FI120362B - Menetelmä ja laite selluloosan keittämiseksi - Google Patents

Description

MENETELMÄ JA LAITE SELLULOOSAN KEITTÄMISEKSI

Kaksi tärkeintä aktiivista keittokemikaalia, joilla hienonnettua selluloosakuituainesta käsitellään sulfaatti-5 eli "kraft"-keiton aikana, ovat natriumsulfidi Na2S sekä natriumhydroksidi NaOH. Selluloosan keitossa mukana olevan keittokemikaalin määrä ilmaistaan massanvalmistuksessa käyttämällä siitä nimitystä "tehollinen alkali". Tehollisen alkalin pitoisuusarvo kuvaa keittolipeän hyd-10 roksidi-ioni- eli OH-väkevyyttä. Koska natriumsulfidi hydrolysoituu vesiväliaineessa, jolloin muodostuu nat-riumhydroksidia eli "alkalia" sekä natriumhydrosulfidia, tuorevalkolipeän tehollisen alkalin määritelmä on seuraa-va: natriumhydroksidipitoisuus plus puolet natriumsulfi-15 dipitoisuudesta, ja se ilmaistaan NaOH:na, eli siis tehollinen alkali = (NaOH) + l/2(Na2S).

Selluloosa-aineksen käsittelemiseksi alkalilla on esitetty erilaisia menetelmiä. Esimerkiksi tavanomaisessa 20 kraft-keitossa kaikki keittokemikaalit eli tehollinen alkali syötetään prosessiin keiton alussa, ennen impreg- • · · nointivaihetta. Tässä prosessissa alkali kuluu asteittain • · · I käsittelyn edetessä. Tavanomaisessa kraft-keitossa tehol- : lisen alkalin määrä keittolipeässä on tyypillisesti suu- • · · · ··· 25 rimmillaan keiton alussa ja pienimmillään keiton lopussa.

»··· • · · • · · • · · STFI:n (the Swedish Forest Products Research Institute) • · t 1980-luvun alussa tekemien tutkimusten perusteella nk.

... modifioitu keitto otettiin käyttöön 1980-luvun ensimmäi- • * * 30 sellä puoliskolla. Kuten Sjöblom et ai (Paperi ja Puu, • · *···* 1983, nro 4, s. 227) kuvaa, tämäntyyppisen keiton yhtenä tavoitteena on aikaansaada "tehollisen alkalin matala ja • · ·’**· tasainen pitoisuus" sekä viskositeetin että saannon yhte- • · · .;. nä parantamiskeinona. Johansson et ai, Svensk Papperstid- • · 35 ning, 1984, nro 10, on kuvannut tehollisen alkalin pitoi- • · · ’· suusprofiilia, ts. pitoisuusarvon muutoksia koko modifi oidun jatkuvan kraft-keiton aikana, ja verrannut sitä ta- 2 vanomaisen kraft-keiton vastaavaan. Johansson et ai kuvasi, miten tällainen alkalipitoisuuksiltaan tasaisempi modifioitu keitto mm. parantaa massan viskositeettia ja valkaistavuutta sekä kuormittaa vähemmän ympäristöä. Tämä 5 tutkimus ja muiden tahojen myöhemmin tekemät kokeet vahvistivat, että tehollisen alkalin matala pitoisuus ja tasainen jakauma sekä jatkuvassa että eräkeitossa (kraft) ovat edullisia. Tästä massankäsittelytavasta tuli Andritz Inc.'in (entiseltä nimeltään Ahlström Kamyr), Glens Falls 10 NY, markkinoimien MCC®- ja EMCC®-keittimien ja keittopro-sessien kulmakivi. Kyseisistä laitteistoista tuli erittäin suosittuja massanvalmistuksessa 1980- ja 1990-lukujen taitteessa.

15 Vaikka tehollisen alkalin matalan ja tasaisen pitoisuuden massan viskositeetille ja saannolle tuomat edut on alalla hyväksytty, on yllättäen havaittu, että näillä profiileilla tuotettu massa ei ole ominaiskuitulujuudeltaan vahvinta mahdollista.

20

Termi "massan viskositeetti" on mielletty suoraan massan • · · kuituluj uuteen. Massan viskositeetti tulkitaan joskus • · · • massan suhteellisen kuituvaurion tai depolymeroinnin : epäsuoraksi mitaksi. Tämän ajattelun mukaisesti: mitä ··· · ··· 25 alempi viskositeetti, sitä suurempi kuituvaurio. Usein on • · · · ; oletettu että vaurioitunut kuitu tuottaa heikompaa massaa • · · ja näin ollen alempi viskositeetti on tulkittu alen- • · · tuneeksi ominaiskuitulujuudeksi. Esillä olevan keksinnön ... mukaisesti on kuitenkin havaittu, että tehollisen alkalin • · · • · · *.. 30 korkeat pitoisuudet ja/tai korkea pH-arvo bulkki- ja • · *“·’ jäännösdelignifioinnissa, vaikkakin ne mahdollisesti alentavat massan viskositeettia, tuottavat massaa, jonka ominaiskuitulujuus on korkeampi. Esimerkiksi laboratorio- • · · y..' keitoissa, joissa käytettiin keiton aikana korkeita aika- • · !**, 35 lipitoisuuksia, esim. tehollista alkalia 32 g/1, tarvit- • · · * tiin vain noin 40 % tavanomaisesta H-tekijästä, jotta saatiin havupuumassalle kappaluku 21 sekä vahvempaa mas- 3 saa. Tehollisen alkalin korkea pitoisuus sekä korkea pH keittämisen aikana antavat tulokseksi myös valkaistavuu-deltaan parempaa massaa, kuten kirjallisuudessa on todettu. Lisäksi korkea tehollisen alkalin pitoisuus antaa 5 korkean jäännösalkalipitoisuuden jätekeittolipeälle, jota voidaan käyttää tehokkaasti hakkeen esikäsittelyyn ennen keiton bulkkidelignifiointivaihetta. Esillä olevan keksinnön mukaan on mahdollista käyttää alhaisempia keitto-lämpötiloja ja/tai lyhyempiä keittoaikoja tavanomaisiin 10 keittoihin verrattuna. Toisin sanoen, tätä keksintöä käyttämällä keittoastiat voidaan suunnitella pienemmiksi ja hinnaltaan edullisemmiksi. Tämä tarkoittaa myös sitä, että olemassa olevat keittoastiat, joiden toimintaa nykyiset prosessit rajoittavat, voidaan saada tuottamaan 15 enemmän massaa aikayksikköä kohden ilman, että niiden lämpötilaa tai tehollisen alkalin määrää niissä tarvitsee lisätä.

Termit "bulkki" ja "jäännös" delignifiointiin sovellettu-20 na ovat standardikäsitteitä sellu- ja paperialalla, ja ne on määritelty julkaisussa "Pulp and Paper Manufacturing", • · · osa 5, Alkaline Pulping, Grace et ai, Technical Section, ·· · { *#C Canadian Pulp & Paper Association, 1989, ss. 60-62. Lyhy- : esti sanottuna, "bulkkidelignifiointi" on se delignifi- ··· 25 oinnin vaihe, jolloin enin osa ligniinistä poistetaan • · · · .edeltävään alkuvaiheeseen verrattuna suurella valinta-• · · • · · tarkkuudella. "Jäännösdelignifiointi" puolestaan on bulk- i · Φ kidelignifioinnin jälkeinen vaihe, jolle on tunnusomaista ... se, että ligniininpoisto on paljon hitaampaa, saannon 30 hävikki on suurempi ja myös alkalin kulutus on suurempi • · *·;·* poistettua ligniiniyksikköä kohden.

• · • · · • · · • ·

Tarkkaa mekanismia, joka tuottaa yllä mainitut toivotut • · · tulokset, ei täysin ymmärretä. Korkea pH - joka ei ole • · 35 korkean alkalipitoisuuden kanssa identtinen (ja joka voi • · · ’· *· olla aktiivisten keittokemikaalien tarkempi osoitin), vaikka korkea alkalipitoisuus on tavallisesti edellytyk- 4 senä korkealle pH:lie - voi olla tärkeämpi kuin korkea alkalipitoisuus itse, ja näiden kahden kombinaatio saattaa olla mitä merkityksellisin.

5 Tämän keksinnön laajimman näkökohdan mukaan keksintö käsittää menetelmän hienonnetun selluloosakuituaineksen keittämiseksi käyttämällä korkeita tehollisen alkalin pitoisuuksia ainakin yhdessä käsittelyvaiheessa. Tätä korkeaa alkalipitoisuutta käytetään edullisesti keiton 10 bulkkidelignifiointivaiheessa. Edullisesti tehollisen alkalin pitoisuus ylittää 15 g/1 (edullisemmin 20 g/1) sekä bulkki- että jäännösdelignifioinnissa. Menetelmä voidaan toteuttaa vuo- tai eräkeittona, yhdessä tai useammassa astiassa, hydraulisessa tai höyry/neste-15 faasikeittimessä. Edullisen suoritusmuodon mukaan keksin nön menetelmä toteutetaan kuitenkin jatkuvatoimisena erityyppisiä konventionaalisia vuokeittimiä käyttäen.

Keksinnön mukaan on aikaansaatu myös menetelmä hienonne-20 tun selluloosakuituaineksen käsittelemiseksi kemiallisen massan valmistuksessa, jonka kemiallisen massan ominais- • · · kuitulujuus on suurempi kuin tavanomaisen tai modifioidun • · · : · : keiton menetelmillä valmistetun massan. Menetelmä käsit- • · : tää seuraavat jatkuvatoimiset ja peräkkäiset vaiheet: a) ·· · · ··· 25 Käsitellään (esim. impregnoimalla) hienonnettua sellu- ···· . loosakuituainesta ensimmäisellä keittolipeällä, jolla on • · · ensimmäinen tehollisen alkalin pitoisuus, joka on yli 10 • · · g/1; b) käsitellään ko. selluloosakuituainesta (esim. nyt impregnoituna) edelleen ensimmäisellä keittolipeällä 30 siten, että ensimmäisestä keittolipeästä kuluu alkalia, • ♦ *··♦* niin että ensimmäisen jätelipeän tehollisen alkalin pi- toisuus alenee n. 10 g/1:aan tai sen alle; c) poistetaan ensimmäinen jätekeittolipeä selluloosakuituaineksesta; d) ··♦ käsitellään (esim. impregnoimalla) selluloosakuituainesta ***. 35 toisella keittolipeällä, jolla on toinen tehollisen aika- • · · ’· *· Iin pitoisuus, joka on yli 25 g/1 ja korkeampi kuin en simmäinen pitoisuus, ja pH vähintään 13, joka toinen 5 keittolipeä sisältää vähintään 50 % selluloosakuituainek-sen kemiallisen massan valmistuksessa kuluttamasta koko-naisalkalista; e) keitetään selluloosakuituainesta toisella keittolipeällä keittolämpötilassa kemiallisen mas-5 san valmistamiseksi, jolloin syntyy toinen jätekeitto-lipeä, jonka tehollisen alkalin pitoisuus on yli 15 g/1 (esim. suurempi kuin n. 20 g/1); f) poistetaan toinen jätekeittolipeä massasta.

10 Vaihe b) toteutetaan edullisesti käyttämällä ensimmäisenä keittolipeänä toinen jätekeittolipeä vaiheesta f); jonkin verran voidaan vielä lisätä keittolipeää, tyypillisesti valkolipeää. Tunnetun tekniikan mukaisissa tyypillisissä massanvalmistusmenetelmissä, olkootpa ne tavanomaisia tai 15 modifioituja, selluloosa-ainesta pitää käsitellä keitto-kemikaaleilla ko. aineksen esikäsittelemiseksi tai imp-regnoimiseksi ennen varsinaista keittämistä tai bulkkide-lignifiointia. Tavallisesti yli 25 %, joskus yli 50 % alkalin kokonaiskulutuksesta sellun tuotannossa tapahtuu 20 tämän esikäsittelyn eli b)-vaiheen aikana. Muiden etujen ohella esillä olevalla keksinnöllä on kuitenkin myös se • · · ·...· etu, ettei tuoretta keittokemikaalia tarvitse syöttää ·· · • tähän esikäsittelyvaiheeseen, koska tässä vaiheessa käy- : tetään keittokemikaalin lähteenä korkea-alkalisessa keit- ··· · ··· 25 toprosessissa syntyneen mustalipeän sisältämää jäännösal- ···· . kalia.

• · · ··· ··· ♦ · · • · · Tämän keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan tehollisen alkalin korkean pitoisuuden saavuttamiseksi • · · 30 keiton lopussa, lisäämättä kuitenkaan tuorevalkolipeän • · *;* kulutusta, kulutetaan ainakin jonkin verran toisen jäte- Σ/.: keittolipeän alkalista edullisesti a)-vaiheessa ennen jätelipeän siirtämistä talteenottoon. Sen vuoksi c)-vai- ··· y.. heessa poistettavan ja a)-vaiheessa käytettävän ensimmäi- ***. 35 sen jätekeittolipeän EA-pitoisuus (eli tehollisen alkalin • · · *· *· pitoisuus) on 15 - 50 g/1 (NaOH:na), tyypillisesti 18 - 40 g/1 ja edullisesti 20 - 35 g/1. a)-vaiheessa käytetty 6 lipeä sisältää ainakin jonkin verran c)-vaiheessa poistettua lipeää tai edullisesti sen kokonaan, b)-vaiheessa tapahtuvan alkalikulutuksen takia a)-vaiheeseen lisätyn kokonaisalkalin määrä c)-vaiheen aikana poistetusta jäte-5 lipeästä pitäisi olla ainakin 5 %, tyypillisesti ainakin 7 % ja edullisesti ainakin 9 %, tai jopa 11 % tehollista alkalia (EA) NaOHrna puusta laskettuna. Tämän jätelipeästä otettavan alkalin, joka syötetään ennen c)-vaihetta sijaitseviin vaiheisiin, tulisi olla ainakin 50 %, tyy-10 pillisesti ainakin 70 % ja edullisesti ainakin 90 % näihin vaiheisiin syötettävästä alkalimäärästä. Sen vuoksi yhden tai useamman c)-vaiheessa poistetun jätelipeän tehollisen alkalin kokonaisosuus on ainakin 5 %, tyypillisesti ainakin 7 %, edullisesti ainakin 9 %, tai jopa 15 ainakin 11 % NaOHrna puusta, ja nämä jätelipeät käytetään uudelleen ja kulutetaan ennen c)-vaihetta sijaitsevissa keittoprosessin vaiheissa. Jonkin verran tuoretta keitto-lipeää, esimerkiksi kraft-valkolipeää tai viherlipeää, voidaan lisätä jätelipeävirtaan halutun EA-arvon aikaan-20 saamiseksi. Tämä varmistaa, että d) - ja e)-vaiheissa kulutetaan tehollista alkalia rajallisesti siten, että • · · ·...· suhteellisen korkea pH ja EA saavutetaan e)-vaiheen jäi- ·· · • '· kimmäisessä osassa.

• · • * • · · • · · • · · · ··· 25 d)-vaiheen toinen keittolipeä on edullisesti pesulipeään • · · · ; yhdistetty valkolipeä, tai mustalipeä, ja on toivottavaa • · · että enemmän kuin noin 80 % massan valmistukseen kulutet- • · · tavan valkolipeän kokonaismäärästä (kulutettava kokonais-alkali) lisätään d)-vaiheessa toisena keittolipeänä.

• · · 30 Pesulipeää käyteään valkolipeän laimentamiseksi toiseksi • · ’·;·* keittolipeäksi, jotta saadaan haluttu tehollisen alkalin • · pitoisuus ja edullinen neste-puusuhde. d)-vaiheen kulku voi aiheuttaa luonnostaan materiaalin kuumentumisen keit- • · · tolämpötilaan. Kuumentaminen voidaan suorittaa myös erik- • · 35 seen. Keittolämpötila on tavallisesti 140-180°C, tyypil- • · · • · lisimmin 150-170°C. Keittimessä toisena keittolipeänä olevan lipeän tehollisen alkalin pitoisuus on edullisesti 7 enemmän kuin n. 25 g/1, esim. n. 25-60 g/1, tyypillisesti n. 30-50 g/1. Nämä tehollisen alkalin pitoisuusalueet saadaan tyypillisesti laimentamalla tuoretta keittolipeää kemiallisesti, alkaen pitoisuudesta, joka on n. 90 g/1 5 tai enemmän tehollista alkalia ja käyttäen saatavissa olevaa laimennuslähdettä. Laimentamiseen voidaan käyttää mm. mustalipeää, pesusuodosta, valkaisimon pesusuodos mukaanlukien, tai kylmäpuskusuodosta. Keksintö käsittää myös jäljempänä sijaitsevat vaiheet massan jäähdyttämi-10 seksi ja pesemiseksi, ja ennen a)-vaihetta materiaali höyrytetään edullisesti sen kuumentamiseksi ja ilman poistamiseksi siitä. Vaiheet a), b), d) ja e) voidaan toteuttaa myös joko myötä- tai vastavirtaperiaatteella (materiaalivirta keittolipeän virran suhteen). Vaiheista 15 c) ja f) poistetut jätelipeät pitäisi pitää erillään toisistaan ja käyttää eri tarkoituksiin, f)-vaiheen lipeä käytetään tavallisesti toisen keittolipeän esilämmittämi-seen ja sen jälkeen paisutetaan, ja jäännöslipeä käytetään ensimmäisenä keittolipeänä. Höyry puolestaan syöte-20 tään hakesiiloon tai esihöyrytyssäiliöön materiaalin esikäsittelemiseksi. Lämpöä voidaan myös ottaa talteen • ·· ί.,.ϊ c)-vaiheen lipeästä, esimerkiksi paisuttamalla tai läm- : mönsiirtimellä, minkä jälkeen lipeä johdetaan kraft-lai- • ;*: toksen tavanomaiseen lämmön talteenottoon.

