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Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Zellstoff.
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Kondensatpumpe führt. 23 bezeichnet eine Dampfkammer, in welche das Rohr 24 Dampf einführt und Abdampf durch das Einlaufrohr 25 eingeleitet wird. 26 bezeichnet eine Bedienungsluke.
Im Bodenteil des Verdampfers ist eine Anzahl sternförmig angeordneter Scheidewände 27 vorgesehen, um die vom Kocher zugeführte Lauge zu zwingen, einen verlängerten Weg quer zu den Heizrohren zum Ablaufstutzen 9 während der Konzentrierungseinwirkung des Dampfes in den Rohren zu passieren. Die Verdampfer dienen gleichzeitig als Vorerwärmer für die Lauge, je nachdem diese auf ihre bestimmte Temperatur gebracht und weiter unter Verdampfung der Kochlauge bis zumErreichen desAbblas- druckes erhitzt wird.
Der Abdampf von der Lauge entweicht durch den im oberen Teil des Verdampfers angebrachten Ablaufstutzen 28 und das Rohr 29, gelangt in die von der Dampfkammer umgebene Kammer 30 derart, dass eine Kreisbewegung bewirkt wird und ein entsprechendes Schleudern der Flüssigkeitsteilchen im Fliehkraftscheider und eine Überführung derselben in Dampfform durch Wärme von der Dampfkammer 23 hervorgerufen wird. Gegebenenfalls unverdampfte Flüssigkeit passiert durch die Öffnung 32 wieder in den Verdampfer. Der Abdampf vom Scheider 30 entweicht durch das Rohr und gelangt durch ein Ventil. M und einen Stutzen 25 in die Dampfkammer 23 des nächsten Verdampfers B. Die Kreisbewegung des Dampfes in der Kammer 30 wird dadurch bewirkt, dass der Abdampf im Dampfraum 33 durch die Röhre 28 und 29 tangential in 30 oben eingeleitet wird.
Die Öffnung 32 soll in der Tat kleiner sein als in Fig. 1 gezeigt und nur dazu dienen, die in 29 mitgerissenen Laugentropfen, die in 30 ausgeschleudert werden, in 33 zurückzuleiten. In 30 herrscht wegen des Ablaufrohres 31 niedrigerer Druck als in 33. Der Abdampf aus 29 strömt deshalb mit Geschwindigkeit in 30 hinein und wird darin kreisen.
Bei zwangläufiger Kreisführung der Kochflüssigkeit muss für jeden Verdampfer eine Zirkulationspumpe angeordnet sein. Jede Pumpe ist mit ihrem Kocher durch ein Bodensieb y und Ventil 13 verbunden.
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sechs Kocher und drei Verdampfer voraus, so wird jeder der letzteren abwechselnd mit zwei Kochern mittels einer Zweigleitung für die Zirkulationspumpe und Zweigleitungen vom Rohre 12 an die Kocher verbunden. In dieser werden die Verdampfer je mit seinem Kocher reiheverbunden und jeder Verdampfer erhält seine Wärme von demjenigen Verdampfer, der : den höchsten Druck hat.
Wenn derjenige Kocher, . der seinen grössten Druck und seine grösste Temperatur hat, auf Blasendruck heruntergebracht ist, erfolgt ein Umschalten dieser Verdampfer und des Kochers, indem die Ventile 13 und 14 geschlossen und die entsprechenden Ventile für den zweiten Kocher geöffnet werden.
Beim Kochen von Sulfatzellulose oder Sodazellulose geht man in der folgenden Weise vor :
Setzt man z. B. sechs Kocher voraus, welche mit einer Zirkulationsleitung vom Boden des Kochers verbunden sind, so können drei Verdampfer A, Bund a vorhanden sein, welche je eine Zirkulationspumpe. haben oder für natürliche Zirkulation eingerichtet sind. Die Koehlauge wird so von einem Kocher durch das Sieb 7, das Ventil 13 und die Zirkulationspumpe in den Verdampfer geführt, weiter im Zickzaek zum Ablaufstutzen 9 durch das Zirkulationsrohr 12 und durch das Ventil 14 in den oberen Teil des Kochers hinein. Im Kocher wird die Lauge gleichmässig durch das Material passieren und weiter wiederum durch das Sieb 7, zur Pumpe und in den Verdampfer gelangen.
