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Verfahren zum Entfernen der wasserhaltigen Rückstände aus Seihgefäßen,
insbesondere aus Perkolatoren zum Verzuckern cellulosehaltigen Materials Die Erfindung
befaßt sich mit einem Verfahren zum Entfernen der wasserhaltigen Rückstände, des
sogenannten Kuchens, aus ;Seihgefäßen bei erhöhten Drucken und Temperaturen, insbesondere
aus Perkolatoren zum Verzuckern cellulosehaltigen Materials mittels verdünnter-Säure.
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Es ist bekannt, zu diesem Zweck das Gefäß mittels eines unten angebrachten
Verschlusses rasch zu öffnen. Diese Maßnahme hat eine plötzliche Entspannung des
dem Kuchen anhaftenden Wassers und damit seine nahezu explosionsartige Verdampfung
zur Folge, durch die der mehr oder weniger feste Kuchen zerrissen und zugleich aus
dem ,Gefäß ausgestoßen wird. Da nun beim Öffnen des Verschlusses der Druck unten
rascher absinkt als oben, entsteht oben ein überdruck, der, überschreitet er ein
gewisses Maß, durch den Kuchen ein Loch drückt. Der restliche Kuchen kann dann nur
noch auf sehr umständliche Weise, z. B. mittels Preßlufthämmer oder Spitzhacken,entfernt
werden.
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In erhöhtem Grade besteht diese Durchschlagsgefahr, wenn der vorausgegangene
Reaktionsprozeß noch dazu ein von oben nach unten gerichtetes Temperaturgefälle
hinterließ, wie es namentlich bei
der Holzverzuckerung nach dem
Perkolationsverfahrender Fall ist, bei dem heiße Wasserschübe mittels Dampfes noch
höherer Temperatur von oben her durch das Gefäß bedrückt werden.
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Die Verbesserung gemäß der Erfindung besteht nun darin, daß man nach
Beendigung des Perkolationsprozesses und des Ablaufes der Flüssigkeit aus dem Perkolator
von unten nach oben Dampf durch den Kuchen strömen läßt.
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Auf diese Weise läßt sich obererwähnte Temperatur- bzw.Druckdifferenz
weitgehend ausgleichen oder sogar ein aufwärts gerichtetes Druckgefälle erzeugen.
Die Gefahr des Durchschlagens wird dann regelmäßig vermieden.
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Ist vom vorher durchgeführten Reaktion.sprozeß im oberen kuchenfreien
Raum ein Dampfpolster höheren Druckes, als es der Temperatur des Kuchens entspricht,
zurückgeblieben, so wird zunächst durch ein am Oberteil des Gefäßes angebrachtes
Organ (Ventil) so viel Dampf abgeblasen, daß der Druck in diesem Raum in kurzer
Zeit etwa auf den der Kuchentemperatur im unteren Konus des Perkolators entsprechenden
Wert absinkt. Liegt ein Überdruck oben von vornherein nicht vor, .so bedarf es dieser
Maßnahme natürlich nicht.
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Die gewünschte Dampfströmung durch den Kuchen von unten nach oben
und -damit ein aufwärts gerichtetes Druckgefälle im Kuchen kann nun durch Senkung
des Druckes im kuchenfreien Raum unter den der Kuchentemperatur entsprechenden Wert
durch weiteres Dampfabblasen aus dem Perkolatoroberteil herbeigeführt werden.
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Ein solches Strömen von Dampf durch den Kuchen von unten nach oben
kann auch dadurch erzielt werden, daß kurze Zeit vor dem Öffnen des Entleerungsverschlusses
und vorzugsweise auch während des Entleerens Dampf von unten nach oben durch die
Gefäßfüllung gepreßt wird.
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Während des Dampfeinpressens von unten wird durch Regulieren des oberen
Abblasorgans der Dampfdruck im kuchenfreien Raum zweckmäßig unter dem Sattdampfdruck
gehalten, der der Temperatur des Kuchens im unteren Perkolatorkonus entspricht.