• · · · 25 • · · · . .·. On kehitetty myös menetelmä korkean ominaiskuitulujuuden • · · omaavan kemiallisen massan valmistamiseksi hienonnetusta • · · selluloosakuitumateriaalista, joka menetelmä käsittää ... seuraavat jatkuvatoimiset ja peräkkäiset vaiheet: a) • · · 30 Käsitellään (esim. impregnoimalla) hienonnettua selluloo- * · *···* sakuituainesta ensimmäisellä keittolipeällä, jolla on :\i ensimmäinen pH, joka on korkeampi kuin n. 13,0 (esim.

korkeampi kuin n. 13,2); b) käsitellään ko. sellu- ··· .1. loosakuituainesta (impregnoitua) edelleen ensimmäisellä • · • · ***. 35 keittolipeällä siten, että ensimmäisestä keittolipeästä • · · *· *· kuluu alkalia, niin että ensimmäisen keittolipeän jään- nös-pH on n. 13,0 tai alle (tai n. 13,2 tai alle); c) 8 poistetaan ensimmäinen jätekeittolipeä selluloosakuitu-aineksesta; d) käsitellään (esim. impregnoimalla) sellu-loosakuituainesta toisella keittolipeällä, jolla on toinen pH, joka on n. 13,5 tai yli, esim. n. 13,7 tai yli 5 ja korkeampi kuin ensimmäinen pH, joka toinen keittolipeä sisältää vähintään 50 % selluloosakuituaineksen kemiallisen massan valmistuksessa kuluttamasta kokonaisalkalista; e) keitetään selluloosakuituainesta toisella keittolipeällä keittolämpötilassa kemiallisen massan valmistami-10 seksi, jolloin syntyy toinen jätekeittolipeä, jonka jään-nös-pH on ainakin n. 13,0, esim. n. 13,4 tai yli tai n.

13,6 tai yli; ja f) poistetaan toinen jätekeittolipeä massasta.

15 On myös aikaansaatu kraft-massa, jolla on korkea ominais-kuitulujuus ja valkaistavuus tavanomaisella ja modifioidulla keitolla valmistettuun kraft-massaan verrattuna. Kraft-massa valmistetaan käyttämällä toista tai molempia yllä mainittuja menetelmiä.

20

Keksinnön mukaan on aikaansaatu menetelmä, jolla valmis- • · « ·...· tetaan kemiallista massaa hienonnetusta selluloosakuitu- ·· · • aineksesta käyttämällä syöttöaukolla varustettua vuokei- jtj*: tintä. Menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: a) syötetään ··· 25 hienonnettua selluloosakuituainesta jatkuvasti nestemäi- • · · · ; .*· sessä suspensiossa vuokeittimen syöttöaukkoon; b) keite-

IM

tään ko. selluloosakuituainesta keittimessä yli 30 minuu- • · · tin ajan, esim. yli tunnin, n. 140 - 190 °C:n lämpötilas- sa ennenkuin keitto päättyy; jolle menetelmälle on tun- .···. 30 nusomaista, että vaihe b) toteutetaan siten, että ainakin • · viimeisen minuutin aikana ennen keiton päättymistä tehol- • · *.*·: lisen alkalin pitoisuus NaOHrna tai vastaavana ilmaistuna • · · on keittimessä vähintään 15 g/1.

• · · • · • · • · · .·. : 35 Milloin ja missä "keitto päättyy" sellukeittimessä on

• M

hieman epämääräinen käsite ja riippuu suuressa määrin käytetystä keittolaitteistosta, prosessista ja käsiteltä- 9 västä puulajista. Sellunkeitto katsotaan yleensä varsinaisesti päättyneeksi, kun materiaalin lämpötila laskee n. 130-140°C:seen. Jonkin verran delignifiointia, vaikkakin hyvin hidasta, tapahtuu kuitenkin vielä niinkin 5 alhaisessa lämpötilassa kuin n. 100°C. Missä ja milloin tämä lämpötila saavutetaan, vaihtelee tapauksesta riippuen. Esimerkiksi vuokeittimissä, joissa pesunesteen jakautuma on heikko tai joihin ei lisätä pesunestettä, keittoreaktio voi jatkua vaikka massa on jo tullut ulos 10 varsinaisesta keittoastiasta. Toinen äärimmäisyys on jatkuvatoimiset keittoprosessit, joissa keittoprosessin viimeisiin vaiheisiin ei lisätä lainkaan keittokemikaalia ja joissa on vastavirtaperiaatteella toimiva Hi-Heat™-pesuvyöhyke. Näissä keittoreaktio voi loppua paljon ennen 15 alinta sihtiä. Vaikka keittoprosessin päättymispaikkaa ja -ajankohtaa ei voi hyvin määritellä, tämän keksinnön mukaan on toivottavaa, että keiton varsinaisesti loppuessa hienonnetun selluloosakuituaineksen alkalipitoisuus on suhteellisen korkea ja/tai pH on korkea.

20 ... Vaihe b) toteutetaan edullisesti siten, että ainakin • · ’···* viimeisen 15 minuutin aikana, ja edullisemmin ainakin ·· · -* • · · ϊ ·* viimeisen 30 minuutin aikana ennen keiton päättymistä • · : tehollisen alkalin pitoisuus on n. 15-50 g/1, esim. n.

..*·’ 25 18-50 g/1, edullisemmin n. 18-40 g/1 ja kaikkein edulli- ίφ:#ί simmin n. 20-35 g/1) . Vaihe b) toteutetaan tyypillisesti :T: siten, että poistetaan nestettä suspensiosta ainakin ensimmäisessä ja toisessa pisteessä, joista ensimmäinen piste on lähinnä keittimen syöttöaukkoa, lisätään aika- .···. 30 lia, ja yli 50 % suspensioon lisättävästä kokonaisaika- • · *·* lista koko a) ja b) vaiheiden aikana lisätään ensimmäisen • · • · · *. *! pisteen jälkeen. Edullisesti yli 70 %, edullisemmin yli • · · 80 %, ja kaikkein edullisimmin yli 90 % koko sellun vai-mistuksen aikana suspensioon lisättävästä kokonaisaika- • · · 35 lista lisätään ensimmäisen pisteen jälkeen. Alkalia li- • · sätään kuitenkin ensimmäisen pisteen jälkeen edullisesti useammassa kuin yhdessä pisteessä, ja edullisesti useam- 10 massa kuin kahdessa eri pisteessä, ja alkali lisätään siten, että korkein tehollisen alkalin pitoisuus b)-vaiheen aikana on alle 50 g/1, edullisesti alle 40 g/1, ja edullisimmin alle 35 g/1. Ennen ensimmäistä pistettä 5 selluloosa-aines on jo kuluttanut ainakin 5 %, edullisesti ainakin 7 %, vielä edullisemmin ainakin 9 %, ja kaikkein edullisimmin ainakin 11 % tehollista alkalia puusta laskettuna ja NaOH:na ilmaistuna.

10 Esillä olevan keksinnön mukaan on myös aikaansaatu menetelmä sellun valmistamiseksi hienonnetusta selluloosakui-tuaineksesta, jolla sellulla on korkea ominaiskuitulujuus ja joka menetelmä käsittää seuraavat jatkuvatoimiset ja perättäiset vaiheet: a) käsitellään hienonnettua sellu- 15 loosakuituainesta ensimmäisellä keittolipeällä, jolla on ensimmäinen tehollisen alkalin pitoisuus, joka on yli 10 g/1; b) käsitellään selluloosakuituainesta edelleen ensimmäisellä keittolipeällä siten, että ensimmäisestä keittolipeästä kuluu alkalia, niin että ensimmäisen jäte-20 lipeän tehollisen alkalin pitoisuus alenee n. 10 g/1:aan tai sen alle; c) poistetaan ensimmäinen jätekeittolipeä ··· ·...· selluloosakuituaineksesta; d) käsitellään selluloosakui- ·· · • *.i tuainesta toisella keittolipeällä, jolla on toinen tehol- jj*: lisen alkalin pitoisuus, joka on yli 25 g/1 ja korkeampi ··· 25 kuin ensimmäinen pitoisuus, joka toinen keittolipeä si-

• IM

• sältää ainakin 50 % selluloosakuituaineksen sellun vai- • · · ··· mistuksessa kuluttamasta kokonaisalkalista; e) keitetään • · « selluloosakuituainesta toisella keittolipeällä keitto-lämpötilassa kemiallisen massan valmistamiseksi, jolloin • · · 30 syntyy toinen jätekeittolipeä, jonka tehollisen alkalin • ♦ *··* pitoisuuden on yli 15 g/1; f) poistetaan toinen jätekeit- • · ί#*.« tolipeä massasta; jolle menetelmälle on tunnusomaista, :***: että e)-vaihe kestää yli 30 minuuttia ja että ainakin ··♦ y..' viimeisten 15 minuutin aikana tehollisen alkalin pitoi- • · ***. 35 suus NaOH:na ilmaistuna on 18-40 g/1. Tämän keksinnön • · » **· mukaan e)-vaiheen yksityiskohdat voidaan toteuttaa ai kaisemman suoritusmuodon c)-vaiheessa. Edullisesti n. 80 11 % tai enemmän massan valmistukseen tarvittavasta valko-lipeän ja alkalin kokonaismäärästä lisätään d)-vaiheeseen toisena keittolipeänä. Tämän menetelmän muut yksityiskohdat noudattavat edellä kuvattua.

5

Toinen tapa sellaisen keittoprosessin aikaansaamiseksi, jossa tehollisen alkalin pitoisuus on keiton lopussa korkea, on tämän keksinnön mukaan muunnella olemassa olevaa vastavirtaista keittoprosessia, esim. Andritz 10 Inc.'in (Glens Falls, New York) markkinoimat MCC®- tai EMCC®-keitot, siten että viimeisen vastavirtaisen vyöhykkeen loppuun lisättävän alkalin määrää nostetaan huomattavasti. Tavallisesti viimeisen vastavirtaisen keitto-vyöhykkeen loppuun lisättävän alkalin määrä vaihtelee n. 15 5:stä 20 prosenttiin syötettävän alkalin kokonaismäärästä. Syötetyn alkalin kokonaismäärä on tyypillisesti n. 18-22 % EA:ta puusta laskettuna. Toisin sanoen tavanomaisissa menetelmissä syötettävän alkalin määrä viimeisen vastavirtaisen keittovyöhykkeen lopussa on tyypillisesti 20 vain n. 1 - 4 % EA:ta puusta laskettuna, NaOH:na ilmaistuna. Tyypillinen EA-pitoisuus viimeisen vastavirtaisen : keittovyöhykkeen lopussa on n. 10-15 g/1. Esillä olevan ·*·*: keksinnön mukaan tämän pitoisuuden pitäisi massan laadun • · { ·*. parantamiseksi olla yli 15 g/1, edullisesti yli 20 g/1 ja • · · · 25 edullisimmin yli 25 g/1. Nämä korkeat pitoisuudet voidaan • · · · . .·. saavuttaa, kun yli 5 %, edullisesti yli 7 % ja edullisiin- • · · III min yli 9 % tehollista alkalia, puusta laskettuna, syöte- • · · * tään viimeisen vastavirtaisen keittovyöhykkeen loppuun.

• · · • · · ’·* ’ 30 Esillä olevan keksinnön mukaan on myös aikaansaatu jatku- • · · • · vatoiminen hydraulinen tai höyryfaasikeitin, joka käsit- :*·.· tää seuraavat osat: pystysuora astia, jossa on suspension • · .*··. syöttöaukko, massanpoistoaukko, ensimmäinen keittovyöhy- • · · ^ ke, toinen keittovyöhyke ja lipeänpoistosihti, sekä kier- • · ’···* 35 tosysteemi, joka erottaa vyöhykkeet toisistaan. Se käsit- • · · *. *: tää myös elimet alkalin lisäämiseksi kiertosysteemiin siten, että sihdin poistaman lipeän tehollisen alkalin 12 pitoisuus NaOHrna ilmaistuna on n. 18-40 g/1. Keitin käsittää edullisesti myös elimet kiertosysteemin lämmittämiseksi, sekä alkalin lisäämiseksi, jotta massan pois-toaukosta poistetun massan lopullista kappalukua voidaan 5 säätää. Keitin käsittää myös elimet sihdiltä lähempää suspension syöttöaukkoa kuin massan poistoaukkoa poistetun nesteen uudelleen käyttämiseksi keittimessä.

Ensimmäinen keittovyöhyke voi olla myötä- tai vastavir-10 täinen. Samoin toinen keittovyöhyke voi olla myötä- tai vastavirtainen, mutta edullisesti kuitenkin vastavirtai-nen, esim. MCC®- tai EMCC®-keittovyöhyke, tai vastavirtainen pesu- ja keittovyöhyke, esim Hi-Heat™-pesuvyöhyke. Lipeäkiertoon kuuluu tyypillisesti pumppu, 15 epäsuora höyrylämmitin sekä mahdollisesti elimet laimen-nusliemen lisäämiseksi. Sihti- ja kiertosysteeminä voidaan käyttää "sammutuskierroksi" nimitettyä systeemiä.

Esillä olevan ' keksinnön pääasiallisena tavoitteena on 20 aikaansaada korkean ominaiskuitulujuuden ja valkaistavuu-den omaava sellu keittämällä sitä korkeassa alkalipitoi- • · · :...ί suudessa ja/tai korkeassa pH:ssa. Tämä ja muut keksinnön : * : tavoitteet käyvät ilmi keksinnön yksityiskohtaisesta : selostuksesta sekä oheisista patenttivaatimuksista.

• · · · 25 • · · · . .·. Kuvio 1 on kaaviokuva ensimmäisestä suoritusmuodosta eli • · · .···. uudesta kaksiastiaisesta keitinlaitteistosta, jolla to- • · · teutetaan menetelmä korkean ominaiskuitulujuuden omaavan ... sellun valmistamiseksi; • · · ♦ · · _ Ä 30 ··· • · *♦··* Kuvio 2 on kaaviokuva toisesta suoritusmuodosta ja esit- tää tekniikan tason mukaisen kaksiastiaisen keitinlait- • · :***j teiston, jolla toteutetaan menetelmä korkean ominaiskui- »·· .;. tulujuuden omaavan sellun valmistamiseksi; 35 • · ♦ · · *· *· Kuvio 3 on kaaviokuva kolmannesta suoritusmuodosta ja esittää tekniikan tason mukaisen yksiastiaisen keitin- 13 laitteiston, jolla toteutetaan menetelmä korkean ominais-kuitulujuuden omaavan sellun valmistamiseksi;

Kuvio 4 on kaaviokuva eräästä suoritusmuodosta, jolla 5 toteutetaan menetelmä korkean ominaiskuitulujuuden omaavan sellun valmistamiseksi;

Kuvio 5 on käyrä, jossa alkalipitoisuutta verrataan keit-toaikaan tavanomaisessa keitossa; 10

Kuvio 6 on käyrä, jossa alkalipitoisuutta verrataan keit-toaikaan modifioidussa keitossa;

Kuvio 7 on käyrä, jossa alkalipitoisuutta verrataan keit-15 toaikaan tämän keksinnön mukaisessa esimerkinomaisessa menetelmässä;

Kuvio 8 esittää graafisesti massan lujuutta jäännösalka-lin funktiona kahdessa erilaisessa vetolujuudessa.