Während dieses Kochens wird der Abdampf von jedem der Verdampfer A, Bund C mittels der Ventile 15 geregelt, indem man die Verdampfung reguliert, je nachdem jede Füllung auf die bestimmte Temperatur gebracht ist, u. zw. unter Berücksichtigung des Zusammensinkens des Materials im Kocher.
Es müssen dabei während der Inbetriebsetzung dieses Reihenkochers immer zwei Kocher fertig gefüllt Rein,, ehe der erste Kocher seine Höchsttemperatur erreicht hat, d. h. etwa eine Stunde nach dem Inbetriebsetzen des ersten Kochers, wenn dieser eine Temperatur von 100 C erreicht hat. Etwa, 20 Minuten nach dem Inbetriebsetzen-oder früher wird das Ventil 15 des Verdampfers B geöffnet und die Zirkulationspumpe für diesen Verdampfer tritt in derselben Weise in Tätigkeit wie bei dem Verdampfer A. Der Abdampf von A passiert nunmehr durch die Rohre 28, 29 in den Fliehkraftseheider 30 hinein, gelangt durch das Abdampfrohr 31 und ein Ventil 25 in den Heizraum 23 von B, weiter durch
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kann nunmehr. abgeblasen werden.
D. er. direkte Dampf wird dann in den Verdampfer B an 24 geschickt und der zweite Kocher wird'auf volle Temperatur gebracht, gleichzeitig wie der dritte Kocher durch den Verdampfer C : auf. die frühere Temperatur des zweiten Kochers und so fort gebracht wird.
Ehe der dritte Kocher seinen Koehpunkt err. eicht hat, muss ein neuer Kocher eingeschaltet werden.
Der Verdampfer A enhält somit Abdampf von dem Verdampfer a und so fort.
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In dieser Weise werden immer drei Kocher im Betriebe sein.
Die Heizrohre 16 der Verdampfer sind zickzackförmig auf-und ansteigend angeordnet, um sie
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als reduzierender Wärmetransmissionsfaktor.
Dabei wird mit einer Kondensatpumpe übFeher Abmessungen gearbeitet, dagegen dmreh die besondere Ausbildung der Heizrohre das Pulsieren des Kondensates bewirkt, wodurch eine rationelle und billige Warmetransmission bei einer gegebenen Koehflüssigkeit erreicht wird.
Bei dem gezeigten Verdampfer ist der Rohrsatz in der Längsrichtung mit Rücksicht auf die durch Temperaturunterschiede eintretende Verlängerung und Zusammenziehung frei beweglich angeordnet.
In der vorbeschriebenen Weise erfolgt das Kochen in einer bestimmten Reihenfolge, indem jede Füllung durch die vorhergehende geheizt wird. Es wird so der Verbrauch an Frischdampf praktisch unverändert gehalten, ist das System einmal in Betrieb gesetzt. Beispielsweise erzielt man bei Verdampfen
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während des Kochens wird das wirkende Alkali in dem Masse, wie es verbraucht wird, angereichert und geht in Natriumkarbonat über. Das Lösen der inkrustierenden Teile des Holzes erfolgt bei diesem System rascher und vollkommener, weil das Kondensat einerseits die Lauge nicht verdünnt, anderseits ein Teil des Wassers im Material verdampft, so dass die Kochlauge während des Kochens konzentriert gehalten wird.
Bei dieser Arbeitsweise wird auch ein wechselnder Wassergehalt des Ausgangsgutes ohne Nachteil sein, da das Eindampfen entsprechend geregelt wird. Durch das System wird der weitere Vorteil erreicht, dass das Rohmaterial ohne vorherige Lagerung benutzt werden kann.
Die grosse Wärmemenge, welche während des Abblasens des Kochers verlorengeht, wird in demselben Verhältnis reduziert, wie das Eindampfen der Lauge erfolgt. Die Erhöhung des Brennwertes der Lauge bedeutet einmal eine Vermeidung eines Nachverdampfens, anderseits eine Ausnutzung der Wärmemenge, welche aus dem Trockenstoff der Sehwarzlauge im Schmelzofen erhalten wird, u. zw. dadurch, dass ein Dampfkessel eingeschaltet wird, genügend gross, um die Wärme der Schmelzofengase auszunutzen.
