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Die vorliegende Erfindung betrifft ein kontinuierliches
Bleichen eines Faserpulps mit einer chemischen Lösung durch
Bildung eines Pulpbettes aus einer Pulpsuspension auf einer
Filteroberfläche und durch Leiten des Bettes durch eine
oder mehrere chemische Behandlungsschritte, in denen eine
chemische Lösung durch das Bett fortbewegt wird. Wenn ein
Verfahren dieser Art zum Bleichen eines Zellulosematerials
verwendet wird, wird dies im allgemeinen als Bleichen durch
Fortbewegen oder dynamisches Bleichen bezeichnet.
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Wenn die Herstellung einer Zellulosefaser gewünscht wird,
die einen hohen Grad an Helligkeit aufweist, muß die Faser
nach dem eigentlichen Kochungsverfahren gebleicht werden.
Um zum Beispiel einen Sulfatpulp mit einem hohen
Helligkeitsgrad zu erhalten, muß sie normalerweise in fünf
Schritten unter Verwendung von Chlor und Chlordioxid als
Bleichchemikalie und von Natriumhydroxid als
Extraktionschemikahe gebleicht werden.
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Bisher bestand das häufigste Verfahren in diesem
Zusammenhang darin, die chemische Lösung zuerst mit der
Pulpsuspension zu mischen, danach die Mischung (Pulp + Chemikalien)
durch den Retentionsbehälter zu leiten, so daß die
Chemikalien Zeit haben, sich ausreichend zu verteilen und mit dem
Fasermaterial zu reagieren. Danach werden die
Reaktionsprodukte, die gebildet wurden, abgewaschen.
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Um eine ausreichende Verteilung in Abhängigkeit von der
Chemikahe zu erhalten, wird eine relativ lange
Retentionszeit verwendet. Wenn zum Beispiel Chlordioxid verwendet
wird, beträgt die normale Retentionszeit zwischen 3 und 5
Stunden. Aus diesem Grund ist die erforderliche Vorrichtung
relativ groß und teuer.
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Es wurde schon vor langem festgestellt, daß es durch die
Anwendung des Fortbewegungsverfahrens anstatt des
Mischverfahrens möglich ist, die erforderliche Retentionszeit
wesentlich zu verkürzen. In den 60er Jahren wurde damit
begonnen, für dieses Verfahren eine geeignete
Industrieausrüstung zu entwickeln. Einige der erwarteten Vorteile
stellten sich tatsächlich ein, zum Beispiel war es möglich,
die Hitzeanforderungen und den Wasserverbrauch des
Bleichverfahrens im Vergleich mit der bis dahin eingesetzten
Technologie wesentlich zu verringern. Andrerseits stieg der
Verbrauch an Bleichungschemikalien ein wenig an.
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Gleichzeitig wurde aber auch die herkömmliche Technologie,
im speziellen die darin verwendeten Mischer entwickelt. Aus
diesem Grund war das System, das auf der
Fortbewegungstechnologie basierte, nicht mehr so konkurrenzfähig wie
erwartet worden war. Heute wird Bleichen durch Fortbewegen
vorwiegend bei leicht zu bleichendem Fasermaterial
verwendet.
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Das bisher angewandte Bleichungsverfahren, das auf dem
Fortbewegungsverfahren basiert, wird nachstehend kurz
beschrieben:
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Durch ein Pulpbett, das gebildet wurde, wird eine chemische
Lösung fortbewegt, die ein Flüssigkeitsvolumen aufweist,
das etwa dem Flüssigkeitsgehalt des Bettes entspricht.
Normalerweise ein Mengenkoeffizient von 1 - 1,1
(Mengenkoeffizient = Volumen der verwendeten chemischen
Lösung, geteilt durch den Flüssigkeitsgehalt des Bettes)
Die Konzentration der aktiven Chemikahe in der
fortbewegenden chemischen Lösung wird so angepaßt, daß der Großteil
der aktiven Chemikahe bei der Behandlung des Pulpbettes
verbraucht wird. Vor der Entfernung der oben erwähnten
chemischen Lösung - und mit ihr der gebildeten
Reaktionsprodukte - von dem Bett durch Fortbewegen dieser Produkte
mit der chemischen Lösung, die beim darauffolgenden Schritt
verwendet wird, oder - im Falle des letzten Bleichschrittes
- durch Fortbewegen mit Waschwasser, wird das Pulpbett
durch einen sogenannten stationären Schritt durchgeleitet,
mit einer ausreichenden Retentionszeit, so daß das
hergestellte Konzentrationsprofil im Bett nach dem Fortbewegen
Zeit haben sollte, um sich unter der Wirkung der Verteilung
einzupendeln.
