DE972469C

DE972469C - Verfahren und Vorrichtung zum Erhitzen der umlaufenden Kochfluessigkeit in einem Waermeaustauscher beim Sulfitzellstoffaufschluss

Info

Publication number: DE972469C
Application number: DEA19718A
Authority: DE
Inventors: Carl Johan Lockman
Original assignee: Rosenblads Patenter AB
Current assignee: Rosenblads Patenter AB
Priority date: 1953-02-19
Filing date: 1954-02-19
Publication date: 1959-08-06
Also published as: US2699390A

Description

AUSGEGEBEN AM 6. AUGUST 1959

A 19718 IVa 155b

Die Erfindung bezieht sich auf das Umlaufkochen von Sulfitzellstoff und dabei insbesondere auf die Erwärmung der umlaufenden Kochflüssigkeit in einem Wärmeaustauscher, einem sogenannten Kalorisator.

Bei derartiger Erwärmung ist beobachtet worden, daß die Wärmefläche im Durchlaß des Kalorisators für die Kochflüssigkeit in der Nähe des Ablaufendes mit Verkrustungen entlang einer Strecke belegt wird, die geringer als die Hälfte und oft nicht größer als ein Viertel der Kanallänge ist, während der Rest der Wärmefläche von derartigen Belägen frei bleibt. Die Verkrustungen bestehen im wesentlichen aus Gips, der in der Kochflüssigkeit gelöst war.

Für diese Erscheinung wird eine Erklärung gegeben, die der Erfindung zugrunde liegt: Da im späteren Teil des Kalorisators Gips ausgefällt wird, muß die Kochflüssigkeit in den Kocher, mit Gips gesättigt, bei der Temperatur, die sie im Kalorisator erhalten hat, eintreten und außerdem Gips in Form von Schlamm enthalten. Im Kocher wird zunächst dieser Schlamm auf der Faser ausgefällt, die als Filter wirkt, und außerdem gibt die Flüssigkeit während ihrer Strömung durch den Kocher Wärme an den Kocherinhalt ab, wodurch ihre

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Temperatur herabgesetzt wird. Da die Fähigkeit der Flüssigkeit, Gips zu lösen, bekanntlich mit geringer werdender Temperatur in dem hier in Rede stehenden Temperaturbereich zunimmt, verläßt die Flüssigkeit daher den Kocher und tritt in den Kalorisator mit einem Gipsgehalt ein, der den Sättigungsgrad unterschreitet. Eine Ausfällung von Gips auf der Wärmefläche des Kalorisators tritt daher erst ein, wenn die Flüssigkeit bei ihrem

ίο erneuten Durchgang durch den Kalorisator wieder über die Sättigungstemperatur erhitzt worden ist, was gemäß den Beobachtungen erst eintrifft, nachdem sie den größeren Teil der Wärmefläche durchströmt hat. Bis dahin hat die Kochflüssigkeit dagegen die Fähigkeit, Gips zu lösen.

Die Erfindung will diesen Umstand ausnutzen und ist in erster Linie dadurch gekennzeichnet, daß die Kochflüssigkeit dazu gebracht wird, den Kalorisator in periodisch wechselnden Richtungen zu durchströmen, so daß während jeder Periode die Kochflüssigkeit vom Kocher dem Teil der Wärmefläche des Kalorisators zugeführt wird, von dem die Kochflüssigkeit während der vorangegangenen Periode vom Kalorisator zum Kocher abas geleitet worden ist. Auf diese Weise werden während jeder Periode die Beläge, die sich während der zuletzt vorangegangenen Periode gebildet haben, durch mit Gips nicht gesättigte Kochflüssigkeit aufgelöst. Durch Bemessung der Zeit zwischen jedem Wechsel der Strömungsrichtung entsprechend der Größe der Tendenz zur Gipsabscheidung hat man die Möglichkeit, die maximale Dicke der während jeder Periode neu gebildeten Beläge auf einen Wert zu begrenzen, der keine erheblicheVerschlechterung des Wärmeübertragungseffekts mit sich bringt. Zum Entfernen der Verkrustungen bei Wärmeaustauschern hat man bisher, abgesehen von mechanischen Maßnahmen, die Strömungswege des Heizdampfes und der Kochflüssigkeit periodisch miteinander vertauscht. Es wurde auch schon bei einem nicht zum Stande der Technik gehörenden Verfahren vorgeschlagen, die Leitungen für die Umwälzung und Erhitzung mit einer etwa 20 bis 40⁰ C warmen Lösung zu spülen, welche schwach S O₂- oder S O₃-haltig ist. Dabei muß der ganze Betrieb unterbrochen werden, was sehr unerwünscht ist. Auch die sogenannte Kanalwechselmethode hat Nachteile, die in erster Linie darin liegen, daß die beiden W⁷ege durch den Wärmeaustauscher möglichst gleich sein müssen, wodurch die gebräuchlichen Röhrenwärmeaustauscher für dieses Verfahren ausfallen. Ferner kann das Auflösen der Verkrustungen nicht durch den Heizdampf, sondern nur durch das Kondensat erfolgen, das in verhältnismäßig geringer Menge anfällt und sich auf den Kanalflächen nur in dünner Schicht absetzt. Man muß daher bei der Kanalwechselmethode noch eine Rückführung vom Kondensat vorsehen, was umständlich ist.

