DE1063450B - Verfahren und Vorrichtung zur Vorbereitung von Holzschnitzeln oder aehnlichen zellulosehaltigen Rohstoffen zwecks Gewinnung von Halbzellstoff oder Zellstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vcifahren zui Voi bereitung -vonHol/schnit/eln oder ähnlichen /elluloschaltigen Rohstoffen /weeks Gewinnung von HaIb-/ellstoff oder gegebenenfalls von Zellstoff, wobei der Rohstoff mit Dampf hoheien Übet drucks und an schließend mit Dampf geringeren Überdrucks behandelt und gegebenenfalls anschließend nach Einfühlung von Aufschlußchemikahcn in dampfformigei odei flussiger Phase gekocht wird

Es sind Verfahren /ui Gewinnung von Halb/ellstoff oder Zellstoff bekannt bei denen Hol/schnit/cl in tiockenem Zustand odei gegebenenfalls mit Zusatz von aufschließenden Chemikalien einem hohen Dampfoder Gasdiuck ausgesetzt und dann plot/hch vollständig entlastet oder explosionsartig aus dem Druck kochet hei ausgepreßt A\etden Bei diesen Verfahien beruht die Auffaseiung auf der Auswnkung des plötzlichen Druckabfalls, wobei es im allgemeinen gleichgültig ist, ob die Druckatmosphaie Dampf, Luft oder Gas ist

Es sind auch bereits Vci fahren bekanntgeworden die ohne explosionsartigen Druckabfall arbeiten Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wild das Rohmaterial einer ein- oder mehrmaligen Dampf voi behandlung unterzogen, bei weichet dei Druck auf 0,35 bis 3,5 atu gesteigert und dann wiedei abgesenkt wild Anschließend wird Kochflussigkeit eingeführt und das Material kuiz/citig unter Druck bis /u 7 atu impui gnicit worauf der gioßte Teil der Kochflussigkeit abge/ogen und das Kochen fur 2 bis 3 Stunden foitgeset/t wnd

Dieses Verfahien weist den Nachteil einet langen Gesamtbehandlungs/eit auf die mindestens 2 Stunden betragt

Das Ziel der Erfindung hegt demgegenubei in dei Schaffung eines Verf.ah 1 ens der eingangs angegebenen Alt das ebenfalls ohne explosionsartiges Nachlassen des Drucks aibeitet, aber eine wesentlich kur/eie Gesamtbehandlungs/eit ergibt

Dies wird eifindungsgemaß dadurch en eicht, daß in dei ei sten Dampfstufc auf einen Druck von 5 3 bis 20 atu aufgeheizt und dicsei Druck nach Ei reichen des Höchstwertes sofoit odei nach einer Verwcil/eit bis /u 5 Minuten auf 0,35 bis 3,5 atu vci mindert wnd _p„ Bei der Herstellung von Faserstoffen fm Isolationsmateiial oder Hartfaserplatten genügt diese Dampfstufe als alleinige Behandlung In diesem Fall betiagt die Dauer eines vollständigen Arbeits/yklus 6 bis 8 Minuten

Zur Gewinnung von Zellstoff genügt eine anschließende Weiterbehandlung mit Kochflussigkeit durch Imprägnieren unter einem Druck von 7 bis 20 atu fur 1 bis 5 Minuten, Abziehen der ubei schussigen Kochflussigkeit und Kochen unter Dampf chuck Verfahren und Vorrichtung

zur Vorbereitung von Holzschnitzeln oder ähnlichen zellulosehaltigen Rohstoffen zwecks Gewinnung von Halbzellstoff oder Zellstoff

Anmelder

The Bauer Bros. Company, Sprmgnelct:"(5hTo (V. St. A.)

