DE3434241C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen und Eindicken einer Fasersuspension - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eindicken einer Suspension von Zellulosefasern von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art, und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung.

Beim Reinigen von Fasersuspensionen in Sieben und Hydro­ zyklonen werden relativ verdünnte Fasersuspensionen verwen­ det, um die bestmögliche Reinigung und gute Trennung von Verschmutzungen, wie beispielsweise Splittern, Sand, Rinde und Kunststoffteilen zu erzielen. Daher ist es als erstes erforderlich, eine Fasersuspension bis zu einem niederen Faseranteil zu verdünnen und dann wieder einzudicken. Die für einen Hydrozyklon oder eine Hydrozyklonanlage verwendete Fasersuspension hat üblicherweise einen unter 1% liegenden Faseranteil. Die gereinigte, d. h. von einem Hydrozyklon abgenommene Fraktion hat in Abhängigkeit von der Art der Pulpe des Ausgangsmaterials oder der gewünschten Reinigung einen Faseranteil unter 0,4%. Zum Waschen, Verdünnen oder für eine andere Behandlung der Papierpulpe, beispielsweise das Dispergieren von Wachs in die Pulpe bei der Behandlung von wiederaufbereiteter Faserpulpe, ist es notwendig, daß die Pulpe in einer vergleichsweise konzentrierteren Form vorliegt, beispielsweise mit einem Faseranteil von mindes­ tens 30%. Das Eindicken von beispielsweise 0,5% auf 30 bis 40% muß in mehreren Stufen, üblicherweise zwei, durch­ geführt werden. In der ersten Stufe wird häufig ein Filter verwendet, der eine Eindickung mit dem Faktor 10 bis 15 er­ gibt, d. h. von 0,5% auf 5 bis 7%. Die eingedickte Pulpe wird dann zum abschließenden Eindicken auf den gewünschten Faseranteil in eine Pulpenpresse, beispielsweise Press­ schnecke gegeben. Der niedrigste Faseranteil für eine in eine Preßschnecke einzufüllende Suspension beträgt ungefähr 3%.

Das Reinigen von Fasersuspensionen mittels Hydrozyklon findet beispielsweise vor dem Einfüllen der Pulpe in eine Entwässerungsmaschine statt. Die Fasern müssen auf eine für das Reinigen in einem Hydrozyklon geeignete Konzentration ver­ dünnt sein und noch einmal auf einen, für die Entwässerungs­ maschine geeigneten höheren Faseranteil von beispielsweise 2 bis 3% gebracht werden.

Dabei tritt das Problem auf, daß im Hydrozyklon bei niedri­ ger Konzentration die Strömungsmenge unabhängig von der Zu­ laufkonzentration konstant gehalten werden muß, damit sich die Qualität der Gutfraktion nicht ändert, während für die nachgeschaltete Direktverarbeitung z. B. in einer Papierma­ schine eine konstante Konzentration der eingedickten Frak­ tion erforderlich ist.

Aus US-PS 36 82 444 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Fasersuspension ohne vorherige Reinigung in einem unter Druck betriebenen Eindicker entwässert und dann einer nach­ geschalteten Verarbeitungseinrichtung, insbesondere einem Refiner, zugeführt wird. Der Antriebswiderstand eines Rühr­ werks im Eindicker oder eines nachgeschalteten Förderers wird als Steuergröße zum Regeln der Strömungsmenge des vom Eindicker ablaufenden Wassers verwendet, um die Konzentra­ tion der eingedickten Suspension konstant zu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem eine Suspension und Eindickung mit vorgeschalteter Hydrozyklonreinigung kontinuierlich und unter konstanten, den Erfordernissen im Hydrozyklon und in der Eindickstufe angepaßten Strömungs- und Konzentrationsverhältnissen durchgeführt werden kann. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 an­ gegebenen Verfahren gelöst. Die Unteransprüche beziehen sich auf weitere vorteilhafte Merkmale des erfindungsge­ mäßen Verfahrens und auf eine Vorrichtung des Verfahrens.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Ein­ zelnen anhand der folgenden Figuren beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Teils des Prozeß­ ablaufes für Fasersuspensionen, mit einem Eindick­ apparat;

