DE2023615B2 - Verfahren zum Beaufschlagen eines kontinuierlich betriebenen Behandlungsbehälters und zur Durchführung des Verfahrens geeigneter Behälter - Google Patents

Description

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Die F.rfindiing betrifft ein Verfahren zum Beaufschlagen eines kontinuierlich betriebenen, länglichen, vertikal aufgestellten Behandlungsbehälters, durch den ein zu behandelndes fließfähiges Material in senkrechter Richtung strömt, wobei es an einem Ende zugeführt und am anderen, gegenüberliegenden Ende abgezogen wird, und der an einem Ende mit einer Einrichtung mit einer Mehrzahl von im Abstand voneinander angeordneten Durchflußöffnungen versehen ist, durch die in dem Behälter behandeltes oder zu behandelndes Material durchtritt, sowie einen zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Behälter.

Bei einem Behandlungsbehälter, den das zu behandelnde Material senkrecht durchläuft, fließt ein Teil des Materials von einem Ende zum anderen in einem oder mehreren Materialströmen, die sich mit größerer Geschwindigkeit durch den Behälter bewegen als der übrige Teil des Materials. Diese Erscheinung wird gewöhnlich als Kanal- oder Gassenbildung bezeichnet. Die Kanalbildung tritt meist. dann auf, wenn der Behälter einen einzigen zentralen Einlaß und nur einen zentralen Auslaß hat. Das Material, das in den Turm durch einen zentralen Einlaß eintritt, der gewöhnlich einen kleineren Durchmesser hat als der Behälter, neigt dazu, einen mittleren Strömungskanal zu bilden, in dem das Material den Behälter mit größerer Geschwindigkeit durchläuft als den übrigen Abschnitten, insbesondere an den Seitenwänden des Behälters.

In Behandlungsbehältern, beispielsweise für chemische, biochemische oder thermische Reaktionen, führt die Kanal- oder Gassenbildung zu kürzeren Behandlungszeiten des Materials, das in den Gassen oder Kanälen strömt, verglichen mit den Behandlungszeiten des Materials, das außerhalb fließt; dadurch ergibt sich eine ungleichmäßige Behandlung des Materials während des Durchgangs durch den Behälter.

Man hat versucht, die Kanalbildung in senkrecht durchströmten Behältern zu reduzieren, beispielsweise dadurch, daß man zum kontinuierlichen Bleichen von Holzstoffen Behälter benutzte, die hoch und schmal waren, um ein größeres Verhältnis der Höhe zum Durchmesser zu haben als üblich. In solchen schmalen Behand'ungsbehältern ist die Kanalbildung selbstverständlich geringer. Man kann derartige Behälter mit zufriedenstellendem Ergebnis zur weitgehenden Verhinderung der Kanalbildung benutzen, wenn die Bleichanlagen eine kleine Kapazität haben oder die erforderliche Aufenthaltszeit zur Behandlung des Materials sehr gering ist. Behälter mit einem großen Verhältnis der Höhe zu ihrem Durchmesser werden sehr kostspielig, wenn längere Aufenthaltszeiten erforderlich sind oder wenn die Kapazität der Anlage größer ist. Behälter mit einem kleineren Verhältnis von Höhe zu Durchmesser werden gewöhnlich aus wirtschaftlichen Gründen benutzt; sie neigen jedoch mehr zur Kanalbildung.

Die Bildung von Kanälen oder Gassen tritt besonders in Behältern auf, in denen das Material von einem unteren Einlaßende zu einem oberen Auslaß fließt, weniger tritt sie auf in Behältern, in denen das Material von oben nach unten fließt, da die Schwerkraft einen ausgleichenden Effekt beim Abwärtsfließen des Materials hat.

Um bei Behältern, in denen das Material von unten nach oben fließt, die Kanalbildung so weit wie möglich zu vermeiden, hat man bereits eine Anzahl von Rührern in verschiedenen Höhen zwischen dem Boden und dem oberen Ende des Behälters vorgesehen, ohne jedoch einen besonderen Erfolg damit erzielen zu können.