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Es wurde festgestellt, daß, um durch dieses Verfahren ein
Resultat zu erzielen, das so gut ist wie jenes, das durch
das herkömmliche Verfahren erzielt wird, die Retentionszeit
des oben erwähnten Schrittes in derselben Größenordnung
sein sollte wie die Retentionszeiten bei dem herkömmlichen
Verfahren.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den
oben erwähnten Nachteil durch Anwendung eines
Fortbewegungsverfahrens zu vermeiden, das keinen stationären
Schritt zum Erreichen einer gleichmäßigen chemischen
Behandlung durch das Pulpbett hindurch erforderlich macht.
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Das Bleichungsverfahren, das auf dem Fortbewegungsverfahren
basiert, ist in vielerlei Hinsicht dem Waschverfahren
ähnlich, das auf dem Fortbewegungsverfahren basiert, aber
es gibt zwischen ihnen auch große Unterschiede, die
unbedingt in angebrachter Weise bei der weiteren Entwicklung
des Bleichungsverfahrens berücksichtigt werden müssen. Bei
beiden Verfahren kommt es zu einem ähnlichen Mischen von
Flüssigkeiten aufgrund von Dispersion und aufgrund der
Tatsache, daß der Flüssigkeitsstrom im Faserbett laminar
ist. Aus diesem Grund erfolgt, wenn der Flüssigkeitsgehalt
des Pulpbettes mit einer anderen Flüssigkeit fortbewegt
wird, die Fortbewegung idealerweise nie als Bausch, sondern
es kommt immer zu einem Mischen zwischen den Flüssigkeiten,
was sowohl beim Waschverfahren als auch beim
Bleichungsverfahren nachteilig ist. Dieses nachteilige Mischen kann in
beiden Verfahren dadurch verringert werden, daß
verschiedene
aufeinanderfolgende Fortbewegungen gemäß dem
Gegenstromprinzip durchgeführt werden. Dabei werden aber mit
steigender Anzahl der verwendeten Fortbewegungsschritte
auch die Ausrüstungskosten höher.
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Beim Waschen des Pulps kommt es zu keinen chemischen
Reaktionen, und der Hauptzweck des Verfahrens besteht darin,
die in der Lösung im Pulpbett vorhandenen Chemikalien so
behutsam wie möglich von dem Pulp zu trennen. Beim Waschen
des Pulps - wenn der Mengenkoeffizient der Fortbewegung
steigt - verbessert sich die Rückgewinnung von Chemikalien,
und aus diesem Grund wird im allgemeinen ein relativ hoher
Mengenkoeffizient verwendet, obwohl dadurch der
rückgewonnene Flüssigkeitsgehalt bzw. die Verdampfungsanforderung
der rückgewonnenen Lösung steigt.
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Beim Bleichen durch Fortbewegen ist es andrerseits - in der
Weise, in der es bisher umgesetzt wurde - nicht
vorteilhaft, einen hohen Mengenkoeffizienten zu verwenden, da in
solch einem Fall die Verluste von aktiven Chemikalien beim
Bleichen ansteigen, aufgrund der Tatsache, daß die aktiven
Chemikalien, die durch das Pulpbett fortbewegt werden, in
diesem Fall nicht rückgewonnen werden.
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Sowohl beim Waschen als auch Bleichen basiert das
Fortbewegen auf dem Querstromverfahren, bei dem der
Flüssigkeitsstrom durch das Bett während des Fortbewegens zu der
Laufrichtung des Bettes senkrecht ist.
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Da Pulpfasern zusammendrückbar sind, ist die Konsistenz des
Pulpbettes nicht im ganzen Bett konstant; sie steigt
exponentiell zur Filteroberfläche hin. Dieses Profil ist
natürlich von der Art des betreffenden Pulps abhängig und davon,
wie groß der Druckunterschied ist, der verwendet wird, um
den Flüssigkeitsstrom zu erzeugen. Normalerweise steigt es
von einem Konsistenzwert von etwa 2% auf etwa 20%, wobei
der Durchschnitt bei etwa 10% liegt.
