FI120505B

FI120505B - Continuous process for boiling cellulose-based pulp and pulp boiler suitable for the process

Info

Publication number: FI120505B
Application number: FI20021369A
Authority: FI
Inventors: Hannu Sonni; Ari-Pekka Maeaettaenen
Original assignee: Stora Enso Oyj
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2009-11-13
Also published as: FI20021369A; EP1552053A1; WO2004007834A1; FI20021369A0; AU2003244682A1

Description

Jatkuvatoiminen menetelmä selluloosapohjaisen massan keittämiseksi sekä menetelmään soveltuva massankeitin Tämän keksinnön kohteena on jatkuvatoiminen menetelmä selluloosapohjaisen 5 massan keittämiseksi, jossa kuituja sisältävä massa siirtyy alaspäin keittoastiassa, jonka yläosa muodostaa keittovyöhykkeen, jossa keittoneste siirtyy alaspäin massaan nähden myötävirtaan, ja alaosa muodostaa pesuvyöhykkeen, jossa massa pestään ylöspäin massaan nähden vastavirtaan johdetulla pesunesteellä, ja keitetty massa poistetaan keittoastian alapäästä. Lisäksi keksinnön kohteena on menetelmään 10 soveltuva jatkuvatoiminen massankeitin.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a continuous process for cooking a cellulose-based pulp, wherein the fibrous mass is transferred downwardly in a cooking vessel, the upper portion of which forms a cooking zone, wherein and the cooked pulp is removed from the lower end of the pan. The invention further relates to a continuous pulping machine suitable for process 10.

Selluloosakuiduista muodostuvan kemiallisen massan valmistus tapahtuu hakkeen tms. hienonnetun puuraaka-aineen keitolla, jossa keittonesteen sisältämät keittoke-mikaalit liuottavat puun sisältämän ligniinin. Keittokemikaalit ja ligniini päätyvät keittoastiasta poistettavaan jäteliemeen, joka haihdutetaan siihen liuenneen orgaani-15 sen aineksen hyödyntämiseksi polttoaineena. Jatkuvatoimiseen keittoon, jossa keittoastiaan johdetaan jatkuvasti puuraaka-ainetta ja keittonestettä ja josta niin ikään jatkuvasti poistetaan keitettyä massaa ja jätelientä, on tyypillisesti yhdistetty samassa astiassa tapahtuva keitetyn massan vastavirtapesu. Keittoastian yläosa muodostaa tällöin keittovyöhykkeen, jossa massa ja keittoneste siirtyvät ylhäältä alaspäin, ja 20 keittoastian alaosa muodostaa pesuvyöhykkeen, jossa massa edelleen siirtyy alaspäin ja pesuneste siihen nähden vastavirtaan ylöspäin. Vyöhykkeiden rajalla keittoneste ja pesuneste yhdistyvät keittoastiasta poistuvaksi jäteliemeksi, joka johdetaan haihduttamoon.The chemical pulp of cellulosic fibers is produced by the cooking of wood chips or other chopped wood raw material, in which the cooking chemicals in the cooking liquid dissolve the lignin in the wood. Cooking chemicals and lignin end up in the broth to be removed from the cooking vessel, which is evaporated to utilize the dissolved organo-15 material as fuel. Continuous cooking, in which wood raw material and cooking liquor are continuously introduced into the cooking vessel, and from which the cooked pulp and the waste broth are also continuously removed, is typically combined with back-washing of the cooked pulp in the same vessel. The upper part of the cookware then forms a cooking zone in which the mass and cooking liquid are moved from the top to the bottom, and the lower part of the cooking vessel forms a washing zone in which the mass continues to move down and the washing liquid upstream. At the border of the zones, the cooking liquid and the washing liquid are combined into a waste liquor leaving the cooking vessel, which is led to the evaporation plant.

