DE1719487A1

DE1719487A1 - Verfahren zum kontinuierlichen Entfernen von gasfoermigen und festen Bestandteilen aus einer Fasersuspension

Info

Publication number: DE1719487A1
Application number: DE19681719487
Authority: DE
Inventors: Wikdahl Nils Anders Lennart
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-02-17
Filing date: 1968-02-16
Publication date: 1972-02-10
Also published as: FI51227C; GB1209332A; CH468841A; DK121738B; NL6802226A; FR1563060A; BE710853A; CS152453B2; FI51227B; ES350529A1; AT288847B; SE330826B; US3513971A

Description

PATENT A'N WAl it

DIPL-CHEM. DR. WERNER KOCH · DR.-ING. RICHARD GLAWE

DIPL-ING. KLAUS DELFS

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HAMBURG - MÜNCHEN " ^I>>HO/

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Nils Anders lennart Wikdahl, Bravallavägeh 42, Djursholm, Schweden

Verfahren zum kontinuierlichen Entfernen von gasförmigen und festen Bestandteilen aus einer Fasersuspension.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Entfernen von gasförmigen und festen Bestandteilen aus Fasersuspensionen, insbesondere Zellulosefasersuspensionen u.dgl. Eb handelt sioh vor allem darum, unerwünaö» te Bestandteile zu entftrnen, wenn man es auch nicht immer

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ganz vermeiden kann, daß gleichzeitig eine gewisse, wenn auch geringe Menge von erwünschten Bestandteilen mitentfernt wird. Die Erfindung ist besonders darauf gerichtet, in freier Form vorkommende Gase, insbesondere Luft, aus Suspensionen der erwähnten Art zu entfernen. Die freie Luft in der Suspension kommt hauptsächlich in Form kleiner Blasen vor, die in Pasern oder anderen Teilchen eingeschlossen oder an der Oberfläche derselben adsorbiert sind. Die Suspension enthält außerdem eine größere oder kleinere Menge ) Luft in gelöster Form. Normalerweise beträgt der Gehalt an freier Luft in nicht entlüfteter Suspension etwa 0,5 - 1 i° des gesamten Flüssigkeitsvolumens. Jedoch ist auch ein noch höherer Luftgehalt nicht ungewöhnlich. Es ist nunmehr allgemein bekannt, daß auch eine geringe Menge Luft in der Suspension bei ihrer Entwässerung erhebliche Nachteile mit sich bringt.

Man hat schon verschiedene Methoden vorgeschlagen und auch praktisch angewandt, um Luft teils allein, teils im Zusammenhang mit anderen Reinigungsoperationen aus Pasersuspensionen zu entfernen. Nach solch einem Verfahren wird die Luft aus einer Fasersuspension dadurch entfernt, daß diese unter Vakuum einer sehr weit getriebenen Zerstäubung in einer Kammer unterworfen wird, in der bei herrschender Temperatur ein Druck aufrecherhalten wird, der etwas höher ale der dem

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Siedepunkt entsprechende Dampfdruck ist. Man beabsichtigt dadurch, das Kochen der Suspension zu verhindern, und erzielt angeblich eine überraschend hohe Bntlüftungsleistung und große Kapazität, wobei gleichzeitig ein uinimum von Tolumen des Vakuumtanks erforderlich ist. Nach einem anderen bekannten Verfahren findet vor einer Entlüftung der erwähnten Art eine Reinigung der Suspension durch Hydrozyklonabtrennung statt, wobei der Auslaß der von dem Hydrozyklonabscheider abgehenden Suspension derart in den Vakuumbehälter einmündet, daß (| die Rotationsenergie der Suspension im Auslaß zu ihrer Zerstäubung benutzt wird. Mit dem Verfahren soll Energie eingespart werden, was notwendig sein kann, besonders im Hinblick darauf, daß es erforderlich scheint, die Zerstäubung so weit zu treiben, daß monomolekulare Schichten der Suspension erhalten werden, weil nur auf diese Weise die erforderliche Entlüftung von allen Teilen der gesamten Suspension möglich sein soll.