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Vom Standpunkt der Wirksamkeit des Waschens aus betrachtet,
hat dieses Phänomen keine große Bedeutung, aber beim
Bleichen, bei dem es wichtig ist, daß alle Faserschichten im
Bett eine ausreichende Menge an aktiven
Bleichungschemikalien erhalten, ist es von besonders großer Bedeutung, im
besonderen deshalb, weil zusätzlich die Konzentration der
aktiven Chemikalien in der Lösung kontinuierlich sinkt,
während die Lösung zur Filteroberfläche hin strömt. Dies
ist auf das oben erwähnte Dispersionsphänomen und die
Tatsache zurückzuführen, daß Chemikalien verbraucht werden,
wenn sie mit den Pulpschichten, durch die sie strömen,
reagieren.
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Aus diesem Grund werden bei dem Bleichungsverfahren durch
Fortbewegen, das bisher angewandt wurde, die Pulpschichten,
die sich in einem größeren Abstand von der Filteroberfläche
befinden, mit einer chemischen Lösung behandelt, die einen
großen Überschuß an Chemikalien im Vergleich mit den
Anforderungen aufweist. Beziehungsweise nehmen die Schichten,
die sich nahe an der Filteroberfläche befinden, keine
ausreichende Menge an aktiven Chemikalien auf, oder nehmen
keine aktiven Chemikalien während des Fortbewegens auf, und
somit ist das Bleichen des Pulpbettes ziemlich
ungleichmäßig.
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Es ist aber festgestellt worden, daß die Verwendung von
überschüssigen aktiven Chemikalien keinen Schaden im Sinne
von unerwünschten sekundären Reaktionen wie einer Auflösung
von Zellulose und Fasern verursacht, wenn die
Verfahrensbedingungen, wie die Temperatur und der pH-Wert, bei den
korrekten Werten gehalten werden. Die überschüssigen
Chemikalien müssen aber vor der darauffolgenden chemischen
Behandlung, in deren Verlauf die Verfahrensbedingungen
wieder anders sein werden, vom Pulp entfernt werden.
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Wenn die Fortbewegungstechnik zum Bleichen von Pulp
verwendet wird, ist es am wichtigsten, daß alle Schichten des
Pulpbettes mit einer ausreichenden Menge an Chemikalien
behandelt werden und daß, um dies sicherzustellen, eine
Lösung verwendet wird, bei der die Menge an aktiven
Chemikalien wesentlich größer ist, als die für die vollständige
Behandlung des gesamten Bettes erforderliche Menge.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese
Art von Pulpbettbehandlung zu schaffen, aber in einer
Weise, daß durch Verluste von aktiven Chemikalien kein
höherer Verbrauch von Chemikalien als bei einem normalen
Bleichungsverfahren verursacht wird.
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Gemäß der norwegischen Patentanmeldung NO-A-141172 werden
zwei fortbewegte Flüssigkeitsfraktionen erhalten, eine von
ihnen mit einem hohen Gehalt an einer Bleichungschemikalie
und die andere mit einem hohen Gehalt an aufgelöstem
Material, wobei die Bleichungschemikalie im letzteren Fall
großteils verbraucht worden ist. Beide dieser Fraktionen
können wiederverwertet werden, erstere als solche selbst,
während letztere eine Intensivierung erforderlich macht,
d.h., ein Auffrischen mit einem zugegebenen
Reaktionspartner. Dies unterscheidet sich von der vorliegenden
Erfindung, bei der die Fraktion mit dem höheren Gehalt an
aktiver Chemikahe vor der Wiederverwendung aufgefrischt wird.
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Die Hauptmerkmale der Erfindung sind in den begleitenden
Patentansprüchen angeführt.