Die höhere Konzentration der Schwarzlauge, welche durch dieses System erreicht wird, bedeutet einen grossen Schritt dem Ziele der Zellulosehersteller näher, durch die brennbaren Stoffe der Inkrusten des Rohstoffes von der Zufuhr von Brennstoff unabhängig zu werden.
Nach der Erfindung wird man vorteilhaft die Verdampfung der Kochflüssigkeit während des Kochprozesses derart regeln, dass das Volumen der Kochflüssigkeit in demselben Verhältnis reduziert wird, wie die Masse im Kocher zusammensinkt und das wirkende Alkali oder die Säure abnimmt. Dadurch wird erreicht, dass die Lösung der Inkrusten des Holzes schneller stattfindet, je nachdem die Koehflüssigkeit durch das Abdampfen konzentriert wird. Wie die Praxis bereits gezeigt hat, wird dadurch die Kochzeit selbst ganz erheblich verkürzt. Gleichzeitig wird die Festigkeit der Fasern, deren Bleichbarkeit usw. erhöht und die notwendige Alkalisäuremenge herabgesetzt. Die äusserste Grenze der zulässigen Verdampfung während des Kochens ist bestimmt durch das Zusammensinken der Holzmasse im Kocher.
Es sackt nicht nur die Masse als solche allmählich zusammen, sondern deren wirkliches Volumen nimmt ab, u. zw. in dem Masse, wie die Inkrusten gelöst und mit der Flüssigkeit entfernt werden.
Wird diese Grenze der Abdampfung nicht überschritten, so wird mit Sicherheit gewährleistet, dass die Holzmasse stets von Flüssigkeit umspült wird und ein Verkohlen nicht eintreten kann. Durch die Grenze wird auch die höchste Konzentration definiert, welche bei rein indirektem Kochen praktisch erreichbar ist.
Während der fortschreitenden Verdampfung der Kochflüssigkeit, u. zw. während des ganzen
Kochens, wird ein allmähliches Abgasen vorgenommen, so lange, bis der Kochdruck auf den Blasedruck herabgesetzt ist. Die abgezapften Gase werden zur indirekten Erwärmung von Verdampfern und Kochern verwendet, welche sich bei tieferer Temperatur und unter geringerem Druck befinden. Infolge der reihenweisen Verkupplung der Verdampfer mit den zugehörigen Kochern, die auf verschiedenen Temperaturund Druckstufen liegen, ist es möglich, die Abgase kontinuierlich in wirtschaftlicher Weise auszunutzen, u. zw. vom Anfang des Koches bis zu dessen Beendigung bzw. Niedergasen. Das Kochen spielt sich so bei kontinuierlich ansteigender und dann abfallender Kochtemperaturkurve ab.
Beim Dauerbetrieb der Anlage wird immer dem einen der Verdampfer A, B, C Frischdampf zugeführt, u. zw. demjenigen, der einen Kocher (bei Sulfatzellulose) die höehste Stufe von 130 bis 170 erhitzt, um dadurch einen raseheren Aufgang auf volle Temperatur zu erreichen.
Das Verfahren kann auch bei direktem Sulfitkochen in einer etwas abgeänderten Form benutzt werden. Ein übliches Verfahren besteht darin, dass das Kochen durch direkte Dampfzufuhr am Boden des Kochers geschieht. Schon vom Anfang an muss dann so viel Säure im Kocher eingelassen sein, dass das Holz darin ganz niedergetaucht ist. Sonst wird das Holz oben brennen, sobald etwa 85-90 C erreicht ist. Der Kocher ist also voll. Der eingeführte Dampf lässt jedoch hinter sich eine Kondensatmenge,
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die nicht nur die Säure verdünnt, sondern auch keinen Platz im vollen Kocher findet. Man pflegt deshalb von Zeit zu Zeit Säure in dem Masse abzuzapfen, wie der direkte Dampf Kondensat im Kocher bildet.
