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Vorrichtung zur Reinigung von Zellstoff In dem Hauptpatent
556838 ist ein Verfahren zum Reinigen von Zellstoff beschrieben, das durch
die Vereinigung folgender Maßnahmen gekennzeichnet ist.
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a) Der Zellstoff wird zunächst, während er in Form eines Breies und
in dünner Schicht über ein schräg stehendes Sieb hinabrinnt, der Wirkung von flächig
ausgebreiteten Wasserstrahlen ausgesetzt, die hinreichend kräftig sind, um ihn nicht
nur von seinen lose beigemengten, sondern auch von den den Fasern fest anhaftenden
Verunreinigungen zu befreien.
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b) Der Zellstoff wirdalsdannausgewaschen, in eines einer Mehrzahl
von Gefäßen gebracht, die durch Rohrleitungen miteinander verbunden sind und unter
cyclischer Vertauschung nacheinander in Betrieb genommen sowie außer Betrieb gesetzt
werden, und in ihm zwecks Lösung der Beta- und Gammacellulose mit Alkalilauge behandelt,
deren Gehalt an Alkali zunimmt, während zugleich der Gehalt des Zellstoffes an diesen
Cellulosearten abnimmt.
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c) Zum Auswaschen des Zellstoffs vor und nach der Behandlung mit Alkalilauge
gemäß b wird von Erdalkalisalzen freies Wasser benutzt.
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Die zur Durchführung dieses Verfahrens verwendeten cyclisch vertauschbaren
Gefäße besitzen unterhalb eines Siebbodens ein bis über den oberen Gefäßrand hinaufgeführtes,
oben offenes Rohr, an das eine Pumpe angeschlossen ist, deren Druckrohr gleichfalls
über den oberen Gefäßrand hinaufgeführt ist. Von der Mündung des Druckrohrs führt
ein anderes Rohr zu dem nächstfolgenden Gefäß, ein zweites Rohr in das betreffende
Gefäß zurück und ein drittes Rohr in ein Sammelgefäß. Diese drei Rohre können mit
der Mündung des Druckrohrs wahlweise verbunden werden.
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Die Behandlung des Zellstoffes mit Lauge läßt sich besonders wirtschaftlich
durchführen, wenn man in an sich bekannter Weise mit einer nahezu alkalifreien Lauge
beginnt, deren Konzentration im Laufe des Verfahrens auf einen gewünschten Maximalbetrag
ansteigen läßt und dann im weiteren Verlauf des Verfahrens die Alkalikonzentration
der Lauge wieder bis auf nahezu o herabsinken läßt. Diese Art der Laugenführung
wird wie folgt erreicht.
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Zur Behandlung des Zellstoffes wird eine Batterie von Kochgefäßen
verwendet. Von diesen Gefäßen befindet sich ständig eins im Stadium der Füllung,
!ein anderes im Stadium der Entleerung, während durch die anderen Gefäße die Behandlungslauge
umläuft. Die Lauge wird hierbei dem zu behandelnden
Zellstoff entgegengeführt,
indem der nahezu fertig extrahierte Zellstoff mit frischer Behandlungsflüssigkeit
in Berührung gebracht wird, während der rohe Zellstoff auf solche Lauge trifft,
die bereits den Kreislauf hinter sich hat. Der Zellstoff bleibt während der gesamten
Dauer der Behandlung in seinem Trog in Ruhe.
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Die Lauge wird nun dadurch während der Behandlung an Alkalilauge angereichert,
daß man sie nach und nach über immer alkalireicheren Zellstoff leitet, während die
angereicherte Lauge ihren Alkaligehalt wieder nach und nach an alkaliärmeren Zellstoff
abgibt, mit dem sie im weiteren Verlauf des. Verfahrens in Berührung kommt und der
hierdurch an Alkali angereichert wird. Zu der auf diese Weise mit Alkali angereicherten
Lauge kann schließlich am Punkt ihrer höchsten Konzentration noch frisches Alkali
zugesetzt werden. Bei der Anreicherung der Lauge in der beschriebenen Weise kann
man von gewöhnlichem Leitungswasser ausgehen, das man zweckmäßig vorher enthärtet,
um eine Ausfällung von Kalksalzen beim Alkalischwerden des Wassers zu vermeiden.
Man kann diese Anreicherung des Wassers mit Lauge bei gewöhnlicher Temperatur beginnen,
zweckmäßig ist es aber, wenigstens die eigentliche Extraktion bei höherer Temperatur,
etwa kurz unterhalb des Siedepunktes der Lauge; durchzuführen.
