FI120505B - Jatkuvatoiminen menetelmä selluloosapohjaisen massan keittämiseksi sekä menetelmään soveltuva massankeitin - Google Patents

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Claims (12)

1. Jatkuvatoiminen menetelmä selluloosapohjaisen massan keittämiseksi, jossa kuituja sisältävä massa siirtyy alaspäin keittoastiassa (1), jonka yläosa muodostaa keittovyöhykkeen (2), jossa keittoneste siirtyy alaspäin massaan nähden myötävir- 5 taan, ja alaosa muodostaa pesuvyöhykkeen (3), jossa massa pestään ylöspäin massaan nähden vastavirtaan johdetulla pesunesteellä, ja keitetty massa poistetaan keittoastian alapäästä, tunnettu siitä, että keittoastian (1) pesuvyöhykkeessä (3) sijaitsevassa erotuskohdassa (10) erotetaan nestefaasia (12), jota siirretään pesunesteenä massan suhteen ylävirtaan erotuskohdan yläpuolelle, ja että erotettua nestefaasia 10 (13) lisäksi siirretään erotuskohtaa (10) alemmaksi massan sakeuta alentavaksi lai mennusnesteeksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keitetty massa poistetaan keittoastiasta (1) astian alapäässä sijaitsevan kaapimen (8) avulla.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin 15 osa kierrätettävästä laimennusnesteestä (13) yhdistetään keittoastian (1) alapäähän syötettävään pesunestevirtaukseen (7).

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laimennusnesteen kierrätys (13) on toteutettu pesukierrosta (12) haaroittamalla.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keittoastiassa 20 ylöspäin suuntautuvaa pesukiertoa (12) ja alaspäin suuntautuvaa laimennusnesteen (13) kierrätystä ylläpidetään yhteisen kierrätyskanavistoon jäljestetyn pumpun (11) avulla.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetty keittoneste ja pesuneste poistetaan keittoastiasta (1) keittovyöhykkeen 25 (2) ja sen alapuolella sijaitsevan pesuvyöhykkeen (3) rajalta.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä on kraftkeittomenetelmä, jossa lignoselluloosamateriaalia, kuten puuhaketta, ja valko-lipeää syötetään keittoastian (1) yläpäähän ja jossa käytetty keittolipeä ja pesuneste yhdistyvät keitto- ja pesuvyöhykkeiden (2, 3) rajalla astiasta poistuvaksi mustalipe- 30 äksi (6).

8. Jatkuvatoiminen massankeitin jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaisen menetelmän soveltamiseen, joka keitin käsittää pystysuuntaisen keittoastian (1), syöttöyhteet (4) lignoselluloosamateriaalin ja keittonesteen syöttämiseksi astian yläpäähän, syöttöyhteen (7) pesunesteen syöttämiseksi astian alapäähän, poistoyhteen (9) keitetyn delignifioidun massan poistamiseksi astian alapäästä sekä poistoyhteen (6) keiton jäteliemen poistamiseksi astiasta sen ylä- ja alapäiden väliltä, tunnettu 5 siitä, että keittoastian (1) pesuvyöhykkeessä (3) sijaitsevasta nestefaasin erotuskoh-dasta (10) on johdettu ohivirtauskanavat (12, 13) erotetun nesteen siirtämiseksi pesunesteenä massan suhteen ylävirtaan erotuskohdan yläpuolelle sekä lisäksi erotus-kohtaa alemmaksi massan sakeutta alentavaksi laimennusnesteeksi.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen keitin, tunnettu siitä, että nestefaasia erotus-10 kohdassa (10) erottava elin on siivilä.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen keitin, tunnettu siitä, että keittoastian (1) alapää on varustettu kaapimella (8) keitetyn massan työntämiseksi poistoyhtee-seen (9).

11. Jonkin patenttivaatimuksista 8-10 mukainen keitin, tunnettu siitä, että erotus-15 kohdasta (10) alaspäin suuntautuva ohivirtauskanava (13) on yhdistetty pesunesteen syöttöyhteeseen (7) siten, että ainakin osa laimennusnesteeksi kierrätettävästä neste-fraktiosta palaa keittoastiaan (1) pesunesteen mukana.

12. Jonkin patenttivaatimuksista 8-11 mukainen keitin, tunnettu siitä, että ohivirtauskanavat (12, 13) on johdettu keittoastian (1) ulkopuolitse ja varustettu pumpulla 20 (11).