Nykyisissä prosesseissa keitetty massa poistetaan poistojohtoon, yleensä astian poh-25 jalle asennetun kaapimen avulla. Astian pohjalla tapahtuva massan pakkautuminen rasittaa kaavinta ja hankaloittaa massan työntämistä poistojohtoon. Erityisen haitallista on se, että samalla massaan kohdistuu voimakas hankaus, jossa vielä paljolti raaka-aineen hakepartikkeleja vastaavina agglomeraatteina olevat kuidut hiertävät toinen toisiaan. Tämä vahingoittaa kuituja, mikä ilmenee niiden kähertymisenä ja 30 lujuuden alenemisena. Vastaavasti heikkenevät massasta valmistettavan paperin paperitekniset ominaisuudet.In current processes, the cooked pulp is removed from the drain line, usually by means of a scraper mounted on the bottom of the vessel. Packaging of the pulp at the bottom of the vessel will complicate the scraping process and make it difficult to push the pulp into the outlet. It is particularly detrimental that at the same time the pulp is subjected to strong abrasion, in which the fibers still largely agglomerates corresponding to the chips particles of the raw material rub against one another. This damages the fibers in the form of curling and loss of strength. Correspondingly, the paper technical properties of pulp paper are reduced.

Kuitujen pakkautumisongelmaa voitaisiin helpottaa kasvattamalla keittoastian pohjan massan vastavirtapesua varten johdettavaa pesunestevirtausta. Pesuneste laimentaisi tällöin massaa niin, että sen hankaukset vähenisivät ja sen poistaminen astian 2 pohjalta helpottuisi. Ratkaisumallin haittana on kuitenkin se, että ylimääräinen pesuneste päätyisi jäteliemeen kasvattamaan sen määrää, jolloin sen käsittely vaatisi lisää haihdutuskapasiteettia ja aiheuttaisi korkeammat kustannukset.The problem of fiber compression could be alleviated by increasing the flow rate of the washing liquid for countercurrent washing of the bottom of the cooking vessel. The washing liquid would then dilute the pulp so as to reduce its rubbing and facilitate its removal from the bottom of pan 2. The disadvantage of the solution model, however, is that excess washing liquid would end up in the waste liquor increasing its amount, which would require more evaporation capacity and higher costs.

Tämän keksinnön tarkoituksena on ratkaista kuitujen pakkautumisesta johtuvat on-5 gelmat yllä esitettyä oleellisesti edullisemmalla tavalla. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että keittoastian pesuvyöhykkeessä sijaitsevassa erotuskohdassa erotetaan nestefaasia, jota siirretään pesunesteenä massan suhteen ylävirtaan erotuskohdan yläpuolelle, ja että erotettua nestefaasia lisäksi siirretään erotuskohtaa alemmaksi massan sakeutta alentavaksi laimennusnesteeksi.The object of the present invention is to solve the problems caused by the compression of the fibers in a substantially more advantageous manner than that described above. The process of the invention is characterized by separating the liquid phase, which is carried as a washing liquid upstream of the pulp above the separation point, in a separation point located in the washing zone of the cooking vessel, and further separating the separated liquid phase downwards to reduce the pulp consistency.

10 Keksinnön mukaisella ratkaisulla kuiduista muodostuva keitetty massa laimenee, jolloin sen poistaminen keittoastian pohjalta helpottuu, hankaus ja siitä johtuvat kui-tuvauriot vähenevät ja massan lujuusominaisuudet paranevat. Keskeistä keksinnössä on se, että laimennus on toteutettu keittoastian sisäisellä nesteensiirrolla, ylempänä olevasta kohdasta, astian pohjalle, jolla nostetaan pohjan laimennuskerrointa muut-15 tamatta keittoprosessin kokonaisvirtaustasetta; kun keittoastiaan ei syötetä uutta laimennusnestettä, ei myöskään aiheuteta haihdutettavan jäteliemen määrän kasvua.The solution according to the invention dilutes the cooked pulp formed of the fibers, thereby facilitating its removal from the bottom of the cooking vessel, reducing the abrasion and consequent fiber damage and improving the strength properties of the pulp. It is central to the invention that the dilution is accomplished by an internal liquid transfer of the cooking vessel, from above, to the bottom of the vessel, which raises the bottom dilution factor without changing the overall flow rate of the cooking process; also, when no new diluent is added to the beaker, the amount of waste liquor to be evaporated is not increased.

