DE69616779T3

DE69616779T3 - Verfahren zur Heizung und Druckerhöhung eines Faserzellstoffes beim Transport zu einem Bleichreaktor

Info

Publication number: DE69616779T3
Application number: DE69616779T
Authority: DE
Inventors: Hakan Damberg
Original assignee: GL&V Management Hungary Kft; GL&V Management Hungary Kft Luxembough Branch
Current assignee: Flsmidth Dorr Oliver Eimco Management Hungary Kft Luxembourg Branch
Priority date: 1995-03-28
Filing date: 1996-03-04
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2016-03-05
Also published as: SE516489E; ES2168122T3; SE516489C2; US6221208B1; PT826086E; WO1996030586A1; JP3817264B2; SE516489E8; SE9501094D0; JPH11502574A; SE9501094L; EP0826086B2; EP0826086B1; ATE208444T1; DE69616779D1; DE69616779T2; EP0826086A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Behandlung einer Faserzellstoffsuspension, das den Transport der Faserzellstoffsuspension von einem Vorratsbehälter, in dem Atmosphärendruck oder höchstens 1 bar Überdruck herrscht und in dem die Temperatur der Zellstoffsuspension 95°C nicht überschreitet, zu einem Bleichreaktor und das Einleiten der Suspension in den Bodenteil des Reaktors, der mindestens 10 m hoch ist und an dessen Kopf ein den Dampfsättigungsdruck überschreitender Überdruck herrscht, umfasst, wobei der Zellstoff in diesem Reaktor einer unter Druck erfolgenden Bleichbehandlung bei einer mehr als 100°C betragenden Reaktionstemperatur unterzogen und die Zellstoffsuspension während des Transports vom Vorratsbehälter zum Reaktor zusätzlich mindestens auf Reaktionstemperatur erwärmt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem einen Apparat für die Behandlung einer Faserzellstoffsuspension, der Mittel für den Transport der Zellstoffsuspension von einem Vorratsbehälter zu einem Bleichreaktor und für das Einleiten der Zellstoffsuspension in den Bodenteil des Reaktors sowie außerdem Mittel für die während des Transports erfolgende Erhöhung der Temperatur der Zellstoffsuspension von einer 95°C nicht überschreitenden Temperatur auf eine mindestens 100°C betragende Temperatur umfasst.
STAND DER TECHNIK
In den Bleichbetrieben chemischer Holzschlifffabriken erfolgt der Transport der Fasern in Form einer Faserzellstoffsuspension normalerweise aus einem Vorratsbehälter, beispielsweise einem sogenannten Standrohr, unter Verwendung einer direkt mit dem Vorratsbehälter verbundenen Pumpe. Diese Pumpe erzeugt einen Druck, der ausreichend hoch ist, um die Suspension zum Reaktorbehälter transportieren und durch den Boden des letzteren einleiten zu können. Auf dem Wege wird in einem Mischer Wasserdampf zugeführt, um die Suspension von der genannten Temperatur, die 95°C nicht überschreitet, beispielsweise Raumtemperatur oder normalerweise etwa 70°C, auf eine für die Reaktion geeignete Temperatur zu erwärmen, die mindestens 100°C beträgt, normalerweise aber höher ist. Um dieses Ziel zu erreichen, muss der Pumpendruck die entlang der Transportstrecke auftretenden Druckverluste sowie einen möglichen Druckverlust durch den Mischer und insbesondere den Gegendruck im Bodenteil des Reaktors überwinden. Dieser Druck kann beträchtlich sein, da die betreffenden Reaktoren hoch bauen, was zur Folge hat, dass der statische Druck am Boden hoch ist und sie zusätzlich einem Verfahrensdruck unterliegen. Dies bedeutet wiederum, dass es zum Erreichen der Erwärmung notwendig ist, Dampf, der unter einem relativ hohen Druck steht, üblicherweise sogenannten Mitteldruckdampf, zu verwenden, der in der Holzschlifffabrik zur Verfügung steht und normalerweise einen Druck von 9 bis 12 bar aufweist. Ein Nachteil dieser Methode besteht darin, dass Mitteldruckdampf teuer ist. Eine weitere Einschränkung ergibt sich aus der Tatsache, dass es schwierig wird oder unmöglich ist, einen Mischer in einer Ausführung zu verwenden, die einen Druckabfall bewirkt. Dies ist ein Nachteil, weil diese Mischerausführungen bestimmte vorteilhafte Eigenschaften besitzen, beispielsweise relativ einfach aufgebaut und billig sind.
Aus der DE-A-2441579 ist ein Verfahren bekannt, bei dem Frischdampf für die Erwärmung einer Zellstoffmasse verwendet wird, um eine gewünschte Reaktionstemperatur zu erreichen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und einen Apparat bereitzustellen, die die Verwendung von Niederdruckdampf für die Erwärmung einer Faserzellstoffsuspension in der vorstehend beschriebenen Umgebung ermöglichen. Niederdruckdampf ist ein billigeres Produkt als der exklusivere Mitteldruckdampf. Die Gesamtwirtschaftlichkeit der integrierten Fabrik wird verbessert, wenn der Verbrauch an Mitteldruckdampf reduziert werden kann.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass Mischer beliebiger Ausführung, mit denen sich Wasserdampf in eine Faserzellstoffsuspension einmischen lässt, als Mischer verwendet werden können, d.h. sowohl Differenzdruckmischer in der Ausführung, die keine sich ständig bewegenden Teile enthält, beispielsweise ein Mischer in der Ausführung, die in der WO-A-9521016 ( PCT/SE95/00104 ) beschrieben wird, als auch herkömmli chere Mischerausführungen mit Drehelementen, beispielsweise ein Mischer in der Ausführung, die in der SE-B-419 603 beschrieben wird.