Beim Verfahren der Erfindung genügt ein einfaches Umstellen derart, daß die Kochflüssigkeit periodisch in wechselnder Richtung durch den gleichen Kanal strömt.

Daß Gipsablagerungen in Sulfitablaugen von geringerer Temperatur besser löslich sind, ist an sich bekannt. Die Erfindung beruht demgegenüber auf der Erkenntnis, daß man diese Tatsache ausnutzen kann, um ohne Benutzung von Spülflüssigkeit und ohne Kanalwechsel die Verkrustungen mit der Kochflüssigkeit selbst zu beseitigen.

In der Zeichnung werden als Beispiel drei verschiedene Ausführungsformen der Erfindung durch die Fig. 1 und 2 bzw. 3 und 4 sowie 5 und 6 schematisch dargestellt.

In Fig. ι ist 1 ein Kocher und 2 ein Kalorisator, dessen Durchströmkanal für Kochflüssigkeit aus einem Rohrsatz 3 besteht. Der Rohrsatz kann abwechselnd an seinem einen oder anderen Ende mit einer Abzugsleitung 4 für Kochflüssigkeit vom Kocher über ein Zweiwegeventil 5, Leitungen 6_a und 6_b sowie Stutzen 7_fl und 7z, bzw. mit einer Einlaßleitung 8 für Kochflüssigkeit zum Kocher über ein Zweiwegeventil 9, Leitungen io_a und iOj, sowie Stutzen ι i_a und H₆ in Verbindung gesetzt werden. In der Abzugsleitung 4 ist eine Pumpe 12 angeordnet. Heizdampf wird dem Raum außerhalb der Rohre des Kalorisators durch eine Leitung 13 zugeführt, und Kondensat vom Heizdampf wird aus diesem Raum durch eine Leitung 14 und eine Abzugsanordnung 15 abgeführt.

Mit dieser Vorrichtung wird die Kochflüssigkeit vom Kocher ι über die Pumpe 12, die Leitung 4, das Ventil 5, die Leitung 6_a und den Stutzen γ_α durch den Rohrsatz 3 von unten nach oben unter Erhitzung drrch Heizdampf geleitet. Ihre Strömung verläuft weiter über den Stutzen n_a, die Leitung io_a, das Ventil 9 und die Leitung 8 zurück zum Kocher.

Hierbei werden Beläge am oberen Ende des Rohrsatzes ausgefällt. In einem geeigneten Zeitpunkt, bevor diese Beläge eine den Betrieb störende Größe erreicht haben, werden gemäß der Erfindung die Ventile 5 und 9 gemäß Fig. 2 umgestellt, so daß die Kochflüssigkeit dem Kalorisator 2 über die Leitung 6& und den Stutzen 7j, zugeführt wird und von ihm über den Stutzen iij, und die Leitung IOj, abgeführt wird. In diesem Fall strömt die Kochflüssigkeit statt dessen durch den Rohrsatz des Kalorisators von oben nach unten, so daß mit Gips nicht gesättigte Flüssigkeit die während der vorangegangenen Periode gebildeten Beläge am oberen Ende des Rohrsatzes bestreicht und auflöst, während statt dessen Beläge am unteren Ende des Rohrsatzes sich bilden. Diese Beläge werden ihrerseits während einer darauffolgenden Periode entfernt, in der die Kochflüssigkeit nach Rückstellung der Ventile 5 und 9 gemäß Fig. 1 dazu gebracht wird, den Rohrsatz wieder von unten nach oben zu durchströmen usw.

Fig. 3 und 4 zeigen eine andere Ausführungsform des äußeren Leitungssystems gemäß der Erfindung, wobei das Ventil 5 sowie die Leitungen 6_e und 6₆ einerseits sowie das Ventil 9 und die Leitungen io_e und io₆ andererseits durch Rohrleitungsteile 6 bzw. 10 ersetzt worden sind. In diesem Fall kann die Strömungsrichtung der Koch-

flüssigkeit durch den Kalorisator dadurch umgekehrt werden,, daß die Leitung 4 abwechselnd mit dem Stutzen y_a oder dem Stutzen y_b und die Leitung 8 abwechselnd mit dem Stutzen 1 i_ß oder dem Stutzen H₆ dadurch verbunden wird, daß die Leitungsteile 6 bzw. 10 von ihrer Lage gemäß Fig. 3 in die gemäß Fig. 4 geschwenkt werden, und umgekehrt.

