DE60109007T2

DE60109007T2 - Verfahren zum kontinuierlichen Kochen von Zellstoff

Info

Publication number: DE60109007T2
Application number: DE60109007T
Authority: DE
Inventors: Vidar Snekkenes; Lennart Gustavsson; Sven-Erik Olsson
Original assignee: Kvaerner Pulping AB
Current assignee: Metso Fiber Karlstad AB
Priority date: 2000-11-03
Filing date: 2001-10-09
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2021-10-10
Also published as: JP4886950B2; BR0104884B1; PT1205597E; SE515971C2; US6605180B2; CA2357864C; SE0004050D0; ATE289641T1; JP2002146690A; EP1205597A1; CA2357864A1; SE0004050L; BR0104884A; US20020079070A1; DE60109007D1; EP1205597B1

Description

Zur Erhöhung der Produktivität von bestehenden kontinuierlichen Zellstoffkochern ist die Kochtechnik nach und nach verbessert worden. Mit sich erhöhender Produktionsleistung im Kocher vergrößert sich auch der Zellstoffstrom durch den Kocher, woraufhin die Verweilzeit auf der Kochtemperatur verringert wird, wobei diese Temperatur dazu erforderlich ist, eine ausreichende Ligninabgabe und Auflösung der Zellstoffschnitzel aufrecht zu erhalten.
Ein natürlicher Schritt ist gewesen, den Imprägnierungsschritt vom Kocher selbst in einen Vorbehandlungsbehälter vor dem eigentlichen Kocher zu verlegen. Auf diese Weise ist es möglich, die Verweilzeit für die Zellstoffschnitzel im Kocher und die Kochtemperatur trotz Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit des Zellstoffs durch den Kocher aufrecht zu erhalten.
Mit zunehmender Produktion ist es auch wünschenswert, dass das Hauptabzugssieb für verbrauchte Kochlösung, die so genannte Schwarzlauge, weiter unten im Kocher angeordnet wird, so dass die Kochzone verlängert wird. Das Hauptabzugssieb für verbrauchte Kochlauge zieht warme und druckbeaufschlagte Schwarzlauge ab, und durch den Druck der zunächst in einen Entspannungstank abgegebenen Schwarzlauge wird Dampf erzeugt. Dann wird die Schwarzlauge zur Verdampfung geführt, wonach sie weiter zur Rückgewinnungsanordnung (dem Rückgewinnungskessel) befördert wird.
Dies stellt einen Konflikt mit der Anforderung an einer effektiven Waschzone am Boden des Kochers dar, wobei diese Waschzone einerseits Restlignin auswaschen soll, aber andererseits auch die Temperatur des Zellstoffs senken soll.
Das Absenken der Temperatur auf unter ca. 100 Grad ist als erforderlich angesehen worden, damit die Konzentration des Zellstoffs nicht reduziert wird. Wenn der Zellstoff bei einer Temperatur von über 100°C Atmosphärendruck vom Kocher durch ein Druckentspannungszufuhrsystem ausgesetzt wird, führt dies zu einem Abblasen von Hitze, der so genannten Entspannung. Wenn die Temperatur weit über 100°C (nahe der Kochtemperatur von ca. 140–160°C) beträgt und der Zellstoffdruck auf 1 bar entspannt wird, führt dies zu einer sehr starken Entspannung aufgrund der Umwandlung der Kochlösung von flüssiger Phase zur Dampfphase, wodurch die Konzentration des Zellstoffs stark verringert wird.
Zur Gewährleistung einer ausreichenden Waschwirkung in der Waschzone und einer ausreichend niedrigen Temperatur beim Zellstoffblasen erfordert die verminderte Länge der Waschzone immer leistungsstärkere Gegenströme der Waschflüssigkeit in der Waschzone. Insbesondere wird bei verstärkter Produktion in einem gegebenen Kocher und bei konstantem Verdünnungsfaktor die relative Geschwindigkeit zwischen der Lauge und den Schnitzeln erhöht, was zu erhöhten Hubkräften führt. Dies wirkt sich nachteilig auf die Propfenströmung des Zellstoffs durch den Kocher aus und neigt dazu, die gesamte Zellstoffsäule im Kocher anzuheben, wobei diese beiden Wirkungen die Betriebsfähigkeit des Kochers vermindern, was zu Abschaltungen der Produktion führt.
Die US-A-4 123 318 offenbart ein Kochsystem für Zellstoff, bei dem sich an einem speziell ausgeführten Kochbehälter zwei in Reihe geschaltete Behälter zur herkömmlichen Gegenstromwäsche anschließen, das heißt die gleiche Waschart gilt im Wesentlichen immer auch am Boden des Kochers.
Die EP-A-476 230 offenbart ein System, bei dem eine begrenzte Weißlaugenmenge während des Abziehens verbrauchter Kochlösung in den Gegenstromzonen zugeführt und zur Erwärmung ein Wärmetauscher in einer Rückführungsschleife über dem Boden des Kochers verwendet wird, wobei die Waschflüssigkeit durch die Verdünnungsdüsen zugeführt wird.
Der Zellstoff wird einem Diffuseur zugeführt, der unter normalen Umständen als ein atmosphärischer Diffuseur angenommen wird, wobei angenommen wird, dass die Waschflüssigkeit auf herkömmliche Weise von einer stromabwärts liegenden Position in der Faserlinie aufgefangen wird. Die EP-A-476,230 gibt an, dass die Temperatur in den Gegenstromzonen bei einer Verweilzeit von 180 Minuten auf 140–175°C, in den Testversuchen 165°C, erhöht wird. Hier ist die Tatsache, dass die am Boden des Kochers hinzugefügte Verdünnungsflüssigkeit/Waschflüssigkeit bereits zum Zeitpunkt des Hinzufügens diese hohe Temperatur aufweist, nicht voll ausgenutzt worden.
