PL166059B1 - Sposób i urzadzenie do oprózniania warnika roztwarzajacego wlóknista miazge papierowa PL PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób oprózniania warnika roztwarzaja- cego wlóknista miazge papierowa polegajacy na tym, ze warzy sie porcje miazgi w zamknietym war- niku w podwyzszonej temperaturze i cisnieniu, a pod koniec procesu warzenia do górnej czesci war- nika dostarcza sie plyn pod cisnieniem powoduja- cym opróznianie warnika z porcji miazgi, zna- mienny tym, ze spuszcza sie czesc miazgi, nastepnie przerywa sie spuszczanie miazgi i pozostawia sie reszte miazgi w warniku, po czym ponownie spu- szcza sie nastepna porcje miazgi i powtarza sie powyzsze czynnosci az do calkowitego opróznienia warnika. 10. Urzadzenie do oprózniania warnika roz- twarzajacego wlóknista miazge papierowa zawiera- jace zamkniety warnik miazgi z rura spustowa wyposazona w zawór spustowy oraz sprezarke polaczona przewodem z górnym koncem warnika, znamienne tym, ze zawór spustowy (23) jest pola- czony z cyklicznym urzadzeniem sterujacym (25). F IG . 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób opróżniania warnika roztwarzającego oraz urządzenie do opróżniania warnika roztwarzającego.

Znajduje on zastosowanie w przemyśle papierniczym do roztwarzania materiału celulozowego ' takiego jak zrębki drewniane oraz do usuwania zdelignifikowanych zrębków z warnika po zakończeniu warzenia.

W znanych sposobach roztwarzania zrębków drewnianych, warnik wypełniony jest zrębkami i wsadem chemicznym substancji warzelnych, po czym zostaje on szczelnie zamknięty, a temperatura i ciśnienie warnika podniesione zostają do żądanych warunków warzenia. Podwyższona temperatura i ciśnienie zostają utrzymane przez czas warzenia w celu uzyskania żądanego stopnia delignifikacji. Podczas warzenia kwasy warzelne mogą cyrkulować w warniku. Pod koniec warzenia otwierany jest zawór spustowy w dolnej części warnika i zawartość warnika jest odprowadzana do zbiornika spustowego.

166 059

Jednym ze znanych powszechnie sposobów spustu zawartości konwencjonalnego warnika okresowego jest otwarcie zaworu spustowego prowadzącego z dna warnika i pozostawienie go w położeniu otwartym umożliwiając przez to gwałtowne przejście cieczy sklarowanej, znajdującej się w warunkach podwyższonej temperatury i ciśnienia, w parę w górnej części warnika i wypchnięcie zawartości warnika.

W niektórych odmianach konwencjonalnego procesu warzenia nie można stosować konwencjonalnej techniki spustu z wykorzystaniem odparowania rzutowego cieczy sklarowanej w celu wypchnięcia zawartości warnika. Na przykład w jednej odmianie procesu okresowego warzenia ciecze wyparowe, które mogą pochodzić z późniejszego płukania lub innych etapów procesów, są wykorzystywane do wypierania kwasu warzelniczego z warnika przedjego opróżnieniem. W takiej odmianie procesu kwasy warzelne ulegają przemieszczeniu z dna ku górze zasadniczo w temperaturze i pod ciśnieniem procesu warzenia, tak że energia cieplna kwasów warzelnych może być później wykorzystana. Ciecze wypierające mają niższą temperaturę niż kwasy warzelne tak że, po wsparciu, zawartość warnika, wraz z poddanymi delignifikacji zrębkami i cieczami wyporowymi mają zasadniczo niższą temperaturę niż temperatura warzenia. W przypadku niektórych tego rodzaju odmian procesu odparowanie rzutowe może nie wystąpić lub może być niewystarczające dla opróżnienia warnika.

