FI122630B - Jatkuvatoiminen keitinjärjestelmä ja menetelmä jatkuvatoimisen selluloosakeittimen käyttämiseksi - Google Patents

Description

JATKUVATOIMINEN KEITINJÄRJESTELMÄ JA MENETELMÄ JATKUVATOIMISEN SELLULOOSAKEITTIMEN KÄYTTÄMISEKSI

Valmistettaessa hienonnetusta selluloosakuitumateriaalista jatkuvatoimisella keitolla eli 5 vuokeitolla selluloosamassaa, josta valmistetaan paperituotteita, käytetään pääasiassa kahden tyyppisiä keittimiä: hydraulisia keittimiä ja kaksoisfaasi- eli höyryfaasikeittimiä. Hydraulinen keitin on paineenkestävä astia, joka on kokonaan täytetty hienonnetulla sellu-loosakuitumateriaalilla ja nesteellä ja siinä nesteen syöttö astiaan tai poisto astiasta vaikuttaa astiassa vallitsevaan tyypilliseen ylipaineeseen. Höyryfaasikeitin ei ole aivan täynnä 10 nestettä vaan sen yläosassa on paineistettua höyryä. Koska tämä kaasuvyöhyke voidaan puristaa kokoon sen alapuolella olevaan nestevyöhykkeeseen verrattuna, höyryfaasikeitti-men paine määräytyy tyypillisesti keittimen yläosassa olevan kaasun paineen mukaan. Tekniikan tason mukaisia höyryfaasikeittimiä kuvataan esim. US-patenteissa 3,380,883; 3,429,773; 3,532,594; 3,578,554 ja 3,802,956.

15

Kemiallisen massan valmistuksessa käytettävien keittokemikaalien reaktiot hienonnetun selluloosakuitumateriaalin kanssa vaativat 140 - 180°C:n lämpötilan. Koska ilmakehän-paineiset vesipitoiset kemikaalit, joilla materiaalia käsitellään, kiehuisivat näissä lämpötiloissa, kaupallisissa sovellutuksissa kemiallinen massan valmistus tapahtuu tyypillisesti 20 paineenkestävässä astiassa ainakin noin 5 barin paineessa (ts. ainakin noin 70 psig:n paineessa).

Nämä kaksi keitintyyppiä eroavat toiminnaltaan toisistaan pääasiassa siinä, miten keitti-mien sisältö lämmitetään haluttuun 140 - 180°C:n lämpötilaan. Hydraulisessa keittimessä 25 hienonnetusta selluloosakuituaineksesta, tyypillisesti puuhakkeesta, ja keittolipeästä muodostettua suspensiota lämmitetään lämmitettyjen nestekiertojen avulla eli yhden tai useamman palautuskierron avulla. Nestettä poistetaan keittimestä tyypillisesti esim. rengasmaisen sihtiasennelman ja pumpun avulla, neste lämmitetään höyryllä epäsuorassa läm-mönvaihtimessa ja palautetaan materiaalin joukkoon keittimeen sen keskellä sijaitsevan 30 putken avulla. Höyryfaasikeittimessä hake lämmitetään tyypillisesti altistamalla hake höyrylle. Tämä lämmitys höyryllä tapahtuu tyypillisesti syötettäessä haketta keittimen yläosassa olevaan höyryllä täytettyyn vyöhykkeeseen.

2 Lämmitystavan lisäksi hydraulisen keittimen ja höyryfaasikeittimen toiminta eroaa siinä, miten hakkeen ja nesteen pinnankorkeutta astiassa tarkkaillaan ja säädetään. Koska hydraulinen keitin on kokonaan täynnä nestettä, vain sen hakkeen pinnankorkeutta tarvitsee 5 tarkkailla. Hydraulisessa keittimessä hakkeen pinnankorkeutta tarkkaillaan mekaanisten lapojen avulla, joiden taipumisen havaitsee elektroninen kuormitusmittari tai vastaava laite. Näitä elektromekaanisia laitteita sijoitetaan kaksi tai useampia, edullisesti kolme tai useampia hydraulisen keittimen sisäseinämälle. Hakkeen läsnäolo tai puuttuminen lavan korkeudella määritellään sen mukaan, kuinka paljon hake taivuttaa tai liikuttaa lapaa. Mit-10 tarit havaitsevat kunkin lavan liikkeen ja hydraulisessa keittimessä vallitseva summittainen hakkeen pinnankorkeus prosentteina ilmaistuna määritellään matemaattisen algoritmin avulla. Koneenhoitaja voi muuttaa hakkeen pinnankorkeutta muuttamalla hakkeen syöttöä hydrauliseen keittimeen tai massan poistoa keittimestä.

15 Höyryfaasikeittimessä on tarkkailtava ja säädettävä kahta pinnankorkeutta: hakkeen pinnankorkeutta, kuten hydraulisessa keittimessäkin, ja nesteen pinnankorkeutta. Toisin kuin hydraulisessa keittimessä, höyryfaasikeittimessä hake ei ole uponneena nesteeseen keittimen yläosassa. Höyryfaasikeittimen luonteesta johtuen, jossa hakkeen lämmitys vaatii hakkeen joutumista suoraan kosketukseen höyryn kanssa, hakkeen pinnankorkeus höyry-20 faasikeittimessä on nestepinnan yläpuolella. Tämän nesteeseen uppoamattoman (altistetun) hakkeen pinnankorkeuden havaitsee tyypillisesti gammasädelähetin/-vastaanotin, joka on sijoitettu keittimen sivuun. Höyryfaasikeittimessä nesteen pinnankorkeuden havaitsee tavanomainen nesteen paineen havaitseva laite, esim. "dp-solu".

25 Myös hake syötetään näihin kahteen erityyppiseen keittimeen erilaisilla mekaanisilla laitteilla. Puuhake tai muu hienonnettu selluloosakuituaines syötetään tyypillisesti jatkuvatoimisen keittimen syöttöaukkoon erillisellä syöttöjärjestelmällä. Syöttöjärjestelmään kuuluu tyypillisesti laitteet, joilla hakkeesta poistetaan ilmaa, haketta lämmitetään, paineistetaan ja siihen lisätään keittolipeää ennen kuin hakkeesta ja lipeästä muodostuva sus-30 pensio syötetään keittimeen. Hydraulisessa keittimessä hakkeen ja lipeän suspensio syötetään alaspäin suuntautuvalla ruuvityyppisellä kuljettimella, jota alalla kutsutaan ”huip- 3 puerottimeksi”. Koska höyryfaasikeittimessä suspensio syötetään kaasuillaan, hakkeen ja lipeän suspensiota siirretään ylöspäin ruuvityyppisessä kuljettimessa, josta hake ja lipeä virtaavat kuljettimen yläpään yli ja putoavat vapaasti höyryn täyttämään tilaan. Tämä ylöspäin suuntautuva virtaus ja hakkeen ja nesteen ylijuoksu soveltuu ihanteellisesti höy-5 ryfaasikeittimelle, koska se estää kaasun vuotamisen ulos suspension syötön yhteydessä samalla, kun se tarjoaa ylijuoksutyyppisen säiliön ylimääräisen nesteen poistolle. Tätä laitetta kutsutaan alalla ’’käännetyksi huippuerottimeksi”. Molemmat laitteet poistavat ylimääräistä nestettä suspensiosta palautettavaksi syöttöjärjestelmään (esim. tavanomaiseen korkeapainesyöttimeen) suspensionmuodostusnesteeksi. Näiden laitteiden toiminta 10 on samanlaista mutta niitä käytetään kumpaakin selvästi määrätyntyyppisen keittimen yhteydessä.

Tavanomaisesti hydraulisen keittimen ja höyryfaasikeittimen toiminta ja rakenne ovat myös selvästi erilaiset. Kukaan alan ammattilainen ei käyttäisi näistä yhden tyyppistä 15 keitintä samalla tavalla kuin toisen tyyppistä, ainakaan tekemättä huomattavia muutoksia keittimeen. Esimerkiksi höyryfaasikeittimessä ei tyypillisesti ole tarvittavaa määrää rengasmaisia sihtejä tai nestekiertoja, joita hydraulisessa keittimessä tarvitaan lämmitykseen. Hydraulisessa keittimessä puolestaan ei ole höyryfaasikeittimen vaatimaa laitetta, joka havaitsee nestepinnan yläpuolella olevan hakepinnan. Myös kaksi erityyppistä huippuero-20 tinta ovat rakenteeltaan ja toiminnaltaan erilaisia.

