FI115846B - Mustalipeän impregnointi yksiastiaisessa hydraulisessa keittokattilassa - Google Patents

Description

115846

Mustalipeän impregnointi yksiastiaisessa hydraulisessa keittokattilassa - Svartlutsim-pregnering i en hydraulisk digester med ett kari

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä selluloosapitoisen kuitumateriaalin 5 jatkuvaksi keittämiseksi edullisesti sulfaattimenetelmällä yksiastiaisessa järjestelmässä, jolloin kuitumateriaali impregnoidaan mustalipeällä keittoprosessin alussa pääasiallisena tarkoituksena saada aikaan hyvä sellun lujuus, mutta edullisessa suoritusmuodossa on tarkoituksena myös aikaansaada suhteellisen alhainen energiankulutus.

10

Nykyisissä sulfaattikeittokattiloissa käytetään mustalipeää vain rajoitetussa määrin eli määrät ovat usein huomattavasti alle 50 % keittokattilan impregnointiosaston kokonaisnestemäärästä. Loppuosa ulkopuolisesti lisätystä nesteestä muodostuu tavallisesti pääputkessa olevasta valkolipeästä. On havaittu, että tämä valkolipeän 15 suuri lisäysmäärä keittoprosessin näin varhaisessa vaiheessa vaikuttaa haitallisesti täysin keitettyjen kuitujen repäisylujuuteen.

Julkaisussa US 3 303 088 (Gessner) on esitetty menetelmä selluloosapitoisen kuitumateriaalin jatkuvaksi keittämiseksi yksiastiaisessa järjestelmässä, jolloin keittokatti-20 lan ensimmäisestä päästä syötetään sisään haketta, valkolipeää lisätään mainitussa : ensimmäisessä päässä olevasta kohdasta, hake impregnoidaan rinnakkaisessa im- ;: 1 pregnointiosastossa, hake keitetään kulkusuunnassa impregnointiosaston jälkeen olevassa keitto-osastossa, kuumaa mustalipeää uutetaan erilleen ainakin yhdestä : ’ ·.: suodatinosasta, mustalipeää lisätään mainittuun impregnointiosastoon ja keitettyä : ·.. 25 sellua poistetaan keittokattilan toisesta päästä. Gessner esittää myös, että ensim- :' i : mäisestä suodatinosasta, joka on järjestetty kulkusuunnassa kuuman mustalipeän lisäämiskohdan jälkeen, erilleen uutettu liuos palautetaan keittokattilaan kuljetta-; · maila se ensin säiliöön, jossa valkolipeä ja erilleen uutettu impregnointi- ja keit- : : toneste sekoitetaan. Tämän kiertokulun johdosta impregnointi- ja keittonesteeseen : 30 muodostuu runsas pitoisuus mm. haihtuvia rikki-ja terpeeniyhdisteitä. Lisäksi Gess- . - . ner'in esittämä menetelmä ei mahdollista keittonesteen riittävän nopeaa kuumene mista optimaalisten prosessiolosuhteiden aikaansaamiseksi. Lisäksi on ilmeistä, että *. . Gessner'in menetelmä selluloosapitoisen materiaalin jatkuvaksi keittämiseksi ei sisäl- »tl ’ lä sellaisia prosessiparametrejä, jotka ovat välttämättömiä optimiolosuhteiden ai- 2 115846 kaansaamiseksi ja joihin kuuluu esimerkiksi oikea liuoksen suhde puuhun hakepat-saan halutun liikkeen aikaansaamiseksi keittokattilassa.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan parannettu menetelmä kuitu-5 pitoisen selluloosamateriaalin jatkuvaksi keittämiseksi, joka menetelmä poistaa yllä mainitut haittapuolet ja on tunnettu siitä, että mustalipeää lisätään mainittuun im-pregnointiosastoon määrän ollessa yli 40 %, edullisesti 50 % ja edullisemmin 60 % nesteen kokonaismäärästä, että liuoksen suhde puuhun mainitussa impregnointi-osastossa on suurempi kuin 3:1, edullisesti 3,5:1 ja edullisemmin yhtä suuri tai suu- 10 rempi kuin 4:1 ja että erilleen uutettu liuos ensimmäisestä suodatinvyöstä, joka on järjestetty kulkusuunnassa mainitun mustalipeän lisäämiskohdan jälkeen, poistetaan suuressa määrin keittokattilasta, eli poistettu määrä on yli 50 %, edullisesti yli 70 % ja edullisemmin yli 90 %.