Diese und andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung lassen sich im Rahmen der in den nachfolgenden Patentansprüchen näher spezifizierten Erfindung erreichen. Zusätzliche Merkmale und Aspekte und auch Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform.
BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Figur, in der die bevorzugte Ausführungsform schematisch dargestellt ist, beschrieben.
In der Figur bezeichnet die Bezugszahl 1 einen Vorratsbehälter, ein sogenanntes Standrohr, für eine Faserzellstoffsuspension, und die Bezugszahl 2 bezeichnet einen Bleichreaktor, beispielsweise einen Reaktor für die Delignifizierung des Faserzellstoffs mit Wasserstoffperoxid bei einem Druck, der den Dampfsättigungsdruck am Kopf des Reaktors überschreitet, und bei einem Druck, der mindestens 4 bar am Boden des Reaktors überschreitet sowie bei einer Temperatur, die 100°C überschreitet, vorzugsweise 105 bis 120°C und besonders bevorzugt 105 bis 110°C beträgt. Die Höhe des Reaktors 2 kann beträchtlich sein und bis zu 40 m betragen, und es sind auch größere Höhen vorstellbar, wobei als Folge davon der am Boden des Reaktors 2 herrschende statische Druck, der sich zusätzlich zum Reaktionsdruck auswirkt, wesentlich höher als die genannten 4 bar sein kann.
Die Temperatur der Faserzellstoffsuspension im Vorratsbehälter 1 beträgt etwa 70°C und ihre Konzentration beläuft sich auf 8 bis 18 Gewichtsprozent, vorzugsweise 9 bis 12 Gewichtsprozent und normalerweise 10 bis 11 Gewichtsprozent Fasern in Wasser. Diese Faserzellstoffsuspension ist vom Vorratsbehälter 1 zum Reaktor 2 zu transportieren, während des Transports auf eine für die Delignifizierung im Reaktor geeignete und erwünschte Temperatur zu erwärmen und unter hohem Druck durch den Boden des Reaktors hineinzudrücken. Zusätzlich besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, Niederdruckdampf als Reizmittel verwenden zu können, wie in der Kurzdarstellung der vorliegenden Erfindung erwähnt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dies durch ein Verfahren und einen Apparat erreicht, die nachstehend beschrieben werden. Die Zellstoffsuspension wird unter Verwendung einer ersten Pumpe 3, die den Zellstoff unter einem Überdruck von 1,5 bis 3 bar in einen ersten Leitungsabschnitt 4 hineindrückt, aus dem Vorratsbehälter 1 herausgepumpt. Das Niveau im Vorratsbehälter 1 wird unter Verwendung eines Niveausensors überwacht, der über eine Einstellvorrichtung 5 ein Regulierventil 6 im Leitungsabschnitt 4 regelt. Die Pumpe 3 wird von einem ersten Motor 7 angetrieben.
Ein Mischer ist mit 9 bezeichnet. Im Prinzip kann dieser Mischer jede beliebige Ausführung aufweisen, die es ermöglicht, Wasserdampf in eine Faserzellstoffsuspension einzumischen. Wenn die Zellstoffsuspension den Mischer 9 erreicht, weist sie einen Druck von höchstens 3 bar über Atmosphärendruck auf. Dampf mit einem Überdruck von mindestens 3 bar und einer Temperatur von 130 bis 190°C wird in diesen Zellstoff eingemischt. Normalerweise wird gemäß der vorliegenden Erfindung Niederdruckdampf verwendet, der einen Druck von 3 bis 8 bar über Atmosphärendruck, vorzugsweise 3 bis 5 bar, und eine Temperatur von 135 bis 155°C, vorzugsweise eine Temperatur von 135 bis 145°C, aufweist.
Die Temperatur der erwärmten Suspension in einer Auslassleitung oder Verbindungsleitung 11 vom Mischer 9 wird überwacht und regelt über einen automatischen Mechanismus 12 ein Regulierventil 13 in der Dampfleitung 10. Der Druck, der normalerweise höchstens 3 bar beträgt, wird ebenfalls in der Auslassleitung 11 überwacht und regelt über einen Druckwandler 15 und einen automatischen Drehzahlregelungsmechanismus 16 die Drehzahl der ersten Pumpe 7 und folglich den Druck im ersten Leitungsabschnitt 4. Es versteht sich, dass zur Regelung der Drehzahl des Motors auch andere Regelungselemente vorstellbar sind und verwendet werden können, beispielsweise ein Regulierventil in der Leitung 4.
Nach dem Mischer 9 ist eine zweite Pumpe 18 angeschlossen, die von einem zweiten Motor 19 angetrieben wird. Diese zweite Pumpe 18 ist eine Hochdruckpumpe, die den Druck der nunmehr von dem Dampf erwärmten Zellstoffsuspension auf einen Druck erhöht, der höher als der Druck im Reaktor 2 am Punkt 20, an dem der Zellstoff am Boden des Reaktors eingeleitet wird, ist, zuzüglich des Druckabfalls in einem zweiten, beispielsweise 5 bis 25 Meter langen Leitungsabschnitt 21 zwischen der Hochdruckpumpe 18 und dem Einleitungspunkt 20, wobei der Überdruck normalerweise mindestens 10 bar und vorzugsweise höchstens 15 bar beträgt. Auf diese Weise wird die vorzugsweise mit Niederdruckdampf erwärmte Zellstoffsuspension unter hohem Druck in den Reaktor 2 eingeleitet. Der Druck wird im zweiten Leitungsabschnitt 21 auf die gleiche Weise wie in der Verbindungsleitung 11 überwacht und regelt über den Druckwandler 23 und den Drehzahlregulierer 24 die Drehzahl des Motors 19 und folglich den Druck in der Leitung 21, um den erwünschten Druck zwischen 10 und 15 bar Überdruck zu erreichen. Auch in diesem Fall sind andere druckregulierende Systeme vorstellbar. Als Alternative oder Ergänzung ist es ebenfalls möglich, den Druck in der Leitung für den Austrag des delignifizierten Zellstoffs aus dem Kopf des Reaktors 2, wie aus der Figur ersichtlich, mittels des druckgeregelten Regulierventils 25 zu regeln.