Es ergibt sich also, daß man sich dessen bewußt gewesen ist, dais die Entfernung der in der Suspension vorhandenen Luft von außerordentlicher Bedeutung für das bei der Entwässerung erzielte Ergebnis ist. Der Fachmann war jedoch der festen Auffassung, daß die Entfernung der Luft nach der Hydrozyklonabtrennung stattfinden muß, damit auch die Luft, die bei dieser Operation eingemischt wird, mit Sicherheit entfernt werden kann, ehe die Suspension beispielsweise in den

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Naßteil einer Papiermaschine zur Entwässerung eingebracht wird. Diese Auffassung mag in solchen Fällen richtig sein, wo die HydroZyklonabtrennung derart ausgeführt wird, daß lufteinmischung dabei nicht vermieden werden kann, z.B. in einem offenen System. Man hat dabei den Abtrennungsverlauf unter direkter Aufsicht, was vom Gesichtspunkt der Betriebssicherheit bisher allgemein für notwendig gehalten wurde. Nunmehr hat dieses Argument aber keine entscheidende Bedeutung, trotzdem und trotz der unbestreitbaren Nachteile, die in der Tat vorhanden sind, wenn die Entlüftung nach der Zyklonabtrennung ausgeführt wird, ist hauptsächlich nur dieses Verfahren benutzt worden, zwar in keinem allgemeineren Umfang, was vor allern durch die vielen liachteile bedingt ist, die mit dieser Methode verknüpft sind.

Bei den Verfahren nach der Erfindung werden die oben genannten Nachteile vermieden und es werden gleichzeitig teilweise überraschende Vorteile erzielt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension aus einem Vorratsbehälter, gegebenenfalls in Zusammenhang mit einer Eichung ihres Paser_&"ehalts, in eine Entgasungsanordnung mit einer Vakuumkammer gepumpt wird, in der die Suspension durch Sieden unter Vakuum wenigstens im wesentlichen von ihrem Gasgehalt befreit wird, daß danach die Suspension aus der Entgasungsanordnung in eine Reinigungsanordnung gepumpt wird,

eine

in der feste Bestandteile durch HydroZyklonabtrennung entfernt werden, wobei eine Einmischung von luft oder anderen

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Gasen verhindert wird, und daß derart gereinigte Suspension, ebenfalls ohne Luft- oder andere Gaseinmischung, einer Anordnung zugeführt wird, in der die Suspension entwässert wird. Es ist also beispielsweise möglich, durch Entlüftung vor der Zyklonabtrennung die erforderliche Abtrennung bei einem niedrigeren Druckabfallpber die Zyklonabscheider zu erzielen, was seinerseits einen verminderten Energieverbrauch bedeutet. Das gute Abtrennungsergebnis ist dabei teilweise darauf zurückzuführen, daß der erhebliche Transport von luft in radialer λ !Richtung im Abtrennungsraum und der hiervon verursachte gesteigerte Transport fester Verunreinigungen gegen das Zentrum im Abscheider durch die Entlüftung der Suspension vor ihrer Abtrennung in den Zyklonabscheidern beseitigt wird· Es wurde gefunden, daß man durch Ausführung der Abtrennung in unmittelbarem Anschluß an die Entlüftung auch ein anderes, teilweise unerwartetes Ergebnis erzielte. Bei der Entlüftung wird nämlich die freie Luft in der Suspension mehr oder weniger völlig entfernt. Gleichzeitig hiermit geht in- der Suspension gelöste Luft infolge der durch diese Entlüftung her- * vorgerufenen Instabilität des Systems in freie Luft über, die in größerem oder kleinerem Umfang bei der Entlüftung auch entfernt wird. Es kann dadurch vorkommen, daß die Luftmenge, die nach der Entlüftung in freier Form in der Suspension übrig bleibt, in der Tat ungefähr ebenso groß wie vor der Entlüftung ist und daß nur die Menge gelöster Luft herabgesetzt worden ist. Das Ergebnis der Entlüftung der Suspension würde dadurch ziemlich belanglos sein können. Infolge der oben genannten

