DE1028874B - Verfahren und Vorrichtung zum Aufschluss von Stroh - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Zum Aufschluß von cellulosehaltigen Materialien, wie ζ. B. Roggen-, Weizen- und Gerstenstroh sowie anderen einjährigen Pflanzen, bedient man sich seit langem der bekannten Stand- oder Kugelkocher, in denen das aufzuschließende cellulosehaltige Material mit alkalisch oder sauer reagierenden Flüssigkeiten unter Druck erhitzt wird. Um das cellulosehaltige Ausgangsmaterial vollständig mit Lauge zu befeuchten und den Ansatz gut durchzumischen, wird beim Standkocher die Lauge am unteren Ende des Kochers abgezogen und oben in den Kocher zurückgeführt, während man den Kugelkocher langsam rotieren läßt. Diese beiden Maßnahmen werden im folgenden als Stoffdurchmischung bezeichnet.

Es wurde nun gefunden, daß man vorhandene Stand- und Kugelkocher in erhöhtem Maße zum Aufschluß von Stroh ausnutzen kann, wenn man den Aufschluß in Stand- oder ruhenden Kugelkochern bei einem Laugeverhältnis von 1:10 bis 1:20, vorzugsweise 1:10 bis 1:15, bei Normaldruck und Temperaturen zwischen 90 und 100⁰C unter Rühren der Strohmasse durchführt.

Die Zeichnung zeigt eine Vorrichtung, wie sie zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwandt wird. Ein Kugelkocher 1 üblicher Bauart ist bei 2 und 3 gelagert. Seine Antriebsvorrichtung 4 ist so arretiert, daß sich der Kocher nicht mehr drehen kann. Durch das Mannloch 5 ragt die senkrechte Welle 6 der Rührvorrichtung in den Kocher hinein. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung besteht die Rührvorrichtung aus den beiden, auf einer Welle befindlichen Propellern 7 und 8, wobei der obere Propeller 7 oberhalb der Mitte des Kochers angebracht ist, jedoch so, daß er bei der normalen Kocherfüllung innerhalb des Stoffes liegt. Die Flügel der beiden Propeller 7 und 8 können in entgegengesetztem Sinne gedreht werden. Der Kraftbedarf der Antriebsvorrichtung für das Rührwerk beträgt ein Mehrfaches des Kraftbedarfes der früher benutzten Antriebsvorrichtung für Kugelkocher, vorzugsweise etwa das 4- bis 8fache. An Stelle des aus zwei Propellern bestehenden Rührwerkes kann man auch beliebige andere Rührvorrichtungen verwenden. Durch einen unteren am Kugelkocher angesetzten Ventilstutzen 9 kann der Stoff abgelassen werden.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens füllt man den Kocher mit heißer Lauge, deren Temperatur 90 bis 100⁰C, vorzugsweise 90 bis 95⁰C, beträgt. Man füllt so weit, daß der obere Rührer von der Lauge bedeckt ist und daß die Lauge beim Inbetriebsetzen des Rührers einen Kegel oder Trichter bildet. Schüttet man nun Häcksel in den Kocher, so wird der Häcksel durch den von der Lauge gebildeten Einzugskegel eingesaugt und sehr schnell unter die Oberfläche der Flüssigkeit gebracht. Es wird so viel Häcksel eingefüllt, daß die Stoffverdünnung, worunter hier das Verhältnis Häcksel zu Lauge verstanden wird, im Bereich von 1:10 bis 1:20, vorzugs-Verfahren und Vorrichtung
zum Aufschluß von Stroh

Anmelder:

Papier und Pappe Aktiengesellschaft,
Düsseldorf-Holthausen, Henkelstr. 67

Dipl.-Ing. Franz Offermanns, Inden (Kr. Jülich),

Adolf Rühling, Düsseldorf,

und Albin Körner, Monheim (Rhld.)-Blee,

sind als Erfinder genannt worden

weise von 1:10 bis 1:15, liegt. Die Temperatur des Kocherinhaltes wird durch Zugabe von Dampf auf 90 bis 100⁰C, vorzugsweise 90 bis 95° C, gehalten.

