DE897948C - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufschliessen von Faserstoffen - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 26. NOVEMBER 1953

A 14784 IVb/55h

Die Erfindung· betrifft einen kontinuierlichen Aufschlußkocher für den Aufschluß von Faserstoffen, wie Holzspämen, Stroh usw., in welchem von oben fortlaufend unaufgesehtossener Faserstoff und die Auifschlußflüssigkeiit zugeführt werden und von dem unten eine Masse, bestehend aus aufgeschlossenem Faserstoff und Ablauge abgeführt wird, wobei der Kocher so* betrieben wird, daß er niemals vollständig gefüllt ist, sondern an seinem oberen Ende sich stets eine Gasfüllung befindet. Diese Gasfüllung übt auf die Aufschlußflüssigkeit einen elastischen Druck aus, welcher das Bestreben hat, die Flüssigkeit schneller voranzutreiben als den nicht so» beweglichen Faserstoff, wodurch die Gefahr entsteht, daß neu hinzukommende Aufschlußflüssigkeit in dem schon im Kocher befindlichen Faserstoff Kanäle bildet und dadurch unmittelbar zu der Entleerungsstelle fließt, anstatt unter allmählich stattfindendem Aufschluß des Faserstoffes diesem bei seinem langsamen Durchgang durch den Kocher zu folgen.

Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, der Bewegung der Aufschlußflüssigkeit im Verhältnis zu dem Faserstoff entgegenzuarbeiten oder diese Bewegung zu hindern. Grundsätzlich soll dies gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch geschehen, daß, sofern die aus dem Kocher ausfließende Masse dünner als der übrige Inhalt des Kochers ist, und zwar dadurch, daß eine zusätzliche Flüssigkeitsmenge sich herausdrängt, ohne die entsprechende Menge an aufgeschlossenem Faserstoff mitzubringen, das Sinken des FlüssigkeitsSpiegels und die damit verbundene Trockenlegung des Faserstoffes im Kocher vermieden und die entwichene Flüssigkeitsmenge auf andere Weise ersetzt wird. Gemäß der Erfindung geschieht dies

dadurch, daß Flüssigkeit, und zwar vorzugsweise Ablauge, dam, Kocher in dar Nähe seiner; Entleerungsstielle zugeführt wird, und zwar in einer Menge, die vom Stand des Flüssigkeitsspiegels im Kocher abhängt. Dia Flüssigkeitszufuhr wird normalerweise sei geregelt, daß der Flüssigkeitsspiegel im Kocher im der Hauptsache konstant bleibt. In Zusammenhang mit dieser Regelung des Flüssigkeitsspiegels im Kocher kann man mit Vorteil auch

ίο eine Regelung der Füllungshöhe des Faserstoffes verwenden, wodurch diese ebenfalls konstant gehalten wird. Vorzugsweise wird hierbei die Entnahme von Masse aus dem Kocher in Abhängigkeit vom Stand des unaufgeschlossenen Faserstoffes im Kocher geregelt.

Obwohl diese beiden Regelungen zweckmäßig unabhängig voneinander arbeiten· sollen, so stehen sie jedoch miteinander in einem bestimmten Zusammenhang, da nämlich die Füllungshöhe, die der Faserstoff einhalten· soll, sich um ein entsprechendes Stück über dem Flüssigkeitsspiegel befinden muß, und zwar aus dem Grunde, weil der Faserstoff bei seiner Einführung in den Kocher und bevor die in ihm enthaltene Luft entwichen ist und bevor er mit der Behandlungsflüssigkeit durchtränkt ist, ein so> niedriges spezifisches! Gewicht besitzt, daß er auf der Oberfläche der Behandlungsflüssigkeit schwimmen würde. Es ist daher vorteilhaft, es so einzurichten, daß- die Normallagezumindest für den einen der beiden geregelten Spiegel einstellbar wird. Hierbei ist es am einfachsten, den Spiegel der Behandlungsflüssigkeit zu regeln.

Die Zufuhr von Flüssigkeit an der Entleerungsstelle des Kochers kann man eventuell in gewissem Maße von dem Spiegelstand des Faserstoffes abhängig machen·. Zum Beispiel kann der Flüssigkeitsspiegel durch eine Regelung der Flüssigkeitszufuhr auf einen niederen Stand gehalten werden, sofern der Spiegel des Faserstoffes zufällig unterhalb des Standes liegt, den die selbsttätige Regelung einzuhalten sucht. Die beiden Spiegelhöhenregelungseinrichtungen müssen bei ihrer Einstellung älsoi auch voneinander abhängig arbeiten können.