20

Kuvio 9 esittää graafisesti massan lujuutta jäännös-pH:n • · · funktiona kahdessa erilaisessa vetolujuudessa • t · • · · • · • · { Kuvio 10 on kaaviokuva esillä olevan keksinnön mukaisesta • t · · 25 esimerkinomaisesta keitinlaitteistosta esillä olevan • ·· · . .·. keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi; • · · • · · • · · • · · • · ·

Kuviot 11 - 13 esittävät graafisesti tehollisen jään- ... nösalkalin pitoisuuden vaikutuksen massan ominaisuuksiin • · · *·* * 30 keksintöä toteutettaessa; • · · • · • · • · ·

Kuvio 14 on kuvion 10 kaltainen kuva, jossa esitetään • · keksinnön mukainen toinen järjestelmä; ja • · · • · · • · *;··] 35 Kuviot 15 - 17 esittävät graafisesti tehollisen alkalin • · · *· korkean pitoisuuden vaikutuksen suoritetuissa koeajoissa, joissa on käytetty kuvion 14 mukaista järjestelmää.

14

Esillä oleva keksintö voidaan toteuttaa muiden edullisten keittomenetelmien yhteydessä sellaisen keittojärjestelmän aikaansaamiseksi, jolla tuotetaan mahdollisimman korkean 5 lujuuden omaavaa massaa käyttäen samalla saatavissa olevat energia, materiaali, ja kemikaalit mahdollisimman tehokkaasti hyväksi. Tyypillisiä keittojärjestelmiä on kuvattu piirustuksissa.

10 Kuvio 1 esittää tyypillisen järjestelmän, jolla on esillä olevan keksinnön edut. Siinä kuvataan tyypillinen kak-siastiainen hydraulinen vuokeitinjärjestelmä 10 keksinnön mukaisen prosessin toteuttamiseksi. Puuhaketta 11 tai muuta hienonnettua selluloosakuituainesta syötetään ha-15 kesiiloon 12 esihöyryttämistä ja/tai esikäsittelyä varten. Tyypillisesti siilo 12 on astia, jolla on yksiulotteinen suppeneva osuus ja pienemmän virtausvastuksen alue, kuten 2.2.1994 jätetyssä US-patenttihakemuksessa 08/189,546 ja 5.12.1994 jätetystä US-patenttihakemuksessa 20 08/354,005 on kuvattu, ja joita myy Andritz Inc., Glens

Falls, New York, tavaramerkillä DIAMONDBACK®. Höyrytys • · · voidaan suorittaa joko ilmanpaineessa tai paineistettuna. Hake voidaan syöttää hakesiiloon kanavien kautta, kuten • · • ;*; US-patentissa 4,927,312 tai synkronoitujen kanavien kaut- • · · · .:. 25 ta, kuten 11.11.1994 jätetyssä US-patenttihakemuksessa . 08/350, 129 on esitetty.

• · · • · · • · · • · · • · · Höyrytetty hake puretaan hakesiilosta yhteeseen tai kou- ... ruun 13, jossa hake uppoaa keittolipeään 14 ja keittoli- • · · *·^* 30 peän impregnointiprosessi alkaa. Hakkeen purkamiseen • · *···* siilosta voidaan käyttää pyörivää ilmalukkotyyppistä syö- :*·.· tintä (ei esitetty) kuten Andritz Inc.'in markkinoimaa • · .***. hakemittaria (Chip Meter) . Lipeän pinta yhteessä 13 pide- • · · tään tietyllä tasolla tavanomaisen pinnansäätimen avulla *···’ 35 (ei esitetty) . Haluttaessa lipeän pinta voidaan pitää • · · *· *J hakesiilossa 12 yhteen tai kourun 13 yläpuolella.

15

Yhde 13 johtaa tavanomaiseen korkeapainesyöttimeen 15, joka on myös Andritz Inc'in markkinoima laite. Pyörivä taskutyyppinen syötin 15, joka on liitetty korkeapa inepumpun (ei esitetty) yhteyteen, paineistaa ja 5 kuljettaa hakesuspension syötinjärjestelmän matalasta paineesta keittoastian (esim. 19) korkeaan paineeseen. Hakesuspension paine voidaan nostaa esimerkiksi 0-2 bar'in (0 - 30 psi) paineesta delignifiointireaktion vaatimaan paineeseen 3-14 bar (45 - 200 psi) . Tämä 10 syöttöjärjestelmä sisältää tyypillisesti hakekourun pumpun, linjassa olevan nesteenpoistolaitteet, tasoitussäi-liön, jne. (ei esitetty), jotka on liitetty tunnetulla tavalla kiertosysteemiin 16. Tämä paineistus ja kuljetus voidaan suorittaa myös lietepumpulla, kuten 16.6.1994 15 jätetyssä US-patenttihakemuksessa 08/267,171 tai 25.4.-1995 jätetyssä US-patenttihakemuksessa 08/428,302 on esitetty. Tämän paineistuksen ja kuljetuksen aikana ha-kesuspensio joutuu tyypillisesti kosketuksiin kuuman keittolipeän kanssa 80 - 120 °C:n, tyypillisesti 90 - 110 20 °C:n lämmössä kiertosysteemissä 17.

• · · • · !*··’ Kuumennettu, paineistettu järjestelmä kuljettaa hakkeen • · · : ·* ja lipeän muodostaman suspension yhteen 18 kautta keitto- • · · : astian 19 yläosaan. Ko. keittoastia voi olla esim. imp- e ..li’ 25 regnointi- tai esikäsittelyastia tai keitin. Kuviossa 1 ·,·.ί on esitetty tyypillinen impregnointiastia 19, jota voi- :T: daan käyttää tämän keksinnön soveltamiseen. Ylimääräinen lipeä poistetaan suspensiosta sihtien 20 avulla ja pa- lautetaan yhteen 17 kautta käytettäväksi syöttimeltä 15 .··*. 30 tulevan aineen liettämiseen. Astiassa 19 hakesuspensiolle • · ·* suoritetaan suhteellisen pitkä, kylmä, myötävirtainen • · · *.*ί impregnointikäsittely I-vyöhykkeellä. Tämä impregnointi- • · · käsittely on esitetty 2.6.1995 jätetyssä US-patenttihake- .**·. muksessa 08/460,723. Pitkässä, kylmässä impregnointivai- ·· · .·. : 35 heessa I, joka alkaa, kun lipeä syötetään korkeapaine- • · · syöttimeen 15, hakesuspensio pidetään tyypillisesti 80 - 16 110 °C:n, edullisesti 90 - 105 °C:n lämpötilassa. Vaikka tämä käsittely esitetään kuviossa 1 myötävirtaisena käsittelynä, se voi olla myös vastavirtainen.

5 Impregnointivyöhykkeeseen I voi kuulua sihti 21 ja kier-tosysteemi 22, joka edesauttaa haketta liikkumaan alaspäin sekä jakaa lämpöä ja kemikaaleja tasaisemmin hake-patsaaseen. Tässä kiertosysteemissä voi olla tavanomainen lipeäpumppu ja epäsuora höyrylämmitin (ei esitetty). 10 Kiertosysteemiin voi kuulua lisäksi mustalipeän, valko-lipeän tai massaa parantavien lisäaineiden, kuten po-lysulfidien ja antrakinonien ja niiden johteiden syöttö. Kuviossa 1 kiertoon syötetään yhteen 23 kautta seuraaval-ta käsittelyvaiheelta poistettua mustalipeää.

15

Sen jälkeen kun suspensio on käsitelty impregnointi-vyöhykkeellä I, se kulkee tyypillisesti vyöhykkeelle II, joka on vastavirtainen lämmitysvyöhyke. Vyöhykkeet I ja II on erotettu yhdellä tai useammalla lipeänpoistosihdil-20 lä 24 ja 25, jotka astian paineella tai pumppaamalla poistavat lipeää impregnointivyöhykkeeltä ja muodostavat • · · ·...· käyttövoiman lipeän siirtämiseksi vastavirtaisen vyöhyk- • · · • V keen II läpi. Poistettu lipeä voidaan käyttää muualla • · j keittoprosessissa, tai se voidaan ohjata lipeän ja lämmön ··· 25 talteenottosysteemiin. Kuten esim. kuviossa 1 on esitet- ·«·· ; j*; ty, kylmempi laimennettu mustalipeä, joka on poistettu ··· ylemmältä sihdiltä 24, voidaan syöttää talteenottoon yhteen 26 kautta. Kuumempi lipeä, joka on poistettu sih-din 25 kautta ja joka voi sisältää käyttökelpoista aika- • · · 30 lia ja sulfidia, voidaan johtaa yhteen 23 kautta kiertoon • · • · *** 22 alkalin ja sulfidin lisäämiseksi ja lämpötila jakauman • · ·/·· parantamiseksi I-vyöhykkeen yläosassa. Vaikka käytettäi- siin vain yhtä sihtilaitteistoa, lipeä, vaikkakin sekoi- #*··> tettu, voidaan jakaa ja käyttää tarpeen mukaan.

V\ 35 • · · • · · • · 17

Kuuma lipeä yhteestä 26 voidaan johtaa myös epäsuoraan lämmönsiirtimeen, kuten 10.4.1995 jätetyssä US-patentti-hakemuksessa 08/420,730 on esitetty.

5 Lipeän poisto sihdin 24 kautta päättää impregnointivai-heen ja poistaa myös puun kosteutta ja höyrykondensaat-tia, joilla on taipumus laimentaa keittokemikaalien pi-toisuusarvoja keittovyöhykkeillä. Koko impregnointivaihe siitä hetkestä kun hake tulee kosketuksiin lipeän kanssa 10 yli 80°C:n lämpötilassa aina poistosihtien välityksellä tapahtuvaan kylmemmän lipeän poistohetkeen asti saattaa kestää kolmestakymmenestä minuutista kolmeen vuorokauteen. Tyypillisesti se kestää kuitenkin yhdestä kuuteen tuntia, edullisesti yhdestä kolmeen tuntia. Vastavirtai-15 sessa kuumennuksessa ja impregnointivyöhykkeellä II alaspäin virtaava impregnoitu hake kuumennetaan kuumemmalla keittolipeällä, jota johdetaan ylöspäin sihtien 24 ja 25 välityksellä. Tätä lipeää kuumennetaan tyypillisesti kiertosysteemillä 28 120 - 160 °C:n, tyypillisesti 130 -20 150 °C:n ja edullisesti 135 - 145 °C:n lämpötilaan. Tämä .···. vastavirtakuumennus voi kestää viidestä minuutista kuu- • · .’•'1' teen tuntiin, mutta tyypillisesti se kestää puolesta tun- • · I I nista kolmeen tuntiin. Vastavirtavaihe on edullinen, • · · ···.· mutta suspensiota voidaan kuumentaa myös muulla tavoin, • · · 25 esim. käyttämällä yhtä tai useampaa myötävirtaista kier- • · · *.i.‘ tosysteemiä (joissa lämmitys tapahtuu suoraan tai epäsuo- • · · V : rasti), astian ulkoista kuumentamista tai virtausta as tiasta tms. Kuten kierto 22, myös kierto 28 käsittää :T: tyypillisesti yhden tai useamman sihdin 27, pumpun ja 30 epäsuoran höyrylämmittimen (ei esitetty) . Tässä kierrossa • · * .* . lipeään voidaan lisätä kuumennettua lipeää, jota on pois- • · · I,.* tettu jäljempänä seuraavista keittovaiheista. Tässä kier- • · *···* rossa lipeään voidaan myös lisätä puhtaampaa suodosta joko keittolipeän kanssa tai ilman, siten että hajonnut :*·.· 35 puuaines syrjäytetään keittojärjestelmästä. Tässä käyte- • · tään myös Andritz Inc.'in myymää LO-SOLIDS®-keitintä ja - 18 prosessia, jotka on esitetty 4.5.1993 jätetyssä US-pa-tenttihakemuksessa 08/056,211 sekä kansainvälisessä hakemus julkaisussa W0 94/25668. Kuviossa 1 esitetyssä edullisessa suoritusmuodossa kiertoon lisätään sekä kuumaa 5 mustalipeää kahden astian välisestä kierrosta yhteen 29 kautta sekä kylmää puskupesusuodosta yhteen 30 kautta.

Impregnointiastian 19 alaosassa tapahtuneen kuumennuksen jälkeen impregnoitu suspensio poistetaan impregnointias-10 tiasta, kuumennetaan keittolämpötilaan ja kuljetetaan toiseen keittoastiaan eli keittimeen 33. Vaikka impreg-nointiastiassa voidaan käyttää tavanomaista pyörivää poistolaitetta, ensimmäisen astian poistoaukossa 31 on edullisesti yksiulotteinen suppeneva osuus sekä pienemmän 15 virtausvastuksen alue sivuilla pyörivän mekaanisen laitteen asemesta. Tämäntyyppinen poistoaukko kuvataan 10.3.-1995 jätetyssä US-hakemuksessa 08/401,503 ja sitä markkinoi Andritz Inc., Glens Falls, tavaramerkillä DIAMOND-BACK®.

20

Impregnointiastian tyhjennyksen aikana hakkeen ja lipeän • · · ϊ.,.ϊ muodostama suspensio on kosketuksissa keittolipeän kanssa :*·[: olennaisesti täydessä keittolämpötilassa, ts. 140 - 180 •Jj °C:ssa, tyypillisesti 150 - 170 °C:ssa. Yhteen 35 kautta 25 astian 19 poistoaukkoon syötetty kuuma lipeä työntää : suspension keittimen 33 yläosaan. Ylimääräinen lipeä • · · ;*·*; poistetaan sen jälkeen tyypillisesti suspensiosta sihdil- lä 34 ja palautetaan yhteen 35 kautta poistoaukkoon 31. Tätä palautuslipeäkiertoa 35 lämmitetään tyypillisesti • · · I.. 30 höyryllä tavanomaisessa epäsuorassa lämmönsiirtimessä 36.

• · *Γ Ennen lämmönsiirtimeen 36 syöttämistä jonkin verran tästä • · ·.*·· kiertolipeästä voidaan poistaa ja syöttää lipeäkiertoon 28 yhteen 29 kautta.

• ·· • · • · 35 Keittolipeää, tyypillisesti kraft-valkolipeää, syötetään • · · edullisesti kierron 35 materiaalin joukkoon yhteen 37 avulla ennen lämmitintä 36. Kuten keksinnölle on tunnus- 19 merkillistä, suuri osa tästä systeemiin lisättävästä keittolipeästä lisätään yhteen 37 kautta kiertoon 35. Tyypillisesti ainakin 50 %, edullisesti ainakin 80 % (esim. n. 90 %) lisätään kiertoon 35. Tästä on tuloksena 5 erittäin korkea tehollisen alkalin pitoisuus keittimessä; ts. yli 25 g/1, edullisesti yli 35 g/1. Jäännöslipeä voidaan lisätä kiertoon 16 yhteen 38 kautta tai kiertoihin 22 tai 28, jotta saadaan varmistettua vähimmäisalka-lipitoisuus näissä kierroissa ligniinikondensaation, 10 happohydrolyysin jne. estämiseksi. Yhteen 37 kautta lisätty keittolipeä voidaan lämmittää epäsuorasti lämmön-siirtimellä 39 höyryn tai kuuman, keittimestä poistetun, esim. sihdiltä 40 tulevan jätekeittolipeän avulla.

15 Esillä olevan keksinnön mukaisesti toivotun korkean alka-lipitoisuuden ja korkean pH:n saavuttamiseksi yhteen 37 kautta lisättävällä keittolipeällä, kuten esim. kraft-valkolipeällä voi olla seuraavat ominaisuudet: kokonais-alkali puusta laskettuna n. 15 - 25 % (tyypillisesti n.

20 16 - 22 %) , tehollisen alkalin pitoisuus n. 90 - 130 g/1 (tyypillisesti n. 100 - 120 g/1) NaOH:na mitattuna, lai- ··· ·...· mennettuna haluttuun laimeusasteeseen, joka on 25 - 60 ·· · • g/1, edullisesti 30 - 50 g/1, ennen keksinnön toteutusta; : ja virtaus joka on n. 2,0 - 5,0 m3/BDMT (m3/absoluuttisen ··· 25 kuivaa metristä tonnia) massaa, tyypillisesti n. 3,0 - ···· . 4,0 m3/BDMT massaa.

♦ · · ' ··· • · · • · · • · «

Kuumennettu suspensio sekä keittolipeä, jotka ovat olen-naisesti keittolämpötilassa, siirretään paineistettuna « · · *.. 30 poistoaukosta 31 yhteen 32 kautta astian ts. keittimen 33 • · *·;·* yläosaan. Ylimääräistä lipeää poistetaan keittimen syöt- :/.[ töaukkoon järjestetyn sihtilaitteiston 34 kautta ja pa- lautetaan impregnointiastian poistoaukkoon 31 yhteen 35 ··· .1. kautta hakkeen liettämiseksi. Tämä palautettu lipeä kuu- • · ”*. 35 mennetaan tyypillisesti höyryllä epäsuorassa lämmönsiir- • · · ’* timessä 36 ennen poistoaukkoon 31 syöttämistä. Kuumen- 20 nettua lipeää voidaan syöttää useisiin poistoaukon suut-timiin, jotta suspensio poistuisi tasaisesti.