Durch die Anordnung eines Propellers oberhalb der Mitte der Kocherhöhe wird erreicht) daß bei einem minimalen Kraftaufwand für die Rührvorrichtung die für die Bildung eines Einzugskegels erforderliche starke Rotation der Flüssigkeit aufrechterhalten wird. Es ist nicht erforderlich, daß die im unteren Teil des Kochers befindliche Flüssigkeit diese starke Rotation mitmacht. Sobald der Häcksel in die Lauge eingetragen worden ist, kann man das Rühren sogar ganz einstellen. Da aber der Aufschluß der cellulosehaltigen Materialien durch Rühren vergleichmäßigt wird, kann man dafür sorgen, daß auch der im unteren Teil des Kochers befindliche Stoff durchwirbelt wird. Bei der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung geschieht dies durch ein Zweipropeller-Rührwerk, wobei der obere Propeller die Flüssigkeit nach unten drückt und so die Bildung eines Einzugskegels in der Flüssigkeit fördert. Sofern die Flügel des unteren Propellers im entgegengesetzten Sinn zum oberen gedreht sind, hebt dieser die Flüssigkeit an, und es bildet sich so ein oberer und ein unterer Strömungskreislauf aus. Wenn das Einfüllen des Häcksels beendet ist, kann das Rühren verringert werden. Hat man beispielsweise das Einfüllen des Häcksels bei einer Umfangsgeschwindigkeit der Rührvorrichtung von etwa 9 bis 12 m/Sek. vorgenommen, so kann die Umfangsgeschwindigkeit nach dem Einfüllen auf etwa 4 bis 8 m/Sek. gesenkt werden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, die für das Aufschließen des Strohes notwendige Zeit, die beim normalen Kugelkocherbetrieb etwa 3 bis 5 Stunden beansprucht, auf etwa ¹I₂ bis 1 Stunde zu senken. Oei; erhöhte Stoffdurchsatz gleicht die stärkere Stoffverdün-

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der Kugelkocher mit einer Geschwindigkeit von 2 Umdr./ Min. Nach Beendigung der Kochung war der Wassergehalt des Kocherstoffes durch das sich bildende Kondenswasser auf etwa 12000 kg gestiegen. Der Stoff wurde 5 im Refiner verarbeitet und dann einer Feinstsortierung unterworfen.

b) Neue Arbeitsweise

Hierzu wurde ein Kugelkocher gleicher Größe wie unter a) verwandt, der mit einem Rührwerk, wie in der Zeichnung dargestellt, versehen war.

In den Kocher wurden 155 kg Ätznatron als 0,57°/₀ige wäßrige Lösung von 9O⁰C eingefüllt. Dann wurde das

nung nicht nur aus, sondern erhöht die Leistung gegenüber den alten Kocherverfahren auf das - Doppelte und mehr. Außerdem werden die Festigkeitseigenschaften der aus diesen Stoffen erhaltenen Pappen oder Papiere verbessert.

Stehen mehrere Kocher zur Verfügung, so kann das
erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich gestaltet
werden, z. B. indem in einem ersten Kocher mit stark
rotierendem Rührwerk, das oberhalb der Mitte des
Kochers angebracht ist, das Mischen von Häcksel und io
Lauge vorgenommen und das Aufschließen begonnen
wird. Der Stoff wird dann unten abgezogen und von dort
in einen zweiten und gegebenenfalls von diesem in analoger Weise in weitere Kocher übergeleitet, deren Rührvorrichtungen keine Einzugskegel zu bilden brauchen und 15 Rührwerk in Gang gesetzt. Es lief mit 120 Umdr./Min. mit geringeren Geschwindigkeiten laufen können. Bei dieser Geschwindigkeit bildete sich in der Flüssigkeit

Da sich die Erfindung im wesentlichen auf die appara- ein starker Einzugskegel, in den möglichst schnell 2600 kg tive Ausgestaltung bezieht, sind Einzelheiten über den normales Roggenstrohhäcksel eingefüllt wurden. Das chemischen Teil nicht beschrieben worden. Selbstver- Stroh verschwand sofort unter der Flüssigkeitsoberfläche, ständlich läßt sich die Erfindung mit allen üblichen Auf- 20 Während des Einfüllens wurde das Stroh-Natronlaugeschlußlösungen durchführen. Gemisch mit direktem Dampf auf 95⁰C erwärmt und Es sind zwar schon Strohkochungen beschrieben wor- 1 Stunde lang auf dieser Temperatur gehalten. Nach den, in denen man die Lauge in wesentlich größerer Menge 1 Stunde war der Aufschluß beendet. Der Kocher wurde als bisher üblich, etwa bis zum 15,3fachen des Strohes, entleert und der erhaltene Stoff im Refiner verarbeitet angewandt hat, jedoch handelt es sich in beiden Fällen 25 und einer Feinstsortierung unterworfen, um labormäßige Versuche und man hat nicht versäumt, Aus den nach a) und b) erhaltenen Stoffen wurde auf darauf hinzuweisen, daß man sich hier von den Bedin- einer Versuchs-Kartonmaschine ein Karton hergestellt, gungen der Praxis entfernt hat. In dem einen Fall wird In der folgenden Tabelle sind die Versuchsergebnisse die in der Praxis angewandte Laugemenge als das einander gegenübergestellt. Bei der Angabe der pro Stunde 2,4fache des Strohes angegeben, und in einem anderen 3° verarbeiteten Menge Häcksel ist zu berücksichtigen, daß Fall hat man die Diskussion der bei 8facher Laugemenge sich die Zahlenwerte auf die reine Kochzeit beziehen, erhaltenen Ergebnisse nicht mehr für notwendig angesehen, weil man das Arbeiten mit derartigen Laugemengen nicht für tragbar angesehen hat. Dies ist verständlich,
da das Arbeiten mit so hohen Laugemengen eine Ver- 35
ringerung des Durchsatzes bedeutet. ErfmdungsgemäJ3
werden die hierdurch bedingten technischen Schwierigkeiten erst dadurch überwunden, daß man unter heftigem
Rühren arbeitet. Aus diesem Grunde wird die Erfindung
auch nur in der Kombination aus großer Laugemenge 40 χ
und kräftigem Rühren in Stand- oder ruhenden Kugelkochern gesehen.