Höyryfaasikeittimessä on useita haittoja verrattuna hydrauliseen keittimeen. Esimerkiksi puuhakkeen altistaminen suoraan höyrylle voi olla haitallista hakkeen kuiduille. Hakkeen lämpötilan nousu tyypillisesti nopeasti sen joutuessa kosketukseen höyryn kanssa voi ai-25 heuttaa hakkeen epätasaista käsittelyä. Jos esimerkiksi hake ei impregnoidu tasaisesti keittokemikaaleilla, kohonnut lämpötila voi aiheuttaa keittokemikaalin epätasaista reagointia hakkeen selluloosa- ja ei-selluloosa-aineosien kanssa. Tämä voi ilmetä huonontuneena massan laatuna, joka voi esimerkiksi vähentää paperin lujuutta tai se voi aiheuttaa epätasaista ligniinin poistoa. Nesteen täyttämän hydraulisen keittimen tarjoama tasaisem-30 pi lämmitys ja käsittely aiheuttavat tyypillisesti vähemmän hakkeen epätasaista käsittelyä, koska hake on lipeään uponneena.

4 Höyryfaasikeitin on myös herkkä hakkeen ja nesteen pinnankorkeuden muutoksille. Koska höyryfaasikeittimessä hakkeen lämmitys keittolämpötilaan tapahtuu pääasiassa pitämällä haketta höyrylle altistettuna, tämän viipymäajan lyheneminen merkitsee vähennystä 5 lämmityksessä. Siksi höyryfaasikeittimessä täytyy hakepinnan aina pysyä riittävästi nestepinnan yläpuolella, jotta varmistetaan kunnollinen lämmitys. Jos hakkeen viipymäaika höyrytilassa lyhenee, hake lämpenee vähemmän, mistä seuraa keittymättömien hakepar-tikkeleiden eli ’’rejektin” määrän lisääntyminen tuotetussa massassa. Tästä syystä höyry-faasikeittimen käyttäjän täytyy koko ajan tarkkailla ja säätää nesteen pinnankorkeutta suh-10 teessä hakkeen pinnankorkeuteen. Tätä ongelmaa ei esiinny nesteen täyttämässä hydraulisessa keittimessä, jossa lämmitys tapahtuu nestekiertojen avulla.

Höyryfaasikeittimessä nestepinnan yläpuolella oleva hakekasa edistää epätasaista paineen-jakaumaa ja siten hakkeen epätasaista liikettä pystysuunnassa keittimessä eli se vaikuttaa 15 ’’hakepatsaan liikkeeseen”. Nesteeseen uponneen hakkeen painoa kumoaa jonkin verran nesteen nostovoima. Nestepinnan yläpuolella oleva hakekasa painaa kuitenkin alla olevaa haketta riippuen hakekasan jakautumisesta keittimen poikkisuunnassa. Koska hake syötetään tyypillisesti keittimen keskilinjan läheisyyteen, kartiomainen hakekasa painaa hake-patsaan keskiosaa enemmän kuin keittimen seinämillä olevaa osaa. Keskelle tuleva lisä-20 kuorma yhdessä keittimen seinämien aiheuttaman kitkan kanssa edistää hakkeen liikettä alaspäin keskellä keitintä, mitä kutsutaan ’’kanavoitumiseksi”. Hakkeen epätasaisesta liikkeestä johtuen hake tulee epätasaisesti käsitellyksi. Tämä ilmenee lisääntyvänä rejek-tinä ja heikentyneenä paperin lujuutena sekä lisääntyneenä keittokemikaalin kulutuksena ja keittimen huonona ajettavuutena. Nestettä täynnä olevassa hydraulisessa keittimessä ei 25 esiinny yhtä paljon hakepatsaan kuormitusvaihteluita ja epätasaista liikettä.

Mahdollisuus lisätä tarvittaessa alaspäin suuntautuvaa kuormitusta voi kuitenkin olla etu. Kun hakekasan alaspäin suuntautuvaa liike rajoittuu, nesteeseen uppoamaton hakekasa voi toimia alaspäin suuntautuvana lisäkuormituksena, joka edistää hakepatsaan liikettä 30 alaspäin esimerkiksi häiriötilanteissa tai muuten haluttaessa. Siten mahdollisuus muutella hakekasan pinnankorkeutta suhteessa nesteen pinnankorkeuteen halutulla tavalla voi tar- 5 jota käyttäjälle lisää joustavuutta keittimen ohjaukseen. Tätä mahdollisuutta ei ole tavanomaisissa hydraulisissa keittimissä niiden ominaisuuksista johtuen. Tavanomaisissa höy-ryfaasikeittimissä tämän mahdollisuuden käytön estää olennaisesti höyryfaasikeittimen vaatima kriittinen viipymäaika höyryvyöhykkeessä. Siten keitin, jossa on tällainen mah-5 dollisuus, on uutta tekniikkaa.

Myöskään gammasäteilyä lähettävät/vastaanottavat laitteet, joiden avulla tyypillisesti tarkkaillaan ja säädetään hakepatsaan pinnankorkeutta höyryfaasikeittimissä, eivät ole toivottavia. Minkälaista säteilyä tahansa lähettävää laitetta ei ole toivota tehtaaseen yk-10 sinkertaisesti turvallisuuden takia ja siksi, että sen huolto ja kunnossapito vaatii koulutettua teknistä henkilökuntaa. Tehtaan johto ja huoltohenkilökunta pitävät parempana keitintä, esimerkiksi hydraulista keitintä, jossa ei tarvita tällaisia laitteita.

Hydraulisella keittimellä päästään myös tehokkaampaan ja tasaisempaan hakkeen lämmi-15 tykseen. Hydraulisen keittimen, jossa on vastavirtalämmityskierto, on todettu levittävän lämpöä ja keittokemikaaleja hakepatsaaseen tehokkaammin ja tasaisemmin. Esimerkiksi hydraulinen keitin, jossa käytetään Lo-Solids®-keittoa, jollaista markkinoi Andritz ja jota kuvataan US-patenteissa nro 5,489,363; 5,547,012 ja 5,536,366, voi hyödyntää lämmitettyä keitto- ja laimennuslipeävirtausta, joka alaspäin virtaavaan hakemassaan nähden vas-20 taviltaan johdettuna lämmittää hakepatsaan tasaisemmin ja levittää lipeän hakepatsaaseen tasaisemmin. Alkuaan höyryfaasikeittimeksi rakennettu keitin voidaan muuttaa toimimaan olennaisesti samalla tavalla kuin hydraulinen keitin, jossa on vastavirtalämmityskierto, joka korvaa ja parantaa alkuperäisen höyryfaasirakenteen lämmön ja kemikaalin jakautumista. Hakkeen lämmittäminen suoraan höyryllä ei ole höyryenergian tehokasta 25 käyttöä ja sen lisäksi, että se vahingoittaa selluloosakuituja, se myös lisää ylimääräistä nestettä järjestelmään. Lisäneste eli höyrykondensaatti vain laimentaa hakkeessa olevaa haluttua nestettä. Tämä lisäkosteus johtuu siitä, että hake johdetaan suoraan kosketukseen höyryn kanssa. Suora altistus höyrylle höyryfaasikeittimessä lisää lipeäpuusuhdetta 0,1 -0,3 yksikköä verrattuna hydrauliseen keittimeen. Tämä lisäneste ei tuo mitään lisäetua 30 keittoprosessiin mutta lisää epäedullisesti haihdutustarvetta talteenottojärjestelmässä. Lisäksi tämä lämmitysväliaine, kondensoitunut höyry, menetetään massanvalmistuksen 6 myöhempiin vaiheisiin. Epäsuorassa höyrylämmityksessä lämmitysväliaine sen sijaan olennaisesti säilyy käytössä ja sitä kierrätetään höyrykierrossa ja se voidaan käyttää muualla tarpeen mukaan tai se voidaan käyttää uudelleen höyryn tuotantoon. Nyt esillä olevalla keksinnöllä tämä tehoton energian ja nesteen käyttö voidaan välttää.

5

Keksinnön mukaisella keittimellä ei siis ole vain useita selviä etuja höyryfaasikeittimeen nähden vaan keksintöä voidaan käyttää myös olemassa olevien höyryfaasikeittimien modernisoinneissa tai ”retro-fit”-asennuksissa, jolloin keitin muutetaan toimimaan tehokkaammin hydraulisen keittimen tapaan.

10

Olemassa olevia höyryfaasikeittimiä ei voida tyypillisesti käyttää hydraulisina keittiminä selvästi erilaisen laitteiston ja toiminnan takia. Höyryfaasikeitintä ei tyypillisesti voida käyttää hydraulisen keittimen tapaan erityisesti siksi, että höyryfaasikeittimet perustuvat hakkeen lämmittämiseen suoralla höyrykäsittelyllä ennen kuin hake uppoaa nesteeseen. 15 Esillä olevalla keksinnöllä höyryfaasikeitin voidaan kuitenkin muuttaa toimimaan tehokkaasti hydraulisena keittimenä kaikkine toiminta- ja suoritusetuineen samalla, kun saadaan käyttöön vaadittava edullinen hakkeenlämmitysmekanismi.