Im nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung näher beschrieben, welche schematisch einen kontinuierlichen Zellstoffkocher einschließlich dazugehöriger Apparatur zeigt.

In dar Zeichnung bezeichnet 11 einen stehenden, zylindrischen, druckfesten Behälter für den Aufschluß von Faserstoffen, wie Holzspänen, Stroh USiW. durch Kochen bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in Verbindung mit einer zweckdienlichen Aufschlußflüssigkeit, wie z. B. einer· Säulrie oder einer Lauge. Am oberen Ende des Kochers- ist ein Beischickungsapparat 13 angeschlossen, bestehend aus einem 'Gehäuse 15 und darin befindlich, ein abgedichtetes, drehbares, zylindrisches oder konisches Küken 17 (Zellenrad). Am Umfang des Kükens befinden sich eine" Anzahl Taschen oder Zellen 19, welche bei einer Drehung des Kükens nach' und nach mit einem Beschickungstrichter 21 im Verbindung· kommen, bei weiterer Direhung verschlossen werden und schließlich sich nach dem Inneren des Kochers zu öffnen, um bei weiterer Drehung sich wieder zu schließen. In ihrer oberen Lage füllen sich die Taschen mit Faserstoff aus dem Trichter 21 und entleeren sich in ihrer unteren Lage dadtuireh, daß der Tascheninhalt unmittelbar in den Kocher 11 hineinfällt. Der Beschickungsapparat 13 arbeitet als Schleuse, da er das Material vom Trichter 21 zum Kocher 11 bringt, ohne daß in irgendeinem Augenblick eine unmittelbare Verbindung zwischen diesen beiden besteht.

Die für den Aufschluß erforderliche Behandlungsflüssigkeit wird in richtig abgemessener Menge ebenfalls, an dem oberen Ende des Kochers ziugeführt, und zwar entweder durch Einpumpen unmittelbar in den Kocher durch eine besondere Speiseleitung oder vorzugsweise duirch Einmischung in den Faserstoff im Trichter 21.

Im Kocher, welcher unter bedeutendem Überdruck gehalten' wird, muß am oberen Ende ein freier Raum erhalten bleiben, so daß der Inhalt der Taschen 19 ungehindert aus denselben herausfallen kann, sobald deren Öffnungen nach unten zeigen.

Die dem Kocher fortlaufend zugeführten kleinen go Mengen des Faserstoffes legen sich auf bzw. vereinigen sich mit dem Haufen 25 des schon vorher eingebrachten Materials, wodurch dieser nach oben hin eine gehäufelte Begrenzfungsfläche oder Spiegel 27 erhält, während die rnitfolgende Behandlungsflüssigkeit durch einen Teil dieses Haufens hindurchfließt und sich auf einen niederen, im wesentlichen· horizontalen Spiegel 29 einstellt.

An einer oder mehreren Stellen längs der Kocherwände sitzen halbzylindnische Siebbleche 31, durch die Behandlungsflüssigkeit aus dem Faserstoff abgesaugt werden kann, um zum Zweck der Erwärmung durch ein äußeres Rohrsystem einen Kreislauf zu durchwandern, welcher über eine Pumpe 33 und einen Behälter 35, in welchem Frischdampf zugeführt werden kann oder eine Erwärmung durch Wärmeaustausch stattfindet, und von dort zurück in den Kocher auf die den Sieben 31 direkt gegenüberliegende Seite führt. Die erwärmte Behandlungsflüssigkeit durchfließt dann die Faserstoff !säule in einem Strom 36, senkrecht zur Fofrtbewegunigsrichtiung der Faserstoffsäule.

Durch Umschaltventile 37 kann man erreichen, daß dieser Ouerstrom der erwärmten Flüssigkeit seine Richtung periodisch wechselt. Der Inhalt des Kochers wird auf diese Weise auf die für den Aufschluß erforderliche Temperatur beim Durchgang durch die gegenüber den Sieben gelegene Zone des Kochers gebracht.