Je größer die Dichte oder die Viskosität des durch den

Behälter fließenden Materials ist, desto größer ist auch die Möglichkeit der Ausbildung von Kanälen. Bei der Benutzung mit hoher Dichte oder Viskosität hat man die Behälter mit halbkugelförmigen oder konischen Böden versehen und sich drehende Mischeinrichtungen oder Verteileinrichtungen am Einlaß oder am Boden des Behälters angeordnet. Diese Lösungen haben sich nicht als wirkungsvoll erwiesen, es sei denn, daß der Behälter sehr hoch in bezug auf seinen Durchmesser war, wodurch, wie oben erwähnt, die Kosten erhöht werden, insbesondere wenn die Behälter für Systeme mit sehr großer Kapazität benutzt werden sollen.

Eine andere Lösung zur Verhinderung der Kanalbildung, die bekannt worden ist, besteht darin, mehrere Einlasse am Behälter vorzusehen, um eine gleichmäßigere Verteilung des einfließenden Materials zu erhalten. Da das Material kontinuierlich aus den verschiedenen Einlassen zuströmt, kommt es dabei jrur Ausbildung zahlreicher Kanäle, die von jedem einzelnen Einlaß ausgehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem kontinuierlich beaufschlagten Behandlungsbehälter, der von dem Material in senkrechter Richtung durchströmt wird, die Kanal- oder Gassenbildung so weit wie möglich zu verringern, insbesondere wenn Schlämme behandelt werden, wobei gleichzeitig die hohen Kosten vermieden werden sollen, die mit der Verwendung schmaler, langgestreckter Behandlungsbehälter verbunden sind.

Dieses Problem tritt bei dem Gegenstand des deutschen Patentes 8 06 787 nicht auf, das ein Verfahren zum Spülen und Auswaschen eines Filters betrifft und bei dem kreisende Spülwasserströme mit hoher Geschwindigkeit in den Behälter eingeführt werden, um Verkrustungen abzuspülen, die sich bei Schlammfiltern nicht vermeiden lassen.

Bei der in dem deutschen Patent 10 64 475 beschriebenen Vorrichtung sollen mit Füllkörpern versehene Austauschsäulen gleichmäßig mit der zu behandelnden · Flüssigkeit beaufschlagt werden, wobei es insbesondere darum geht, die gleichmäßige Verteilung auf den Querschnitt der Kolonne vor allem dann sicherzustellen, wenn die Flüssigkeitsmenge gering ist. Die Bildung bevorzugter Kanäle tritt bei der bekannten Vorrichtung nicht auf, da sie bereits durch die Verwendung von Füllkörpern vermieden wird. Bei der bekannten Anlage wird eine Flüssigkeit mit geringer Viskosität kontinuierlich über ein Verteilsystem, das verhältnismäßig aufwendig ist und oberhalb der Kolonne rotiert, zugeführt.

Demgegenüber sieht die Erfindung, ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art, vor, daß man das zu behandelnde Material kontinuierlich unter Druck der Mehrzahl von Durchflußöffnungen zuleitet und die öffnungen in zeitlicher Folge öffnet und schließt, derart, daß eine der Durchflußöffnungen geöffnet wird, während eine andere, vorher offene Durchflußöffnung gleichzeitig geschlossen wird, so daß der kontinuierliche Materialfluß durch den Behälter nicht unterbrochen wird.

