DE60301616T2

DE60301616T2 - Kontinuierliche zellstoffkochung mit verbesserter wärmewirtschaftlichkeit

Info

Publication number: DE60301616T2
Application number: DE60301616T
Authority: DE
Inventors: Vidar Snekkenes; Lennart Gustavsson
Original assignee: Kvaerner Pulping AB; Kvaerner Pulping Technologies AB
Current assignee: Metso Fiber Karlstad AB
Priority date: 2002-01-24
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2023-01-23
Also published as: JP2005515320A; SE518957C2; SE0200185D0; US20040060672A1; JP4505229B2; ATE304625T1; ES2249721T3; EP1470288A1; WO2003062525A1; SE0200185L; US7112256B2; DE60301616D1; EP1470288B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Kochen von Cellulose gemäß dem einleitenden Teil von Anspruch 1 mit dem Ziel der Erzielung einer verbesserten Wärmeökonomie bei der Tränkung mit Schwarzlauge.
STAND DER TECHNIK
Die Technik des Tränkens mit Schwarzlauge wurde in den späten 1980er und 1990er Jahren als Teil der Entwicklung von Verfahren zum kontinuierlichen Kochen mit dem Ziel der Erzielung einer guten Kochökonomie und Wärmeökonomie und des Erhalts von besserem Zellstoff entwickelt. Das Tränken mit Schwarzlauge ist dadurch gekennzeichnet, daß das Tränkfluid ganz oder teilweise aus an verschiedenen Stellen im Kocher abgezogenem, unter der Bezeichnung Schwarzlauge bekanntem Kochfluid besteht, welches einen höheren Restalkaligehalt aufweist als bei bisherigen Kochverfahren, bei denen abgezogenes Kochfluid zur Chemikalienrückgewinnung weitergeführt wurde. Das Hauptziel des Tränkens mit Schwarzlauge besteht darin, Zellstoff zu erhalten, der eine höhere Qualität als mit Weißlaugetränkung hergestellter Zellstoff aufweist; ein weiteres Ziel besteht in der besseren Konservierung der Wärme der aus dem Kocher abgezogenen Schwarzlauge zum Erhitzen der kalten Schnitzel im Tränkbehälter. Eine bestimmte Menge der Wärme der Schwarzlauge war bisher in dem Kochverfahren zurückgehalten worden, wie Wasserdampf, der unter der Bezeichnung Flashdampf bekannt ist, aus den Flashzyklonen, der u.a. zum Bedampfen der Schnitzel verwendet wurde.
In der US 5,192,396 wird ein kontinuierliches Kochverfahren beschrieben, bei dem Schwarzlauge vom Kocher über Flashzyklone indirekt dem Kopf und dem Boden des Tränkbehälters zugeführt wird. Der Tränkbehälter ist mit einer oberen Gleichstromtränkzone und einer unteren Gegenstromtränkzone versehen. Die zum Boden des Tränkbehälters überführte Schwarzlauge wird mit dem Rückführstrom der Transferzirkulation vermischt und durch einen Wärmetauscher geführt, in dem die Temperatur bis zum Siedepunkt erhöht wird, bevor die Lauge dem Boden des Tränkbehälters zugeführt wird. Das Ziel dieses Verfahrens ist, am Boden des Tränkbehälters und am Kochereinlaß ein höheres Fluid/Holz-Verhältnis zu erhalten, was einen positiven Einfluß auf die Abwärtsbewegung der Schnitzelsäule am Kopf des Kochers hat, während gleichzeitig die Alkalikonzentration im Kocher niedriger wird, was den Anfangsabbau von Kohlenhydraten während des Kochprozesses vermindert.
