DE2649633A1

DE2649633A1 - Verfahren und vorrichtung zum behandeln von fein verteiltem schuettgut mit gas ohne ueberdruck

Info

Publication number: DE2649633A1
Application number: DE19762649633
Authority: DE
Inventors: Helge Carling; Leif Henrich Eriksen; Bjoern H Fritzvold
Original assignee: Myrens Verksted AS
Current assignee: Myrens Verksted AS
Priority date: 1975-10-31
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1977-05-05
Also published as: US4123317A; JPS5259703A; FI59826C; FR2329794B1; FR2329794A1; SE7612006L; FI763075A; BR7607296A; NO753661L; FI59826B; CA1054417A; NO137651B; NO137651C

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von fein verteiltem Schüttgut mit Gas ohne Überdruck

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Behandeln von fein verteiltem Schüttgut, insbesondere Holzpulpe, mit Gas ohne Überdruck. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens«

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung können zur Behandlung feinkörnigen oder flockigen Schüttgutes verwendet werden, haben jedoch ihren besonderen Anwendungsbereich für die Verarbeitung von Holzpulpe und in der Papierindustrie a

Es sei hervorgehoben, daß unter fein verteilter Pulpe hier nachfolgend sowohl mechanische als auch chemische Holzpulpe gemeint ist.

In der Holzpulpenindustrie ist es bekannt, eine fein verteilte Pulpe, wie sie von verschiedenen Holzsorten anfällt, beispielsweise Pasern von Hartholz, mit Ozon zu behandeln. Als Folge der Ozonbehandlung lassen sich die Fasern der Pulpe in einem späteren Verarbeitungsvorgang besser aneinanderbinden. Da die Hartholzfasern kleiner sind als Fasern, die von Nadelhölzern anfallen, sind sie zum Vermischen mit Nadelholzpulpe bei der Herstellung von feinem Papier sehr geeignet. Die Behandlung von Hartholzfasern mit Ozon ist daher für das Endprodukt sehr vorteilhaft.

Die Ozonbehandlung stellt einen wichtigen Arbeiteschritt dar, die die Stärke der mechanischen Holzpulpe, d.h. die Masse, die durch mechanische Verfaserung (in der Holzschleifmaschine und im Refiner) von Holzscheiten oder Spänen verbessert.

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In der Holzpulpenverarbeitung ist fernerhin die Verwendung von Ozon als Bleichmittel für chemische Holzpulpe, beispielsweise Zellulose, bekannt. Durch das Bleichen der Zellulosemasse mit Ozon kann man die Verwendung von Chlor vermeiden, was besonders vorteilhaft im Hinblick auf den Umweltschutz ist.

In der Literatur sind bis jetzt jedoch lediglich Vorrichtungen zum Bearbeiten fein verteilter Holzpulpe beschrieben, bei denen das Gas in die Pulpe nur unter Überdruck eindringen kann« Bei der Verarbeitung solcher Pulpe mit Druckgas ist es schwierig, den Gasüberschuß für die Rezirkulation des Gases auf einfache Weise zurückzugewinnen. Außerdem hat die Behandlung der Pulpe mit Druckgas zur Folge, daß die Pulpe zusammengedrückt wird, so daß zur Förderung der Pulpe durch die Verarbeitungsvorrichtung komplizierte und teuere Vorrichtungen notwendig sind« Vorrichtungen zur Behandlung von Pulpe mit Druckgas sind daher außerordentlich teuer und kaum geeignet für einen Vorgang, in welchem man druckloses Gas verwenden möchte, besonders weil große Gasvolumina aus der Pulpe abgeschieden werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei welchem das behandelte Material in einer sehr einfachen Weise vom Gasüberschuß getrennt werden kann, um letzteres zur Rezirkulation wiederzugewinnen«, Außerdem ist es ein Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, die nach Möglichkeit wenig bewegliche Teile aufweisen soll und einfach und vorteilhaft aufgebaut werden kann.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Erfindung gelöste Bezüglich der Vorrichtung wird die Aufgabe durch die .im Patentanspruch 13 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

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Ein besonderes Merkmal des erfindungs gemäß en Verfahrens ist es, daß die Menge der per Zeiteinheit durch das Reaktionsgefäß geförderten Pulpe durch Veränderung des ZextIntervalls zwischen dem Aufbrechen der Brücken im Ver-hältnis zur Zeit, die zum Aufbau neuer Brücken notwendig ist, verändert werden kann.

