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Verfahren und Vorrichtung zum Entlaugen von Zellstoff Die Erfindung
betrifft eine Verbesserung des Entlaugens von Zellstoff, wobei die im Kocher nach
beendigter Kochung zusammen mit dem Faserstoffbrei befindliche Ablauge durch Verdrängung
mit einer Waschlauge, bestehend aus einer verdünnten, von einem ähnlichen Auswaschen
einer anderen Stoffcharge herrührenden Ablauge, abgetrieben wird, oder auch die
Anwendung der entsprechenden Ausführung für den Fall, daß der ganze Inhalt des Kochers
zunächst in eine offene Stoffwanne oder geschlossene Waschzisterne od. dgl. entleert
wird, worin denn das Auswaschen erfolgt.
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Der Zweck eines solchen Auswaschens ist selbstverständlich in erster
Linie, zur Wiedergewinnung der nützlichen Bestandteile der Ablauge und bzw. oder
zur Herstellung von Nebenerzeugnissen die größtmögliche Laugenmenge mit so hoher
Konzentration wie möglich zu gewinnen. So wird die Ablauge bekanntlich beim Sulfatverfahren
allgemein zunächst zur Wiedergewinnung von Alkali durch Verdampfung zur Trockenheit
und Verbrennung der erhaltenen Trockensubstanz ausgenutzt, während es sich beim
Sulfitverfahren um die Eindampfung der Ablauge handeln kann, beispielsweise zur
Benutzung derselben als Wegebelag oder als Brennstoff oder öfter, gegebenenfalls
im Zusammenhang damit, zur Herstellung von Spiritus aus der Ablauge. Unter allen
Umständen ist es jedoch offensichtlich von großer wirtschaftlicher Bedeutung, daß
eine praktisch vollständige Gewinnung der Ablauge ohne unnötige Verdünnung derselben
erreicht wird, was jedoch bisher lediglich in sehr unbefriedigendem Ausmaß durch
Waschen in mehreren Stufen nach den besten bekannten
Methoden gelungen
ist. Bei solchen gebrädchlichen Verfahren wird als erste Waschflüssigkeit die stärkste
Schwachlauge verwendet, die beim Auswaschen eines vorhergehenden Kocheinsatzes erhalten
wird. Das Auswaschen mit dieser Waschflüssigkeit wird so lange fortgesetzt, bis
die Konzentration der abfließenden Ablauge den zulässigen unteren Grenzwert unterschreitet,
bis zu welchem Wert die Ablauge. vorteilhaft für die weitere Verwendung ausgenutzt
werden kann. Danach folgt ein Nachwaschen mit einer oder mehreren immer mehr verdünnten
Fraktionen von Schwachlauge aus einem ähnlichen vorhergehenden Vorgang unter Auffangung
der dann sukzessiv wieder -abfließenden Schwachlauge mit Fraktionen verschiedener
Stärke in getrennten Vorratsbehältern, um dann in entsprechender Weise als Waschflüssigkeit
beim Auswaschen eines neuen Kocheinsatzes verwendet zu werden. In je mehr Fraktionen
die Schwachlauge dabei aufgeteilt wird, desto geringer wird der Unterschied der
Konzentration zwischen denselben und desto mehr nähert sich die Konzentration der
stärksten Fraktion der der reinen Ablauge, so daß mit einer größeren Anzahl derartiger
Fraktionen die Diffusion in den Grenzschichten zwischen der reinen Ablauge und der
ersten Schwachlauge vermindert wird, - ebenso wie zwischen den späteren Fraktionen
derselben, und damit wird auch die Verdünnung der Ablauge verringert. Dies bedeutet,
daß, je nachdem- der Vorgang in einer erhöhten Anzahl von Stufen, mit entsprechender
Aufteilung der Schwachlauge durchgeführt wird, ein immer größerer Teil der Ablauge
in unverdünntem bzw. zulässig mäßig verdünntem Zustande gewonnen wird. In der Praxis
muß jedoch die Anzahl Stufen in der Aufteilung auf nur wenige begrenzt werden auf
Grund der verhältnismäßig hohen Anlagekosten und des großen Platzbedarfs, der zur
Aufstellung. einer erforderlichen Anzahl von Vorratsbehältern mit zugehörigen Rohrleitungs-
und Ventilsystemen benötigt wird. Deshalb-kann bei der Durchführung der Methode
in der bekannten Weise auch nie das ideale Ergebnis voll erreicht werden.