Ein zweites Verfahren zur Optimierung des Fluid/Holz-Verhältnisses in Tränkbehältern und Kochern wird in der US 5,679,217 beschrieben. Die Lauge in der Transferzirkulation wird in einen Teil am Kopfseparator des Kochers und einen Rest im Knotenfängerabschnitt weiter unten im Kocher getrennt. Diese Rückführlauge wird gesammelt durch einen Wärmetauscher zum Erhitzen zur Auslaßanordnung am Boden des Tränkbehälters geführt. Ein Unterstrom dieser Tränklauge wird jedoch ohne Erhitzen dem Kopf des Tränkbehälters zugeführt, so daß sich am Kopf des Tränkbehälters ein erhöhtes Fluid/Holz-Verhältnis ergibt. Mit dem Verfahren ist im oberen Teil des Kochers ein kleineres Fluid/Holz-Verhältnis erhältlich als bei Verwendung von Schwarzlauge aus einem Knotenfängerabschnitt im Kocher zur Erhöhung des Fluid/Holz-Verhältnisses gemäß der US 5,192,396 . Vorteilhaft ist gemäß dem Patent u.a., daß man den Packungsgrad am Kopf des Kochers ohne nachteiligen Einfluß auf den Transfer von Schnitzeln zwischen dem Tränkbehälter und dem Kocher verringern kann und daß der Dampfstrom zum Erhitzen am Kopf des Kochers etwas verringert werden kann, da die Temperatur des Transfers höher wird.
Aus der US 5,716,497 ist ein Verfahren zum Tränken mit Schwarzlauge bekannt, bei dem man eine bestimmte Menge Schwarzlauge aus dem Kocher mit der Rückführlauge aus der Transferzirkulation zwischen dem Tränkbehälter und dem Kocher vermischt, ohne daß eine Abkühlung erfolgt, bevor diese Mischung dem Boden des Tränkbehälters zugeführt wird. Ein Teil dieser Mischung wird mit den getränkten Schnitzeln in die Transferzirkulation zurückkehren, und der Rest wird im Gegenstrom durch den Tränkbehälter getragen und am Knotenfängerabschnitt im oberen Teil des Behälters während des Erhitzens der Schnitzel und Austreibens von Holzfeuchtigkeit und Dampfkondensat aus den Schnitzeln abgezogen. Durch Regulierung der dem Boden des Tränkbehälters zugeführten Schwarzlaugemenge kann eine gründliche Tränkung gewährleistet werden, und diese kann dadurch gesteuert werden, daß man die Temperatur des aus dem Knotenfängerabschnitt im oberen Teil des Tränkbehälters wärmer als die am Kopf des Tränkbehälters zugeführte Mischung von Schnitzeln und Fluid hält. Gemäß dem Patent wird die gesamte Weißlauge chargenweise am Kopf des Kochers zugegeben, so daß teure Zentralrohre vermieden werden können. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht in einer Verbesserung der Qualität des Zellstoffs, da die Cellulosefasern nicht durch mechanische Behandlung des Bodenschabers während des Austrags aus dem Tränkbehälter geschwächt werden; diese Schwächung ist bei Verwendung von Weißlauge als Tränkfluid beträchtlich. In der US 5,824,187 , einer Folgeanmeldung der obigen Patentschrift wird ein Verfahren mit dem gleichen Ziel vorgestellt, bei dem die Tränkung mit Schwarzlauge im Gleichstrom und ohne Mischen der Transferzirkulation mit dieser Schwarzlauge erfolgt.
In der US 6,123,807 wird ein Verfahren zum kontinuierlichen Kochen mit Schwarzlaugetränkung beschrieben, das u.a. das Ziel der Erzielung einer verbesserten Wärme ökonomie verfolgt. Die aus dem Kocher abgezogene Schwarzlauge wird in einen ersten Flashzyklon überführt und danach zum Beginn der Tränkzone, um entweder in einem Tränkbehälter eines Zweibehälterkochers Tränkfluid darzustellen, oder zu einer Tränkzone am Kopf des Kochers in einem Einbehälterkocher weitergeführt. Der aus dem Flashzyklon erhaltene Flashdampf wird direkt zum Erhitzen der dem Kochverfahren zugeführten Weißlauge verwendet. Das „Tränkfluid" wird nach der Tränkzone zum Transport zur Chemikalienrückgewinnung über einen zweiten und möglicherweise auch einen dritten Flashzyklon abgezogen. Das Verfahren ergibt zwar eine bessere Wärmeökonomie als bekannte Verfahren, jedoch geht in jenen Stufen immer noch Wärme verloren, was zu einer Verringerung der Temperatur führt. Somit besteht in dieser Hinsicht ein Potential für weitere Verbesserungen.