Keittoastian käsittäessä sinänsä tunnettuun tapaan päällekäiset pesu- ja keitto-vyöhykkeet, otetaan astian alapäähän siirrettävä laimennusneste keksinnön mukaan pesuvyöhykkeestä siten, ettei menettelyllä sekoiteta massan peräkkäisiä keitto- ja 20 pesuvaiheita. Pesuvyöhykkeessä erotettu laimennusneste kierrätetään nostamaan astian pohjan vastavirtausta ja se voidaan osaksi tai kokonaan yhdistää astian alapäähän syötettävään pesunestevirtaukseen siten, että laimennusneste palaa astiaan tuoreen pesunesteen mukana. Kasvattamalla vastavirran määrää laimennusneste alentaa massan sakeutta astian alapään ja pesuvyöhykkeessä ylempänä olevan laimennus-25 nesteen erotuskohdan välillä.When the cooking vessel comprises, as is known in the art, overlapping washing and cooking zones, the diluent to be transferred to the lower end of the vessel according to the invention is withdrawn from the washing zone so that the successive cooking and washing steps of the pulp are not mixed. The diluent separated in the wash zone is recirculated to raise the counterflow of the bottom of the vessel and may be partially or fully combined with the wash liquid stream fed to the lower end of the vessel so that the diluent returns to the vessel with fresh washing liquid. By increasing the amount of counterflow, the diluent reduces the consistency of the pulp between the lower end of the vessel and the point of dilution of the dilution fluid upstream of the wash zone.

Keittoastian pesuvyöhykkeeseen on jäljestetty sisäinen pesukierto, jossa alempana sijaitsevassa erotuskohdassa erotettua pesunestettä siirretään massan suhteen ylävirtaan erotuskohdan yläpuolelle. Keksinnön mukainen laimennusnesteen johtaminen astian alapäähän on toteutettavissa pesukierrosta haaroittamalla. Pesunesteen kierrä-30 tys ja laimennusnesteen siirto voidaan jäljestää tapahtumaan yhteisen kierrätys-kanavistoon jäljestetyn pumpun avulla.An internal washing cycle is simulated in the washing zone of the cooking vessel, whereby the washing liquid separated at the lower separation point is transferred upstream of the separation point in relation to the mass. The delivery of the dilution liquid according to the invention to the lower end of the vessel can be accomplished by branching the washing cycle. Detergent recirculation and diluent transfer can be tracked to an event by means of a common pump followed by a recirculation duct.

Keksinnön mukainen jatkuvatoiminen massankeitin, jolla edellä kuvattu menetelmä on sovellettavissa, käsittää sinänsä tunnettuina elementteinä pystysuuntaisen keitto-astian, syöttöyhteet lignoselluloosamateriaalin ja keittonesteen syöttämiseksi astian 3 yläpäähän, syöttöyhteen pesunesteen syöttämiseksi astian alapäähän, poistoyhteen keitetyn delignifioidun massan poistamiseksi astian alapäästä sekä poistoyhteen keiton jäteliemen poistamiseksi astiasta sen ylä- ja alapäiden väliltä. Keittimelle on keksinnön mukaan tunnusomaista se, että keittoastian pesuvyöhykeessä sijaitsevasta 5 nestefaasin erotuskohdasta on johdettu ohivirtauskanavat erotetun nesteen siirtämiseksi pesunesteenä massan suhteen ylävirtaan erotuskohdan yläpuolelle sekä lisäksi erotuskohtaa alemmaksi massan sakeutta alentavaksi laimennusnesteeksi.The continuous mass digester according to the invention, by which the above described method is applicable, comprises, as known elements, a vertical cooking vessel, feeders for feeding lignocellulosic material and cooking liquid to the upper end of vessel 3, feeder for washing between upper and lower ends. According to the invention, the digester is characterized in that by-pass channels are provided from the liquid phase separation point 5 in the washing zone of the cooking vessel to transfer the separated liquid as washing liquid upstream above the separation point and further to lower the separation point to reduce pulp consistency.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin esimerkin avulla viittaamalla oheiseen piirustukseen (kuvio 1), joka esittää erästä keksinnön mukaista jat-10 kuvatoimista, keitto- j a vastavirtapesuvyöhykkeet käsittävää massankeitintä.The invention will now be described in more detail by way of example with reference to the accompanying drawing (Fig. 1), which shows a pulverulent apparatus comprising a continuous digestion apparatus according to the invention and a countercurrent washing zone.