W tego rodzaju zmodyfikowanych procesach warzelnych stosuje się zazwyczaj płyn pompowany do górnej części warnika w celu wytłoczenia zawartości warnika przez zawór spustowy zainstalowany w dolnej części warnika. Płyn pompowany do górnej części warnika może być cieczą, lub parą albo gazem pod zwiększonym ciśnieniem. Przy dalej idącej modyfikacji stosowane są pompy do usuwania zawartości warnika przez otwór spustowy. We wszystkich tych odmianach procesu powszechnie stosowana praktyka polegała na otwarciu zaworu i pozostawieniu go w tym położeniu aż do opróżnienia warnika.

Pewne wyniki zostały uzyskane w opróżnieniu warników przez zastosowanie ustalonych sposobów pozostawiania zaworu spustowego w położeniu otwartym, które jakkolwiek niekorzystne, były uważane za nieodłączne i nieuniknione w stosowanych technikach spustu. Kiedy w charakterze czynnika dla dokonania spustu stosowane jest na przykład powietrze, wzrasta tendencja do spieniania i może wystąpić zwiększona emisja gazów zawierających siarkę w stosunku do dopuszczalnych norm. Każdy z tych ubocznych efektów jest obecnie uważany za wynik napowietrzania zawartości warnika, nieodłącznie związanego ze spustem przy użyciu powietrza.

Sposoby i urządzenia stosowane do skompensowania niekorzystnych zjawisk takie, jak stosowanie chemicznych środków przeciwpieniących i układów kontroli emisji zanieczyszczeń są w niektórych przypadkach dość kosztowne. Sposoby i urządzenia kompensacyjne często dają niepożądane efekty uboczne, które uważa się za nieuniknioną konieczność.

Uzyskano również oddziaływanie na miazgę w przypadku zastosowania innego rodzaju cieczy do opróżniania warnika. Stwierdzono na przykład zmiany w konsystencji materiału wyjściowego. Już po kilku minutach konwencjonalnego spustu, materiał wyjściowy wypływający z warnika staje się rzadki i pienisty ze względu na jego nasycenie cieczą. Następne porcje materiału wyjściowego okazują się o wiele bardziej rozcieńczone w porównaniu z poprzednimi porcjami. Rozcieńczona zawartości warnika przez czynnik spustowy wymaga stosowania dużych ilości ciekłego czynnika do opróżniania warnika, co ponownie, jakkolwiek niekorzystne, jest uznawane za nieodłączne i wymagane zjawisko w stosowanych technikach spustu.

Jeszcze innymi zjawiskami stwierdzonymi podczas opróżniania warników, zwłaszcza w przypadku zmodyfikowanych okresowych procesach, jest fakt, że warnik opróżnia się w sposób zmienny. Podczas niektórych spustów znaczna część zawartości warnika pozostaje w warniku. Wymagało to wprowadzenia urządzeń natryskowych w dolnej części warnika w celu spłukiwania zawartości warnika z bocznych części jego dna powodując dalsze rozcieńczenie materiału wyjściowego. Niepełne spusty były uznawane za nieodłączny nieunikniony problem wynikający z techniki spustu a wprowadzane środki zapobiegawcze w formie kompensacji realizowane były przy poniesieniu znacznych kosztów.

166 059

Analiza problemów napotykanych w różnych technikach spustu, nie wyłączając wymienionych powyżej, doprowadziła do powstania hipotezy, że w warniku i w rurze spustowej powstaje wir w trakcie spustu. Wir sięgający od górnej części zawartości warnika przez cały warnik do rury spustowej umożliwia prawdopodobnie wymieszanie płynnego czynnika spustowego z zawartością warnika i jego wypłynięcie z warnika. Potwierdzałyby to wyniki prób, które wskazywały na potrzebę wykorzystania od półtorej do dwóch objętości warnika dla wytłoczenia zawartości warnika. Płynny czynnik spustowy przechodzi z warnika wraz z zawartością warnika, ponieważ dla idealnego wyparcia zawartości przy użyciu czynnika spustowego potrzebna byłaby jednokrotna objętość warnika. Hipoteza ta wyjaśnia również zaobserwowane zjawisko pienienia się i rozcieńczenia materiału wyjściowego.