Ersichtlich ist jedoch, dass-von der genannten Verdünnung abgesehen-durch die abgezapfte Säuremenge auch eine bedeutende Wärmemenge verlorengeht. Wenn man nun die oben beschriebene Konzentrationsanlage verwendet und die Säure gleichzeitig zirkuliert, so geschieht natürlich einerseits eine Verdampfung der Säure des Kochers im Verdampfer (A, B oder 0), und eine Konzentrierung würde eintreten, wenn direkter Dampf im Kocher gleichzeitig nicht eingeleitet würde, aber da dies geschieht, findet anderseits wieder durch das Dampfkondensat eine Verdünnung statt. Dagegen wird man unter Anwendung der Verdampfer A, B, 0 und durch entsprechende Regelung der Verdampfung erreichen, dass in der Tat keine endliche Verdünnung der Säure stattfindet, und da keine Abzapfung nötig ist, wird auch keine Wärmemenge mit sonst abgezapfter Säure verlorengehen.
Ferner geschieht, wie im Falle einer Konzentration, unverändert im Eindampfen des Kondensates in den Verdampfern A, B, C, wobei die Abdampfwärme z. B. aus A zum Eindampfen des im nächsten Kocher hineinkommenden Dampfkondensates in B ausgenutzt wird, dessen Abdampf wieder das Eindampfen in 0 bewirkt, alles der Reihe nach übereinstimmend mit der Temperaturstufe der verschiedenen Kocher. Es kann übrigens auch während des Kochens kontinuierlich oder periodisch starke Lauge oder Säure in den Kocher gespeist werden, um Kochflüssigkeits- verdünnung zu kompensieren, die durch die Zufuhr von direktem Dampf eintreten würde.
Fig. 5 zeigt die Anordnung von sechs Kochern a in Verbindung mit drei Verdampfern b. Nach Fig. 6 kann man vorhandene Vorerwärmer b einer alten Anlage ausnutzen. Diese Vorerwärmer können als einen Teil der Heizfläche der Verdampfer c (entsprechend den Verdampfern A, B, 0) nützlich gemacht werden, indem man die Heizfläche von c entsprechend kleiner nimmt. Die Lauge zirkuliert dann vom Boden des Kochers a zum Vorerwärmer b, weiter in den Verdampfer c und von dessen Stutzen 9 zum Gipfel des Kochers a.
In der Anlage nach Fig. 7 wird die Lauge der Kocher a in den Apparaten b konzentriert, z. B. bei Sulfatkochern bis 240 Bé bei 90 C. Die Lauge hat z. B. zwei Stunden zirkuliert. Die Inkrusten sind gelöst worden. Aber die Schwarzlauge sollte am liebsten bis 30-38 Bé bei 90 C konzentriert werden, ehe sie in die bekannten umlaufenden Eindampföfen gesandt wird. Falls jedoch die ganze Menge Schwarzlauge in der vorliegenden Anlage weiter von 24 bis 320 Bé konzentriert werden sollte, so würde das bei mässiger Kapazität der Verdampfer A, B, 0 zu lange Zeit erfordern.
Statt dann ihre Kapazität zu erhöhen zeigt es sich mehr wirtschaftlich, auf dieser Stufe des Kochens einen Teil (gewöhnlich etwa ein Viertel) der Schwarzlauge abzuzapfen und sie in andern Apparaten (c in Fig. 7) bis 320 Bé zu konzentrieren, wogegen die restliche Schwarzlauge auf kurze Zeit in den Verdampfern A, B, 0 auf 32 Bé konzentriert wird. Dann erst geschieht das Abgasen.
Fig. 8 zeigt eine Abänderung der Fig. 6 mit sechs Kochern a und drei Verdampfern b und nach Fig. 9 werden drei Verdampfer b für je zwei Kocher a benutzt.
Wendet man Hochdruckvorwärmer als kombinierte Vorerwärmer und Verdampfer an, so muss die Lauge ausserhalb des Heizrohres zirkulieren. Die Kochflüssigkeit für die Erwärmung wird in der Mitte der Heizungsfläche durch einen zu diesem Zwecke angeordneten Ablaufstutzen entnommen. Bei senkrechten Verdampfern werden besondere Oberteile zur Entfernung von direktem Dampf und Abdampf angeordnet.