15 Edelleen keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti järjestetään ainakin yksi keit-tokiertokulku mainitun ensimmäisen uuttosuodattimen jälkeen, jonka seurauksena aikaansaadaan kierrätetyn keittonesteen ennalta määrätty kuumennus ja edullisesti myös valkolipeän ennalta määrätty lisäys siten, että aikaansaadaan optimaaliset esiolosuhteet keittämiselle.

20 : ’ \. Edelleen keksinnön erään näkökohdan mukaisesti varmistetaan, että mainitun suo- •: · datinvyön alareunan ja seuraavan, keittokiertoon kuuluvan suodatinvyön yläreunan : ’": välinen etäisyys hakkeen syöttösuunnassa on vähemmän kuin 5 m, jolloin on mah- : ’',: dollista vakiinnuttaa nopeasti optimiolosuhteet keittämisen kannalta.

25 : : ‘: Keksintöä selvitetään yksityiskohtaisemmin jäljempänä viittaamalla piirustukseen, joka on kaaviomainen esitys eräästä edullisesta virtauskaaviosta kuitumateriaalin ’: · jatkuvaksi keittämiseksi esillä olevan keksinnön mukaisesti.

. -. : 30 Kuviossa esitettyyn laitteistoon kuuluu hakesäiliö A, vaakasuuntainen höyrytysastia . · · . B ja keittokattila 1. Murskattu kuitumateriaali, joka edullisesti muodostuu puuhak keesta, syötetään hakesäiliöstä A tunnetulla tavalla höyrytysastian B läpi suur-*, . painesyöttimeen C, jonka avulla hake syötetään putken 2 kautta keittokattilan ylä- ‘ ‘ päähän 3 (kts. esimerkiksi SE-B-468053). Keittokattilan 3 yläosassa on suodatin tai 3 115846 sihti tietyn nestemäärän erottamiseksi pois, jonka mukana hake kuljetetaan yläpäähän. Tämä neste palautetaan ja kierrätetään uudelleen suurpainesyöttimen kautta tunnetulla tavalla.

5 Kuviossa esitetyssä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa käytetään hydraulista keittokattilaa, joka toisin kuin höyry/liuosfaasikeittokattila täytetään siis hydraulisesti nesteellä ja tästä syystä yläsuodattimessa käytetään alaspäin suuntautuvaa syöttö-ruuvia hakkeen poistamiseksi. Sen jälkeen hake liikkuu hitaasti alaspäin siten, että hakepatsaan liuoksen suhde puuhun on noin 2,0:1 - 4,5:1, edullisesti välillä 3:1 ja 10 4:1. Lämpötila keittokattilan tässä yläosassa 3 on normaalisti noin 110 - 120°C, mut ta toisinaan lähes 135°C. Tässä yläosassa neste liikkuu samansuuntaisesti hakepat-saaseen nähden. Jonkun ajan jälkeen hake on liikkunut siten, että hakepatsas on laskeutunut tasolle, jossa ensimmäinen keskiputki 11 avautuu HA. Tämä keskiputki 11 on liitetty kiertokulkuun 8A, 7, 12, 11, joka uuttaa erilleen kuuman mustalipeän 15 uuttosuodatinosasta 8A, 8B ja osa siitä syötetään putken 7 kautta ensimmäiseen paisuntasykloniin 18 ja loppuosa syötetään pumpun 12 avulla edelleen keskiputkeen 11. Tästä syystä kuuma mustalipeä siirtyy myötävirtaisesti. Mustalipeän lämpötila on noin 155 - 165°C ja sitä toimitetaan sellainen määrä, että liuoksen suhde puuhun kasvaa edullisesti ainakin puolella yksiköllä, edullisesti yhdellä yksiköllä ja joissakin 20 tapauksissa jopa 1 1/2 yksiköllä. Keksinnön kaikkein edullisimman suoritusmuodon :' .. mukaisesti kuumaa mustalipeää lisätään riittävän suuri määrä, jotta liuoksen suh- :* teeksi puuhun muodostuu 4:1 - 5:1. Suhteen ollessa 4:1 neste muodostuu sellaisek- : si, että siinä on hieman alle 1 osa valkolipeää, 1 osa puulipeää ja hieman yli 2 osaa : ’ \: mustalipeää erään edullisen esimerkin mukaisesti.