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 eine vereinfachte perspektivische Darstellung;, teilweise im Schnitt, einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des prinzipiellen Aufbaus der Vorrichtung nach Figo 1 in abgewickeltem Zustand, aus der die Verteilung und der Transport der Pulpe durch das Reaktionsgefäß hervorgehen;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Tragplatte;

Fig. h eine Draufsicht auf einen Abstreifer;

Fig. 5 eine Seitenansicht durch das Endteil eines Abstreifarmes nach Fig. 4;

Figo 6 eine Draufsicht auf einen Verteiler, und

Figr 7 eine schematische Darstellung einer vollständigen Anlage 3 die die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält 0

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In Figo 1 ist mit 1 ein zylindrisches Reaktionsgefäß dargestellt, das eine obere Tragplatte 2 und eine untere Tragplatte 3 enthält. Die obere Tragplatte 2 ist als kreisförmige Platte ausgebildet, die im wesentlichen den gesamten Querschnitt des Gefäßes 1 ausfüllt und mit Durchbrüchen 2' in Form radialer Schlitze versehen ist. An ihrem Umfang ist die Tragplatte 2 an der Innenwand des Gefäßes 1 befestigt. In ihrem Mittenteil bildet sie ein Lager für eine zentrale Welle 4, die sich in Längsrichtung durch das Reaktionsgefäß 1 erstreckt. Die untere Tragplatte 3 besteht aus zwei Platten 5 und 6, die den gleichen Durchmesser wie die obere Tragplatte 2 aufweisen. Die Scheibe 5 ist an der Innenwand des Gefäßes 1 befestigt und bildet ein Lager für die Welle k_t während die darunter angeordnete Scheibe 6 relativ zur oberen Scheibe 5 mit Hilfe hier nicht dargestellter Mittel gedreht werden kann. In beiden Scheiben sind Durchbrüche 3¹ in Form radialer Schlitze ausgebildet. Durch Verdrehen der beiden Scheiben 5 und 6 gegeneinander kann der freie Querschnitt der Schlitze 3^f eingestellt werden^ vorzugsweise im Bereich von 0 bis 50 ⁰Z" der Gesamtquerschnitt sflache der Platte 3·

Die Platte 2 und die Scheiben 5 und 6 können mit einer geeigneten Anzahl radialer Schlitze, beispielsweise zehn oder zwölf Schlitzen, versehen sein, die einen Gesamtquerschnitt aufweisen, der etwa 50 ⁰Jo der gesamten Querschnittsfläche der Platten beträgt.

Da die Breite der Schlitze mit dem Abstand von der Welle h zunimmt, kann die Schlitzbreite einen Wert erreichen, der es unmöglich macht, daß die Pulpe über den Schlitzen Brücken bildet ο Daher muß die Breite der Schlitze so auf die Eigenschaften der Pulpe eingestellt sein, daß diese Brückenbildung stattfinden kann₀ Wenn die Breite der radialen Schlitze in

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einem gegebenen Abstand, von der Welle den kritischen Wert erreicht, dann kann die Breite der Schlitze in diesem Bereich nach unten abgestuft werden. Es können beispielsweise Schlitze mit gleichmäßiger Breite vorgesehen sein, deren Kanten nicht streng radial verlaufen, sondern vom Radius abweichend verlaufene

Auf der Oberseite jeder der Platten 2 und 3_f d.h_o auf der Oberseite der Scheibe 5» ist jeweils eine Abstreifeinrichtung 7 bzw. 8 an der Welle 4 befestigt, die jeweils aus drei sich radial von der Welle h erstreckenden Armen 7a, 7b, 7c bzw. Sa₉ 8b, 8c bestehen, wobei ein kleiner Zwischenraum zwischen den freien äußeren Enden der Arme und der Wand des Re alct ions gefäß es verbleibt. Während der Behandlung der Pulpe mit Gas wird Wasser in der Pulpe freigesetzt und im unteren Teil des Gefäßes 1 besteht daher die Neigung zu Feuchtigkeitsansammlungen, die dazu führen kann, daß die Pulpe an den Gefäßwänden hängenbleibt_g Deshalb sind vertikal wegstehende Schaber 9 an den Enden der Arme 8a, 8b und 8c des unteren Abstreifers 8 ausgebildet, die an der Gefäßwand entlangstreichen.

Der untere Teil des Gefäßes 1, d.ho der Bereich zwischen der unteren Tragplatte 3 und dem Boden 10 des Gefäßes dient dazu, die fertige Pulpe zu sammeln, die durch geeignete Auslaßöffnungen, die hier nicht dargestellt sind, zur Lagerung oder weiteren Bearbeitung, die anhand der Fig. 7 erläutert werden soll, abgeleitet wird. Die Welle k- kann über eine Riemenscheibe 11 und einen Riemen von einem hier nicht dargestellten Variator am unteren Ende angetrieben sein.

Während des Betriebes des Reaktionsgefäßes 1 ist dieses mit einer flockigen Pulpe in der Kammer 12 oberhalb der oberen Tragplatte 2 und in der Kammer 13 zwischen der oberen Tragplatte und der unteren Tragplatte 3 gefüllt. Die Befüllung des Reaktions·

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gefäßes 1 findet dadurch statt, daß man die Pulpe an seinem oberen Ende einfüllt unter Drehen der Welle 4. Während der Befüllung ist der freie Querschnitt der Durchbrüche in der unteren Tragplatte 3 auf Null reduziert und die Pulpe fließt dann so lange durch die Tragplatte 2, bis die Kammer 13 gefüllt ist, -wonach die Kammer 12 bis zu einer geeigneten Höhe gefüllt -wird.