Der Behälter ist insbesondere zur Behandlung von schlammigem Material, insbesondere eines Holzbreies oder einer Pulpe geeignet; erfindungsgemäß wird das zu behandelnde Material von unten nach oben durch den Behälter geleitet.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Behandlungsbehälter zur Durchführung des Verfahrens, durch den das Material in senkrechter Richtung fließt und dessen Ein- und Auslaßende in senkrechter Richtung voneinander entfernt liegen, wobei an einem Ende eine Einrichtung vorgesehen ist, die aus einer Mehrzahl von im Abstand voneinander angeordneten Durchflußöffnungen für das Material besteht. Die Erfindung sieht vor, daß jede Durchflußöffnung mit einem Ventil versehen ist und daß Steuereinrichtungen vorgesehen sind, mit denen die Ventile in zeitlicher Folge so gesteuert werden, daß das Material wahlweise durch die eine oder andere Durchflußöffnung fließt. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch den Anmeldungsgegenstand wird sichergestellt, daß das Material, ohne daß es zur Bildung von Gassen kommt, in dem Behälter eine ausreichend lange Zeit verweilen kann, um eine chemische Reaktion zum Abschluß zu bringen, wie es beispielsweise beim Bleichen von Holzstoffen der Fall ist. Diese Aufgabe iäßt sich mit der aus dem deutschen Patent 8 06 787 bekannten Einrichtung nicht lösen. Die in dem deutschen Patent 10 64 475 beschriebene Vorrichtung ist für die Zufuhr von schlammartigem Material wegen der Verstopfungsgefahr nicht brauchbar und kann auch dann nicht eingesetzt werden, wenn die Behandlungsflüssigkeit von unten nach oben durch den Behälter geführt werden soll.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 die Vorderansicht eines Behandlungsbehälters, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1,
Fig.3 eine Vorderansicht einer anderen Ausführungsform eines Behandlungsbehälters,

F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der F i g. 3 und F i g. 5 ein Regulierventil für den in F i g. 3 dargestellten Behälter in vergrößerter Darstellung.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte, turmartige Behälter wird durch Stützen 3 im Abstand von Boden gehalten. Es handelt sich um einen Behälter, der von oben nach unten in senkrechter Richtung von dem zu behandelnden Material durchflossen wird, bei dem es sich beispielsweise um eine Bleichpulpe handeln kann. Der Behälter besitzt ein oberes Einlaßende 5 und ein unteres Auslaßende 7. Über eine Leitung 9 wird kontinuierlich das zu behandelnde Material in das obere Ende 5 eingeführt. Am Auslaßende 7 befindet sich eine Einrichtung 10, die aus verschiedenen, voneinander getrennten Durchflußöffnungen besteht. In F i g. 1 sind drei Durchlässe dargestellt; es können jedoch auch mehr sein. Die Durchflußöffnungen bestehen aus kurzen Leitungsstücken oder Rohren 13/4,135 und 13C, die mit dem Inneren des Behälters in Verbindung stehen und sich nach unten erstrecken. Unterhalb des Behälters kann ein Auffangtrichter angeordnet werden, in den das aus den Leitungen austretende Material fließt. Der Trichter kann am Boden mit einer Fördererschnecke 17 versehen sein, um das Material, das aus dem Behälter kommt, in eine Pumpe 19 zu leiten, die das Material dem nächsten Arbeitsgang zuführt.

Die Leitungen 13Λ, 135 und 13C, die sich vom Boden des Behälters nach unten erstrecken, sind mit geeigneten Ventilen 19/4,19ßund 19C versehen, beispielsweise mit Kugelventilen. Jedes Ventil 19-4, 19öund 19Ckann mittels eines Motors 21 betätigt werden, um die entsprechende Leitung zu öffnen und zu schließen. Die Motoren können hydraulische, pneumatische oder elektrische Motoren sein. Sie sind mit Steuereinrichtungen 23 über Leitungen 25 verbunden. Die Steuereinrichtungen 23 dienen dazu, die Ventile in einer bestimmten