Vertreter Dipl -Ing E Prinz, Patentanwalt, Munchen-Pasing, Bodenseestr 3 a

Anton J Horstman und Lee E Eberhard,

Springfield Ohio (V St A), sind als Erfinder genannt worden

λ on etwa 17,5 atu fur 5 bis 15 Minuten In diesem Fall betragt die Gesamtdauer eines Arbeitszyklus etwa 25 Minuten

Gemäß einer bevorzugten Durchfuhiungsart des erfmdungsgemaßen Verfahrens wird von der ersten Dampfstufe an bis /ur chemischen Fertigkochung auch /wischen den einzelnen Behandlungsstufen ein ubetatmosphanscher Druck im Kocher aufrechterhalten

Zur Duichfuhrung des eifindungsgemaßen Verfahrens kann eine an sich bekannte Vonichtung verwen det werden, die aus einem senkiecht stehenden Kocher besteht, in dessen unterem Teil ein nach unten konisch \^erjungtes Sieb angeoidnet ist

Diese Vorrichtung wird erfindungsgemaß so ausgebildet, daß zwischen dem Sieb und den Seltenwanden des Kochers ein großei Zwischenraum besteht und der Dampfeinlaß so angeoidnet ist, daß der Dampf m diesen Zwischenraum eintritt

Det Vorteil dieser Konstruktion hegt darin, daß dei Dampf sehr schnell über die gesamte Siebflache mit dem Rohmateiiai m Berührung kommt

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung erläutert In der Zeichnung zeigt

Fig 1 einen Schnitt durch einen zur Durchfuhrung des Verfahrens dienenden Kocher und Fig 2 ein Schema der verwendeten Gesamtanlage

In Fig 1 ist ein Kocher 10 dargestellt, der etwa die Gestalt eines senkrecht stehenden, geschlossenen,

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zylindrischen Tanks hat. An der Obci- und Unterseite des Kochers 10 sind axiale öffnungen 11 bzw. 12 angebracht, und es sind weitere öffnungen 13 und 14 an der Oberseite des Kochers und weitere Öffnungen 15 und 16 an der Unterseite des Kochers vorhanden. Die öffnungen dienen zum Anschluß von 'Rohrleitungen 17 bis 23 (Fig. 2). Γη das Rohr 17 ist vor der öffnung 11 ein Absperrventil 24 eingefügt, das mittels einer Vorrichtung 25 fernbedient wind. Entsprechende Ventilvorrichtungen 26 bis 31 sind in die verschiedenen !Rohrleitungen 18 bis 23 eingefügt.

Im Kocher 10 ist ein nach unten konisch verjüngtes Sieb 32 angeordnet, dessen offene Schmalseite in die öffnung 12 mündet. Die Seitenwand des Kochers 10 sind auf der Höhe des Siebes etwa gerade, so daß ein verhältnismäßig großer Raum zwischen der Innenwand des Kochers und dem Sieb 32 besteht.

Dem Rohr 17 wird das zu behandelnde Rohmaterial, z. B. Rohholzschnitzcl oder anderes faseriges Material zugeführt. Das !Rohr 18 dient zum Ablassen des bearbeiteten Fasermatcrials. Das Rohr 19 dient zur Entlüftung und führt beispielsweise in den freien Luftraum. Das Rohr 21 dient zur Zuführung eines Druckmittels, z. B. Luft oder Dampf. Das Rohr 22 führt zu einem Dampferzeuger.

Das Rohr 23 steht mit der Unterseite eines Vorratsbehälters 33 für Kochflüssigkeit in Verbindung. Parallel zum Rohr 23 liegt ein Rohr 34, welches an seinem einen Ende gleichfalls mit der öffnung 16 in Verbindung steht, während sein anderes Ende am unteren Teil des Behälters 33 angeschlossen ist. Das Rohr 23 enthält zusätzlich zum Ventil 31 emc Pumpe 35. In das IRohr34 sind im Abstand voneinander Absperrventile 36 und 37 eingefügt.

Zwischen den Ventilen 36 und 37 mündet in das Rohr 34 eine Leitung 38, die zum Boden eines Drucktanks 39 führt. In der Leitung 38 beendet sich ein Absperrventil 41. In das obere Ende de;, Tanks 39 mündet ein Rohr 42. welches das zuvor erwähnte Druckmittel in Form von Luft oder Dampf zuführt und in welches ein Absperrventil 43 eingefügt ist. Ferner ist das obere Ende des Tanks 39 über ein Rohr 44 mit dem Behälter 33 verbunden. Tn der Leitung 44 sitzen eine Pumpe 45 sowie zwischen der P'umpe 45 und dem Tank 39 ein Absperrventil 46.