Der Abstand zwischen den Tragplatten 2 und 3 ist so gewählt, daß eine unerwünschte Verdichtung der Zwischenschicht der zu behandelnden Pulpe und der darin enthaltenen Fasern verhindert wird, so daß das dem Gefäß zur Behandlung der Pulpe zugeführte Gas das ganze Material durchdringen kann und der Gasfluß nicht durch Kanalausbildung oder Kurzschlüsse, die den Behandlungseffekt vermindern könnten, gestört wird.

Nachdem das Gefäß mit fein verteilter Pulpe gefüllt ist, werden die Schlitze in der unteren Tragplatte 3 geöffnet, die Welle h mit den Abstreifern 7 und 8 wird zu gleicher Zeit mit geeigneter Geschwindigkeit angetrieben. Wenn die Abstreifer 7 und 8 mit ihren Armen 7a, 7b, 7c bzw. 8a, 8b und 8c stationär gehalten werden, dann fällt keine wesentliche Pulpenmenge durch das Gefäß, weil die Pulpenbrücken über den Durchbrüchen 2' und 3' in den Tragplatten 2 und 3 Brücken bilden. Wenn die Arme 7a, 7b und 7c bzw. 8a, 8b und 8c während ihres Entlangstreichens über die oberen Flächen der Tragplatten die Brücken aufbrechen, dann fließt die Pulpe durch die entsprechenden Durchbrüche 2¹ und 3's bis wieder neue Brücken über den Durchbrüchen aufgebaut worden sind.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß die Menge der pro Zeiteinheit durch das Gefäß fließenden Pulpe durch zwei variable Parameter beeinflußt werden kann, d.h. durch die Breite der Schlitze 2¹ und 3¹ und durch die Frequenz, mit der die Brücken aufgebrochen werden, die von der Rotationsgeschwindigkeit und

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der Anzahl der Arme bestimmt -wird, die an der ¥elle h befestigt sind. Es sei ferner betont, daß es eine der Aufgaben der oberen Tragplatte 2 ist, die Pulpensäule leicht zu machen,, Um auf die
Pulpe während des Durchflusses durch das Reaktionsgefäß eine
Rotationsbewegung zu vermitteln, können die Schlitze in der
oberen Tragplatte 2 um einen halben Schlitzabstand gegenüber
den Schlitzen in der unteren Tragplatte 3 versetzt angeordnet
sein«

Figo 2 zeigt schematisch das Prinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung in abgewickeltem Zustand. Die Verteilung und die Fortbewegung der Pulpe durch das Reaktionsgefäß gehen aus ihr anschaulich hervor. Hier ist gezeigt, daß über den drei linken
Durchbrüchen 2a, 2b und 2c der oberen Tragplatte 2 sich Pulpenbrücken i6a, 16b und 16c gebildet haben, während im Bereich der drei Schlitze 2d, 2e und 2f auf der rechten Seite keine solchen Brücken mehr existieren, da der Abstreifer 7 gerade an diesem
Bereich in Richtung des Pfeiles 17 vorbeigewandert ist.

Ein ähnlicher Zustand liegt an der unteren Tragplatte 3 vor»
Hier gibt es Brücken 17a, 1 Tb und 17c an den Schlitzen 3a_s 3e
und j£ _t während durch die Schlitze yo, 3^e und 3d Pulpe strömt,
weil der Abstreifer 8 während seiner Bewegung in Richtung des
Pfeiles 18 gerade an den letztgenannten Schlitzen vorbeigelaufen ist. Die Pfeile 19a bis 19e, 20a bis 2Oe und 21a bis 21e stellen den G-asfluß durch die Pulpe dar. Aufgrund des Versatzes um einen halben Schlitzabstand der oberen Schlitzöffnungen gegenüber den unteren Schlitzöffnungen wird dem Gas eine gewisse Drehbewegung vermittelt, die sich auf die Pulpe bei ihrem ¥eg durch das
Reaktionsgefäß überträgt.

Die Hauptaufgabe der Abstreifarme 7a_; Tb und 7c des oberen Abstreifers ist es, einen Durchfluß fein verteilter Pulpe von der oberen Kammer 12 in die darunterliegende Kammer 13 zu erzeugen, so daß letztere Kammer immer mit einer geeigneten Pulpenschicht

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gefüllt ist ο Der Durchfluß von Pulpe durch das Reaktionsgefäß wird somit durch die Schaufelwirleung der Arme 7 a bis 7c und 8a bis 8c und durch das Nachfließen im freien Fall bewirkt, wenn die Pulpenbrücken aufgebrochen wurden.