Fig. 2 die schematische Darstellung des gleichen Teils des Faserbehandlungsablaufes gemäß Fig. 1, wobei jedoch der Eindickapparat durch eine Entwässerungsmaschine mit einem Einlaufkasten für Papierpulpe ersetzt ist; und

Fig. 3 eine andere Ausführungsform des Prozeßablaufes ge­ mäß Fig. 2.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird als erstes anhand des in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel beschrieben. Eine Fasersuspension, die in einem Hydrozyklon gereinigt und dann sowohl entwässert und einge­ dickt als auch einer anderen Behandlung, beispielsweise dem Dispergieren in einer Pulpenpresse unterzogen werden soll, wird über eine Leitung 21 von einem nicht dargestellten Faser­ vorratsbehälter zugeführt, auf eine geeignete Faserkonzentra­ tion verdünnt und durch eine Pumpe 17 in ein Schutzsieb 1 vor einem Hydrozyklon 2 gepumpt. Das Schutzsieb 1 ist ein Druck­ sieb, in welchem Verunreinigungen entfernt werden, die den Hydrozyklon beschädigen würden. Vorzugsweise ist das am Sieb 1 zurückgehaltene Material zu entfernen und wegzuwerfen. Der Ausgang des Siebes 1, im wesentlichen die gesamte in das Sieb eingeführte Suspension, wird in den Hydrozyklon 2 weitergeleitet.

Der Hydrozyklon 2 ist vorzugsweise eine Hydrozyklonanlage mit mehreren, wenigstens zwei parallel zueinander geschalteten Hydrozyklonen. In Fig. 1 sind weitere Hydrozyklonstufen 3, 4 kaskadenförmig zum Hydrozyklon 2 geschaltet. Der Umlauf der ersten oder Primärhydrozyklon­ stufe 2 gelangt in eine zweite oder Sekundärhydrozyklon­ stufe 3, deren Grundstoff wiederum in die Primärhydrozyklonstufe 2, in diesem Fall über die Pumpe 17 und das Sieb 1 ge­ leitet wird. Der Grundstoff von der Primärhydrozyklonstufe 2 wird über eine Leitung 22 einem unter Druck arbeitenden Ein­ dickapparat 5 zugeführt.

In dem Eindickapparat 5 wird die einlaufende Fasersuspen­ sion in eine faserreiche Fraktion und eine im wesentlichen faserfreie Fraktion getrennt. Die aus der faserreichen Frak­ tion bestehende Suspension wird über eine Leitung 23 einem Faserbehandlungsgerät, in diesem Fall einem Eindickapparat 6 zugeleitet. Die im wesentlichen faserfreie Fraktion, die schwache Fraktion wird über die Leitungen 24, 26 in die Leitung 21 vor der Pumpe 17 geleitet, wo die im wesentlichen faserfreie Fraktion zum Verdünnen der Suspension aus dem Faservorratsbehälter auf einen geeigneten Fasergehalt ver­ wendet wird.

Die im Eindickapparat 6 eingedickte Fraktion wird in die nächste Behandlungsstufe, die hier nicht mehr beschrieben wird, geleitet. Die schwache Fraktion, d. h. die faserfreie Fraktion des Eindickapparates 6 wird in einem Pegelgefäß 8 mit einem Überlauf gesammelt.