Hake, joka on nyt täysin impregnoitu, kulkee keittolämpö-5 tilassa keittimen 33 vyöhykkeellä III myötävirtaan alaspäin keittoreaktion edetessä. Vaikka tämä käsittely on kuvattu myötävirtaisena, se voi olla myös vastavirtainen. Tämä keittoreaktio, johon liittyy korkea alkalipitoisuus, voi kestää puolesta tunnista kuuteen tuntia. Tyypilli-10 sesti se kuitenkin kestää yhdestä kolmeen tuntia. Keittimen alaosassa kuuma jätekeittolipeä poistetaan nyt täysin keitetystä hakkeesta yhden tai useamman sihtilaitteiston 40 ja 41 avulla. Jäljempänä sijaitsevien massapesureiden (ei esitetty) kylmempi pesusuodos voidaan syöttää keitti-15 men pohjalle yhden tai useamman yhteen 42 avulla keitto-reaktion päättämiseksi ja keitetyn hakesuspension lämpötilan alentamiseksi.

Yhteen 42 kautta kulkevaa pesulipeää voidaan myös lisätä 20 tarvittaviin paikkoihin, esim. kiertoihin 155, 135 tai 17, keittoon liuenneen materiaalin laimentamiseksi. Näin • · · :...ί jäähdytetty keitetty hake poistetaan sen jälkeen keitti- : mestä poistoaukon 43 kautta yhteeseen 44. Keitetty massa • :1; johdetaan sen jälkeen varastoon tai seuraavaan prosessi- • · · · ··· 25 vaiheeseen, kuten ruskean massan pesuun ja valkaisuun (ei • · · · . esitetty) . Jos käytetään yhtä yksittäistä sihtiä 40, • · · poistettu lipeä voidaan jakaa ja käyttää sen jälkeen tar- • · · peen mukaan.

· · • · · • · « 30 Vaikka hakesuspension poistossa käytetään tavanomaisesti • t 21

Kuten kuvio 1 osoittaa, kuuma jätekeittolipeä poistetaan keittimestä edullisesti ylemmän sihtilaitteiston 40 ja yhteen 45 avulla. Koska suurin osa tehollisesta alkalista on syötetty keittimen syöttöaukkoon, tämän kuuman lipeän 5 käyttämättömän alkalin ts. jäännösalkalin pitoisuus on suhteellisen korkea. Yhteen 45 lipeän alkalipitoisuus on tyypillisesti ainakin 15 g/1, esim. vähintään 20 g/1, edullisesti vähintään n. 25 g/1. Tavanomaisen kraft-kei-ton ja modifioidun kraft-keiton jäännösalkalipitoisuus 10 pidetään tyypillisesti noin 6-12 g/l:na. Tähän alempaan jäännösalkalipitoisuuteen pyritään tavallisesti siksi, että voitaisiin varmistua siitä, että lipeän pois-tamiskohdassa on riittävästi alkalia kunnon keittoa varten, mutta samalla minimoida alkalin turha kulutus tal-15 teenottosysteemiin. Suhteellisen korkea jäännösalkali pitoisuus esillä olevan keksinnön mukaan on seurausta siitä, että keittimeen syötettävä alkalimäärä on edullisesti korkea.

20 Kuitenkin tätä jätelipeää, vaikkakaan se ei ole kokonaan jätelipeää, koska sen alkalipitoisuus on vielä melkoinen, ··· voidaan edullisesti kierrättää puuhakkeen esikäsittelemi- *· · : *#ί seksi. Edelleen on syytä huomata, että yhteen 45 kautta : :*: poistettu lipeä sisältää myös huomattavan määrän sulfi- ··· 25 dia, tyypillisesti 10 - 30 g/1, mikä on myös edullista • · · · . .*. hakkeen esikäsittelyn tai impregnoinnin aikana. Sulfidin • » · ja tehollisen alkalin pitoisuuksien suhdeluku on suurempi ♦ · « kuin valkolipeässä. Sen vuoksi jätekeittolipeän sulfidi- ... pitoisuus ja/tai sulfidisuus on korkeampi, niin että • · · • · · 30 delignifioinnin alussa, käytettäessä materiaalia yhteestä • · *···’ 45 saatavalla lipeällä, saavutetaan korkeampi sulfidisuus kuin tavanomaisessa ja modifioidussa keitossa.

• · • · • · ··· .!. Yhteessä 45 virtaava lipeä, joka sisältää sekä alkalia • · ;*·, 35 että sulfidia, johdetaan edullisesti syöttösysteemin • · · *· *: kiertoon 16 käytettäväksi syötettävän puuhakkeen esikä sittelyssä tai impregnoinnissa. Koska yhteen 45 lipeä on 22 tyypillisesti keittolämpötilassa, joka on 140 - 180 °C, sitä voidaan käyttää lämmönsiirtimen 39 kuumennusväliai-neena sisäänsyötettävän valkolipeän kuumentamiseen yh-teessä 49. Tätä kuumaa lipeää voidaan myös paisuttaa 5 paisuntasäiliössä 46 höyryn synnyttämiseksi sekä lipeän jäähdyttämiseksi edelleen. Höyryä voidaan käyttää yhteen 47 kautta hakkeen esihöyrytykseen hakesiilossa 12. Jäähdytetty lipeä voidaan johtaa kiertoon 16 yhteen 48 kautta. Paisuttamisen sijasta kuumaa lipeää voidaan käyttää 10 myös veden lämmittämiseen epäsuorasti lämmönsiirtimessä "puhtaan" höyryn synnyttämiseksi.

Myös toista, alempaa sihtilaitteistoa 41 voidaan käyttää keittimen 33 pohjalla sieltä vastavirtaan poistettavan 15 jäähdytetyn pesulipeän poistamiseen. Astian 33 alaosaan voi kuulua vastavirtainen kuumennettu pesuvyöhyke (Hi-Heat™-pesuvyöhyke tavanomaisissa Kamyr-keittimissä) tai vastavirtainen keittovyöhyke, esimerkiksi Andritz Inc.'in EMCC®-keittovyöhyke, jossa jonkin verran keittokemikaalia 20 lisätään pesulipeään 50, jonka mukana se sitten virtaa vastavirtaan. Yhteessä 50 virtaavan poistetun suodoksen • · · • · sulfidipitoisuus on alempi, koska se on pesusuodoksen • · · • *.· laimentamaa. Yhteestä 50 tulevaa suodosta voidaan käyttää • · · keittimeen tulevan hakkeen esikäsittelyyn kierrättämällä •j* 25 sitä lipeän paluukierrossa 35 yhteen 52 avulla. Kierrätys : yhteen 52 kautta mahdollistaa tehollisen alkalin pitoi- • ft suuden ja neste-puusuhteen säätämisen keiton aikana.

Yhteessä 52 virtaavaa suhteellisen puhdasta suodosta, johon voidaan lisätä pesusuodosta, voidaan käyttää myös • · · I.. 30 liuenneiden kiintoaineiden syrjäyttämiseen ja näin suo-

rittaa Andritz Inc.'in LO-SOLIDS®-keitto (ks. esim. WO

• · 94/25668) . Koska yhteen 50 lipeä voi sisältää kuitua, sen poistamiseen voidaan käyttää kuitusuodinta tai sihtiä 51 s··' ja palauttaa se massavirtaan yhteen 53 kautta.

*:**! 35 • · · * * Yhteen 50 laihamustalipeää ja yhteen 45 vahvamustalipeää voidaan myös käyttää kaksiportaiseen lipeäimpregnointi- 23 prosessiin, joka on esitetty 2.9.1994 jätetyssä US-pa-tenttihakemuksessa 08/299,103, 21.11.1994 jätetyssä US- patenttihakemuksessa 08/345,822 ja 14.3.1995 jätetyssä US-patenttihakemuksessa 08/403,932. Esimerkiksi laiha-5 mustalipeää yhteestä 50 voidaan syöttää kiertoon 16 tai 22 hakkeen esikäsittelemiseksi ja vahvamustalipeää yhteestä 45 voidaan syöttää kiertoon 22 tai 28 hakkeen toisena käsittelynä. Tämä sekvenssi voidaan kääntää myös toisinpäin siten, että vahvamustalipeällä suoritettava 10 käsittely tapahtuu ennen heikkomustalipeällä suoritettavaa käsittelyä.

Kuvion 1 esittämässä järjestelmässä pitkät vastavirtaiset keittovyöhykkeet rajoittuvat esikäsittelyvyöhykkeisiin 15 eikä keiton loppuun. Koska puuhakemassa (tai muu hienonnettua selluloosakuituainesta sisältävä massa) on pehmeämpää keiton lopussa, sen läpi on vaikeampaa johtaa lipeää vastavirtaan. Rajoittamalla vastavirtavyöhykkeen kokoa keiton lopussa keitintä on helpompi käyttää. Kään-20 teisesti, lujempi hakemassa esikäsittelyvaiheessa päästää vastavirtaan liikkuvan lipeän kulkemaan helpommin lävit- • « · :.ϊ#ϊ seen, ja keitintä on niinmuodoin helpompi käyttää. Tämä keksinnön näkökohta on erittäin tärkeä, kun keksintöä • sovelletaan vanhempiin ylikuormitettuihin keittimiin, ··« · 25 joissa on joko rajoitettu vastavirtaus tai ei lainkaan ♦ ··· . .·. vastavirtausta keiton lopussa.

♦ · · ««· ··♦ • · · • · ♦

Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaisten prosessien toteutuksen ... olemassa olevassa kahden keittimen järjestelmässä. Ne ♦ ♦ · *·[/ 30 osat, jotka kuviossa 2 ovat kuvion 1 vastaavien kanssa • · *···* identtisiä tai toiminnaltaan samanlaisia, on merkitty samoilla viitenumeroilla. Uniikkien, vaikkakin kuvion 1 • ♦ :***; osien kanssa samankaltaisten osien viitenumeroiden eteen • · » .1. on kuviossa 2 lisätty "1".

: 35 • · • · · • ·· • · 24

Kuviossa 2 esitetään sellunkeittojärjestelmä 110, jossa on identtinen syöttöjärjestelmä kuviossa 1 esitetyn syöttö järjestelmän kanssa. (Huomaa, että esitetty syöttöjär-jestelmä sisältää uuden DIAMONDBACK®-höyrytysastian.

5 Tähän järjestelmään voi myös kuulua tavanomainen syöttö-järjestelmä, joka sisältää tavanomaisen hakesiilon ja höyrytysastian. Astiassa 12 tapahtuvan esihöyrytyksen jälkeen selluloosa-ainesta käsitellään keittolipeällä pitkässä, kylmässä impregnointi- tai esikäsittelyvaihees-10 sa. Tämä käsittely vaiheessa I tapahtuu tyypillisesti 80 - 110 °C:n, edullisesti 95 - 105 °C:n lämpötilassa ja kestää puolesta tunnista kuuteen tuntia, edullisesti yhdestä kolmeen tuntia. Tämä käsittely suoritetaan ensimmäisessä keittoastiassa tai impregnointiastiassa 119 15 myötävirtakäsittelynä. Olemassa oleva astia ei tyypillisesti sisällä mitään lipeäkiertoja eikä sihtejä, vaikkakin siinä voi olla kiertosysteemejä ja sihtejä. Esimerkiksi astiassa 119 voi olla yksi tai useampi poistosihti, jotka muodostavat myötä- ja vastavirtakäsittelyille vyö-20 hykkeet.

• · ·

Esikäsittelyn jälkeen impregnoitu materiaali siirretään • t · : V noin 100 °C:n lämpötilassa tavanomaisesta astian 119 • · : aukosta 131 yhteen 132 kautta toisen keittoastian tai ..*·* 25 keittimen yläosaan 133. Ylimääräinen lipeä otetaan tal- : teen suspensiosta sihdeillä 134 ja palautetaan yhteen 135 :*·*: kautta astian poistoaukkoon suspensionesteeksi. Yhteessä 135 olevaan lipeään voidaan lisätä keiton muista osista, esimerkiksi yhteen 151 kautta, poistettua lipeää. Sen • · · .···, 30 vuoksi keittimen 133 yläosaan tuleva suspensio on tyypil- • · >1« ,· . lisesti lämpötilaltaan n. 110 - 120°C, tyypillisemmin n.

• · · *:./ 115 °C.

• · • · • · · * · · ·...· Esikäsittelyvaihe jatkuu keittimen 133 myötävirtavyöhyk- « · 35 keellä I, kunnes suspensio tulee yhdelle tai useammalle sihdille 152 ja 154. Esikäsittelylipeää, ts. laihamusta- 25 lipeää, voidaan poistaa sihtien 152 kautta ja johtaa yhteen 153 kautta talteenottoon. Vastavirtaiselta keitto-vyöhykkeeltä II poistettua vahvempaa mustalipeää voidaan poistaa sihdin 151 kautta ja lisätä kiertoyhteeseen 135 5 yhteen 151 kautta.

Tälle keksinnölle tunnusomainen käsittely korkeassa alka-lipitoisuudessa suoritetaan keittimen 133 vastavirtaisel-la keittovyöhykkeellä II. Suurin osa valkolipeästä, tyy-10 pillisesti ainakin 50 %, edullisesti vähintään 80 % (esimerkiksi n. 90 %) lisätään suspensioon kierron 155 kautta. Näin syntyy keittimeen erittäin korkea tehollisen alkalin pitoisuus, joka on yli 25 g/1, edullisesti yli 35 g/1. Kiertoon 155 kuuluu yksi tai useampia sihtejä 156 ja 15 epäsuora höyrykuumennin 157. Keittolipeää, tyypillisesti kraft-valkolipeää lisätään kiertoon 155 yhteen 137 kautta, ja sanottua keittolipeää voidaan esilämmittää lämmön-siirtimessä 39 kuumalla lipeällä, jota on poistettu muualta keittimestä 119. Lämmitetty kierto 155 kuumentaa 20 tyypillisesti suspension keittolipeineen keittolämpöti- laan, joka on tyypillisesti 140 - 180 °C, edullisesti 150 • · · • · ’···1 - 170°C, ennen sanotun suspension virtaamista myötävir- • · « • · · : .1 täiseen keittovyöhykkeeseen III (johon voi myös kuulua ·.: : vastavirtainen keittovyöhyke) . Kiertoon 155 voi myös 25 kuulua sellaisen nesteen poistaminen ja syöttö, jossa : nesteessä on vähemmän hajonnutta orgaanista ainetta, ja :1·1: näin toteutuu Andritz Inc.'in LO-SOLIDS®-keitto.

Keittoprosessi etenee vaiheessa III aina yhdelle tai .···. 30 useammalle sihdille 40 ja 41 asti. Kuten kuvion 1 yh- • · teydessä kuvailluissa prosesseissa, näilläkin sihdeillä • · • · 1 *. 1: keittoprosessi lopetetaan ja erilaisia kemiallisia koos- »·· ·...· tumuksia sisältävät jätelipeät käytetään esikäsittelyyn, .2·. kemikaalien ja lämmön talteenottoon.

• · * · · · 35 2 • ··

Vaikka yhteen 42 lipeää ei esitetä kuviossa, se voidaan myös johtaa keittimessä minne tahansa, missä sitä voidaan 26 käyttää hajonneen materiaalin laimentamiseen keiton aikana, esimerkiksi kierroissa 17, 135 tai 155.

Kuvio 3 esittää prosessien toteutuksen käyttämällä kuvion 5 1 laitetta olemassa olevaan yhden keittimen järjestel mään. Kuvion 3 osissa, jotka ovat identtisiä tai toiminnaltaan samoja kuin kuvion 1 ja 2 osat, käytetään samoja viitenumerolta. Kuviossa 3 uniikkien, vaikkakin kuvioissa 1 ja 2 esitettyjen osien kanssa samankaltaisten osien 10 viitenumeroiden eteen on lisätty "2".