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Die Erfindung besteht nun darin, daß die einzelnen Behandlungströge
über eine Sammelleitung sowie :einen Erhitzer mit einem Flüssigkeitsverteiler, der
das Frischwasser, die Frischlauge und das Heißwasser auf die einzelnen Behandlungströge
verteilt, verbunden sind. Dieser Flüssigkeitsverteiler besteht aus einem Behälter,
der eine der Zahl der vorhandenen Behandlungströge entsprechende Zahl von Fächern
besitzt, von denen jedes mit einem bestimmten Behandlungstrog in Verbindung steht
und die wahlweise mit den verschiedenen Zuführungsleitungen verbunden werden können.
Die Zuführungsleitungen, die die Flüssigkeiten den einzelnen Fächern zuleiten, sind
in unveränderlichem, vorher bestimmtem Abstand voneinander drehbar über den Fächern
angeordnet.
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Auf den Zeichnungen ist eine Einrichtung zur Reinigung von Zellstoff
beispielsweise veranschaulicht. Fig. i zeigt eine solche Einrichtung schematisch,
Fig. 2 den Flüssigkeitsverteiler im Längsschnitt, Fig.3 einen Querschnitt durch
den Flüssigkeitsverteiler in Höhe der Linie III-III nach Fig. 2 und Fig. 4 einen
ebensolchen Schnitt in Höhe der Linie IV-IV nach Fig.2.
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Diese Einrichtung zur Reinigung von Zellstoff besteht aus zwölf Extraktionsgefäßen
I, II, III usw. bis XII, die untereinander durch Rohrleitungen verbunden sind. Der
zu behandelnde Zellstoff gelangt aus der Auflösungs- und Mischvorrichtung 13, wo
er mit Ablauge gemischt wird, mit Hilfe der Pumpe 14 durch die Rohrleitung 15
in einen der Behandlungströge, die mit Mannlöchern 16 zur Entleerung des fertig
behandelten Zellstoffs versehen sind. Die einzelnen Behandlungströge stehen alle
über ,eine Sammelleitung 3o, 33, Pumpe 3 1 sowie einen Erhitzer 32 mit einem
Flüssigkeitsverteiler 59 in Verbindung.
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Die Befiandlungsflüssigkeit wird aus reinem Wasser hergestellt, welches
durch die Rohrleitung 2o dem Flüssigkeitsverteiler 59 zugeführt wird, in den sie
bei 21 eintritt. Die bei 22 austretende Flüssigkeit wird nun edlem der Behandlungströge,
beispielsweise Trog I, durch die Rohrleitung 23 zugeführt, in den sie durch die
Leitung 24 eintritt. Der Trog I ist mit einem an seinem Boden mündenden Steigrohr
25 versehen. An dieses ist :eine Pumpe 26 angeschlossen, die die aus dem Trog austretende
Flüssigkeit durch den kleinen Erhitzer 27 der Rohrleitung 28 zupumpt. Aus dieser
gelangt die Flüssigkeit durch die Rohrleitung 29 und die Sammelleitung 3o mit Hilfe
der Pumpe 31 zu dem großen Erhitzer 32, in welchem sie auf die erforderliche Temperatur
erhitzt wird. Von dort wird sie durch die Leitung 33 dem Flüssigkeitsverteiler 59
zugeführt. Sie tritt bei 34 aus und gelangt durch Leitungen 35 und 36 in den nächstfolgenden
Behandlungstrog. Aus diesem tritt sie, ebenso wie vorher, durch die Steigleitung
37 unter Wirkung der Pumpe 38 in den kleinen Erhitzer 39 und durch die Leitungen
40, 41 in den folgenden Behandlungstrog.
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Im Laufe des Verfahrens wird der Behandlungsflüssigkeit frische Lauge
aus einem Vorrätsbottich zugeführt. Sie gelangt durch die Leitung 42 bei 43 in den
Flüssigkeitsverteiler 59, tritt bei 44 aus und gelangt durch die Leitung 45 bei
46 in einen der Behandlungströge.
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Nachdem die Lauge alle Behandlungströge durchlaufen hat, wird sie
schließlich durch die Rohrleitung 47 in die Sammelleitung 48 abgelassen und von
dort entweder durch den Hahn p i in den Fluß abgelassen oder mit Hilfe der Pumpe
49 zur Auflösungs- und Mischvorrichtung 13 gedrückt, wo sie bei 5o austritt und
zum Einweichen des frisch zu behandelnden Zellstoffs dient.
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Zur größeren Bequemlichkeit ist jeder Behandlungstrog noch mit einem
Entleerungshahn 52 ausgerüstet. Die Behandlungsflüssigkeiten werden durch die Leitungen
56, 5g, 58 zunächst großen Vorrats- und Mischtrögen zugeführt, um so stets eine
gleichbleibende
Zusammensetzung der Flüssigkeiten sicherzustellen.
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In der Zeichnung ist eine Arbeitsstellung der Einrichtung mit ausgezogenen
Linien veranschaulicht, während die übrigen vorhandenen Leitungen nur gestrichelt
gezeichnet worden sind.
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- Angenommen, der in Trog XII vorhandene Zellstoff habe die Gesamtbehandlung
durch-,gemacht und werde gerade aus dem Trog entleert, so wird gleichzeitig der
Trog XI mit frischem Zellstoff beschickt, während die Behandlungsflüssigkeit von
Tr og I über Trog II, III usw. bis Trog X umläuft. In diesem Augenblick ist die
Zusammensetzung der Behandlungsflüssigkeit in den einzelnen Trögen die folgende:
In Trog I wird reines Wasser zum Auswaschen des fertig extrahierten Zellstoffs eingeleitet.
Dieses Wasser entfernt die letzten im Zellstoff von der Behandlung her enthaltenen
Alkalireste und gelangt mit einem gewissen schwachen Alkaligehalt in den Trog II.
In diesem reichert sie sich aus dem stärker alkalischen Zellstoff mit weiterem Alkali
an usf. bis zum Trog IV, aus welchem das nunmehr stark alkalische Waschwasser in
den Trog V gelangt. In diesem findet in dem angenommenen Augenblick die stärkste
Reinigungsbehandlung des Zellstoffs statt, indem gleichzeitig mit dem stark alkalischen
Waschwasser frische konzentrierte Natronlauge in den Behandlungstrog eingeleitet
wird. Die aus diesem Trog austretende, verhältnismäßig stark alkalische Flüssigkeit
gibt nun in den Trögen VI, VII, VIII und IX ihren Alkaligehalt nach und nach an
den zu behandelnden Zellstoff ab, bis sie in Trog X auf vollkommen frischen Zellstoff
stößt, der den letzten Rest des Alkalis aus der Flüssigkeit aufnimmt, so daß eine
mit Verunreinigungen hoch gesättigte, aber fast nicht mehr alkalische Flüssigkeit
aus diesem Trog X abfließt. Die Konzentration der Lauge reichert sich also von Trog
I bis Trog V auf ein Maximum an, um von Trog VI bis Trog X den Alkaligehalt stufenweise
wieder abzugeben. Sowohl die eingeleitete wie die abfließende Flüssigkeit sind praktisch
alkalifrei.
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Während der Durchführung des gesamten Verfahrens wird also, wie aus
den obigen Darlegungen ersichtlich, lediglich an zwei Stellen Flüssigkeit in den
Laugenkreislauf eingeführt, nämlich in Trog I reines Wasser und in Trog V konzentrierte
Alkalilauge. Die Menge dieser beiden Flüssigkeiten ist naturgemäß nicht die gleiche.
Zweckmäßig läßt man etwa zehnmal soviel Wasser in Trog I wie Frischlauge in Trog
V eintreten.
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Nach ,einem gewissen Zeitraum, etwa 8 Stunden, ist die Füllung eines
Troges (im angenommenen Fall des Troges XI) und gleichzeitig die Entleerung des
benachbarten Troges XII beendet. Nun wird Trog XI in den Laugenkreislauf eingeschaltet
und Trog I, dessen Zellstoff jetzt vollkommen fertig behandelt ist, aus dem Kreislauf
ausgeschaltet: Trog I wird jetzt entleert, während gleichzeitig Trog XII gefüllt
wird. Zu dem gleichen Zeitpunkt wird der Zulauf des Frischwassers. von Trog I auf
Trog II umgeschaltet. Ebenso wird die konzentrierte Alkalilauge nicht mehr in Trog
V, sondern jetzt in Trog VI eingeleitet.
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Die Umschaltung des Frischwasser-, Frischlaugen- und Heißwasserzulaufs
erfolgt in einfacher Weise durch den obenerwähnten Flüssigkeitsverteiler.
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Dieser Verteiler (Fig.2, 3 und q.) besteht aus einem unteren feststehenden
Gefäß i, über dem ein drehbares Gefäß 2 angeordnet ist. Das 'Gefäß i ist durch Trennbleche
6o in eine Anzahl Fächer I', II' ... XII' eingeteilt, deren Zahl der Anzahl
der vorhandenen Behandlungströge I, II ... XII entspricht. Jedes der Fächer
ist durch eine Rohrleitung 3 mit einem bestimmten Behandlungstrog verbunden. Nach
innen sind diese Fächer durch eine kreisrunde Wand 4. abgeschlossen. Innerhalb der
Wand q. ist der Drehzapfen: 5 angeordnet, der das Gefäß 2 trägt. Dieses ist in zwei
konzentrische Ringkammern 6 und 7 eingeteilt, über denen die Flüssigkeitszuleitungen
8 und 9 münden. Von dem äußeren Ringraum 6 führt .ein Stutzen i o meinen der Barunterliegenden
Fächer. Ebenso führt von dem inneren Ringraum 7 eine entsprechende gekrümmte Leitung
i i ebenfalls in ein bestimmtes Fach. Der Drehzapfen 5 ist in seinem oberen Teil
hohl und besitzt einen dritten Stutzen 12, der ebenfalls in eines der darunterliegenden
Fächer mündet. Das ganze Gefäß 2 mit samt dein drei Rohrstutzen i o, 11, 12 kann
mit Hilfe des Handgriffs 13 gedreht werden.