Das Pegelgefäß 8 ist über die Leitungen 26, 24, 27 und 28 mit der Ansaugseite der Pumpen 17, 18 und 19 verbun­ den. Für den Fall, daß die Menge der im wesentlichen faser­ freien Fraktion am Eindickapparat 5 für das Verdünnen der Fasersuspension aus dem Faservorratsbehälter nicht ausrei­ chend ist, wird über die Leitung 26 die faserfreie Fraktion vom Faserbehandlungsgerät 6 für das Verdünnen zugeleitet. Das Verfahren zum Steuern und Regeln der Verdünnung ist allgemein bekannt und wird daher nicht im Einzelnen beschrieben.

Von der Leitung 22 zwischen dem Ausgang des Hydrozyklons 2 und dem Eindickapparat 5 zweigt eine Seitenleitung 25 ab, die dem Eindickapparat in die Leitung 23 mündet, welche die faserreiche Fraktion vom Eindickapparat 5 in den Eindick­ apparat 6 leitet. In der Leitung 25 ist ein Steuerventil 11.

Der Eindickapparat 6 ist mit einem Trog 7 versehen, von dem die in den Apparat 6 eingeleitete Fasersuspension in den Eindickabschnitt des Apparates 6 gelangt.

Die Eigenschaften der am Eindickapparat 5 erhaltenen faser­ reichen Fraktion, wie beispielsweise Druck, Faseranteil und insbesondere Strömungsgeschwindigkeit werden gemäß der Erfindung auf einem vorbestimmten, vorzugsweise konstanten Wert gehalten, indem ein Parameterwert der Fraktion mit Hilfe eines Meßwandlers 32 ermittelt wird, das Signal, welches proportional zu diesem Wert ist, zu einer Steuer- und Betätigungseinrichtung 15 geleitet wird, in der der Parameterwert mit einem Sollwert für den Parameter ver­ glichen wird, und falls eine Differenz vorhanden ist, das Ein­ stellen eines Ventils 12 bewirkt wird, welches vorzugsweise stromab des Wandlers 32 angeordnet ist, so daß der gemes­ sene Wert der faserreichen Fraktion sich an den Sollwert an­ gleicht. Vorzugsweise wird die Strömungsmenge der faserreichen Fraktion durch den Ausgang des Eindickapparates geregelt, und der Umwandler 32 ist ein magnetischer Strömungsmesser.

Damit der Eindickapparat 5 so optimal wie möglich arbeitet, wird der Druck der zuströmenden Suspension ebenfalls geregelt. Der Druck in der Leitung 22 wird durch einen Sensor 31 erfaßt. Der gemessene Druck wird mit einem Sollwert verglichen, und falls eine Differenz auftritt, wird die Einstellung des Steuerventils 11 in der Seitenleitung 25 mit Hilfe einer Steuer- und Betäti­ gungseinrichtung 14 in Richtung auf den Drucksollwert ver­ ändert. Ein konstanter Druck in der Leitung 22 ist nicht für die Gleichmäßigkeit des Eindickens von Vorteil, sondern auch notwendig, wenn vor der Leitung 22 ein Hydro­ zyklon liegt, dessen Ausgang dem Eindickapparat 5 zugeführt wird, da der Gegendruck des Ausgangs konstant sein muß, um eine gleichmäßige und akzeptable Trennung im Hydrozyklon 2 zu erhalten. Der Sollwert des Suspensionsdrucks in der Leitung 22 ist vorzugsweise durch den Hydrozyklonausgangs­ druck bestimmt.

Bei einer anderen Ausführungsform wird die Strömungsmenge am zweiten Ausgang des Eindickapparates 5 für die im wesentlichen faserfreie Fraktion ebenfalls geregelt. Diese Strömungsmenge und so eingestellt, daß im Behand­ lungsgerät, welches in der Fig. 1 ein Eindickapparat 6 ist, im Trog 7 ein konstanter Pegel aufrecht erhalten wird. Der Flüssigkeitspegel oder entsprechender hydrostatischer Druck wird dabei im Trog 7 gemessen, der gemessene Wert wird mit dem Sollwert verglichen, und falls eine Differenz besteht, wird die Einstellung eines Ventils 13 in der Leitung 24 über eine Steuerungs- und Betätigungseinrichtung 16 so verändert, daß der Pegel im Trog sich dem Pegel- Sollwert annähert.