Es ist auch schon bekannt, cellulosehaltige Materialien unter Rühren aufzuschließen. In einem Fall handelt es

Würde man die Füllzeiten mit in Betracht ziehen, so wurden sich diese Zahlenwerte noch weiter zugunsten des neuen Verfahrens verschieben.

Häcksel/Stunde verarbeitet Ausbeute, °/₀

Kartongeschwindigkeit der
Maschine, m/min

.,,,., „ , , . , , ο..!, j ._c Pappegewicht, g/m²

sich dabei aber um Holz und nicht um Stroh, und es 45 p_apnenstärke liegen bei Stroh insofern ganz andere Verhältnisse vor, '

als das feingehäckselte Stroh im Gegensatz zum Holz nur schwer in der Lauge unterzutauchen ist. Bei anderen ähnlichen Vorschlägen handelt es sich um ganz speziell für das Rühren ausgearbeitete Apparaturen, aus denen nicht einmal das der Erfindung zugrunde liegende Problem zu erkennen ist, das darin besteht, vorhandene Anlagen besser ausnutzbar zu machen. Außerdem wird in keinem Fall auf die Notwendigkeit der großen Stoffverdünnung hingewiesen, um das Rühren überhaupt bewerkstelligen zu können.

mm

H₂Ö-Gehalt,

Berstdruck bei 10 cm² Berstfläche, kg/cm²

Berstdruck bei 100 cm² Berstfläche, kg/cm²

Berstfestigkeit

Reißlänge, m

Dehnung, °/₀

Altes Verfahren

1,25 73

279 0,43 8,75

3,6

1,02 3,64 3527 2,95

Neues Verfahren

2,6 73

266 0,38 9,47

5,25

1,33 5,04 4523 3,45

Beispiel

In dem Beispiel wird die alte Arbeitsweise der neuen Arbeitsweise gegenübergestellt.

a) Alte Arbeitsweise

In einem Kugelkocher normaler Bauart und 33,5 m³ Inhalt wurden 5000 kg Roggenstrohhäcksel unter Zuhilfenahme eines Stampfers eingefüllt. Gleichzeitig wurden 350 kg Ätznatron als 3,7°/^β wäßrige Lösung zugesetzt. Anschließend wurde der Kocher mit direktem Dampf auf 5 atü erwärmt. Die Kochdauer betrug 4 Stunden, der Gesamtumtrieb 7 Stunden. Während der Kochung lief

Claims (3)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Aufschluß von Stroh unter erhöhter Ausnutzung vorhandener Anlagen, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufschluß bei einem Laugeverhältnis von 1:10 bis 1:20, vorzugsweise 1:10 bis 1:15, bei Normaldruck und Temperaturen zwischen 90 und 100° C unter Rühren der Strohmasse in Standoder ruhenden Kugelkochern durchgeführt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Stand- oder ruhenden Kugelkocher an sich bekannter Bauart, der mit einer Rührvorrichtung versehen ist, dessen senkrecht stehende Antriebswelle durch ein Mannloch des

Kugelkochers bzw. den Verschluß dieses Mannloches geführt ist, wobei der Kraftbedarf der Antriebsvorrichtung für das Rührwerk ein Mehrfaches des für die Antriebsvorrichtung der Stoffdurchmischung bei der alten Bauweise ausmacht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührvorrichtung oberhalb der Mitte des Kugelkochers angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 553 966, 562 770; französische Patentschriften Nr. 703 039, 869 331; britische Patentschrift Nr. 628 171; Der Papierfabrikant, Jahrg. 1941, S. 269;

Schriften des Vereins der Zellstoff- und Papier-Chemiker und -Ingenieure, Band 24: Zellstoff 1939—1946 von Georg Jayme, Darmstadt, 1953, S. 37, 38.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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