Experimente haben gezeigt, daß die schaufelnde Bewegung der Arme für etwa 40 fo des Gesamtdurchsatzes der Pulpe verantwortlich ist, während die restlichen 60 ⁰J₀ auf den erwähnten freien Fall nach dem Einbrechen der Brücken entfallen. Diese ¥erte können jedoch innerhalb von Grenzen variieren, die von der speziellen Gestaltung des Reaktionsgefaßes abhängen. Aufgrund der Art, wie das fein verteilte Material durch das lie akt ions ge faß transportiert wird_y ergibt sich ein Vorgang, der nicht nur kontinuierlich abläuft, sondern sich sogar selbst regelt. ¥ie erwähnt, wird ein Teil der Pulpe durch die Schlitze aufgrund der Schaufelwirkung der Abstreiferarme gefördert. Dieser erste Teil der Pulpe erreicht die darunterliegende Pulpenschicht vor dem zweiten Teil der Pulpe, der unter der Schwerkraftwirkung im fi-eien Fall durch die Schlitze fällt. Dieser freifallende Teil fällt so lange durch die Schlitze, bis sich neue Brücken über den Schlitzen ausgebildet haben, unter der Voraussetzung, daß für diesen zweiten Teil der Pulpe in der darunterliegenden Kammer Platz vorhanden ist. Wenn dies nicht der Fall ist, dann bleibt dieser Pulpenteil in der oberen Kammer. Die einzige Steuerung, die bei dem vorliegenden Verfahren notwendig ist, ist, die Menge der dem Reaktionsgefaß zuzuführenden Pulpe auf die Menge abzustimmen, die von diesem abgegeben wirdo Andererseits wären sonst komplizierte und teuere Steuerungsvorrichtungen zum Beeinflussen der internen Flußabläufe und Mengen von Kammer zu Kammer notwendig, wie sie beispielsweise bei bekannten Vorrichtungen benötigt werden, die mit komprimierten Gasen arbeiten.

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Um eine ebene Verteilung der Pulpe in der Kammer 13 zu erreichen, sind an der ¥elle 4 gerade unterhalb der Tragplatte ein oder mehrere Arme angeordnet, die sich zusammen mit der ¥elle drehen und über die Oberfläche der Pulpensäule streichen, Diese Einebnung der Pulpensäule reduziert das Risiko der Ausbildung vertikaler Kanäle in der Pulpensäule, die eine größere Gasmenge durch die Pulpe strömen lassen wurden, ohne daß diese mit allen Pulpenpartikeln in Kontakt treten würde.

¥enn es gewünscht wird, die Verweilzeit der Pulpe im Reaktionsgefäß zu erhöhen, dann kann die Schlitzbreite in der unteren Tragplatte 3 verringert werden, wobei man gleichzeitig auch die Rotationsgeschwindigkeit der ¥elle 4 und dadurch die Geschwindigkeit der Abstreifarme 7 und S verringern kann.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel für. eine Tragplatte 2 dargestellt, die aus einer kreisförmigen Metallscheibe besteht. In dieser Scheibe sind zwölf radiale Schlitze 2¹ angeordnet, die sich radial vom Zentrum der Scheibe nach außen erstrecken und in ihrer Breite gleichförmig zunehmen. Im Zentrum der Scheibe sind weitere kleinere Schlitze 22 ausgebildet, die sich im wesentlichen quer zu den radialen Schlitzen erstrecken. Während des Transports der Pulpe helfen die Schlitze 22 beim Ansammeln von Pulpe nahe der ¥elle 4 in der Kammer 13» wodurch ebenfalls die Ausbildung von Gaskanälen längs der ¥elle verhindert wird. In Fig. 3 ist weiterhin ein kombiniertes Gleit- und Spannlager 23 für die ¥elle 4 dargestellt, die sich durch eine Öffnung 24 in der Mitte der Scheibe erstreckt.

In Figo 4 ist ein Ausführungsbeispiel für einen Abstreifer dargestellt, wie er in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 8 angegeben ist. Dieser Abstreifer besteht aus einem Mittenring 25, an welchem drei wegstehende Arme 8a, 8b und 8c befestigt sindc Der Mittenring 25 ist an der ¥elle 4 befestigt. An den freien Enden der Arme sind, wie am besten am Arm 8a in den Figuren 1 und 5 ersichtlich ist, nach oben wegstehende Schaber 9 befestigt,

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d±e dazu dienen, Pulpe von der Behälterwand zu lösen. Der Pfeil A in Fig. h zeigt die Rotationsrichtung der Abstreifer 8 an, wobei die Vorderkante der Arme 8a bis 8c sich radial von der ¥elle 4 erstreckt und so deren Achse C schneidet.

In Fig. 6 ist ein Verteiler 26 dargestellt, der vorzugsweise an der Welle k an der Einlaßseite der oberen Kammer 12 befestigt ist. Dieser Verteiler besteht hauptsächlich aus einer Nabe 2?» die vier Arme 27a bis 27d trägt, die im wesentlichen unter rechten Winkeln zueinander angeordnet sind und schräggeneigte Prallelemente 28 aufweisen, die dazu dienen, die einlaufende fein verteilte Pulpe abzulenken und zu verteilen.