An seinem unteren Ende besitzt der Kocher einen Entleerungsstutzen 39, welcher zu einer Schraubanpresse 41 führt, und diese wiederum steht in Verbindung mit einer Ausschleusungsvorrichtung 43, bestehend aus zwei, von einem Motor 44 angetriebenen, wechselweise sich öffnenden und schließenden Ventilen 45,47. Diese Ausschleusungs-

vorrichtung steht durch die Leitung 49 mit dem Behälter 51 in Verbindung, in dem ein verhältnismäßig geringer Überdruck herrscht. Unter der Einwirkung des hohen Druckes im Kocher wird daher die sich am unteren Ende des Kochers befindliche, fertig aufgeschlossene Masse mit einer Geschwindigkeit, die dem Arbeitstakt der Ventile 45, 47 entspricht, dem Kocher aus dem Anschlußstutzen 39 entnommen, fließt durch die Schraubenpresse41 und in den Behälter 51. In der Schraubenpresse 41 wird ein Teil der Behandlungsflüssigkeit durch die Siebfläche 53 ausgepreßt und durch eine Niederdruckpumpe 55 durch die Leitung 57 in den unteren Teil des Kochers gepumpt, damit an dieser Stelle die Masse verdünnt wird. Ein durch einen Motor angetriebenes Rührwerk 59 verteilt die Verdünnungsflüssigkeit, so daß die entnommene Masse eine gleichmäßig dünne Konsistenz erhält, wodurch die Entnahme aus dem Kocher erleichtert wird.

Sobald die Masse unter Druckverminderung in den Behälter 51 hineinkommt, gibt sie Dampf und Gase ab, die durch die Leitung 61 entströmen. Von dem Behälter 51, in welchem selbsttätig ein bestimmter Spiegel eingehalten wird, wind die Masse zu einem Saugfilter 63. geleitet, in dem die Beihandlungsflüssigkeit aus dem aufgeschlossenen Faserstoff abgesaugt wird, um dann in einem Sammelbehälter 65 übergeführt zu werden, während der Faserstoff das Filter in Form einer zusammenhängenden Schicht 67 verläßt.

An das obere Ende des Kochers ist eine Leitung 69 angeschlossen, die mit dem Druckluftbehälter 71, welcher zu einer Kompreseoranlage gehört, in Verbindung steht. In der Leitung 69 befindet sich ein Drosselventil 73, welches zwangsläufig durch den Druck im Kocher gesteuert wird, so daß der Druck im Kocher ungefähr konstant auf dem gewünschten Wert erhalten bleibt. Der Druck im Behälter 71 wird so hoch gewählt und das Ventil 73 so· eingestellt, daß der Druck im Luftraum des Kochers den Dampfdruck der Behandlungsflüssigkeit bei der höchsten im Kocher herrschenden Temperatur übersteigt und am zweckmäßigsten diesem Dampfdruck zuzüglich dem Partialdruck vorhandener Gase:, wie

z. B. S O₂, mindestens gleich ist. Hierdurch wird verhindert, daß die Behandlungsfiüssigkeit verdampft, woraus eine nicht gewünschte Bewegung der Behandlungsfiüssigkeit gegenüber dem Faserstoff eintreten könnte; vielmehr ist es erwünscht, daß Faserstoff und Behandlungsflüssigkeit bei dem Durchgang durch den Kocher von oben nach unten sich gleichmäßig bewegen.

Bei der Drehung des Zellenfrades 17 wird durch die von dem Faserstoff entleerten Taschen 19 eine Druckluftmenge, welche ungefähr der Menge des eingebrachten Materials bei gefüllten Taschen entspricht, ausgeschleust. Diese Druckluftmenge muß ersetzt werden, damit der Druck im Raum 23 aufrechterhalten bleibt. Das geschieht dadurch, daß .60 sich das Drosselventil 73 bei einer Neigung zu Druckrückgang im Raum 23 selbsttätig so weit öffnet, daß eine ausreichende Menge Druckluft aus dem Behälter 71 nachströmt, um den gewünschten Druck wieder herzustellen. Damit die durch den Beschickungsapparat 13 ausgeschleuste Luft nicht das Material im Trichter 21 fortblasen kann, ist ein besonderer Luftauslaß 75 im Gehäuse 15 angebracht.

