FI101721B - Menetelmä ja laitteisto massan jatkuvaksi keittämiseksi ja pesemiseksi jatkuvassa keittimessä - Google Patents

Description

101'/ 2 "ι

Menetelmä ja laitteisto massan jatkuvaksi keittämiseksi ja pesemiseksi jatkuvassa keittimessä

Esillä olevan keksinnön kohteena on puunjalostusteollisuu-5 dessa massan valmistukseen käytettävän jatkuvan, ns. Kamyr-keiton parannus. Erityisesti keksintö kohdistuu mainitun keittimen yhteydessä käytettävän pesuvyöhykkeen pesutehok-kuuden parannukseen.

10 Perinteisen tekniikan mukaisessa jatkuvassa eli ns. Kamyr-keittimessä on ns. Hi-Heat pesuvyöhyke, jossa keittimen yläosassa keitetty massa pestään keittimen alaosassa keittimessä vallitsevan ylipaineen ansiosta kuumalla, tavallisimmin hyvinkin yli 100 asteisella vedellä. Mainitun Kamyr-15 keittimen perustoimintaperiaatteet käyvät ilmi mm. patent tijulkaisuista US 4,668,340 ja EP-A-0 476 230. Pesuvesi, tavallisimmin keittoa seuraavalta pesurilta saatua pe-susuodosta, tuodaan keittimen pohjaosaan, jossa osaa suo-doksesta käytetään laimentamaan keitettyä massaa ja toinen 20 osa suodoksesta virtaa vastavirtaan keittimeen pohjan ylä puolelle järjestetyille rengasmaisille sihdeille saakka, joilla neste ja nesteen mukaan liuennut aines erotetaan massasta. Massa pestään keittimen pohjaosassa olevassa Hi-Heat osassa, jossa massa virtaa alaspäin ja pesuvesi ylös-25 päin vastavirtaan. Sihdeillä erotettu pesuneste lämmitetään pesunestekierrossa siten, että ylöspäin virtaavan nesteen lämpötila on 120 - 170 astetta prosessivaihtoehdoista riippuen. Keittimen pohjassa on ulossyöttölaite, jota kutsutaan toisella nimellä pohjakaavariksi. Massa puretaan keittimes-30 tä tornin pohjalta mainitun pöhjakaavarin avustuksella ] puskuventtiilin kautta.

Hi-Heat pesussa siis pesuneste tuodaan keittimen pohjalle, mistä osa pesunesteestä ensimmäisessä viileässä pesuvai-35 heessa virtaa ylöspäin edellä mainituille sihdeille saakka osan jäädessä laimentamaan keitettyä massaa. Sihdeillä pesuneste, johon massasta on liuennut mm. orgaanisia aineita, 101721 2 \ < erotetaan massasta ja johdetaan lämmönvaihtimen kautta takaisin massan joukkoon Hi-Heat pesuvyöhykkeeseen. Toisin sanoen keittimessä kierrätetään samaa nestettä ensin kyl-mempänä ja sitten lämmitettynä.

5

Toisaalta TAPPI-julkaisussa "A Mathematical Model of Fractional Pulp Washing and Applications in a Bleach Plant",

Tervola, Henricson, Gullichsen; Tappi Pulping Conference,

Atlanta, November 1993, Book 1, ss. 151 - 154 käsitellään 10 ns. fraktioivaa pesua valkaisimon yhteydessä. Eräässä mainitun julkaisun kuviossa esitetään diffusööriä (joko pai-neellinen tai atmosfäärinen), jonka sihtivyöhyke on jaettu kahteen osaan niin, että saadaan kaksi suodosvirtausta.

Ensimmäinen suodosvirta pesun alussa on likaisempi eli 15 sisältää enemmän orgaanista ainetta ja keittolipeää, ja toinen, myöhäisempi, puhtaampi. Eräs toinen artikkelin kuvista esittää ns. DD™ pesuria, jossa samalla tavalla saadaan kaksi suodosvirtausta, joilla on eri ominaisuudet.

Edellä mainituilla pesureilla suoritetuissa kokeissa pesu-20 tehokkuuden on todettu parantuvan fraktioivaa pesua käytet täessä 10 - 25, keskimäärin noin 20 prosenttia.