Piirustuksen esittämä massankeitin muodostuu pystysuuntaisesta, pääasiassa lieriömäisestä keittoastiasta 1 siihen kuuluvine virtausyhteineen. Keittoastiassa 1 tapahtuu jatkuvatoiminen selluloosapohjaisen massan keitto astian yläosan keittovyöhyk-keessä 2 ja keitetyn massan jatkuvatoiminen vastavirtapesu astian alaosan pesu-15 vyöhykkeessä 3. Raaka-aineen muodostava lignoselluloosamateriaali sekä keittoke-mikaalit sisältävä keittoneste syötetään keittoastian 1 yläpäähän yhteisestä syöttöka-navasta 4.The mass digester shown in the drawing consists of a vertical, mainly cylindrical cooking vessel 1 with its associated flow connections. Continuous cooking of cellulose-based pulp in cooking zone 1 is carried out in cooking zone 1 and continuous countercurrent washing of cooked pulp in bottom washing-zone 15 is carried out.

Massa ja keittoneste siirtyvät alaspäin astian keittovyöhykkeessä 2, jossa kuidut erottuvat keitetyksi massaksi ligniinin liuetessa keittonesteeseen. Keittoneste ja sen 20 liuottamat ainekset päätyvät jäteliemeen, joka erotetaan keitto- ja pesuvyöhykkeiden 2, 3 rajalla siivilällä 5 ja poistetaan haihduttamoon (ei esitetty) johtavaan poisto-kanavaan 6.The pulp and the cooking fluid move downward in the cooking zone 2 of the vessel where the fibers are separated into the cooked pulp as the lignin dissolves in the cooking liquid. The cooking liquid and its dissolved substances end up in the waste liquor, which is separated by a strainer 5 at the border of the cooking and washing zones 2, 3 and discharged into an outlet channel 6 to the evaporation plant (not shown).

Keittoastian alaosan pesuvyöhykkeessä 3 tapahtuvaa keitetyn massan vastavirtape-sua varten astian alapäähän johdetaan syöttökanavasta 7 jatkuvana virtauksena pe-25 sunestettä, joka on seuraavan pesuprosessin suodosta. Massa siirtyy pesuvyöhykkeessä 3 alaspäin kohti astian alapäätä, joka on varustettu kaapimella 8, joka työntää keitetyn ja pestyn massan astian pohjalta poistokanavaan 9. Pesuneste virtaa pesu-vyöhykkeessä 3 ylöspäin massan virtaussuuntaa vastaan ja yhtyy keitto- ja pesu-vyöhykkeiden 2, 3 rajalla keittonesteeseen päätyen täten astiasta kanavaan 6 poistet-30 tavaan jäteliemeen.For the countercurrent flow of boiled pulp in the lower washing zone 3 of the cooking vessel, a continuous stream of pe-25 liquid from the filtrate of the next washing process is supplied to the lower end of the vessel from the supply channel 7. The mass moves downward in the washing zone 3 towards the lower end of the vessel provided with a scraper 8 which pushes the cooked and washed pulp from the bottom of the vessel into the outlet conduit 9. The washing liquid flows upwardly against the flow direction of the pulp and joins the end of the cooking and washing zones. thus from the container to the channel 6 to the waste liquor discharged.