Zeitfolge zu öffnen und zu schließen; sie können mit einem geeigneten Zeitmesser und Betätigungseinrichtungen ausgerüstet werden. Die Steuereinrichtungen 23 betätigen die Motoren 21 derart, daß das Ventil 194 für eine bestimmte Zeit geöffnet wird, während die Ventile 19flund 19Cgeschlossen sind. In diesem Falle fließt das Material durch die Leitung 134 in den Trichter 15. Wenn die vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, die in Abhängigkeit von der Art des zu behandelnden Materials und der Neigung des Materials Kanäle zu bilden gewählt wird, schließen die Steuereinrichtungen, die ein vorbestimmtes, wiederholbares Programm enthalten, das Ventil 194, halten das Ventil 19C geschlossen und öffnen gleichzeitig das Ventil 19ß, um die Stelle in dem Auslaßende 7 zu verändern, aus der das Material den Behälter verläßt und um dadurch die Kanaibildung so weit wie möglich zu verhindern. Nach einer weiteren Zeitspanne, die vorzugsweise der ersten entspricht, wird das Ventil 19C geöffnet, das Ventil 19ß geschlossen, während das Ventil 194 verschlossen bleibt, um so wiederum die Stelle zu verändern, an der das Material den Behälter verläßt. Wenn die Stellen, aus denen das Material austritt, ständig gewechselt werden, gelingt es, die Neigung des Materials, innerhalb des Behälters einen Kanal zu einer einzigen Auslaßöffnung zu bilden, zu verringern bzw. nahezu vollständig auszuschließen. Das Material fließt jedoch kontinuierlich aus dem Behälter aus, da ein Ventil ständig geöffnet ist. Die Materialmenge, die aus jeder geöffneten Leitung austreten kann, entspricht der Menge, die man am Einlaßende des Behälters über die Leitung 9 zuführt, so daß ein kontinuierlicher Materialfluß durch den Behälter stattfindet. Die Ventile 194,19ßund 19Csind vorzugsweise vollständig abdichtende Schnellschlußventile, um zu verhindern, daß das schlammige Material sich am Boden des Behälters entwässert.

In den Fig.3 und 4 ist ein Behälter 22 dargestellt, dessen Einlaßende 24 sich in der Nähe des Bodens des turmartigen Behälters befindet, während das Auslaßende 26 am oberen Ende des Behälters ist. Am Auslaßende ist eine Leitung 27 vorgesehen, um das behandelte Material kontinuierlich abzuziehen. In der Nähe des Einlaßendes 24 sitzt eine Hauptzuführungsleitung 29 zur Beaufschlagung der Beschickungseinrichtung 31 am Boden des Behälters. Die Beschickungseinrichtung 31 besteht aus mehreren im Abstand voneinander im Boden des Behälters angeordneten Durchflußöffnungen 33. Zweigleitungen 37 verbinden die Leitung 29 mit den einzelnen öffnungen. In Fig.4 sind vier öffnungen dargestellt; man kann jedoch auch zwei, drei oder mehr als vier öffnungen vorsehen. Die öffnungen 33 können mittels durch Motoren gesteuerte Ventile 39 verschlossen werden, die zwischen einer öffnungs- und einer Schließstellung bewegt werden können und den Materialfluß durch die einzelnen öffnungen regulieren.

Das in dem Behälter 22 zu behandelnde Material wird kontinuierlich unter Druck, beispielsweise mittels einer Pumpe, der Hauptzuführungsleitung 29 zugeführt und gelangt von dort in die einzelnen Zweigleitungen 37. Motoren 43, die die einzelnen Ventile 45 betätigen, sind über Leitungen 47 mit Steuereinrichtungen 41 verbunden, die ähnlich wie die Steuereinrichtungen 23 arbeiten und so programmiert sind, daß sie getrennt voneinander die Ventile 45 in einer bestimmten Zeitfolge so öffnen und schließen, daß das Material aus der Leitung 29 zunächst über eine Öffnung, deren Ventil geöffnet ist, in den Behälter gelangt, während die anderen öffnungen Beschlossen sind. Nach einer bestimmten Zeit wird die erste Öffnung verschlossen und gleichzeitig eine andere Öffnung geöffnet, so daß die Stelle, an der das Material am Boden des Behälters in diesen eintritt, ohne daß der kontinuierliche Zulauf des Materials unterbrochen wird, geändert wird. Die Materialmenge, die dem Behälter ständig durch irgendeine öffnung zugeführt wird, entspricht der Materialmenge, die durch die Leitung 29 abfließt. Auf diese Weise wird ein dauernder Aufwärtsfluß durch den Behälter erreicht. Die öffnungen 33, die auf die gesamte Grundfläche 35 verteilt sind, sorgen dafür, daß das Material während bestimmter Zeiträume an verschiedenen Stellen eingeleitet wird, so daß die Neigung des Materials, beim Aufwärtsfließen Kanäle zu bilden, reduziert wird.