Pesutehokkuudella tarkoitetaan yleisesti pesuvaiheen kykyä erottaa massasta epäpuhtauksia. Pesutehokkuuden parantami-25 sella saavutetaan monenlaisia etuja. Esimerkiksi keittimen pesutehokkuuden parantaminen voi parhaimmillaan johtaa siihen, että pesuvaiheessa säästetään yksi kokonainen pesuri. Edelleen pesutehokkuuden paraneminen johtaa pienempien vesimäärien käyttöön pesussa, jolloin jälkikäsittelyssä on 30 vähemmän haihdutettavia nesteitä. Valkaisun kemikaalikulu- tuskin pienenee, koska massan joukossa on vähemmän kemikaaleja kuluttavia epäpuhtauksia. Edelleen epäpuhtaksien määrän ja kemikaalikulutuksen ollessa pienempi, joutuu prosessista vähemmän jätteitä vesistöihin.

Missään vaiheessa aiemmin ei ole kuitenkaan ehdotettu fraktioivan pesun hyväksikäyttöä ns. Kamyr-keittimessä.

35 101721 3

Esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän eräälle suoritusmuodolle on ominaista, että jatkuvan keittimen pesuvyö-hykkeeseen tuodaan ainakin kahta puhtausasteeltaan erilaista pesunestettä.

5

Esillä olevan keksinnön mukaiselle laitteelle on ominaista, että keittimen pohjaosa ja pesuvyöhyke on varustettu ainakin kahdella erillisellä laitteella kahden puhtausasteeltaan erilaisen pesunesteen syöttämiseksi keittimeen.

10

Edellä kuvatulla keksinnöllä kokeissa saadut hyvät tulokset perustuvat siihen, että pesurilta saadulla likaisella, orgaanista ainetta sisältävällä suodoksella suoritettu pesu tapahtuu keittimen pesuvyöhykkeen yläosassa, jolloin suurin 15 osa pesuun käytetystä nesteestä ja siihen kuiduista liuen nut orgaaninen aines kulkeutuu vastavirtaan keittimen yläosaan, josta se poistetaan kemikaalien talteenottoon.

Seuraavassa keksinnön mukaista menetelmää ja laitetta seli-20 tetään yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin kuvioi hin, joista kuviossa 1 esitetään tekniikan tason mukaisen ns. Kamyr-keittimen alaosaa, kuviossa 2 esitetään jo edellä mainitussa Tappi-artikkelis-25 sa mainittu fraktioiva pesu diffusorin yhteydessä, kuviossa 3 esitetään vastaava fraktioiva pesu ns. DD-pesu-rin yhteydessä, kuviossa 4 esitetään keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista ns. Kamyr-keittimen pohjaosaa, 30 kuviossa 5 esitetään lähemmin kuviossa 4 esitetyn jatkuvan . keittimen ja fraktioivan pesurin kytkentä, kuviossa 6 ja 7 esitetään kaksi vaihtoehtoista suoritusmuotoa pesunesteen johtamiseksi jatkuvan keittimen alaosaan.

35 Kuviossa 1 on esitetty perinteisen tekniikan mukaisen jat kuvan eli ns. Kamyr- keittimen Hi-Heat pesuvyöhyke. Kuviossa 1 pesuvesi tuodaan keittimen 10 pohjaan linjaa 12 pit- 101721 4 kin. Pohjassa on ulossyöttölaite 14, jota kutsutaan toisella niinellä pohjakaavariksi. Massa puretaan keittimestä tornin 10 pohjalta puskuventtiilin 16 kautta. Massa pestään keittimen 10 Hi-Heat osassa 18, jossa massa virtaa alaspäin 5 ja pesuvesi ylöspäin vastavirtaan. Pesuneste lämmitetään pesukierrossa 20 siten, että ylöspäin virtaavan nesteen lämpötila on 120 - 170 astetta prosessivaihtoehdoista riippuen.

10 Kuviossa 2 esitetään kaavamaisesti diffusööri 30 (joko pai- neellinen tai atmosfäärinen), johon pestävä massa syötetään yhteestä 32 ja pesty massa poistetaan yhteestä 34. Diffu-söörin 30 sihtivyöhyke on jaettu kahteen osaan niin, että saadaan kaksi suodosvirtausta 36 ja 38. Ensimmäinen suodos-15 virta 36 pesun alussa on likaisempi, enemmän orgaanista ainesta sisältävä, ja toinen 38, myöhäisempi, puhtaampi.

Kuviossa 3 esitetään rumputyyppinen ns. DD™ pesuri 40, johon pestävä massa syötetään yhteestä 42 ja pesty massa 20 poistetaan yhteestä 44. Diffusööriä vastaavalla tavalla saadaan kaksi puhtausasteeltaan erilaista suodosvirtausta 46 ja 48.