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Kurz gesagt, sieht das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung folgendermaßen aus:
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Ein Pulpbett wird aus einem sauberen gewaschenen Pulp, der
zu bleichen ist, gebildet, und die darin vorhandene
Waschflüssigkeit wird fortbewegt, indem als
Fortbewegungsflüssigkeit die erste Bleichungslösung (die als aktive
Chemikalien zum Beispiel Chlor und/oder Chlordioxid enthält)
verwendet wird, die aktive Chemikalien in Überschuß
enthält,
vorzugsweise etwa die doppelte Menge, die bei diesem
Schritt für die vollständige chemische Behandlung des
gesamten Pulpbettes notwendig ist. Nach diesem Fortbewegen
wird sofort, also ohne Verzögerung, das Fortbewegen mit
einer anderen Lösung oder mehreren Lösungen weitergeführt,
bis die Lösung, die beim ersten Fortbewegen verwendet
wurde, und die Menge an aktiver Chemikahe, die in ihr
vorhanden ist, zur Gänze oder beinahe zur Gänze vom Bett
fortbewegt wurde.
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Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung enthält
ein Bleichungsschritt nicht nur ein Fortbewegen, sondern
mehrere Fortbewegungsvorgänge mit mindestens zwei Lösungen.
Somit werden die Filtrate mindestens in drei Fraktionen
aufgeteilt.
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Mehrere der oben beschriebenen Bleichungsschritte können
aufeinanderfolgend im Verfahren verwendet werden.
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Auf die oben beschriebene Weise ist es möglich, den
Mengenkoeffizienten frei auszuwählen, der bei dem
Fortbewegungsvorgang zu verwenden ist, und dieser kann wesentlich höher
sein als eins, ohne Erhöhen der Verluste von
Bleichungschemikalien. Im Gegenteil, wie beim Waschverfahren zu sehen
ist, wird ein Bleichungsverfahren erhalten, bei dem die
Wirksamkeit und die Verwendung und Rückgewinnung von
Chemikalien durch die Verwendung eines höheren
Mengenkoeffizienten verbessert werden.
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Bei diesem Bleichungsverfahren, wie oben gezeigt wurde,
kann es daher einen oder mehrere Flüssigkeitsbereiche im
selben Bett-Querschnitt geben, in Abhängigkeit davon, wie
hoch die Teilmengenkoeffizienten sind, die für die
verschiedenen Flüssigkeiten verwendet wurden. Der
Mengenkoeffizient des rückgewonnenen Filtrats, das die aktive
Chemikahe enthält, bestimmt, wie effizient die nicht
verwendeten aktiven Chemikalien rückgewonnen werden. Je höher
dieser Mengenkoeffizient ist, umso besser ist die
Rückgewinnung. Dadurch wird auch der Mengenkoeffizient für die
chemische Lösung bestimmt, die für das Fortbewegen
verwendet wird, da er derselbe sein muß wie der Mengenkoeffizient
des rückgewonnenen Filtrats, zusammen mit der Wirkung der
Menge an frischen Chemikalien.
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Was die effiziente Gewinnung der Bleichungschemikalien
betrifft, ist die Rückgewinnung der oben erwähnten aktiven
Chemikalien, die effektiv durch das Bett fortbewegt werden,
insofern wichtig, als daß so wenig wie möglich von der
Lösung des Schrittes, die aktive Chemikalien enthält, mit
der anderen chemischen Lösung vermischt werden sollte, die
bei dem darauffolgenden Behandlungsschritt verwendet wird.
Aus diesem Grund und aufgrund der Tatsache, daß es in einem
Behandlungsschritt möglich ist, einen hohen
Gesamtmengenkoeffizienten zu verwenden, ohne dabei die Verluste an
aktiven Chemikalien zu erhöhen, wird die aktive chemische
Lösung des unmittelbar darauffolgenden Behandlungsschrittes
nicht dazu verwendet, die aktive chemische Lösung des
betreffenden Schrittes fortzubewegen, sondern es wird eine
Lösung verwendet, die hinsichtlich beider
Behandlungsschritte so neutral wie möglich ist, zum Beispiel
vorzugsweise reines Wasser mit einer geeigneten Temperatur. Wenn
zum Beispiel eine Chlorlösung direkt mit einer
Natriumhydroxidlösung fortbewegt wird, werden die Lösungen
aufgrund von Dispersion miteinander in dem Grenzbereich
vermischt. Somit heben sie gegenseitig die positive Wirkung
bezüglich des Bleichens auf, und zusätzlich werden
nachteilige sekundäre Reaktionen erzeugt. Aufgrund des drastischen
Wechsels des pH-Wertes kann zum Beispiel die Chlorlösung in
eine Hypochloritlösung umgewandelt werden.