25 : Tässä tapauksessa impregnointiosastoon muodostunut lämpötila on noin 120 - 140°C. Tietyn välimatkan päässä mainitun keskiputken 11 suusta 11A virtaus-;;· suuntaan nähtynä on ensimmäinen uuttosuodatin 14. Edullisessa tapauksessa suo- : : datin 14 on sijoitettu riittävän kauaksi suusta 11A, jotta hakkeen siirtymiseksi suun : 30 11A tasolta suodattimen 14 yläreunaan kuluu ainakin yli 20 minuuttia oleva viipy- . · * , misaika. Käytännössä tämä merkitsee sitä, että etäisyys on edullisesti yli 4 m, edulli sesti yli 5 m ja edullisemmin yli 6 m. Tässä ensimmäisessä suodatinvyössä 14 sellai-’, , nen määrä impregnointiliuosta on uutettua liuosta 13, että valkolipeän lisäyksen ’ 1 jälkeen saavutetaan haluttu liuoksen suhde puuhun. Vapautuneen materiaalin ka- 11£846 4 saantumisen täydeksi minimoimiseksi kaikki tämä uutettu liuos 13 johdetaan pois esitetyn edullisen suoritusmuodon mukaisesti toiseen paisuntasykloniin 20, josta liuos 21 viedään talteenottoon. Toisesta paisuntasyklonista 20 tulevaa höyryä käytetään normaalilla tavalla muualla järjestelmässä.

5

Ensimmäisen suodatinvyön 14 ohittamisen jälkeen hakepatsas jatkaa kulkuaan alaspäin ja kohtaa välittömästi tämän ensimmäisen suodatinvyön 14 alapuolella ensimmäisen keittovirtauksen 15. Keittovirtauksen 15 tarkoituksena on nostaa keittones-teen lämpötila sopivaan keittolämpötilaan, eli edullisesti yli 150°C:een, edullisemmin 10 yli noin 155°C. Useimmissa tapauksissa tarvitaan ainakin kaksi tällaista keittovirtaus-ta 15,16 halutun lämpötilan aikaansaamiseksi hakepatsaaseen riittävän hyvällä jakautumalla. Ensimmäinen keittovirtaus 15 on sijoitettu varsin lähelle mainittua ensimmäistä uuttosuodatinvyötä 14, eli välittömästi sen alapuolelle. Uuttosuodattimen alareunan 14 ja keittokattilan suodattimen yläreunan välisen etäisyyden tulisi olla 15 vähemmän kuin 5 m, edullisemmin 3 m ja vielä edullisemmin 1,5 m halutun lämpötilan saavuttamiseksi riittävän nopeasti.

Keittokattilan suodattimesta 15 tuleva uutettu liuos kierrätetään takaisin tunnetulla tavalla pumpulla 15A, joka pumppaa keittonesteen lämmönvaihtimen 15B läpi, jossa 20 tapahtuu haluttu kuumennus, ja sen jälkeen se ohjataan uudelleen keittokattilaan I edullisesti yhdessä vastalisätyn valkolipeän kanssa keskiputken avulla, jonka suu - ;· 15C avautuu suunnilleen samalla korkeudella varsinaisen suodatinvyön 15 kanssa.

: ’‘Kuviossa esitetty toinen keittovirtaus 16, 16A, 16B, 16C toimii vastaavalla tavalla.

: ’ ·, · Esitetyssä edullisessa tapauksessa on valittu käytettäväksi kahta keittokattilan suo- Γ \. 25 datinta. Hakepatsas ja sitä ympäröivä neste ovat saavuttaneet tällöin halutun keitto- : ‘: lämpötilan, minkä jälkeen se tulee keitto-osastoon 16 ja jatkaa kulkuaan alaspäin.

Noin 2 tunnin viipymisaikaa vastaavan varsin pitkän etäisyyden jälkeen hake on siir-: · tynyt alaspäin toisen uuttosuodatinsarjan tasolle, jotka suodattimet on jo mainittu : : aikaisemmin. Nämä uuttosuodattimet vastaavat sellaista uuttosuodatinta, joka nor- ; 30 maalisti aina esiintyy jatkuvassa keittokattilassa. Suurempi osa tätä poisuutettua . · > 1. liuosta siirtyy siten ensimmäiseen paisuntasykloniin 18 ja kuljetetaan sen jälkeen eteenpäin talteenottoon. Uuttosuodattimien 8A ja 8B tason alapuolella hakepatsas ’ tulee vastavirtaiseen keitto-osastoon. Täällä hake kohtaa keittonesteen, joka on

• t I

: uutettu erilleen alemmassa suodattimessa 17, kuumennettu alemmassa lämmön- 115846 5 vaihtimessa 17B ja kierrätetty pumpun 17A avulla keskiputken kautta, jonka suu 17A avautuu samassa tasossa suodattimen 17 kanssa.