Kuvion 4 mukaisessa keksinnön erään edullisen suoritusmuo-25 don mukaisessa ratkaisussa esitetään jo kuviosta 1 tuttu jatkuvan keittimen 10 pohjaosa, johon ensimmäinen pesuneste F1 tuodaan linjasta 52. Keksinnön mukaisesti ns. Hi-Heat pesuvyöhykkeeseen tuodaan toinen pesuneste F2 linjasta 54 syöttämällä se pesunestekiertoon 56. Pesunestekierto 56 30 koostuu keittimen seinämän sisäpuolelle järjestetyistä ( .

sihtilaitteista 58, kiertopumpusta 60, lämmönvaihtimesta 62 ja lämmitetyn pesunesteen palautus-/syöttölaitteista 64. Sihtilaitteilla 58 erotetaan massasta nestettä, johon massasta on erottunut sekä kiintoainetta että keittolipeää.

35 Keksinnön mukaisessa ratkaisussa sekä massasta erotettu neste että linjaa 54 pesunestekiertoon 56 tullut pesuneste lämmitetään lämmönvaihtimessa 62. Mainittu pesuneste, F2 on 101721 5 otettu edullisesti sellaisesta kohtaa prosessia, että se on likaisempaa, ts. enemmän orgaanisia aineita sisältävää. Se saatetaan tekemisiin Hi-Heat vyöhykkeessä kokonaan pesemättömän massan kanssa. Vastaavasti puhtaamman keittimen poh-5 jaosassa olevan massan kanssa tekemisiin joutuva pesuneste F1 on puhtaampaa, te. otettu sellaisesta kohdasta prosessia, että se sisältää vähemmän orgaanista ainesta.

Kuviossa 5 esitetään jo aiemmista kuvioista tuttua jatkuvan 10 keittimen 10 pohjaosaa, josta massa poistetaan pohjakaava- rin 14 avustuksella puskuiinjaan 66, joka johtaa pesurille 40, joka on kuvattu rumpupesurina, edullisesti ns. DD™-pesurina, joskin pesurina voidaan käyttää aivan hyvin dif-fusööriä (vrt. kuvio 3) tai jotakin muuta fraktiointiin 15 kykenevää pesulaitetta. Pesurille 40 linjaa 68 pitkin tuotu pesuneste jaetaan pesurin 40 vaiheistuksen avulla kuvion suoritusmuodossa kahteen fraktioon F1 ja F2 putkilinjoihin 70 ja 72. Tosin pesuneste voidaan tuoda jo pesurillekin useammantasoisina fraktioina. Puhtaampi fraktio F1 johde-20 taan putkilinjaa 70 pitkin jatkuvan keittimen 10 pohja osaan. Fraktion F1 määrä on edullisesti 4-14 mVselluton-ni, sopivammin 4-10 mVsellutonni ja sopivimmin 6-10 mVsellutonni. Puhtaampaa pesunestettä syötetään ainakin yhdestä seuraavista kohdista: keittimen pohjassa olevat 25 suuttimet, keittimen pohjaosan seinämällä olevat suuttimet ja pyörivän, onton pohjakaavarin varsilla olevat suuttimet. Toisin sanoen pesuneste F1 syötetään olennaisesti keittimen pohjalle.

30 Likaisempi, enemmän keitossa liuenneita aineita sisältävä fraktio F2 puolestaan johdetaan putkilinjaa 72 pitkin keittimen 10 Hi-Heat- pesunestekiertoon 56. Fraktion F2 määrä on luokkaa 1-6 mV tonni massaa, sopivimmin 2-4 m3/tonni massaa. Pesunestekierto 56 koostuu, kuten jo edellä kerrot-35 tiin, keittimen sihdeistä 58, kiertopumpusta 60, lämmön- vaihtimesta 62 ja syöttölaitteista 64. Erään suoritusmuodon • mukaisesti pesuneste F2 syötetään kiertopumpun 60 ja läm- 101721 6 mönvaihtimen 62 väliin. Olennaista kuitenkin on, että suo-dos F2 voidaan tuoda joko keittimen ulkopuolisiin pesunes-tekierron komponentteja yhdistäviin yhdysputkiin tai johtaa suoraan massan joukkoon keittimen sisälle. Lämmönvaihtimel-5 la 62 lämmitetty pesuneste johdetaan syöttölaitteiden 64 välityksellä keittimen 10 pesuosassa alaspäin oletettavasti vielä hakemuodossa virtaavan massan joukkoon. Erään suoritusmuodon mukaan lämmitetty pesuneste syötetään massan joukkoon hieman pesukierron sihtejä korkeammalle tasolle.