In der US 5,089,086 wird ein kontinuierliches Kochverfahren beschrieben, dessen Hauptziel in der Verbesserung der Wärmeökonomie besteht. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um ein Verfahren zum Tränken mit Schwarzlauge. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Kocher abgezogene heiße Lauge im wesentlichen vollständig zum Transportieren der getränkten Schnitzel vom Boden des Tränkbehälters zum Kopf des Kochers verwendet wird. Die aus dem Kocher abgezogene heiße Lauge wird, gegebenenfalls ohne vorherige Druckminderung und den damit einhergehenden Temperaturabfall, dem Boden des Tränkbehälters zu- und in eine Mischzone geführt, in der sie mit getränkten Schnitzeln und Tränkfluid zum Transport zum Kopf des Kochers vermischt wird. Auf diese Art und Weise kann die Temperatur der Schnitzel und des Fluids erhöht werden, was den Heizbedarf am Kopf des Kochers zur Erzielung der richtigen Kochtemperatur verringert. Ein Teil des Transportfluids wird von dem herkömmlichen Kopfseparator in einen Flashyzklon abgetrennt, wobei ein Teil des Transportfluids nach Druckminderung zusammen mit der abgezogenen Lauge zum Boden des Tränkbehälters zurückgeführt wird. Der Druck des Rests des Transportfluids, der der abgezogenen Kochfluidmenge entspricht, wird dann in weiteren Stufen vermindert, so daß das Fluid zur Chemikalienrückgewinnung abgeführt werden kann. Somit tritt in diesem Fall das Problem einer zu hohen Temperatur des Tränkfluids nicht auf. Es ist auch nicht angegeben, daß es wünschenswert wäre, die Wärme in einem anderen Verfahren zurückzuhalten als als Flashdampf in dem Transportfluid, das nach seiner Abtrennung von der Schnitzelmischung im Kopfseparator am Kopf des Kochers der Chemikalienrückgewinnung zugeführt wird.
Wie aus der obigen Beschreibung des Standes der Technik hervorgeht, wurde das Tränken anfänglich häufig mit mindestens einer Endgegenstromzone durchgeführt. An dieser Stelle wurde häufig Schwarzlauge mit höherer Temperatur, in der Regel über 140°C, zugegeben, um auf diese Art und Weise ein schnelles Erhitzen der Schnitzel zu erreichen. Eine hohe Temperatur wurde bei den älteren Schwarzlaugetränkungsverfahren als Vorteil angesehen, so daß die Tränkung schnell stattfinden und effizient werden sollte. Das Tränken im Gegenstrom galt als besonders vorteilhaft für eine gründliche Tränkung. Die Temperatur des Transfers konnte gleichzeitig auf einem hohen Niveau gehalten werden, wodurch der Heizbedarf am Kopf des Kochers verringert wurde. In den letzten Jahren ging der Trend zum Tränken bei niedrigeren Temperaturen und mit einem größeren Teil der Tränkung im Gleichstrom. Hierbei mußte die Schwarzlauge aus dem Kocher abgekühlt werden, was entweder durch Flashen und/oder Abkühlen in einem Wärmetauscher geschah. Durch eine niedrigere Temperatur beim Tränken wird es notwendig, die Schnitzel beim Übergang in den Kocher zu erhitzen. Dies wurde mit Erhitzern in der Transferzirkulation erreicht. Da bei der indirekten Wärmeübertragung unvermeidliche Energieverluste auftreten, ist die Entwicklung von Verfahren wünschens wert, die eine Tränkung bei niedriger Temperatur ermöglichen, wobei die Wärme in der Schwarzlauge zur Verwendung im Kocher konserviert werden kann, ohne daß diese Energieverluste auftreten, oder zumindest unter Minimierung dieser Energieverluste. Heiße Schwarzlauge kann mit dem Ziel der Verbesserung der Wärmeökonomie beim Kochprozeß der Bodenzone des Tränkbehälters zugeführt werden, um die Temperatur der Schnitzel vor dem Kocher zu erhöhen, was in der US 5,089,086 beschrieben wird. In diesem Fall erfolgt die Tränkung jedoch mit einem anderen Fluid als Schwarzlauge, wobei das Fluid zur Erzielung der richtigen Temperatur erhitzt werden muß.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum kontinuierlichen Kochen von Cellulose in einem Zweibehälterkochersystem bereit, in dem das Tränken in einem zumindest teilweise aus Schwarzlauge bestehenden Tränkfluid erfolgt. Das Verfahren ermöglicht eine Tränkung bei niedriger Temperatur im Einklang mit den neuesten Entwicklungen in der Schwarzlaugetränkungstechnologie und verringert oder beseitigt die Notwendigkeit, die Schwarzlauge für den Tränkbehälter abzukühlen. Das Verfahren verringert oder beseitigt auch die Notwendigkeit des Erhitzens in der Transferleitung zwischen dem Tränkbehälter und dem Kocher, was indirekt den Verbrauch von Reindampf oder Flashdampf verringert, welcher somit für andere Zwecke verwendet werden kann, und verringert die Notwendigkeit der Zugabe von Dampf am Kopf des Kochers zur schnellen Erhöhung der Temperatur der Schnitzel auf Kochtemperatur. Das Verfahren gewährleistet insofern eine verbesserte Wärmeökonomie gegenüber dem bisher Bekannten, als die beim Wärmeaustausch, Flashen usw. unvermeidlicherweise auftretenden Energieverluste kleiner sind. Dies wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 erreicht.