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Instabilität hinsichtlich des Vorkommens der Luft in freier und gelöster Form in der Suspension geht aber bei der nachfolgenden Zyklonabtrennung teils durch die Drucksteigerung, der die Suspension dabei ausgesetzt wird, teils und vor allem durch die großen Schubkräfte, die in dem Zyklonabscheider entstehen, ein größerer oder kleinerer Teil der nach der Entlüftung übriggebliebenen freien Luft in der Suspension in Lösung zurück und bleibt auch weiterhin in der Suspension gelöst. Diese erfährt dadurch eine weitere Homogenisierung, die fe von größter Bedeutung für die weitere Verarbeitbarkeit ist. Schließlich bedeutet die Entlüftung vor der Hydrozyklonabtrennung in dem Fall, in dem die Suspension außer der Hydrozyklonabtrennung auch einer Seihenoperation unterworfen wird, daß auch diese Operation mit höherem Wirkungsgrad ausgeführt werden kann, wenn die Suspension zuerst entlüftet worden ist.

Anhand der bieliegenden Zeichnungen wird sowohl das Verfahren, als auch zwei vorteilhafte Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ™ beispielsweise näher erläutert:

Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform,

Fig. 2 zeigt in gleicher Weise eine zweite Auaführungsform.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Vorratsbehälter, z.B. ein Ge-

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faß, dem durch einen Zulauf 2 eine Fasergutsuspension zugeführt wird. Ein Überlauf 3 hält den Flüssigkeitsstand 4 we-.nigstens annähernd konstant. Dem Gefäß 1 wird durch eine leitung 5 eine Suspension mit verhältnismäßig niedrigem Fasergehalt mittels einer Pumpe 6 entnommen«. Der Pasergehalt kann evtl. durch Zusatz von weiteren Fasern über einen Zulauf 7 eingeregelt werden. Die Fasersuspension wird danach durch die leitung 8 an der Druckseite der Pumpe 6 in eine eine Vakuumkammer enthaltende Entgasungsanordnung 9 geführt, in der ein solches Vakuum aufrechterhalten wird, daß die Flüsigkeit unter herrschendem Vakuum durch Kochen wenigstens hauptsächlich von darin eingeschlossenen Gasen befreit wird. Aus der Entgasungsanordnung fließt die Suspension durch eine Leitung 10 ab und wird wenigstens teilweise in eine weitere Pumpe 11 und durch eine Druckleitung 12 von dieser in eine Reinigungsanordnung 13 geführt. Diese besteht aus einer Hydrozyklonabscheideranlage von an sich bekannter Art, vorzugsweise aus einem sogenannten Multizyklonabscheider, beispielsweise der in der schwedischen Patentschrift 200 549 beschriebenen Ausführung. Dieser Abscheider ist während des Abtrennungsvorganges ständig ganz mit Suspension von solchem Druck gefüllt, daß ein Einsaugen von luft verhindert wird. Durch eine Leitung 14 wird die gereinigte Suspension in eine Entwäsβerungsanordnung 15 geführt. Die Leitungen 5 und 10 sind über eine Nebenschlußleitung 16 miteinander verbunden. In ihrem Verbindungspunkt wird bei konstantem Flüssigkeitsstand

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in dem Gefäß 1 ein konstanter Druck aufrechterhalten, wodurch ein konstanter Durchfluß durch die Leitung 14 zu der Ent- . wasserungsanordnung 15 sichergestellt wird. Ss wird nämlich ein eventueller Überschuß aus der Entgasungsanordnung 9 durch die Leitung 16 in die Leitung 5 zurückgeführt. Wenn die Entwässerungsanlage 15 den Haßt eil einer Papier- oder Pülpejimaschine darstellt, ist ein solcher konstanter Durchfluß eine notwendige Voraussetzung für die Anwendung des betreffenden Verfahrens. Die Suspension, die durch den Zulauf 2 dem Gefäß 1 zugeführt wird, kann, wie mit der gestrichjffelten Linie 17 angedeutet wird, aus sogenanntem Verdünnungswasser bestehen, d.he aus Wasser, das in der Entwässerungsanlage 15 abgetrennt wird und dadurch Pasern in ziemlich geringer Konzentration enthält„

Aus Pig ο 1 geht ferner hervor, daß die Verunreinigungskomponente von der Reinigungsanordnung 15 durch eine Leitung 18 über eine weitere Pumpe 19 zu einer anderen Hydrozyklonabtrennungsstufe 20 geführt wird« Von dieser wird ein weiter gereinigter Anteil durch eine Leitung 21 in die Leitung 5 zurückgeführt, während der andere Anteil durch einen Auslaß 22 aus dem System entnommen wird. Auch in dieser Stufe gibt

_* es eine NebenschluJBleitung 23 zwischen der Saugseite der

u> Pumpe 19 und der Leitung 5.