Ein derartiger Hochdruckvorerwärmer bzw. Verdampfer ist in Fig. 10 veranschaulicht. Hier bezeichnet 41 eine Rohrheizkammer, in welche Dampf und Kondensat durch das innere der Rohre eingeleitet werden, während die Ablauge aussen zirkuliert. 42 bezeichnet den Einlauf der Lauge vom Kocher, 43 den Ablauf der Lauge zu dem nächsten Kocher, 44 den Abdampfablauf, 45 das Kopfstück, das in zwei Kammern geteilt ist, woraus die untere die Kopfkammer für die Heizkammer 41 bildet und Einläufe 46,47 für direkten Dampf bzw. Abdampf des vorhergehenden Verdampfers besitzt. Die obere Kammer ist durch das Rohr 48 mit der Heizkammer verbunden und durch die Öffnung 49 mit einem Separator, welcher einen Ablauf 51 für abgetrennten Abdampf besitzt.
Die Vorrichtung nach Fig. 10 bezweckt besonders die Anwendung von schon vorhandenen Verdampfern 41 mit Rohrsatz. Diese schon vorhandenen Heizrohre können nicht in Schlangenform gelegt werden wie die Rohre 16 der Fig. 1. Aber um dieselben Vorteile zu erreichen, kann man das Kondensat aus den Heizröhren in 41 durch ein Schlangenrohr (Wasserschloss) abziehen, u. zw. periodisch mittels der direkt angeschlossenen Kondensatpumpe. Dann wird das Kondensat in den Heizrohren pulsieren, so dass eine wechselnde Wärmeübertragung stattfindet, die eine Ablagerung von Inkrusten auf den Heizrohren in 41 verhindert.
Die Anzahl der reihengeschalteten Verdampfer hängt von der Grösse der vorhandenen Apparate und des Kochers ab. Das Ablaufrohr für das Kondensat ist ausserhalb der Vorrichtung S-förmig gebogen, um ein Pulsieren in den Heizrohren zu bewirken.
Als kombinierte Vorerwärmungs-bzw. Verdampfungsapparate können sie gemäss Fig. 8 oder 9 in anderer Weise angeordnet sein.
Bei diesen Anlagen wird die Ablauge zweckmässig bis zu 450 Bé bei 1300 C konzentriert, ohne kristallisiert zu werden. Dies bedeutet den Vorteil, dass rotierende Öfen im Sodahaus vermieden werden können, weil die Ablauge bei dieser Konzentration bei atmosphärischem Druck kristallisiert. Der
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Trockenstoff von den Verdampfern kann hiebei direkt in die Schmelzöfen gebracht werden, von welchem die Abgase direkt in den Dampfkessel geleitet werden können. Man erreicht in dieser Weise ausser Wärmeersparnis, dass schlecht riechende Gase entfernt werden. Die Ablauge wird in den Verdampfern konzentriert, nachdem sie die Hilfsbehälter hindurch unter möglichst hoher Konzentration und Temperatur passiert hat.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Zellstoff durch Kochen von Holz oder andern Rohstoffen, bei dem die in Umlauf gehaltene Kochlauge ausserhalb des Kochers indirekt erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauge während der Kochung fortlaufend konzentriert wird in an jedem der in Reihe geschalteten Kocher angeschlossenen, von der Lauge im Kreislauf durchströmten Verdampfern, die in der Weise miteinander verbunden sind, dass ihr Abdampf den jeweils nächsten unter niedrigerem Druck und niedrigerer Temperatur stehenden Verdampfer erhitzt.
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Processes and devices for the production of pulp.
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Condensate pump leads. 23 denotes a steam chamber into which the pipe 24 introduces steam and exhaust steam is introduced through the inlet pipe 25. 26 denotes an operation hatch.
In the bottom part of the evaporator a number of star-shaped partition walls 27 are provided in order to force the caustic solution supplied by the cooker to pass an extended path across the heating pipes to the outlet connection 9 during the concentration action of the steam in the pipes. The evaporator also serves as a preheater for the caustic solution, depending on whether it is brought to its specific temperature and further heated with evaporation of the cooking caustic solution until the blow-off pressure is reached.