In Fig. 7 ist ein Übersichtbild für eine ganze Anlage zum Behandeln fein verteilten Materials mit Gas dargestellt, in welcher das Reaktionsgefäß gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet ist. In Fig. 7 ist, wie zuvor mit 1 das Reaktionsgefaß und mit k die Mittenwelle bezeichnet, die von einem Antrieb 29 angetrieben ist, der am Kopf des Reaktionsgefäßes 1 angeordnet ist. Ein Verteiler 26 ist an der Welle h im oberen Bereich des Reaktionsgefäßes 1 befestigt; dieser Verteiler kann von der Art sein, wie sie zuvor am Beispiel der Fig. 6 erläutert wurde. An der gleichen Welle K sind auch vier Abstreifer 29, 30, 31 und 32 befestigt, die jeweils einer stationären Tragplatte 29* » 30'» 31 ' ^un<ä 32^! zugeordnet sind. Diese vier Tragplatten 29* "bis 32· teilen das Reaktionsgefaß in vier Kammern 33» 3^» 35 und 36. Unter der unteren Tragplatte 32', die, wie in Fig. 1 dargestellt, aus zwei geschlitzten Scheiben besteht, die gegeneinander verdrehbar sind, um den freien Querschnitt zu verändern, ist eine Auffangkammer 37 angeordnet, in welcher die fertige Pulpe aufgefangen und mit einer geeigneten Flüssigkeit versetzt wird. Die Auffangkammer 37 bildet eine Sperre für den weiteren Gasfluß.

Wie auf der" rechten Seite in Fig. 7 dargestellt, wird die Holzpulpe 38 von einer Flockenmühle 39 zugeführt, in welcher die

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Holzpulpe zu einer fein verteilten, flockigen Pulpe aufbereitet wurde. Die flockige Pulpe wird durch ein Transportrohr 41 mit Hilfe -von geeigneten Transporteinrichtungen 40 weitergeleitet. Durch Druckluft, die aus einem Gebläse 42 stammt, wird die Pulpe durch das Rohr 41 zu einem Zyklon 43 gefordert, das über dem Reaktionsgefäß 1 angeordnet ist. Überschußluft wird dem Gebläse 42 durch eine Rückluftleitung 44 zugeleitet.

Nach dem Passieren des Zyklons 43 wird die Pulpe durch eine Mischkammer 45 geleitet, in die ein O„/O„-Gas durch eine Rohrleitung 46 und eine Verzweigungsleitung 46' eingeführt und der Pulpe zugegeben wird. Mit 47 ist ein Ozongenerator, mit 48 ein Sauerstoffbehälter, mit 49 ein Verdampfer, mit 50 ein Regelventil und mit 51 ein von einem Motor 52 angetriebener Kompressor bezeichnete Der Sauerstoffbehälter 48 enthält flüssigen Sauerstoff, der im Verdampfer 49 in gasförmigen Sauerstoff verwandelt wird, wonach das Sauerstoffgas durch das Regelventil 50 fließt, um entweder in den Ozongenerator 47 oder in das Reaktionsgefäß als Dichtungsgas für die Antriebswelle eingeleitet zu werden. An die letztgenannte Stelle fließt es durch eine Zweigleitung 53 mit einem Ventil ^k.

Gas und Pulpe werden aus der Mischkammer 45 oben in das Reaktionsgefäß eingegeben und in der Kammer 33 vom Verteiler 28 verteilt. Das Fasermaterial wird zusammen mit dem O„/o„-Gas im wesentlichen kontinuierlich dem Reaktor zugeführt, worin es in Schichten in den Kammern 331 34, 35 und 36 verteilt wird. Während der Behandlung jeder Schicht wird diese von einer der Tragplatten 29¹, 30·, 31' und 32' getragen, wobei das Material über den in den Platten enthaltenen Durchbrüchen Brücken bilden kann. Das zugeführte Gas fließt kontinuierlich durch die Schichten des Fasermaterials über den ganzen Querschnitt des Reaktionsgefäßes, so daß das Gas in innigen Kontakt mit den Pulpenpartikeln treten kann. Nachdem das Gas durch sämtliche

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Schichten geströmt ist, wird es aus dem Reaktionsgefäß durch eine Leitung 55 und eine Prüfkammer ^6 abgezogen und dann durch ein Auslaßrohr 57 von einer Pumpe ^S abgefördert und gegebenenfalls in das System rezirkuliert. Ein Ventil 57' ist dafür vorgesehen, Gasproben aus der Prüfkammer 56 abzunehmen. Nahe dem Boden des Auslaßrohres 55 ist ein weiteres Ventil 58^f für den gleichen Zweck vorgesehen, während ein Ventil 59 eine Dampfzuführung in das Auslaßrohr 55 steuert, wenn es gewünscht wird, den Ozonüberschuß aus dem Reaktionsgefäß 1 abzubauen.