_o In Fig. 1 werden ferner in gestrichelten Linien zwei al-

-j ternative Anordnungen einer Seihe 24 gezeigt, die entweder in

der Leitung 12 oder in der Leitung 14 eingeschaltet sein kann

'und wie eine sogenannte Druckseihe ausgeführt ist, d.h. in

solcher Weise geschlossen ist, daß Luft oder andere Gase darin in die Suspension nicht eingemischt werden können»

Die Anlage nach Pig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 in erster Linie dadurch, daß sie mit zwei Entgasungsanordnungen 9a und °/b versehen ist und daß eine eventuelle Justierung der Paserkonzentration durch eine Zuführungsleitung 7a in die Druckleitung 8a zwischen der Pumpe 6a und der Entgasungsanordnung 9a vorgenommen wird. Die Suspension aus dem Gefäß 1a wird der Entgasungsanordnung 9~b direkt über eine von der Leitung 8a in' einemjPunkt zwischen der Zulaufleitung 7a und der Pumpe 6a abzweigende Abzweigleitung 8b zugeführt.

Entgaste Suspension aus der Anordnung 9a wird durch die Leitung 10a der Pumpe 11a zugeführt. Die Leitung 10a ist außerdem über Leitungen 16a und 16b an das Gefäß la angeschlossen. Die Leitung 10b ist durch die Leitungen 16a, 16b sowohl mit der Leitung 10a als auch mit dem Gefäß la verbunden. Die Pumpe 11a ist in diesem Pail so dimensioniert, daß sie den gesamten Durchfluß von der Entgasungsanordnung 9a durch die Leitung 10a sowie den Durchfluß durch die Leitung 21a von der zweiten Hydrozyklonabtrennungsstufe 20a und weiter einen gewissen Teil des Durchflusses durch die Leitung 16a aufnehmen und dieses Material an die erste Hydrozyklonabtrennungsstufe 13a führen kann. Auf ähnliche Weise ist die Pumpe 19a so dimensioniert, daß sie in ihrer Zulaufleitung 23a teils die in

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der ersten Abtrennungsstufe 13a durch die Leitung 18a abgehende Verunreinigungskomponente, teils einen gewissen Zusatzdurchsatz aus der Leitung lob aufnehmen kann. Die in der zweiten Abtrennungsstufe 20a abgetrennte Verunreinigungskoinponente -wird durch den Auslaß 22a äe:i System entnommen«,

Die von der Hydrozyklonabtrennungsstufe 13a kommende, gereinigte Suspension v/ird durch eine leitung 14a in diesem Fall einer weiteren Pumpe 25a zugeführt, die so dimensioniert ist, daß ihr über eine Leitung 26a außerdem eine gewisse !!enge der in der Leitung 16b strömenden Suspension zugeführt werden kann. Me Pumpe 25a bringt durch eine Leitung 27a dieses Material in die Entwässerungsmaschine 15a. Auch kann hier der Zulauf 2a des mit dem Überlauf 3a versehenen Gefässes 1a, wie mit der gestrichelten Linie 17a angedeutet, angeordnet sein, um die in der Entwässerungsanordnung 15a abgetrennte Flüssigkeit aufzunehmen.

Wie mit gestrichelten Linien angedeutet, können auch in diesem 3?all an verschiedenen Stellen in der Anlage Drucksiebe 24a benutzt werden.

