DE68910129T2

DE68910129T2 - Vorrichtung und verfahren zur beseitigung von leichtem material aus einer fasersuspension.

Info

Publication number: DE68910129T2
Application number: DE89907764T
Authority: DE
Inventors: Pentti Vikioe
Original assignee: Ahlstrom Corp
Current assignee: Ahlstrom Corp
Priority date: 1988-07-12
Filing date: 1989-07-11
Publication date: 1994-04-21
Anticipated expiration: 2009-07-12
Also published as: FI81397C; FI883307A; EP0424426A1; US5084161A; WO1990000645A1; EP0424426B1; DE68910129D1; CA1335981C; FI883307A0; FI81397B; ES2019147A6; JPH03505846A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung von leichtem Material aus einer Fasersuspension, wie z.B. dem Stoffauflauf einer Papiermaschine zugeführtem Faserstoff, unmittelbar nachdem Luft aus dem Faserstoff entfernt ist. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind besonders geeignet zur Entfernung von Kunststoff, insbesondere kompressivem Kunststoff und Polystyrol und entsprechendem leichten Material.
Es sind viele verschiedene Typen von Vorrichtungen zur Entfernung von leichtem Spuckstoff aus Fasersuspensionen bekannt. Zum Beispiel das US-Patent Nr. 4,634,521 stellt ein Sieb dar, bei dem die sog. Kunststoffabscheidung im Inneren des Läufers arrangiert ist. Die beschriebene druckbeaufschlagte Vorrichtung ist jedoch nicht in der Lage, z.B. Polystyrolpartikeln zuverlässig zu entfernen, weil solche Partikeln kompressibel sind, und deshalb durch die druckbeaufschlagte Atmosphäre in der Vorrichtung zusammengedrückt werden und durch die Sieböffnungen in den Gutstoffstrom gelangen.
Darüber hinaus kann leichtes kompressibles Material aus Fasersuspensionen mit bekannten Schüttelsieben und -Trommeln erfolgreich entfernt werden. Zu diesem Zweck können auch Bogensiebe (US 4,333,572) ebenfalls wie der im kanadischen Patent 1,203,778 dargestellte invertierte Zyklon benutzt werden. Die obenbeschriebenen Vorrichtungen sind beim Papierherstellungsprozeß zur Abscheidung von leichtem Spuckstoff, dem sog. Rejekt eingesetzt worden, indem der Faserstoffstrom durch den Abscheider geleitet wird, was natürlich bedeutet, daß die Anzahl und/oder Größe der Vorrichtungen zugenommen haben, was entsprechend deren Installations-, Betriebs- und Wartungskosten erhöht hat.
Typischerweise wird beim Papierherstellungsprozeß der Fasersuspension möglichst viel Gas entzogen, bevor die Suspension auf das Sieb der Papiermaschine aufgegeben wird. Am häufigsten wird zur Entgasung der Fasersuspension eine Vorrichtung benutzt, wobei die Fasersuspension zunächst in einen Behälter befördert wird, in dem ein Unterdruck aufrechterhalten wird. Der Faserstoffpegel in dem Behälter wird dadurch konstant gehalten, daß entweder ein Überlauf über ein Wehr oder eine Trennwand vorgesehen wird, wodurch der zum Stoffauflauf zuzuführende Faserstoff von dem rückzuführenden Faserstoff (US 4,419,109) getrennt wird, oder daß das Pumpen des Faserstoffes mit einem Meßwertumformer oder einer Kombination aus beiden reguliert wird. Durch den im Behälter herrschenden, nah an die Siedetemperatur der Suspension eingestellten Unterdruck wird bewirkt, daß die sowohl in Form von Blasen als auch in gelöstem Zustand befindlichen Gase geneigt sind, aus der Suspension auszuscheiden, wobei sich die Gase mit einem Vakuumerzeuger leicht entfernen lassen. Für die erstgenannte Vorrichtung ist typisch, daß das den Überlauf passierende Fasermaterial rückgeführt wird, indem der Strom in die Siebwassergrube oder zu einer entsprechenden Stelle am Eintritt von Siebvorrichtungen, im allgemeinen Hydrozyklonen geleitet wird, die der Entlüftungsvorrichtung vorgeschaltet sind. Oft sammeln sich große Mengen leichten Kunststoffrejekts oder dgl. auf der Oberfläche der Fasersuspension in der Siebwassergrube an, das geneigt ist, sich in der kurzen Zirkulation anzuhäufen. Dies ist natürlich weniger nachteilig, als wenn die leichten Kunststoffe zum Stoffauflauf und weiter aufs Sieb fließen würden, wo sie Löcher im hergestellten Papier zur Folge hätten. Beim Stand der Technik gibt es jedoch nirgends eine Beschreibung zur Entfernung von leichtem Spucktoff aus Fasersuspensionen in Verbindung mit deren Entlüftung.