10 Osa lämmitetystä pesunesteestä nousee keittimessä 10 ylös päin lämmityskierron mukana lämmittäen massaa. Osa pesu-kiertoon syötetystä nesteestä poistetaan massasta sihtien 58 välityksellä. Koko matkan ajan keittimestä 10 pesurille 40 saakka massan kuiduista irtautuu kuiva-ainetta, erityi-15 sesti orgaanista ainetta kahdesta eri syystä. Massan hake- muodon rikkoutuessa orgaanista kuiva-ainetta irtoaa vesi-faasiin. Orgaanista ainetta irtautuu kuiduista myös diffuusion ja uuton avulla. Uuttumista voidaan edesauttaa pitämällä puskulinja 66 kuumana, edullisesti välillä 80 -20 170 astetta, sopivimmin välillä 80 - 150 astetta. Mikäli käytettävä pesuri ei ole paineellinen, sopiva lämpötila on luonnollisesti alempi eli luokkaa 80 - 95 astetta. Tällöin pesukierron 56, keittimen pohjan ja puskuiinjän 66 aikana orgaanista ainetta liukenee ja tämä aine palautuu suurelta 2f> osin putkilinjan 72 välityksellä takaisin keittimeen 10.

Pesunesteen fraktiointi parantaa pesutehokkuutta kahdesta eri syystä: likaisempi neste palautetaan aikaisempaan kohtaan 30 prosessia, ja orgaanista ainesta liukenee keittimen ja pesurin välillä ja tämä aines saadaan likaisempaan pesuveteen ja sen mukana palautettua takaisin keittimeen, jolloin on syytä olettaa, että vastavirtaan 35 tapahtuvan pesunestevirran johdosta orgaaninen aines ajautuu keittimen yläosaan ja sieltä edel- '· leen kemikaalien talteenottoon.

7 101721

Kuviossa 6 esitetään keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukainen tapa tuoda pesuneste keittimeen 10 pohjaosaan. Kuvion suoritusmuodossa puhtaampi pesuneste F1 tuodaan keittimen 10 pohjan tasolle putkilinjaa 70 pitkin ja likai-5 sempi pesuneste F2 pöhjakaavarin 14 akselin 78 kautta suu- tinakselille 80 ja sitä pitkin edelleen suutinvarsilla oleville suuttimille 82 tai vastaaville, joista neste johdetaan massaan. Suuttimen/-ien 82 tai suutinvarsien pyöriessä pesuneste jakautuu tasaisesti massaan kautta koko 10 keittimen 10 poikkipinta-alan.

Kuviossa 7 esitetään keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon mukainen tapa tuoda pesuneste keittimeen 10 pohjaosaan. Pesuneste F1 tuodaan kuten kuviossa 6, mutta 15 likaisempi neste F2 tuodaan pohjakaavarin 14 akselin 78 kautta kulkevaa putkea 84 pitkin keittimen keskiöön. Imey-tyessään massakerroksen läpi kohti pesukierron sihtejä 58 pesuneste jakautuu tasaisesti keittimen 10 halkaisijan suunnassa.

20

Kuten edellä esitetystä huomataan, on aiemmin tieteellisessä artikkelissa valkaisun vesikiertojen yhteydessä esitetty fraktioiva pesu pystytty soveltamaan myös massan keittoon lupaavin tuloksin. On kuitenkin huomattava, että edellä on 2{i esitetty vain muutamia keksinnön edullisia suoritusmuotoja, joilla ei millään muotoa ole tarkoitus rajoittaa keksintöä siitä, mikä on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa. Kannattaa myös huomata, että vaikka edellä on esitetty puskuiinjän johtavan suoraan keittimestä pesuriin, voidaan 30 puskulinjaan sijoittaa tarpeen mukaan vaikkapa massa varas tosäiliö, uuttosäiliö tai pumppaussäiliö. Toisaalta on muistettava, että, vaikka edellä on kuvattu keittimeen syötettävien pesunesteiden tulevan keitintä prosessissa seuraavalta pesurilta, on selvää, että pesunesteet voidaan 35 tuoda keittimeen jostakin muualta prosessista tai jopa prosessin ulkopuolelta.