Höyryfaasityyppisellä toiminnalla on muutamia etuja. Esimerkiksi hake- ja nestepintojen 20 yläpuolella oleva kaasun täyttämä tila voi tasata paineen säätelyyn käytettävän, keittimeen johdettavan lipeävirran vaihtelua. Hydraulisesti täytettävässä keittimessä astian sisäistä painetta säädetään säätämällä syöttölipeän määrää, esim. tavanomaisen paineensäätövent-tiilin kautta syötettävän pesusuodoksen määrää. Muuten vaihtelevissa olosuhteissa tämä voi johtaa liian suureen vaihteluun paineen ohjaamassa virtauksessa. Höyryfaasikeitti-25 messä painetta kuitenkin ohjataan säätämällä kaasun painetta kaasun täyttämässä tilassa. Tämä tapahtuu tyypillisesti paineistetulla kaasulla, jota syötetään keittimen yläosassa olevan kaasun täyttämän tilan läheisyydessä olevan yhteen kautta. Kaasun syöttö keittimen yläosaan ei häiritse alapuolella tapahtuvia nestevirtauksia eikä patsaan liikettä. Siten tällainen kaasuilla, jossa on höyryä tai paineistettua kaasua, vaimentaa vaihteluita ja sen 30 avulla saadaan aikaan tasaisempi lipeävirta keittimeen.

7

Lisäksi on edullista voida vaihtaa järjestelmä yhdestä lämmitystavasta toiseen. Jos esimerkiksi hydraulisessa lämmityksessä lämmityskierron sihdit tukkeutuvat, keksinnön mukaisesti suunnitellun keittimen käyttäjä voi lämmittää hakkeen keittolämpötilaan johtamalla höyryä keittimen yläosaan, kun lämmityssihdit eivät ole toiminnassa tai hakepatsas 5 ’’pyyhkii” niitä tukkeuman poistamiseksi, tai samalla kun sihtejä jopa huuhdellaan vastavirtaan.

Joissakin tekniikan tason höyryfaasikeittimissä haketta voidaan käsitellä vastavirtaan keit-tolipeällä. Näissä keittimissä kuitenkin tapahtuu tyypillisesti ’’esihydrolyysi” ennen kraft-10 keittoa. Esihydrolyysi on selluloosamateriaalin hapan käsittely, jonka tarkoituksena on poistaa selluloosasta hemiselluloosakomponentit siten, että saadaan suhteellisen puhdasta selluloosaa. Tällaiset massat tunnetaan ’’viskoosiselluna” tai ’’liukoselluna”, joita käytetään raionkuitujen ja selluloosakalvojen, esimerkiksi sellofaanin valmistuksen pohjana. Kuten esim. US-patentissa nro 3,380,883 esitetään, haketta käsitellään hydrolyysillä jat-15 kuvatoimisen keittimen kaasufaasissa ja hake upotetaan sen jälkeen alkaliseen nesteeseen, jolloin hapan hydrolyysireaktio loppuu ja alkalinen kraftkeittoreaktio alkaa. Tämä alkali-nen käsittely tapahtuu vastavirtaan.

Viskoosisellua tuottava prosessi on erilainen kuin keksinnön mukainen kraftprosessi 20 (keksintö ei koske viskoosisellun tuotantoa). Hemiselluloosan poistaminen kraftmassasta ei ole vain epäedullista (hemiselluloosalla on suuri merkitys mm. kraftmassan lujuusominaisuuksia ajatellen) vaan myös esimerkiksi patentissa 3,380,883 esitetty käsittely koskee selvästi esihydrolyysikäsittelyn erityisvaatimuksia ja sen jälkeistä kraftkäsittelyä. Alkali-lipeän virtaus vastavirtaan on selvästi tarkoitettu auttamaan happaman lipeän erottumista 25 alkalilipeästä.

Keksinnön mukaisesti saadaan aikaan keitinjärjestelmä ja menetelmä jatkuvatoimisen selluloosakeittimen käyttämiseksi, jossa keittimessä on yläosa ja alaosa ja käännetty hui-puerotin keittimen yläosassa.

30 8

Keksinnön edullinen suoritusmuoto on menetelmä käyttää jatkuvatoimista selluloosakei-tintä, jossa on yläosa ja alaosa, käännetty huippuerotin yläosassa ja poisto alaosassa, jolloin menetelmään kuuluu seuraavia vaiheita: a) keitinastiaan syötetään käännetyn huip-puerottimen kautta hienonnetusta selluloosakuitumateriaalista ja lipeästä, joka sisältää 5 myös vapaata lipeää, muodostettua suspensiota; b) keitinastiaan järjestetään nestepinta käännetyn huippuerottimen alaosan yläpuolelle; c) keitinastiaan järjestetään hienonnetun selluloosakuitumateriaalin pinta huippuerottimen alaosan alapuolelle; d) nestettä poistetaan käännetystä huippuerottimesta ainakin yhdessä kohdassa siten, että olennaisesti kaikki vapaa lipeä poistuu syötetystä hienonnetusta selluloosakuitumateriaalista; ja e) läheltä 10 keittimen pohjaa poistetaan kraftmassaa (esim. enemmän kuin noin 1000 t vuorokaudessa).

Menetelmän mukaisesti vaihe d) voidaan suorittaa siten, että saadaan aikaan nesteen virtaus vastavirtaan selluloosakuitumateriaaliin nähden lähellä huippuerotinta, ja/tai vaihe d) 15 voidaan edelleen toteuttaa siten, että poistetusta nesteestä poistetaan kuituja linjaan asennetun sihdin avulla ja/tai vaihe d) voidaan edelleen toteuttaa siten, että poistettua nestettä o jäähdytetään ainakin 5 C ja/tai vaihe d) voidaan toteuttaa poistamalla lipeää useasta kehän suunnassa toisistaan välimatkan päässä sijaitsevasta kohdasta, ja vaihe b) voidaan toteuttaa siten, että keitin täyttyy hydraulisesti olennaisesti kokonaan. Käännetyssä huippuerot-20 timessa voi olla rei'itetty ruuvikierre; tällöin vaiheessa d) rei'itetty ruuvi tehostaa nesteen virtausta. Keittimessä voi olla sen yläosassa osuus, jolla on ensimmäinen halkaisija, noin 3 - 5 m, ja yläosan alapuolella toinen osuus, jonka halkaisija on ainakin noin 7 m, jolloin käännetty huippuerotin on osuudessa, jolla on ensimmäinen halkaisija, ja vaihde c) toteutetaan siten, että osuuteen, jolla on toinen halkaisija, saadaan aikaan materiaalin pinta. 25 Keitintä voidaan käyttää myös olennaisesti kokonaan vastavirtaan.

Vielä eräs keksinnön suoritusmuoto on jatkuvatoiminen keitinjärjestelmä, jolla kemiallista selluloosamassaa tuotetaan selluloosahakkeesta, johon järjestelmään kuuluu seuraavia osia: jatkuvatoiminen keitinastia, jossa on yläosa ja alaosa; keitinastian yläosassa oleva 30 käännetty erotin, joka syöttää haketta ja nestettä keitinastiaan ja erottaa jonkin verran nestettä hakkeesta; nestepinta keittimessä käännetyn huippuerottimen alaosan yläpuolella; 9 hakepinta keittimessä mainitun nestepinnan alapuolella; elimet, joilla keittimessä oleva hake lämmitetään hydraulisesti keittolämpötilaan; elimet, joilla nestettä poistetaan käännetystä huippuerottimesta ja elimet, joilla massaa poistetaan keitinastian pohjan läheisyydestä.

5

Elimiin, joilla nestettä poistetaan käännetystä huippuerottimesta voi kuulua ainakin ensimmäinen ja toinen kehän suunnassa välimatkan päässä toisistaan sijaitseva poistokanava nesteen poistoa varten ja poistokanavat on kytketty keittimen ulkopuolella eri rakenteisiin. Keittimessä voi olla olake niiden osuuksien välissä, joilla on ensimmäinen ja toinen halit) kaisija, ja erotussihti, joka on sijoitettu välittömästi olakkeen alapuolelle osuuteen, jolla on toinen läpimitta. Järjestelmään voi edelleen kuulua elimet, joilla keittimen haketta lämmitetään hydraulisesti, jolloin näihin elimiin kuuluu poistosihti, poistosihtiin kytketty palautuskierto, johon kuuluu pumppu, epäsuora lämmitin ja kanava, jolloin sihdin läpi pumpun avulla poistettu neste lämmitetään lämmittimessä ja palautetaan kanavan kautta 15 keittimeen. Käännetyssä huippuerottimessa voi olla rei'itetty ruuvi kierre. Poistoelimiin voi kuulua ainakin yksi kanava, ja edelleen linjaan rakennettu nesteenpoistoelin, joka on kytketty mainittuun kanavaan, ja keitin voi olla olennaisesti hydraulisesti täysi, tai nestepinta voi sijaita käännetyn huippuerottimen ja keittimen kannen välissä siten, että keittimen kannen ja nestepinnan väliin jää pieni kaasuilla.