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Es ist auch bekannt, nach Beendigung der Kochung den Zellstoff in
einem Diffusor mit Ablauge zu waschen, die beim Waschen eines anderen, vorher gekochten
Stoffes erhalten. wurde, wobei das Waschen mit einer Lauge begonnen wird, die eine
höhere Konzentration als üblich hat. Von der bei diesem Waschen erhaltenen Ablauge
wird der zuerst erhaltene Teil stärkster Konzentration als Zusatz zur Frischlauge
verwendet, während der zuletzt erhaltene Teil schwächster Konzentration als Waschflüssigkeit
in einem anderen Diffusor dient. Dadurch wird von Kochung zu Kochung eine immer
mehr erhöhte Konzentration der resultierenden Ablauge erreicht, und die Anfangsstärke
der als Waschflüssigkeit verwendeten Lauge wird ebenfalls erhöht, so daß die für
die Regenerierung abgeführte Lauge eine hohe mittlere Konzentration hat. Auch dieses
Verfahren bedingt eine durch zahlreiche Rohrleitungen und Schaltventile sowie gegebenenfalls
Speicherbehälter komplizierte Anlage.
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Vorgeschlagen wurde schließlich eine schichtweise Verdrängung der
Kocherlauge im Kocher durch von unten eingeführte Waschflüssigkeit mit gegebenenfalls
höherem spezifischem Gewicht als das der Kocherlauge vorzunehmen, wobei also diese
Lauge oben abgeht und eine Mischung mit Waschflüssigkeit vermieden wird.
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Beim Verfahren nach der Erfindung wird in der bekannten Weise das
Entlaugen des Zellstoffs nach beendeter Kochung mittels einer aus Ablauge mit einer
allmählich abnehmenden Konzentration bestehenden Waschflüssigkeit durchgeführt,
die beim Waschen eines anderen, vorher gekochten Stoffes durch Verdrängen mit Wasser
erhalten und zwecks Wiederverwendung als Waschflüssigkeit gesammelt wurde: Gemäß
der Erfindung wird nach dem Verdrängen der mit fast der ursprünglichen Konzentration
abgehenden Kocherlauge die Waschflüssig-. keit mit stufenweise abnehmender Konzentration
verdrängt und dann zwecks Verhinderung der Mischung und Diffusion der Waschflüssigkeitsanteile
einem Speicher mit Zwischenböden od. dgl. oben zugeführt und unten zwecks Wiederverwendung
als Waschflüssigkeit schichtenweise abgezogen.
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Erfindungsgemäß wird also für die Speicherung der Waschlauge nur ein
einziger besonderer Behälter benötigt, in dem die ganze erforderliche Waschflüssigkeitsmenge
unter Aufrechterhaltung einer abnehmenden Konzentration von Schicht zu Schicht bzw.
von Fraktion zu Fraktion aus einer beinahe beliebig kleinen Laugenmenge bestehen
kann, und umgekehrt. Demzufolge kann deren Anzahl praktisch beliebig groß werden,
was ermöglicht, daß der stärkste Anteil annähernd die Konzentration der reinen Ablauge
bekommt und dank dieses Umstandes beim Auswaschen beinahe quantitativ und in unverdünntem
Zustande die reine Ablauge abtreibt, so daß dieselbe ohne nennenswerten Verlust
der weiteren Behandlung zugeführt werden kann, während die Anlagekosten höchstens
nur unbedeutend mit einer weiteren Aufteilung der Ablauge ansteigen.
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Das Auswaschen kann vorteilhaft unter überdruck geschehen, wobei-jedoch
die abfließende Ablauge bzw. Waschlauge unter Druckerniederung bis auf etwa Atmosphärendruck
durch eine zur gleichzeitigen Entgasung dienende Einrichtung strömen soll.
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Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung zur Durr,hführung des neuen Verfahrens.
zweckmäßig aus einem für die Speicherung der Waschlauge bestimmten Behälter od.
dgl. mit einer von dessen Boden verschließbar ausgehenden und -gegebenenfalls mit
einer Pumpe versehenen Anschlußleitung zur Einführung der Waschlauge in den Boden
oder das obere Ende desjenigen Raumes bestehen, in dem das Auswaschen erfolgen soll,
wobei der Boden oder das obere Ende dieses Raumes durch eine mit einem verschließbaren
Ablaßzweig für reine Ablauge versehene und ebenfalls absperrbare überströmungsleitung
wenigstens
mit dem oberen Ende des besonderen Behälters für die Rückleitung der Waschlauge
zu demselben verbunden ist. Eine absperrbare Zufuhrleitung für Frischwasser oder
eine andere zur Verfügung stehende Waschflüssigkeit mündet zweckmäßig in die genannte
Anschlußleitung oder etwa an der Einlaufstelle derselben unr mittelbar in diesen
Raum ein, während in der genannten überströmungsleitung zwischen dem genannten Raum
und dem Ablaßzweig eine zur Entgasung dienende Einrichtung eingeschaltet sein kann.