Claims (18)

101721

1. Menetelmä massan jatkuvaksi keittämiseksi ja pesemiseksi jatkuvassa keittimessä, jossa menetelmässä keitti- 5 messä alaspäin virtaavan massan joukkoon sekoitetaan pe sunestettä keittimen ns. pesuvyöhykkeessä, mainittua pesunestettä poistetaan keittimestä, lämmitetään ja palautetaan takaisin keittimeen, tunnettu siitä, että pesuvyöhyk-keeseen tuodaan pesunesteeksi keitintä seuraavalta pesuril-10 ta puhtausasteeltaan ainakin kahta erilaista suodosta keitinpesun tehostamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainituista pesunesteistä eniten orgaanista 15 ainesta sisältävä syötetään massan joukkoon ensimmäisenä eli keittimessä ylimmäksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keittimen ns. pesunestekiertoon lisätään pe- 20 sunesteistä eniten orgaanista ainesta sisältävä.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pesunesteistä puhtain, vähiten orgaanista ainesta sisältävä, lisätään massan joukkoon olennaisesti 25 keittimen pohjalta.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittua pesunestettä lisätään 1-6 mVtonni massaa, sopivimmin 2-4 mVtonni massaa. 30

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keittimen pohjalle lisätään pesunestettä 4-14 mVsellutonni.

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keittimen pohjalle lisätään pesunestettä 4-10 .. mVsellutonni. 101721

8. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keittimen pohjalle lisätään pesunestettä 6-10 mVsellutonni.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keitetty massa syötetään pesurille (30, 40), jolta tuodaan keittimelle kaksi puhtausasteeltaan erilaista suodosta, joista enemmän orgaanista ainetta sisältävä suo-dos F2 johdetaan keittimen (10) pesunestekiertoon (56) ja 10 vähemmän orgaanista ainetta sisältävä suodos F1 olennaises ti keittimen (10) pohjalle.

10. Patenttivaatimuksen 2 tai 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu eniten orgaanista ainetta 15 sisältävä suodos lämmitetään lämpötilaan 120 - 170 °C ennen syöttämistään massan joukkoon.

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massa johdetaan pesurille (30, 40) lämpötilassa 20 80-170 astetta, sopivimmin 80 - 150 °C.

12. Laitteisto massan jatkuvaksi keittämiseksi ja pesemiseksi jatkuvassa keittimessä, joka keitin koostuu kei-tinastiasta (10), siihen järjestetystä pesuvyöhykkeestä 25 pesunestekiertoineen (56), johon kuuluvat nesteen poisto- laitteet (58) keittimestä (10), nesteen kierrätyslaitteet (60), nesteen lämmityslaitteet (62) ja nesteen palautus-/syöttölaitteet (64), sekä sen pohjaosaan järjestetystä pöhjakaavarista (14) keitetyn massan poistamiseksi keitti- 30 mestä (10), tunnettu siitä, että keittimen (10) pohjaosa ja pesuvyöhyke on varustettu ainakin kahdella erillisellä laitteella kahden puhtausasteeltaan erilaisen pesunesteen syöttämiseksi keittimeen (10).

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laitteisto, tun nettu siitä, että mainittuja syöttölaitteita on kaksi, joista ensimmäinen on kytketty olennaisesti keittimen (10) 101721 pohjalle ja toinen pesunestekiertoon joko fyysisesti tai ainakin toiminnallisesti.

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laitteisto, tim- 5 nettu siitä, että keitin (10) on liitetty puskuiinjalla (66) fraktioivaan pesuriin (30, 40), joka puolestaan on liitetty ainakin kahdella suodoslinjalla (70, 72) keitti meen.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laitteisto, tun nettu siitä, että suodoslinja (70) on kytketty olennaisesti keittimen (10) pohjalle puhtaamman, vähemmän orgaanista ainetta sisältävän suodoksen ohjaamiseksi keittimeen (10) pesunesteeksi. 15

16. Patenttivaatimuksen mukainen 14 laitteisto, tun nettu siitä, että suodoslinja (72) on kytketty keittimen (10) pesunestekiertoon (56) enemmän orgaanista ainetta sisältävän suodoksen ohjaamiseksi keittimeen (10) pesunes- 20 teeksi.

17. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laitteisto, tun nettu siitä, että suodoslinja (72) on kytketty joko pohja-kaavarin (14) akselin (78) kautta suutinakselille (80) suu- 25 tinvarsineen ja suuttimineen (82) tai putkeen (84), jota kautta pesuneste syötetään massan joukkoon, tai johonkin pesunestekierron (56) keittimen (10) ulkopuoliseen pesunes-tekierron (56) komponentteja yhdistävään yhdysputkeen. 30 ie. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laitteisto, tun nettu siitä, että fraktioiva pesuri on rumpupesuri, atmosfäärinen diffusööri tai painediffusööri. 101721