Am oberen Ende des Kochers, etwa unterhalb des Beschickungsapparates 13, befindet sich ein Füllungsprüfer 7J, dessen Aufgabe es ist, über den Stand des Faserstoffes 27 indem Kocher zu wachen. Dieser Prüfer besteht aus einer durch die Kocherwand hindurchgehenden. Welle 79, die durch einen Motor 81 angetrieben wird und auf ihrem im Kocher befindlichen Ende einen Fühler 83 besitzt. Die Welle 79 ist in ihrer Längenrichtung verschiebbar und der Fühler 83 besitzt die Form einer Schnecke oder eines Propellers oder ist in einer ähnlichen Form mit schräg gestellten Flächen versehen, welche bei der Berührung mit dem festen Material eine Reaktionskraft ergeben, die das Bestreben hat, die Welle axial zu verschieben. Das äußere Ende der Welle steuert eine Kontaktvorrichtung· 85, die über eine Leitung 87 die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors 44 beeinflußt.

Steigt die Höhe 27 des Faserstoffes, so verschiebt sich die Welle auf Grund der erhöhten Reibungskraft zwischen dem Fühler 83 und¹ dem Faserstoff, wodurch die Kontaktanordnung 85 so beeinflußt wird, daß die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors 44 ansteigt. Dadurch arbeiten die Ventile 45, 47 in rascherem Takt, so daß fertig aufgeschlossenes Material schneller entnommen wird, wodurch wiederum die Höhe des Faserstapels im Kocher schneller sinkt als neues Material zugeführt wird und die Höhe 27 erreicht wieder die gewünschte Lage. Sollte dagegen die Höhe des Faserstoffes so tief absinken, daß die Berührung mit dem Fühler verkleinert wind bzw. ganz aufhört, so> wird die Welle 79 nach der anderen Seite hin verschoben, wodurch dann der Motor 44 anfängt, langsamer zu laufen und die Entnahme der Masse sich vermindert, wodurch ebenfalls die gewünschte Gleichgewichtslage sich wieder einstellt.

Etwas unterhalb der Anordnung yy besitzt der Kocher eine andere Füllungsprüfungsanordnung 87, die nur auf den Spiegeletand 29 der Behandkmgs-. flüssigkeit anspricht. Diese Anordnung besteht aus einem Schwimmer 89 in einem Gehäuse, welches durch Rohrleitungen, in denen Siebe sitzen, sowohl no oben als auch unten mit dem Inneren des Kochers in Verbindung steht, so daß die Flüssigkeit, dagegen aber nicht der feste Faserstoff, zu diesem Gehäuse Zutritt hat. Dieser Schwimmer steht mechanisch mit einer elektrischen Kontakteinrichtung 91 in Verbindung, so daß die Kontakte durch die Lage des Schwimmers und damit auch durch den Stand der Flüssigkeit beeinflußt werden.

Am Entleerungsteil des Kochers befindet sich noch eine weitere Flüssigkeitszufühfungsleitung 92, durch welche von einer Hochdruckpumpe 93 aus Ablauge aus dem Behälter 65 eingepumpt wenden kann. In der Leitung 92 sitzt ein regelbares Ventil 94, welches über die Leitungsverbindung 95 durch die Kontaktanordnung 91 gesteuert werden kann und welchas daher in das untere Ende des Kochers

mehr oder weniger Flüssigkeit, entsprechend dem Stand 29 der Flüssigkeit im Kocher, einläßt.

Diese selbsttätige Regalungsvorrichtung arbeitet so, daß sie bei normalem Betrieb den Spiegel der Behandlungsflüssigkeit ungefähr konstant hält. Sollte jedoch der Spiegel unter die gewünschte Lage 29 sinken, so bewirkt der Schwimmer einen Kontaktschliuß, wodurch das Ventil 94 sich mehr öffnet und eine größere Menge BehandlungsfLüssigkeit vom Behälter 65 in das Entleerungsende des Kochers zurückgepumpt wird und sich dadurch der Spiegel der Behandlunigsfiüssigkeit im Kocher wieder auf die gewünschte Höhe hebt. Steigt andererseits der Spiegel ziu stark an, so wind durch das Ventil 94 der Flüssigkeitsstrom in der Leitung 92 gedrosselt, so daß der Flüssigkeitsspiegel im Kocher wieder absinkt.