Zur Durchführung des Verfahrens werden die faserhaltigen Stoffe, z. B. Holzschnitzcl, durch die öffnung 11 in den Kocher 10 gebracht. Zu diesem Zeitpunkt sind natürlich die Ventile 24 und 27 geöffnet, während die übrigen Ventile der Anlage geschlossen sind. Wenn der Kocher 10 teilweise gefüllt ist, wird das Ventil 29 geöffnet, um Dampf unter Druck in den Zwischenraum zwischen das Sieb und die Wand des Kochers einzulassen. Beim weiteren Füllen des Kochers wird also die Luft aus diesem ausgestoßen, da der Dampf aus der öffnung 15 durch den Kocher und durch das darin enthaltene Rohmaterial nach oben steigt und die Luft zum oberen Ende des Kochers und durch die Entlüftungsöffnung 13 nach außen treibt.

Sobald der Kocher mit Rohmaterial angefüllt ist, werden alle Ventile außer dem Ventil 29 geschlossen. Dann wird Dampf in den Kocher eingelassen. Da der Kocher nun nicht mehr entlüftet wird, steigt der Druck im Kocher schnell an. Das Sieb 32 s.ctzt dem eintretenden Dampf nur wenig oder gar 'icincn Widerstand entgegen, so daß die Geschwindigkeit des Druckanstiegs durch Reibungsverluste nicht wesentlich verringert wird. Man läßt den Dampfdruck im Kocher 10 ansteigen, bis er einen hohen Wert von mehr als 5 atü bis zu 20 atü erreicht. Dann bleibt der Druck für 0 bis 5 Minuten auf dem hohen Wert. Nach Beendigung dieser Zeit wird das Ablaßventil 27 geöffnet, worauf der Druck im Kocher schnell abnimmt.

Das beschriebene Dämpfen dsr Holzschnitzel bringt die gesamte Menge der Schnitzel auf einen gleichmäßigen Feuchtigkeitsgehalt. Dies ermöglicht das gleichzeitige Kochen von Holzschnitzeln mit verschiedenem Feuchtigkeitsgehalt, z. B. Mischungen von grünem Schnitzelholz und gedarrtem Holz oder zerschnitzcltem Furnierabfall.

Durch den beschriebenen Druckanstieg im Kocher und das darauffolgende Absinken dieses Druckes vor dem Einbringen der Kochflüssigkeit werden die Schnitzel verschiedenster Art äußerst aufnahmefähig für das Eindringen und die Absorption der Kochflüssigkeit.

Beim Ablassen des Dampfdruckes wird das Auslaßventil 27 offengehalten, bis ein bestimmter niedriger Druck erreicht ist, der zwischen 0,35 und 3,5 atii liegen kann, welcher jedoch über dem Druck der Außenluft gehalten wird, so daß keine Luft in den Kocher zurückkommen und die Luft ersetzen kann, welche zuvor ausgetrieben worden war. Nun können die gedämpften Holzschnitzel aus dem Kocher entnommen werden, oder ihre Behandlung kann durch Hinzufügen der Kochflüssigkeit fortgesetzt werden.

In dem zuerst erwähnten Fall wird das \^cntil 26 geöffnet, und das gesamte, im Kocher enthaltene Material wird durch den inneren Druck zur Öffnung 12 ausgeblasen. Falls in den Kocher 10 Flüssigkeit eingeführt werden soll, wird diese aus dem Behälter 33 in den Kocher gefördert und für eine bestimmte Zeit unter Druck gesetzt. Dadurch wird das Material gründlich mit der Flüssigkeit getränkt. Auf diesen \forgang kann eine weitere Behandlung folgen, nach welcher das Material abgelassen wird.

Beispielsweise kann das faserige Material nach der Tränkung in der Flüssigkeit gekocht werden, oder die Flüssigkeit kann abgelasser werden, worauf das Material in einer Dampfphase ohne Flüssigkeit gekocht wird. Während des Tränkungsvorgangs tritt eine beträchtliche Menge der Flüssigkeit in die Zellenstruktur des faserigen Materials ein, wodurch der Spiegel der Kochflüssigkeit abgesenkt wird, wenn diese nicht nachgefüllt wird. Hierzu dient der Drucktank 39.