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In einigen Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, ein
Filtrat zu verwenden, das nur Chemikalien oder
Reaktionsprodukte enthält, die vom Standpunkt des
Bleichungsverfahrens aus gesehen verbraucht wurden.
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Das Filtrat, das von dem Faserbett durch die
Filteroberfläche während der chemischen Behandlung entfernt wird,
indem es mit der aktiven chemischen Lösung und der
neutralen Lösung fortbewegt wird, die in dem Schritt verwendet
werden, ändert sich hinsichtlich seines Gehalts an
Chemikalien, während das Pulpbett mit fortschreitendem Fortbewegen
weitergeht. Seine erste Fraktion enthält hauptsächlich
Chemikalien, die in dem vorhergehenden Schritt verwendet
und verbraucht werden, und die erzeugten Reaktionsprodukte.
Die Fraktion verwandelt sich dann langsamer oder rascher,
gemäß der Stärke der durch das Bett verursachten
Dispersion, zu einem Filtrat, das hauptsächlich die aktiven
Chemikalien, die in dem betreffenden Behandlungsschritt
verwendet werden, dessen Chemikalien beim Reagieren mit dem
Fasermaterial des Pulpbettes inaktiv wurden, und
Reaktionsprodukte enthält, die gebildet wurden. Diese Fraktion
verwandelt sich dann auf entsprechende Weise in eine
Fraktion, die hauptsächlich bei dem Behandlungsschritt
verwendete aktive Chemikalien enthält, die nicht durch Reaktion
verbraucht wurden und dem Überschuß an aktiver Chemikahe
entsprechen, die in dem Behandlungsschritt verwendet wird.
Diese Fraktion verwandelt sich ihrerseits, wenn das Bett
fortfährt, in entsprechender Weise in eine Fraktion, die
hauptsächlich Chemikalien enthält, die von der neutralen
Lösung gewonnen werden, die als eine Lösung zum Fortbewegen
in diesem Schritt unmittelbar nach der aktiven chemischen
Lösung verwendet wird. Wenn diese Lösung, wie normalerweise
empfohlen wird, reines Wasser ist, verwandelt sich die oben
erwähnte Fraktion, die aktive Chemikalien enthält, in
beinahe pures Wasser, bevor sie sich wieder in eine Lösung
verwandelt, die verbrauchte Chemikalien, die in dem
darauffolgenden Behandlungsschritt verwendet werden, und die
gebildeten Reaktionsprodukte enthält, außer der betreffende
Schritt ist der letzte Behandlungsschritt.
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Die dritte Filtratfraktion von oben, die aktive Chemikalien
enthält, die nicht bei den Reaktionen in dem
Behandlungsschritt
verbraucht wurden, wird so sorgfältig wie möglich
rückgewonnen und zusammen mit zugegebenen frischen
Chemikalien als eine chemische Lösung im selben Behandlungsschritt
wiederverwendet.
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Der Teil dieser Lösung, der rückgewonnen werden kann, ist
natürlich die Menge der aktiven chemischen Lösung des
Schrittes abzüglich der Menge der frischen Chemikalien.
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Da die Lösungsmenge, die rückgewonnen werden soll, in der
oben erwähnten Weise beschränkt ist und da es außerdem zu
der Dispersion im Faserbett kommt, ist es nicht möglich,
100 Prozent der Gesamtmenge der aktiven Chemikahe
rückzugewinnen, die durch das Bett fortbewegt wird; ein kleiner
Teil davon ("Schwanz") bleibt immer in der Filtratfraktion
zurück, die zuvor vom Bett fortbewegt wurde, und ein
zweiter "Schwanz" in der Filtratfraktion, die danach fortbewegt
wird.
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Die maximale Rückgewinnung von aktiven Chemikalien wird
erhalten, wenn es möglich ist, das Entfernen der
Filtratfraktionen anzupassen, so daß die maximale Konzentration an
aktiven Chemikalien in beiden "Schwänzen" dieselbe ist,
d.h., die Konzentration von aktiven Chemikalien in dem
Filtrat ist an beiden Teilungspunkten der Filtratfraktionen
dieselbe.