Das Verfahren wird in einer bevorzugten Ausführungsform so angewandt, daß sowohl die Notwendigkeit für Schwarzlaugekühler als auch die Notwendigkeit für Erhitzer für den Transfer beseitigt werden, und auf diese Art und Weise wird insofern ein weiteres Ziel erreicht, als die Kosten eines erfindungsgemäßen Kochersystems niedriger sind als bei vorbekannten Systemen. Die Kosten sind auch in einer nicht optimalen Ausführungsform mit geringerem Koch- und Heizbedarf geringer, da diese Erhitzer und Kühler erheblich kleiner und somit billiger ausgeführt werden können. Weitere Eigenschaften und Aspekte sowie Vorteile der Erfindung gehen aus den beigefügten Ansprüchen und den folgenden ausführlichen Beschreibungen einiger Ausführungsformen hervor.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines Zweibehälterkochers, in dem die Erfindung angewandt wird.
2 zeigt schematisch eine alternative Ausführungsform eines Zweibehälterkochers, in dem das Transfersystem einen Hochdruckdosierer enthält.
3a zeigt einen Zweibehälter-Dampf-/Fluidphasenkocher.
3b zeigt in größerem Detail einen Kopfseparator zur Trennung von Schnitzeln und Transportfluid am Kopf des Kochers.
4a zeigt einen hydraulischen Zweibehälterkocher. 4b zeigt in größerem Detail den Knotenfängerabschnitt zur Trennung von Schnitzeln und Transportfluid am Kopf des Kochers.
NÄHERE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die 1 und 2 zeigen schematisch einen kontinuierlich arbeitenden Zweibehälterkocher zur Herstellung von Zellstoff, in dem die Erfindung angewandt wird und das Kochersystem einen Tränkbehälter (1), einen Kocher (2) und ein Transfersystem (4) zum Transport von Schnitzeln vom Tränkbehälter (1) zum Kocher (2) enthält. Der Unterschied zwischen 1 und 2 besteht darin, daß das Transfersystem (4) in 2 auch einen Hochdruckdosierer (8) herkömmlicher Art enthält, was eine Tränkung in einem nicht druckbeaufschlagten Tränkbehälter ermöglicht. Ein Hochdruckdosierer ist eine Schleusenzufuhr, die mit einem Rotor ausgestattet ist, der symmetrisch dadurch hindurchgehende Taschen aufweist, die durch Rotation alternierend mit einem Niederdruck- und einem Hochdrucksystem in Verbindung gebracht werden, ohne daß zwischen diesen beiden Systemen eine Verbindung zugelassen wird. Die Schnitzel werden vom Auslaß (5) der Niederdruckseite in eine der Taschen des Hochdruckdosierers (8) transportiert, und nach Füllung der Tasche vollführt der Rotor eine Vierteldrehung, so daß die Tasche auf der Hochdruckseite an einer Entleerungsstelle ankommt, an der ein Transportfluid, in diesem Fall Schwarzlauge (14), die Schnitzel zum Weitertransport zum Kopf (3) des Kochers aus der Tasche ausstößt. Die Schnitzel können auf diese Art und Weise von einem drucklosen System oder einem System unter niedrigem Druck, in der Regel 0–4 bar (abs.) übertragen und über den Hochdruckdosierer einem System mit beträchtlich höherem Druck, in der Regel 7–20 bar (abs.) zugeführt werden.