20

Keksinnön nämä ja muut ominaispiirteet käyvät ilmi seuraavasta yksityiskohtaisesta pii-rustuskuvioiden selityksestä ja oheisista patenttivaatimuksista.

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti ja osittain leikattuna kuvantona ja osittain pys-25 tykuvantona tavanomaisen höyryfaasikeittimen tyypillistä syöttöä ja yläosaa; kuvio 2 esittää kuvion 1 tapaan tavanomaisen hydraulisen keittimen tyypillistä syöttöä ja yläosaa; kuvio 3 esittää kuvioiden 1 ja 2 tapaan keksinnön mukaisen keittimen tyypillistä syöttöä ja yläosaa, jossa keittimessä keksinnön mukaista menetelmää sovelletaan 30 käytäntöön; 10 kuvio 4 esittää kuvion 3 tapaan keksinnön mukaisen keittimen erästä toista suoritusmuotoa; kuvio 5 esittää kuvion 4 tapaan keksinnön mukaisen keittimen erästä toista suoritusmuotoa, jossa keksinnön mukaista menetelmää sovelletaan käytäntöön; 5 kuvio 6 esittää vielä erään suoritusmuodon mukaista jatkuvatoimista keitin tä, jossa on paljon yhtäläisyyksiä kuvion 5 mukaisen suoritusmuodon kanssa; ja kuvio 7 esittää kuvioiden 5 ja 6 keittimien käännetyn huippuerottimen esimerkkinä esitetyn ruuvin suoritusmuodon akselia poikkileikkauksena ylhäältä nähtynä.

10 Kuviot 1 ja 2 esittävät kahden tavanomaisen vuokeittimen yläosia. Kuvio 1 esittää höyry-faasikeittimen 10 yläosaa ja kuvio 2 hydraulista keitintä 20. Nämä keittimet voivat olla selluntuotantojärjestelmän ainoat keitinastiat tai ne voivat olla toiset kahdesta astiasta; järjestelmään voi kuulua esimerkiksi toinen astia, joka tekniikan tason järjestelmissä tunnetaan impregnointiastiana. Näihin keittimiin syötetään tyypillisesti hienonnetusta sellu-15 loosakuitumateriaalista, tyypillisesti puuhakkeesta, ja keittolipeästä, esim. kraftvalkolipe-ästä, muodostettua suspensiota. Tyypillisesti suspensiota käsitellään ensin syöttöjärjes-telmässä, esim. LO-LEVEL® -syöttöjärjestelmässä, jota myy Andritz Inc., Glens Falls, NY. Kuviossa 1 esitettyyn höyryfaasikeittimeen syötetään tyypillisesti hakkeen ja lipeän suspensiota kanavan 11 kautta. Suspensio syötetään keittimeen tavanomaisen pystysuun-20 täisen ruuvikuljettimen 12 avulla, jota tunnetussa tekniikassa kutsutaan nimellä "käännetty huippuerotin". Suspensiota kuljetetaan ylöspäin erottimessa 12 ja erottimen 12 yläpäästä poistuu haketta ja lipeää, kuten nuolilla 13 osoitetaan. Suspension virratessa ylöspäin siitä poistetaan ylimääräistä lipeää lieriömäisen sihdin 14 avulla ja lipeä palautetaan syöttöjärjestelmään kanavan 15 kautta. Erottimesta 12 poistettu hake ja lipeä 13 putoavat 25 kaasun täyttämän vyöhykkeen 16 läpi hakekasaan 17. Hakkeen lämmittämiseksi edelleen höyryllä hakekasan 17 yläpinta pidetään keittolipeän 18 pinnan yläpuolella kuten kuvasta 1 näkyy. Höyryllä tapahtuneen lämmityksen jälkeen hake uppoaa keittolipeään nestepinnan, johon kuviossa 1 viitataan numerolla 18, alapuolelle ja keittoprosessi jatkuu.

30 Lämmönjakautumisen parantamiseksi hakepatsaassa ja kasassa 17 höyryfaasikeittimeen 10 kuuluu tyypillisesti myös lipeänpoistosihti 19 ja kierto 21, joiden avulla lipeää imetään 11 radiaalisesti ulospäin, se poistetaan ja palautetaan keskeisesti sijaitsevan kanavan 24 kautta hakepatsaaseen. Kiertoon 21 kuuluu tyypillisesti pumppu 25 ja siihen voi kuulua li-peänlämmitin 25’. Lipeänpoistosihdistä 19 ja siihen liittyvästä kierrosta 21 (mukaan lukien pumppu 25 ja kanava 24) käytetään tekniikan tasossa nimitystä "tasauskierto". Ta-5 sauskierron sihdin 19 alapuolella keittoprosessi jatkuu lämmön ja kemikaalien jakautuessa tasaisemmin.

Höyryfaasikeittimessä 10 hakekasan 17 pinnankorkeutta tarkkaillaan tyypillisesti gamma-lähettimen ja vastaanottimen avulla, joita kuviossa 1 esitetään kaaviollisesti numeroilla 10 26 ja 26', vastaavasti, ja jotka sijaitsevat toisiaan vastapäätä hakekasan 17 läheisyydessä.

Lähetin/vastaanotin 26, 26' havaitsee hakkeen läsnäolon kasassa 17 tai sen puuttumisen ja hakkeen pinnankorkeutta voidaan säätää joko muuttamalla suspension virtausta astiaan 10 tai muuttamalla massan virtausta ulos astiasta 10. Massa poistetaan astian 10 pohjalta täysin tavanomaisten poistolaitteiden avulla.

15

Hakkeen pinnankorkeuden lisäksi höyryfaasikeittimessä 10 täytyy myös lipeän pinnankorkeutta tarkkailla ja säätää. Lipeän pinnankorkeutta 18 tarkkaillaan tyypillisesti tavanomaisen lipeän pinnankorkeuden havaitsevan laitteen avulla, jota kuviossa 1 esitetään kaaviollisesti numerolla 27, esimerkiksi "dp"-solun tai muun vastaavan laitteen avulla, 20 joka aistii hakepatsaan pinnan vertailutason yläpuolella.

Höyryfaasikeittimessä 10 myös höyryn täyttämän tilan 16 painetta ja lämpötilaa täytyy tarkkailla. Paine vyöhykkeessä 16 pidetään tyypillisesti sopivana ilmakompressorin avulla, joka syöttää paineistettua ilmaa (tai muuta kaasua, joka on inertti keittimen 10 kemial-25 lisille prosesseille, esim. melkein puhdasta typpikaasua) keittimen 10 yläosaan paineen laskiessa alle vertailutason. Ylimääräinen paine, joka voi aiheutua esim. suspension mukana tulevista kaasuista, puretaan tyypillisesti tavanomaisen paineenalennuslaitteen avulla, jota kuviossa 1 esitetään kaaviollisesti numerolla 28. Lämpötilaa vyöhykkeessä 16 tarkkaillaan ja säädetään lisäämällä paineistettua höyryä kanavan 22 kautta höyrylähteestä 30 23.

12

Samoin kun kuvion 1 höyryfaasikeittimeen 10, myös kuvion 2 tavanomaiseen hydrauliseen keittimeen 20 syötetään hakkeesta ja lipeästä muodostettua suspensiota syöttöjärjes-telmästä kanavan 60 kautta. Suspensiota syötetään keittimeen 20 tavanomaisen "huip-puerottimen" 61 kautta, joka on alaspäin suuntautuva ruuvikuljetin. Lipeää, jota syöte-5 tään erottimen 61 avulla, esitetään kuviossa kaksoisnuolella 62, haketta yksinkertaisella nuolella 63. Kun suspensio siirtyy alaspäin kuljettimen 61 avulla, ylimääräinen lipeä poistetaan suspensiosta lieriömäisen sihdin 64 kautta ja palautetaan syöttöjärjestelmään (esim. korkeapainesyöttimeen) tai impregnointiastiaan kanavan 65 kautta.