Kuviossa 3 esitetään yksiastiainen sellunkeittojärjes-telmä 210, jossa on identtinen syöttöjärjestelmä kuviossa 1 ja 2 esitettyjen syöttöjärjestelmien kanssa. On jälleen 15 syytä huomata, että esitettyyn syöttöjärjestelmään kuuluu uusi DIAMONDBACK®-höyrytysastia. Tähän järjestelmään voi myös kuulua tavanomainen syöttöjärjestelmä, jossa on tavanomainen hakesiilo ja höyrytysastia. Astiassa 12 tapahtuneen esihöyrytyksen jälkeen selluloosa-ainekseen 20 syötettyjä keittolipeitä sekä itse selluloosa-ainesta käsitellään pitkässä, kylmässä impregnointi- tai esikä- ··♦ ·...· sittelyvaiheessa. Tämä vaihe eli vyöhyke I, alkaa kourus- ·· « • V ta 13 ja jatkuu siirtoyhteessä 18 ja keittimen 219 ylä- jj*: osassa 233. Käsittely tapahtuu tyypillisesti 80 - 110 25 °C:n, edullisesti 95 - 105 °C:n lämpötilassa, ja kestää : noin viidestä minuutista kuuteen tuntia, edullisesti noin puolesta tunnista kolmeen tuntia. Käsittely suoritetaan tyypillisesti myötävirtaisena, mutta se voi olla myös vastavirtainen. Ylimääräistä lipeää poistetaan suspen- • · ♦ ,*♦·. 30 siosta astian yläosassa sihdin 234 kautta ja kierrätetään • · Ί* yhteen 17 kautta takaisin korkeapainesyöttimeen 15, jossa • · se toimii siirron väliaineena.

·«· • · • · • · · .·*·. Esikäsittelyvaiheeseen I voi kuulua lipeäkierto 260.

• · ''S'. 35 Kiertoon 260 voi kuulua yksi tai useampia sihtejä 261 ja • · · * * lämmönsiirrin (ei esitetty). Lipeään 260 voidaan lisätä keittimen muilta alueilta poistettua lipeää, esim. yhteen 27 262 kautta. Tämän seurauksena suspension lämpötila esikä-sittelyvaiheessa sihdin 261 alapuolella voi nousta 110 -120 °C:seen, tavallisesti n. 115 °C:seen.

5 Esikäsittely päättyy yhdessä tai useammassa sihdissä 263 ja 264, jotka sijaitsevat sihdin 261 alapuolella. Ylempää sihtiä 263 voidaan käyttää esikäsitellyn lipeän poistamiseen suspensiosta. Tässä lipeässä, yhteessä 265, ei tavallisesti ole paljon hyödyllisiä käsittelykemikaaleja, 10 kuten alkalia ja sulfidia, ja se johdetaan tavallisesti talteenottojärjestelmään. Kuten aikaisemmin, putkessa 265 virtaavaa lipeää voidaan käyttää myös höyryn synnyttämiseen joko paisuttamalla tai epäsuoran lämmönsiirtimen kautta. Alemmasta sihdistä 264 poistettu lipeä sisältää 15 tavallisesti huomattavan määrän alkalia ja sulfidia, ja sitä voidaan kierrättää kiertosysteemiin 260, tulevan materiaalin esikäsittelemiseksi.

Vastavirtainen keittovyöhyke II sijaitsee sihdin 264 20 alapuolella. Tämäkin vyöhyke voi olla myötävirtainen. Keksinnölle on tunnusomaista, että tälle keittovyöhyk- • · keelle II syötetään yhteen 237 kautta tehollista alkalia, • · · : *.· jonka pitoisuusarvo on korkea. Kuten aikaisemmin, suurin • · |J · osa valkolipeästä, tyypillisesti ainakin 50 %, edullisesti· 25 ti ainakin n. 80 % (esim. n. 90 %) lisätään suspensioon : kierron 266 kautta. Tämä synnyttää keittovyöhykkeelle • · · ;*·*. erittäin korkean tehollisen alkalin pitoisuuden, joka on yli 25 g/1, edullisesti yli 35 g/1. Kiertoon 266 kuuluu yksi tai useampia sihtejä 267 ja epäsuora höyrykuumennin • · · 30 268. Keittolipeää, tyypillisesti kraft-valkolipeää, lisä- • · *1* tään kiertoon 266 yhteen 237 kautta, ja sitä voidaan • · ·.'·· esilämmittää lämmönsiirtimessä 39 kuumalla lipeällä, jota ··· !...· on poistettu muualta keittimestä 219. Lämmitetty kierto .···. 266 kuumentaa tavallisesti suspension keittolipeineen • · ··· : 35 keittolämpötilaan, joka on tyypillisesti 140 - 180 °C, • · edullisesti 150 - 170 °C, ennen kuin se virtaa myötävir- 28 täiselle keittovyöhykkeelle III. Keittäminen voi kestää viidestä minuutista kuuteen tuntia, mutta tyypillisesti se kestää noin puolesta tunnista kolmeen tuntia. Kiertoon 266 voidaan myös liittää LO-SOLIDS-menetelmällä suoritet-5 tu poisto ja laimennus.

Kuten aikaisemmin, keittoprosessi etenee vaiheessa III aina sihdeille 40 ja 41 saakka. Kuten kuvioiden 1 ja 2 yhteydessä kuvatuissa prosesseissa, keittoprosessi päät-10 tyy sihdeillä 40 ja 41, ja kemialliselta koostumukseltaan erilaiset jätelipeät käytetään esikäsittelyyn, kemikaalien talteenottoon ja lämmön talteenottoon. Pesulipeä voidaan johtaa prosessiin samalla tavoin kuin kuvion 2 suoritusmuodon yhteydessä on kuvattu.

15

Kuvio 4 on kaaviokuva toisesta esimerkinomaisesta järjestelmästä, jota voidaan käyttää esillä olevan keksinnön mukaan. Kuvio 4 esittää tyypilliset sidotun ja vapaan lipeän virtaukset (m3/BDMT) ja vapaan lipeän virtaussuun-20 nan. Se kuvaa myös yhden keittimen käsittävän hydraulisen keitinjärjestelmän 310, joka on samanlainen kuin kuviossa • · · 3 esitetty järjestelmä 210 (kuvion 4 osat, jotka ovat • · « | samoja kuin muissa kuvioissa esitetyt, on merkitty samoin • viitenumeroin siten, että viitenumeron edessä on "3".) • · · · ··· 25 Tällä keittimellä suoritetaan keksinnön mukainen keitto, • ·· · . jossa tehollisen alkalin pitoisuusarvo sekä pH ovat kor- • · · keat. Kuviossa 4 numerot osoittavat kokonaislipeävirtauk- • · · sen m3/BDMT. Mikä osa kustakin virrasta on "sidottu" ja ... mikä "vapaa", voidaan määritellä seuraavasti: "Sidottu" • · · *].* 30 lipeä on selluloosa-aineksen mukana kulkeutuva lipeä, kun • · ’·;·* taas "vapaa" lipeä on lipeää, joka ei ole sidottu mutta joka pääsee virtaamaan selluloosa-aineksen sisään ja sen ;***: ympärillä.

··· • · · • · ***. 35 Kuviossa 4 esitetty astia 12 ja syöttöjärjestelmä 15 ovat • · · *· *· samat kuin muissakin kuvissa. Kuviossa 4 esitetyssä jär jestelmässä käytetään kuitenkin valkolipeän jäähdytintä 29 70, jota ei muissa suoritusmuodoissa käytetä. Jäähdytin 70 alentaa valkolipeän (jota voi olla mukana, vaikka kuviossa 4 sen kohdalla on 0) ja muiden lipeiden, kuten syöttöjärjestelmään esim. putken 16 kautta tulevan mus-5 talipeän, lämpötilaa. Kuvion 4 esimerkissä noin 9,4 m3/-BDMT lipeää virtaa syöttöjärjestelmään yhteen 16 kautta, kun taas 2,2 m3/BDMT tulee hakkeen mukana, jolloin koko-naisvirtaus on n. 11,6 m3/BDMT. Tästä 11,6 m3/BDMT:stä joka on syötetty keittimen 319 yläosaan, n. 4,4 m3/BDMT 10 on sidottua ja noin 7,2 m3/BDMT vapaata. Impregnointi jatkuu kunnes lipeä poistetaan sihdin 365 kautta. Sihdin 365 kautta poistetusta 9,2 m3/BDMT:stä noin 7,2 m3/BDMT on impregnointilipeää, kun taas n. 2,0 m3/BDMT on lipeää, jota on johdettu keittimen 319 sihdin 365 alapuolisesta 15 vastavirtaisesta osasta ylöspäin. Se 4,4 m3/BDMT, joka on sidottu, kun se tulee keittimen 319 yläosaan, on edelleen sidottu koko matkan keittimen 319 läpi.

Sihdin 365 jälkeen selluloosasuspensio kuumennetaan, 20 valkolipeää lisätään ja kiintoaineet syrjäytetään kierrossa 71, joka on sihdin 72 yhteydessä. Kiertoon 71 lisä-tystä 2,5 m3/BDMT valkolipeästä ja 2,5 m3/BDMT pesuli-: peästä noin 2,0 m /BDMT virtaa vastavirtaan ja poistetaan • :*: ja noin 3,0 m3/BDMT virtaa selluloosamateriaalin mukana 25 alaspäin keittimessä 319.

···· • · ♦ • · ·

Suspension sisältämää selluloosamateriaalia keitetään • · · edelleen korkeassa alkalipitoisuudessa ja alhaisessa liu- ... enneiden kiintoaineiden pitoisuudessa aina kiertoon 75 • · · l[* 30 liitetylle sihdille 74 saakka. Mustalipeää, jonka jään- « · *···* nösalkali- ja sulf idipitoisuus on korkea, poistetaan putken 76 kautta kierrosta 75, n. 4,0 m3/BDMT, ja johde- • · j***j taan syöttöjär jestelmään. Jonkin verran poistettua lipeää ··· .1. korvataan valkolipeällä ja pesusuodoksella lisäämällä • · *·**[ 35 noin 1,0 m3/BDMT kumpaakin. Materiaalia keitetään edel- • ♦ · *· '· leen sihdin 74 alapuolella vastavirtaisella keittovyöhyk- 30 keellä, joskin vapaata lipeää on vähemmän kuin aikaisemmin.

Keitto päättyy sihdillä 77, missä noin 5,4 m3/BDMT jäte-5 lipeää poistetaan ja yhdistetään putken 76 kautta poistettuun lipeään ja johdetaan syöttöjärjestelmään. Lipeä (mustalipeä) jäähdytetään lämmönsiirtimessä 70. Kylmää pesulipeää, n. 7,0 m3/BDMT lisätään keittimen 319 pohjalle ja sieltä se johdetaan vastavirtaan massaan, jossa se 10 lopettaa keiton, jäähdyttää massan ja pesee massan ennen sen purkamista. Lisätystä 7,0 m3/BDMT:n määrästä noin 4,4 m3/BDMT johdetaan ylöspäin ja poistetaan sihdin 77 kautta, kun taas noin 2,6 m3/BDMT poistuu keittimestä 319 sidotun lipeän, n. 4,4 m3/BDMT, kanssa ja muodostaa 7,0 15 m3/BDMT massan kanssa poistettua lipeää, kuten kuviossa 4 esitetään.

Kuviot 5-7 esittävät tyypillisiä alkalipitoisuuden vaihteluita tai profiileita kraft-keiton kaikissa vai-20 heissä eri keittotavoilla keittoajän funktiona. Kuviossa 5 esitetään tavanomaisen kraft-keiton alkaliprofiili.

• · ·

Siinä alkali lisätään syöttöjärjestelmään ennen impreg- • · · I nointia. Käyrä 301 esittää, miten alkali on enimmillään : alussa ja vähenee jatkuvasti keiton edetessä, ja minimi- • · · · ··· 25 pitoisuus saavutetaan keiton lopussa.

···· • · · • · · ···

Kuvio 6 esittää modifioidun keiton tyypillisen alkalipro- • · · fiilin. Siinä noin puolet alkalista lisätään keiton alus- ... sa ja noin puolet lisätään impregnoinnin lopussa. Kuten • · · 30 käyrästä 401 käy ilmi, alkalipitoisuuden piikit osuvat • · *···* alkalin lisäämiskohtiin, mutta piikki on alemmalla tasol- la kuin kuvion 5 piikki.

• · · • · • · • · · .;. Kuvio 7 esittää esillä olevan keksinnön mukaisen kraft- • · 35 keiton tyypillisen alkaliprofiilin. Koko alkalimäärä tai • · · *· *· olennaisesti koko alkalimäärä lisätään impregnoinnin jälkeen kohdassa 502, ja keiton jälkeen lipeässä oleva 31 jäännösalkali kierrätetään esikäsittelyyn keiton alkuun, kohtaan 503. Kuten käyrä 501 osoittaa, jäännösalkalin kierrätys aiheuttaa kohtuullisen alkalipiikin keiton alussa kohdassa 503, mutta korkeampi piikki osuu kohtaan, 5 missä koko alkali lisätään, eli kohtaan 502. Esillä olevan keksinnön mukaan on havaittu, että kuvion 7 alkali-profiili tuottaa kemiallista massaa, jolla on korkeampi ominaiskuitulujuus ja parempi valkaistavuus kuin kuvioissa 5 ja 6 esitetyillä modifioidulla tai tavanomaisella 10 keittotavalla saadulla massalla.

Kuviot 8 ja 9 esittävät graafisesti testituloksia, joista käy ilmi jäännösalkalin ja korkean pH:n (edullisesti n. 13,4 tai yli, tyypillisesti n. 13,6 tai yli) vaikutus 15 laboratoriokeittojen lopussa. Kuvio 8 osoittaa, miten repäisyindeksi (joka osoittaa ominaiskuitulujuuden) kasvaa jäännösalkalipitoisuuden kasvaessa keiton lopussa. Alkali ilmaistaan grammoina NaOH:ta litraa kohden kuviossa 8. Repäisyindeksit 70:n (käyrä 801) ja 90:n (käyrä 20 802) vetolujuudessa. Kuvio 9 osittaa samanlaisen suun tauksen repäisyindeksiarvon ja jäännös-pH:n välillä käy- • · · ·...* tettäessä samaa lipeää kuin kuviossa 8; käyrä 901 70:n ja ·· · • V käyrä 902 90:n vetolujuudessa. Kuviot 8 ja 9 osoittavat • · : siis selvästi, että massan ominaiskuitulujuus kasvaa ··· 25 jäännösalkalin ja/tai jäännös-pH:n kasvaessa.

• •o • · · • · · • · ·

On syytä huomata, että kuvioissa 8 ja 9 esitetyt pH- ja alkaliarvot ovat laboratorion eräkeitoista. Todellisissa tehdasolosuhteissa lipeän sisältäessä liuenneita suoloja • · · 30 ja muita aineita mitatut pH- ja jäännösalkaliarvot ovat • · • · *;* tavallisesti alempia kuin tässä osoitetut.

• · • · · • · · • · :***: Kuviossa 10 esitetään kaavamaisesti esimerkinomainen • · · #.!.e keitinjär jestelmä keksinnön toteuttamista varten. Kuten • · Γ*. 35 kuvioissa 3 ja 4, myös kuviossa 10 esitetään yhden keit- • · · ** timen järjestelmä 410, jossa esillä olevaa keksintöä toteutetaan. Keitin voi olla joko uusi tätä keksintöä 32 varten suunniteltu laite tai olemassa oleva, tätä keksintöä varten muunneltu. Vaikka tässä kuvataan yksiastiainen hydraulinen keitin, on selvää että useampiastiainen järjestelmä tai kaksiastiainen höyry-lipeäfaasikeitin sovel-5 tuu myös käytettäväksi. Kuviossa 10 ja kuvioissa 3 ja 4 esitettyjen keittimien välinen yksi ero on se, että kuviossa 10 esitetyssä keittimessä on vastavirtainen keit-tovyöhyke, esimerkiksi Hi-Heat™- tai EMCC®-keitto-vyöhyke, keittimen pohjan läheisyydessä. Järjestelmä 410 10 käyttää samaa syöttöjärjestelmää 12, 15, 16, 17 ja 18 kuten aiemmin on kuvattu. Tässäkin järjestelmässä voidaan puhua "sidotusta" ja "vapaasta" lipeävirrasta, jotka aiemmin esitettiin kuvion 4 yhteydessä. Nämä lipeävirrat samoin kuin myöhemmin kuvatutkin ovat likimääräisiä. 15 Todelliset virtaamat vaihtelevat mm. käytetystä laitteistosta, puulajista ja tuotantonopeudesta riippuen. Syöttö-järjestelmään tuleva hake sisältää tyypillisesti 2,2 kuutiometriä sidottua nestettä/BDMT tuotettua massaa, joka massa tuotetaan selluloosamateriaalista, tyypilli-20 sesti lehtipuu- tai havupuuhakkeesta. Aikaisemmissa kuvioissa esitettyjen kaltaiset tai niiden kanssa identtiset ··· rakenteet on esitetty muuten samoilla viitenumeroilla, ·· · I mutta eteen on lisätty "4".

• · • · · • « * • · · · ··· 25 Kuten aiemmin on esitetty, syöttöjärjestelmä johtaa hak- ···· . .*. keesta ja lipeästä koostuvan suspension keittimen 419 • · » .*:·. syöttöaukkoon. Keittimessä 419 on neljä sihtilaitteistoa • · · 80, 81, 85 ja 95. Näihin ei kuulu ylempi sihtilaitteisto, ... josta palautusvirtaus 17 johdetaan korkeapainesyöttimeen.