Ein Kocher (2) vom Dampf-/Fluidphasentyp ist in den 1 und 2 mit einem Kopfseparator (7) am Kopf, der (7a) in (3b) entspricht, gezeigt, aber die Erfindung kann auch in einem hydraulischen Kochersystem mit Trennung von Schnitzeln und Transportfluid in einem Knotenfängerabschnitt im Kopf des Kochers gemäß (7b) in 4b angewandt werden. Die für die Erfindung nicht relevanten Zirkulationen, die Zirkulationen von Tränkfluid und Kochfluid für die Einstellung des richtigen Fluid/Holz-Verhältnisses, Alkali- und Temperatureinstellungen und den Abzug von Fluid für die Chemika lienrückgewinnung sind in den 1 und 2 nicht gezeigt, jedoch versteht es sich, daß die Erfindung in allen Arten von Kochersystemen, wie beispielsweise MCC, EMCC, ITC, Lo-Solids usw., angewandt werden kann. So können sowohl der Tränkbehälter als auch der Kocher mit einigen Zirkulationen und Abzügen für Prozeßfluid ausgestattet sein, um je nach den Ausgangsmaterialien und der gewünschten Qualität des fertigen verkochten Zellstoffs verschiedene Bedingungen erhalten zu können, was teilweise in den 3a und 4a klar gemacht wird. So kann beispielsweise Weißlauge chargenweise an der Zufuhr, am Tränkbehälter oder an der Kopfzone, Mittelzone oder Bodenzone des Kochers zugegeben werden. Tränkbehälter und Kocher können beide mit Gleichstrom- und Gegenstromzonen mit Abzugspunkten für Schwarzlauge ausgestattet sein, und der Abzug von Schwarzlauge zur Chemikalienrückgewinnung kann an einigen Stellen erfolgen, wie beispielsweise aus dem Tränkbehälter, aus der Rückführleitung für das Transportfluid oder aus dem Kocher. Diese Zirkulationen und Abzüge können über herkömmliche Knotenfängerabschnitte stattfinden, und sie können auch aus knotenfängerlosen Abzügen bestehen, die nur aus Verbindungsstücken (d.h. Rohren), die in Abnahmepositionen in den Wänden des Behälters montiert sind, bestehen.
Die Erfindung wird nun anhand der 1 und 2 näher beschrieben. Gekennzeichnet ist die Erfindung durch das Fehlen einer herkömmlichen Transferzirkulation zwischen dem Auslaß (5) des Tränkbehälters und dem Einlaß (3) des Kochers in dem Maße, daß Transportfluid (10) nach Abtrennung von den Schnitzeln in der Trenneinrichtung (7) am Kopf des Kochers nicht zum Auslaß (5) des Tränkbehälters zurückgeführt wird. Stattdessen wird heiße Schwarzlauge (14) zum Transportieren der getränkten Schnitzel, in der Regel bei einer Temperatur von mehr als 140°C, von einem der Schwarzlaugeabzugspunkte, der zu einer Gleichstrom-Endmischzone (Z₂) im Tränkbehälter (1) und/oder zum Einlaß (13) für Transportfluid im Hochdruckdosierer (8) führt, um dort in eine aus getränkten Schnitzeln und dem begleitenden Tränkfluid bestehenden Schnitzelmischung eingemischt zu werden, verwendet. Die Mischzone (Z₂) und der Hochdruckdosierer (8) bilden beide den Beginn eines Transfersystems (4), das später noch genauer definiert wird. Erfindungsgemäß werden mindestens 25% und vorzugsweise 50% der Gesamtmenge der aus dem Kocher abgezogenen Schwarzlauge (14) zurückgeführt, um auf diese Art und Weise mit der Schnitzelmischung vermischt zu werden. Die Temperatur der Schnitzelmischung wird auf diese Art und Weise beim Transport im Transfersystem (4) erhöht, und in einer bevorzugten Ausführungsform wird so viel Schwarzlauge (14) verwendet, daß kein weiteres Erhitzen notwendig ist. Dies ist der Fall, wenn die Temperatur der Schnitzelmischung durch die Zugabe von Schwarzlauge um 5–25°C erhöht wird. Die abgezogene Schwarzlauge (14) hat eine Temperatur T_ab, die weitgehend beizubehalten ist, bis die Schwarzlauge im Transfersystem zugegeben wird. Das bedeutet, daß keine Zwangskühlung mittels Flashen, Wärmeaustausch oder ähnliche Maßnahmen zur Abkühlung der Schwarzlauge durchgeführt wird. Die einzige Abkühlung, die sich ergeben kann, ist die sich natürlicherweise als Wärmeverlust aus den Rohren, in denen die Schwarzlauge transportiert wird, ergebende Abkühlung. Normalerweise erfolgt das Erhitzen der Schnitzelmischung in einer herkömmlichen Transferzirkulation durch Erhitzen des Transportfluids (10) in einem Wärmetauscher (9), siehe 3 und 4, bevor es zum Auslaß (5) des Tränkbehälters zurückgeführt wird.