10 Erottimen 63 avulla syötetty hake muodostaa hakepinnan 66. Koska keitin 20 on hydraulisesti täysi, hakepinnan 66 yläpuolella oleva vyöhyke 67 on nesteen täyttämä, joten keittimessä ei tyypillisesti ole kaasuvyöhykettä. Hakkeen pinnankorkeutta nesteen täyttämässä astiassa 20 tarkkaillaan tyypillisesti yhden tai useamman tavanomaisen mekaanisen lavan 68 avulla (jollaisia esim. Andritz Inc., Glens Falls, NY myy merkillä "K-15 1000"), joita sijoitetaan keittimen sisäpinnalle ja niihin liitetään elektroniset kuormitus- mittarit. Hakkeen läsnäolo tai puuttuminen havaitaan lapojen 68 liikkeen perusteella ja hakkeen pinnankorkeus lasketaan prosentteina matemaattisen algoritmin avulla. Gam-masäteilylaitteita (kuten 26, 26' kuviossa 1) ei tarvita. Kuten höyryfaasikeittimessäkin, hakkeen pinnankorkeutta hydraulisessa keittimessä 20 säädetään joko muuttamalla sus-20 pension syöttöä tai keitetyn hakkeen poistoa.

Päinvastoin kuin kuvion 1 keittimessä 10, kasan 66 yläosassa olevaa haketta ei tyypillisesti ole lämmitetty täyteen keittolämpötilaan vaan se täytyy lämmittää ennen kuin keitto alkaa. Tämä tapahtuu tyypillisesti käyttämällä yhtä tai useampaa lämmitettyä keittokier-25 toa 70. Lämmitys voi tapahtua myötä- tai vastavirtaan; kuviossa 2 esitetty kierto 70 lämmittää haketta vastavirtaan. Hakesuspensio virtaa ensin lipeänpoistosihdin 71 ohi, joka poistaa lipeää suspensiosta kanavan 78 kautta. Kanavan 78 kautta poistettu lipeä voidaan johtaa kemikaalien talteenottoon tai sitä voidaan käyttää hakkeen esikäsittelyyn ennen keitintä 20. Tämä lipeänpoisto poistaa vapaata lipeää, jota kuvataan kaksoisnuolella 76, 30 vastavirtaan alaspäin virtaavan hakkeeseen nähden, jota kuvataan yksinkertaisella nuolella 77. Lämmitetty lipeä 76 saadaan kierrosta 70. Lipeää poistetaan ensin suspensiosta 13 sihdin 72, kanava 73 ja pumpun 79 kautta, se lämmitetään epäsuoralla höyrylämmittimel-lä 74 (esim. lämpötilaan 135 - 170°C) ja palautetaan sihdin 72 läheisyyteen keskeisesti sijoitetun palautuskanavan 75 avulla. Tähän kiertoon lisätään tyypillisesti keittolipeää, esim. kraftvalkolipeää. Jos astiassa 20 tapahtuu Lo-Solids®-keitto, jollaista kuvataan US-5 patenteissa 5,489,363; 5,547,012; ja 5,536,366 ja jota myy Andritz, osa kanavan 73 kautta poistetusta lipeästä voidaan johtaa kemikaalien talteenottoon ja korvata nesteellä, jonka liuenneen orgaanisen aineen pitoisuus on alhainen, kuten esim. keittolipeän ja laimennusnesteen tai veden seoksella.

10 Kun suspensio on lämmitetty keittolämpötilaan kierrolla 70, suspensio voidaan keittää ja käsitellä edelleen muulla tavalla sihdin 72 alapuolella.

Kuvio 3 esittää keitintä 30, jossa sovelletaan erästä keksinnön edullista suoritusmuotoa. Keitin 30 voidaan modifioida keittimestä 10 siten, että elimet 26, 26' poistetaan tai kytke-15 tään pois käytöstä, ja järjestelmään lisätään lavat 68 ja kiertoon 21 lämmitin 74 ja "tasaus-kierto" 21 sijoitetaan ehkä toiseen paikkaan. Tavallisesti ei ole tarpeen siirtää dp-solua 27 tai korvata sitä jotenkin. Vaihtoehtoisesti keitin 30 voi olla uusi.

Kuten kuvion 1 järjestelmässä, hakkeesta ja lipeästä muodostettua suspensiota syötetään 20 keittimen 30 yläpäähän kanavan 31 ja tavanomaisen käännetyn huippuerottimen 32 kautta, jollaisia myy Andritz. Suspensio syötetään keittimeen 30 tyypillisesti 90 - 130 °C:n lämpötilassa riippuen hakkeen käsittelystä syöttöjäqestelmässä ennen keitintä 30. Jos syöttöjäqestelmä on esimerkiksi LO-LEVEL®-syöttöjärjestelmä, jollaisia myy Andritz Inc., Glens Falls, NY, ja jollaista kuvataan US-patentissa 5,476,572 ja patenttihakemuk-25 sessa 08/428,302, hakemispäivä 25.4.1995, suspensio syötetään keittimeen noin 95 - 100 °C:ssa. Kun haketta syötetään tavanomaisella syöttöjärjestelmällä, esim. sellaisella, jossa on paineistettu vaakasuuntainen höyrytysastia, suspensio tulee keittimeen 115 - 120 °C:ssa. Kuten tavanomaisestikin, huippuerotin 32 poistaa ylimääräistä nestettä hakkeesta samalla, kun se siirtää haketta ylöspäin ja erottimesta poistuu haketta ja nestettä, kuten 30 esitetään nuolilla 33. Poistettu lipeä palautetaan prosessin aikaisempiin vaiheisiin, esim.

14 korkeapainesyöttimeen (High-pressure Feeder) tai impregnointiastiaan (Impregnation vessel), jollaisia myy Andritz.

Hake 33 altistuu kaasulle tilassa 35 ennen kuin se päätyy lipeään tasolla 36 ja putoaa ha-5 kekasaan 37. Nestepinnan 36 yläpuolella olevassa kaasutilassa 35 on tyypillisesti ilmaa tai kaasuja, joita tulee keittimeen 30 hakkeen ja lipeän muodostaman suspension mukana. Haluttaessa tai tarvittaessa tähän ilmaan voidaan lisätä muita kaasuja kuten höyryä, typpeä tai mitä tahansa muuta sopivaa kaasua, jota käytetään käsittelyyn tai jonka avulla ylläpidetään haluttu paine. Sulfiittikeittojärjestelmässä kaasutila 35 on tyypillisesti täynnä 10 rikkidioksidikaasua (SO2). Lämpötila tilassa 35 pidetään tyypillisesti alle 160 °C:ssa, tyypillisesti alle 140 °C:ssa ja edullisesti alle 130 °C:ssa (ja jopa alle 120 °C:ssa) ja paine lukemassa 3,5 - 13,8 bar(e) (50 - 200 psig), edullisesti 5,5 - 13,8 bar(e) (80 - 200psig), esim. 5,5 - 10,3 bar(e) (80 - 150 psig). Paineen ylläpitämiseksi tilassa 36, kuten tekniikan tason mukaisesti on yleistä, paineistettua kaasua voidaan syöttää tilaan kanavan 38 15 kautta lähteestä 39. Edelleen tekniikan tason mukaisesti liika paine voidaan poistaa käyttämällä tavanomaista paineenalennuslaitetta 80. Keittimen 30 yläosassa hake, jota kuvataan nuolella 42, virtaa lipeän, jota kuvataan kaksoisnuolella 43, kanssa samaan suuntaan.

Nesteen pinnankorkeutta 36 tarkkaillaan tyypillisesti tavanomaisella pinnankorkeuden 20 ilmaisevalla elimellä, esim. "dp-solulla" 27, vaikka muitakin laitteita voidaan käyttää. Nesteen pinnankorkeutta voidaan muuttaa säätämällä keittimeen 30 tulevan tai siitä poistuvan nesteen määrää esim. säätämällä virtausta kanavassa 51 tai missä tahansa sopivassa kanavassa, jonka kautta nestettä tuodaan keittimeen 30 tai poistetaan siitä. Myös hakkeen pinnankorkeutta 37 tarkkaillaan erikseen yhden tai useamman tavanomaisen mekaanisen 25 lavan ja kuormitusmittarin 68 avulla, jotka on asennettu keittimen 30 seinämään lähelle hakkeen pintaa 37. Kuten tavanomaisestikin hakkeen pinnankorkeutta 37 voidaan säädellä lisäämällä tai vähentämällä hakkeen virtausta keittimeen 30 tai lisäämällä tai vähentämällä massan virtausta ulos keittimestä 30.