Kuvattu jatkuvatoiminen keittoprosessi soveltuu esim. lehti- tai havupuun kraftkeit-toon, jossa puuhake ja valkolipeä tuodaan syöttökanavasta 4 keittoastian 1 yläpäähän ja pesuvesi kanavasta 7 astian alapäähän. Keitolla saatu sulfaattiselluloosamas- 4 sa poistuu pestynä kanavaan 9, esim. siirrettäväksi seuraavaan pesuprosessiin, ja jä-teliemenä saatu mustalipeä johdetaan kanavan 6 kautta haihduttamoon.The continuous cooking process described is suitable, for example, for kraft kraft cooking in hardwood or softwood, where wood chips and white liquor are introduced from the supply channel 4 to the upper end of the cooking vessel 1 and the washing water from the channel 7 to the lower end. The sulphate cellulose pulp obtained in the soup 4 is discharged washed to the channel 9, e.g. for transfer to the subsequent washing process, and the black liquor obtained as the waste liquor is passed through the channel 6 to the evaporation plant.

Esitetyssä jatkuvatoimisessa keittimessä nesteen ja kuitujen suhde astian pohjalla, so. ylösvirtaavan nesteen määrä suhteessa alas virtaavan massan määrään, on liian 5 pieni, minkä seurauksena kuidut pyrkivät pakkautumaan niin, että niiden keskinäinen hankautuminen vaurioittaa massaa ja heikentää sen lujuutta. Esitetyssä keksinnön mukaisessa keittimessä tämä ongelma on kuitenkin poistettu laimentamalla keittoastian 1 pohjalla olevaa massaa astiassa ylempänä sijaitsevasta erotuskohdasta 10 johdetulla laimennusnesteellä. Keittoastia käsittää pesuvyöhykkeeseen 3 sijoite-10 tun siivilän 10, joka palvelee pesuvyöhykkeeseen jäljestettyä sisäistä pesukiertoa. Siinä siivilän 10 massasta erottamaa pesunestettä kierrätetään pumpulla 11 kierrä-tyskanavan 12 kautta purkauskohtaan, joka sijaitsee astiassa pesunesteen suhteen alavirran ja massan suhteen ylävirran puolella siivilän 10 yläpuolella ja jolla tämä ohivirtauksena siirretty neste levitetään tasaisesti astian poikkipinnalle pesunestevir-15 tauksen ja pesunesteen lämpötilan tasaamiseksi. Tästä pesukierrosta 12 on haaroitet- tu kanava 13, jolla siivilän 10 erottamaa pesunestettä kierrätetään pumpun 11 varassa myös massaan nähden alavirtaan laimennusnesteeksi astian pohjalle. Kuten piirustuksesta on nähtävissä, jakautuu laimennusnesteen kierrätyskanava 13 kahtia yhtyen pesunesteen syöttökanavan 7 tulohaaroihin 14, 15 siten, että laimennus kohdis-20 tuu osaksi astian pohjan kaapimen 8 kohdalle ja osaksi hieman sen yläpuolelle. Näiden kierrätysjäijestelyjen suhteen konstruktiota voidaan kuitenkin varioida eri tavoilla, jotka ovat ilmeisiä alan ammattimiehelle.In the continuous cooker shown, the ratio of liquid to fiber at the bottom of the container, i.e. the amount of liquid flowing up in relation to the amount of pulp flowing down is too small, as a result of which the fibers tend to compress so that their mutual rubbing damages the pulp and weakens its strength. However, in the illustrated digester of the invention, this problem is overcome by diluting the mass at the bottom of the cooking vessel 1 with a dilution fluid introduced from the separation point 10 in the vessel above. The cookware comprises a strainer 10 positioned in the wash zone 3, which serves an internal wash cycle that is tracked in the wash zone. Therein, the washing liquid separated from the strainer 10 is recirculated by pump 11 through the recirculation passage 12 to a discharge point located downstream and upstream of the strainer 10 in the vessel, whereby this bypassed fluid is uniformly distributed across the vessel to the wash liquid stream. This washing cycle 12 has a branched channel 13 for circulating the washing liquid separated by the strainer 10 on the pump 11 also downstream of the pulp to the bottom of the vessel. As can be seen in the drawing, the dilution fluid recirculation channel 13 is split in half with the inlet branches 14, 15 of the washer fluid supply channel 7, so that the dilution is directed towards the bottom of the container and partly above it. However, with respect to these recycling arrangements, the construction may be varied in various ways which will be apparent to one skilled in the art.

