FI122774B - Menetelmä ja laitteisto massasuspension käsittelemiseksi - Google Patents

Description

MENETELMÄ JA LAITTEISTO KUITUSUSPENSION KÄSITTELEMISEKSI KEKSINNÖN TAUSTA JA YHTEENVETO

5 Kemiallisessa massanvalmistuksessa hienonnettua selluloosapitoista materiaalia, esimerkiksi puuhaketta, käsitellään tyypillisesti yhdessä tai useassa sylinterimäisessä keittimeksi kutsutussa keittoastiassa korkeassa paineessa ja lämpötilassa. Käsittely voidaan toteuttaa joko eräkäsittelynä tai jatkuvasti vuokäsittelynä. Vuomenetelmässä haketta johdetaan jatkuvasti vuokeittimen toiseen päähän, hake käsitellään ja sitä poistetaan jatkuvasti keittimen toisesta 10 päästä. Erämenetelmässä yksi tai useita keittimiä täytetään hakkeella ja keittokemikaaleilla, jonka jälkeen keitin suljetaan ja käsittely aloitetaan. Kun käsittely on valmis, eräkeittimen sisältö poistetaan. Sekä erä- että vuokäsittelyssä hienonnettua selluloosapitoista materiaalia sisältävä suspensio käsitellään yhdessä tai useassa sylinterimäisessä astiassa.

15 Molemmissa menetelmissä keittolipeää myös tyypillisesti kierrätetään hakkeen ja lipeän muodostamassa suspensiossa sekä lämpötilan että keittokemikaalien jakautumisen tasoittamiseksi. Tämä kierrättäminen tyypillisesti toteutetaan sylinterimäisen astian sisäpinnalla sijaitsevan eräänlaisen sihdin, pumpun, lämmittimen ja paluuyhteen avulla. Sihti estää materiaalin poistumisen keittimestä, kun lipeää poistetaan, muita lipeitä lisätään ja/tai kun osa lipe-2 0 ästä poistetaan, paineistetaan, lämmitetään ja palautetaan suspensioon sihdin läheisyyteen tai muualle. Keittimen oikea toiminta sekä ominaisuuksiltaan, esimerkiksi vahvuudeltaan, parhaan lopputuotteen aikaansaaminen riippuu erittäin paljon tästä nesteen kierrätysprosessista.

Tämä lipeän säteittäinen poistaminen tuottaa tyypillisesti säteittäistä painetta sihdin läheten 2 5 syydessä olevaan hakkeen osaan. Tämän lisäksi sihdin lähellä sijaitsevan hakkeen yläpuolel- i o la olevan hakkeen paino kohdistaa painetta hakkeeseen. Lisäksi hakekolonnissa olevan va- δ paan lipeän ylös tai alas suuntautuva pystysyyntainen liike saattaa aiheuttaa muutoksia häkit keen tiivistyksessä (pakkautumisessa). Alalla on tunnettua, että tämä säteittäinen ja pys- tysuuntainen paine saattaa häiritä hakkeen yhtenäistä liikettä, joka on erittäin tärkeä hakkeen c\j 3 0 yhtenäisen käsittelyn aikaansaamiseksi. Tämän vuoksi tavanomaiset keittimet ja sihdit on suunniteltu siten, että virtaustien halkaisija suurenee välittömästi sihdin alapuolella. Halkaisijan suurentaminen (leventäminen) vähentää hakkeeseen kohdistuvaa painetta ja mahdollistaa hakkeen yhtenäisemmän liikkeen. lievennys muodostuu tyypillisesti noin 15-60 2 cm:n suuruisesta säteittäisestä levenemisestä. Samaan aikaan vireillä olevassa 23.9.1997 jätetyssä yhdysvaltalaisessa patenttihakemuksessa 08/936,047 on kuvattu useita uusia menetelmiä tämän paineen vähentämisen toteuttamiseksi säilyttäen kuitenkin samalla verrattain yhtenäinen astian ulkokuoren halkaisija.

5

Nesteen säteittäisen virtauksen aiheuttama hakkeen säteittäinen puristuminen sihdin pintaa vasten auttaa myös vähentämään sihdin pinnan tukkeutumista. Esimerkiksi normaali sihdin pintaan kohdistuva painekuormitus yhdessä hakkeen alaspäin suuntautuvan liikkeen kanssa aiheuttaa sihdin pintaa puhdistavaa hankautumista. Tämä hankaus estää sihdin aukkojen 10 tukkeutumista esimerkiksi hakkeesta, massasta tai roskista. Käytettäessä esimerkiksi pystysuorista tangoista muodostuvaa sihtiä pystysuora hankaus auttaa irrottamaan sihdin tankojen väliin mahdollisesti jäänyttä haketta.