Ein Teil des Transportfluids (10) wird in der Trenneinrichtung (7) am Einlaß (3) des Kochers von der Schnitzelmischung abgetrennt, für weitere Einzelheiten siehe 3b und 4b. Das heiße Transportfluid (10) wird dann ganz oder teilweise zum Tränkbehälter (1) zurückgeführt und in eine erste Zone (Z₁) vor der Gleichstrom-Endmischzone (Z₂) gegeben, um auf diese Art und Weise einen Teil des Tränkfluids in dieser ersten Zone (Z₁) zu bilden. Das Transportfluid (10) kann in dieser ersten Zone (Z₁) an einer oder einigen Stellen zugegeben werden, und die Tränkung kann je nach Fahrweise des Kochersystems unter Gleichstrom und/oder Gegenstrom stattfinden. Zur Erzielung einer erfindungsgemäßen Heizwirkung ist es wünschenswert, daß dem Transportfluid (10) eine 40% und vorzugsweise mindestens 50% der Gesamtverweilzeit t_tr der Schnitzel im Tränkbehälter (1) entsprechende Verweilzeit gegeben wird. Gemäß dem innovativen Konzept wird mit diesem Verfahren eine Schwarzlaugetränkung bei einer niedrigeren Temperatur erreicht als bei direkter Führung der Schwarzlauge vom Kocher in den Tränkbehälter. Gleichzeitig wird die Temperatur im Transfersystem erhöht, so daß der normalerweise zum Erhitzen in der Transportzirkulation erforderliche Wärmetauscher entfallen oder verkleinert werden kann. Wie in 2 angegeben (und wie auch für 1 gilt), kann eine bestimmte Abkühlung des dem Tränkbehälter (1) an einer Stelle, vorzugsweise der oberen Stelle, zugeführten Transportfluids (10) stattfinden, um auf diese Art und Weise ein sukzessives Erhitzen der Schnitzel bei der Tränkung zu erhalten.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Begriff Schwarzlauge auf Kochfluid, das nach einer mindestens 40% der gesamten Hauptdelignifizierung entsprechenden Hauptdelignifizierung oder nach mindestens 50% der Gesamtverringerung der Kappazahl aus dem Kocher (2) abgezogen worden ist. Das Abziehen muß jedoch nach mindestens 30 Minuten Kochen erfolgen, damit das Fluid als Schwarzlauge charakterisiert werden kann. Für den Fachmann ist ersichtlich, daß die Abzugsstelle je nach dem speziellen Kochverfahren und den damit verbundenen Kochbedingungen variieren kann und somit aus einem Abzug am Anfang, in der Mitte oder am Ende des Kochers in einer Gleichstromzone oder einer Gegenstromzone oder als Abzug zwischen einer oberen Gleichstromzone und einer nachfolgenden Gegenstromzone bestehen kann. Man kann auch mit mehr als einem Abzug arbeiten.