Wie aus den F'ig. 1 und 2 hervorgeht, sind die Pumpen der

-» Anlage, die, wie vorausgesetzt wird, Zentrifugalpumpen sind, o

*£ so angeordnet, daß ihre Zulaufleitungen sowohl miteinander

*4 als auch mit den Entlüftungsvorrichtungen und mit dem Gefäß

ο kommunizieren. Wenn im GefäU ein konstanter Flüssigkeitsstand ^ aufrechterhalten wird, so bedeutet dies, daß die Pumpen immer mit einem von diesem Flüssigkeitsstand bestimmten konstanten Einlaufdruck arbeiten, wodurch sichergestellt wird, daß ohne

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mehr oder weniger komplizierte und dadurch, teure und wartungsbedürftige spezielle Regelvorrichtungen sowohl in den Entgasungsanordnungen als auch, in den Pumpen ein praktisch konstanter Durchfluß aufrechterhalten werden kann. Es ist zu bemerken, daß dies möglich ist, obwohl in der Vakuumkammer der üntgasungsanordnung eine freie Flüssigkeitsoberfläche gebildet wird. Dies wird in-der 2at dadurch erzielt, daß die Auslässe 10, ICa und 10b der Entgasungsanordnungen wie sogenannte barometrische Fallröhrenangeordnet sind. Die Höhenlage der freien Flüssigkeitsoberfläche in der Entgasungskammer wird nämlich von dem oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche im gasgefüllten 2eil der äntgasungskacimer herrschenden absoluten Druck und von dem nit dem Flüssigkeitsdurchfluß durch den Apparat unerheblich variierenden Strömungswiderstand im Auslaßteil der Entgasungsanordnung und in der daran angeschlossenen Rohrleitung 10, 10a und 10b bestimmt. Der absolute Druck oberhalb der freien Flüssigkeitsoberfläche wird die ganze Zeit etwas niedriger als der Druck sein, der bei vorhandener Temperatur dem Siedepunkt der Flüssigkeit entspricht, da die Entgasung der Flüssigkeit durch Sieden unter Vakuum stattfindet. Der Flüssigkeitsstand wird jederzeit durch den absoluten Druck auf solche V/eise bestimmt, daß in einem beliebigen Punkt unter ier freien Flüssigkeitsoberfläche ein konstanter statischer Druck herrscht, der von dem absoluten Druck in dem Gasraum der Entgasungsanordnung und dem hydrostatischen Druck, der von der über diesem Punkt vorhandenen Flüssigkeitssäule ausgeübt wird, zusammengesetzt ist. 109887/0479

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Die im Vorhergehenden unter Hinweis auf die Fig. 1 und 2 der Zeichnung beschriebenen Anlagen stellen vorteilhafte Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur■Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dar.

Eine für das Verfahren besonders geeignete Entgasungsanorndung ist in der deutschen Patentanmeldung W 45 303 IVc/l2e · beschrieben.

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Claims

Patentansprüche

1) Verfahren zum kontinuierlichen Entfernen von gasförmigen und festen Bestandteilen aus Fasergutsuspensionen, insbesondere Zellstoffasersuspensionen u.dgl., dadurch gekennzeichnet ,daß die Suspension aus einem Vorratsbehälter, gegebenenfalls in Zusammenhang mit einer Eichung ihres Pasergehaltes, in eine Entgasungsanordnung

mit einer Vakuumkammer gepumpt wird, in der die Suspension ^ durch Sieden unter Vakuum wenigstens im wesentlichen von ihrem Gasgehalt befreit wird, daß danach die Suspension aus der Entgasungsanordnung in eine Reinigungsanordnung gepumpt wird, in der feste Bestandteile durch eine Hydrozyklonabtrennung entfernt werden, wobei eine Einmischung von Luft oder anderen Gasen verhindert wird, und daß derart gereinigte Suspension, ebenfalls ohne Luft- oder andere Gaseinmischung, einer Anordnung zugeführt wird, in der die Suspension entwässert wird. i

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß im Vorratsbehälter, aus dem die Suspension in die Entgasungsanordnung gepumpt wird, konstanter Susρensionsstand aufrechterhalten wird.

3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuläufe der Pumpenorgane

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und der Vorratsbehälter miteinander kommunizierende Gefäße bilden und somit eine Verbindung zwischen diesen Zuläufen aufrechterhalten wird,,

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