Beispiel 1

Nach Einbringen des Rohmaterials in den Kocher wird der Anfangsdampfdruck auf 20 atü erhöht und für ungefähr 5 Minuten auf diesem Wert gehalten. Dann wird der Dampf bis auf einen Druck von 3,5 atü abgelassen. Darauf wird das Ablaß\^entil 26 geöffnet und die im Kocher enthaltene Schnitzelladung ausgetrieben. Man erhält dadurch ein Fasermaterial, das sich zur Herstellung von Isoliermaterial oder Hartfaserplatten eignet. Der vollständige Arbeitszyklus dauert 6 bis 8 Minuten.

Beispiel 2

Nach dem Füllen des Kochers wird der Anfangsdampfdruck auf einen Wert zwischen 5 und 20 atü erhöht. Er wird für 0 bis 5 Minuten auf diesem Wert gehalten. Dann wird der Druck durch öffnen des Ventils 27 auf einen Wert zwischen 0,35 und 1,75 atü verringert. Nach dieser Verringerung des Druckes wird das Ventil 31 in der Leitung 23 geöffnet, und die Pumpe 35 in dieser Leitung wird in Gang gesetzt, um Flüssigkeit aus dem Behälter 33 in den Kocher 10 zu fördern. Wenn der Kocher ganz oder teilweise mit Flüssigkeit gefüllt ist, wird das Ventil 31 geschlossen

und die Pumpe 35 außer Betrieb gesetzt. Das Rohr 21 wird dann mit einem Luftdruckerzeuger verbunden, und das Ventil 28 wird geöffnet, so daß Luftdruck auf die Kochflüssigkeit einwirken kann. Man läßt den Luftdruck auf einen Wert zwischen 7 und 20 atü ansteigen, auf welchem er für 1 bis 5 Minuten gehalten wird. Dann wird der Luftdruck abgelassen und Dampf über das Ventil 28 eingelassen, wobei gleichzeitig die Ventile 36 und 37 geöffnet sind. Dieses bewirkt, daß die im Kocher 10 enthaltene Flüssigkeit in den Behälter 33 zurückgebracht wird. Nach dem Füllen des Kochers wird dabei während des ganzen Zyklus der Druck niemals wieder auf den Druck der Außenluft reduziert, so daß keine Luft von außen eintreten kann. Dadurch, daß gleichzeitig mit dem Einfüllen der Holzschnitzel Dampf in den Kocher eingelassen wird, wird die meiste Luft aus dem Kocher getrieben, so daß sie vom Arbeitsgang ausgeschlossen ist.

Beispiel 3

¹ ao

In Abänderung des Verfahrens nach Beispiel 2 wird das Ventil 28 nicht abwechselnd an Luft und Dampf angeschlossen, sondern nur mit einem Dampferzeuger verbunden. Ferner bleibt das Ventil 28 geschlossen, während das Holz mit der Flüssigkeit getränkt wird, und zum Nachfüllen der absorbierten Flüssigkeit dient die Pumpe 45. Dazu wird das Ventil 31 geschlossen, und die Ventile 36, 41 und 46 werden geöffnet, nachdem der Kocher 10 durch die Pumpe 35, welche zweckmäßigerweise eine Niederdruckpumpe mit großem Förderraum ist, gefüllt worden ist. Dann wird die Pumpe 45 angelassen, durch welche ein hydrostatischer Druck über den Tank 39, das Rohr 38 und das Rohr 34 auf die im Kocher 10 enthaltene Flüssigkeit ausgeübt wird. Dieser Druck gewährleistet den erwünschten Druck im Kocher und die Aufrechterhaltung der vollen Flüssigkeitsmenge. Die Pumpe 45 ist vorzugsweise eine Hochdruckpumpe mit kleinem Förderraum. Ein ähnlicher hydrostatischer Druck kann dadurch erzeugt werden, daß das Ventil 43 geöffnet wird, um Luft- oder Dampfdruck in den oberen Teil des Tanks 39 einzulassen, wo er auf die im Tank befindliche Flüssigkeit und damit auf die Flüssigkeit im Kocher 10 einwirkt.