The exhaust steam from the lye escapes through the outlet connection 28 and the pipe 29 attached in the upper part of the evaporator, arrives in the chamber 30 surrounded by the steam chamber in such a way that a circular movement is caused and a corresponding flinging of the liquid particles in the centrifugal separator and a transfer thereof into Steam shape is caused by heat from the steam chamber 23. Any unevaporated liquid passes through the opening 32 back into the evaporator. The exhaust steam from separator 30 escapes through the pipe and passes through a valve. M and a nozzle 25 into the steam chamber 23 of the next evaporator B. The circular movement of the steam in the chamber 30 is brought about by the fact that the exhaust steam in the steam space 33 is introduced tangentially into 30 above through the tubes 28 and 29.
The opening 32 should in fact be smaller than shown in FIG. 1 and only serve to guide the caustic drops entrained in 29, which are ejected in 30, back in 33. The pressure in 30 is lower than in 33 because of the drain pipe 31. The exhaust steam from 29 therefore flows into 30 at speed and will circulate therein.
If the cooking liquid is inevitably circulated, a circulation pump must be arranged for each evaporator. Each pump is connected to its digester through a bottom sieve y and valve 13.
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six digesters and three evaporators ahead, each of the latter is alternately connected to two digesters by means of a branch line for the circulation pump and branch lines from the pipe 12 to the digesters. In this the evaporator is connected in series with its cooker and each evaporator receives its heat from the evaporator that: has the highest pressure.
If the cooker,. which has its greatest pressure and its greatest temperature has been brought down to bubble pressure, this evaporator and the digester are switched over by closing valves 13 and 14 and opening the corresponding valves for the second digester.
When cooking sulphate cellulose or soda cellulose, the following procedure is used:
If you put z. B. six cookers ahead, which are connected to a circulation line from the bottom of the cooker, so three evaporators A, Bund a can be present, each of which has a circulation pump. have or are arranged for natural circulation. The kettle liquor is thus led from a digester through the sieve 7, the valve 13 and the circulation pump into the evaporator, further in a zigzag to the drain connection 9 through the circulation pipe 12 and through the valve 14 into the upper part of the digester. In the cooker, the lye will pass evenly through the material and then again through the sieve 7, to the pump and into the evaporator.
During this cooking, the evaporation from each of the evaporators A, B and C is regulated by means of the valves 15 by regulating the evaporation, depending on how each filling is brought to the specific temperature, u. between taking into account the sinking of the material in the cooker.
Two cookers always have to be completely filled before the first cooker has reached its maximum temperature, ie. H. about an hour after switching on the first cooker when it has reached a temperature of 100 C. About 20 minutes after the start-up - or earlier, the valve 15 of the evaporator B is opened and the circulation pump for this evaporator comes into operation in the same way as for the evaporator A. The exhaust steam from A now passes through the pipes 28, 29 into the Centrifugal separator 30 in, passes through the exhaust pipe 31 and a valve 25 into the heating room 23 of B, further through
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can now. be blown off.
The. Direct steam is then sent to the evaporator B at 24 and the second cooker is brought to full temperature, at the same time as the third cooker by the evaporator C: on. the previous temperature of the second cooker and so on.
Before the third cooker reaches its boiling point. has calibrated, a new stove must be switched on.
The evaporator A thus contains exhaust vapor from the evaporator A and so on.
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In this way there will always be three cookers in operation.
The heating tubes 16 of the evaporator are arranged in a zigzag ascending and ascending manner around them
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as a reducing heat transmission factor.
A condensate pump of larger dimensions is used, while the special design of the heating pipes causes the condensate to pulsate, which results in an efficient and inexpensive heat transmission for a given liquid.
In the evaporator shown, the tube set is arranged to be freely movable in the longitudinal direction, taking into account the elongation and contraction occurring due to temperature differences.
In the manner described above, cooking is carried out in a certain order, heating each filling by the previous one. In this way, the consumption of live steam is kept practically unchanged once the system has been put into operation. For example, one achieves with evaporation
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During cooking, the active alkali is enriched as it is consumed and is converted into sodium carbonate. With this system, the encrusted parts of the wood are loosened faster and more completely because the condensate does not dilute the lye and some of the water in the material evaporates, so that the cooking lye is kept concentrated during cooking.