• · · • · · 30 Keittolipeää ts. kraft-valkolipeää tarvitsee lisätä vain • · *···* vähän tai ei lainkaan yhteen 38 kautta kiertoon 17. Keit- tolipeä melkein kokonaisuudessaan tai kokonaisuudessaan, :***; ts. 3,5 m3/BDMT yhden esimerkin mukaan, lisätään yhteiden ··· .1. 49 ja 437 kautta jäljempänä oleville keittovyöhykkeille.

**·*! 35 Tämän keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan • · · *· *· keittokemikaalia eli tehollista alkalia (EA joka ilmais taan aina NaOHrna tai vastaavana) lisätään tyypillisesti 33 astiaan 419 tulevaan suspensioon syöttämällä käytettyä keittokemikaalia, joka sisältää jäännös-EA:ta myöhemmältä keittoprosessilta. Tämä jätelipeä, esim. kraft-mustali-peä, syötetään esimerkiksi yhteeseen 17 yhteen 93 kautta, 5 keittimen 419 yläosaan yhteen 94 kautta, tai mihin tahansa sopivaan kohtaan syöttöjärjestelmässä, esim. kiertoon 16 tai hakekouruun 13 tai hakesiiloon 12, ks. kuvio 3.

Suspensio virtaa keittimeen 419 ja ylimääräinen lipeä 10 poistetaan sihdin ja yhteen 17 kautta ja palautetaan kor-keapainesyöttimeen 15. Saostettu suspensio johdetaan sen jälkeen alaspäin ensimmäisellä "esikäsittelyvyöhykkeel-lä". Tässä suspensiossa on tavallisesti selluloosa-ainekseen sidottua lipeää noin 4,4 m3/BDMT ja vapaata lipeää 15 3,8 m3/BDMT. Esikäsittelyvyöhykkeellä vapaa lipeä virtaa samaan suuntaan kuin hake, ts. käsittely tapahtuu myötävirtaan. Tälle vyöhykkeelle tulevan suspension tehollinen alkali NaOH:na ilmaistuna on noin 20 - 25 g/1. Suspension lämpötila tällä vyöhykkeellä on noin 80 - 130 °C ja kä-20 sittelyaika vaihtelee 6 minuutista 4 tuntiin; se on esim. 0,5-2 tuntia.

• · · • · • ♦ ·· · ♦ · · : *.· Esikäsittelyvaihe päättyy käytännössä, kun suspensio • · ·.· · tulee yhdelle tai useammalle sihdille 80. Suspensio vir- ·:* 25 taa edelleen sihdin 80 ohi toiselle vyöhykkeelle, joka on : ns. impregnointivyöhyke. Tällä vyöhykkeellä lipeä johde- ·«· taan hakevirtauksen kanssa vastakkaiseen suuntaan, ts.

• · · ' käsittely tapahtuu vastavirtaan. Lipeää poistetaan sekä .···. ylemmältä esikäsittelyvyöhykkeeltä että alemmalta impreg- • ♦ · 1..^ 30 nointivyöhykkeeltä sihdin 80 kautta yhteeseen 98. Sihdil- T tä 80 poistettujen yhdistettyjen Upeiden tehollisen • · :.*·· alkalin pitoisuus on noin 2-10 g/1. Suhteellisen laiha jätelipeä yhteestä 98 johdetaan tyypillisesti selluteh- .···. taan kemikaalien talteenottoon, esimerkiksi haihdutuk- • · 35 seen, mutta se voidaan ensin paisuttaa esim. paisuntasäi- • · · liössä 99, jolloin syntyy höyryä, tai johtaa lämmönsiir-timeen lämmittämään tehtaan muuta nestevirtausta. Tätä 34 laihalipeävirtaa voidaan käyttää myös tulevan hakkeen esikäsittelyyn esimerkiksi hakekourussa 13 tai hakesii-lossa 12, ks. kuvio 3.

5 Impregnointivyöhykkeellä on lämmitetty kiertosysteemi 82, joka poistaa lipeää vyöhykkeen päästä yhden tai useamman sihdin 81 kautta pumpulla (ei esitetty). Tähän kiertoon lisätään tavallisesti keittolipeää ja jätekeittolipeää. Esimerkiksi kraft-valkolipeää, jota on laimennettu pesu-10 lipeällä, lisätään yhteen 83 kautta n. 4,0 m3/BDMT, EA:n ollessa n. 50 - 100 g/1. Jätekeittolipeää, edullisesti myöhemmästä keittoprosessista poistettua lipeää, jonka EA on noin 20 - 40 g/1, lisätään yhteen 84 kautta noin 3,0 m3/BDMT. Tuoreen keittolipeän ja jätekeittolipeän lisäyk-15 sen yhteisvaikutuksena syntyy EA-arvo, joka on sihdin 81 lähellä noin 20 - 30 g/1. Noin 4,9 m3/BDMT kierron 82 kautta lisätystä lipeästä johdetaan vastavirtaan impreg-nointivyöhykkeen läpi ja poistetaan sihdin 80 kautta yhdistetyssä virtauksessa, joka on noin 8,7 m3/BDMT. 20 Suspension lämpötila tällä impregnointivyöhykkeellä on noin 100 - 170 °C ja käsittelyaika vaihtelee 6 minuutista • · 2 tuntiin. Suspension kyllästetty hake sisältää silti ta- • · · o S .* vallisesti sidottua lipeää noin 4,4 m /BDMT.

• · • · · • · · IM · 25 Suspensio kuumennetaan edullisesti 140 - 180 °C:n (280 - 360 °F) keittolämpötilaan lämmitetyn kierron 82 avulla, • · · V · ja sihdin 81 jälkeen suspensio tulee keittovyöhykkeelle.

Keittovyöhykkeellä noin 2,1 m3/BDMT vapaata lipeää johde- :*Γ: taan hakkeen kanssa myötävirtaan. Hake puolestaan sisäl- j***j 30 tää tyypillisesti sidottua lipeää 4,4 m3/BDMT. Tällä .* . vyöhykkeellä hake keitetään myötävirtaan tuoreen keitto- • · · lipeän ja kierrosta 82 lisätyn jätekeittolipeän läsnä oi- • · *···* lessa. Käsittelyaika keittovyöhykkeellä vaihtelee 6 mi- nuutista 4 tuntiin, ja edullisesti se on enemmän kuin 30 ··· :*·.· 35 minuuttia. Myötävirtainen keittovaihe loppuu kun suspen- • · sio tulee yhdelle tai useammalle sihdille 85. Sihdin 85 alapuolella suspensio tulee vastavirtaiselle keittovyö- 35 hykkeelle. Jätekeittolipeää sekä myötä- että vastavir-taiselta keittovyöhykkeeltä poistetaan sihdin 85 kautta. Ainakin jonkin verran sihdin 85 kautta poistetusta lipeästä pumpataan pumpulla (ei esitetty), lämmitetään ja 5 kierrätetään kiertosysteemin 86 kautta sihdin 85 lähelle.

Keksinnön yksi tärkeä piirre on se, että jonkin verran sihdin 85 kautta poistetusta jätelipeästä poistetaan yhteestä 86 yhteen 87 kautta ja käytetään esikäsittelyyn 10 aikaisemmassa keittovaiheessa. Edullisesti jätelipeä, jonka EA-arvo on noin 25 - 35 g/1 (vaikka se voi olla 10 - 60 g/1) kierrätetään yhteiden 87, 90, 92 ja 94 (tai 93) kautta esikäsittelyvaiheen alkuun. Tätä kuumaa lipeää voidaan myös käyttää muiden lipeiden lämmittämiseen tai 15 höyryn kehittämiseen. Kuumaa jätelipeää yhteestä 87 voidaan esimerkiksi johtaa lämmönsiirtimen 89 läpi ja lämmittää yhteen 437 kautta syötettävää keittolipeää tai mitä tahansa muuta lipeävirtaa, joka vaatii lämmittämistä. Höyryä voidaan kehittää myös tästä kuumasta lipeästä 20 johtamalla se yhteen 90 kautta paisuntasäiliöön 91.

• * · *...· Vastavirtaisella keittovyöhykkeellä hake, joka sisältää ·· · - • *,ί noin 4,4 m/BDMT sidottua lipeää, johdetaan vapaaseen ϊ#:*: lipeään nähden vastavirtaan, jota vapaata lipeää on noin ··· 25 2,9 m3/BDMT. Vastavirtainen keittovyöhyke ulottuu yhdelle

• •M

• tai useammalle sihdille 95. Vapaata lipeää syötetään • ·· kiertosysteemin 96 kautta, joka on yhteydessä sihtiin 95, ja pesulipeäyhteen 42 kautta keittimen 419 pohjalle. Vastavirtaisen keittovyöhykkeen suspension lämpötila on • · · 30 noin 140 - 180 °C ja käsittelyaika vaihtelee 6 minuutista • · *1* 6 tuntiin, ja edullisesti se on yli 30 minuuttia. Kuten • · kierrot 82 ja 86, myös kierto 96 poistaa jätekeittolipeää ··· :...J sihdin 95 kautta pumpulla (ei esitetty) ja syöttää aina- .···. kin jonkin verran lipeästä uudelleen sihdin 95 lähelle ,\l 35 lämmittämisen jälkeen. Kuten aikaisemmin on kuvattu, kek- • ·· sinnön yhtenä piirteenä on se, että jonkin verran sihdin 95 kautta poistetusta jätekeittolipeästä kierrätetään 36 yhteen 84 kautta aikaisempaan keittovaiheeseen, tässä tapauksessa keittokiertoon 82. Sihdin 95 kautta poistetun lipeän EA-arvo on tavallisesti noin 20 - 30 g/1. Myös jonkin verran keittolipeää, tyypillisesti 0,5 m3/BDMT, 5 lisätään tähän kiertoon yhteen 97 kautta.

Sihdin 95 alapuolella keittoprosessi päättyy käytännössä siihen, kun lisätään pesusuodosta eli kylmäpuskusuodosta yhteen 42 ja kahden tai useamman suuttimen kautta. Suut-10 timet sijaitsevat keittimen 419 alapäässä. Tavallisesti suodosta lisätään noin 9,0 m3/BDMT keittimen pohjalle keiton lopettamiseksi ja massan jäähdyttämiseksi ennen sen poistamista. Tätä suodosta lisätään myös tyypillisesti 2,0 m3/BDMT valkolipeän syöttöyhteeseen 437 valkolipe-15 än laimentamiseksi, jotta voidaan toteuttaa Andritz

Inc.'in markkinoima ja US-patenteissa 5,489,363 ja 5,547,012 kuvattu LO-SOLIDS®-keitto. Jäähdytetty massa poistetaan keittimestä 419 yhteeseen, joka sisältää 8,0 m3/BDMT vapaata ja sidottua lipeää noin 10 - 12 %:n sa-20 keudessa absoluuttisen kuivana.

Näin ollen käyttämällä keitintä 419, joka voi olla jatku- • · · vatoiminen hydraulinen tai höyryfaasikeitin, hienonnetun • · ; .·. selluloosakuituaineksen ja nesteen muodostamaa suspen- • · · **V 25 siota syötetään jatkuvasti keittimen 419 yläosassa ole- ***! vaan syöttöaukkoon, ja materiaalia keitetään keittimessä • · · • · » y.'.t 419 tyypillisesti yli tunnin noin 140 - 190 °C:n lämpöti- • · · lassa ennen kuin keitto päätetään yllä kuvatulla tavalla.

... Keittäminen toteutetaan siten, että ainakin viimeisen • · · • · · 30 minuutin aikana (ja edullisesti ainakin viimeisen 15 • · minuutin aikana, ja edullisimmin ainakin viimeisen 30 • · • · · '· “ minuutin aikana) ennen keiton päättämistä tehollisen • · *·”* alkalin pitoisuus (ilmaistuna NaOHrna tai vastaavana) ϊ.,.ϊ keittimessä on vähintään 15 g/1, tyypillisesti 15 - 50 ^ g/1/ edullisesti 18 - 40 g/1, ja edullisimmin 20 - 35 g/1. Myös vähintään ensimmäisessä pisteessä eli sihdissä 80 ja toisessa pisteessä eli sihdissä 85, ja edullisesti 37 myös kolmannessa pisteessä eli sihdissä 95 tai useammassa pisteessä, joista ensimmäinen on lähinnä keittimen syöt-töaukkoa, suspensiosta poistetaan nestettä ja suspensioon voidaan lisätä alkalia. Kemiallisen massan valmistamisek-5 si tarvittavan puuhakkeen käsittelyn aikana suspensioon lisätystä kokonaisalkalista yli 50 %, edullisesti yli 70 %, edullisemmin yli 80 % ja edullisimmin yli 90 % lisätään ensimmäisen pisteen 80 jälkeen. Kuten kuviosta 10 ilmenee, alkali lisätään edullisesti useammasta kuin 10 yhdestä ja edullisesti useammasta kuin kahdesta pisteestä, kuten esim. putkien 83, 88, 97 kautta, kuvio 10. Alkali lisätään useista eri pisteistä ja sillä tavoin, että koko keittovaiheen ajalle saadaan korkea mutta tasainen alkaliprofiili. Alkali lisätään edullisesti siten, 15 että korkein tehollisen alkalin pitoisuus keiton aikana on alle 50 g/1, edullisesti alle 40 g/1, ja edullisimmin alle 35 g/1. Ennen alkalin lisäystä ensimmäisen pisteen eli sihdin 80 jälkeen ainakin 5 %, edullisesti yli 7 %, edullisemmin yli 9 % ja edullisimmin yli 11 % tehollista 20 alkalia NaOHrna puusta laskettuna on jo käytetty puuhakkeeseen.

• · » • · • · • · · • Keittimessä 419 kierrot 86 ja 96 ja yhteet 88 ja 97 sekä : muut tavanomaiset laitteet muodostavat elimet alkalin ··· · ··· 25 lisäämiseksi kiertoihin 86 ja 96 siten, että tehollisen ·»·· . .·. alkalin pitoisuus NaOH:na ilmaistuna keittovyöhykkeellä • · · juuri ennen keiton päättämistä (joka siis tapahtuu alen- • · · tamalla lämpötilaa syöttämällä kylmäpuskusuodosta yhteen ... 42 kautta jne.) on 15 - 50 g/1, edullisesti n. 18 - 40 • · · **]/ 30 g/1, ja edullisimmin 20 - 35 g/1. Laitteet voivat myös • · ’···* käsittää elimet kiertojen 86 ja 96 lämmön lisäämiseksi, :’·.· kuten tavanomaisen epäsuoran lämmönsiirtimen 96' ja 88' • » :***: tai minkä tahansa sopivan tavanomaisen nestekuumennuseli- ··· .*. men, jota voidaan käyttää kiertosysteemissä. Lämmönlisäys • · *···[ 35 laitteissa 88' tai 96' sekä alkalin lisäys laitteissa 88 • · · *· ’· tai 97 säätelevät yhdessä massan poistoaukosta 44 pois tetun massan lopullista kappalukua paljon lyhyemmällä 38 palauteajalla kuin jos kappalukua säädettäisiin tavanomaiseen tapaan kierron 82 lämpötilan avulla. Sihti 95 on liitetty kiertoon 96, ja laite käsittää elimet, kuten yhteen 84 ja mitä tahansa tavanomaisia osia keittimen 5 sihdiltä poistetun nesteen uudelleen käyttämiseksi. Sihti on lähempänä keittimen 419 yläosassa olevaa suspension syöttöaukkoa kuin massan poistoaukkoa 44. Näin keittimen pohjan lämpötila voidaan säätää tarkemmin; esimerkiksi käyttämällä suurta vastavirtaa, ts. korkeampaa "laimenit) nustekijää", sihdin 95 yläpuolisella vyöhykkeellä massan lämpötilaa voidaan alentaa jyrkästi keiton lopettamiseksi. Jos keitin ei pysty ylläpitämään positiivista laimen-nustekijää sihtien 85 ja 95 välillä, massan lämpötilaa ja keiton päättämistä voidaan säätää paremmin käyttämällä 15 toista tai molempia kiertoja 86 ja 96. Laimennustekijä on pesuveden syrjäyttämän lipeän mitta. Positiivinen laimennustekijä osoittaa, että pesunestettä käytetään enemmän kuin mitä massan nesteen kokonaissyrjäytykseen vaaditaan. Negatiivinen laimennustekijä osoittaa että massan nesteen 20 kokonaissyrjäytystä ei tapahtunut.