Odnośnie przyczyny powstania takiego wiru sformułowana została pewna hipoteza. Uważa się, że powstawanie wiru jest spowodowane siłą wypadkową, która występuje w warniku podczas spustu gdy otwarty jest zawór spustowy. Uważa się, że pozioma siła pojawia się na skutek działania sił odśrodkowych prostopadłych do bocznej ścianki warnika a siła pionowa jest efektem siły ciężkości i nadciśnienia w warniku oddziaływującego pionowo i równolegle do ścianki bocznej. Siła wypadkowa tych dwóch siłjest właśnie powodem powstawania wiru. Uważa się, że wir początkowo odrywa materiał ze ścianki bocznej, lecz później w miarę opadania poziomu materiału w warniku, wir powoduje zasadniczo dociśnięcie materiału do dna warnika, utrudniając przez to odpływ. Optymalnym rozwiązaniem byłby wypływ tłokowy materiału gdzie cała masa materiału przesuwa się w dół, przy czym górna powierzchnia jest równomiernie wciskana ku dołowi przez ciecz pod ciśnieniem znajdującą się nad materiałem wyjściowym. Wir, który zostaje prawdopodobnie wzbudzony, dąży do przebicia się przez materiał, umożliwiając cieczy użytej do spustu przepłynięcie przez zawartość warnika na zewnątrz dużo wcześniej niż nastąpi opróżnienie warnika. Ze stanu techniki znane są również rozwiązania opisane w opisach patentowych St. Zjedn. Ameryki nr 3 519 532,4 211 163 i 4 236 961. We wszystkich tych rozwiązaniach proces opróżniania warnika jest prowadzony w sposób ciągły, nieprzerwanie.

W rozwiązaniu opisanym w opisie patentowym nr 3519532 warnik jest wyposażony w cylindryczne urządzenie, do którego dostarcza się dodatkowy płyn, który opływając spiralnie ścianki urządzenia porywa ze sobą masę wypływającą z warnika.

W rozwiązaniu według opisu patentowego nr 4211 163 zrębki drewniane są w sposób ciągły dostarczane do warnika, gdzie są warzone, a następnie również w sposób ciągły przemieszczane w kierunku stale szybko otwierającego się i zamykającego się zaworu wyjściowego umożliwiając ciągły wypływ małych ilości materiału przy każdym otwarciu zaworu.

Opis patentowy nr 4236961 przedstawia zespół połączonych ze sobą warników kolejno rozładowywanych w sposób ciągły. Po napełnieniu jednego warnika i zakończeniu procesu warzenia najwcześniej załadowanych do niego zrębków drewnianych rozpoczyna się jego trwające bez przerw opróżnianie aż cały warnik jest pusty. W tym czasie zostaje napełniany drugi warnik. Proces napełniania i opróżniania jest powtarzany kolejno dla wszystkich połączonych ze sobą warników, a gorący czarny płyn jest pod ciśnieniem przesyłany z jednego warnika do drugiego.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu opróżniania warnika po zakończeniu procesu warzenia pozwalającego na eliminację powstającego wiru równomierny wypływ tłokowy zawartości warnika.

Celem wynalazku jest także konstrukcja urządzenia do opróżniania warnika, w którym wchłanianie cieczy spustowej przez zawartość warnika sprowadzone jest do minimum, i w którym powstają nieznaczne emisje gazowe zanieczyszczeń z zawartością siarki.

Istota sposobu opróżniania warnika według wynalazku polega na tym, że warzy się porcję miazgi w zamkniętym warniku w podwyższonej temperaturze i ciśnieniu, a pod koniec procesu warzenia do górnej części warnika dostarcza się płyn pod ciśnieniem powodujący opróżnienie warnika z porcji miazgi i spuszcza się część miazgi, następnie przerywa się spuszczanie miazgi i pozostawia się resztę miazgi w warniku, po czym ponownie spuszcza się następną porcję miazgi i powtarza się powyższe czynności aż do całkowitego opróżnienia warnika.