Bei der Behandlung von Schlämmen mit hoher Dichte oder sehr viskosem Material benutzt man im allgemeinen eine Zwangsförderpumpe, um das Material durch die Zuführungsleitung 29 und nach oben durch den Behälter zu fördern. Wenn man eine derartige Pumpe verwendet, darf der Materialfluß nicht unterbrochen werden, da anderenfalls Fehler in dem System auftreten können. Um dies zu vermeiden, werden die Steuereinrichtungen 41 zum öffnen und Schließen der Ventile 45 so programmiert, daß, wenn eins der Ventile 45 in die geöffnete Stellung bewegt wird, um Material in den Behälter 22 einzulassen, das vorher offene Ventil gleichzeitig verschlossen wird. Sowohl das sich öffnende als auch das sich schließende Ventil werden also gleichzeitig und langsam in ihre Endstellung bewegt, um den Materialfluß nicht zu unterbrechen.

F i g. 5 zeigt ein besonders geeignetes Ventil 39 zum öffnen und Schließen der Durchflußöffnungen 33. Die Zweigleitung 37 mündet von ihrer Anschlußstelle an die Hauptleitung 29 kommend mit einem Bogen senkrecht in den unteren Teil 35 des Behälters. Das Ende 51 der Leitung 37 ist mittels einer ringförmigen, konischen Platte 49 mit dem unteren Teil 35 des Behälters verbunden. Das Ventil 45 besteht aus einem nach unten zu konischen Verschlußstück 53, das zwischen einer Schließstellung, in der die untere konische Fläche 55 ganz gegen die ringförmige konische Platte 49 anliegt, um die öffnung 33 zu verschließen, und einer geöffneten Stellung bewegt werden kann, in der das Verschlußstück im Abstand von der Platte 49 angeordnet ist und einen ringförmigen Kanal 57 bildet, der mit dem unteren Teil 35 des Behälters einen Winkel A bildet Das Verschlußstück ist über einen Schaft 59 mit dem Motor 43 verbunden. Durch Betätigung des Motors 43 über die Steuereinrichtung 41 wird das Verschlußstück zwischen

so der geöffneten und der geschlossenen Stellung bewegt. Der Schaft kann in einer Führung 61 konzentrisch in dem senkrechten Abschnitt der Leitung befestigt werden, so daß auch das Verschlußstück 53 konzentrisch gegenüber dem Ventilsitz gehalten wird, der durch die konische Platte 49 gebildet wird. Der Ventilschaft durchdringt die Wandung der Leitung und eine Buchse 63 zur Verbindung mit dem Motor. Die Buchse wird abgedichtet, um einen Materialverlust an der Leitung zu vermeiden. Die Ventile 39, die so konstruiert sind, daß sie das zu behandelnde Material eher ringförmig nach außen durch den Kanal 57 in Richtung auf die Seitenteile des Behälters als in senkrechter Richtung leiten, reduzieren die Neigung des Materials einen Kanal zu bilden, wenn eins der Ventile

es geöffnet ist, während die anderen geschlossen bleiben. Der Winkel 4 des Kanals 57 kann zwischen 10° bis 45° betragen.
Während bei den in den F i g. 1 und 3 dargestellten

Ausführungsformen die Vorrichtung mit den Durchflußöffnungen am Boden oder am unteren Ende eines Behandlungsbehälters angeordnet ist, bei dem das Material entweder nach unten oder nach oben fließt, kann die gleiche Vorrichtung auch am oberen Ende des Behälters verwendet werden, entweder um das Material aus dem Behälter abzuführen, wenn es von unten nach oben durch den Behälter fließt oder um das Material dem Behälter zuzuführen, wenn es den Behälter von oben nach unten durchläuft, um die Kanalbildung so gering wie möglich zu halten.