• · ·

Kuviossa 10 esitetty järjestelmä kuvaa esillä olevan kek- • · · • sinnön toteuttamiseen vaadittavaa yhtä edullista menetel- ; mää ja laitetta. Erityisesti syöttämällä suurin osa tai • · · · ··· 25 oleellisesti koko tuoreen keittokemikaalin määrä keitto- ♦ ··· . prosessin myöhempään vaiheeseen ja kierrättämällä selek- • · · tiivisesti ainakin jonkin verran alkalipitoista jätekeit- • ♦ ♦ tolipeää aikaisempaan käsittely- tai keittovaiheeseen, ... saadaan keittoprosessissa aikaan edullinen korkean aika- • ♦ » *.. 30 lipitoisuuden profiili. Kuten laboratorio- ja tehdasmit- • « *···* takaavaisten kokeiden tulokset osoittavat kuvioissa 11 - 13 ja 15 - 17, tämä korkean alkalipitoisuuden profiili :***: tuottaa selluloosamassaa, jonka lujuus- ja vaaleusarvot ··· ovat korkeat ja rejektipitoisuus alentunut.

1 35 • · • · · '· *J Kuviot 11 - 13 kuvaavat laboratoriotestien tuloksia esil lä olevan keksinnön mukaisesti tuotetusta massasta. Näis- 39 sä laboratoriotesteissä käsitelty puuhake oli skandinaavista havupuuta ja käsittely tapahtui seuraavissa olosuhteissa: esikäsittelyvaihe kesti noin kaksi tuntia noin 100 °C:ssa, ja EA-pitoisuus aleni noin 20 g/l:sta noin 8 5 g/l:aan. Impregnointivaihe kesti noin tunnin noin 125 °C:ssa ja EA-pitoisuus oli noin 20 g/1. Esikäsittely- ja impregnointivaiheet olivat kaikissa keitoissa samanlaiset. Keittovaihe kesti noin kaksi tuntia eri lämpötiloissa ja EA-pitoisuuksissa tavoitekappaluvun 25 saamiseksi. 10 Impregnointivaiheen lopussa syötettiin eri määriä alkalia (0 - 27 % EA puusta laskettuna) eri EA-pitoisuuksien aikaansaamiseksi keittovaiheessa. Kaikki laboratoriotes-tit olivat myötävirtaisia.

15 Kuvio 11 on repäisyindeksin käyrä 100 70 Nm/g:n vetolujuudessa jätekeittolipeän jäännösalkalin suhteen keiton lopussa. Kuten tulokset osoittavat, keksinnön mukaisesti nostettu jäännösalkalin määrä nostaa repäisyindeksiä, joka on ominaiskuitulujuuden mitta.

20 ... Kuvio 12 on ruskean massan vaaleuden (ISO) käyrä 101 • · kuvion 11 hakemassan jäännösalkalin suhteen. Kuvio 12 • · · j ·* osoittaa, että jäännösalkalin lisäys lisää vaaleutta, • · · ’··’· ! mikä myös osoittaa tämän keksinnön ansiot.

• 2 S

• · · · ^ ·.·.: Kuvio 13 on rejektisisällön käyrä 102 kuvioissa 11 ja 12 esitetyn massan jäännösalkalin suhteen. "Rejekti" on se keittymättömän puun määrä, joka ilmenee hienoaineina tai pieninä puusäleinä saadussa massassa. Mitä vähemmän re- .···. 30 jektiä on tuloksena, sitä täydellisempi on selluloosan • · keitto, ja sitä vähemmän puuta menee hukkaan. Kuten nä- • · * *. ” kyy, keittoprosessista jäävän jäännösalkalin määrän li- • · · :...: sääntyessä rejektin prosenttimäärä pienenee.

• · · • · • · • · · .·. : 35 Kuviossa 14 esitetään toinen edullinen suoritusmuoto • · · esillä olevan keksinnön toteuttamiseksi ja verrataan sitä tavanomaiseen järjestelmään. Järjestelmien erona on se, 40 että toisessa järjestelmässä valkolipeää lisättiin syöttö järjestelmän ja pohjakierron lisäksi kahteen keitto-kiertoon. Tämä valkolipeän syöttäminen myöhemmin prosessissa nosti lipeän EÄ-arvoa ensimmäisessä kierrossa 20 5 g/l:sta (NaOH:na ilmaistuna) 35 g/l:aan ja keittimestä poistetun lipeän EA-arvoa 10 g/l:sta 25 g/l:aan. Koko kemikaalipitoisuus on tässä selostuksessa ilmaistu NaOH:n vastaavina pitoisuuksina, ellei toisin ole mainittu.

10 Kuviossa 14 kuvattu vuokeitinjärjestelmä 510 käsittää tavanomaisen syöttöjärjestelmän 511, tavanomaisen impreg-nointiastian IV 512, ja jatkuvatoimisen höyryfaasikeitti-men 513, jossa on kaksi kuumennetun lipeän kiertoa 520 ja 530. Tätä keksintöä testaavissa koeajoissa syötettiin 15 mäntyhaketta 514 syöttöjärjestelmään 511, jossa hake höyrytettiin, lietettiin keittolipeällä yhteen 515 kautta, paineistettiin ja johdettiin yhteen 516 kautta imp-regnointiastian IV 512 yläosaan noin 116 - 119 °C:n lämpötilassa. Kuuma hakkeen ja lipeän muodostama suspensio 20 johdettiin myötävirtaan impregnointiastian IV 512 läpi ja poistettiin siitä yhteen 517 kautta syötetyn lipeän avul- • · *···* la. Lisää valkolipeää syötettiin yhteeseen 517 yhteen 518 • · · : .* kautta siten, että yhteessä 517 oleva tehollinen alkali • · · ja keittimeen yhteen 519 kautta johdettuun hakkeeseen #>*j‘ 25 syötetty tehollinen alkali oli noin 30 g/1 sekä koeaje- : tussa että referenssimenetelmässä.

• · · • · · • · · • · ·

Kuumennettu, keittolipeää sisältävä suspensio syötettiin .*!*. keittimen 513 yläosaan noin 127 - 129 °C:n lämpötilassa.

.**·. 30 Ylimääräinen lipeä poistettiin suspensiosta ensimmäisen • · · / # lipeänpoistosihdin (ei esitetty) kautta ja johdettiin • · · *· ** yhteen 517 kautta takaisin impregnointiastian IV 512: n ··» pohjalle, jotta muodostuu lipeää, joka kuljettaa hakkeen mukanaan keittimelle 513. Tässä kiertosysteemissä oli # · ·> : 35 myös yhde 517', jonka kautta jonkin verran lipeää yhtees- • · tä 517 voitiin syöttää impregnointiastian IV 512 yläosaan edesauttamaan hakkeen liikkumista ja parantamaan neste- 41 puusuhdetta impregnointiastian IV yläosassa tarpeen mukaan. Keittimeen 513 syötetty suspensio johdettiin sen jälkeen myötävirtaan alaspäin ensimmäiseen kiertoon 520 eli "säätökiertoon", johon kuului ensimmäinen lipeänpois-5 tosihti 521, poisto- ja kierrätysyhde 522 ja kuumennus-laite 523. Referenssimenetelmässä tuoretta keittolipeää ei tähän kiertoon lisätty lainkaan ja EA tässä kierrossa oli noin 20 g/1. Tämän keksinnön mukaisesti suoritetuissa testeissä valkolipeää lisättiin yhteeseen 522 yhteen 524 10 kautta siten, että tehollisen alkalin määrä kierrossa 520 koeajon aikana oli noin 35 g/1, eli noin 75 % suurempi kuin tavanomaisissa menetelmissä.

Sihdin 521 jälkeen kummassakin järjestelmässä suspensio, 15 joka nyt oli kuumennettu noin 160 - 170 °C:n keittolämpö-tilaan, virtasi edelleen ja lämmitettiin keittimen ensimmäisellä keittovyöhykkeellä. Ensimmäinen keittovaihe päättyi suspension tullessa toiselle ja kolmannelle li-peänpoistosihdille 525 ja 526. Jätekeittolipeää poistet-20 tiin suspensiosta sihdeillä 525 ja 526 ja johdettiin yhteen 527 kautta tavanomaisiin paisuntasäiliöihin 528 ja • · *···* 529 kehittämään höyryä ennen sanotun jätekeittolipeän • · · : .* johtamista kemikaalien ja lämmön talteenottoon.

• · • · · • i · ··· · .,*·* 25 Sihdin 526 yhteydessä oli toinen kuumennetun lipeän kierii]: to 530 eli "sammutuskierto", joka käsitti kierrätysyhteen 531 ja kuumennuslaitteen 532. Keksinnön testatun menetel- m män mukaan ja referenssimenetelmästä poiketen lisää val-kolipeää syötettiin yhteen 533 kautta yhteeseen 531.

• · · .···, 30 Vaikka seuraava keittovyöhyke on vastavirtainen, lipeän • · *Γ lisääminen yhteen 533 kautta ja sen kierrättäminen sihdin • · ·.**: 526 läheisyyteen varmisti, että riittävästi alkalia oli ··· :...ϊ mukana keiton jatkamiseksi vastavirtaisella vyöhykkeellä.

··· • · • · .·[ ; 35 Kuviossa 14 esitetty järjestelmä on kaavakuva eräästä • «· olemassa olevasta keitinjärjestelmästä. Koska keksinnön toteuttamiseksi tarvittavaa putkistoa ei ollut saatavis- 42 sa, eli esim. putkistoa, jolla voitaisiin kierrättää alkalipitoista jätelipeää yhteestä 527 impregnointiasti-aan 512, keksintö simuloitiin lisäämällä alkalia kiertoihin 520 ja 530. Tästä oli tuloksena noin 25 g/l:n 5 alkalipitoisuus jätelipeävirrassa 527. Keksinnön mukaan tämä suhteellisen korkean alkalipitoisuuden omaava höyry yhteessä 527 syötetään edullisesti esimerkiksi impreg-nointiastiaan 512 korvaamaan tuorevalkolipeästä peräisin oleva tehollinen alkali yhteissä 515 ja 518. Suoritetuis-10 sa kokeissa tätä ei kuitenkaan voitu tehdä. Kuitenkin keiton lopussa vallitsevan korkean alkalipitoisuuden teho arvioitiin syöttämällä lisäalkalia yhteiden 524 ja 533 kautta, millä saatiin korkeampi alkalipitoisuus jäte-lipeäyhteeseen 527.

15

Todelliset alkalilisäykset, joita näissä kokeissa käytettiin, tehollisena alkalina puusta laskettuna, olivat n. 13 % putkilinjaan 515 menevään syötteeseen, n. 7 % pohja-kiertoon putkilinjan 518 kautta, n. 5 % kiertoon 522 eli 20 "säätökiertoon" yhteen 524 kautta ja n. 5 % kiertoon 531 eli "sammutuskiertoon" yhteen 533 kautta. Kokonaislisäys ··· ·...· puusta laskettuna tässä kokeessa oli siis noin 30 %. Tämä ·· · • \i on enemmän kuin tyypillinen kokonaislisäys, joka on 20 %, : esimerkiksi 13 % ja 7% tämän kokeen perustesteissä. Tosi- ··· · ··· 25 asiallisesti koko prosessiin lisätty alkali on esillä ···· . .*. olevan keksinnön toteutuksessa noin 20 %, eli 18 - 22 %, • · · • · · mikä on tavanomaista. Alkali lisätään mieluiten keittämi- * i » sen myöhemmissä vaiheissa. Kuitenkin käyttämällä suhteel- ... lisen korkeaa alkalipitoisuutta ja näin ollen korkeaa • · · 30 pH:ta keiton lopussa, syntyy jätelipeää, jonka alkalipi- • * ***** toisuus ja pH on suhteellisen korkea. Tätä alkalipitoi- suudeltaan korkeaa jätelipeää käytetään edullisesti ai- :***: kaisemmissa keittovaiheissa alkalilähteenä.

··· ♦ ··· • · ***t 35 Esillä olevan keksinnön mukaan siis käytettäessä aika- • · · *· *♦ lipitoisuudeltaan korkeaa jätelipeää selluloosa joutuu tehollisen alkalin (puusta lasketun) vaikutukseen, jonka 43 pitoisuus on korkeampi kuin 20 %, tyypillisesti yli 25 %, tai jopa yli 30 %, vaikka tuoretta keittolipeää ei syötetä tavallista eli 20 % (puusta laskettuna) enempää. Vaihtoehtoisesti käyttämällä keiton jälkivaiheisiin syötettyä 5 tehollista alkalia jonkin verran uudelleen, järjestelmään voidaan syöttää vähemmän tuoretta keittolipeää ja silti ylläpitää sama keittoaste. Toisin sanoen tätä keksintöä hyödyntämällä sellutehdas voi säästää kemikaalien käytössä ja kustannuksissa.

10

Sihdin 526 jälkeen suspensio syötettiin vastavirtaiselle keitto/pesuvyöhykkeelle eli Andritz Inc.'in (Glens Falls, New York) Hi-Heat™-pesuvyöhykkeelle keittimen 513 alaosaan. Vaikka tämän vyöhykkeen varsinainen käsittely oli 15 keittolipeän vastavirtainen syrjäytys pesulipeällä, keit- tolipeän syöttäminen kiertoon 530 eli Andritz Inc.'in markkinoima EMCC®-pesu sai aikaan lisäkeittymisen tällä vyöhykkeellä. Hi-Heat-vaihe päättyi, kun keitetty suspensio tuli sihdille 534. Vastavirtaisella pesuvyöhykkeellä 20 käytetty suodos 526 syötettiin suuttimien 535 kautta keittimen pohjapäähän. Ruskea massa purettiin yhteeseen • · · ;...· 527. Sen jälkeen massa valkaistiin käyttämällä val- : **: kaisusekvenssiä 0-0-D0-E-D1-D2.

• · • · • · · • · · ··· i •j. 25 Vaikka on edullista syöttää ainakin jonkin verran alkalia ···· . .·. lopulliseen vastavirtaiselle keitto/pesuvyöhykkeelle • · · halutun alkalisuuden ja pH:n ylläpitämiseksi, käsittelyn • * · tehon puute voi joskus tehdä alkalin lisäämisen tarpeet- ... tomaksi. Ihanteellista olisi, että kaikki vastavirta- • · · *]/ 30 vyöhykkeelle tuleva alkali erotettaisiin hakkeesta lipe- • · *···* ään ja poistettaisiin sihdin 526 kautta. Syrjäytyksen tai alkalin erottumisen hakkeesta ollessa kuitenkin epätasai-nen, jonkin verran alkalia ja ylimääräistä lämpöä vai • · · jäädä alasvirtaavaan hakemassaan. Tämä alkali ja lämpöti- ;**. 35 la voivat olla riittäviä aikaansaamaan esillä olevan kek- • · · *· *· sinnön mukainen haluttu alkalisuus ja pH. Näin tapahtui keittimessä, jossa nämä koeajot suoritettiin. Vaikka 44 yhtään alkalia ei lisätty sihdin 534 läheisyydessä, hakemassaan jäi riittävästi alkalia ja lämpöä (n. 130 °C) niin, että vastavirtaisen keitto/pesuvyöhykkeen alkali-suus- ja pH-arvot olivat halutun mukaisia.

5

Kuvion 14 mukaista järjestelmää testattaessa pesukierto (ei esitetty) sihdin 534 yhteydessä oli päällä, mutta virtausnopeus oli hyvin alhainen.

10 Tekniikan tason mukaista menetelmää ja keksinnön (kuvio 14) mukaista menetelmää käyttäen havupuulla saatujen tulosten vertailu on esitetty kuvioissa 15, 16 ja 17.

Tuotantonopeus kokeen aikana oli noin 600 ADMT/D (eli ilmakuivaa metristä tonnia/vrk). Kappaluku kokeen aikana 15 oli suhteellisen hyvin kontrolloitu, 24 - 30. Tämän kap-paluvun saamiseksi keittokemikaalin uudella jakelutavalla keittolämpötilaa laskettiin 5 °C:lla tekniikan tason mukaiseen verrattuna.