30 Koska tuleva hake ei edullisesti joudu höyryn vaikutuksen alaiseksi kaasutilassa 35, hake lämmitetään edullisesti keittolämpötilaan hydraulisesti, esimerkiksi yhden tai useamman 15 lämmitetyn lipeäkierron avulla. Eräs edullinen tapa käsitellä haketta on käyttää sihtiasen-nelmia 40 ja 41. Lipeää poistetaan sihtiasennelman 41 ja kanavan 44 kautta tyypillisesti tavanomaisen pumpun 53 avulla. Poistettu lipeä lämmitetään epäsuorasti höyryllä läm-mönsiirtimessä 45 (esim. ainakin noin 130°C:een) ennen kuin se palautetaan kanavan 46 5 kautta sihdin 41 läheisyyteen. Keittokemikaalia, esim. kraftvalko- tai -mustalipeää, lisätään kanavan 47 kautta kiertoon 44. Keittimessä 30 suoritetaan edullisesti Lo-Solids®-keitto, jollaista kuvataan US-patenteissa 5,489,363; 5,547,012 ja 5,536,366 ja jota myy Andritz. Jos näin tapahtuu, kanavaan 44 voidaan kanavan 48 kautta lisätä nestettä, jonka liuenneen orgaanisen materiaalin pitoisuus on alhainen, kuten laimennuslipeää, esim. 10 pesusuodosta, valkaisulaitoksen suodosta tai laihaa mustalipeää.

Kanavan 46 kautta keittimeen 30 palautettu lämmitetty lipeä, jota esitetään kaksoisnuolel-la 49, virtaa edullisesti vastavirtaan alaspäin virtaavaan hakkeeseen nähden, jota esitetään nuolella 50. Lipeän 49 virtauksen vastavirtaan saa aikaan sihdin 40 kautta tapahtuva lipe-15 än poisto kanavaan 51. Tyypillisesti lipeä 49 lämmittää alaspäin virtaavan hakkeen 50 keittolämpötilaan 140 - 180°C. Vaikka lipeä kuviossa 3 virtaa vastavirtaan, samaan suuntaan virtaavaa lämmitettyä lipeää voidaan käyttää vastavirtaan virtaavan sijaan tai sen lisäksi. Kanavassa 51 virtaava lipeä voidaan johtaa kemikaalien talteenottoon tai sitä voidaan käyttää hakkeen esikäsittelyssä ennen keitintä tai keittimessä 30. Järjestelmään voi-20 daan liittää myös palautuskierto 52.

Sihdin 41 jälkeen lämmitetty suspensio pidetään tyypillisesti lämpötilassa, jossa keitto-prosessi jatkuu tai jossa sitä voidaan käsitellä edelleen keittimen 30 seuraavissa vyöhykkeissä ennen kuin se poistetaan keittimestä.

25

Tilassa 35 vallitsevan alhaisen lämpötilan (edullisesti 130°C tai alle) ansiosta massaa voidaan käsitellä saantoa ja/tai lujuutta parantavilla lisäaineilla kuten antrakinonilla ja sen johdannaisilla ja/tai polysulfidilla ja sen johdannaisilla ja vastaavilla aineilla ennen kuin massa johdetaan astiaan 30 ilman, että lisäaineet tuhoutuvat. Lämpötila tilassa 35 on pi-30 dettävä 90 - 110°C:ssa, mikäli käsittely (tai jatkokäsittely) tapahtuu antrakinonilla tai sen johdannaisilla, ja 90 - 140°C:ssa, jos käsittely (tai jatkokäsittely) tapahtuu polysulfidilla ja 16 sen johdannaisilla tai vastaavilla aineilla. Tilassa 35 tapahtuva käsittely voi kestää viidestä minuutista kahteen tuntiin, edullisesti noin kymmenestä minuutista tuntiin ja halutut olosuhteet pidetään yllä säätämällä kuviossa 3 kohdassa 38 lisättävän höyryn lämpötilaa ja painetta.

5

Kuvio 4 esittää tämän keksinnön erästä toista vuokeitinjärjestelmän suoritusmuotoa 100, joka on samanlainen kuin kuviossa 3 esitetty. Monet kuviossa 4 esitetyt kohdat ovat samanlaisia tai identtisiä kuviossa 3 esitettyjen kanssa ja niihin viitataan samoilla numeroilla kuin kuviossa 3 mutta numeroiden eteen on lisätty "1". Esimerkiksi käännetty huip-10 puerotin 132 kuviossa 4 on samanlainen kuin käännetty huippuerotin 32 kuviossa 3.

Kuvion 4 järjestelmään kuuluu kanava 131, jonka kautta hakkeesta ja lipeästä muodostettua suspensiota syötetään keittimeen 130. Suspensiota syötetään erottimeen 132, joka siirtää suspensiota ylöspäin ruuvikuljettimessa samalla, kun lipeää poistuu suspensiosta 15 sylinterimäisen sihdin, kokoojan ja kanavan 134 kautta kuten tavanomaisestikin. Hake ja poistumaton lipeä virtaavat ulos erottimesta, kuten nuolen 133 avulla osoitetaan, ja joutuvat höyry- tai kaasuillaan 135. Kaasua tai höyryä syötetään kanavan 138 kautta lähteestä 139. Hake ja ylimääräinen lipeä putoavat lipeään, jonka pinnankorkeutta kuvataan numerolla 136, ja hake kerääntyy hakekasaan 137. Lipeän ja hakkeen pinnankorkeutta sääde-20 tään tyypilliseesti kuten kuvioiden 1, 2 ja 3 suoritusmuotojen yhteydessä on kuvattu.

Keitinjärjestelmä 100 eroaa kuvion 3 järjestelmästä siten, että kuvion 4 keittimessä 130 on osuus (syöttöosa) 95, jolla on ensimmäinen halkaisija, joka on pienempi kuin toisen osuuden (pääosan) 98 halkaisija. Osuuden 98 halkaisija on ainakin 20 % suurempi (esim. 25 noin 100 - 300 % suurempi) kuin osuuden 95 halkaisija. Osuus 95 on edullinen silloin, kun materiaalia käsitellään keittimessä, jonka kapasiteetti on suuri, esimerkiksi keittimessä 130, joka tuottaa 1000 tonnia massaa vuorokaudessa tai enemmän. Osuuden 95 halkaisija voi olla tyypillisesti vain noin 3-5 metriä, kun keittimen 130 astian pääosan (toisen osuuden 98) halkaisija voi olla noin 7-12 metriä tai enemmän. Tämä suoritusmuoto 30 ei rajoitu keittimiin, joissa syöttöosan halkaisija on erilainen kuin astian pääosan halkaisija; vaikka osuuksien 95 ja 98 halkaisijat ovat samansuuruiset, keksintö on silti tehokas.

17

Osuuksien 95, 98 halkaisijoiden ero osoittaa erityisesti sen, miten esillä oleva keksintö voidaan liittää olemassa olevaan keitinjärjestelmään, erityisesti kaksiastiaiseen hydrauliseen keitinjärjestelmään. Tällainen asennus vaatisi suurimpana muutoksena yksinkertaisesti vain olemassa olevan syöttöosan eli huippuerottimen korvaamista käännetyllä huip-5 puerottimella 132 ja kuviossa 4 esitetyllä syötöllä 131.

Kuvion 4 suoritusmuotoon kuuluu lisäksi lipeänpoisto 86, jolla huippuerottimesta 132 poistetaan lipeää kanavan 134 kautta poistetun lipeän lisäksi. Poistoelimet 134, 86 (samoin kuin muutkin poistoelimet, joita järjestelmässä voi olla) sijaitsevat edullisesti kehän 10 suunnassa noin 30 - 120°:n päässä toisistaan. Tämän lipeän lisäpoistoelimen 86 avulla voidaan poistaa erottimesta 132 tyypillisesti kanavan 134 kautta poistettavan lipeän lisäksi lisää lipeää ja johtaa se suspensionmuodostukseen syöttölaitteistoon, esim. korkeapai-nesyöttimeen (High Pressure Feeder) tai LO-LEVEL -syöttöjärjestelmään, jollaisia myy Andritz Inc, Glens Falls, N.Y. tai edeltävän käsittelyastian pohjaosaan, esim. sulkulipeäk-15 si imeytysastiaan. Virtaus kanavasta 86 voi olla 0,5 - 5 m3 tuotettua massatonnia kohti (ts. m /tp) mutta tyypillisesti se on noin 1 - 3 m tuotettua massatonnia kohti.

Olennaisesti kaikki vapaa lipeä voidaan poistaa syötetystä hakesuspensiosta myös muita menetelmiä käyttäen. Esimerkiksi itse erotin 132 voidaan suunnitella siten, että siitä 20 poistuu suspensiota, jossa on vain vähän tai ei ollenkaan vapaata lipeää (esim. tyypillisesti alle 10 %, edullisesti alle noin 5 % vapaan lipeän alkuperäisestä määrästä), jolloin erotti-messa 132 on esimerkiksi pitempi ruuvi ja poistosihtiosuus kuin tavanomaisesti tai suppeneva ruuvityyppinen puristinrakenne, joka toimii olennaisesti kuten tulppasyötin. Tai nestettä voidaan poistaa enemmän yksinkertaisesti lisäämällä järjestelmään kuviossa 4 25 esitetty lisäkanava 86' kanavasta 134.

Edellä esitetty menetelmä, jolla lipeää poistetaan käännetystä huippuerottimesta 132, on erityisen edullinen, kun kanavan 131 kautta syötettyjä edellisessä käsittelyssä käytetty käsittelylipeä pidetään erillään erottimen 132 alapuolella olevasta lipeästä, jota kuvaa 30 lipeäpinta 136. Jos esimerkiksi käsittely ennen astiaa 130 tapahtuu kylmemmällä lipeällä, kuten US-patenttihakemuksessa 08/911,366, hakemispäivä 7.8.1996, ylimääräinen kyl- 18 mempi lipeä, jota ei ole poistettu kanavan 134 kautta, voidaan poistaa kanavan 86 kautta, jolloin vain vähän tai olennaisesti ei ollenkaan kylmempää lipeää syötetään pinnan 136 osoittamaan kuumempaan lipeään. Tämä järjestelmä on edullinen myös silloin, kun erotetaan muita esikäsittelylipeitä astiassa 130 olevasta lipeästä, esimerkiksi lujuutta tai saan-5 toa parantavia lisäaineita kuten antrakinonia tai polysulfidia tai rikkivetyä tai vastaavia ja niiden johdannaisia sisältäviä lipeitä. Kanavan 86 kautta poistettu lipeä voidaan johtaa kemikaalien talteenottoon tai sitä voidaan käyttää muualla tehtaassa tarpeen mukaan, myös valkaisimossa.

10 Kuviossa 4 esitetään myös lämmityskierto 85, jossa on aivan olakkeen 99 alapuolella oleva poistosihti 87, kanava 88, pumppu 89, kanava 90, epäsuora höyrylämmitin 91, pa-lautuskanava 92, lipeänjakoputki 93 ja joukko syöttösuuttimia 94. Tätä kiertoa voidaan käyttää huippuerottimen 132 alapuolella olevan lipeän poistoon, lämmittämiseen ja lisäämiseen tarpeen mukaan. Esimerkiksi keittolipeää kuten kraftvalkolipeää tai mustali-15 peää, tai muita lipeitä, jotka sisältävät keiton lisäaineita, tai laimennuslipeää, jonka liuenneen kiintoaineen pitoisuus on alhaisempi kuin sihdillä 87 olevan lipeän vastaava pitoisuus, voidaan lisätä kiertoon 85 kanavan 96 kautta. Samalla, kun lipeää lisätään kanavan 96 kautta, tai sen sijaan, lipeää voidaan poistaa kanavan 97 kautta. Lipeää voidaan poistaa kanavan 97 kautta lisäämättä lipeää kanavan 96 kautta, esimerkiksi, jos halutaan saada 20 aikaan lipeän virtaus vastavirtaan keittimen 130 yläosassa. Kuvion 4 järjestelmä on erityisen edullinen kaksiastiaisen hydraulisen keitinjärjestelmän modernisoinneissa, joissa olemassa olevia yläkiertosihtejä käytetään lipeänpoistosihteinä 87. Myös yksiastiaisiin keittimiin ja höyryfaasikeittimiin voidaan modernisoinnin yhteydessä asentaa keksinnön mukainen järjestely.

25

Samoin kuin kuvion 3 keitin, keitin 130 toimii siten, että hienonnetusta selluloosakuitu-materiaalista, esim. havupuuhakkeesta muodostettua suspensiota syötetään syöttöjärjes-telmästä tai edellisestä käsittelystä, esim. imeytysastiasta, kanavan 131 kautta käännettyyn huippuerottimeen 132 ja lipeää poistetaan erottimesta ja palautetaan edeltävään järjestel-30 mään tai astiaan kanavan 134 kautta kuten tavanomaisestikin. Edelleen, kuten tavan-omaisestikin, erottimen 132 ruuvikuljetin kuljettaa suspensiota ylöspäin samalla, kun 19 lipeää poistuu ja hake ja jäljelle jäänyt lipeä putoavat erottimen 132 sulun yläosan yli kuten nuolilla 133 esitetään. Erottimesta 132 poistunut hake putoaa kaasu/höyrytilan 135 halki astiassa 130 olevaan lipeään, johon viitataan pinnankorkeudella 136. Hake laskeutuu sitten hakekasaan 137 ja sitä käsitellään sen jälkeen halutulla tavalla, esimerkiksi Lo-5 Solids -keitolla, kuten yhdessä tai useammassa seuraavista US-patenteista kuvataan: 5,489,363; 5,536,366; 5,547,012; 5,575,890; 5,620,562; 5,662,775 jne, tai EAPC™-keitolla, kuten US-patentissa 5,635,026 kuvataan. Keksinnön mukaisesti voidaan kanavan 86 kautta kuitenkin poistaa lisälipeää erottimesta 132. Tämä lipeän lisäpoisto suoritetaan edullisesti kanavan 131 kautta lipeään, jonka pintaan viitataan numerollal36, syö-10 tetyn vapaan (ts. ei hakkeeseen sitoutuneen) lipeän virtauksen rajoittamiseksi tai olennaisesti eliminoimiseksi (ts. siten, että vain noin 10 % tai vähemmän vapaasta lipeästä jää jäljelle). Myös lisälämmitys tai lisälipeän syöttö voidaan suorittaa kierrossa 85 kuten edellä on kuvattu, esim. linjassa 96 olevan venttiilin avulla, jota säätää pinnankorkeuden 136 aistiva elin.

15

Paineistettua kaasua/höyryä syötetään kohteesta 139 edullisesti samalla tavalla ja samojen olosuhteiden aikaansaamiseksi kuin kuvion 3 suoritusmuodossa.

Kuvioiden 3 ja 4 yhteydessä selitetyllä keksinnöllä on saatu aikaan menetelmä 20 hienonnetun selluloosakuitumateriaalin käsittelemiseksi siten, että siitä tuotetaan puumassaa tai menetelmä olemassa olevan höyryfaasikeittimen modifioimiseksi tuottamaan kraftmassaa, jolla menetelmällä päästään hakkeen tasaisempaan lämmitykseen ja käsittelyyn; joka on vähemmän altis kanavoitumiselle; jonka avulla hakkeen pinnankorkeuden havaitseva säteilylähde voidaan jättää pois; ja jonka avulla keitintä on 25 helpompi käyttää.

Kuvion 5 suoritusmuoto on keksinnön mukainen vuokeitinjärjestelmä 100A, joka on muuten samanlainen kuin kuviossa 4 esitetty suoritusmuoto mutta keitinastia 130A on olennaisesti hydraulisesti täynnä siten, että nesteen ja hakkeen yläpuolella ei ole 30 paineistettua kaasuvyöhykettä. Tämän suoritusmuodon rakenteissa osat, jotka vastaavat kuvion 4 osia, on merkitty samoilla viitenumeroilla.

20

Koska keitinastia 130A on olennaisesti hydraulisesti täynnä, siinä ei ole nesteen pintaa 136, kanava 138 eikä kaasulähdettä 139 tai niihin liittyviä kuvion 4 suoritusmuodon rakenteita. Kuvion 5 suoritusmuoto on erityisen edullinen ns. retro-fit -asennuksissa yksi-5 tai kaksiastiaisissa keitinjärjestelmissä, joissa on kaasufaasikeitin, koska nämä laitteet voidaan jättää pois. Koska kanavien 134, 86, 86' kautta poistettu lipeä voi sisältää kuituja tai se voi olla haluttua kuumempaa, yhdessä tai useammassa kanavista 134, 86, 86' voi olla laite, joka suodattaa kuidut tai jäähdyttää lipeää ennen kuin sitä käytetään muualla massatehtaassa (esim. suspensionmuodostusnesteenä kaksiastiaisen järjestelmän 10 imeytysastian alaosassa). Kuviossa 5 esitetään tällaisena esimerkiksi linjaan kytketty sihti 101 kanavassa 134. Tällainen linjaan rakennettu sihti 101 voi olla esimerkiksi US-patentin 5,401,361 kuviossa 2 esitetty, johon tässä viitataan tekniikan tasona, tai sihdin 101 tilalle voidaan järjestää tavanomainen epäsuora lämmönsiirrin, joka jäähdyttää lipeää kanavassa 134, esim. 5 °C (esim. 10-30 °C).

