DE69219477T2

DE69219477T2 - Verfahren und vorrichtung zum behandeln von fasermaterial

Info

Publication number: DE69219477T2
Application number: DE69219477T
Authority: DE
Inventors: Kjell S-863 00 Sunndsbruk Forslund; Boerje S-852 39 Sundsvall Fredriksson
Original assignee: Sunds Defibrator Industries AB
Current assignee: Valmet AB
Priority date: 1991-09-05
Filing date: 1992-08-19
Publication date: 1997-08-14
Anticipated expiration: 2012-08-20
Also published as: FI941043A; EP0606250B2; DE69219477D1; CA2117076C; FI107022B; FI941043A0; EP0606250A1; SE9102551D0; BR9206458A; DE69219477T3; ES2101114T3; ATE152368T1; ES2101114T5; JP3167030B2; AU657360B2; CA2117076A1; SE468789B; WO1993004772A1; JPH06510339A; US5466334A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beimischen eines Behandlungsmittels zu einer Pulpensuspension gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 und 4. Das Behandlungsmittel kann in Chemikalien, beispielsweise Bleichemikalien, in flüssigem oder gasförmigem Zustand bestehen.
Bei allen Arten einer chemischen Delignifizierung ist eine andauernd gleichmäßige und proportionale Beimischung von Chemikalien zu einer Pulpe für die Erzielung eines brauchbaren Ergebnisses von entscheidender Bedeutung. Hierdurch können ein gleichmäßiges Behandlungsergebnis und eine optimale Verwendung der Chemikalien in der kleinsten erforderlichen Menge, die niedrigste erforderliche Temperatur und die kürzeste erforderliche Reaktionszeit erreicht werden. Zur noch weiteren Minimierung des Chemikalienbedarfs und zur noch weiteren Reduzierung des Energiebedarfs ist es wünschenswert, diese Behandlung bei einer verhältnismäßig hohen Pulpenkonzentration, vorzugsweise von 10-25 %, durchzuführen.
Bei bekannten Vorrichtungen, wie der in US-A-4 908 101 offenbarten, sind jedoch hohe Pulpenkonzentrationen mit Problemen bei der Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung der Chemikalien in der Pulpe verbunden. Die gegenwärtig verfügbaren Vorrichtungen umfassen normalerweise Drehelemente, die die Pulpe intensiv aufrühren, während gleichzeitig Chemikalien zugegeben werden. Die verfügbaren Vorrichtungen sind auch verhältnismäßig groß und erfordern viel Energie. Ein wesentlicher Teil der zugeführten Energie wird ausschließlich in Wärme umgewandelt und bei dem eigentlichen Mischvorgang nicht wirkungsvoll verwendet.
Erfindungsgemäß werden diese Probleme dadurch verringert, daß die Mischarbeit mit verhältnismäßig kleinem Mischvolumen und hoher Energiedichte durchgeführt wird. Dies kann erreicht werden, indem die Mischarbeit in dünnen Schichten oder Spalten durchgeführt wird, wodurch auch die zugeführte Energie mit einem höheren Optimum verwendet wird.
Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend weiter ins Detail gehend unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen und die beigefügten Zeichnungen beschrieben; in diesen zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Mischer, bei dem das Behandlungsmittel vor der Zuführung der Pulpe zugegeben wird;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1;
Fig. 3 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Mischer, bei dem das Behandlungsmittel nach der Zuführung der Pulpe zugegeben wird.
Entsprechend den dargestellten Ausführungsformen verfügt die Vorrichtung über ein Gehäuse 1, in dem ein Rotor 2 drehbar angeordnet ist. Ein Einlaß 3 und ein Auslaß 4 für die Pulpe und ein Einlaß 5 für das Behandlungsmittel sind mit dem Gehäuse verbunden. Der Einlaß 5 für das Behandlungsmittel kann vor oder hinter der Pulpenzuführung 3 angeordnet sein, s. Fig. 1 bzw. 3. Der im wesentlichen zylindrische Rotor 2 ist an seiner Gehäusefläche mit Mischelementen 6 ausgestattet, die sich im wesentlichen axial entlang der gesamten Gehäusefläche oder entlang eines Teils derselben erstrecken können. Im letztgenannten Fall sollten die Elemente in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sein. Die Elemente 6 besitzen eine querverlaufende, vorzugsweise rechtwinklige Führungskante 7 und eine geneigte Nachlaufkante 8. Zwischen der Führungskante und der Nachlaufkante besitzen die Elemente 6 einen im wesentlichen zugespitzten Bereich 9. Die freie Höhe dieser Elemente 6 vom Basiskreis sollte 10-30 mm messen.
Das Gehäuse 1 umfaßt eine Kammer 10, die radial außerhalb des Rotors 2 angeordnet und so begrenzt ist, daß sich ihre Breite ausschließlich entlang der Axiallänge des Rotors erstreckt. Die Kammer 10 kann durch eine zylindrische oder kantig ausgebildete Fläche, beispielsweise eine hexagonale Fläche, begrenzt sein. An einem Bereich des Umfangs, vorzugsweise innerhalb eines Winkels von 15º-180º, ist die Kammer 10 mit einer Mischzone 11 ausgebildet, deren äußere Grenzfläche mit stationären Mischelementen 12 ausgestattet ist, die einen vorzugsweise trapezförmigen Querschnitt besitzen und sich im wesentlichen axial entlang der gesamten Mischzone oder eines Teils derselben erstrecken. Der Radialabstand zwischen den Mischelementen 6 des Rotors und den stationären Mischelementen 12 mißt vorzugsweise zwischen 2 und 20 mm. Die Kammer 10 ist direkt der Mischzone 11 gegenüberliegend zwischen dem Pulpeneinlaß und dem Pulpenauslaß mit einer zylindrischen Fläche 13 ausgestattet, die sich entlang eines Teils des Umfangs, vorzugsweise innerhalb eines Winkels von 5º-180º, erstreckt. Die Fläche 13 sollte von den Mischelementen 6 des Rotors etwas beabstandet sein, vorzugsweise um 1-4 mm. Diese Fläche kann ein Teil der Außenwand der Kammer oder als separates Einzelteil ausgebildet sein, das in der Kammer befestigt ist.
Der Pulpeneinlaß 3 und der Pulpenauslaß 4 sind mit der Kammer des Gehäuses 1 in der äußeren Gehäusefläche desselben gesehen in Drehrichtung des Rotors 2, vor bzw. hinter der Mischzone 11, verbunden. Der Einlaß 3 und der Auslaß 4 sollten sich vorzugsweise entlang der gesamten Breite der Kammer erstrecken.
Der Einlaß 5 für Behandlungsmittel kann gemäß Darstellung in Fig. 1 und 3, d.h. vor oder hinter dem Pulpeneinlaß 3, angeordnet sein. In beiden Fällen erstreckt sich der Behandlungsmitteleinlaß entlang der Breite der Kammer 10. Wenn der Einlaß 5 vor dem Pulpeneinlaß 3 angeordnet ist, kann er vor oder hinter der zylindrischen Fläche 13 angeordnet sein. In bestimmten Fällen ist es zweckmäßig, Behandlungsmitteleinlässe sowohl vor als auch hinter dem Pulpeneinlaß 3 anzuordnen. Bei dieser Ausführungsform können beispielsweise unterschiedliche Behandlungsmittel je durch deren Einlaß 5 zugegeben werden.
Infolge der Gestaltung der Vorrichtung wird das Behandlungsmittel mit hoher Energiezuführung einem kleinen Volumen in der Form einer dünnen Schicht beigemischt, wodurch für die Mischarbeit im wesentlichen die gesamte Energie verwendet wird. Die Pulpe und das Behandlungsmittel werden je in gut ausgebildeten, dünnen Schichten durch die entsprechenden Einlässe 3 und 5 zugegeben. Unmittelbar danach wird das Mischen in der Mischzone 11 mittels der Mischelemente 6 des Rotors 2 in Zusammenarbeit mit den stationären Mischelementen 12 durchgeführt. In der Mischzone 11 wird die Pulpe geknetet, was damit verbunden ist, daß Faserflocken in der Pulpe zwischen den Mischelementen wiederholt gestreckt und zusammengedrückt werden.
Die Verweilzeit in der Mischzone ist sehr kurz (beispielsweise 1/100 bis 1/5 s), jedoch ist infolge des Umstandes, daß das Mischen einer dünnen Schicht wie oben beschrieben stattfindet, ein wirksames und gleichmäßiges Beimischen erreicht. Die Energiezuführung kann bei beispielsweise 0,5-5 kWh/t Pulpe liegen.
Die zylindrische Fläche 13 hat die Aufgabe zu verhindern, daß die Pulpe hinter dem Rotor zurückfließt bzw. strömt. Kleine Mengen von in den Spalten zwischen den Mischelementen 6 des Rotors zurückgeführter behandelter Pulpe haben keinen nachteiligen Einfluß auf der Ergebnis des Mischens.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann im Rahmen der Ansprüche verändert werden.

Claims

1. Verfahren zum Beimischen eines Behandlungsmittels zu einer Pulpensuspension mit einer Konzentration von 10-25 %, wobei die Pulpe einer Mischkammer zugeführt und zum Durchströmen derselben veranlaßt wird, die durch eine Wand des Gehäuses und eine Fläche eines Rotors mit darin angebrachten Mischelementen innerhalb des Gehäuses ausgebildet bzw. begrenzt ist, wobei die Pulpe zum Strömen in der Form einer dünnen Schicht durch eine weitere Mischzone veranlaßt wird, die mit stationären Mischelementen ausgestattet ist, wobei ein Spalt zwischen den Mischelementen des Rotors und den stationären Mischelementen ausgebildet ist und der Spalt ein solcher ist, daß die Pulpe und das Behandlungsmittel innerhalb der Behandlungszone einem Kneten unterzogen werden, um Faserblöcke in der Pulpe wiederholt zu strecken und zusammenzudrücken, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mischzone entlang 15º bis 180º des Umfangs erstreckt und daß sich die Breite der Mischzone entlang der gesamten Axiallänge der Mischkammer erstreckt, daß das Behandlungsmittel der Gesamtbreite des Pulpenstroms in der Mischkammer vor der Mischzone zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischarbeit mit einer Energiezuführung von 0,5-5 kWh/t Pulpe durchgeführt wird.

3. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit in der Mischzone 1/100-1/5 s mißt.

4. Vorrichtung zum Beimischen eines Behandlungsmittels zu einer Pulpensuspension mit einem Gehalt von 10-25 %, umfassend ein Gehäuse (1) mit einer Mischkammer (10), die zwischen einer Innenwand des Gehäuses und einem Gehäuse eines koaxial angeordneten, im wesentlichen zylindrischen Rotors (2) ausgebildet ist, der mit Mischelementen (6) an seiner Gehäusefläche ausgestattet ist, einen Einlaß (3) im Gehäuse zum Zuführen der Pulpe zur Mischkammer (10), einen Einlaß (5) im Gehäuse zum Zuführen von Behandlungsmittel zur Mischkammer (10) und einen Auslaß (4) zum Abziehen von gemischter Pulpe und Behandlungsmittel, eine weitere Mischzone (11) im Gehäuse, die mit stationären Mischelementen (12) ausgestattet ist, wobei ein Spalt zwischen den Mischelementen (6) des Rotors (2) und den stationären Mischelementen (12) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (10) und die Mischzone (11) eine Breite aufweisen, die der Axiallänge des Rotors (2) entspricht, daß die stationären Mischelemente (12) an einem Bereich innerhalb eines Winkels von 15-180º der Innenwand des Gehäuses angeordnet sind und daß der Einlaß (5) für Behandlungsmittel mit der Mischkammer (10) zum Zuführen von Behandlungsmittel zur gesamten Breite der Mischkammer (10) an einer umfangsseitigen Stelle vor der Mischzone (11) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mischelemente (6) des Rotors (2) im wesentlichen entlang der Gehäusefläche des Rotors erstrecken und daß die Elemente (6) eine querverlaufende Führungskante (7) und eine schrägverlaufende Nachlaufkante (8) aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die stationären Mischelemente (12) einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweisen und daß der Radialabstand zwischen einander gegenüberliegenden Elementen (6 bzw. 12) 2-20 mm mißt.

7. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (10) direkt hinter dem Pulpenauslaß (4) mit einer zylindrischen Fläche (13) ausgebildet ist, die 5-180º des Umfangs der Kammer einnimmt und in einem Radialabstand von 1-4 mm von den Mischelementen (6) des Rotors (2) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (5) für das Behandlungsmittel in der Kammer (10) zwischen dem Pulpeneinlaß (3) und der Mischzone (11) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (5) für Behandlungsmittel in der Kammer (10) vor dem Pulpeneinlaß (3) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß Einlässe (5) für Behandlungsmittel in der Kammer (10) sowohl vor als auch hinter dem Pulpeneinlaß (3) angeordnet sind.