Der Dampfdruck im kuchenfreien Raum läßt sich unmittelbar messen. Die Temperatur
und den zugehörigen Sattdampfdruck des schwer zugänglichen Kuchens stellt man am
einfachsten mittelbar fest, und zwar durch Messung der Temperatur der Würze bei
ihrem kurz vorausgegangenen Ablauf. Sattdampfdruck und Temperatur, zwischen denen
die bekannte gesetzmäßige Abhängigkeit besteht, werden dann zueinander in Beziehung
gesetzt. An Stellt des exakten Meßv erfahrens kann man auch ein empirisches Verfahren
anwenden. Ein solches wird in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel der Erfindung
beschrieben werden.
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Der Dampfeinlaß erfolgt zu Anfang am zweckmäßigsten durch die unterste
iStelle des Gefäßes, d. b. bei Perkolatoren durch den sogenannten Dämpfstutzen.
Dadurch wird zugleich erreicht, daß die vom Kuchen festgehaltene, sich überwiegend
unten ansammelnde Flüssigkeit teils nach oben verdrängt wird, so daß dann der Kuchen
annähernd gleichmäßig mit Wasser durchfeuchtet ist. Auf diese Weise werden günstigere
Vorbedingungen für den späteren Zerreißvorgang geschaffen, der sich dann auf den
ganzen Kuchen erstreckt.
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Im weiteren Verlauf des Verfahrens ist es vorteilhaft, den Dampf durch
das Filter einzupressen, um den Kuchen, der gerade am Filter meist fest anhaftet,
zugleich von ihm zu lösen oder zu lockern und dadurch das Ausstoßen zu erleichtern.
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Blei Gefäßen, deren die Form eines Kegelstumpfs aufweisender Filter
in Höhenabschnitten unterteilt ist, die mit den Dampfleitungen gesondert drosselbar
in Verbindung stehen, läßt sich das Verfahren noch dadurch vorteilhafter gestalten,
daß man den Dampf durch die einzelnen :Abschnitte nicht gleichzeitig, sondern nacheinander
einpreßt, am besten in der Reihenfolge von unten nach oben. Es ist dann ,Gewähr
dafür gegeben, daß der Kuchen von allen Filterstellen abgedrückt wird. Bei gleichzeitig
eingeschalteten Abschnitten würde der Dampf hauptsächlich den widerstandsgeringeren
Weg über den oberen Abschnitt nehmen und den Kuchen unten nicht oder zu wenig lockern.
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Einen Perkolator mit höhenunterteiltem Filter stellt ,die Zeichnung
dar, an Hand welcher nachstehend ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
für den Fall der Holzverzuckerung besprochen werden soll.
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Die .Entleerung des Perkolators a von dem im wesentlichen aus Ligninrückstände.n
bestehenden Kuchen b wird regelmäßig unmittelbar im Anschluß an den mit verdünnter
.'Säure durchgeführten Perkolationsprozeß; also nach Ablauf der Würze, vorgenommen.
Zu diesem Zeitpunkt liegt im Perkolator noch ein von oben nach unten verlaufendes
Temperaturgefälle vor, und zwar hat der obere kuchenfreie Raum c, in dem vom Perkolationsprozeß
her ein Dampfpolster zurückblieb, z. B. etwa i83° C, während die Temperatur des
Kuchens in seinen oberen (Schichten etwa t78° C, in seinen unteren Schichten etwa
t73° C beträgt. Aus dem Temperaturunterschied ergibt sich, daß der Druck des Dampfpolsters
größer ist, als es der Temperatur des Kuchens entspricht, so daß, würde der Entleerungsverschluß
d jetzt geöffnet «-erden, ein Durchbruch des Kuchens zu befürchten wäre.
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Die Beseitigung des Druckpolsters kann im Verein mit dem Durchfeuchten,des
Kuchens erfolgen. Sie läßt sich aber auch vorher oder nachher durchführen. Bietriebsmäßig
eignet sich die letztgenannte Reihenfolge am besten, namentlich wenn beide Maßnahmen
zeitlich etwas überlappt werden.
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In diesem Falle wird also zunächst für die gleichmäßige Durchfeuchtung
des Kuchens gesorgt, indem man bei vorerst noch geschlossenem oberem Abdampfventil
e durch den Dämpfstutzen f Dampf einströmen läßt, wozu das Hauptdampfventil
g und .das Dämpfstutzenventil dz zu öffnen ist. Nach einigen Minuten wird die Dampfzufuhr
abgestellt. Gleichzeitig oder schon kurz vorher öffnet man das obere Absperrventil
c so weit, daß das im Raum c
befindliche Dampfpolster überhöhten
Druckes abströmen kann und die Temperatur in diesem Raum in etwa 3 bis 5 Minuten
von r83° C auf die Durchschnittstemperatur des Kuchens oder seine unterste Temperatur
absinkt. Am besten geht man aus Sicherheitsgründen noch unter die tiefste Kuchentemperatur.