Die US-A-5 066 362 offenbart einen Kocher und ein Druckdiffuseursystem, bei dem der Zellstoff vom Boden des Kochers bei Temperaturen von ca. 148–160°C (300–320°F im Text) entnommen wird und der ersten Stufe des Druckdiffuseurs erhitzte Weißlauge zugeführt wird, zweckmäßigerweise auf dem Niveau der Blastemperatur für den Zellstoff. Hier besteht das Ziel darin, eine verlängerte Delignifizierung des Kraftzellstoffes zu erreichen.
Bei einer Variante in der US-A-5 066 362 wird nur Waschflüssigkeit von einer anschließenden Trommelwäsche verwendet, und zwar bei Temperaturen von ca. 74° (166°F im Text) des Waschfiltrats von der Trommelwäsche. Hier wird eine Gegenstromwäsche auf herkömmliche Weise am Boden des Kochers erzeugt, bei der Filtrat aus dem Druckdiffuseur als Waschflüssigkeit am Boden des Kochers zugeführt und über ein in einem Abstand vom Boden des Kochers angeordnetes Sieb abgezogen wird.
Somit bewegt sich die Waschflüssigkeit gegen die Abwärtsbewegung der Holzschnitzel. Die aus dem Sieb abgezogene Kochlösung wird dann einem Entspannungstank zugeführt.
Des Weiteren umfasst diese Schrift das Abziehen eines Teils des Druckdiffuseurfiltrats zum Entspannungstank, wobei diese Teilmenge nur den Überschuss darstellt, der nicht für die erforderliche Waschflüssigkeitsmenge in der Waschzone benötigt wird. Dieses System nutzt die Erzeugung eines Gegenstroms der Kochlösung und Holzschnitzel abwärts durch den ganzen Kocher nicht voll aus, wodurch die Betriebsfähigkeit beeinträchtigt wird, und zwar insbesondere, wenn die Produktion erhöht werden soll, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Holzschnitzel erhöht werden soll.
In der US-A-5 066 362 soll der Feststoffgehalt (gelöstes organisches Material) in der flüssigen Phase im Boden des Kochers 14,5% betragen, was in etwa 145 kg Feststoff pro Tonne Zellstoff entspricht. Bei Betrachtung der wohlbekannten Ausbeute von ca. 50% beim chemischen Aufschließen bedeutet dies, dass gemäß etabliertem Allgemeinwissen lange bevor die Schnitzel den Boden des Kochers erreichen, große Flüssigkeitsabzüge aus dem Kocher durchgeführt worden sein müssen.
Die SE-C-501 848 (= EP-A 670 924; US-A-5 919 337) hat ein System vorgeschlagen, bei dem beim so genannten isothermischen Kochen über im Wesentlichen den ganzen Kocher eine höhere Temperatur aufrechterhalten werden kann. Diese Schrift hat den Vorteil erörtert, den gleichen Druck in der Zellstoffstromübertragung zu einem so genannten Druckdiffuseur zu haben, der sich am Boden des Kochers befand. Das Waschfiltrat aus dem Druckdiffuseur wird vollständig zum Boden des Kochers zurückgeführt und weist bei der Rückführung eine Temperatur von 100 °C, maximal 110°C, auf, was zu einer Waschzone/Temperaturverminderungszbne am Boden des Kochers führt. Kochlösung/Waschflüssigkeit wird in einem Sieb unmittelbar über dem Boden des Kochers abgezogen und über einen Wärmetauscher zu diesem Niveau rückgeführt, so dass die Kochtemperatur über den am tiefsten angeordneten Sieb aufrecht erhalten werden kann. Der aus dem Kocher stammende Zellstoff weist eine Temperatur von 105–115°C auf. Unter Verwendung der innovativen Lösung eines Druckdiffuseurs, der bei Kocherdruckhöhen von 10–20 bar arbeiten kann, kommt es zu keiner Entspannung direkt hinter dem Kocher. Dadurch werden die Probleme des Blasens auf Atmosphärendruck von 105–115°C, was einen explosionsartigen Zerfall der Zellstofffasern verursachen würde, beseitigt.
In Verbindung mit speziellen Kochern zur Handhabung von Astholzschnitzeln/Sägewerkschnitzeln treten spezielle Probleme auf, wenn ein sehr hoher Verdichtungsgrad erreicht wird, was normalerweise ein effektives Abziehen von Kochlösung aus der gesamten Zellstoffsäule unter Verwendung von Sieben in der Wand des Kochers unmöglich macht. Die Astholzschnitzel und Sägewerkschnitzel stellen Rohmaterialien dar, bei denen ein Großteil ihres Feinfraktionsgehalts weit unter den normalerweise wohldefinierten Holzschnitzeln zum Kochen liegt.
Normale Holzschnitzel werden unter Verwendung von Hackmaschinen erhalten, die Holzschnitzel mit einer Länge von ca. 20–25 mm erzeugen.
Eine Sägemühlenschnitzelfraktion wird oftmals als Feinfraktion oder das Material, das durch ein Sieb mit runden Löchern von ca. 3 mm passt, definiert.