Wie oben unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 erläutert wurde, findet der Transport der Pulpe durch das Reaktionsgefäß durch wiederholtes Aufbrechen der Pulpenbrücken statt, so daß die Pulpe unter dem Einfluß der Schwerkraft in abgeteilten Mengen nach unten fällt und mit der jeweils darunter liegenden Schicht verschmilzt oder aus dem Reaktor als fertig aufbereitete Pulpe in die Auffangkammer 37 abgeführt wird.

Das Aufbrechen der Pulpenbrücken wird durch Arme hervorgerufen, die mit der Welle 4 rotieren, wobei diese Arme bis zu einem gewissen Maß auch als Schaufeln wirken, die die Pulpe durch die Öffnungen in den Tragplatten schiebt. Der Pulpendurchsatz pro Zeiteinheit hängt von dem Intervall zwischen dem wiederholten Aufbrechen der Brücken und der Zeit ab, die erforderlich ist, um neue Brücken auszubilden. Mit einem Material, das leicht Brücken bildet, muß die Welle mit einer höheren Geschwindigkeit rotieren, damit die gleiche Reaktorkapazität erreicht wird, während es im umgekehrten Fall, wenn nicht so sehr die Tendenz zum Brückenbilden besteht, notwendig ist, die Welle langsamer laufen zu lassen.

Die behandelte, in der Kammer 37 aufgefangene Pulpe wird darin teilweise mit Lauge, vorzugsweise Natronlauge, gemischt, die

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durch ein Rohr 60 über eine Pumpe 61 und ein Regelventil zugeführt wird und teilweise mit Yasser verdünnt, das über eine Rohrleitung 63 mit einem Durchflußmesser 6h und einem Ventil 65 zufließt. In Fig. 7 ist mit 66 eine Umwälzpumpe bezeichnet, die die gelöste, vollständig verarbeitete Pulpe durch Rohrleitungen 6J und 68 fördert, die an die Auffangkammer 37 angeschlossen sind. In der Auffangkammer 37 ist ein pH-Wertmesser 69 angeordnet. Um zu verhindern, daß die Auffangkammer 37 vollständig geleert wird, ist eine Trennwand 70 vorgesehen, über welche die verarbeitete und umgewälzte gelöste Mischung fließen muß, um in einen Puffertank 71 zu gelangen. Durch eine Transportpumpe 72 wird die aufgeschwämmte Pulpe aus dem Puffertank 71 über eine Rohrleitung 73» ein Ventil 7k und eine zweite Rohrleitung 75 zu einem Speichertank 76 geführt, von dem aus es über weitere Verarbeitungseinrichtungen einer Papiermaschine zugeführt werden kann.

Die Behandlung fein verteilter Masse mit Ozon erzeugt einen niedrigen pH-Wert in der Pulpe, der im Bereich zwischen 3 und 4 liegt, wenn diese das Reaktionsgefäß verläßt. Um die Eigenschaften der Pulpe zu stabilisieren - speziell die Eigenschaften, die die Pulpe durch die Ozonbehandlung erfahren hat -, wird der Pulpe Lauge zugeführt, um einen alkalischen pH-Wert zu erreichen. Die Lauge wird der Pulpe in der Auffangkammer zugeführt, und im Falle mechanischer Pulpe wird der pH-Wert vorzugsweise auf 8 bis 9 geändert, bevor die Pulpe in den Speichertank oder in die nächste Verarbeitungsstufe gelangt. Es sei betont, daß, wenn nachfolgend von Speicherzeit gesprochen wird, mit diesem Ausdruck die Zeit gemeint ist, die zwischen dem Auslassen der Pulpe aus dem Reaktor und dem Einführen in die nächste Verarbeitungsstufe verstreicht. Während der Speicherung nimmt der pH-Wert ab und der ursprüngliche pH-Wert und die Speicherzeit sind vorzugsweise so eingestellt, daß eine annähernd neutrale Pulpe am Ende der Speicherzeit vorliegt. Im Falle chemischer Pulpe (Zellulose) hängt die Menge

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der zur Erreichung eines geeigneten pH-Wertes zuzuführenden Lauge von der Art der Zellulose ab (Sulfatpulpe oder Sulfidpulpe). Weiterhin ist auch ihre Aufbereitung und speziell ihr Restgehalt an Lignin hier von Einfluß.

Im oberen Teil des Reaktionsgefäßes sind zwei Füllstandsanzeiger 77 und 78 vorgesehen, die den Füllstand in der oberen Kammer 33 beobachten und registrieren. Ähnliche Füllstandsmesser können auch an anderen Stellen des Reaktors angebracht sein, um zusätzliche Informationen über die Dicken der Schichten usw. in den übrigen Kammern des Reaktors zu geben. Mit 79» 80 und 81 sind Thermometer bezeichnet, die die Temperaturen in den Kammern 3^» 35 und 36 messen und registrieren.

Durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine fein verteilte Pulpe mit Gas ohne Überdruck behandelt werden. Dies hat zur Folge, daß die Teile einer Anlage, einschließlich des Reaktors sehr billig aufgebaut werden können, wobei ausschließlich konventionelle, kommerziell erhältliche Ausrüstungsgegenstände verwendet werden können. Gleichzeitig sind die Gefahren, die bei Überdruckanlagen stets vorhanden sind, hier ausgeschaltet, so daß es nicht notwendig ist, zusätzliche Sicherheits- und Überwachungsmaßnahmen zu treffen.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglichen einen kontinuierlichen Verarbeitungsgang, der als selbststeuernd betrachtet werden kann, wobei eine Rezirkulation des verwendeten Gases im Prozeß ebenfalls stattfinden kann.

Durch einfache Parameter, wie beispielsweise die Drehgeschwindigkeit der Welle und die Breite der Schlitze in den Tragplatten, kann die Verweilzeit der Pulpe im Reaktor innerhalb eines großen Bereiches eingestellt werden.

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Die Teile des Reaktors sind sehr einfach, wodurch seine Herstellungs- und Installationskosten sehr verringert sind, auch der Service und die Wartung einer ganzen Anlage sind auf ein Minimum reduziert.

Selbstverständlich kann die Erfindung auch in anderer Tfeise ausgestaltet werden, ohne den von den Patentansprüchen angegebenen Rahmen zu verlassen. Beispielsweise können das Gas und das Fasermaterial in den oberen Teil des Reaktors eingegeben werden, wobei das Gas als Transportmittel für das Fasermaterial verwendet werden kann. In diesem Falle werden vorzugsweise zusätzliche Gasmengen in den oberen Teil des Reaktors eingeleitet. Es sei betont, daß das Gas sowohl in gleicher Richtung wie die Pulpe als auch im Gegenstrom durch den Reaktor fließen kann.

Die Erfindung kann auch mit Hilfe einer Vorrichtung ausgeführt werden, in welcher mehrere der oben beschriebenen Realctoren in Serie angeordnet sind, wobei zwischen jedem Reaktor eine geeignete Vorrichtung zum Behandeln der Pulpe mit Lauge vorgesehen ist. Nach jeder Behandlung mit Lauge wird die Pulpe ausgepreßt und danach durch geeignete Mittel wieder in einen flockigen Zustand versetzt, bevor sie in den nächsten Reaktor gegeben wird.

¥ie bekannt, kann man Ozon nicht nur aus 0„, sondern auch aus Luft gewinnen. Als alternative Ausführungsform der Erfindung kann der Säuerstoffbehälter 48 auch durch einen Einlaß für Luft ersetzt werden.

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Claims

PAI ENTANWÄLTE

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D-8 MÜNCHEN 22 ■ WIDENMAYERSTRASSE 49 D-1 BERLIN-DAHLEM 33 ■ PODBIELSKIALLEE 68

BERLIN: DIPL.-INQ. R. MÜLLER-BÖRNER

MÜNCHEN: DIPL.-INQ. HANS-HEINRICH WEY DIPL.-ING. EKKEHARD KÖRNER

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Myrens Verksted A/S Oslo / Norwegen

Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von fein verteiltem Schüttgut mit Gas ohne Über druck

Ansprüche :

Verfahren zum Behandeln von fein verteiltem Schüttgut, insbesondere Holzpulpe, mit Gas ohne Überdruck, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulpe im -wesentlichen kontinuierlich einem Reaktionsgefaß zugeführt wird, in welchem sie in eine Schicht verteilt wird, die im wesentlichen den Querschnitt des Reaktionsgefäßes bedeckt, dass während der Behandlung die Schicht zeitweilig von einer perforierten Oberfläche getragen wird₉ die genügend kleine Durchbrüche aufweist, daß die Pulpe Brücken bildet, daß man das Gas kontinuierlich über den ganzen Querschnitt des Reaktionsgefäßes durch die Pulpe fließen läßt, und daß die Pulpe durch das Reaktionsgefaß bewegt wird, indem die Pulpenbrücken in geeigneten Intervallen aufgebrochen werden, so daß die Pulpe im Reaktionsgefaß in Chargen durch die Schwerkraft abwärts bewegt wird, um mit einer darunter liegenden Schicht zu verschmelzen oder als fertig behandelte Pulpe aus dem Reaktionsgefäß abgezogen zu werden,,

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Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pro Zeiteinheit durch das Reaktionsgefäß geförderte Pulpenmenge durch Veränderung des Zeitintervalls zwischen dem Aufbrechen der Brücken im Verhältnis zur Zeit, die zum Aufbau neuer Brücken notwendig ist, verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas und die Pulpe dem Reaktionsgefäß in dessen oberen Bereich zugeführt und das Gas dabei als Transportmittel für die Pulpe verwendet wird«

h, Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Gasmengen in den oberen Bereich des Reaktionsgefäßes eingeleitet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Luft als Transportmittel für die Pulpe verwendet wird, und daß das Gas dem Re akt ions gefäß durch ein separates Transportbauteil zugeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas nach dem Durchleiten durch das Schüttgut rezirkuliert wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche;, dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttgut nach dem Verlassen des Re akt ions gefäß es in einer Kammer aufgefangen wird, die als Sperre für den weiteren Gasfluß wirkt.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Pulpe in der Kammer eine Lauge in solcher Menge beigegeben wird, daß die Pulpe alkalisch wird.