In der Fig. 2 ist das Faserbehandlungsgerät, welches in der Fig. 1 ein Eindickapparat 6 ist, eine Entwässerungs­ maschine für Papierpulpe. Die Maschine besteht aus einem Stoffauflauf 46 und einem Sieb 47, auf dem die Fasersuspension ent­ wässert wird. Die übrigen Teile des Faserprozeßablaufes entsprechen dem Ablauf gemäß Fig. 1.

Die faserreiche Fraktion vom Eindickapparat 5 wird zum Stoffauflauf 46 und von diesem zum Sieb 47 geleitet, um entwässert zu werden. Das im wesentlichen faserfreie weiße Wasser, welches am Sieb 47 abgetrennt worden ist, wird im Behälter 8, der mit einem Überlauf versehen ist, gesammelt. Auf die gleiche Weise, wie anhand Fig. 1 beschrieben, wird dieses im wesentlichen faserfreie weiße Wasser als Druckreferenz für die Pumpen 17, 18 und 19 vor dem Eindickapparat 5 verwendet. In dem Stoffauflauf 46 wird ein konstanter Überdruck aufrecht erhalten, der einem gegebenen Flüssigkeitspegel entspricht, so daß die an von der Lippe des Stofffauflaufs 46 auslaufende Suspension die gewünschte Geschwindigkeit erhält, die auf die Geschwindigkeit des Siebes abgestimmt ist. Wenn der Druck im Stoffauflauf vom vorbestimmten Wert abweicht, wird die Einstellung des Ventils 13 über die Steuerungs- und Betätigungseinrichtung 16 bewerkstelligt, so daß der Druck im Stoffauflauf sich dem Sollwert annähert.

In Fig. 3 ist das Faserbehandlungsgerät wie in Fig. 2 eine Entwässerungsmaschine. Bei dieser Ausführungsform fehlt die Seitenleitung 25 mit dem Ventil 11 oder das Ventil 11 ist ganz geschlossen, so daß keine Suspension den Eindickapparat 5 überbrückt. Der Eindickapparat 5 entwässert so die einlaufende Fasersuspension auf die gewünschte Faserkonzentration. Die Rege­ lung des Druckes oder des Pegels im Stoffauflauf 46 erfolgt mit Hilfe des Ventils 12 in der Ausgangsleitung 23 des Eindick­ apparates 5.

Im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß Fig. 2 findet die Regelung des Druckes in der Zuleitung 22 zum Eindickapparat 5 mit Hilfe des Ventils 13 statt. Der Druck in der Leitung 22 wird dabei mit Hilfe des Sensors 31 gemessen, und Druckabwei­ chungen in der Leitung 22 werden über die Steuerungs- und Betätigungseinrichtung 14 mit dem Ventil geregelt, so daß sich der Druck dem Sollwert annähert. Eine Änderung der Strömungs­ menge durch die Leitung 24 beeinflußt das Eindicken und da­ durch den Fasergehalt und die Strömungsmenge der Suspension in der Leitung 23. Die Eigenschaften der faserreichen Frak­ tion werden mit Hilfe des Ventils 12 geregelt, so daß eine ge­ wünschte Menge Fasern, d. h. die gewünschte Faserkonzentration und Strömungsmenge in den Stoffauflauf 46 gelangt.

Das im wesentlichen faserfreie, weiße Wasser, welches am Sieb 47 abgetrennt wurde, wird im Behälter 8 mit einem Über­ lauf gesammelt. Auf die gleiche Weise wie in den Fig. 1 und 2 wird dieses im wesentlichen faserfreie, weiße Wasser als Druckfrequenz für die Pumpen 17, 18 und 19 vor dem Eindickappa­ rat 5 verwendet.