In der Leitung 57 sitzt ein Regulierungsventiil 96, welches von Hand gesteuert werden kann und dazu dient, je nach Bedarf diejenige Menge an Verdünnungsflüssigkeit einzustellen, die in dem unter dem Druck des Kochers stehenden Kreislauf 39-41-55-57 fließt, und die keinen eigentlichen Einfluß auf die Höhe des Flüssigkeitsspiegels 29 hat. Sofern genügend Verdünnung durch die aus der Leitung 92 kommende Flüsisigkeitsmenge erhalten werden kann, kann das Ventil 96 geschlossen wenden oder auch sogar die Rückführungsleitung 57 fortgelassen werden.

Eventuell können die Leitungen 57 und 92 zusammengeschlossen werden, so daß die darin fließenden Flüssigkeitstnengen sich schon vor dem Eintritt in den Kocher vermischen. Die Leitung 92 kann auch an den, unter dem Druck des Kochers stehenden Flüssigkeitskreislauf an einer anderen Stelle angeschlossen werden, z. B. zwischen der Schraubenpresse 41 und der Pumpe 55 oder an die Schraubenpresse oder deren Verbindung mit dem Kocher.

Claims (10)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren zum kontinuierlichen Aufschließen von Faserstoffen in einem stets unvollkommen gefüllten Kocher, welcher von oben fortlaufend mit unaufgeschlossenem Faserstoff und abgemessenen Mengen Aufschlußflüssigkeit beschickt und auis welchem unten fortlaufend eine Masse aus aufgeschlossenem Faserstoff und Ablauge entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kocher in der Nähe der Entlearungsstelle eine Flüssigkeit, vorzugsweise Ablauge, in einer vom Flüssigkeitsstand im Kocher abhängigen Menge zugeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Kocher in der Nähe seiner Entleerungsstelle zugeführte Flüssigkeitsmenge so' geregelt wird, daß deir Flüssigkeitsspiegel im Kocher in der Hauptsache konstant bleibt.
3. 3. Verfahren, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahme der Masse in Abhängigkeit vom Stand des unaufgeschlossenen Faserstoffes im Kocher geregelt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenlage des unaufgeschlossenen Faserstoffes im Kocher durch Beeinflussung der Entnahmegeschwindigkeit der Masse in der Hauptsache konstant gehalten wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kocher- an seinem Entleerungsende außer der mengenmäßig geregelten Flüssigkeit auch eine vom Stand der Aufschlußflüssigkeit im Kocher unabhängige Menge von Verdünnungsflüssigkeit, vorzugsweise zirkulierende Aufschlußflüssigkeit, zugeführt wird, um die Entnahme der Masse zu erleichtern.
6. 6. Kocher zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, welcher an seinem Oberteil eine Vorrichtung für die fortlaufende Beschickung mit unaufgeschlossenem Faserstoff und Aufschlußiflüseigkeit und unten eine Vorrichtung für die fortlaufende Entnahme einer Masse, bestehend aus aufgeschlossenem Faserstoff und benutzter Aufschlußflüssigkeit besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kocher eine Vorrichtung für die regelbare Zufuhr von Flüssigkeit in der Nähe seiner Entleerungsstelle und eine nur auf den Flüssigkeitsstand im Kocher ansprechende Füllungsprüfungseinrichtung besitzt und' die Zufuhr von Flüssigkeit unter der Kontrolle der Füllungsprüfungseinrichtung steht.
7. 7. Kocher nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein regelbares Ventil, das in einer an den Entleerungsteil des Kochers angeschlossenen Flüssigkeitszufuhrleitung angeordnet ist und durch die Füllungsprüfungseinrichtung gesteuert wind.
8. 8. Kocher nadi Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllungsprüfungseinrichtung aus einem Schwimmer besteht, der in einem Gehäuse sitzt, zu dem die Flüssigkeit, aber nicht der Faserstoff Zutritt hat.
9. 9. Kocher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieser eine zweite von der Höhe des Faserstoffes im Kocher beeinflußbare und die Entnahme der Masse regelnde Füllungsprüfungseinrichtung besitzt.
10. 10. Kocher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Füllungsprüfungseinrichtung für den Faserstoff aus einer durch die Wandung des Kochers hindurchgehenden und von einem Motor angetriebenen Welle besteht, welche axial verschiebbar ist und einen schrauben- oder propellerähnlichen Fühler besitzt, der bei Änderungen des vom unaufgeschlossenen Faserstoff ausgeübten Widerstandes' die Welle verschiebt.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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