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9ο Verfahren nacli Anspruch 8 zur Behandlung mechanischer Pulpen, dadurch gekennzeichnet, daß Lauge im Verhältnis von 2 Ge\f₀-°/o der trockenen Pulpe in der Kammer der Pulpe beigegeben wird.

1Oo Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas das Reaktionsgefäß in nur einer Richtung durchfließt.

ο Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas das Reaktionsgefäß im Gegenstrom durchfließt„

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem behandelten Schüttgut beim Durchfluß durch das Reaktionsgefäß eine leichte Drehbewegung vermittelt wird.

13« Vorrichtung zum Behandeln von fein verteiltem Schüttgut, insbesondere Holzpulpe, mit Gas ohne Überdruck, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gefäß (i) mit einem Einlaß zum Ausbreiten einer geeigneten Pulpenschicht und einer Einlaßvorrichtung für Frischgas sowie einer Auslaßvorrichtung für Abgas vorgesehen ist, welches eine oder mehrere übereinander angeordnete, im wesentlichen stationäre Tragplatten (2,3) enthält, welche sich über im wesentlichen den ganzen Querschnitt des Gefäßes (1) erstrecken und zeitweise dazu dienen, die ausgebreitete Pulpe in einer Schicht zu sammeln und die mit Durchbrüchen (2'₉3') versehen sind, deren Form und Größe auf die Pulpe so abgestimmt sind, daß die Pulpe Brücken über die Öffnungen (2',3^f) bilden und das Gas kontinuierlich durch die Pulpe strömen kann, daß .bewegliche Abstreifeinrichtungen (7f8) an jeder Platte (2,3) vorgesehen sind, die mit Betätigungs-

einrichtungen (ii) verbunden sind, um die Pulpenbrücken aufzubrechen, so daß die Pulpe unter Schwerkraftwirkung nach unten fällt, um mit einer darunter-liegenden Schicht zu verschmelzen oder aus dem Gefäß abgezogen zu werden.

i4_e Vorrichtung nach Anspruch 13? dadurch gekennzeichnet, daß die Tragplatten (2,3) ini wesentlichen kreisförmig und die in ihnen ausgebildeten Durchbrüche (2^l,3^!) im wesentlichen radial verlaufende Öffnungen oder Schlitze sind«

15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (2',3') einen Gesamtquerschnitt von etwa 50 °/o von dem der entsprechenden Tragplatte (2_S3) aufweisenο

i6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (2·) in der einen Tragplatte (2) gegenüber den Schlitzen (3¹) in der anderen Tragplatte (3) versetzt angeordnet sind.

17· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet j daß die Größen der Durchbrüche (2^!?3') veränderbar sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche Ik bis 17» dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Schlitze (2',3^f) nahe der Mittelsäule (4) enden, in welchem Bereich weitere Schlitze (22) ausgebildet sind, die quer zu den radialen Schlitzen (2·,3') verlaufen.

19q Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die untere Tragplatte (3) aus zwei kreisförmigen Scheiben (5»6) mit radialen Schlitzen besteht, von denen

wenigstens eine (6) mit Betätigungseinrichtungen zum Ge gene inanderverdrehen der Scheiben (5 »6) versehen ist, um den freien Schlitzquerschnitt zu verändern.

2Oo Vorrichtung nach Anspruch 13t dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifeinrichtungen (j,8) jeweils wenigstens einen schmalen Arm (7a,7b,7cί8a,8b,8c) aufweisen, der an einer drehbaren vertikalen Welle (4) im Zentrum des Gefäßes (i) befestigt ist und über die Oberfläche der Tragplatten (2,3) streicht.

ο Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung der Vorderkante des Abstreifarms (8a,8b,8c) die Achse (c) der vertikalen Welle (4) schneidet.

22. Vorrichtung nach Anspruch 13» 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifarme (8a,8b,8c) an ihren äußeren Enden jeweils mit einem vertikal vorstehenden Schaber (9) versehen sind, der an der Behälterwand entlangstreicht.

23. Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb jeder Tragplatte (2,3) wenigstens ein Arm an der drehbaren Welle (4) befestigt ist, der sich durch die Pulpe bewegt und die obere Fläche der Pulpensäule einebnet.

24. Vorrichtung nach Anspruch I3» dadurch gekennzeichnet, daß eine Auslaßkammer (37) am Auslaßende des Gefäßes (i) angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, die aufbereitete Pulpe zu sammeln und d6n weiteren Gasfluß durch die Pulpe zu verhindern.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßkammer (37) ^mi* Zuführungsleitungen (63) für Lauge und Wasser versehen ist.

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