Die Astholzschnitzelfraktion wird oftmals als Zwischenfraktion oder das Material, das durch Siebe mit Löchern größer als 3 mm aber kleiner als 8 mm passt (wobei die Sägemühlenschnitzel bereits herausgesiebt worden sind), definiert. Somit enthalten Holzschnitzel normalerweise lange Späne, die durch solch ein Sieb passen können.
Beim Gehalt des angenommenen Teils der Holzschnitzel besteht der Hauptteil, mehr als 60%, oftmals ca. 75–80%, aus Schnitzeln, die durch Siebe mit Löchern größer als 7 mm, aber nicht durch Siebe mit Schlitzen von 8 mm passen. Bei wohldefinierten Holzschnitzeln passt der Großteil ihres Gehalts in diesen Bereich, und sie weisen sehr geringe Mengen von Feinfraktionen auf.
Beim Kochen von Astholzschnitzeln/Sägemühlenschnitzeln sind bisher kontinuierliche Kocher verwendet worden, die oben mit Holzschnitzeln und Kochlösung gespeist werden, wonach die Zellstoffsäule ohne Abzug durch den Kocher absinken kann. In diesem bestimmten Zusammenhang sind Druckdiffuseure als eine direkt hinter dem Kochen angeschlossene Waschung verwendet worden, wobei der Druckdiffuseur den Druck vom Kocher aufrechterhalten hat. Hier ist das Filtrat vom Druckdiffuseur entweder in seiner Gesamtheit und mit hoher Temperatur, in der Regel bis zu 150°C, zur Rückgewinnung geführt worden, oder begrenzte Ströme von ca. 25% sind als Verdünnungsflüssigkeit zum Kocherauslass zurückgeführt worden, aber dann bei Temperaturen von ca. 120°C für die Verdünnungsflüssigkeit.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren gemäß der Beschreibung in Anspruch 1, mit dem die Produktionsleistung, in erster Linie bei bestehenden Kochern zum Kochen von Holzschnitzeln, aber auch bei neuen Anlagen, erhöht werden kann, während mit einem Kocher mit einer verlängerten Kochzone ohne starke Kochlösung- oder Waschflüssigkeitgegenströme im Kocher und insbesondere am Boden des Kochers ein hoher Grad an Betriebsfähigkeit in einem Kochprozess aufrecht erhalten wird. Dadurch kann eine stabile und kontinuierliche Säulenbewegung des Zellstoffvolumens nach unten zum Boden des Kochers erhalten werden.
Am Boden des Kochers besteht ein sehr hoher Packungsgrad, unter anderem aufgrund der Tatsache, dass die Schnitzel während des chemischen Zersetzungsprozesses erweicht werden und der Druck von über der Schnitzelsäule steigt. Wenn am Boden des Kochers eine Gegenstromwaschzone angeordnet werden soll, muss ein Bodensieb mit einer hohen Abzugskapazität verwendet werden, um einen effektiven Gegenstrom zu erzeugen, der eine Auswaschwirkung aufweist.
Zur Erzeugung eines Gesamtnettogegenstroms müssen sehr große Mengen an freier Flüssigkeit zirkuliert werden, wie dies zum Ausgleich für die Flüssigkeit erforderlich ist, die in den Schnitzeln gebunden ist und die zusammen mit den Schnitzeln dem Kocher entnommen wird. Dies ist insbesondere bei überlasteten Kochern erkennbar, bei denen die Geschwindigkeit der Schnitzelsäulenbewegung sehr hoch ist.
Wenn es stattdessen möglich ist, zu akzeptieren, dass sich der Nettoflüssigkeitsstrom am Boden des Kochers de facto nach unten bewegt, kann gestattet werden, dass sich ein gewisser begrenzter Gegenstrom von freier Flüssigkeit nach oben bewegt. Die Waschwirkung von solchen begrenzten Gegenströmen ist jedoch sehr begrenzt. Zu dem Betriebsfähigkeitsproblem kommt es insbesondere in den Fällen, in denen ein starker Gegenstrom von freier Flüssigkeit vorliegt. Indem gewährleistet wird, dass sich der Nettoflüssigkeitsstrom am Boden des Kochers gemäß der Erfindung nicht nach oben bewegt, wird die Betriebsfähigkeit des Kochers erhöht.
Die Definition der Gegenstromzone bedeutet somit alle Zonen, in denen mindestens der Nettoflüssigkeitsstrom eine Bewegung aufweist, die mit der Abwärtsbewegung der Schnitzel zusammenfällt. Dies bedeutet, dass sich die freie Flüssigkeit in diesen Zonen noch immer nach oben bewegen kann, aber dann bei relativ begrenzten Flüssigkeitsmengen, die selbst bei überladenen Kochern mit einem Bodensieb abgezogen werden können.
Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Kocher jedoch so betrieben, dass sich auch die freie Flüssigkeit am Boden des Kochers nach unten bewegt.
