kocher ist, wenn das Ventil 29* geschlossen wird. Die Ventile 29*, 21°, 14 und 13 werden geöffnet, und aus dem Druckgasbehälter 24 strömt Gas in den Kocher, das die darin befindliche Flüssigkeit in den Behälter 9 drückt, während zugleich das Ventil 35^ft geöffnet wird, das den Abfluß des Gases aus dem Behälter 9 gestattet. Wenn die gewünschte Menge an Kochflüssigkeit aus dem Kocher abgeleitet ist, so werden die \^entile 35^e, 2Q^C und 2\^a geschlossen und die Ventile ^Ϊ9^α> 35^{& un}d ²9^b geöffnet und Flüssigkeit aus dem Behälter 9 in das obere Ende des Kochers gedrückt. Gegebenenfalls kann die Flüssigkeit auch unmittelbar zurück in das untere Ende des Kochers gedrückt werden, so daß die Flüssigkeit im Kochkessel eine Bewegung erfährt, die man mit Pulsation bezeichnen könnte, anstatt des vorbeschriebenen Umlaufs. Diese Umlauf- oder Pulsationsbewegung wird so oft wiederholt, als es bei dem zu verarbeitenden Fasergut angezeigt erscheint. Selbstverständlich kann die Flüssigkeit anstatt, wie beschrieben, am unteren Ende des Kochers auch an jeder anderen Stelle abgeleitet werden.

Der Kochvorgang kann nun vollendet werden, oder aber man kann wie weiter unten beschrieben vorgehen.

Bisher ist noch nicht die Wirkungsweise des zweiten Kochers 17* oder noch weiterer Kocher beschrieben worden. Indessen ist es selbstverständlich, daß diese in derselben Art arbeiten wie der Kochkessel ij^a. Jeder bildet aber eine in- sich abgeschlossene Einheit.

Bei der Behandlung gewisser Holzarten kann es empfehlenswert sein, die Kocher nacheinander oder gewisse von ihnen miteinander arbeiten zu lassen, und die Erfindung bezieht sich auch auf eine diesbezügliche Verfahrensweise. Wenn demnach eine Holzfüllung in dem Kocher 17^s eine bestimmte Zeit hindurch gekocht worden ist, so kann man gegebenenfalls die Flüssigkeit aus diesem Kocher in den zweiten Kocher 17⁶ fördern, der vorher mit einer Holzfüllung versehen worden ist und in dem ein Gasdruck von etwa 5 kg/qcm herrscht, durch öffnung der Ventile 29^C, 21°,

2i^& und 35Ί Wenn die Flüssigkeit vom Kocher 17« in den Kocher τγ^ϋ übergeleitet ist, so werden die Ventile geschlossen, und gegebenenfalls wird dem Kocher ij^b Dampf zugeführt und dann mit dem Kochvorgang begonnen. Dann wird eine weitere Menge von frischer Kochflüssigkeit aus dem Behälter 8 oder schon gebrauchte Flüssigkeit aus einem der Kocher oder eine Flüssigkeit aus irgendeinem in der Zeichnung nicht dargestellten Vorrätsgefäß in den Kocher iy^a eingeleitet, um alsdann den Kochvorgang hier zu vollenden. Die Erfindung faßt auch die Behandlung der Holzfüllungen in Kochern mit mehr als zwei Kochflüssigkeiten ins Auge, und solche Flüssigkeiten werden dann in derselben Weise, wie vorstehend beschrieben, unter der Wirkung des Gasdruckes in den Kocher eingeleitet. Die fertiggekochte Füllung wird ao dann in der üblichen Weise entleert. Während vorstehend angegeben ist, daß der Heizdampf zur Erhöhung der Temperatur der Kochflüssigkeit direkt in die Kocher eingeleitet werden kann, ist es selbstverständlich auch möglich und in der Regel auch vorzuziehen, indirekte Heizung anzuwenden, um die Verdünnung der Flüssigkeit zu vermeiden.

In den Zeichnungen sind keine Vorrichtungen dargestellt, durch die ein höherer Druck in dem durch die Erhitzer fließenden Heizmittel aufrechterhalten werden kann als derjenige der zu erhitzenden Flüssigkeit. Aber solche Mittel sind bekannt und vom Sachverständigen ohne weiteres anwendbar. Beispielsweise kann man eine Pumpe verwenden, um den Druck der Ablaugen bis auf den gewünschten Grad zu erhöhen, die von den Kochern zu den Heizschlangen strömen, und es können Ventile angebracht werden, durch die der Druck in den Heizschlangen stets aufrechterhalten wird. Würde die Pumpe durch einen Unfall oder aus anderer Ursache außer Betrieb kommen, so würden derartige Ventile immer noch den erforderlichen Druck in den Heizschlangen aufrechterhalten können und so die Entweichung von Flüssigkeit verhindern.

Wenn vorstehend von Holz gesprochen ist, so soll' darunter irgendein beliebiges celluloseenthaltendes Fasergut verstanden werden, aus dem Zellstoff hergestellt werden kann.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   ι. Verfahren" zum Aufschließen von Holz und anderem zellstoffhaltigen Fasergut durch Behandeln mit außerhalb der Kocher erwärmter Sulfitlauge, die unter Mitverwendung von Hilfsbehältern mittels eines gasförmigen Druckmittels während der Kochung abwechselnd in die Kocher gefüllt und aus diesen wieder entfernt wird, gekennzeichnet durch die Verwendung von Schwefeldioxyd als Druckgas und die damit erzielte pausenlose Einwirkung von Schwefeldioxyd auf das Gut während aller Phasen des Kochvorganges sowie durch die Aufrechterhaltung eines praktisch gleichbleibenden Druckes während des ganzen Aufschlusses durch Verbindung der Kochbehälter mit einer (z. B. durch Anbringung eines einstellbaren Sicherungsventils 33) unter gleichbleibendem Gegendruck gehaltenen Ablaßleitung.
2. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kocher (17°, i/^b), Hilfsbehälter (9) und ein unter Kochdruck stehender Sammelbehälter (8) für Kochlauge mit einem außerhalb dieser Behälter liegenden, unter konstantem Druck gehaltenen Schwefeldioxydsammelbehälter (24) in Verbindung stehen, von dem aus das Druckgas zum überführen der heißen Kochflüssigkeit von einem Behälter in den anderen in die Behälter eingelassen werden kann.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen