FI121792B - Menetelmä massan käsittelemiseksi kemiallisen massan valkaisun yhteydessä - Google Patents

Description

MENETELMÄ MASSAN KÄSITTELEMISEKSI KEMIALLISEN MASSAN VALKAISUN YHTEYDESSÄ

Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään massanpesuun tarvittavan tuoreveden 5 määrän vähentämiseksi kemiallisen massan valkaisussa. Sulfaattimassa valkaistaan useimmiten monivaiheisessa valkaisimossa, jossa massa pestään valkaisuvaiheiden välissä. Massa pestään tyypillisesti joko puristamalla tai syrjäyttämällä. Nyt esillä oleva keksintö liittyy pesun tehostamiseen sulfaatti massan valkaisussa valkaisuvaiheiden välissä, kun pesuun käytetään pesulaitetta, jossa sovelletaan syrjäytystä. Syrjäytyk-10 seen voidaan käyttää esimerkiksi painerumpupesurelta, pesupuristimia ja diffusöörejä.

Fl-patenttihakemuksessa 980481 on esitetty menetelmä massan syrjäytyspesun tehostamiseksi siten, että ainakin osa varsinaisen pesun jälkeisen imu-, puristus- tai sakeu-tusvaiheen suodoksesta ohjataan välittömästi edeltävään pesuvaiheeseen pesunes-15 teeksi. Tällä tavalla voidaan lisätä massan pesuun käytettävän pesunesteen määrää, jolloin massan pesutulos paranee verrattuna tilanteeseen, jossa pesuun tuodaan sama nestemäärä, mutta imusuodosta ei ohjata pesuun.

Fl-patentissa 67894 kuvataan pesumenetelmä massan valkaisun yhteydessä, jolloin 20 valkaisukemikaalia johdetaan massaan vuorollaan siten että se syrjäyttää massasta edellisessä vaiheessa käytetyn kemikaalin ja syrjäyttävää kemikaalia johdetaan massaan pesurilla. Pesu tehdään esimerkiksi kaksivaiheisessa rumpupesurissa, jossa jälkimmäisessä vaiheessa syrjäytetty neste johdetaan syrjäytysnesteeksi ensimmäiseen vaiheeseen. Ensimmäiseen vaiheeseen tuodaan syrjäytysnesteen mukana esim. alka-25 lia. Tällä syrjäytys-alkalikäsittelyilä voidaan korvata tavanomaiset kloorausvaiheen pe-sulaitteisto ja alkalitorni. Ensimmäisen vaiheen suodos voidaan johtaa edelliselle pesurille.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena vähentää massan pesuun tarvittavan tuoreveden 30 määrää valkaisun yhteydessä. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on parantaa ja tehostaa pesua valkaisuvaiheiden välissä siten, että olennaisesti samaan massan puhtauteen päästään alhaisemmalla tuoreveden käyttömäärällä kuin tunnetuissa pesupro-sesseissa.

2

Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään massan käsittelemiseksi kemiallisen massan valkaisun yhteydessä joka menetelmä käsittää massan käsittelyn ainakin otsoni-, klooridioksidi- tai alkalivaiheessa ja massan pesun tämän jälkeen pesulaitteessa, jonka Eio-arvo on ainakin 3, edullisesti yli 4, jolloin pesulaitteeseen tuodaan pesunes-5 tettä vastavirtaan massaan nähden ja pesulaitteesta poistetaan suodosta. Olennaista keksinnölle on että ensin massa pestään siten, että pesunesteenä on samasta pesulaitteesta saatavaa suodosta ja kyseisen pesunesteen määrä on 1.5-3.5 t/adt, minkä jälkeen massa pestään pesulaitteen ulkopuolelta tuotavalla pesunesteellä jonka määrä on sellainen että laimennuskerroin jälkimmäisessä pesutapahtumassa on alle 1 10 t/adt ja että pesulaitteessa käytetty kokonaispesunestemäärä on sellainen, että se johtaa laimennuskertoimeen yli 0 t/adt.

Pesulaitteesta saatava suodos fraktioidaan ainakin kahteen osaan. Yksi fraktio saadaan edullisesti suodoksen loppuosasta, joka muodostaa alle 50 %, edullisesti alle 30 15 % suodoksesta. Fraktiointi tehdään siten että alussa suodokset johdetaan yhtä kana- vistoa pitkin pois pesurista ja loppuosa, pesurin sisällä kierrätettävä, johdetaan omaa kanavistoa pitkin pesun alkuun. Tämä jälkimmäinen fraktio käytetään samasta pesulaitteesta saatavana suodoksena, jolla massa pesulaitteessa ensimmäiseksi pestään. Tämän jälkeen massa pestään lisäksi pesulaitteen ulkopuolelta tuodulla nesteellä tai 20 tuoduilla nesteillä, joka edullisesti on massan virtaussuunnassa myöhäisemmän val-kaisuvaiheen suodosta. Mainittu loppufraktio, joka käsittää edullisesti alle 30 % pesu-laitteesta poistettavasta suodoksesta, syntyy massan jälkimmäisessä pesutapahtumassa ja on siten puhtaampaa kuin massan "esipesussa" saatava suodos. Ko. fraktion määrä on 1.5-3.5, edullisesti 1.5-2.5 t/adt.

25

Keksinnön mukaisen pesuvaihe koskee siis valkaisuvalheiden välissä tehtävää yksivaiheista vastavirtapesua, jossa laimennuskerroin on alle 1 t/adt ja osa vaiheen suodoksesta viedään ko. vaiheen alkuun pesunesteeksi. Tätä massan käsittelyä sisäisesti kierrätetyllä suodoksella voidaan pitää eräänlaisena esipesuna.

30

Keksintö liittyy erikoisesti massan pesemiseen otsonivaiheen, klooridioksidivaiheen ja/tai alkalivaiheen jälkeen. Alkalivaiheita ovat esimerkiksi E-, EO-, EP-, EOP-, P-, PO-tai OP-vaiheet. Klooridioksidivaiheita ovat esimerkiksi (DC), C/D, D/C, D0, D1f D2 ja D3-vaiheet, joissa voidaan käyttää lisäkemikaaleja kuten kloori, EDTA tai NaOH.

35 3

Menetelmä soveltuu erikoisen edullisesti sovellettavaksi seuraavien pesulaitteiden yhteydessä: Drum Displacer® (DD)-rumpupesurit (Andritz Oy), diffusööripesurit, pesupu-ristimet ja imusuotimet, kun niiden pesutehokkuus on yli 3, edullisesti yii 4, tyypillisesti 3-8, tyypillisimmin 4-6, ilmaistuna E10-arvona, Riittävän tehokas pesu on välttämätöntä, 5 jotta jälkimmäisen pesun suodosfraktio on riittävän puhdas uudelleenkäytettäväksi saman valkaisuvaiheen sisällä. Ns. Ei0-arvolla määritellään pesutehokkuus siten, että erityyppisiä pesureita voidaan vertailla keskenään. Eio-arvo on pesurille tai useamman pesurin yhdistelmälle määritetty luku, joka ilmaisee, kuinka monta ideaalista sekoitusta mainittu pesuri tai pesuriyhdistelmä saavuttaa. Ideaalisella sekoituksella puolestaan 10 ymmärretään tilannetta, jossa pestävän massan joukkoon sekoitetaan pesuneste niin tehokkaasti, että sekä massan joukkoon jäävän nesteen että siitä poistettavan nesteen väkevyydet ovat samat. Luku 10 E10-arvossa ilmaisee sen sakeusprosentin, jossa massa laskennallisesti pesurista poistuu.

15 Laimennuskertoimella tarkoitetaan käytetyn pesunesteen ja massan mukana pesulait-teesta poistuvan nesteen erotusta massatonnia kohden (DF= V2-L2, jossa V2 on pe-sunestemäärä t/adt massaa ja L2 on pesulaitteessa poistuvassa massassa oleva nestemäärä t/adt massaa). Massa pestään pesulaitteen ulkopuolelta tuotavalla pesunesteellä, jonka määrä keksinnön mukaisesti on sellainen että laimennuskerroin ko. loppu-20 pesussa on alle 1, edullisesti alle 0 t/adt, edullisimmin alle -1 t/adt. Koko pesulaitteen laimennuskerroin on yli 0 t/adt, edullisesti yli 1 t/adt.