20 Kuviossa 15 esitetään valkaisukemikaalien kulutuksen ja ... lopullisen valkaistun massan vaaleuden vaihtelua koeai- • · kana. (Tämän jakson ulkopuolella käsiteltiin koivuhaket- • · · | ·* ta; lehtipuut tarvitsevat tavallisesti vähemmän vai- • · · :·: · kaisukemikaaleja, ts. niiden valkaistavuus on korkeampi ...: 25 kuin havupuiden.) Abskissa osoittaa käyttöajan; vasemman- ·.·.· puoleinen ordinaatta klooridioksidin (D) suhteellisen • · · ί.ί : kokonaiskulutuksen; oikeanpuoleinen ordinaatta lopullisen valkaistun massan vaaleuden ISO-yksikköinä. Tavanomainen keitto tapahtui ajalla 103 kokeen (korkea tehollisen .**·. 30 alkalin pitoisuus) jommallakummalla puolella. Klooridiok- • · · .· , sidin kulutusta osoitetaan pystypalkeilla 105. Lopullinen • · · *· " vaaleus osoitetaan yhtenäisellä viivalla 106. Kuten nä- • · *···’ kyy, klooridioksidin kulutus alenee selvästi kokeen a- loittamisen jälkeen n. tunnin 7 kohdalla. Samoin näkyy • · · •\! 35 loppuvaaleuden selvä nousu, koska valkaisukemikaalin • · säätö reagoi myöhästyneesti kokeessa käytetyn massan alentuneeseen valkaisukemikaalitarpeeseen, kuten tyypil- 45 lista on. Kun vaaleus on stabilisoitu, klooridioksidin kulutus alenee kuitenkin noin 9 %:lla männylle suoritettuun viitekäsittelyyn verrattuna. Tämä tapahtuu, vaikka kappaluvut (ei esitetty) olisivat koeaikana korkeammat 5 kuin viitekeitossa.

Kuvio 16 kuvaa valkaistun massan lujuuden 110 nousua esillä olevan keksinnön mukaan, viitekeiton vastaavaan 111 verrattuna. Kuvion 16 abskissa osoittaa paperin veto-10 lujuutta Nm/g:nä. Ordinaatta on repäisylujuus Nm2/kg. Tämä käyrä osoittaa selvästi, että esillä olevan keksinnön prosessin tuottama paperin repäisylujuus 110 on suurempi kuin viitemassan repäisylujuus. Esimerkiksi 90 Nm/g:n vetolujuudessa tämän keksinnön mukaisen massan 15 repäisylujuus on noin 20 % korkeampi kuin viitemassan.

Kuvio 17 vertaa valkaistua "huikkia" eli paperin kuivaa ominaistilavuutta vetolujuuden funktiona. Tämä paperi on valmistettu massasta joka on tehty näillä kahdella mene-20 telmällä. Paperiarkin bulkki on arkin paksuuden suhde sen painoon pinta-alayksikköä kohti, ja se ilmaistaan tila- • · · ·...· vuusyksikkönä painoa kohden; tässä tapauksessa kuutiomet- • reinä tonnia kohti (mVt). Bulkki osoittaa paperiarkin tiheyden; matala bulkki vastaa korkeaa tiheyttä. Kuvio 17 ··· 25 osoittaa, että tämän keksinnön mukaisella menetelmällä ···· . tuotetun paperin bulkki 112 on noin 5 % korkeampi kuin • · · viitepaperin bulkki 113 tietyssä vetolujuudessa. Tämä • * · tarkoittaa, että tämän keksinnön mukaista hienopaperia ... voidaan joissakin tilanteissa keventää (grammaa massaa • · · 30 per neliömetri paperia) ja säilyttää silti laatu samana.

• · • · • · · :\j On siis selvää, että tässä sovelluksessa esitetty sellu- loosan keittomenetelmä, jossa alkalipitoisuus on korkea, • · · y. voidaan hyvin yhdistää useisiin olemassa oleviin järjes- ;**. 35 telmiin ja näin saada aikaan uusia prosesseja vahvemman • · · ** *· kemiallisen selluloosamassan tuottamiseksi kuin tunne tuilla tekniikoilla valmistetut. Vaikka keksintöä on 46 tässä esitetty ja kuvattu sen valossa, mitä tällä hetkellä pidetään sen käytännöllisimpänä ja edullisimpana suoritusmuotona, alan ammattimiehelle on selvää, että monet muunnelmat ovat mahdollisia keksinnön suojapiirin puit-5 teissä, joka suojapiiri on oheisten patenttivaatimusten laajimman tulkinnan mukainen siten, että se kattaa kaikki vastaavat prosessit, tuotteet ja järjestelmät.

··· • · • · • · · • · · • · · • · • · • · * · · • · · ··· · • · · ···· • · · • · · • · · • · · ♦ · · • · · • · · • · · • · · • · · • · • 1 • · · • · • · · • · · • · ··· • · • · • · · • · · • · • · • · · · • · · • · · • ·

Claims (27)

47

1. Menetelmä kemiallisen massan jatkuvatoimiseksi val mistamiseksi alkalisella keittomenetelmällä hienonnetusta 5 selluloosakuituaineksesta, joka menetelmä käsittää seuraavat perättäiset vaiheet: a) hienonnetun selluloosakuituaineksen syöttäminen kä- sittelyastiaan (19, 119, 219, 319, 419) sen ylä osasta; 10 b) ensimmäisen keittolipeän syöttäminen käsittelyasti- aan(19, 119, 219, 319, 419), jolla keittolipeällä on ensimmäinen tehollisen alkalin pitoisuus, joka on yli 10 g/1; c) hienonnetun selluloosakuituaineksen käsitteleminen 15 ensimmäisellä alkalipitoisella keittolipeällä jäl- keenseuraavaa keittovaihetta alhaisemmassa lämpötilassa siten, että ensimmäisestä keittolipeästä kuluu alkalia ja ensimmäinen alkalipitoinen jätekeit-tolipeä muodostuu; :***: 20 d) ensimmäisen alkalipitoisen jätekeittolipeän poista- ··· :*·*: minen selluloosakuituaineksesta; • · : e) toisen keittolipeän, jolla kyseistä selluloosakui- tuainesta käsitellään, syöttäminen selluloosakuitu-aineksen joukkoon; • ·· ί.ί ϊ 25 f) selluloosakuituaineksen keittäminen toisella keit tolipeällä keittolämpötilassa noin 140 - 180°C ke- • · · • · · *·* * miallisen massan valmistamiseksi, jolloin syntyy ··· • · *···* toinen alkalipitoinen jätekeittolipeä; • · ·.*·· g) toisen alkalipitoisen jätekeittolipeän poistaminen • · · 30 massasta; j***j h) pesulipeän syöttäminen massan joukkoon sen jääh- ··· :*·.· dyttämiseksi ja/tai pesemiseksi ennen massan pois- • · tamista keittoprosessista; 48 i) ainakin osan toisesta jätekeittolipeästä syöttäminen vaiheessa b) käsittelyastiaan (19, 119, 219, 319, 419) ensimmäiseksi keittolipeäksi; tunnettu siitä, että toinen keittolipeä sisältää 5 ainakin 50 % selluloosakuituaineksen kemiallisen massan valmistuksessa kuluvasta kokonaisalkalista ja että vaiheessa g) poistetun ja vaiheessa i) käytettävän toisen alkalipitoisen jätekeittolipeän tehollisen alkalin pitoisuus on 18 - 50 g/1, ja vai-10 heessa c) muodostuneen ja vaiheessa d) poistetun ensimmäisen jätekeittolipeän tehollisen alkalin pitoisuus on noin 10 g/1 tai alle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, -tunnettu 15 siitä, että vaiheen c) impregnointikäsittely suoritetaan ainakin osittain yhdessä myötävirtaisessa käsittelyvaiheessa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toista jätekeittolipeää vaiheesta g) .···. 20 jäähdytetään ennen sen käyttöä ensimmäisenä keittolipeänä ··« vaiheessa c) .

• · • · • · • · ♦ • · · ··· · ··· 4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, ···· : j*j tunnettu siitä, että muita mahdollisia nesteitä kuten vai- ··« :*·*: 25 kolipeää tai viherlipeää lisätään kuituaineksen joukkoon vaiheen c) käsittelyä varten. ··· • · · • · · » ··· Σ J

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, ··· ' .·. : tunnettu siitä, että vaiheessa e) käytetty toinen keittoli- • · .·*·. 30 peä sisältää vähintään 80% ja edullisemmin vähintään 90% ··· selluloosakuituaineksen kemiallisen massan valmistuksessa • · • · käytettävästä tuoreesta alkalista. • ·· • · 49

6. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valmistetaan valkaistavaa havupuumas-saa.

7. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheessa f) syntyneen toisen jäte-keittolipeän alkalipitoisuus on korkeampi kuin 20 g/1, edullisemmin korkeampi kuin 25 g/1.

8. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheessa c) kuluu alkalia enemmän kuin 25%, edullisemmin enemmän kuin 50% selluloosakuitu-aineksen kuluttamasta kokonaisalkalimäärästä.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihe c) suoritetaan yhden myötävirtaisen vaiheen lisäksi ainakin yhdessä vastavirtaisessa vaiheessa.

10. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, .···. 20 tunnettu siitä, että vaihe f) suoritetaan useammassa kuin • · • · · jV. yhdessä vasta- ja/tai myötävirtavaiheessa.

• · • · • · · • · · • · · · ··· 11. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, • ·· · : tunnettu siitä, että toisen keittolipeän tehollisen alkalin • · · :T: 25 pitoisuus on yli 25 g/1.

: 12. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, • · · ί ! tunnettu siitä, että kaikki vaiheet a) - h) toteutetaan ··· ' ' ' jatkuvatoimisessa keittimessä (119, 219, 319, 419) ja/tai • · .·**. 30 impregnointiastiassa (19, 119) . • · · • · · • · • ·

13. Jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukainen mene- ♦ · φ telmä, tunnettu siitä, että menetelmä toteutetaan yksias- 50 tiaisessa hydraulisessa tai höyry-nestefaasi-keittimessä (219, 319, 419).

14. Patenttivaatimuksen 1-12 mukainen menetelmä, 5 tunnettu siltä, että menetelmä toteutetaan kaksi- tai use-ampiastiaisessa hydraulisessa tai höyrynestefaasikeittimes-sä (119).

15. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu 10 siitä, että vaihe c) suoritetaan ensimmäisessä käsittelyas- tiassa, ns. impregnointiastiassa (19, 119) ainakin osittain myötävirtaisena, että vaiheiden c) ja d) välillä selluloosa-kuituaines poistetaan mainitusta impregnointiastiasta (19, 119), että vaihe d) suoritetaan mainitun impregnointiastian 15 (19, 119) jälkeen, että selluloosakuituaines syötetään vai heiden c) ja e) välillä toiseen käsittelyastiaan ns. keittimeen.

16. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että menetelmä toteutetaan kaksiastiaisessa * · ' • · · •V. höyrynestefaasikeittimessä (119), jossa vaiheet a) - c) • · • suoritetaan pääosin impregnointiastiassa (19, 119) ja vai- • * * · ··· heet d) - h) impregnointiastian (19, 119) jälkeen. • ·· · • · · • · · mi : 25

17. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se toteutetaan kaksiastiaisessa höyry- ··· ί.ί · faasi- tai hydraulikeittimessä (119), jossa on impregnoin- • · · ·...· tiastia (19, 119) ja keitin (119) ja jossa poistetaan lipe- ;*·.· ää kahdessa pisteessä, joista ensimmäisestä pisteestä pois- • · 30 tettu lipeä poistetaan lipeän talteenottoon ja jälkimmäi- • M .·*·. sestä pisteestä poistettua lipeää kierrätetään ensimmäistä • · · .·, : poistopistettä aikaisemmin prosessissa olevaan lisäyspis- • ·· • · teeseen siten, että jälkimmäisestä pisteestä poistetun li- 51 peän tehollisen alkalin pitoisuus on korkeampi kuin 18 g/1 ja että ensimmäinen lipeänpoistopiste sijaitsee impregnoin-tiastiassa ja että impregnointiastiassa (19, 119) on vasta-virtainen käsittelyvyöhyke. 5

18. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se toteutetaan jatkuvatoimisesti kak-siastiaisessa höyryfaasi- tai hydraulikeittimessä (119), jossa on impregnointiastia (19, 119) ja keitin (119) ja 10 jossa poistetaan lipeää kahdessa pisteessä, joista ensimmäisestä pisteestä poistettu lipeä poistetaan lipeän talteenottoon ja jälkimmäisestä pisteestä poistettua lipeää kierrätetään ensimmäistä poistopistettä aikaisemmin prosessissa olevaan lisäyspisteeseen ja että jälkimmäisestä pis-15 teestä poistetun lipeän tehollisen alkalin pitoisuus on korkeampi kuin 18 g/1 ja että impregnointiastia (19, 119) on kokonaan myötävirtainen ja kumpikin lipeänpoisto suoritetaan impregnointiastian (19, 119) jälkeen.

19. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen menetelmä, ··· tunnettu siitä, että jälkimmäisestä poistopisteestä pois- · : tettua lipeää jäähdytetään kierrätyksen aikana.

··· · • · · ···· • : : 20. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen menetelmä, • · · • · · J 25 tunnettu siitä, että ensimmäistä poistopistettä aikaisempiin lisäyspisteisiin syötetään jälkimmäisestä poistopis- ··· ·.* : teestä poistetun lipeän lisäksi muita mahdollisia lipeitä • · · ·...· kuten valkolipeää tai viherlipeää. • · • · · « ♦· • ·

21. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen menetelmä, «·· .···. tunnettu siitä, että ensimmäisen lipeänpoistopisteen jäi- • · ··· .·. : keen selluloosakuituaineksen joukkoon syötetään vähintään • · · • · 50%, edullisemmin vähintään 80% ja kaikkein edullisimmin 52 vähintään 90% selluloosakuituaineksen kemiallisen massan valmistuksessa käytetystä tuoreesta alkalista.

22. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen menetelmä, 5 tunnettu siitä, että jälkimmäisestä lipeänpoistopisteestä poistetun lipeän alkalipitoisuus on korkeampi kuin 20 g/1, edullisemmin korkeampi kuin 25 g/1.

23. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että ennen ensimmäistä lipeänpoistopistettä kuluu alkalia enemmän kuin 25%, edullisemmin enemmän kuin 50% selluloosakuituaineksen kuluttamasta kokonaisalkalimää-rästä.

24. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisen lipeänpoistopisteen jälkeen lämpötila nostetaan keittolämpötilaan 140 -180 °C.

25. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen menetelmä, :***: 20 tunnettu siitä, että jälkimmäistä lipeänpoistopistettä ϊ edeltää ja/tai seuraa useampi kuin yksi vasta- ja/tai myö- • · ! ϊ: tävirtavaihe. • · · · ··· • · · ·

26. Keitinjärjestelmä kemiallisen massan jatkuvatoimi- • · · : 25 seksi valmistamiseksi alkalisella keittomenetelmällä hie nonnetusta selluloosakuituaineksesta, johon järjestelmään ·*» ·.· * kuuluu • · · • · laitteet (12, 15) hienonnetun selluloosakuituaineksen syöttämiseksi käsittelyastian (19, 119, 219, 319, 419) • · 30 yläpäähän, .···. laitteet (38, 16, 18; 38, 16, 18) ensimmäisen alkali- • · • · · pitoisen keittolipeän syöttämiseksi kyseiseen käsitte-lyastiaan (19, 119, 219, 319, 419), 53 laitteet (26, 53, 265) ensimmäisen alkalipitoisen jä-tekeittolipeän poistamiseksi selluloosakuituaineksen joukosta, laitteet (28, 155, 266) toisen alkalipitoisen keitto-5 lipeän syöttämiseksi sellulosakuituaineksen joukkoon, laitteet (45) toisen alkalipitoisen jätekeittolipeän poistamiseksi selluloosakuituaineksen joukosta, tunnettu siitä, että järjestelmään edelleen kuuluu laitteet (48, 16, 10 18) mainitun toisen alkalipitoisen jätekeittolipeän kierrättämiseksi ensimmäisenä alkalipitoisena keitto-lipeänä takaisin käsittelyastian (19, 119, 219, 319, 419) yläpäätyyn, että kyseinen käsittelyastia on myötävirtainen impreg-15 nointiastia (19, 119), jonka yläpäätyyn on yhdistetty mainitut toisen jätekeittolipeän takaisinkierrätys-laitteet niin, että lipeä ja selluloosakuituaines vir-taavat myötävirtaan alaspäin, että keitinjärjestelmään kuuluu toinen käsittelyastia 20 ns. keitin (119), • · · :*·*: että kyseinen impregnointiastia (19, 119) on varustet- • · i tu laitteilla selluloosakuituaineksen siirtämiseksi ··· · *:* toiseen käsittelyastiaan (119), ja • · · · ** ^ että keitinjärjestelmä on varustettu laitteilla (26, • · · v : 25 153) ensimmäisen jätelipeän poistamiseksi selluloosa kuituaineksen joukosta pisteessä, joka sijaitsee im- • * · ·.* : pregnointiastian (19, 119) ulkopuolella. • · · • · • » • · ·

27. Patenttivaatimuksen 26 mukainen keitinjärjestelmä, • · :***: 30 tunnettu siitä, että keitin (119) on varustettu laitteilla ··· .···. (26, 153) mainitun ensimmäisen jätekeittolipeän poistami- • · • · · .·. : seksi selluloosakuituaineksen joukosta. • ·· « · 54