Die Fasersuspensionen enthalten heute im allgemeinen immer mehr leichte Substanzen, die derart kompressibel sind, daß sie sich mit druckbeaufschlagten perforierten oder geschlitzten Sieben nicht zuverlässig entfernen lassen. Daher sammeln sich solche leichte Substanzen im Prozeß an und haben auf die Dauer Probleme beim Endprodukt zur Folge. Es ist daher wünschenswert, im Suspensionsbehandlungsprozeß eine Phase vorzusehen, wo das leichte Material entfernt werden kann. Weil der leichte Spuckstoff hauptsächlich aus kompressiblem Material besteht, kann eine ordentliche Entfernung von Spuckstoff nur an einer Stelle erreicht werden, wo die Suspension nicht unter Druck ist. Zum Beispiel im Entgasungssystem der kurzen Zirkulation einer Papiermaschine steigt das in der Fasersuspension vorhandene leichte Material auf die Oberfläche und fließt über einen Überlauf zur Siebwassergrube und allgemeiner gesagt zur kurzen Zirkulation.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und 5 sind aus GB-A-1 247 019 bekannt. Dieses Dokument stellt einen Prozeß und eine Vorrichtung zur Entfernung von gummiartigen Verunreinigungen aus Papierfaserstoff dar, wobei der Faserstoff mit Siebwasser vermischt und versetzt wird, und ein belüfteter Strom des resultierenden Gemisches eingeführt und gleichzeitig dispergiert wird in eine Zone, in der zur Entlüftung und Atomisierung des Gemisches ein unteratmosphärischer Druck aufrechterhalten wird, und dasselbe sich in der Zone derart anhäufen darf, daß die Verunreinigungen, von Luftblasen mitgeführt, veranlaßt werden, auf die Oberfläche des angesammelten Gemisches zu steigen, wo sie eine Schicht aus gummiartigen Verunreinigungen bilden.
Der Erfindung zufolge sind ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgesehen, die die Merkmale von Anspruch 1 bzw. 5 aufweisen.
Bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird die über ein Wehr oder einen Überlauf in den Entgasungsbehälter fließende und somit vom Hauptstrom abgeschiedene Fasersuspension über die Vorrichtung zur Abscheidung von leichtem Material aus der Suspension in die Siebwassergrube geleitet, wobei die Anhäufung von leichtem Material in der kurzen Zirkulation verhindert wird. Die Menge der aus dem Hauptstrom abgeschiedenen Suspension liegt unter zirka 15 %, vorzugsweise zwischen rund 2 und 5 % des gesamten Suspensions-Durchsatzes.
Bei einem Faserstoffbehandlungssystem, das keinen Entgaser umfaßt, wird in das System ein Behälter zur Abscheidung von leichtem Material eingefügt. In einem Abscheidebehälter kann das leichte Material von selbst abscheiden und wird danach als getrennter Teilstrom abgeleitet, der getrennt gereinigt wird. Dies ergibt einen bemerkenswerten Rückgang der Anlageninvestitionen, weil das gesamte Suspensionsvolumen nicht braucht, durch die Abscheidereinheit für leichte Partikeln geleitet zu werden.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt dabei
Fig. 1 schematisch die kurze Zirkulation einer Papiermaschine gemäß dem Stand der Technik; und
Fig. 2 schematisch eine kurze Zirkulation einer Papiermaschine, der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet ist.
Die in Fig. 1 dargestellte kurze Zirkulation einer Papiermaschine gemäß dem Stand der Technik beginnt von einer Siebwassergrube 1. Durch die Siebe der Papiermaschine filtriertes faserhaltiges Wasser, sog. Siebwasser, fließt in die Siebwassergrube 1, wo es zur Verdünnung von frischem Faserstoff auf die gewünschte Konsistenz verwendet wird, welcher Faserstoff durch einen Stutzen 2 eingeführt wird. Die somit erhaltene Suspension wird konventionell mit einer Kreiselpumpe 3 in einen oder mehrere Zyklone 4 gepumpt, wo grobe und schwere Verunreinigungen aus der Suspension abgeschieden werden. Aus den Zyklonen 4 wird die Suspension durch einen Kanal 5 befördert und auf mehrere Speiserohre 6 eines Entlüftungsbehältes 7 verteilt. Die Suspension wird durch Rohre 6 über einer Flüssigkeitsoberfläche 8 im Behälter vorzugsweise auf solche Weise eingespritzt, daß sich der Strahl bis zur Decke des Behälters heranreicht, wobei das mit der Suspension fließende Gas aus der Fasersuspension leicht abgeschieden wird. Desweiteren trägt der im Behälter 7 durch eine Vakuumpumpe 9 erzeugte Unterdruck zur Entfernung der Gase aus der Suspension bei. Der der Papiermaschine aufgegebene Faserstoff wird vom unteren Teil des Behälters 7 durch einen Kanal 11 einer Speisepumpe 11 zugeleitet, die den druckbeaufschlagten Faserstoff Maschinensieben 12 und weiter einem Stoffauflauf 13 zuführt.
Der Pegel 8 der Flüssigkeit-Faser-Suspension im Behälter 7 wird durch eine Trennwand 14 konstant gehalten, die als Wehr oder Überlauf funktioniert, worüber ein Teil, weniger als 15 %, und vorzugsweise von zirka 2 bis 5 % der Suspension fließen. Dieser Teil der Strömung wird über einen Kanal 15 in die Siebwassergrube 1 geleitet. Das leichte Fremdmaterial tendiert dazu, in diesem Überlaufanteil der Fasersuspension im Entlüftungsbehälter 7 enthalten zu sein. Ein Teil der leichten Partikeln, wie Polystyrol und entsprechendes Material, insbesondere Material, das durch den Druck in anderen Teilen des Systems zusammengedrückt war, erlangt sein ursprüngliches Volumen wieder und expandiert sogar weiter durch den im Behälter 7 herrschenden Unterdruck. Daher steigen die leichten Partikeln schnell auf die Oberfläche der Suspension im Behälter und fließen mit dem Suspensions- Teilstrom über den Überlauf 14 und weiter in einen Rückführkanal und dadurch in die Siebwassergrube oder überhaupt zurück in die Zirkulation. Je nach der Konstruktion der Siebwassergrube 1 steigt ein großer oder kleiner Teil des leichten Materials auf die Oberfläche der Fasersuspension in der Siebwassergrube, wobei in jedem Fall ein Teil des leichten Material im Umlauf verbleibt, wodurch sich in der kurzen Zirkulation immer mehr und mehr leichtes Material ansammelt.
Fig. 2 stellt eine erfindungsgemäße Vorrichtung dar, wobei die Abscheidung von leichtem Material im Entlüftungsbehälter 7 erreicht wird, indem der Rückführkanal 15 mit Mitteln 20 zur Abscheidung besagten Materials aus der Suspension ausgestattet ist. Bei den Mitteln 20 kann es sich um verschiedene bekannte Schüttelsiebe oder -Trommeln, Bogensiebe oder invertierte Zyklone handeln. Gemeinsam für sämtliche geeigneten Abscheider ist, daß sie bei einem niedrigen Druck arbeiten, wobei der Kunststoff oder das entsprechende leichte Material in der Suspension nicht zusammengedrückt wird, sondern aus der Strömung abgeschieden werden kann. Ferner ist es ein charakteristisches Merkmal der Erfindung, daß beachtenswert niedrige Anlagenkosten erforderlich sind, weil das Volumen der im Teilstrom zu behandelnden Suspension nur rund 2 bis 5 % beträgt, jedenfalls unter ungefähr 15 % des gesamten Durchsatzes liegt.
Oben wurde nur eine bevorzugte Ausführungsform d.h. die kurze Zirkulation einer Papiermaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung lassen sich jedoch z.B. bei der Behandlung von Altpapier oder in anderen Prozessen anwenden, wo leichtes Material wie Kunststoffe und Polystyrol vorhanden sind. Daher soll der bei der obigen Ausführungsform beschriebene Entlüftungsbehälter 7 allgemeiner als eine Vorrichtung zur Abscheidung von leichtem Material verstanden werden, wo man das genannte leichte Material auf die Oberfläche der Fasersuspension steigen läßt, und von welcher Oberfläche das Material weiter abgeschieden wird, indem der Suspensionsstrom in einen Hauptstrom und einen, das leichte Material enthaltenden Teilstrom aufgeteilt wird. Der Abscheider wie etwa der Entlüftungsbehälter 7 weist vorzugsweise einen Unterdruck auf, der wesentlich zur Abscheidung von leichtem Material beiträgt, weil etwa Polystyrolpartikeln bei einem Unterdruck stark expandieren und schnell auf die Oberfläche der Suspension steigen. Die Zeit, in der das leichte Material auf die Oberfläche steigt, beträgt ungefähr 5 bis 15 Sekunden, was somit der Zeit entspricht, die die Fasersuspension im Behälter verweilen sollte.
Die obige Beschreibung sollte in einem illustrierendem aber keineswegs in einem beschränkenden Sinne verstanden werden, wobei der Schutzumfang der Erfindung allein durch die folgenden Patentansprüche festgelegt ist.

Claims

1. Verfahren zur Entfernung von leichtem Material aus einer leichtes Material enthaltendenden Fasersuspensionsströmung, welchem Verfahren zufolge

leichtes Material sich in einem Teil der genannten Suspensionsströmung ansammelt;

der leichtes Material enthaltende Teil von der restlichen Suspensionsströmung als Teilströmung getrennt wird; dadurch gekennzeichnet, daß leichtes Material aus der genannten Teilströmung abgeschieden wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das leichte Material enthaltende Teilstrom weniger als rund 15 % des gesamten Durchsatzes der Fasersuspension beträgt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß

die Fasersuspension in einen Entgaser eingeführt wird;

das leichte Material in dem Entgaser veranlaßt wird, sich auf der Oberfläche der Fasersuspension anzusammeln;

die Fasersuspension in einen ersten Teilstrom und einen zweiten, das leichte Material enthaltenden Teilstrom aufgeteilt wird;

der erste Teilstrom dem Stoffauflauf einer Papiermaschine zugeführt wird;

der zweite, leichtes Material enthaltende Teilstrom aus der Entgaser abgeleitet wird;

das leichte Material nach der Ableitung aus dem zweiten Teilstrom abgeschieden wird; und

der zweite Teilstrom danach der Zirkulation der Papiermaschine rückgeführt wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite, das leichte Material enthaltende Teilstrom weniger als rund 15 % des gesamten Durchsatzes der Fasersuspension beträgt.

5. Anordnung zur Entfernung von leichtem Material aus Fasersuspension, bestehend aus

einem Behälter für die Fasersuspension;

im Behälter angeordneten Mitteln zur Teilung der Fasersuspension in einen ersten, und einen zweiten, leichtes Material enthaltenden Teil, gekennzeichnet durch

Mittel zur Abscheidung des leichten Materials aus dem zweiten Teil; und

Mittel zur Verbindung des Behälters mit dem Abscheider für leichtes Material zur Beförderung des leichtes Material enthaltenden zweiten Teils aus dem Behälter zum Abscheider für leichtes Material.

6. Anordnung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider für leichtes Material ein Schüttelsieb ist.

7. Anordnung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider für leichtes Material eine Schütteltrommel ist.

8. Anordnung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider für leichtes Material ein Bogensieb ist.

9. Anordnung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider für leichtes Material ein invertierter Zyklon ist.

10. Anordnung gemäß Anspruch 6, 7, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheider für leichtes Material direkt mit dem Behälter verbunden ist.

11. Anordnung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine mit der kurzen Zirkulation einer Papiermaschine verbundene Vorrichtung zur Entgasung der Fasersuspension aufweist; welcher Entgaser versehen ist mit einem Eintritt zur Einführung der Suspension in den Entgaser, einem ersten Austritt zur Ableitung eines ersten, im wesentlichen von leichtem Material freien Fasersuspension-Teilstroms aus dem Entgaser; Organen zur Leitung der ersten Suspensions-Teilstroms zum Stoffauflauf der Papiermaschine, einem zweiten Austritt zur Ableitung eines zweiten, das leichte Material enthaltenden Fasersuspensions-Teilstroms aus dem Entgaser, Organen zur Rückführung des zweiten Teilstroms in die Zirkulation; und mit den Rückführungsorganen und dem zweiten Austritt verbundenen Organen zur Abscheidung des leichten Materials aus dem zweiten Teilstrom.

12. Anordnung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die leichtes Material abscheidende Vorrichtung ein Schüttelsieb, eine Schütteltrommel, ein Bogensieb oder ein invertierter Zyklon ist.