Besonders bewährt hat sich eine Senkung der Temperatur im kuchenfreien Raum auf
etwa 165 bis 16o° C. Diese Maßnahme hat bereits die angestrebte Umkehrung des Temperaturgefälles
zur Folge; denn in den unteren Kuchenschichten herrscht, wie festgestellt wurde,
zu diesem Zeitpunkt noch eine um etwa 3° C höhere Temperatur. Der Temperaturunterschied
ist allerdings noch gering. Außerdem rußte für die Umkehrung des Gefälles ein Temperaturverlust
in Kauf genommen werden, der an sich unerwünscht ist, da die Zerreißwirkung beim
späteren Entspannen mit der Temperatur abnimmt. Um den Temperaturverlust zu belieben,
kann nun noch weiterer Dampf von unten nach oben durch die Gefäßfüllung geblasen
werden, und zwar am zweckmäßigsten durch das Filter, das im vorliegenden Falle in
die Höhenabschnitte i und k unterteilt ist. Zunächst erfolgt der Dampfeinlaß
vorzugsweise durch den unteren Abschnitt i, wozu das untere Ringleitungsventil
L
zu öffnen ist. Das Hauptdampfventil g steht bereits of'f'en. Dadurch wird,
wie schon erwähnt, zugleich der Kuchen vom unteren Teil des Filters gelockert. Ferner
hat der Dampfeinlaß durch den unteren Abschnitt namentlich bei konischem Filter
den Vorteil,.daß der Dampf, weil hier die Filterporen zentraler liegen, bis in den
Kern des Kuchens vordringt und diesen über seinen ganzen Querschnitt gleichmäßig
durchwärmt, was der Gleichmäßigkeit der Zerreißwirkung später zugute kommt. Die
einströmende Dampfmenge wird so bemessen, daß trotz des in geringem Maße geöffneten
oberen @bdampfventils e die Temperatur oben in etwa i Minute oder weniger um einige
Grade, z. B. 5 bis 8° C, ansteigt. Dann sperrt man das Ventil l ab und öffnet das
Ventil m, so daß der Dampf nun durch den oberen Abschnitt k eingeblasen wird und
die Temperatur im Raum c sich um einen weiteren kleinen Betrag, z. B. 3 bis 8° C,
erhöht. Am besten strebt man eine Endtemperatur im kuchenfreien Raum c von etwa
175° C an. Im unteren Teil des Kuchens herrscht dann eine Temperatur von ungefähr
i8o° C. Es liegt also nun ein größeres, von unten nach oben gerichtetes Temperaturgefälle
bei höherer Durchschnittstemperatur vor.
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Die Entleerungsvorrichtung d kann jetzt ohne Durchschlagsgefahr geöffnet
werden. Wegen der dabei eintretenden Drucksenkung namentlich im unteren. Teil des
Perkolators a ist das obere Abdampfventil e nun ganz zu öffnen; andernfalls könnte
zwischen dem oberen und' dem unteren Raum eine durchschlagsgefährliche Druckdifferenz
entstehen. Mit denn Öffnen der Entleerungsklappe d setzt nun auch bereits das. Zerreißen
und Ausstoßen des Kuchens ein. Durch den oberen Filterabschnitt k wird dabei immer
noch Dampf zugeführt. Seine Abstellung erfolgt zweckmäßig erst, sobald der, Druck
im kuchenfreien Raum c auf 2/3 bis 1/z dies Wertes beim Öffnen der Klappe gesunken
ist. Wenige Sekunden später ist der gesamte. Kuchen a:usges.toßen, ohne" daß nennenswerte
Mengend zurückbleiben.
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Die, übrigen, nicht näher bezeichneten Armaturen. dies dargestellten
Perkol:ators dienen zur Durchführung des dem Entleeren vorausgehenden Reakt i an
sp ro,zeis ses.