Esillä olevaa keksintöä selitetään yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joissa 25 kuvio 1 esittää kaaviokuvana erästä edullista suoritusmuotoa esillä olevan keksinnön toteuttamiseksi, kuvio 2 esittää kaaviokuvana toista edullista suoritusmuotoa esillä olevan keksinnön toteuttamiseksi, ja 30 kuvio 3 esittää syrjäytystapahtumaa pesulaitteen massaradassa massan kulkusuunnassa.

Kuviossa 1 on syrjäytyspesulaite.Tällaisia pesulaitteita ovat esimerkiksi diffusööritja jotkut suotimet ja jotkut DD-pesurit. Massa 41 pestään syrjäyttämällä pesunesteellä 44. 35 Keksinnön mukaisesti osa pesunesteestä 44 korvataan vaiheen omalla suodoksella 47, 4 jolla massa pestään ensin ja joka on peräisin massan myöhemmästä pesusta pesulait-teeila ulkopuolelta tuodulla pesunesteellä 44. Pesulaitteen ulkopuolelta tulevan pesunesteen 44 määrä pienenee ratkaisevasti suodoksen sisäisellä kierrätyksellä.

5 Pesty massa 43 viedään tyypillisesti seuraavaan valkaisu vaiheeseen, jonka yhteydessä syntynyttä pesusuodosta voidaan käyttää pesunesteenä 44.

Kuviossa 2 on esitetty pesutapahtuma laitteessa, jossa tuleva massa 51 ensin pestään pesuvedellä 54 syrjäyttämällä 55 ja syrjäytyspestyn massan 52 sakeus sitten nostetaan 10 sakeutus- tai puristinosassa 56. Kun poistuvan massan 53 sakeus on yli 25 %, puhutaan pesupuristimesta. Muulloin yleensä suotimesta, jossa on saostusosa 56. Tällaisia pesulaitteita ovat esimerkiksi pesupuristimet ja jotkut suotimet ja jotkut DD-pesurit.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti osa pesulaitteen ulkopuolelta tulevasta pesunes-15 teestä 54 korvataan pesuvaiheen omalla suodokselia. Oma suodos muodostuu syrjäytys- (55) ja/tai puristus/saostusosassa (56). Tällä suodokselia pestään pesulaitteelle tuotu massa 51 ensin. Ulkoa tulevan pesunesteen 54 määrä pienenee näin ratkaisevasti.

20 Keksinnön mukaisesti massa pestään ensin pesulaitteen sisäisellä suodokselia ja sitten pesulaitteen ulkopuolelta tuotavalla pesunesteellä, jonka määrä on sellainen että laimennuskerroin jälkimmäisessä pesutapahtumassa on alle 1, edullisesti alle 0, edullisimmin alle -1. Laimennuskerroin, jota myös kutsutaan pesuvesiylimääräksi, on pe-sunestevirtaus (44, 54) miinus poistuvan massavirtauksen (43, 53) sisältämä neste-25 määrä yksikön ollessa t/adt. Esimerkki: Tuleva nestevirtaus (44) on 7 t/adt. Poistuvan massavirtauksen sakeus on 10 % eli poistuva virtaus (43) on 1 bdt massaa ja 91 nes-tettä/bdt tai 0.9 adt massaa ja 8.11 nestettä/adt. (bdt=bound dry ton massa eli 100 % massa, adt = air dry ton massa eli 90 % massa eli 900 kg massaa). Laimennuskertoi-meksi saamme siis 7-8.1 =-1.1 yksikön olleessa t/adt.

30

Keksinnön mukaisesti pesulaitteella tarvittava yhteenlaskettu pesunestemäärä (yhteis-sä 44 ja 47 kuvassa 1; yhteet 54, 57 ja 58 kuvassa 2) on sellainen että laimennuskerroin on yli 0 t/adt, edullisesti yli 1.0 t/adt, tyypillisesti 0-6 t/adt, tyypillisimmin 1-4 t/adt. Pesurilla käytetään keksinnön mukaisesti oman valkaisuvaiheen suodosta (47) esimer-35 kiksi 2.5 t/adt ja saamme koko pesutapahtuman (47, 44) laimennuskertoimeksi -1.1 + 5 2.5 = 1.4 t/adt. Valkaisussa käytetään normaalisti laimennuskertoimia alueella 1-3. Eli keksinnön mukaisella menetelmällä on päästy samalle laimennuskerrointasolle kuin normaalisti syijäytystapahtumassa, mutta ulkoa tulevan nesteen määrä ilmaistuna lai-mennuskertoimena (-1.1 t/adt) on normaalia paljon alempi. Tämä avaa valkaisuteknii-5 kassa erinomaisen mahdollisuuden vähentää tuoreveden käyttöä 1.5 - 3.5 ton-nia/pesuri/tonni massaa. Valkaisuvaiheita on valkaisimossa yleensä 3-5. Silloin, kun keksinnön mukaista menetelmää sovelletaan esimerkiksi kahteen vaiheeseen, saadaan vesisäästöksi 3-7 tonnia per tonni massa, mikä on erittäin paljon kun huomioidaan että valkaisimon kokonaisvedenkäyttö on tyypillisesti 10-20 t/adt.

10

Taselaskelmilla on osoitettu että veden uudelleenkäyttö keksinnön mukaisesti saman valkaisuvaiheen sisällä johtaa käytännössä samaan pesutulokseen kuin käytettäessä pelkästään ulkoa tulevaa pesunestettä niin kauan kuin kokonaislaimennuskerroin on sama ja pesulaitteen tehokkuus on riittävän korkea, jotta kierrätettävä suodosfraktio on 15 riittävän puhdas. Tämä on yllättävä tulos, koska alalla aina on opetettu että ilman riittävää ulkoa tulevaa vesimäärää ei saa tyydyttävää pesutulosta aikaiseksi valkaisuvaihei-den välillä. Nyt keksitty vedenkäyttötapa tulee kuitenkin merkittävästi alentamaan val-kaisimoiden vedentarvetta ilman merkittäviä lisäinvestointeja.

20 Rakentamalla yksi yksinkertainen nestekierto oman pesuvaiheen ympäri saadaan tuo-revesitarve ja jätevesi määrä vähenemään kymmeniä prosentteja. Samalla säästyy myös lämpöenergiaa koska kiertävä suodos on juuri oikeanlämpöinen.

Kuvio 3 osoittaa syijäytystapahtumaa pesurin massaradassa massan kulkusuunnassa.

25 Massa tulee sisään ja sen sisältämän nesteen kemikaalipitoisuus on Co. Massa pestään pesunesteellä, jonka kemikaalipitoisuus on Cv Tällöin syntyy ensimmäinen suodosfraktio, jonka kemikaalipitoisuus on C2. Pesun lopussa syntyy suodosfraktio, jonka pitoisuus on C3.

30 Nyt keksityssä menetelmässä edellytetään, että fraktio C3, joka muodostaa pesulaitteen suodoksen loppuosasta viimeiset alle 50 %, edullisesti alle 30 %, on riittävän puhdas tai lähellä pitoisuutta Cv jotta se voidaan kierrättää ja käyttää massan alkupesussa pesulaitteelia. Tämä toteutuu kun C3 :n nestevolyymi on 1.5 - 3.5 t/adt ja syrjäytys riittävän tehokas eli yli 3, edullisesti yli 4, ilmaistuna Eio-arvona.

35 6

Lisäksi vaaditaan että käytetty kokonaisnestemäärä syrjäytyksessä on riittävän suuri, jolloin kokonaislaimennuskerroin oltava yli 0, edullisesti yli 1. Muuten pesulaitteen ulkopuolelta tuotava puhdas neste C1 ei riittävästi tunkeudu massarainan läpi fraktioon C3.

5 Esillä olevan keksinnön uusi ajatus on se että valkaisussa voidaan alentaa vaiheen ulkopuolelta tulevan veden, erikoisesti tuoreveden, käyttöä eli tavallaan pesu tehdään alipesuveslmäärällä. Tämä johtaisi huonoon pesutulokseen valkaisuvaiheiden välillä ellei tehtäisi keksinnön mukaista pesuvaiheen sisäistä kiertoa.

10 Alipesu veden määrän käyttö ei yleisesti ole mahdollista. Esimerkiksi ruskean massan pesussa, missä tavoitellaan pesutuloksia yli 99% ja jossa koko pesemön E10-arvo voi olla yli 20, pesuvesifraktioiden erot ovat suhteellisen pienet. Tällöin sisäisellä suodos-kierrolla ei saada sellaista etua että massa voitaisiin pestä alipesuvesimäärällä. Lai-mennuskertoimen edelleen oltava alueella 2-4 t/adt ulkoa tuotavalle tuorevedelle.

15

Keksinnön mukainen menetelmä sopii erityisesti valkaisuun, missä pesu kahden val-kaisuvaiheen välillä tehdään syrjäytyspesulla ja valkaisuvaiheiden pH:t ja muut olosuhteet ovat erilaiset, jolloin saadaan isot erot suodosfraktioissa pH:n, lämpötilan tai jonkun muun ominaisuuden suhteen. Kiertoon menevä suodos siis poikkeaa ominaisuuk-20 siltaan oleellisesti muusta suodoksesta pitoisuuden, pH:n tai lämpötilan suhteen. Voidaan sanoa että kiertoon menevän suodoksen ominaisuuksien tulee enemmän muistuttaa sisään tulevan ulkoa tuodun pesuveden ominaisuuksia kuin pesulaitteesta poistettavan suodoksen. Tätä voidaan kuvata myös siten, että jos ulkoa tuodun pesuveden jokin ominaisuus on CO, massan mukana tuleva vastaava ominaisuus on C1, niin omi-25 naisuusero on C1-C0. Kiertoon menevän suodoksen ominaisuus Ckiertoon=C0 + kx(C1-C0), jossa k pienempi kuin 0.35, edullisesti 0.2. Tässä C voi olla jokin kemikaali-pitoisuus tai vastaava.

Esillä olevaa keksintöä voidaan edullisesti soveltaa esimerkiksi valkaisusekvenssien 30 A/Do - EOP - Dt D2 ja A/D0 - EOP - DrP yhteydessä. Kun keksinnön mukainen pesu tehdään vaiheiden A/D0, EOP ja Ö! jälkeen, voidaan jätevesimäärää vähentää noin 25 % verrattuna tilanteeseen, jossa keksinnön mukaista suodoksen sisäistä kierrätystä ei ole. Valkaisussa syöttö- ja poistomassan puhtaus pysyy oleellisesti samana riippumatta siitä, pestäänkö massa keksinnön mukaisesti vai tunnetulla tavalla huomattavasti 35 enemmän pesulaitteen ulkopuolista pesuvettä käyttäen.

Claims (4)

1. Menetelmä massan käsittelemiseksi kemiallisen massan valkaisun yhteydessä, joka 5 menetelmä käsittää massan käsittelyn ainakin otsoni-, klooridioksidi- tai alkalivaiheessa ja massan pesun tämän jälkeen pesulaitteessa, jonka E10-arvo on ainakin 3r edullisesti yli 4, jolloin pesulaitteeseen tuodaan pesunestettä vastavirtaan massaan nähden ja pe-sulaitteesta poistetaan suodosta, tunnettu siitä, että ensin massa pestään pesulaitteessa siten, että pesunesteenä on samasta pesulaitteesta saatavaa suodosta ja näin kierto rätetyn pesunesteen määrä on 1.5-3.5 t/adt massaa, minkä jälkeen massa pestään pe-sulaitteen ulkopuolelta tuotavalla pesunesteellä, jonka määrä on sellainen että laimen-nuskerroin jälkimmäisessä pesussa on alle 1 t/adt ja että pesulaitteessa käytetty koko-naispesunestemäärä on sellainen, että laimennuskerroin on yli 0 t/adt.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisessä pe sussa käytetyn kierrätetyn pesusuodoksen määrä on 1.5-2.5 t/adt.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pesulaitteesta saatava suodos fraktioidaan ainakin kahteen osaan, joista ainakin yksi osa suuruudelta 20 1.5-3.5 t/adt muodostuu pesulaitteesta poistuvan suodoksen loppuosasta, joka käsittää alle 50 %, edullisesti alle 30 % koko poistuvasta suodosmäärästä ja joka käytetään massan ensimmäiseen pesuun.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 25 laimennuskerroin jälkimmäisessä pesussa on alle 0 t/adt, edullisesti alle -1 t/adt. 30 35