166 059 5

Korzystnie miazgę wypuszcza się z warnika i pozostawia się w warniku naprzemiennie w jednakowych odstępach czasowych.

Korzystnie miazgę wypuszcza się z warnika i pozostawia się w warniku naprzemiennie w ciągu jednej minuty.

Korzystnie wypuszcza się najpierw jedną trzecią objętości miazgi, a następnie wypuszcza się z warnika pozostałe dwie trzecie objętości miazgi.

Korzystnie miazgę wypuszcza się przez czas dłuższy od czasu, w którym resztę miazgi pozostawia się w warniku.

Korzystnie miazgę wypuszcza się przez czas krótszy od czasu, w którym resztę miazgi pozostawia się w warniku.

Korzystnie miazgę wypuszcza się przez otwór spustowy otwierany w ciągu określonego czasu aż do całkowitego otwarcia otworu spustowego, a następnie natychmiast przerywa się wypuszczanie miazgi.

Korzystnie miazgę wypuszcza się przez otwór spustowy zamykany w ciągu określonego czasu aż do całkowitego zamknięcia otworu spustowego, a następnie natychmiast rozpoczyna się ponowne wypuszczanie miazgi.

Istota urządzenia według wynalazku zawierającego zamknięty warnik miazgi z rurą spustową wyposażoną w zawór spustowy oraz sprężarkę połączoną przewodem z górnym końcem warnika polega na tym, że zawór spustowy jest połączony z cyklicznym urządzeniem sterującym.

Zaletą wynalazku jest możliwość osiągnięcia lepszej wydajności i bardziej jednolitej konsystencji materiału odprowadzanego z warnika do zbiornika spustowego. Sposób według wynalazku może być realizowany w istniejących warnikach po dokonaniu niewielkiej modyfikacji wyposażenia, bez zasadniczej modyfikacji układu warnika. Stosowanie krótkich cykli w trakcie spustu zawartości warnika eliminuje powstawanie wirów i redukuje, lub eliminuje wiele problemów uważanych dotychczas za nieuniknione. Okresowe otwieranie i zamykanie zaworu spustowego zapobiega tworzeniu się wiru i umożliwia ciągły przepływ tłokowy.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania, na rysunku fig. 1 przedstawia schematyczny pionowy widok warnika z układem do cyklicznego spustu.

Natomiast fig. 2 przedstawia schematyczny widok warnika według stanu techniki, a fig. 3 -wykres porównawczy zastosowania sposobu według wynalazku i sposobu znanego ze stanu techniki.

Przedstawiony na fig. 1 warnik 10 z urządzeniem do opróżniania, posiada otwór spustowy 11 połączony z rurą spustową 12 oraz rurą 22 połączoną ze zbiornikiem spustowym 24. Zawór spustowy 23 znajduje się w rurze 22 i w czasie warzenia pozostaje zamknięty. Urządzenie sterujące 25 połączone jest z zaworem i jest zdolne sterować zaworem między jego położeniem zamkniętym i otwartym. W celu ułatwienia spustu przewód 13 płynu ciśnieniowego może być połączony z górnym końcem warnika i zasilany pompą lub sprężarką 27.

Sposób w przykładzie wykonania polega na tym, że zrębki drewniane warzy się w warniku w znany sposób w temperaturze 145°C w ciągu 9 godz., a następnie, kiedy proces warzenia jest już zakończony następuje proces opróżniania warnika. Przygotowaną do spustu miazgę ze zrębków drewnianych wypuszcza się z warnika otwierając zawór 23 w rurze spustowej. Następuje wtedy przepływ tłokowy miazgi dopóki wytwarzanie się wiru nie spowoduje całkowitego przebicia zakłócającego przepływ tłokowy. Powstający wewnątrz warnika wir 28, który początkowo tworzy się powoli w czasie, gdy miazgę wypuszcza się z warnika jest wywoływany przez siły 29, 30 odziaływujące na materiał. Następnie przerywa się spuszczanie miazgi co powoduje szybki rozpad poziomej siły A i niewielkie zredukowanie pionowej siły B. W miarę rozpadu wypadkowej siły R uzyskuje się w efekcie jej przesunięcie w kierunku pionowej siły składowej B.