Eine andere Aufgabe besteht darin, die Abzugsströme minimieren zu können, die aus dem Kocher abgezogen und dann (über Blastankverdampfung und schließlich den Rückgewinnungskessel) weiter zur Rückgewinnung befördert werden sollen. Heutzutage bestehen die Hauptprobleme insbesondere in dem Betrieb von überladenen Kochern, da relativ große Abzugsströme verbrauchte Kochlösung (Schwarzlauge) an in der Regel nur einer einzigen Siebposition weit unten im Kocher sehr nahe beim untersten Waschzonensieb erhalten werden sollen. Aus strömungstechnologischen Gründen ist es des Weiteren in der Praxis oftmals unmöglich, verbrauchte Kochlösung mit einer Geschwindigkeit von über 0,03 m/s aus der verdichteten Zellstoffsäule abzuziehen, was bedeutet, dass es unmöglich ist, die gesamte verbrauchte Kochlösung aus dem gesamten Querschnitt der Zellstoffsäule abzuziehen. Gleichzeitig ist es schwierig, große Mengen verbrauchter Kochlösung abzuziehen, ohne die Schnitzelsäulenbewegung zu stören/beeinflussen.
Eine andere Aufgabe besteht darin, eine Kochzone zu erhalten, die de facto den ganzen Kocher verwendet und weiterhin zu einem gewissen Grad hinter dem Kocher weitergeht, was bedeutet, dass die Kocherkapazität noch weiter erhöht werden kann, indem die Strömungsgeschwindigkeit des Zellstoffs durch den Kocher erhöht wird.
Eine andere Aufgabe besteht darin, den Hauptabzug der Kochlösung vom Kocher zu einer dem Kocher nachgeschalteten Vorrichtung zu verlegen, welche sich besser dafür eignet, die Kochlösung abzuziehen. Auf diese Weise findet der Hauptabzug verbrauchter Kochlösung aus dem Prozess nicht über ein am Umfang des Kochers angeordnetes Abzugssieb statt, wobei beim Abziehen verbrauchte Kochlösung aus einer Zellstoffsäule mit einem Durchmesser in einem Bereich von 5–12 Metern abgezogen werden soll.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine hohe Temperatur im Zellstoff aufrecht zu erhalten, wodurch eine verbesserte Heizwirtschaftlichkeit erhalten wird und Wärmeverluste vermieden werden, die beim Abblasen von Kochlösung unweigerlich auftreten, sowie eine Wiedererwärmung der Kochlösungen mittels indirekten Wärmetauschern.
Um ein Zerfallen des aufgeschlossenen Zellstoffs, wodurch seine Festigkeit verringert wird, zu vermeiden, schlägt die Erfindung vor, dass eine Druckwaschvorrichtung direkt stromabwärts des Kochers angeschlossen wird und dass der Zellstoff dieser Waschvorrichtung ohne tatsächliche Druckabnahme zugeführt wird. Nur hinter der Druckwaschung, wo die Temperatur des Zellstoffs und sein Alkaligehalt so weit abgefallen sind, dass der Druckabfall folglich nur geringe oder gar keine negative Auswirkung auf die Qualität des Zellstoffs hat, kommt es zu einem deutlichen Druckabfall. Solch eine Waschvorrichtung kann vorteilhafterweise aus einem Druckdiffuseur bestehen, was den weiteren Vorteil bietet, dass der heiße und druckbeaufschlagte Extrakt aus diesem Druckdiffuseur als Verdünnungsflüssigkeit am Boden des Kochers verwendet werden kann. Dies verbessert die Heizwirtschaftlichkeit und führt gleichzeitig zu verringerter Pumpenenergie und einem verringerten Bedarf an sperrigen großen Wärmetauschern.
BESCHREIBUNG DER FIGUR
1 zeigt eine Kombination eines kontinuierlichen Kochers mit Vorbehandlungssystem und einem Druckdiffuseur, die mit dem erfindungsgemäßen Prozess betrieben wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt einen Kocher 1 und einen nachgeschalteten Druckdiffuseur 7. Holzschnitzel werden über ein herkömmliches Vorbehandlungssystem 40, das ein Schnitzelsilo und einen Dämpfungskessel 42 sowie eine Schleuse 41 umfasst, in den Kocher gespeist. Das Vorbehandlungssystem kann auch einen Vorimprägnierturm (in der Figur wird ein Schwarzlaugenimprägnierturm 43 gezeigt) umfassen. In einer Transportzirkulation werden die Schnitzel in den oberen Teil des Kochers eingeführt CS_IN, wo die Transportflüssigkeit TL in einem oberen Abscheider 44 getrennt wird, wobei die Transportflüssigkeit hier aus Schwarzlauge BL besteht.
Der in der Figur gezeigte Kocher ist in vier Zonen geteilt. Die Schnitzelmischung CS_IN, die aus einem Gemisch aus Schnitzeln, Feuchtigkeit, Kondensat, Weißlauge, Schwarzlauge besteht, wird über einen invertierten oberen Abscheider 44 oben eingeführt, an dem die Transportflüssigkeit TL von den Schnitzeln getrennt wird.
Der Zellstoff/Holzschnitzel-Strom wird in der Figur durch Volllinien-Pfeile angezeigt.
Eine erste Zone befindet sich über dem Abzugssieb 1A, wobei in dieser oberen Zone die Schnitzel mit hinzugefügter Weißlauge WL imprägniert werden und anfänglich die Zellstoffsäule bilden, die sich später durch den Kocher nach unten bewegt.
Eine zweite und eine dritte Zone befinden sich zwischen den Abzugssieben 1A und 1B bzw. 1B und 1C, und schließlich befindet sich eine Austragszone unter dem Abzugssieb 1C.
Bei der gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei allen Zonen um so genannte Nettogleichstromzonen, was bedeutet, dass sich der Nettoflüssigkeitsstrom in der gleichen Richtung wie die Holzschnitzel nach unten bewegt. Diese Nettogleichstromzonen müssen sich mindestens über 80% der Höhe des Kochers erstrecken. In einigen Fällen können auch kurze Gegenstromzonen im oberen Teil des Kochers, vorzugsweise innerhalb der oberen 2/3 der Höhe des Kochers, verwendet werden, ohne die Betriebsfähigkeit des Kochers zu beeinträchtigen. Diese kurzen Gegenstromzonen erstrecken sich über weniger als 20%, vorzugsweise weniger als 10%, über die Höhe des Kochers.
Kurze Gegenstromzonen früh im oberen Teil des Kochers beeinflussen kaum die Betriebsfähigkeit, da die Holzschnitzel aufgrund der Auflösungswirkung des Kochens an den Schnitzeln nicht den gleichen Packungsgrad wie am Boden erreicht haben.
Bei solch einem Kocher wird die volle Kochtemperatur normalerweise in den Gleichstromzonen aufrechterhalten (das heißt ca. 142–162°C für Hartholz und ca. 162–168°C für Weichholz).
Verdünnungsflüssigkeit wird dem unteren Teil des Kochers durch eine Einlassanordnung 4 zugeführt, die in der Nähe des Kocherbodens angebracht ist. Wenn angemessen, kann die Verdünnungsflüssigkeit etwas weiter oben im Kocher hinzugefügt werden, aber das wichtige Merkmal der Erfindung besteht darin, dass sich mindestens der Nettostrom der Flüssigkeit in der Schnitzelsuspension nach dem Hinzufügen der Verdünnungsflüssigkeit in einer Gleichstromrichtung mit den Schnitzeln bewegen muss.
Diese Verdünnungsflüssigkeit besteht in erster Linie aus verbrauchtem Filtrat aus einer nachfolgenden Waschvorrichtung, hier einem Druckdiffuseur. Darüber hinaus kann die Verdünnungsflüssigkeit (nicht gezeigt) auch mit frischer Weißlauge (Alkali), oder bei der Rückführung aus dem unteren Siebgürtel (1C), nachgefüllt werden. Die Verdünnungsflüssigkeitsmenge wird so eingestellt, dass eine geeignete Konsistenz für einen problemlosen Austrag und Weitertransport, zweckmäßigerweise ca. 8–12%, erhalten wird. Der aufgeschlossene Zellstoff wird über eine Leitung aus dem Boden des Kochers ausgetragen.
Bei dem gezeigten Kocher gibt es deshalb keine Gegenstromwaschzonen (die herkömmlicherweise im unteren Bereich des Kochers angeordnet sind), was bedeutet, dass die Schnitzelsäulenbewegung verbessert und der Strom durch den Kocher verstärkt werden kann, wodurch es zu einer verbesserten Produktionsleistung des eigentlichen Kochers kommt. Gemäß der Erfindung können jedoch kurze Gegenstromzonen im oberen Teil des Kochers angeordnet werden, und im unteren Teil des Kochers gibt es Zonen, in denen der Nettoflüssigkeitsstrom nach unten verläuft, wobei an Letzterem auch schwache Gegenströme freier Flüssigkeit beteiligt sind.
Ein im Kocher aufgehängtes mittleres Rohr 5C wird von der unteren Siebanordnung 1C des Kochers über eine erste Pumpe 8C und einen Wärmetauscher 6c gespeist. Das mittlere Rohr mündet auf einer Höhe mit der zuletzt genannten Kochersiebanordnung. Die Rückführung 1C-8C-6C-5C wird dazu verwendet, die Temperatur oder die Kochlösung, wo Weißlauge WL hinzugefügt werden kann, zu regeln.
Eine ähnliche Rückführung 1B-8B-6B-5B ist in der Mitte des Kochers und eine 1A-8A-6A-5A an seinem obersten Teil angeordnet.
Des Weiteren ist zu sehen, dass gemäß einer bevorzugten Ausführungsform neben dem Kocher 1 des weiteren ein Druckdiffuseur 7 angeordnet worden ist. Der Druckdiffuseur ist eine Druckwaschvorrichtung, wobei der Zellstoff vom Kocher zu einem Ende des Druckdiffuseurs geführt wird, wonach der Zellstoff in Form eines dünnen Betts mit einer maximalen Dicke von 0,5 Meter durch den Diffuseur befördert wird. Die Waschflüssigkeit 71 wird von außen von einer Seite des Druckdiffuseurs über mehrere in verschiedenen Höhen angeordnete Verteilringe eingeleitet, so dass mehrere Verdrängungszonen gebildet werden. Das Waschfiltrat. wird durch das sich bewegende Zellstoffbett verdrängt, durch die Wand 75 des Siebzylinders nach innen gezogen und auf der anderen Seite innerhalb des Siebzylinders zum Austrag an einem Ende, in der Figur dem oberen Ende, gesammelt. Waschflüssigkeits- und Filtratströme werden durch gestrichelte Pfeile und der Zellstoffstrom wird durch einen Volllinienpfeil angezeigt. Die Figur zeigt, wie die warme Kochlösung (durch Punkte angezeigt) vom Kocher vom Zellstoff durch die Waschflüssigkeit nach und nach verdrängt wird.
Der am Boden des Kochers ausgetragene Zellstoff wird über die Leitung 20 ohne tatsächlichen Druckabfall (vorzugsweise unter 1 bar, zum Beispiel ca. 0,5 bar), ausschließlich Höhenunterschiede, zum Druckdiffuseur 7 geleitet. Ein wichtiger Punkt besteht hier darin, dass der Druckabfall nicht so groß sein darf, dass aufgrund des Druckabfalls ein Kochen im Zellstoff eingeleitet wird. Dies bedeutet, das im Druckdiffuseur ein Druck herrscht, der dem im Kocher entspricht, das heißt zwischen 5–25 bar, normalerweise 10–20 bar, im unteren Bereich in Abhängigkeit von der Höhe des Kochers und dem am oberen Teil des Kochers angelegten Druck. Ein Teil der aus dem Druckdiffuseur abgezogenen Flüssigkeit, das Waschfiltrat, wird dem Kocher 1 über eine Leitung 72 wieder zugeführt. In einigen Fällen ist es von Vorteil, wenn ein kleiner Wärmetauscher 10 verwendet wird, um diese Flüssigkeit weiter zu erwärmen, die dem Kocher hinzugefügt wird. Die in den Druckdiffuseur 7 geleitete Waschflüssigkeit 71 (die zweckmäßigerweise einer nachfolgenden Stufe entnommen wird,), sollte eine Temperatur weit unter +100°C, vorzugsweise + 75°C ± 15°C, aufweisen, um einen Zellstoff vom Druckdiffuseur 7 in der Leitung 11 mit einer Temperatur unter +100°C (zweckmäßigerweise mit einer Konsistenz von ca. 10%) zu erhalten. Danach kann der Zellstoff zu Atmosphärendruck ausgeblasen werden, ohne dass die Flüssigkeit gleichzeitig verdampft wird, und die Zellstoffmenge wird auf einem hohen Niveau gehalten.
Um ein vorteilhaftes Wärme- und Flüssigkeitsgleichgewicht zu halten, muss der Zellstoff vom Kocher eine Temperatur halten, die +125°C übertrifft, zweckmäßigerweise eine Temperatur zwischen +125°C und +175°C. Ein weiteres Ziel besteht darin, dass der Wärmebedarf in der unteren Zone (Verdünnungszone) des Kochers auf ein Minimum reduziert wird. Die aus dem Druckdiffuseur abgezogene Flüssigkeit 72 sollte deshalb eine Temperatur behalten, die nicht wesentlich, nicht um mehr als 25°C, vorzugsweise nicht um mehr als 20°C, und besonders bevorzugt nicht um mehr als 15°C, unter der Kochtemperatur im Kocher liegt. Geringere Temperaturunterschiede herrschen bei niedrigeren Kochtemperaturen, wenn die gleiche Temperatur der Waschflüssigkeit und der gleiche Verdünnungsfaktor im Druckdiffuseur verwendet werden.
Ein vorteilhaftes Verhältnis zwischen Kochtemperatur, Austragstemperatur und Temperatur der Verdünnungsflüssigkeit in einem System mit einem Waschdiffuseur mit einem Verdünnungsfaktor von ca. 2,5 und einer Waschflüssigkeit mit einer Temperatur von ca. 70°C wird in der folgenden Tabelle für verschiedene Kochtemperaturen gezeigt:
Aus den gezeigten Verhältnissen wird deutlich, dass der Prozess so gesteuert wird, dass die Temperaturverringerung der im ausgetragenen Zellstoff erhaltenen Kochtemperatur aufgrund der Verdünnung nicht mehr als 20°C, vorzugsweise 15°C, und besonders bevorzugt nur 5°C, beträgt. Die tatsächliche Temperaturverringerung hängt genau vom Verdünnungsfaktor im Druckdiffuseur und der Temperatur der Waschflüssigkeit im Druckdiffuseur ab.
Wenn der Prozess weiter optimiert werden soll, können zwei Druckdiffuseure in Reihe geschaltet werden, und der erste Druckdiffuseur wird mit einem Verdünnungsfaktor von 0 betrieben. Dann kann der Temperaturabfall auf einzelne Grade minimiert werden, wenn die Verdünnungsflüssigkeitstemperatur der Austragstemperatur entsprechen kann, was wiederum bedeutet, dass die Kochertemperatur mit einer Verminderung von ein paar Grad durch den ersten Druckdiffuseur aufrecht erhalten werden kann.
Wenn angemessen, ist es hier auch möglich, eine Erwärmung von ein paar Grad in einem Wärmetauscher 10 bereitzustellen, um diese Flüssigkeit auf eine optimale Temperatur von vorzugsweise 145°C bei einer durchschnittlichen Kochtemperatur von 160°C in der jeweiligen Kochzone zu bringen, bevor sie dem unteren Teil des Kochers zugeführt wird. Wie bereits erwähnt, ist +155°C (hauptsächlich für Hartholz) eine bevorzugte Temperaturhöhe, aber es sind auch andere Temperaturen zwischen +150°C und +165°C möglich, obwohl unter anderem aus Heizwirtschaftlichkeitsgründen Temperaturen unter +160°C zu bevorzugen sind.
Im beschriebenen Fall wird Waschflüssigkeit mit einer Temperatur von ca. 70°C im Druckdiffuseur verwendet. Vorteilhafterweise kann ein Puffer 12 zwischen dem Druckdiffuseur 7 und dem Kocher 1 zum Abziehen von der Verdünnungsflüssigkeit zu diesen beiden Einheiten verwendet werden. Solch ein Puffer 12 muss deshalb mit Druck beaufschlagt werden.
Gemäß einem wichtigen Aspekt der Erfindung findet ein begrenztes Abziehen verbrauchter Kochlösung vom Kocher und vom Kochprozess weg über mindestens eine Kochersiebanordnung 1A, 1B, 1C oder als Alternative dazu vom oberen Abscheider 44 statt. Dieses begrenzte Abziehen findet an einer geeigneten Stelle zwischen dem Vorbehandlungssystem 40 und dem Boden des Kochers statt, und es erfolgt eine Weiterbeförderung zur Rückgewinnung 1. RÜCK, wo diese Menge eine erste Menge verbrauchter Kochlösung Q1_RÜCK darstellt. Diese begrenzte Menge kann auch aus einer Menge bestehen oder durch diese vollständig ersetzt werden, die einem Vorimprägnierturm im Vorbehandlungssystem 40 oder dem System zum Transfer von Schnitzeln von einem Vorimprägnierturm zum Kocher entnommen wird.
Ein erster Teil des Waschflüssigkeitsfiltrats Q2_RÜCK wird vom Kochprozess extrahiert und zur Rückgewinnung am 2. RÜCK weiterbefördert, wo diese Menge eine zweite Menge verbrauchter Kochlösung (Q2_RÜCK) darstellt, die zusammen mit der ersten Menge verbrauchter Kochlösung Q1_RÜCK die aus dem System mit dem Kocher und der Druckwaschung abgezogene Gesamtmenge darstellt.
Die Gesamtmenge verbrauchter Kochlösung, die aus dem Kocher und dem Druckwaschsystem abgezogen wird, entspricht Q1_RÜCK + Q2_RÜCK. Das Verhältnis der ersten Menge verbrauchter Kochlösung Q1_RÜCK zur zweiten Menge verbrauchter Kochlösung Q2_RÜCK wird so reguliert, dass: Q1RÜCK > 0,1·(Q1RÜCK + Q2RÜCK Q2RÜCK < 0,9·(Q1RÜCK + Q2RÜCK) und Q2RÜCK > Q1RÜCK
Auf diese Weise erfolgen in der Druckwaschung mindestens 50% und höchstens 90% des Abzugs verbrauchter Kochlösung, wobei die Waschleistung viel günstiger ist als im Kocher, insbesondere, wenn Letzterer überladen ist.
Gemäß einem alternative Prozess ist es möglich, zwischen dem Kocher und dem Druckdiffuseur einen weiteren Druckkessel 30 anzuordnen, der in 1 gestrichelt gezeigt wird und in dem weitere Delignifizierung stattfindet. Durch Verwendung eines Kessels, in dem der Zellstoff nach oben strömt, so genannte Kessel mit Aufwärtsströmung, wird ein sehr günstiger Prozess erhalten, bei dem es möglich ist, den Druck vom Kocher dazu zu verwenden, den Zellstoff durch den Druckkessel 30 zu treiben. Weiteres Alkali kann vorzugsweise zusammen mit der Verdünnungsflüssigkeit am Boden des Kochers, als Alternative dazu im Auslass des Kochers oder am Boden des Kessels in Form einer Kochanordnung 31 (zum Beispiel eines MC-Mischers), zugesetzt werden, so dass die neu hinzugefügte Kochlösung im Schnitzelbett gut verteilt wird. Gemäß dieser alternativen Art und Weise der Implementierung der Erfindung kann ein Druckerhöhungsmischer verwendet werden, was Druckverluste beim Transfer zwischen dem Kocher und der Druckwaschung bis zu einem gewissen Grad ausgleichen kann. Der Gesamtdruckabfall beim Transfer sollte so gering wie möglich sein, das heißt vorzugsweise weniger als 1 bar, ausschließlich Unterschiede des statischen Drucks (Bauhöhe), betragen.
Die Erfindung ist nicht auf das Obige beschränkt und kann stattdessen innerhalb des Schutzbereichs der angehängten Patentansprüche variiert werden.
Gemäß der Erfindung kann auch vorteilhafterweise ein Kocher der so genannten hydraulischen Art mit einer niedrigeren Temperatur im oberen Teil (Imprägnierungszone) angeordnet werden.
Des Weiteren kann das Verfahren in Verbindung mit allen Arten von Kochlösung verwendet werden, obgleich das Verfahren in erster Line zur Herstellung von Sulfatzellstoff bestimmt ist.
Die Anzahl von Rückführungsströmen kann größer oder kleiner sein als in 1 gezeigt. Ebenso kann die Anzahl von Abzugsstellen im Kocher, an denen Kochlösungsabzüge QD2 oder QD2 rückgewonnen werden, nur eins betragen, vorzugsweise weit unten im Kocher.
Die Druckwaschvorrichtung kann auch einer anderen Art sein als eine Druckwaschung, zum Beispiel eine Druckwaschpresse, Filter oder dergleichen, wo der Zellstoff der Verdrängungswirkung mit der Waschflüssigkeit ausgesetzt und ein Waschfiltrat erhalten wird, das hauptsächlich Originalkochlösung, mindestens 80% Originalkochlösung, vom Kocher enthält. Eine andere Alternative ist eine Druckpresse, gefolgt von Verdünnung, wo das Pressfiltrat die für den Kocher verwendete Verdünnungsflüssigkeit bildet.
Es ist auch möglich, zwei Druckwaschvorrichtungen in Reihe zu schalten, wenn angemessen zwei Druckdiffuseur in Reihe.
Es können verschiedene Arten von Leichtzerfaserungswirkungen in das System eingeführt werden, um die Zerfaserungswirkung, die durch Blasen des Zellstoffs auf Atmosphärendruck erhalten werden kann, zu ersetzen. Diese Zerfaserungswirkung kann auf herkömmliche Weise durch eine Art Schrottabscheider in der Transferlinie 20 vom Boden des Kochers erhalten werden. Diese Schrottabscheider umfassen einen Rotationsabscheider, der dem Zellstoff eine Leichtzerfaserungswirkung erteilt. Eine entsprechende leichte Zerfaserung kann auch in der aus dem Druckdiffuseur heraus führenden Leitung CS_OUT eingerichtet werden.
Darüber hinaus kann die Erfindung in Kochsystemen mit Schwarzlaugenimprägnierung in einem dem Kocher vorgeschalteten Turm verwendet werden, in dem die verbrauchte Schwarzlauge zum Beispiel zunächst in einem Schwarzlaugenimprägnierungsschritt verwendet wird, bevor sie von dort abgezogen wird, und erst dann rückgeführt wird. Das Prinzip der Erfindung besteht darin, dass ein Großteil, 50–90%, des aus dem Kocher und dem Waschsystem abgezogenen von dem aus der Druckwaschung erhaltenen Waschfiltrat stammt.

Claims

Verfahren zum kontinuierlichen Kochen von Holzschnitzeln bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur in einem Vertikalkocher (1) zur Herstellung chemisch gelösten Zellstoffs, wobei der Kocher mit einem Oberteil und einem Boden und mindestens einer Kochersiebanordnung (1A, 1B, 1C) zwischen dem Oberteil und dem Boden des Kochers versehen ist, bei dem man (a) Holzschnitzel und Kochlösung oben am Kocher einleitet, (b) in den Kochzonen eine mittlere Temperatur auf im Wesentlichen der gleichen Temperaturhöhe in einem Bereich von 140–180°C, vorzugsweise zwischen 150 und 155°C für Hartholz und zwischen 160–165°C für Weichholz, hält, wobei die mittlere Kochtemperatur für eine Holzschnitzelverweilzeit von mindestens 45 Minuten und vorzugsweise mindestens 120 Minuten aufrechterhalten wird, (c) verbrauchte Kochlösung aus dem Kocher und von dem Kochprozess weg über mindestens eine Abzugsanordnung (44; 1A, 1B, 1C) abzieht, die zwischen dem Vorbehandlungssystem und dem Boden des Kochers angeordnet ist und sie zur Rückgewinnung (1. RÜCK) weiter befördert, wo diese Menge eine erste Menge verbrauchter Kochlösung (Q1_RÜCK) darstellt, (d) Zellstoff aus dem Boden des Kochers austrägt, wobei der Zellstoff aus dem Kocher (1) über eine Leitung (20), in der der Zellstoff auf einer Druckhöhe gehalten wird, die im Zellstoff kein Kochen einleitet, und weiter zu einer Druckaustriebsanordnung zum Austreiben von Flüssigkeit im Zellstoff (7) gespeist wird, (e) die im Zellstoff vorhandene Flüssigkeit unter Verwendung von Waschflüssigkeit (71) austreibt, die die im Zellstoff vorhandene Kochflüssigkeit verdrängt, um ein Waschfiltrat (72) zu erhalten, das in einen ersten und einen zweiten Teil geteilt wird, (f) den zweiten Teil des Waschfiltrats als Verdünnungsflüssigkeit zurück zum Boden des Kochers befördert, dadurch gekennzeichnet, dass (g) ein Nettoflüssigkeitsgleichstrom im unteren Abschnitt des Kochers hergestellt wird, (h) der erste Teil des Waschfiltrats aus dem Kochprozess abgezogen und weiter zur Rückgewinnung (2. RÜCK) befördert wird, wo diese Menge eine zweite Menge von verbrauchter Kochlösung (Q2_RÜCK) darstellt, und die zusammen mit der ersten Menge von verbrauchter Kochlösung die Gesamtmenge darstellt, die aus dem System mit Kocher und Druckwaschung abgezogen wird, (i) das Verhältnis der ersten Menge von verbrauchter Kochlösung (Q1_RÜCK) zur zweiten Menge von verbrauchter Kochlösung (Q2_RÜCK) so reguliert wird, dass: Q1RÜCK > 0,1·(Q1RÜCK + Q2RÜCK) Q2RÜCK < 0,9·(Q1RÜCK + Q2RÜCK), und Q2RÜCK > Q1RÜCK
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der untere Abschnitt des Kochers, in dem ein Nettoflüssigkeitsgleichstrom hergestellt worden ist, vom Boden des Kochers nach oben zu einem Punkt erstreckt, der auf gleicher Höhe mit einem darüber angeordneten Abzugssieb liegt.
Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nettoflüssigkeitsgleichstrom durch im Wesentlichen den ganzen Kocher hergestellt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Nettogleichstrom über mindestens 80% der Höhe des Kochers hergestellt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein kürzerer Nettoflüssigkeitsgegenstrom über weniger als 20% der Höhe des Kochers, vorzugsweise über weniger als 10% der Höhe des Kochers, hergestellt wird, und dass diese im oberen Teil des Kochers, vorzugsweise innerhalb der oberen zwei Drittel der Höhe des Kochers, angeordnet sind.
verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nettostrom des Flüssigkeitsgleichstroms im unteren Abschnitt des Kochers so groß ist, dass auch ein Gleichstrom freier Flüssigkeit im unteren Abschnitt des Kochers hergestellt wird, wobei die freie Flüssigkeit der Flüssigkeit entspricht, die nicht in den Schnitzeln gebunden ist.