Keksinnön mukaisesti valkolipeää lisätään ainakin kahdesta kohdasta, yhtäältä keit-5 tokattilan yläpäästä 3 ja toisaalta ainakin yhteen keittovirtaukseen. Silloin, kun käytetään kahta keittovirtausta, sitä voidaan lisätä toiseen keittovirtaukseen tai molempiin keittovirtauksiin. Luonnollisesti on myös mahdollista lisätä valkolipeää alempaan virtaukseen 17 siten, että alkalipitoisuus lisääntyy vastavirtaosastossa ja suunnilleen sama lämpötila sopivasti säilyy kaikissa keitto-osastoissa ja tällä tavoin käytetään 10 hakijan patentoitua menetelmää ITC™. Keittokattilan alapäästä 10 lisätään pesuliu-osta, joka pesuliuos siten liikkuu tavanomaisella tavalla vastavirtaisesti ja syrjäyttää kuuman lipeän kuitumateriaalista, mikä mahdollistaa myöhemmän kylmäpuhalluk-sen. Sen jälkeen selluloosa syötetään sinänsä tunnetun syöttöjärjestelyn läpi ja ohjataan ulos putken kautta jatkokäsittelyyn 9.

15

Alan ammattihenkilölle on selvää, että keksintö ei rajoitu yllä esitettyyn, vaan sitä voidaan vaihdella seuraavien patenttivaatimusten puitteissa. On esimerkiksi mahdollista varustaa keittokattila yllä kuvatun menetelmän mukaisesti pohjassa olevalla lisävirtauksella, esimerkiksi nk. ITC™-virtauksella, keittämisen suorittamiseksi halut-20 taessa jopa alhaisempaan kappalukuun, kuten on esitetty hakijan omassa patentti-:*·.. hakemuksessa SE 9203462. MCC-rakenne on luonnollisesti myös alan ammattihenki- *:· lölle ajateltavissa. Lisäksi ammattiväelle on selvää, että useita modifikaatioita voi- :"daan tehdä irtautumatta keksinnön piiristä, jolloin voidaan esimerkiksi valita tarkka : ‘ *.; lämpötila ja alkalipitoisuudet jne.

25 :‘iSen sijaan, että kuuma mustalipeä pumpataan suoraan uuttosuodattimesta 8 im- pregnointiosastoon 5, on myös mahdollista pumpata ensimmäisestä paisuntasyk- : · Ionista 18 kerätty kuuma mustalipeä ylös impregnointiosastoon 5. Mustalipeän läm- :[_ : pötila on tällöin alhaisempi, mutta aikaansaatu etu on siinä, että mustalipeä sisältää .·. : 30 vähemmän ilmaa ja tämä voi olla suuri etu pyrittäessä eliminoimaan keittokattilassa ,· · ·. esiintyviä vaahtoamisongelmia. Lisäksi on tietyissä olemassa olevissa keittokattilois- • · ,. ’ sa mahdollista käyttää jo olemassa olevaa suodatinjärjestelyä ja johtaa erilleen vain \ , jonkin verran uutettua liuosta ylemmästä suodatinvyöstä ja tavanomaisen keittovir- * ’ tauksen tavoin kierrättää uudelleen loppuosa ja samanaikaisesti myös edullisesti 6 116846 kuumentaa ja lisätä valkolipeää. Luonnollisesti on myös mahdollista käyttää tätä viimeksi mainittua periaatetta uusien keittokattiloiden rakentamisen yhteydessä.

Samoin voidaan käyttää yksiastiaista höyryfaasikeittokattilaa.

Claims (13)