Claims (11)

1. Verfahren zum Eindicken einer Zellulosefasersuspension, bei dem die Suspension gereinigt und dann für die Verarbei­ tung der Fasern weiter eingedickt wird, gekenn­ zeichnet durch die Kombination der folgenden Schritte:

• A) Zuführen der mittels Hydrozyklon (2) gereinigten Fasersuspension zu einem unter Druck arbeitenden Eindickap­ parat (5), in welchem die Suspension in eine faserreiche Fraktion, die einer Verarbeitungsvorrichtung (6) zuge­ führt wird, und eine weitgehend faserfreie Fraktion getrennt wird, die der Fasersuspension vor dem Eindickappa­ rat (5) zur Verdünnung zugesetzt wird, und
• B) Regeln der Strömungsmenge der faserreichen Fraktion am Auslaß des Eindickapparates (5) in Abhängigkeit von einem oder mehreren physikalischen Parametern der faserrei­ chen Fraktion.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als physikalischer Parameter die Fa­ serkonzentration, der Druck und/oder die Strömungsmenge der faserreichen Fraktion gemessen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Druck der Suspension vor dem Ein­ laß des Eindickapparates (5) durch Regelung der Strömungs­ menge am Ausgang für die im wesentlichen faserfreie Fraktion konstant gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Druck vor dem Einlaß des Eindickapparates (5) durch den Ausgangsdruck des vor dem Einlaß liegenden Hydro­ zyklons (2) bestimmt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die für das Eindicken vorgesehene Faser­ suspension teilweise den Eindickapparat (5) überbrückend in die Ausgangsleitung (23) für die faserreiche Fraktion und teilweise durch den Eindickapparat (5) geleitet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Druck der Suspension vor dem Einlaß des Ein­ dickapparates (5) durch Regeln der Strömungsmenge durch eine Seitenleitung (25), durch die die Fasersuspension teilweise am Eindickapparat (5) vorbeigeleitet wird, konstant gehalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Druck der Suspension vor dem Einlaß des Ein­ dickapparates (5) durch den Ausgangsdruck eines Hydrozyklons (2) bestimmt wird der vor der Abzweigung der Seitenleitung (25) von der Zuführleitung (22) zum Eindickapparat (5) angeordnet ist.

8. Verfahren nach jedem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Fasersuspension in der Ausgangsleitung für die faser­ reiche Suspension einem Faserbehandlungsgerät zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegel oder Druck der Fasersuspension im Faserbe­ handlungsgerät (46) durch ein Ventil (13) in der Aus­ gangsleitung (24) für die faserfreie Fraktion des Ein­ dickapparates (5) geregelt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Faserbehandlungsgerät (6, 46) eine einen Stoffauflauf (46) aufweisende Entwässerungsmaschine für Papierpulpe eingesetzt wird, und daß der Druck im Stoffauflauf (46) geregelt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Faserbehandlungsgerat (6, 46) ein Eindickapparat (6) eingesetzt wird, und daß der in einem im Apparat (6) befindlichen Trog (7) erhaltene Pegel geregelt wird.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

• a) eine Pumpe (17) zur Zuführung von Fasersuspension zu
• b) einem Hydrozyklon (2), dessen Gutstoffauslaß ver­ bunden ist mit
• c) einem unter Druck arbeitenden Eindicker (5), dessen Aus­ laß für faserreiche Suspension mit einer nachgeschal­ teten Entwässerungsmaschine (46, 47) oder einem Eindickappa­ rat (6) für die Fasersuspension verbunden ist und dessen Auslaß für weitgehend faserfreie Fraktion über eine Leitung (27, 26) mit der Einlaßseite des Eindickers (5) ver­ bunden ist, und
• d) Mitteln (12, 15) zum Steuern der Strömungsmenge am Auslaß der faserreichen Fraktion des Eindickers (5).