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Gegenstand der Erfindung ist auch eine praktische und verhältnismäßig
billige Ausführungsform des zur Speicherung der Waschlauge bestimmten besonderen
Behälters, gemäß welcher Ausführungsform dieser Behälter, der vorzugsweise zylindrisch
und senkrecht aufgestellt ist, durch eine Anzahl von waagerechten Zwischenböden
in eine Mehrzahl kleinerer Abteilungen, deren unterste mit der Anschlußleitung und
deren oberste mit der Überströmungsleitung in Verbindung steht, unterteilt ist,
wobei die verschiedenen Abteilungen zweckmäßig durch zentral angeordnete und verhältnismäßig
enge Öffnungen in den genannten Zwischenböden miteinander in Verbindung stehen,
so daß bei leerem Behälter die durch die überströmungsleitung einströmende Waschlauge
über die Verbindungen zwischen den verschiedenen Abteilungen zunächst bis zu,der
untersten durchläuft und dann nacheinander in den darüberliegenden Abteilungen gesammelt
wird, deren Inhalt demnach bei Entnahme durch die Anschlußleitung in entsprechender
Reihenfolge in den genannten Waschraum übergeführt wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Ausführungsform des Behälters weiter zweckmäßig
so getroffen, daß die Verbindungen zwischen den verschiedenen Abteilungen des Behälters
absperrbar und bzw. oder mit Dämpfungsgliedern od. dgl. ausgerüstet sind, welche
Richtungsveränderungen in oder eine Verengung des Durchganges zwischen nebeneinanderliegenden.
Abteilungen zur Verhütung bzw. Erschwerung der Diffusion zwischen denselben unter
Speicherung der Waschlauge bewirken.
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Innerhalb des Rahmens der Erfindung kann außerdem eine Abänderung
angewendet werden, die darin liegt, daß der besondere Behälter bzw. dessen verschiedene
Abteilungen einen geeigneten Satz von Füllkörpern oder eine Füllmasse enthalten,
die sich zur Erschwerung einer Diffusion zwischen verschiedenen Schichten bzw. Abteilungen
in dem Behälter eignet. Eine solche Füllung in dem Behälter kann nämlich bei einer
zweckmäßigen Ausführung allein die beabsichtigte Festlegung der verschiedenen Schichten
der aufgesammelten Waschlauge mit sich bringen, so daß die Aufteilung derselben
noch weitergetrieben wird, als in der Praxis ausschließlich durch Zwischenböden
möglich ist. Hierdurch wird somit erreicht, daß Zwischenböden gegebenenfalls ganz
vermieden werden können oder wenigstens ihre Anzahl wesentlich eingeschränkt wird,
abgesehen davon, daß in günstigen Fällen auch eine erhöhte Leistung erzielt wird.
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Zur weiteren Erläuterung wird die Erfindung gemäß der Zeichnung beispielsweise
dargestellt. Es zeigt Fig. r in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Anwendung
des neuen Verfahrens beim Auswaschen im Kocher, Fig. 2 ein Diagramm, das die Veränderung
in der Konzentration der abfließenden Ablauge bzw. Waschlauge in einem besonderen
Fall darstellt.