Fig. 5 und 6 zeigen eine weitere Abänderung der Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei der ein Kalorisator 2_a der gleichen Art wie Kalorisator 2 um feste Führungen 16 und 17 schwenkbar angeordnet ist. Sämtliche Stutzen des Kalorisators sind im Verhältnis zur Schwenkachse derart angeordnet, daß beim Schwenken des Kalorisators um diese Achse um z. B. i8o° im Verhältnis zu seiner Lage gemäß Fig. 5 in die Lage gemäß Fig. 6 sämtliche mit dem Index α bezeichneten Stutzen die Lage einnehmen, die die mit dem Index b bezeichneten Stutzen vor der Schwenkbewegung eingenommen hatten, und umgekehrt.

Bei der Lage des Kalorisators gemäß Fig. 5 tritt die Kochflüssigkeit in ihn durch den Stutzen 1I₆ ein und verläßt ihn über den Stutzen π_α, wobei sie das Rohrbündel von unten nach oben durchströmt. Heizdampf wird über den Stutzen I3_a zugeführt, und Kondensat wird über den Stutzen i4₆ abgeführt. Die übrigen Stutzen sind blind. Die Umstellung der Flüssigkeitsströmung durch das Rohrbündel erfolgt dadurch, daß die Rohrverbindungen mit dem Kalorisator gelöst und die Blindflansche entfernt werden, worauf der Kalorisator um i8o° in die neue Lage gemäß Fig. 6 geschwenkt wird, in der die Leitung 4 mit dem Stutzen H₀, die Leitung 8 mit dem Stutzen H₆, die Leitung 14 mit dem Stutzen i4_a und die Leitung 13 mit dem Stutzen I3_& verbunden wird, während die jetzt freien Stutzen blindgemacht werden.

Es ist ohne weiteres einzusehen, daß die Kochflüssigkeit, die weiterhin das Rohrbündel von unten nach oben durchströmt, jetzt an den entgegengesetzten Enden desselben im Vergleich zu Fig. 5 und mit gleicher Wirkung hinsichtlich der Auflösung der Beläge wie bei den Vorrichtungen gemaß Fig. ι bis 4 in das Rohrbündel eintritt bzw. aus ihm austritt.

Im Vergleich mit diesen Vorrichtungen erzielt man jedoch den Vorteil, daß die Strömungsrichtung der Kochflüssigkeit während jeder Periode im Verhältnis zur Strömungsrichtung des Heizdampfes im Kalorisator die gleiche bleibt. Dies kann in den Fällen von Bedeutung sein, in denen infolge der Konstruktion des Kalorisators oder der Größe der Dampfmenge oder aus beiden Gründen erhebliche Druck- und Temperaturgefälle auf der Dampfseite entlang der Wärmefläche entstehen können, wobei die Temperaturdifferenzen periodisch verschieden verteilt werden, wenn die relativen Strömungsrichtungen der Flüssigkeit und des Dampfes umgewechselt werden.

Die Erfindung ist durch die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen nicht begrenzt; es sind natürlich viele weitere Abänderungen im Rahmen der Erfindung denkbar.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erhitzen der umlaufenden Kochflüssigkeit in einem Wärmeaustauscher beim Sulfitzellstoffaufschluß, dadurch gekennzeichnet, daß die Kochflüssigkeit in periodisch wechselnder Richtung über die einzelnen Flächen des Wärmeaustauschers geführt wird.

2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Auslaß und Einlaß des Kochers (1) durch je eine sich gabelnde Leitung (4, 8) mit beiden Seiten des Durchlaufwegs für die Kochflüssigkeit im Wärmeaustauscher (2) verbunden sind und die eine oder andere Durchlaufrichtung der Kochflüssigkeit im Wärmeaustauscher durch Ventile (5, 9) an den Gabelstellen der Leitungen (4, 8) wechselseitig einstellbar ist.

3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Auslaß und Einlaß des Kochers (1) durch je eine Leitung (4, 8) mit dem Wärmeaustauscher (2) verbunden sind und die Leitungen (4, 8) am Wärmeaustauscher (2) schwenkbare Anschlußstücke (6, 10) haben, die zur Einstellung der einen oder anderen Durchlaufrichtung der Kochflüssigkeit im Wärmeaustauscher wechselseitig an beiden Seiten des Wärmeaustauschers anschließbar sind.

4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Auslaß und Einlaß des Kochers (1) durch je eine Leitung (4, 8) mit dem Wärmeaustauscher (2) verbunden sind und zur Einstellung der einen oder anderen Durchlaufrichtung der Kochflüssigkeit im Wärmeaustauscher dieser so schwenkbar gelagert ist, daß die festliegenden Leitungen durch Schwenken des Wärmeaustauschers wechselseitig an beiden Seiten desselben anschließbar sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 898706;

J. Newell Stephenson: Preparation und Treatment of Wood Pulp, Bd. ι, New York, Toronto, London, 1950, S. 333. no

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen