DE69009868T2 - Zellstoffkochen mit hoher Sulfidität, durch Sulfonierung von gedämpften Holzspänen mit Schwarzlauge. - Google Patents
Zellstoffkochen mit hoher Sulfidität, durch Sulfonierung von gedämpften Holzspänen mit Schwarzlauge.Info
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Description
- Auf dem Fachgebiet der Herstellung von Zellstoff aus pulverisiertem Zellstoffasermaterial, beispielsweise aus Holzspänen, unter Verwendung eines Stetigkochers gibt es ständige Bestrebungen, die Qualität des erzeugten Zellstoffes zu verbessern. Beispielsweise werden in der gleichzeitig anhängigen U.S.-Patentanmeldung, Seriennr. 07/200.204, eingereicht am 31. Mai 1988, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbessern der Qualität von Zellstoff durch Minimieren der mechanischen Wirkung auf die Späne offenbart, insbesondere, wenn hohe Temperatur- und Druckverhältnisse vorherrschen, oder in Gegenwart von Chemikalien. Diese Anwendung ermöglicht auch Vorgänge, um die Behandlung einheitlicher zu machen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, die Qualität des erzeugten Zellstoffes noch weiter zu verbessern.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Qualität des Zellstoffes - insbesondere seine Reißfestigkeit und seine gewünschten Mahleigenschaften - auf einfache Weise verbessert. Bei herkömmlichen Systemen wird abgezogene Schwarzlauge zu einer Reihe von Kondensatsammlern geführt, um konzentriert zu werden, und wird daraufhin zu Verdampfern zur endgültigen Rückgewinnung ihrer Chemikalien geführt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Schwarzlauge aus dem ersten Kondensatsammler zu einem Mechanismus oder einem früheren Verfahrensschritt geführt, wo das pulverisierte Zellstoffasermaterial mit einer Flüssigkeit aufgeschlämmt wird. Auf diese Weise bleibt das Material, beispielsweise Holzflocken, mit der Schwarzlabge über einen beträchtlichen Zeitraum in Kontakt, wobei die Schwarzlauge das Lignin in den Flocken zum Teil sulfoniert. Schließlich wird der Brei zu einem Hochdruckzuführer und daraufhin zu einem Feststoff/Flüssigkeits-Abscheider geführt, um die Schwarzlauge abzuscheiden und sie zur endgültigen Rückgewinnung zürückzuführen (umfassend die Verwendung eines zweiten Kondensatsammlers), woraufhin Frischlauge oder dergleichen zugegeben wird, noch bevor das Material tatsächlich den betriebsbereiten Abschnitten eines Stetigkochers zu seinem chemischen Kochen bei höherer Sulfidität als jener der zugegebenen Frischiauge zugeführt wird.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Stetigkochen von pulverisiertem Zellstoffasermaterial mit erhöhter Sulfidität vorgesehen, um unter Verwendung eines Stetigkochers Zellstoff herzustellen. Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte:
- (a) Dämpfen des pulverisierten Zellstoffasermaterials;
- (b) Aufschlämmen des Materials mit Flüssigkeit;
- (c) Zuführen des flüssigen Breies aus gedämpftem Material zum Kocher;
- (d) Durchführen von Kraftkochen des Materials im Kocher unter Verwendung von Frischlauge;
- (e) Abziehen von Schwarzlauge aus dem Kocher;
- (f) Rückführen der Schwarzlauge zum gedämpften pulverisierten Zellstoffasermaterial in Schritt (b), um zumindest einen Teil der Aufschlämmflüssigkeit vorzusehen,
- (g) Ersetzen des Großteils der Schwarzlauge des Breies durch Frischlaüge oder dergleichen vor Schritt (d) und Abscheiden der ersetzten Schwarzlauge; sowie
- (h) Leiten der abgeschiedenen Schwarzlauge zur Rückgewinnung oder Entsorgung.
- Schritt (f) wird vorzugsweise ausgeführt, indem die Schwarzlauge zu einem ersten Kondensatsammler geführt wird, um Dampf und konzentrierte Schwarzlauge zu erzeugen, und Schritt (a) wird zum Teil unter Verwendung des Dampfes vom ersten Kondensatsammler ausgeführt.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Stetigkochen von Zellstoffasermaterial vorgesehen, um Zellstoff zu erzeugen. Die Vorrichtung umfaßt: (a) Dämpfmittel zum Dämpfen des Materials; (b) flüssige Aufschlämmittel zum Erzeugen eines flüssigen Breies, welcher das gedämpfte Material enthält; (c) einen Hochdruckzuführer mit einem Niederdruckeinlaß, einem Niederdruckauslaß, einem Hochdruckeinlaß sowie einem Hochdruckauslaß; (d) einen Stetigkocher; (e) Schwarzlaugenabzugmittel zum Abziehen von Schwarzlauge aus dem Stetigkocher; (f) einen ersten K6ndensatsammler, enthaltend Auslässe für Dampf und konzentrierte Lauge; (g) Verbindungsmittel zum Verbinden des Auslasses für konzentrierte Lauge des ersten Kondensatsammlers mit den Aufschlämmitteln; (h) Schwarzlaugenrückgewinnungs- oder -entsorgungsmittel; sowie (i) Mittel zum betriebsbereiten Verbinden des Niederdruckauslasses des Hochdruckzuführers mit den Rückgewinnungs- oder Entsorgungsmitteln. Die Anordnung des Hochdruckzuführers und eines Feststoff-/Flüssigkeits-Abscheiders hängt vom verwendeten spezifischen Kocher ab. Kocher wie jene, die in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung 071200.204, eingereicht am 31. Mai 1988, oder in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Seriennr. 07/372.650 mit dem Titel "Continuous Cooking with Reduced Cost, Horsepower, and Pulp Degradation", eingereicht am 28. Juni 1989, dargestellt werden, oder herkömmliche stetigkocher können verwendet werden. Das Aufschlämmen des Materials kann in einem Schacht stattfinden, welcher einem horizontalen Dämpf gefäß nachgeschaltet oder in einem vertikalen Gefäß mit Dämpfen an der Oberseite und einem darin befindlichen Flüssigkeitspegel angeordnet ist.
- Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Produktion von Zellstoff init erhöhter Qualität infolge erhöhter Sulfidität unter Verwendung eines Stetigkochers vorzusehen. Diese und andere Aufgaben der Erfindung gehen aus einer Durchsicht der detaillierten Beschreibung der Erfindung und aus den beiliegenden Ansprüchen hervor.
- Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Vorrichtung zum Speisen eines Stetigkochers einer außergewöhnlichen Bauart, allerdings mit einer herkömmlichen Schwarzlaugenrückgewinnung;
- Figur 2 ist eine schematische Darstellung wie jene aus Figur 1, welche jedoch Schwarzlaugenhandhabung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
- Figur 3 ist eine schematische Darstellung, die einen im allgemeinen herkömmlichen Stetigkocher mit Zuführmitteln, welche gegenüber jenen aus Figur 2 modifiziert wurden, und erfindungsgemäße Schwarzlaugenhandhabung zeigt.
- Die meisten der Komponenten der Vorrichtung, welche in den Figuren 1 bis 3 darstellt wird, sind herkömmliche Komponenten in Stetigkochersystemen. Beispielsweise weist ein Spansilo 10 (vorzugsweise der Vibrationstyp) mit einer Luftschleuse 11 an seiner Oberseite Verbindungen 12 zum atmosphärischen Silodämpfen durch Schnelldampf aus Kondensatsammlern auf und führt zu einem Spanmeßgerät 13 und der Niederdruckzuführer 14' zu einem horizontalen Niederdruckdämpfungsgefäß 15'. Daraufhin fließt der Strom am Fremdkörperabscheider 14 vorbei in einen Spanschacht 15, welcher am Hochdruckzuführer 16 angeschlossen ist, wobei er im Schacht 15 mit Flüssigkeit aufgeschlämmt wird. Diese Komponenten sind sowohl an einen In-Line- Ablauf 17, als auch an einen Pegelbehälter 18, einen Sandabscheider 19 und verschiedene andere Rohre und Komponenten angeschlossen, beispielsweise an Pumpen 20, 21, 22 und 23, sowie an die Leitung 24, welcher Frischlauge zugeführt wird. Ablauf 17 kommuniziert mit Schacht 15 über Leitung 17'. Andere herkömmliche Komponenten umfassen die Kondensatsammler 25 und 26; die mit Hochdruckdampf versorgte Heizung 27; die Frischlaugenzufuhrleitung 28; die mit Hochdruckdampf versorgte Waschheizung 29; und eine Pumpe 30.
- In der Ausführungsform nach Figur 1 ist der Stetigkocher 32 kein herkömmlicher Kocher sondern vielmehr einer gleich jenem, der in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Seriennr. 07/372.650 dargestellt wird. Dies umfaßt eine konzentrische Aufwärtsstromleitung 34, welche zu einem In-Line-Feststoff- /Flüssigkeitsabscheider 36 führt, der der Oberseite des Kochers 32 benachbart liegt, mit einer Innenschraube 37 und einem ringförmigen Sieb 38. Die Schraube 37 wird von einem Motor 39 angetrieben. Die Späne werden weiterhin an der der Schraube 37 vorbei in die Oberseite des Kochers 32 geleitet, wo sie durch Hochdruckdampf erwärmt werden, und strömen daraufhin außerhalb der Leitung 34 abwärts. Die abgeschiedene Flüssigkeit strömt in Leitung 41 innerhalb des Kochers 32 aber außerhalb der Aufwärtsstromleitung 34 zur Leitung 42, um letztendlich zur Hochdruckpumpe 23 des Speisers 16 zurückgeführt zu werden. Die Siebe 44 neben der Oberseite des Kochers 32 weisen eine Leitung 45 auf, welche sich von dort zur Pumpe 46, zum Hochdruckdämpfer 47 und zur Rückführleitung 48 zum Rückführen der abgeschiedenen Flüssigkeit - sobald Frischlauge durch eine Leitung 49 zugeführt wurde - zur Oberseite des Kochers 32, um mit den Spänen unmittelbar dann zusammenzukommen, wenn sie aus - der Leitung 34 abgezogen werden, erstreckt. Abgezogene Flüssigkeit aus Sieben 51 ist Schwarzlauge, welche in Leitung 52 zum Kondensatsammler 25 geleitet wird.
- Von den Sieben 53 wird Flüssigkeit unter Verwendung von Pumpe 27' abgezogen und über Leitung 54 zu einer inneren vertikalen Leitung 55 zurückgeführt, welche eine Öffnung 56 neben den Sieben 53 aufweist, durch welche die rückgeführte Flüssigkeit in die Spansäule eingebracht wird, wobei Frischlauge durch Leitung 28 zugeführt wird. Die unteren Siebe 58 wirken mit der Waschpumpe und -heizung 29 zusammen und bringen Waschlauge neben der Unterseite ein. Der Zellstoff wird zuletzt durch den Auslaß 61 an der Unterseite des Kochers 32 entnommen.
- In Figur 1 wird die Schwarzlauge auf herkömmliche Weise gehandhabt. Die konzentrierte Lauge in Leitung 68 vom Kondensatsammler 25 wird zum zweiten Kondensatsammler 26 geführt, während der Dampf in Leitung 64 (durch Leitung 65 zu den Verbindungen 12) geführt wird, um im Spanbehälter 10 verwendet zu werden, und/oder zu Leitung 66, welche zum Niederdruckdämpfgefäß 15' führt. Beim Kondensatsammler 26 wird der Dampf in Leitung 69 abgeschieden, wobei die doppelt konzentrierte Lauge in Leitung 70 zu Verdampfern und letztendlich zur chemischen Rückgewinnung geführt wird.
- In Figur 2 wird eine beispielhafte erfindungsgemäße Vorrichtung abgebildet. Bei der Ausführungsform nach Figur 2 werden Konstruktionen, die mit jenen der Ausführungsform nach Figur 1 vergleichbar sind, mit derselben Bezugszahl abgebildet, wobei dieser lediglich eine "1" vorangestellt wird. Die gemeinsamen Elemente werden nicht im Detail beschrieben. Bloß der Unterschied zwischen dem System nach Figur 2 und jenem nach Figur 1 wird im Detail beschrieben, das heißt, die Vorrichtung zum Handhaben von Schwarzlauge.
- Bei der Konstruktion nach Figür 2 wird die konzentrierte Schwarzlauge vorn ersten Kondensatsammler 125 in der Leitung 75 zum Spanschacht 115 geführt, wo sie zumindest den Großteil der Flüssigkeit zum Aufschlämmen der Späne, die gedämpft wurden, vorsieht. Die Schwarzlauge wird über einen: beträchtlichen Zeitraum in engem Kontakt mit den Spänen gehalten. Während sie in Kontakt mit den Spänen gehalten wird, sulfoniert sie zum Teil das Lignin in den Spänen. Zuletzt wird Schwarzlauge abgeschieden und Frischlauge oder dergleichen zugegeben. Dies wird hauptsächlich im Imprägnationsrohr 134 zwischen dem Hochdruckzuführer 116 und dem Feststoff- /Flüssigkeitsabscheider 136 erreicht.
- Der Niederdruckauslaß vom Hochdruckzuführer 116, welcher an die Pumpe 122 angeschlossen ist, enthält eine große Menge an Schwarzlauge, da der Hochdruckzuführer 116 im wesentlichen den Großteil der Aufschlämmflüssigkeit ersetzt, die in den Niederdruckeinlaß (Spanschacht) davon mit der Hochdruckflüssigkeit in Leitung 142 eingeführt wird. Vom In-Line-Ablauf 117 wird die Schwarzlauge in der Leitung 77 zum zweiten Kondensatsammler 126 und daraufhin zur herkömmlichen Rückgewinnung oder Entsorgung geführt. Auf Wunsch kann eine Bypass-Leitung 78 vorgesehen werden, um zu ermöglichen, daß ein Teil der konzentrierten Schwarzlauge aus dem ersten Kondensatsammler 125 direkt zum zweiten Kondensatsammler 126 geführt wird, oder um die gesamte Schwarzlauge dazu zu Veranlassen, zum Sammler 126 zu fließen, wenn aus irgendeinem Grund die erfindungsgemäße erhöhte Sulfonierung nicht gewünscht wird. In diesem Fall sorgt ein entsprechender Bypass 79 für den Niederdruckstrom zum Hochdruckzuführer 116 (Bypass 79 öffnet sich, wenn sich 78 schließt). Der überwiegende Teil der Schwarzlauge, welche in der Leitung 131 und in der Aufwärtsstromleitung 134 zurückbleibt, wird durch den Feststoff-/Flüssigkeitsabscheider 136 abgeschieden und fließt in der Abscheidelauge-Rückführleitung 141 zur Hochdruckzufuhrleitung 142 für die Hochdruckpumpe 123. Natürlich wird die Schwarzlauge letztendlich durch Frischlauge oder dergleichen ersetzt, bevor die Späne tatsächlich dem Kochen im Kocher 132 unterzogen werden.
- Der durch Verwendung des Systems nach Figur 2 erzeugte Zellstoff soll eine höhere Qualität, insbesondere eine höhere Reißfestigkeit und bessere Mahleigenschaften, aufweisen.
- Bei der Ausführungsform nach Figur 3 werdend Konstruktionen, die mit jenen der Ausführungsform nach Figur 1 vergleichbar sind, mit derselben Bezugszahl abgebildet, wobei dieser lediglich eine "2" vorangestellt wird, und jene, die mit den in der Ausführungsform nach Figur 2 hinzugefügten Bezugszahlen vergleichbar sind, werden durch dieselbe Bezugszahl dargestellt, wobei dieser lediglich eine "2" vorangestellt wird.
- Bei der Konstruktion nach Figur 3 wird ein Kocher 232 des herkömmlichen Typs abgebildet, und Aufschlämmen und Dämpfen findet anstatt im Niederdruckdämpfgefäß 115' und Spanschacht 115 der Ausführungsform nach Figur 2 in einem vertikalen Gefäß 79 statt. Im Gefäß 79 wird Niederdruckdampf in den Oberteil davon eingeführt, während ein Pegel an Aufschlämmflüssigkeit darin aufrechterhalten wird, wobei die Flüssigkeit zumindest zum Teil durch Schwarzlauge in Leitung 275 vom ersten Kondensatsammler 225 vorgesehen wird. Der Brei wird aus dem Unterteil des Gefäßes 79 in eine Zuführleitung 80 zum Niederdruckeinlaß zum Hochdruckzuführer 216 geführt.
- Bei der Ausführungsform nach Figur 3 ist ein Feststoff-/Flüssigkeitsabscheider vorgesehen, allerdings ist dieser als Konstrüktion 81 außerhalb des Kochers 232 vorgesehen. Späne mit teilweise sulfoniertem Lignin werden in Leitung 231 zum Abscheider 81 geführt, wobei die Späne im Brei in Leitung 82 nach oben zur Oberseite 83 des Kochers 232 geführt werden, während die abgeschiedene Lauge in Leitung 242 geführt wird. Ein Teil der Lauge in Leitung 242 wird zur Hochdruckpumpe 223 des Hochdruckzuführers 216 geführt, während der Rest davon letztendlich zur Schwarzlaugen-Rückführleitung 277 geführt wird, welche zum zweiten Kondensatsammler 226 führt.
- Beim System nach Figur 3 wird Frischlauge an mehreren Orten zugeführt. In Leitung 224 wird sie nicht zugeführt, jedoch in Leitung 85, üm in den oberen Teil des Kochers 232 geführt zu werden, um mit den Spänen in Kontakt zu kommen, sobald diese eingeleitet werden. Eine Pumpe 86 ist an eine Heizung 87 angeschlossen und führt der Heizung 87 auch Frischlauge zu, und um die abgezogene Schwarzlauge im Abscheider 81 zu ersetzen. Eine Pumpe 88 zieht Lauge durch Siebe 89, welche der Oberseite des Gefäßes 232 benachbart liegen, ab, welche in Leitung 90 auch zur Heizung 87 und zum Abscheider 81 geführt wird.
- Bei der Ausführungsform nach Figur 3 werden Terpentin oder ähnliche flüchtige Stoffe in Leitungen 95 vom Spanbehälter 210 und vom Dämpf-/Aufschlämmgefäß 79 zu einer geeigneten Rückgewinnungsstation geführt.
- Somit wird ersichtlich, daß gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und ein Vorrichtung vorgesehen wurden, um - auf einfache Weise - die Qualität von in einem Stetigkocher erzeugten Zellstoff zu verbessern.
Claims (9)
1. Verfahren zum Stetigkochen von pulverisiertem
Zellstoffasermaterial mit erhöhter Sulfidität, um unter
Verwendung eines Stetigkochers (32) Zellstoff
herzustellen, umfassend die folgenden Schritte:
(a) Dämpfen des pulverisierten
Zellstoffasermaterials;
(b) Aufschlämmen des Materials mit Flüssigkeit;
(c) Zuführen des flüssigen Breies aus gedämpftem
Material zum Kocher;
(d) Durchführen von Kraftkochen des Materials im
Kocher unter Verwendung von Frischlauge; und
(e) Abziehen von Schwarzlauge aus dem Kocher;
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
(f) Leiten der Schwarzlauge zu einem ersten
Kondensatsammler (125), um Dampf und mehr konzentrierte
Schwarzlauge zu erzeugen, und Rückführen der
Schwarzlauge zum gedämpften pulverisierten
Zellstoffasermaterial in Schritt (b), um zummindest einen Großteil
der Aufschlämmflüssigkeit vorzusehen;
(g) Ersetzen des Großteils der Schwarzlauge des
Breies durch Frischlauge oder dergleichen vor Schritt
(d) nach dem Abscheiden der Schwarzlauge; und
(h) Leiten der abgeschiedenen Schwarzlauge zur
Rückgewinnung oder Entsorgung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, desweiteren dadurch
gekennzeichnet, daß Schritt (a) zumindest zum Teil
unter Verwendung des Dampfes vom ersten
Kondensatsammler (1:25) ausgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, desweiteren dadurch
gekennzeichnet, daß Schritt (g) ebenso durchgeführt
wird, indem der Brei zu einem
Feststoff-/Flüssigkeitsabscheider (136) geführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, desweiteren dadurch
gekennzeichnet, daß Schritt (g) durchgeführt wird,
indem der Brei zu einem Niederdruckeinlaß eines
Hochdruckzuführers
(116) und daraufhin zu einem Feststoff-
/Flüssigkeitsabscheider (136) geführt wird.
5. Vorrichtung zum Stetigkochen von
Zellstoffasermaterial, um Zellstoff zu erzeugen, umfassend:
(a) Dämpfmittel (110, 115) zum Dämpfen des
Materials;
(b) flüssige Aufschlämmittel (110, 115) zum
Erzeugen eines flüssigen Breies, welcher das gedämpfte
Material enthält;
(c) einen Hochdruckzuführer (146) mit einem
Niederdruckeinlaß, einem Niederdruckauslaß, einem
Hochdruckeinlaß sowie einem Hochdruckauslaß;
(d) einen Stetigkocher (132);
(e) Schwarzlaugenabzugmittel (151, 152) zum
Abziehen von Schwarzlauge aus dem Stetigkocher;
(f) einen ersten Kondensatsammler (125),
enthaltend Auslässe für Dampf (64) und konzentrierte Lauge
(168); und
(g) Schwarzlaugenrückgewinnungs- oder
-entsorgungsmittel (170);
gekennzeichnet durch
(h) Verbindungsmittel (75) zum Verbinden des
Auslasses für konzentrierte Lauge des ersten
Kondensatsammlers mit den Aufschlämmitteln; sowie
(i) Mittel (122) zum Verbinden des
Niederdruckauslasses des Hochdruckzuführers mit den
Rückgewinnungs- oder Entsorgungsmitteln.
6. Vorrichtung nach Anspruchs 5, desweiteren
dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfmittel und
Aufschlämmittel ein vertikal angeordnetes Gefäß (215)
umfaßt, worin ein Flüssigkeitspegel und
Dampfeinleitmittel über dem Flüssigkeitspegel angeordnet sind,
wobei ein Breiauslaß (80) von seinem Bodens an den
Niederdruckeinlaß des Hochdruckzuführers angeschlossen
ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, desweiteren
dadurch gekennzeichnet, daß das Aufschlämmittel einen
vertikal angeordneten Schacht (115) umfaßt und das
Dämpfmittel ein im wesentlichen horizontal angeordnetes
Dämpfgefäß (115) umfaßt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, desweiteren
gekennzeichnet durch einen
Feststoff-/Flüssigkeitsabscheider (136), der betriebsbereit zwischen dem
Hochdruckzuführer und dem Stetigkocher angeschlossen ist,
wobei eine Leitung (142) den Hochdruckauslaß vom
Hochdruckzuführer mit dem Abscheider verbindet.
9. Vorrichtung nach Ansprüch 5, desweiteren
dadurch gekennzeichnet, daß der Stetigkocher einen
Breieinlaß (131) an seinem Boden zu einer mittleren
Aufwärtsstromleitung (134) umfaßt, wobei die
Aufwärtsstromleitung einen Feststoff-/Flüssigkeitsabscheider
neben der Oberseite des Kochers (136) und eine
Abscheideflüssigkeitsleitung (141) aufweist, welche
sich im Kocher außerhalb der Aufwärtsstromleitung nach
unten zum Boden des Kochers erstreckt, um abgeschiedene
Flüssigkeit aus dem Kocher zu entfernen und sie dem
Hochdruckeinlaß des Hochdruckzuführers zuzuführen.
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