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In Fig. r ist der Kocher mit K und der besondere Behälter zur Speicherung
der Waschlauge mit L bezeichnet. Der Boden des Behälters ist durch eine mit einer
Druckpumpe P versehene Anschlußleitung rd r, in diesem Fall mit dem Boden des Kochers,
verbunden, in welche Anschlußleitung eine Zufuhrleitung rb für Frischwasser einmündet,
während das obere Ende des Kochers mit dem oberen Ende des besonderen Behälters
durch eine über den Entgasungsapparat G eingeschaltete t_Tberströmungsleitung 2-2a
verbunden ist, deren Leitungsstück 2a mit einem Ablaßzweig 2b für reine Ablauge
versehen ist. In dem Entgasungsapparat G wird die hindurchgehende Ab- bzw. Waschlauge
wenigstens annähernd auf Atmosphärendruck gebracht, und hierbei gegebenenfalls frei
werdende gas- und dampfförmige Produkte können durch die Gasleitung 3 gesondert
entweichen, um soweit wie möglich im Betriebe ausgenutzt zu werden. Der zylindrische
und vertikal aufgestellte Behälter L ist durch eine Mehrzahl waagerechter Zwischenböden
m in eine entsprechende Anzahl kleinerer Abteilungen unterteilt, wobei diese über
zentral in den Zwischenböden aufgenommene Öffnungen n untereinander in Verbindung
stehen. Diese Öffnungen können selbstverständlich durch außerhalb des Behälters
angebrachte Verbindungsrohre ersetzt werden. In diesem Fall sind die Öffnungen n
mit einer Einrichtung zur Dämpfung der Geschwindigkeit und gegebenenfalls zum Absperren
des Flüssigkeitsstromes ausgerüstet. Diese Einrichtung dient zur Erschwerung bzw.
zur Verhütung einer Diffusion zwischen übereinanderliegenden Abteilungen und besteht
aus waagerecht an einer zentral durchlaufenden Achse befestigten Platten O von großem
Durchmesser gegenüber den Öffnungen selbst. Diese Platten liegen jeweils an der
Unterseite der einzelnen Öffnungen, wobei sie mit ihrer Achse mittels eines oben
auf dem Behälter angebrachten Mechanismus y zur Einstellung der Lage der Achse in
vertikalem Sinne verschiebbar sind, so daß hierdurch einerseits der Spielraum zwischen
den Platten O und dem entsprechenden Zwischenboden m je nach den Forderungen an
eine mehr oder weniger kräftige Dämpfung verändert und andererseits eine vollständige
Absperrung der Öffnung n erreicht werden kann, indem die Platten hierfür zum Anliegen
gegen die Zwischenböden gebracht werden.
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Das Auswaschen geschieht nun derart, daß bei der Behandlung des ersten
Kocheinsatzes nach, dem Beginn des Betriebes Frischwasser od. dgl. durch
die
Zufuhrleitung ib und den Anschluß i am unteren Ende des Kochers eingelassen wird,
dessen Laugeninhalt beispielsweise 15 %, Trockensubstanz hat. Dies kann unter Aufrechterhaltung
von Überdruck im Kocher geschehen, und der ursprüngliche Laugeninhalt wird .dann
allmählich durch die Überströmungsleitung 2 verdrängt, wobei anfangs reine Ablauge
abfließt, während -auf dem Wege nach oben durch den Kocher ein größerer oder kleinerer
Teil der ursprünglichen Bodenlauge immer mehr mit eindringendem Frischwasser durchmischt
wird. Die abfließende Ablauge, die -unter Überdruck stehen kann, kommt durch die
Überströ= mungsleitung 2 zunächst in den Entgasungsapparat G, wo sie entspannt wird,
um nach Abtrennung von hierbei frei werdenden gas- und dampfförmigen Produkten durch
das Leitungsstück 2Q weiterbefördert zu werden, wobei der zuerst und in annähernd
unverdünntem, z. B. bis auf 1q.0/aTrockensubstanz verdünntem Zustande erhaltene
Anteil der Ablauge durch den Ablaßzweig 2b für sich entnommen und zur Wiedergewinnung
von wertvollen Bestandteilen oder bzw. und zur Herstellung von Nebenprodukten ausgenutzt
wird. Nachdem die so verwendbare Laugenmenge vertrieben -worden ist, enthält der
Kocher eine gegen den Boden zu immer wässerigere Mischlauge, deren oberste Schicht
aus annähernd reiner Ablauge besteht und in diesem Fall -etwa 140/a Trockensubstanz
enthalten soll, während der Verdünnungsgrad -in den Barunterliegenden Schichten
sukzessiv in der Richtung nach unten zunimmt, so daß angenommen- werden kann, daß
sich am Boden des Kochers ungemischtes Frischwasser befindet. Beim Auswachen wird
in derselben Weise die Mischlauge abgetrieben, die nach dem Durchströmen des Entgasungsapparates
durch das Leitungsstück 2" oben im Behälter L eingeführt wird. Während der Überführung
der Mischlauge in den besonderen Behälter L wird selbstverständlich. die Verbindung
zwischen dessen verschiedenen Abteilungen durch die Öffnungen n aufrechterhalten;
so daß die zunächst in die oberste Abteilung einströmende Mischlauge von einer Barunterliegenden
Abteilung nach der anderen strömt, um sich schließlich in der untersten Abteilung
zu sammeln, bis diese mit dem zuerst erhaltenen und kräftigsten -Anteil der Mischlauge
gefüllt ist, wonach eine Barüberliegende Abteilung nach der anderen der Reihe nach
mit immer schwächer werdenden Anteilen der mit abnehmender Stärke zuströmenden Mischlauge
gefüllt wird. Hierdurch wird die Mischlauge in dem Behälter L in gewünschter Weise
in getrennte Fraktionen mit abnehmender Stärke aufgeteilt, die aus Fig. 2 abgelesen
werden kann. Durch die Beschaffenheit der Vorrichtung wird eine -Diffusion zwischen
den verschiedenen Abteilungen behindert, so daß -die Konzentration in jeder Unterabteilung
die ganze Zeit, während der die Mischlauge in dem Behälter aufbewahrt wird, im wesentlichen
aufrechterhalten wird. Zu beachten ist, daß sich in diesem Fall keine nennenswerte
Förderung der Diffusion zwischen den verschiedenen Abteilungen des Behälters geltend
macht, obwohl eine Barunterliegende und stärkere Fraktion- der Mischlauge infolge
geringerer Einmischung von kälterem Frischwasser in die wärmere Ablauge eine höhere
Temperatur aufweist als eine Barüberliegende und schwächere Fraktion. Dies hängt
selbstverständlich davon ab, daß bei einer. Vermischung der resultierende Gehalt
an Trockensubstanz einen überwiegenden Einfluß auf das spezifische Gewicht der Mischlauge
hat, so daß dieses immer in einer kräftigeren und Barunterliegenden Fraktion höher
ist als in einer schwächeren und Barüberliegenden, wodurch die Voraussetzung für
das Entstehen von die Gleichgewichtslage störenden Wärmeströmungen fehlt. Weiterhin
wird ja einer lebhafteren Diffusion durch dieDämpfglieder 0 entgegengewirkt. Außerdem
kann sie, falls Bedarf einer längeren Speicherung vorliegt, durch Absperrung der
Öffnungen n mittels dieser Dämpfglieder ganz verhindert werden. Dabei verbleibt
noch der - Ausweg, in den Behälter bzw. dessen verschiedene Abteilungen geeignetes
Füllmaterial, gegebenenfalls unter Weglassen der Zwischenböden, einzuführen.
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Die auf diese Weise gespeicherte und geschichtete Mischlauge ist dann
als Waschlauge beim Auswaschen des nachfolgenden Kocheinsatzes verwendbar; wobei
sie die erste Waschflüssigkeit ist und in deni Kocher durch die Abschlußleitung
i" -i eingeführt wird, sa daß sie dort mit der stärksten Fraktion zuerst und danach
mit immer schwächeren Fraktionen in der Reihenfolge eintritt, in der die verschiedenen
Fraktionen' den Behälter L verlassen. Weil die erste und kräftigste Fraktion annähernd
dieselbe Konzentration hat wie die reine Ablauge in dem Kocher, so wird hierdurch
praktisch die ganze Laugenmenge ohne nennenswerte Verdünnung abgetrieben, um auch
in diesem Fall durch den Ablaßzweig 2b entnommen zu werden, während die sie in dem
Kocher ersetzende Waschlauge dann durch fortgesetzte Verdrängung mit Frischwasser
wieder dem Behälter in schon beschriebener Weise zugeführt wird, um zu erneuter
Verwendung zu kommen.
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Das Ergebnis ist aus dem Diagramm in Fig. 2 ersichtlich, das zeigt,
daß in dem hier gezeigten Beispiel zuerst reine Ablauge oder Gebrauchslauge mit
etwa 15 % Trockensubstanzgehalt zur weiteren Behandlung in einer Menge, entsprechend
etwa der Laugenmenge des Kochers, gewonnen wird, welche Laugenmenge durch die 'mit
Gebrauchslauge bezeichnete Strecke auf der Abszisse dargestellt ist, wonach dieselbe
Menge Waschlauge mit allmählich abnehmendem Gehalt an Trockensubstanz gemäß dem
innerhalb des mit Waschlauge bezeichneten Bereiches verlaufenden Kurventeil wiedergewonnen
wird.