1. Menetelmä sulfaattiselluloosan jatkuvaksi keittämiseksi yksiastiaisessa järjestelmässä (1), edullisesti yksiastiaisessa hydraulisessa keittokattilassa, jolloin haketta 5 (2) syötetään sisään keittokattilan (1) ensimmäisestä päästä (3), valkolipeää (4) lisätään ainakin yhdestä kohdasta, joka on mainitussa ensimmäisessä päässä (3) tai sen lähellä, hake impregnoidaan myötävirtaisessa impregnointiosastossa (5), hake keitetään kulkusuunnassa impregnointiosaston jälkeen olevassa keitto-osastossa (6), kuumaa mustalipeää (7) uutetaan ainakin yhdestä uuttosuodatinosasta (8) ja 10 keitettyä selluloosaa poistetaan (9) keittokattilan toisesta päästä, tunnettu siitä, että mustalipeää (7) lisätään (11,12) mainittuun impregnointiosastoon (5) siten, että sen määrä on yli 40 %, edullisesti yli 50 % ja edullisemmin yli 60 % nesteen kokonaismäärästä, että liuoksen suhde puuhun mainitussa impregnointiosastossa on suurempi kuin 3:1, edullisesti 3,5:1 ja edullisemmin yhtä suuri tai suurempi kuin 4:1 15 ja että uutettu liuos (13) ensimmäisestä suodatinvyöstä (14), joka on sijoitettu vir-taussuunnassa mainitun mustalipeän (7) lisäämiskohdan (HA) jälkeen, suuressa määrin poistetaan keittokattilasta, eli poistettu määrä on suurempi kuin 50 %, edullisesti suurempi kuin 70 % ja edullisesti suurempi kuin 90 %.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu uutet- .. tu liuos (7) mainitusta uuttosuodattimesta (8) kuljetetaan ainakin osittain ensimmäi- •; · seen paisuntasykloniin (18) ja että mainittu uutettu liuos (13) mainitusta ensimmäi- :" ’: sestä suodatinvyöstä (14) kuljetetaan ainakin pääosin toiseen (20) tai kolmanteen paisuntasykloniin. 25 :' j

‘: 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuumaa mus talipeää lisätään siten, että osa mainitusta uutetusta liuoksesta (7) kierrätetään takaisin keittokattilan impregnointiosastoon (5) keskiputken (11) kautta. : 30

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu uutet- . * * \ tu liuos paluukierrätetään pumpun (12) avulla, joka pumppaa kuumaa mustalipeää suoraan (ilman paisutusta) uuttosuodattimesta (8) impregnointiosastoon, jolloin : ( ‘ ’ mainitun kuuman mustalipeän lämpötila on korkeampi kun 140°C, edullisesti korke- I I > ’· : ampi kuin 150°C ja edullisemmin korkeampi kuin 155°C. 8 115846

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu uutettu liuos paluukierrätetään pumpun avulla, joka pumppaa kuumaa mustalipeää ensimmäisestä paisuntasyklonista (18) eli paisutuksen jälkeen, impregnointiosastoon, jolloin mainitun kuuman mustalipeän lämpötila on korkeampi kuin 135°C, edullisesti 5 korkeampi kuin 145°C ja edullisemmin korkeampi kuin 150°C.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin yksi keittovirtaus (15,16) on järjestetty virtaussuunnassa mainitun ensimmäisen uut-tosuodattimen jälkeen, jolla tavoin aikaansaadaan paluukierrätetyn keittonesteen 10 ennalta määrätty kuumeneminen ja edullisesti valkolipeän ennalta määrätty lisäys.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu suo-datinvyö on sijoitettu keittovirtaukseen, jolla tavoin aikaansaadaan nesteen uudel-leenkierrätetyn osan ennalta määrätty kuumennus ja edullisesti valkolipeän ennalta 15 määrätty lisäys.

7 115846

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mukaan on järjestetty ainakin kaksi virtaussuunnassa jäljempänä olevaa keittovirtausta (15, 16), joissa kuumennusvaatimus jakautuu edullisesti tasaisesti siten, että kummassakin 20 virtauksessa saavutetaan ainakin 10°C lämpötilan kohoaminen.

9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu ennalta määrätty kuumentuminen nousee ainakin 150°C:een, edulli- ;' ·, f sesti ainakin 155°C:een ja edullisemmin ainakin 160°C:een. !\! 25

:':10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäännösalkalin määrä ensimmäisestä suodattimesta (14) tulevassa uutetussa liuoksessa (13) on suurempi kuin 2 g/l, edullisesti 4 g/l. ; 30

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu , ·. ’ keittokattila on sovitettu ITC™ keittämiseen.

\ ‘‘ 12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu keit- * · 1 ’ ·' tokattila on sovitettu modifioituun jatkuvaan keittämiseen. 115846 9

13. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäännösalka-lin määrä mainitussa ensimmäisessä uutetussa liuoksessa (13) ja toisessa uutetussa liuoksessa (7) mitataan ja että alkalin lisäys keittokattilaan suoritetaan näistä mitatuista arvoista riippuen. 1 · * t 10 1 1 5846