Das Transfersystem (4) enthält bei Betrachtung in der Strömungsrichtung der Schnitzel:

• eine Gleichstrom-Endmischzone (Z₂) im Tränkbehälter (1) mit einer Verweilzeit (t₂) für die Schnitzel in dieser Mischzone, die höchstens 25% der Verweilzeit (t_tr) der Schnitzel im Tränkbehälter ausmacht, so daß t₂ ≤ 0,25 t_tr
• den Auslaß (5) des Tränkbehälters,
• eine Transferleitung (6) zwischen dem Auslaß (5) des Tränkbehälters und dem Einlaß (3) des Kochers sowie möglicherweise auch einen Hochdruckdosierer (8), siehe 2, an einer Stelle hinter dem Auslaß (5) des Tränkbehälters,
• und eine Trenneinrichtung (7), die sich in direktem Kontakt mit dem Einlaß (3) des Kochers oder direkt darunter befindet, zur Abtrennung von Transportfluid (10) von der Schnitzelmischung.

Diese Trenneinrichtung (7) in einem Dampf-/Fluidphasenkocher besteht aus einem sogenannten Kopfseparator (7a) gemäß 3b, in einem hydraulischen Kocher dagegen aus einem Knotenfängerabschnitt (7b) gemäß 4b.
Der Anfang des Transfersystems bezeichnet hier gemäß der obigen Definition eine Gleichstrom-Endzone (Z₂) im Tränkbehälter (1), den Auslaß (5) des Tränkbehälters und, sofern vorhanden, den Hochdruckdosierer (8).
3a zeigt schematisch einen herkömmlichen Zweibehälter-Dampf-/Fluidphasenkocher, und 3b zeigt in größerem Detail einen sogenannten invertierten Kopfseparator (7a), in dem Schnitzel und Transportfluid dem unteren Ende des Kopfseparators zugeführt werden. Die Schnitzel werden unter dem Einfluß der Förderschnecke (11) über die Kante des Kopfseparators befördert und fallen somit in den Kocher hinein. Ein Teil des Transportfluids (10) wird durch den die Schnecke umgebenden Knotenfänger (12) abgezogen.
4a zeigt schematisch einen hydraulischen Zweibehälterkocher, und 4b zeigt in größerem Detail den Knotenfängerabschnitt (7b) zur Trennung von Schnitzeln und Transportfluid (10) am Kopf des Kochers.
Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche auf einige Arten modifiziert werden. So kann die Schwarzlauge 14 aus dem Schwarzlaugenabzug, die dem Transfersystem zugeführt wird, nur an einer der drei gezeigten Stellen oder an Kombinationen von zwei dieser Stellen zugegeben werden.
Des weiteren kann man auch eine Abzweigleitung (20) verwenden, beispielsweise zu Beginn des Verfahrens, wenn der Kocher mit den getränkten Schnitzeln gefüllt wird und bevor sich Schwarzlauge mit der richtigen Temperatur und dem richtigen Restalkaligehalt eingestellt hat. Diese Abzweigleitung kann dann nach dem Einfahren geschlossen werden. Je nach dem Abzugspunkt von Schwarzlauge für die Chemikalienrückgewinnung und anderen Faktoren kann diese Abzweigleitung auch zur Einstellung verschiedener Fluid/Holz-Verhältnisse im Tränkbehälter, Transfersystem oder Kocher verwendet werden, und der Fluidstrom kann somit je nach der Fahrweise des Systems in beiden Richtungen durch diese Leitung gehen.