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Das Filtrat könnte in verschiedene Fraktionen einfach
dadurch geteilt werden, daß die Filtratkammer hinter der
Sortiereroberfläche durch Teilungsmittel geteilt wird, die
den Sortierer vollkommen abdichten. In diesem Fall wäre es
aber nicht möglich, bei allen Betriebssituationen eine
maximale Rückgewinnung von Chemikalien zu erreichen, da
sich die Lage des chemischen Profils des Filtrats in der
verwendeten Ausrüstung verschiebt, wenn sich das Verhältnis
zwischen der Fortbewegungs flüssigkeits stromgeschwindigkeit
und der Filteroberflächenlaufgeschwindigkeit ändert.
Außerdem
wird die Lage des chemischen Profils zwischen den
Chemikalien, die bei der Reaktion verbraucht werden, und
den noch aktiven Chemikalien von dem Anteil der verwendeten
aktiven Chemikalien beeinflußt, die in der Behandlung des
Bettes verbraucht wurden. Dieser Anteil hängt unter anderem
davon ab, wieviel restliches Lignin oder eines ähnlichen
Bestandteils, der Chemikalien verbraucht, in dem Pulpbett
vorhanden ist, das behandelt wird.
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Durch Verwendung des Ausrüstungssystems, das in unserer
gleichzeitig anhängigen Finnischen Patenanmeldung 891661,
in Entsprechung mit der Europäischen Patentanmeldung
90905530.3, zur Umsetzung des in der vorliegenden Anmeldung
offenbarten Verfahrens offenbart ist, ist es auch bei den
oben erwähnten unterschiedlichen Betriebssituationen
möglich, das Zurückziehen der Filtratfraktion anzupassen, die
aktive Chemikalien in solcher Weise enthält, daß die
Rückgewinnung der aktiven Chemikalien immer maximiert wird.
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Diese Ausrüstung gemäß unserer Finnischen Patentanmeldung
wird unten genauer unter Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben, wobei:
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Figur 1 eine vertikale Schnittdarstellung einer empfohlenen
Ausführung ist,
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Figur 2 die entsprechende horizontale Schnittdarstellung
derselben ist.
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Abgesehen von den Pumpen 1, 2, 3, 4, 5, die für die
Übertragung der Pulpsuspension in die Vorrichtung und für ihr
Entfernen sowie für Flüssigkeitsübertragung notwendig sind,
schließt die Vorrichtung zusätzlich zu der befestigten
Stützstruktur 6 nur zwei bewegliche Teile ein: einen
drehbaren Sortierermantel 7 zusammen mit dem damit verbundenen
Antrieb 8 und den Rührer 9 für die gewaschene Pulpbahn.
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Die kreisförmige Form des Sortierermantels wird mittels
eines oberen Sortierer-Stützringes 10 und eines unteren
Stützringes 11 gehalten. Die gewünschte Drehgeschwindigkeit
für den Sortierermantel wird mit Hilfe eines
Sortierermantel-Zugringes 12 und eines damit verbundenen Antriebs 8
bereitgestellt.
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Das Flüssigkeitsvolumen zwischen der innersten und
äußersten Stützstruktur 13, 14, wo sich der Sortierermantel auch
dreht, wird mit Hilfe von Trennvorrichtungen 15, 16, 17,
18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 in solcher Weise
getrennt, daß getrennte Flüssigkeitskammern für die
verschiedenen Fortbewegungsschritte gebildet werden.
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Der Sortierermantel wird mit Hilfe von Dichtungen 28, 29
abgedichtet, die an den Stützringen angebracht sind, damit
innerhalb des Sortierers ein höherer Flüssigkeitspegel 30,
31 erhalten bleibt als außerhalb des Sortierers, wenn sich
eine Pulpbahn 32 auf der Sortiereroberfläche befindet.
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Die Filtratkammer wird mit Hilfe von Trennvorrichtungen
getrennt, die einen gleichmäßig breiten Schlitz relativ zur
Filteroberfläche zurücklassen, durch den ein Teil der
Filtratfraktion in die vorhergehende oder folgende
Filtratfraktion eindringen kann. Wenn die Konzentrationen an
aktiven Chemikalien bei den Schlitzen beider
Trennvorrichtungen gemessen werden, die die Filtratfraktion, die eine
aktive Chemikalie enthält, von den anderen
Filtratfraktionen trennt, und das gegenseitige Zurückziehverhältnis
dieser anderen Filtratfraktionen dementsprechend angepaßt
wird, so daß beide gemessenen Konzentrationen gleich sein
werden, wird, wie oben gezeigt, eine optimale Rückgewinnung
von Chemikalien erhalten.
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Wenn das Ausrüstungssystem gemäß unserer gleichzeitig
anhängigen Finnischen Patentanmeldung 891661 für die
Umsetzung des vorliegenden Bleichungsverfahrens verwendet
wird, ist die empfehlenswerteste Ausführungsform jene, in
der die wichtigsten Variablen des Verfahrens in derselben
Größenordnung sind wie für den Fall, in dem die Ausrüstung
zum Waschen von Pulp verwendet wird. Die Dicke des
Pulpbettes liegt bei 20 - 100 mm, vorzugsweise bei etwa 50 mm.
Der Druckunterschied zur Erreichung des Fortbewegens der
Flüssigkeit liegt bei 1 - 4 Metern der Wassersäule. Die
Laufgeschwindigkeit des Sortierers liegt bei 0,2 - 1 m/s,
vorzugsweise bei 0,5 m/s. Der Gesamtmengenkoeffizient des
Fortbewegens eines der Behandlungsschritte beträgt > 1,5,
vorzugsweise > 2. Der Mengenkoeffizient der Lösung an
aktiven Chemikalien liegt etwa bei der Hälfte dieser Werte. Auf
der Grundlage der oben genannten Werte wird die
Gesamtretentionszeit des Faserbettes in einem Behandlungsschritt
bei 10 - 50 Sekunden liegen, normalerweise etwa bei 20
Sekunden.
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Da die bevorzugteste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung darin besteht, bei jedem Bleichungsschritt durch
Fortbewegen einen hohen Mengenkoeffizienten zu verwenden,
d.h. einen Koeffizienten, der etwa zweimal so groß ist wie
der bei den Bleichungsverfahren durch Fortbewegen, die
bisher verwendet wurden, und zusätzlich darin, jeden
Schritt in mindestens zwei Teilschritte aufzuteilen,
erfordert die Anwendung dieses Bleichungsverfahrens, daß ein
Verfahren und eine Ausrüstung zur Verfügung stehen, die für
die Umsetzung des Verfahrens notwendig sind, und die es
ermöglichen, daß verschiedene aufeinanderfolgende
Fortbewegungsschritte in ein und derselben Vorrichtung umgesetzt
werden und daß, wenn Schritte hinzugefügt werden, deren
Grenzkosten relativ gering sind, und auch die berechneten
Ausrüstungskosten pro effektiver Sortiereroberfläche
wirtschaftlich sind.
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Wenn es nicht möglich ist, alle Bleichungsschritte in
derselben Vorrichtung durchzuführen und die Pulpbahn zwischen
den Bleichungsschritten von einer Vorrichtung zu einer
anderen übertragen werden muß, verursacht diese Übertragung
des Pulps ein beinahe vollständiges Mischen des Pulpbettes
und seines Flüssigkeitsgehaltes. Um in diesem Fall das
Mischen der verschiedenen chemischen Lösungen miteinander
verhindern zu können, muß die Übertragung so stattfinden,
daß der Flüssigkeitsgehalt des gesamten Bettes
hauptsächlich aus nur einer chemischen Lösung besteht, vorzugsweise
aus Wasser oder einer neutralen Lösung. Das bedeutet, daß
der Teilmengenkoeffizient dieser chemischen Lösung
mindestens eins sein muß, vorzugsweise höher.
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Bei dem vorliegenden Verfahren wird die Oberflächenschicht
des Faserbettes im Vergleich zur Bodenschicht mit etwa der
doppelten Menge an Chemikalien behandelt. Diese
ungleichmäßige Verteilung hat aber keine Auswirkung auf die
gleichmäßige chemische Behandlung des Bettes, da, wenn wir die
einzelnen Faserschichten des Bettes überprüfen, durch jede
Schicht aktive Chemikalien strömen, deren Menge sich einem
unendlichen Verhältnis zu der Menge nähert, die die
betreffende Faserschicht verbraucht, um eine vollständige
Reaktion zu erreichen.