15

Kuvion 5 keittimen 130A erään edullisen käyttötavan mukaisesti lipeää poistetaan yhden tai useamman kanavan 134, 86, 86' kautta siten, että astian yläosassa lipeä virtaa vastavirtaan kuten kaaviollisesti esitetään nuolilla 102. Vastavirtaan virtaavaa lipeää voidaan lämmittää, kuten kuviossa 5 esitetään numerolla 85, mutta liitettynä vain yhteen 20 kanavista 86, 86' 134, kuten kuviossa 5 esitetään kierrolla 103 ja lipeä voidaan palauttaa astiaan 130A tai sitä voidaan käyttää käsiteltäessä selluloosamateriaalia lujuutta tai saantoa parantavilla lisäaineilla, kuten AQ. Näissä olosuhteissa kierto 85 ei ehkä ole tarpeellinen vaan paremminkin alemmas astiaan 130A sijoitettu kierto, jolla lämmitetään lipeää.

25

Kuvion 6 esittämä keitinjärjestelmän suoritusmuoto 100B on olennaisesti samanlainen kuin kuvion 5 suoritusmuoto mutta sen sijaan, että astia 130B olisi olennaisesti hydraulisesti täysi, se on täytetty lipeällä erottimen 132 yläosan yläpuolelle saakka, kuten kuviossa 6 esitetään kaaviollisesti numerolla 104 ja kaasua voidaan lisätä pieneen 30 kaasufaasitilaan astian 130B kannen ja nestepinnan 104 väliin kuten paineistetun kaasun lähteellä 139 osoitetaan.

21

Kuvioiden 5 ja 6 suoritusmuotojen sisäpuolista huippuerotinta 132 voidaan käyttää siten, että lipeä voi virrata vapaasti eteenpäin ja taaksepäin. Keittimen 130A, 130B yläosassa lipeän virtaus voi tapahtua myötä- tai vastavirtaan ja selluloosamateriaalin (esim. 5 hakkeen) ja koko keittimen 130A, 130B virtaus voi olla vastavirtainen, jos niin halutaan. Edelleen kummassakin suoritusmuodossa voidaan käyttää huippuerottimen ruuvikierteenä revitettyä ruuvikierrettä 106, jollaista esitetään kaaviollisesti kuviossa 7. Ruuvikierre 106 pyörii akselin 105 ympäri ja siinä voi olla minkä tahansa tyyppisiä tai kokoisia reikiä 107 miten paljon tahansa, kunhan ne edistävät nesteen virtausta.

10

Vaikka keksintöä on edellä kuvattu ja selitetty sen mukaan, mitä tällä hetkellä pidetään sen käytännö 11 i s i m pänä sovellutuksena, on ymmärrettävä, että sitä voidaan muunnella monin tavoin poikkeamatta keksinnön suojapiiristä, joka on tulkittava mahdollisimman laajaksi oheisten patenttivaatimusten mukaan, jotta se kattaa kaikki vastaavat rakenteet ja 15 menetelmät.

Claims (17)

1. Menetelmä jatkuvatoimisen selluloosakeittimen (130A, 130B) käyttämiseksi, jossa on yläosa ja alaosa, käännetty huippuerotin (132) yläosassa, huippuerottimessa (132) yläosa 5 ja alaosa, ja poisto selluloosakeittimen (30, 130) alaosassa, tunnettu siitä, että siihen kuuluu seuraavia vaiheita: a) hienonnetusta selluloosakuitumateriaalista ja lipeästä, myös vapaasta lipeästä, muodostettua suspensiota syötetään jatkuvatoimiseen keittimeen (130A, 130B) käännetyn huippuerottimen (132) kautta; 10 b) keittimeen järjestetään nestepinta (104) käännetyn huippuerottimen (132) alaosan yläpuolelle; c) keittimeen (130A, 130B) järjestetään selluloosakuitumateriaalista pinta (137) huippuerottimen (132) alaosan alapuolelle; d) käännetystä huippuerottimesta (132) poistetaan lipeää ainakin yhdestä kohdasta siten, 15 että olennaisesti kaikki vapaa lipeä poistuu syötetystä hienonnetun selluloosakuitumateriaalin suspensiosta; ja e) keittimen (130A, 130B) pohjan läheisyydestä poistetaan kraftmassaa yli noin 1000 tonnia vuorokaudessa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihe d) toteutetaan siten, että neste saadaan virtaamaan vastavirtaan huippuerottimen (132) läheisyydessä olevaan selluloosakuitumateriaaliin nähden.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihe d) toteutetaan 25 edelleen siten, että kuituja poistetaan poistetusta nesteestä linjaan rakennetulla sihdillä (101).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihe d) toteutetaan edelleen siten, että poistettua nestettä jäähdytetään ainakin 5°C. 30

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihe d) toteutetaan siten, että nestettä poistetaan useasta kehän suunnassa välimatkan päässä toisistaan sijaitsevassa kohdasta.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihe b) toteutetaan siten, että keitin (130A) täyttyy hydraulisesti olennaisesti kokonaan.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käännetyssä huippuerottimessa (132) on rei'itetty ruuvikierre (106), ja että vaihe d) toteutetaan siten, 10 että rei'itetty ruuvikierre (106) edistää nesteen virtausta.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keitinastiassa (130A, 130B) on sen yläosassa osuus (95), jolla on ensimmäinen läpimitta noin 3 - 5 m, ja mainitun yläosan alapuolella toinen osuus (98), jolla on toinen läpimitta, ainakin noin 7 15 m, ja että käännetty huippuerotin (132) on osuudessa (95), jolla on ensimmäinen läpimitta ja vaihe c) toteutetaan materiaalipinnan (137) aikaansaamiseksi osuuteen (98), jolla on toinen läpimitta.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keitintä (130A, 130B) 20 käytetään olennaisesti kokonaan vastavirtaan.

10. Jatkuvatoiminen keitinjärjestelmä, jolla tuotetaan kemiallista selluloosamassaa kemiallisesta hakkeesta, tunnettu siitä, että siihen kuuluu jatkuvatoiminen keitinastia (130A, 130B), jossa on yläosa ja alaosa; 25 keitinastian (130A, 130B) yläosassa käännetty huippuerotin (132), joka syöttää haketta ja nestettä keitinastiaan (130A, 130B) ja erottaa hakkeesta osan nesteestä; nestepinta (104) keitinastiassa (130A, 130B) mainitun erottimen (132) alaosan yläpuolella; hakepinta (137) keitinastiassa (130A,130B) mainitun nestepinnan (104) alapuolella; 30 elimet, joilla hake lämmitetään mainitussa keitinastiassa (130A, 130B) hydraulisesti keittolämpötilaan; elimet, joilla nestettä poistetaan käännetystä huippuerottimesta (132); ja elimet, joilla massaa poistetaan mainitun keitinastian (130A,130B) pohjan läheisyydestä.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että elimiin, joilla 5 nestettä poistetaan käännetystä huippuerottimesta (132), kuuluu ainakin ensimmäinen ja toinen kehänsuunnassa välimatkan päässä toisistaan sijaitseva poistokanava (86, 134) nesteen poistoa varten, jotka poistokanavat (86, 134) ovat yhteydessä keittimen (130A, 130B) ulkopuolisiin rakenteisiin.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mainitussa keittimessä (130A, 130B) on osuuden (95), jolla on ensimmäinen halkaisija ja osuuden (98), jolla on toinen, halkaisija, välissä olake (99), ja siinä osuudessa (98), jolla on toinen halkaisija, välittömästi mainitun olakkeen (99) alapuolella poistosihti (87).

13. Patenttivaatimuksen 10 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että siihen kuuluu elimet, joilla haketta lämmitetään hydraulisesti keittimessä (130A, 130B), joihin kuuluu poistosihti (87), poistosihtiin (87) kytketty palautuskierto (85), johon kuuluu pumppu (89), epäsuora lämmitin (91) ja kanava (88), jolloin sihdin (87) läpi poistetaan nestettä pumpun (89) avulla, neste lämmitetään lämmittimellä (91) ja palautetaan sitten keittimeen 20 (130A, 130B) kanavan (92) kautta.

14. Patenttivaatimuksen 10 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että käännetyssä huippuerottimessa (132) on rei'itetty ruuvikierre (106).

15. Patenttivaatimuksen 10 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että poistoelimiin kuuluu ainakin yksi kanava (134); ja lisäksi mainitussa kanavassa linjaan rakennettu sihti (101).

16. Patenttivaatimuksen 10 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että keitin (130A) on 30 hydraulisesti olennaisesti täysi.

17. Patenttivaatimuksen 10 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että nestepinta (104) on käännetyn huippuerottimen (132) ja keittimen (130B) kannen välissä siten, että nestepinnan (104) ja keittimen (130B) kannen väliin jää pieni kaasutila.