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Die Stellung der Stutzen i o, i i und 12 ist gegeneinander
unveränderlich, und zwar ist die Stellung eine derartige, daß, wenn der Stutzen
i o in das Fach I' mündet, der Stutzen 12 über dem Fach II' und der Stutzen i i
über dem Fach V' steht.
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Im vorliegenden Fall dient die Leitung 8, der Ringraum 6 und der Stutzen
i o zur Zuführung des Frischwassers. Dieses läuft also bei der gezeichneten Stellung
in den Trog I. Durch die Leitung 9 wird die. Frischlauge zugeführt, die durch den
Ringraum 7 und den Stutzen i i in den Behandlungstrog V gelangt. Gleichzeitig läuft
das vom Erhitzer 3a herkommende Heißwasser durch die hohle Mittelachse und den Stutzen
12 in den Trog II, wie dies alles auch in der Fig. i dargestellt ist.
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Wenn umgeschaltet werden soll, braucht
der Oberteil
des Flüssigkeitsverteilers am Griff 13 nur um ein Fach weitergedreht zu werden;
es läuft dann gleichzeitig das Frischwasser in Trog 1I, das Heißwasser in Trog III
und die Frischlauge in Trog VI.
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Das Frischwasser wird in den Kreislauf zweckmäßig bei Zimmertemperatur
eingeleitet. Durch überleiten über fertig extrahierten, noch heißen Zellstoff erwärmt
sich das Wasser auf .etwa 40° C, während gleichzeitig der Zellstoff selbst durch
diese Behandlung in wünschenstverter Weise gekühlt wird. Die Temperatur des so vorgewärmten
Waschwassers genügt jedoch nicht, um es nun unmittelbar in den Extraktionskreislauf
eintreten zulassen, da die Extraktionstemperatur etwa 8o bis 90" C betragen soll.
Es muß daher, ehe es in den nächstfolgenden Behandlungstrog eingeleitet -wird, einen
Vorwärmer durchlaufen. Bei der angenommenen Arbeitsstellung 'muß der Vorwärmer zwischen
die Tröge I und II eingeschaltet sein. Es leuchtet jedoch ein, daß mit der Weiterschaltung
der gesamten Einrichtung um einen Trog, wie dies oben geschildert ist, auch der
Vorwärmer seine Stellung zwischen den Trögen ändern muß. Um diese Weiterschaltung
des Erhitzers zu ermöglichen, sind sämtliche Behandlungströge nicht nur, wie dies
in dem Hauptpatent bereits beschrieben und dargestellt ist, an drei Sammelleitungen,
sondern noch an eine vierte angeschlossen, die zum Erhitzer führt und in welche
die aus dem Trog austretende Flüssigkeit wahlweise eingeleitet -werden kann. In
der angenommenen Arbeitsstellung wird also das aus Trog I ablaufende, auf etwa 40°
C vorerwärmte Waschwasser in die zum Erhitzer führende Sammelleitung geschickt.
Die Ableitung des Erhitzers mündet ihrerseits in den oben beschriebenen Flüssigkeitsverteiler
59, der den Zufluß des Frischwassers und der Frischlauge regelt. Der Rohrstutzen,
aus dem das im Vorwärmer erhitzte Wasser austritt, mündet unmittelbar neben dem
Zuführungsstutzen für das Frischwasser. Läuft also das Frischwasser in Trog I, so
wird gleichzeitig das durch den Vorwärmer auf die Behandlungstemperatur gebrachte
Waschwasser in Trog II geleitet. Der Zuführungsstutzen für das Heißwasser nimmt
ebenso wie die Zuführungsstutzen für Frischwasser und für Frischlauge an der regelmäßigen
Drehung nach einem gewissen Zeitabschnitt teil.
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Durch die geschilderte Umschaltung der Frischwasser- und Laugenzuführung
unter gleichzeitiger Füllung und Entleerung zweier Tröge wird erreicht, daß der,
zu behandelnde Zellstoff während des Verfahrens dem Laugenstrom scheinbar entgegenwandert.
Durch die geschilderte Arbeitsweise gewinnt man am Schluß jedes Behandlungsabschnittes
auf der einen Seite des Laugenkreislaufs fertig extrahierten, praktisch alkalifreien
Zellstoff, an der anderen Seite völlig erschöpfte, alle Verunreinigungen enthaltende
Behandlungslauge, die infolge ihres geringen Alkaligehalts unbedenklich als Abfallprodukt
in den Fluß geleitet werden kann.