With this method of operation, a changing water content of the starting material will also be without disadvantage, since the evaporation is regulated accordingly. The system has the further advantage that the raw material can be used without prior storage.
The large amount of heat that is lost while the cooker is being blown off is reduced in the same proportion as the lye is evaporated. The increase in the calorific value of the liquor means on the one hand avoiding re-evaporation, on the other hand using the amount of heat obtained from the dry matter of the black liquor in the melting furnace, and the like. zw. by switching on a steam boiler, large enough to use the heat of the furnace gases.
The higher concentration of black liquor, which is achieved by this system, means a big step closer to the goal of the cellulose manufacturers to become independent of the supply of fuel by the combustible substances of the crusts of the raw material.
According to the invention, the evaporation of the cooking liquid during the cooking process will advantageously be regulated in such a way that the volume of the cooking liquid is reduced in the same proportion as the mass in the cooker collapses and the active alkali or acid decreases. This ensures that the incrustation of the wood dissolves more quickly, depending on whether the steam is concentrated by the evaporation. As practice has already shown, this significantly reduces the cooking time itself. At the same time, the strength of the fibers, their bleachability, etc. are increased and the amount of alkali acid required is reduced. The extreme limit of permissible evaporation during cooking is determined by the collapse of the wood mass in the cooker.
Not only does the mass as such gradually collapse, but its real volume decreases, and so on. to the extent that the incrustations are dissolved and removed with the liquid.
If this limit of evaporation is not exceeded, it is guaranteed with certainty that the wood mass is always washed around by liquid and charring cannot occur. The limit also defines the highest concentration that can be practically achieved with purely indirect cooking.
During the progressive evaporation of the cooking liquid, u. betw. during the whole
Boiling, a gradual exhaust gas is carried out until the boiling pressure is reduced to the blowing pressure. The tapped gases are used for indirect heating of evaporators and cookers, which are at lower temperature and under lower pressure. As a result of the row-wise coupling of the evaporators with the associated cookers, which are at different temperature and pressure levels, it is possible to continuously use the exhaust gases in an economical manner, u. between the beginning of the cook and its completion or low gas. Cooking takes place with a continuously rising and then falling cooking temperature curve.
When the system is in continuous operation, live steam is always supplied to one of the evaporators A, B, C, and the like. between those who heat a cooker (for sulphate cellulose) the highest setting from 130 to 170 in order to achieve a faster rise to full temperature.
The method can also be used in a slightly modified form for direct sulphite cooking. A common practice is that cooking is done by adding steam directly to the bottom of the cooker. Right from the start, enough acid must be embedded in the stove that the wood is completely submerged in it. Otherwise the wood will burn on top as soon as around 85-90 C is reached. So the stove is full. However, the introduced steam leaves behind a quantity of condensate,
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which not only dilutes the acid, but also has no place in a full cooker. It is therefore customary to draw off acid from time to time to the extent that the direct steam forms condensate in the cooker.
It can be seen, however, that - apart from the dilution mentioned - a significant amount of heat is lost as a result of the amount of acid drawn off. If the concentration system described above is used and the acid is circulated at the same time, the acid from the cooker will naturally evaporate in the evaporator (A, B or 0), and concentration would occur if direct steam were not introduced into the cooker at the same time, but as this happens, on the other hand, there is again a dilution due to the steam condensate. On the other hand, by using the evaporators A, B, 0 and by regulating the evaporation accordingly, there is in fact no finite dilution of the acid, and since no draw-off is necessary, no amount of heat is lost with the acid that is otherwise drawn off.
Furthermore, as in the case of a concentration, unchanged in the evaporation of the condensate in the evaporators A, B, C, wherein the heat of evaporation z. B. from A is used to evaporate the steam condensate coming in in the next cooker in B, the evaporation of which again causes the evaporation in 0, all in sequence with the temperature level of the various cookers. Incidentally, strong lye or acid can also be fed into the cooker continuously or periodically during cooking in order to compensate for the dilution of cooking liquid that would occur if direct steam were supplied.