Beispiel 4

45

Nachdem die Tränkung der Schnitzel entsprechend einem der Verfahren nach Beispiel 2 oder 3 beendet ist, werden die Schnitzel in der Dampfphase gekocht. Hierzu wird die im Kocher befindliche Flüssigkeit in der oben beschriebenen Weise in den Behälter 33 zurückgedrückt. Dann wird das Ventil 36 geschlossen, und das Ventil 29 wird geöffnet, um Dampf in den Kocher einzulassen. Die im Kocher enthaltenen Schnitzel werden dann für eine Dauer von 5 bis 10 Minuten durch den Dampf gekocht, welcher durch das Ventil 29 eintritt. Die Länge dieser Zeit hängt von der Art des verarbeiteten Materials und von der besonderen Beschaffenheit des erwünschten Endprodukts ab.

Nach Beendigung des Kochvorgangs wird das Ventil 29 geschlossen, während das Ablaßventil 26 und das obere Dampfventil 28 geöffnet werden. Der durch das Ventil 28 in den Kocher eintretende Dampf bläst das gekochte Material aus dem Kocher durch die Auslaßöffnung 18 in einen (nicht dargestellten) Behälter. Danach können die gekochten Schnitzel entsprechend dem erwünschten Endergebnis weiterbehandelt werden.

Wenn die Schnitzel in der Flüssigkeit gekocht werden sollen, wird die Flüssigkeit nach dem Tränkungsvorgang nicht aus dem Kocher entfernt. Das Ventil bleibt geschlossen, und das Ventil 28 wird geöffnet, um Dampf in den Kocher einzulassen, welcher mit Schnitzeln und mit Kochflüssigkeit gefüllt ist. Das Kochen der Schnitzel in der Flüssigkeit dauert beträchtlich länger als das Kochen in Dampf, da sowohl die Temperatur der Kochflüssigkeit als auch die der Schnitzelmasse erhöht werden muß.

Nach Beendigung des Kochens der Schnitzel in der Flüssigkeit werden die Ventile 36 und 37 geöffnet, worauf die Flüssigkeit in den Behälter 33 zurückgeführt wird. Nachdem die Flüssigkeit aus dem Kocher entleert ist, wird das Ventil 36 geschlossen und das Ablaßventil 26 geöffnet. Durch die fortdauernde Einwirkung von Dampf über das Ventil 28 werden die gekochten Schnitzel aus dem Kocher über die Ablaßöffnung 18 in einen (nicht dargestellten) Behälter geblasen. Die weitere Verarbeitung der gekochten Schnitzel hängt von dem erwünschten Endprodukt ab.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Vorbereitung von Holzschnitzeln oder ähnlichen zellulosehaltigen Rohstoffen zwecks Gewinnung von Halbzellstoff oder gegebenenfalls von Zellstoff, wobei der Rohstoff mit Dampf höheren Überdrucks und anschließend mit Dampf geringeren Überdrucks behandelt und gegebenenfalls anschließend nach Einführung von Aufschlußchemikalien in dampfförmiger oder flüssiger Phase gekocht wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Dämpfstufe auf einen Druck von 5,3 bis 20 atü aufgeheizt und dieser Druck nach Erreichen des Höchstwertes sofort oder nach einer Vcrweilzeit bis zu 5 Minuten auf 0,35 bis 3,5 atü vermindert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der ersten Dämpfstufe an bis zur chemischen Fertigkochung auch zwischen den einzelnen Behandlungsstufen ein überatmosphärischer Druck im Kocher aufrechterhalten wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, bestehend aus einem senkrecht stehenden Kocher, in dessen unterem Teil ein nach unten konisch verjüngtes Sieb angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sieb (32) und den Seitenwänden des Kochers (10) ein großer Zwischenraum besteht und der Dampfeinlaß (15) so angeordnet ist, daß der Dampf in diesen Zwischenraum eintritt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 492 795, 492 796,
228, 559 405;

britische Patentschrift Nr. 738 815;

USA.-P'atentschriften Nr. 2 640 774, 2 711 369;

Das Papier, 7. Jahrgang, 1953, S. L 109 (Referat über eine Arbeit von N. N.).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 607/120 8.