Claims

Verfahren zum kontinuierlichen Kochen von Zellstoff mit dem Ziel der Erzielung einer verbesserten Wärmeökonomie im Kochersystem, bei dem das Kochersystem einen Behälter (1) zum Tränken von Celluloseschnitzeln und einen Behälter (2) zum Kochen der getränkten Celluloseschnitzel enthält, wobei der Tränkbehälter (1) einen Einlaß aufweist, dem eine Mischung von Schnitzeln und Prozeßfluid zugeführt wird, wobei die Schnitzel zunächst bei einer vorbestimmten Tränkungstemperatur T_tr getränkt werden, wonach die getränkten Schnitzel über ein Transfersystem (4) dem Kocher (2) zum Kochen bei einer vorbestimmten Temperatur T_koc zugeführt werden, wonach Zellstoff, der im Kochersystem gelöst worden ist, durch den Auslaß des Kochers ausgetragen wird und nach teilweisem oder vollständigem Kochen der Schnitzel mindestens ein Abzug von Schwarzlauge aus dem Kocher mittels Kochabzug, vorzugsweise über Kocherknotenfänger, vorgenommen wird, und wobei Schwarzlauge (14) aus dem Schwarzlaugeabzug dem Transfersystem (4) zum Vermischen mit den getränkten Schnitzeln zum Weitertransport zum Kopf des Kochers zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Schwarzlauge (14) aus dem Schwarzlaugeabzug, die eine Abzugstemperatur T_ab aufweist, unter weitgehender Beibehaltung der Temperatur T_ab dem Anfang des Transfersystems zugegeben wird mit dem Ziel, die Temperatur der Schnitzelmischung im Transfersystem (4) zu erhöhen, zumindest ein Teil des Transportfluids (10), das am Ende des Transfersystems kontinuierlich von der getränkte Schnitzel enthaltenden Mischung, die dem Kopf des Kochers zugeführt wird, abgezogen wird und das eine Transporttemperatur T_transp beibehält, derart an einer vom Standpunkt der Strömungs richtung der Schnitzel gesehen vor dem Transfersystem (4) liegenden Stelle in den Tränkbehälter (1) zurückgeführt wird, daß dem abgezogenen und in den Tränkbehälter (1) zurückgeführten Transportfluid (10) ein Zeitraum als Tränkfluid im Tränkbehälter (1) für eine Dauer von mindestens 40%, vorzugsweise mindestens 50%, der Gesamtverweilzeit t_tr der Schnitzel im Tränkbehälter (1) gegeben wird, und der Teil des abgezogenen Transportfluids (10), der in den Tränkbehälter (1) zurückgeführt wird, mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 25% und noch weiter bevorzugt mindestens 50% der Gesamtmenge des am Kopf des Kochers abgezogenen Transportfluids ausmacht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwarzlauge (14) aus dem Schwarzlaugeabzug eine Temperatur T_ab beibehält, die um mindestens 5°C, vorzugsweise mindestens 10°C, über der Temperatur T_transp des Transportfluids, das am Kopf des Kochers abgezogen wird, liegt, so daß T_ab – T_transp ≥ 5°C
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Schwarzlauge (14) aus dem Schwarzlaugeabzug, der dem Transfersystem (4) zugeführt wird, mindestens 25% und vorzugsweise mindestens 50% der Gesamtmenge der aus dem Kocher (2) abgezogenen Schwarzlauge ausmacht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwarzlauge (14) aus dem Schwarzlaugeabzug, die dem Transfersystem (4) zugeführt wird, eine Abzugstemperatur T_ab beibehält, die im wesentlichen der Kochtemperatur T_koc entspricht, d.h. um höchstens 5°C von der Kochtemperatur abweicht.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der abgezogene Teil des Transportfluids (10), der eine Transfertemperatur T_transp beibehält, unter weitgehender Beibehaltung der Transfertemperatur T_transp an mindestens einer Stelle des Tränkbehälters in den Tränkbehälter (1) zurückgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwarzlauge (14) aus dem Schwarzlaugeabzug einer Endmischzone (Z₂) im Tränkbehälter zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwarzlauge (14) aus dem Schwarzlaugeabzug an einem Auslaß (5) aus dem Tränkbehälter (1) zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Endmischzone (Z₂) im Tränkbehälter (1) einer Verweilzeit (t₂) der Schnitzel von höchstens 25% der Gesamtverweilzeit (t_tr) der Schnitzel im Tränkbehälter (1) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Endmischzone (Z₂) im Tränkbehälter (1) um eine Gleichstromzone handelt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Schwarzlauge (14) aus dem Schwarzlaugeabzug einer Hochdruckstelle im Transfersystem (4) zugegeben wird, wobei diese Hochdruckstelle in Assoziation mit dem Einlaß für Transportfluid (13) auf der Hochdruckseite eines Hochdruckdosierers (8) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwarzlauge (14) aus dem Schwarzlaugeabzug, die dem Einlaß für Transportfluid (13) auf der Hochdruckseite des Hochdruckdosierers (8) zugegeben wird, aus der gesamten Menge, die zum Ausstoßen der Schnitzel aus dem Hochdruckdosierer an der Hochdruckstelle erforderlich ist, besteht.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Menge der Schwarzlauge (14) aus dem Schwarzlaugeabzug, die dem Transfersystem (4) zugeführt wird, am Einlaß für Transportfluid (13) auf der Hochdruckseite eines Hochdruckdosierers (8) zugegeben wird.