Fig. 5 shows the arrangement of six cookers a in connection with three evaporators b. According to Fig. 6 you can use existing preheater b an old system. These preheaters can be made useful as part of the heating surface of evaporators c (corresponding to evaporators A, B, 0) by making the heating surface of c correspondingly smaller. The lye then circulates from the bottom of the cooker a to the preheater b, further into the evaporator c and from its nozzle 9 to the top of the cooker a.
In the system according to FIG. 7, the liquor from the digester a is concentrated in the apparatus b, e.g. B. with sulfate cookers up to 240 Bé at 90 C. The lye has z. B. circulates two hours. The incrustations have been loosened. But the black liquor should ideally be concentrated to 30-38 Bé at 90 C before it is sent to the well-known rotary evaporation ovens. If, however, the entire amount of black liquor in the present system were to be concentrated further from 24 to 320 Bé, this would take too long with a moderate capacity of the evaporators A, B, 0.
Instead of then increasing its capacity, it is more economical to draw off part (usually about a quarter) of the black liquor at this stage of the boiling and to concentrate it in other apparatus (c in Fig. 7) up to 320 Be, while the remaining black liquor is concentrated is concentrated for a short time in the evaporators A, B, 0 to 32 Bé. Only then does the exhaust take place.
FIG. 8 shows a modification of FIG. 6 with six digesters a and three evaporators b and according to FIG. 9 three evaporators b are used for two digesters a each.
If you use high-pressure preheaters as a combined preheater and evaporator, the lye must circulate outside the heating pipe. The cooking liquid for heating is taken from the middle of the heating surface through a drainage nozzle arranged for this purpose. In the case of vertical evaporators, special upper parts are arranged to remove direct steam and exhaust steam.
Such a high pressure preheater or evaporator is illustrated in FIG. Here, 41 designates a tubular heating chamber, into which steam and condensate are introduced through the interior of the tubes, while the waste liquor circulates outside. 42 denotes the inlet of the liquor from the cooker, 43 the outlet of the liquor to the next cooker, 44 the exhaust steam outlet, 45 the head piece, which is divided into two chambers, from which the lower one forms the head chamber for the heating chamber 41 and inlets 46, 47 for has direct steam or exhaust steam from the previous evaporator. The upper chamber is connected to the heating chamber through the pipe 48 and through the opening 49 to a separator, which has an outlet 51 for separated exhaust steam.
The device according to FIG. 10 is particularly intended to use existing evaporators 41 with a tube set. These already existing heating pipes cannot be laid in a serpentine shape like the pipes 16 in FIG. 1. But in order to achieve the same advantages, the condensate can be drawn off from the heating pipes in 41 through a coiled pipe (water lock), and the like. or periodically using the directly connected condensate pump. Then the condensate will pulsate in the heating tubes, so that an alternating heat transfer takes place, which prevents incrustations from being deposited on the heating tubes in 41.
The number of series-connected evaporators depends on the size of the equipment and the cooker. The drain pipe for the condensate is bent into an S-shape outside the device in order to cause pulsation in the heating pipes.
As a combined preheating or. Evaporation apparatus can be arranged in a different way according to FIG. 8 or 9.
In these systems, the waste liquor is expediently concentrated up to 450 Bé at 1300 C without being crystallized. This has the advantage that rotating ovens in the soda house can be avoided because the waste liquor crystallizes at this concentration at atmospheric pressure. The
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Dry matter from the evaporators can be brought directly into the melting furnace, from which the exhaust gases can be fed directly into the steam boiler. In this way, in addition to saving heat, bad-smelling gases are removed. The waste liquor is concentrated in the evaporators after it has passed through the auxiliary containers at the highest possible concentration and temperature.
PATENT CLAIMS:
1. A method for producing pulp by boiling wood or other raw materials, in which the circulating cooking liquor is indirectly heated outside the digester, characterized in that the liquor is continuously concentrated during the cooking in connected to each of the digesters connected in series , evaporators through which the lye flows in the circuit, which are connected to one another in such a way that their exhaust steam heats the next evaporator which is under lower pressure and temperature.