Die Erfindung ist in besonderer Weise geeignet zur kontinuierlichen Behandlung von Schlamm mit hoher Dichte, z. B. eines Holzstoffbreies oder einer Pulpe mit einer zwischen 8 und 20% liegenden Konsistenz, der in dem Behälter gebleicht werden soll. Unter Schlamm soll dabei ein Stoff verstanden werden, der aus einem Gemisch von Feststoffen und Flüssigkeit besteht.

Die Einrichtung zum Beschicken oder Abführen des Materials ist so beschrieben worden, daß nur ein Ventil offen und die übrigen Ventile zu dieser Zeit geschlossen sind oder daß insbesondere in dem Fall, in dem das Material den Behälter von unten nach oben durchströmt, ein Ventil langsam geöffnet wird, während das vorher offene Ventil langsam schließt. Die Vorrichtung kann in zufriedenstellender Weise auch so arbeiten, daß,

in insbesondere wenn das Material von unten nach oben fließt, die Kanalbildung dadurch vermieden wird, daß ein Ventil völlig geöffnet ist und die übrigen Ventile leicht geöffnet sind, so daß der Hauptteil des Materials, der kontinuierlich durch den Behälter geleitet wird, nur

durch eine öffnung zugeführt wird, jedoch über die anderen öffnungen einsickern kann, so daß ein fester Sitz der Ventile nicht unbedingt erforderlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Beaufschlagen eines kontinuierlich betriebenen, länglichen, vertikal aufgestellten Behandlungsbehälters, durch den ein zu behandelndes fließfähiges Material in senkrechter Richtung strömt, wobei es an einem Ende zugeführt und am anderen, gegenüberliegenden Ende abgezogen wird, und der an einem Ende mit einer Einrichtung mit einer Mehrzahl von im Abstand voneinander angeordneten Durchflußöffnungen versehen ist, durch die in dem Behälter behandeltes oder zu behandelndes Material durchtritt, dadurch gekennzeichnet, daß man das Material kontinuierlich unter Druck der Mehrzahl von Durchflußöffnungen zuleitet und die Öffnungen in zeitlicher Folge öffnet und schließt derart, daß eine der Durchflußöffnungen geöffnet wird, während eine andere vorher offene Durchflußöffnung gleichzeitig geschlossen wird, so daß der kontinuierliche Materialfluß durch den Behälter nicht unterbrochen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Behälter mit schlammigen Material beaufschlagt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Behälter mit einem Holzbrei oder einer Pulpe beaufschlagt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Material von unten nach oben durch den Behälter leitet.

5. Behandlungsbehälter zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, durch den das zu behandelnde Material in senkrechter Richtung fließt und dessen Ein- und Auslaßende in senkrechter Richtung voneinander entfernt liegen, wobei an einem Ende eine Einrichtung vorgesehen ist, die aus einer Mehrzahl von im Abstand voneinander angeordneten Durchflußöffnungen für das Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß *o jede Durchflußöffnung mit einem Ventil versehen ist und daß Steuereinrichtungen vorgesehen sind, mit denen die Ventile in zeitlicher Folge so gesteuert werden können, daß das Material wahlweise durch die eine oder andere Durchflußöffnung fließt. «

6. Behälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßende und die Einrichtung mit der Mehrzahl von Durchflußöffnungen im Boden des Behälters angeordnet sind.

7. Behälter nach Anspruch 5, dadurch gekenn- so zeichnet, daß das Einlaßende und die Einrichtung mit der Mehrzahl von Durchlaßöffnungen im Boden des Behälters angeordnet sind.

8. Behälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Ventile mittels eines Motors betätigt werden und die Steuereinrichtungen aus einem Zeitmesser und einer Betätigungseinrichtung bestehen, die mit jedem Ventilmotor verbunden sind.

9. Behälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile als Kegelventile ausgebildet sind.