Claims

Verfahren zur Behandlung einer Faserzellstoffsuspension, das den Transport der Faserzellstoffsuspension mit einer Konzentration von 8 bis 18 Gewichtsprozent aus einem Vorlagebehälter (1), in dem Atmosphärendruck oder höchstens 1 bar Überdruck anliegt und in dem die Temperatur der Zellstoffsuspension 95°C nicht überschreitet, zu einem Bleichreaktor und das Einleiten der Suspension in den Bodenteil des Reaktors (2) umfasst, der mindestens 10 m hoch und vorzugsweise mindestens 20 m hoch ist und an dessen Kopfteil ein den Dampfsättigungsdruck überschreitender Überdruck anliegt, wobei der Zellstoff in diesem Reaktor (2) unter Druck einer Bleichbehandlung unterzogen wird, wobei die Zellstoffsuspension während des Transports vom Vorlagebehälter (1) zum Reaktor (2) zusätzlich auf eine Temperatur erwärmt wird, die für die Reaktion erwünscht und geeignet ist, wobei die Zellstoffsuspension vom Vorlagebehälter (1) über einen ersten Leitungsabschnitt (4) zu einem Mischer (9) mit Hilfe einer ersten Pumpe (3) gepumpt wird, die im ersten Leitungsabschnitt einen Druck erzeugt, wobei Dampf, der einen Überdruck aufweist, im Mischer kontinuierlich in die Zellstoffsuspension in einer Menge eingemischt wird, die so groß ist, dass die erhaltene Temperatur für die Reaktion im Reaktor geeignet und erwünscht ist, wobei der Druck auf die in dieser Weise erwärmte Zellstoffsuspension mit Hilfe einer zweiten Pumpe (18) nach dem Mischer noch weiter auf einen Druck erhöht wird, der größer als der Druck im Reaktor am Einspeisepunkt (20) ist, und wobei die auf diese Weise erwärmte und druckbeaufschlagte Zellstoffsuspension in den Bodenteil des Reaktors gepumpt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellstoff im Reaktor (2) einer Behandlung bei einer Reaktionstemperatur unterzogen wird, die 100°C überschreitet, dass die erste Pumpe (3) in dem ersten Leitungsabschnitt (4) einen Druck von 1,5 bis 3 bar Überdruck erzeugt und dass der Dampf Niederdruckdampf mit einer Temperatur von 135 bis 145°C und einem Überdruck von 3 bis 5 bar ist, der wesentlich geringer als der Druck im Bodenteil des Reaktors ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Pumpe den Druck auf die Zellstoffsuspension auf einen Druck erhöht, der größer als der Druck im Reaktor am Einspeisepunkt plus dem Druckabfall in einem zweiten Leitungsabschnitt (21) zwischen der zweiten Pumpe (18) und dem Einspeisepunkt (20) ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Pumpe den Druck auf mindestens 10 und höchstens 15 bar Überdruck erhöht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mischer (9) verwendet wird, der keine drehenden Mischelemente besitzt und so ausgeführt ist, dass er einen Abfall des Drucks bewirkt, der zwischen den Einlass- und Auslassöffnungen des Mischers auf die Zellstoffsuspension einwirkt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabfall im Mischer mindestens 1 und höchstens 2 bar beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der Zellstoffsuspension 9 bis 12 Gewichtsprozent beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionstemperatur 105 bis 120°C, vorzugsweise 105 bis 110°C beträgt.