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Damit wird eine ausreichend hohe Wahrscheinlichkeit in
jeder Faser für eine Reaktion zwischen der
Bleichungschemikalie und dem restlichen Lignin erreicht, wobei die
Wahrscheinlichkeit von dem Behandlungszeitraum unabhängig ist,
d.h., sie ist unabhängig von der Retentionszeit des Bettes
im Bleichungsschritt. Daraus folgt auch, daß der Pulp nicht
dick sein muß; seine optimale Dicke wird auf der Grundlage
der Tatsache bestimmt, daß die Flüssigkeitsdispersion, die
durch das Bett geschaffen wird, ausreichend klein ist, ohne
daß eine unnötig große Filteroberfläche erforderlich ist.
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Das oben Erwähnte bedeutet, daß das Bilden und Erhalten
eines homogenen Pulpbettes für das vorliegende Verfahren
vorteilhaft sind. Außerdem ist es für dieses Verfahren von
besonderer Wichtigkeit, daß es möglich ist, die zwei
Filtratfraktionen
voneinander zu trennen, von denen die erste
hauptsächlich Reaktionsprodukte und die zweite aktive
Chemikalien enthält, bevor sie miteinander vermischt
werden. Zusätzlich muß es die Moglichkeit geben, die
Konzentration von Chemikalien unmittelbar hinter der
Filteroberfläche zu messen und entsprechend zu bestimmen sowie die
Filtratgeschwindigkeiten auf optimale Weise einzustellen.
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Das vorliegende Verfahren erfordert eine schnellstmögliche
Übertragung von Chemikalien, die auf einer erzwungenen,
geleiteten Strömung nicht nur um die Fasern herum, sondern
auch durch sie hindurch beruht, da die Retentionszeit so
kurz ist, daß keine bedeutende Übertragung von Material
durch Verteilung stattfinden kann. Aus diesem Grund ist es
auch notwendig, darauf abzuzielen, daß das System ein Zwei-
Phasen-System bleibt, wodurch notwendig wird, daß der Druck
im System nicht unter dem Gesamtgleichgewichtsdruck der
Gase und Dämpfe liegt. In diesem Fall bleibt ein maximaler
Anteil der Gase und Dämpfe unaufgelöst in der
Flüssigkeitsphase, und keine störenden Gasblasen oder keine störende
Gasphase wird während der Behandlung im Bett gebildet.
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Das Verfahren und die Vorrichtung, die dafür entwickelt
wurden und die diese Voraussetzungen und Bedingungen
erfüllen, werden in unserer gleichzeitig anhängigen Finnischen
Patentanmeldung 891661 in Entsprechung der Europaischen
Patentanmeldung 90905530.3 mit demselben Prioritätsdatum
wie die vorliegende Anmeldung offenbart, nämlich dem 7.
April 1989, (Datum der Einreichung: 6. April 1990, Datum
der Veröffentlichung: 18. Oktober 1990). Durch Verwendung
des Verfahrens und der Vorrichtung dieser Anmeldung für das
vorliegende Bleichungsverfahren können unter anderem
folgende Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, die
Mischen verwenden, und im Vergleich zu den bisher
verwendeten Bleichungsverfahren durch Fortbewegen erreicht werden:
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-Was die Verfahrens- und Ausrüstungstechnologie
betrifft, wird das Bleichungsverfahren einfach, da es
möglich ist, mehrere Bleichungsschritte in einer
Vorrichtung auszuführen.
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-Der Energieverbrauch ist gering, da nur eine geringe
Notwendigkeit zum Pumpen der Flüssigkeit besteht und
nicht gemischt werden muß.
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- Der Verbrauch von Bleichungschemikalien ist geringer
als bei normalem Bleichen, da es möglich ist, die
Lösung, die aktive Chemikalien enthält, effektiv von den
Lösungen getrennt zu halten, die während des
Bleichungsverf ahrens erzeugt werden und die
Reaktionsprodukte enthalten, die andernfalls weiter
Bleichungschemikalien verbrauchen könnten, falls ihnen
ermöglicht würde, sich mit ihnen zu vermischen.
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- Es ist möglich, optimale Verfahrensbedingungen bei den
verschiedenen Bleichungsschritten aufrechtzuerhalten,
und außerdem werden Faserbüschel, die vor dem Bleichen
schlecht delignifiziert wurden, mit einer
ausreichenden Menge an Chemikalien behandelt. Diese Faktoren
stellen die Voraussetzungen zum Erreichen einer großen
und gleichmäßigen Helligkeit des Pulps und eines
geringen Schmutzgehaltes dar, und zudem werden gute
Festigkeitseigenschaften aufrechterhalten.