W dolnych częściach warnika powoduje to porwanie włókien zderzających się z boczną ścianą warnika, w jego dolnej stożkowej części w kierunku otworu 11 i odprowadzanie w postaci przepływu tłokowego, gdy ponownie rozpoczyna się spuszczanie miazgi. Miazgę spuszcza się i przerywa się jej spuszczanie cyklicznie dzięki czemu zjawisko powstawania wiru zostaje zminimalizowane lub zasadniczo wyeliminowane tak, że przepływ tłokowy trwa przez cały czas spustu

166 059 roztworzonej miazgi do zbiornika spustowego 24. Jednym cyklem obejmuje się równe okresy gdy spuszcza się i przerywa się spuszczanie miazgi dopóki warnik nie opróżni się. Rzeczywisty niezbędny czas spuszczania i przetrzymywania miazgi w warniku może być zróżnicowany w zależności od rodzaju zastosowanego zaworu i urządzenia uruchamiającego.

W innym korzystnym sposobie według wynalazku spuszcza się miazgę aż do chwili, gdy opróżni się jedną trzecią warnika, po czym przerywa się spuszczanie miazgi. Następnie spuszcza się pozostałe duże trzecie miazgi.

W jeszcze jednym korzystnym sposobie według wynalazku miazgę spuszcza się przez zawór spustowy otwierany stopniowo aż do chwili uzyskania położenia w pełni otwartego, po czym miazgę spuszcza się przez zawór spustowy stopniowo zamykany. Następnie natychmiast ponownie rozpoczyna się spuszczanie miazgi przez zawór otwierany stopniowo i cykl powtarza się aż do całkowitego opróżnienia warnika.

W modyfikacji tego sposobu miazgę spuszcza się przez zawór przez jakiś czas całkowicie otwarty, a następnie miazgę spuszcza się przez zawór zamykany stopniowo. Czas, w którym spuszcza się miazgę przez zawór całkowicie otwarty jest zróżnicowany zależnie od rodzaju zastosowanego zaworu i urządzenia uruchamiającego a także stanu w jakim znajduje się zawartość warnika oraz od budowy warnika, rury spustowej i związanego z tym wyposażenia.

Optymalizacja sposobu według wynalazku polega na tym, że steruje się spuszczanie miazgi z warnika w taki sposób, że eliminuje się tworzenie się wiru oraz nie dopuszcza się do wystąpienia przebicia przez wir do wylotu.

Przedstawiony na fig. 2 warnik 10 znany ze stanu techniki jest szczelinie zamykany po załadowaniu przez otwór 10a zrębków przewidzianych w procesie warzenia. Po zakończeniu procesu warzenia zawartość warnika spuszczana jest w dół poprzez otwór 11 w dnie warnika. Kierunek spustu przedstawionyjest schematycznie strzałką 12 i prowadzi do zbiornika spustowego. Przewód 13 służy do doprowadzenia dodatkowego płynu pod ciśnieniem wyciskając zawartość warnika w dół.

Przez pozostawienie otwartego zaworu spustowego początkowo doprowadza się do przepływu tłokowego przez linię spustową. Po krótkim czasie trwania cyklu spustowego zawartość wydostająca się z warnika staje się błotnista i spieniona, wskazując na przebicie wynikające ze stopniowego powstawania wiru, co pokazano schematycznie linią wirową 14. Wewnątrz warnika 10 wir tworzony jest przez siłę wynikającą ze składowych sił poziomych i pionowych występujących przy ciągłym spuście zawartości. Poziome siły A występujące w warniku wskazane są przez wektor oznaczony 15 przy górnym końcu warnika w przez wektor oznaczony jako 16 przy dolnym końcu warnika. Siły poziome A wynikające z działania odśrodkowego z tendencją do oddziaływania prostopadle do ściany. Pionowe siły B występują pod wpływem grawitacji lub nadciśnienia i oddziaływują w kierunku osiowym w warniku, równolegle do ścian bocznych. Składowa pionowej siły B oznaczona jest jako 17 na wykresie wektorów przy wierzchołku warnika oraz jako 18 przy dnie warnika. Wypadkowe siły R jako wypadkowa sił A i B odczuwana jest przez materiał jako siła działająca w kierunku na zewnątrz i w dół i ma tendencję do wytwarzania wiru.

Wypadkowa siła R oznaczona jest jako 19 na schemacie wektorów w górnej części warnika, i jako 20 przy dnie warnika.

Figura 3 przedstawia krzywą wskazującą na poprawioną jednolitość konsystencji miazgi wynikającą z zastosowania rozwiązania według wynalazku w porównaniu z konwencjonalnymi sposobami spustowymi. Linia 31 pokazuje spust nieciągły według wynalazku, pionowe linie 33 i 34 przedstawiają proces zatrzymania i rozruchu gdzie zawory są zamykane i otwierane. Pomiar konsystencji ze spustu konwencjonalnego, w którym zawór spustowy jest otwarty przez cały czas spustu oznaczony został linią 32. Wykres wg fig. 3 ilustruje zróżnicowanie w konsystencji gdy zawór spustowy jest cyklicznie otwierany i zamykany. I jest to zróżnicowanie znacznie mniejsze niż zróżnicowanie występujące przy opróżnianiu warnika metodami konwencjonalnymi.

16(6059

FIG.3 konsystencja.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,00 zł.

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób opróżniania warnika roztwarzającego Włóknistą miazgę papierową polegający na tym, że warzy się porcję miazgi w zamkniętym warniku w podwyższonej temperaturze i ciśnieniu, a pod koniec procesu warzenia do górnej części warnika dostarcza się płyn pod ciśnieniem powodującym opróżnianie warnika z porcji miazgi, znamienny tym, że spuszcza się część miazgi, następnie przerywa się spuszczanie miazgi i pozostawia się resztę miazgi w warniku, po czym ponownie spuszcza się następną porcję miazgi i powtarza się powyższe czynności aż do całkowitego opróżnienia warnika.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że miazgę wypuszcza się z warnika i pozostawia się w warniku naprzemiennie w jednakowych odstępach czasowych.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że miazgę wypuszcza się z warnika i pozostawia się w warniku naprzemiennie w ciągu jednej minuty.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że najpierw wypuszcza się jedną trzecią objętości miazgi, a następnie wypuszcza się z warnika pozostałe dwie trzecie objętości miazgi.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że miazgę wypuszcza się przez czas dłuższy od czasu, w którym resztę miazgi pozostawia się w warniku.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że miazgę wypuszcza się przez czas krótszy od czasu, w którym resztę miazgi pozostawia się w warniku.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że miazgę wypuszcza się przez otwór spustowy otwierany w ciągu określonego czasu aż do całkowitego otwarcia otworu spustowego, a następnie natychmiast przerywa się wypuszczanie miazgi.
8. 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że miazgę wypuszcza się przez otwór spustowy zamykany w ciągu określonego czasu aż do całkowitego zamknięcia otworu spustowego, a następnie natychmiast rozpoczyna się ponowne wypuszczanie miazgi.
9. 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że miazgę wypuszcza się przez otwór spustowy zamykany w ciągu określonego czasu aż do całkowitego zamknięcia otworu spustowego, a następnie natychmiast rozpoczyna się ponowne wypuszczanie miazgi.
10. 10. Urządzenie do opróżniania warnika roztwarzającego włóknistą miazgę papierową zawierające zamknięty warnik miazgi z rurą spustową wyposażoną w zawór spustowy oraz sprężarkę połączoną przewodem z górnym końcem warnika, znamienne tym, że zawór spustowy (23) jest połączony z cyklicznym urządzeniem sterującym (25).