Muutoinkin ammattimiehelle on selvää, että keksinnön sovellutukset eivät rajoitu edellä yksityiskohtaisesti kuvattuun esimerkkiin vaan voivat vaihdella seuraavien 25 patenttivaatimusten puitteissa. Laimennusnesteen kierrätyskanava 13 voi sijaita piirustuksen mukaisesti keittoastian 1 vaipan ulkopuolella tai myös sen sisäpuolella. Kierrätyskanavien 13 lukumäärä voi niin ikään vaihdella ja ne voivat lähteä astiassa eri korkeuksilla sijaitsevista nesteen erotuskohdista.Otherwise, it will be apparent to those skilled in the art that embodiments of the invention are not limited to the example detailed above, but may vary within the scope of the following claims. According to the drawing, the diluent recycling channel 13 can be located outside or also inside the mantle of the cooking vessel 1. The number of recycling channels 13 may also vary and may depart from fluid separation points at different heights in the container.

Claims

A continuous process for boiling cellulose-based pulp, wherein the pulp containing fibers is moved downstream into a cooking vessel (1), the upper portion of which forms a cooking zone (2), where the cooking liquid is moved downstream downstream of the pulp, and the lower portion of which forms a washing zone (3), wherein the pulp is washed with washing liquid which is fed upstream in relation to the pulp, and wherein the cooked pulp is removed from the lower end of the pans, characterized in that at the separating point (10) located in the pans (1) washing zone (3) liquid phase (12) which is moved in the form of detergent upstream relative to the mass above the separation site is separated, and that the separated liquid phase (13) is further moved to a location located lower than the separation site (10) as the dilution fluid of the mass.

Method according to claim 1, characterized in that the cooked mass is removed from the cooking vessel (1) by means of a scraper located at the lower end of the vessel.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that at least part of the diluent liquid (13) to be circulated is combined with a washing liquid flow (7) measured at the lower end of the cooking vessel (1).

Process according to any of the preceding claims, characterized in that the recirculation of diluent liquid (13) is carried out by branching the wash cycle (12). 10

5. A method according to claim 4, characterized in that the upright wash cycle (12) and the downwardly directed dilution liquid diluent (13) in the cooking vessel are maintained by a pump (11) arranged in a common circulation duct system. 15

Process according to any of the preceding claims, characterized in that the spent cooking liquid and the washing liquid are removed from the cooking vessel (1) at the boundary between the cooking zone (2) and the washing zone (3) located below. 20

Process according to claim 6, characterized in that the process is a power boiling process, comprising lignocellulosic material, such as wood chips, and is measured into the upper end of the boiler (1), whereby spent cooking liquor and washing liquid are combined at the boiling and washing zones (2.3). ) border in the form of black liquor (6) which is removed from the vessel.

A continuous pulp cooker for applying the method according to any preceding claim, which includes a vertical cooking pot (1), feed tube (4) for feeding lignocellulosic material and boiling liquid into the upper end of the pot, a feed tube (7) for feeding laundry. the lower end of the vessel, an outlet tube (9) for removing boiled delignified mass from the lower end of the vessel, and an outlet tube (6) for removing the residual liquor from the vessel between its upper and lower ends, characterized by bypass channels (12, 13) ) has been led from the liquid phase separation site (10) into the washing zone (3) of the boiler (1) to move the separated liquid in the form of washing liquid upstream relative to the mass above the separation site, and additionally to a location lower than the separation site as the dilution site. checks the consistency of the pulp.

Cooker according to claim 8, characterized in that the means separating the liquid phase at the separating site (10) is a screen.

Cooker according to claim 8 or 9, characterized in that the lower end of the cooking vessel (1) is provided with a shredder (8) for pushing the cooked mass into the outlet tube (9) · 5

Cooker according to any of claims 8-10, characterized in that the by-pass channel (13) which is directed downward from the separating point (10) is connected to the inlet pipe (7) of the washing liquid, so that at least part of the liquid fraction containing the is recovered as a diluent in the cooking vessel (1) together with the washing liquid.

Cooker according to any of claims 8-11, characterized in that the bypass channels (12, 13) are led outside the cooking vessel (1) and provided with a pump (11).