Liian voimakas säteittäinen puristuminen saattaa kuitenkin häiritä nesteen tasaista poistoa 15 sihdin läpi. Säteittäisen virtauksen kasvaessa virtauksen aiheuttama puristuminen saattaa tiivistää haketta, jolloin neste ei pääse helposti tunkeutumaan hakkeen lävitse. Tämän vuoksi kemikaalien levittämiseen ja lämpötilan tasaamiseen vaadittavan nesteen määrä on yleensä rajoitettu. Näin siis saavutetaan suotava säteittäinen puristuminen, mutta vältetään niin suuri säteittäinen puristuminen, että se estää nesteen säteittäistä virtausta tai hakkeen aksiaalista 2 0 virtausta.

Tunnetuissa sihdeissä käytetään tyypillisesti suoria sylinterimäisiä sihtipintoja, joiden halkaisija on verrattain yhdenmukainen. Sihti levyihin saattaa kuulua tai ne saattavat muodostua revitetystä levystä, jossa on reikiä tai pitkänomaisia uria. Sihtilevy saattaa muodostua myös cm 2 5 rinnakkain asetetuista tangoista, joiden väliin jää rinnakkaisia aukkoja. Nämä tangot on tyy- i cp pillisesti asennettu pystyasentoon, mutta ne voidaan sovittaa myös muuhun kulmaan, esi- δ merkiksi vaakasuuntaan tai vinottain, esimerkiksi pystysuoraan nähden 45 asteen kulmaan.

i et

CL

h- Kun nesteen virtauksen hakkeeseen kohdistamia voimia on analysoitu, on todettu, että kun c\j 3 0 sihdit esillä olevan keksinnön mukaisesti toteutetaan siten, että ne eivät ole yhtenäisen sylin- σ> terimäisiä vaan hieman leveneviä, voidaan hakkeeseen kohdistuvaa säteittäistä puristumista vähentää, jolloin myös hakkeen läpi virtaavan ja sihdin läpi poistettavan nesteen määrää ja nopeutta voidaan kasvattaa. Jos esimerkiksi sihdin halkaisija suurenee hieman hakkeen vir- 3 taussuunnassa, hakkeeseen kohdistuva puristuskuormitus pienenee, jolloin myös sihdin ja koko keittimen tehokkuus paranee.

Kartiomaisesti levenevät sihtipinnat eivät sinänsä ole uutuus kemiallisen massanvalmistuk-5 sen alalla. Esimerkiksi hydraulisissa vuokeittimissä käytetään kartiomaista sihtipintaa keittimen yläosassa, lähellä selluloosasuspension syöttöaukkoa, ylimääräisen nesteen poistamiseen suspensiosta ja nesteen palauttamiseen keittimen syöttöjärjestelmään. Kaksiastiaisissa keitinjärjestelmissä nämä sihdit, joita yleensä kutsutaan pohjakiertosihdeiksi (bottom circulation, BC), ovat muodoltaan kartiomaisia, mutta ne eivät toiminnallisesti vastaa esillä ole-10 van keksinnön sihtejä. Koska pohjakiertosihdit tyypillisesti sijoitetaan hakkeen yläpuolelle, niihin ei kohdistu samaa puristuskuormitusta kuin alempana keittimessä sijaitseviin sihtei-hin. Pohjakiertosihdit eivät myöskään tyypillisesti vaikuta hakesuspension liikkeeseen keittimen läpi. Kartiomaisia pohjakiertosihtejä ei myöskään käytetä keittimen keitto- tai uutto-vyöhykkeessä esillä olevan keksinnön mukaisten sihtien tavoin.

15

Erääseen esillä olevan keksinnön mukaiseen suoritusmuotoon kuuluu tai se muodostuu sy-linterimäisestä sihtikokoonpanosta, jonka avulla poistetaan nestettä hienonnetun selluloosa-pitoisen kuitumateriaalin muodostamasta suspensiosta sylinterimäisessä astiassa, jonka halkaisija suurenee suspension virtauksen suuntaan. Sihdin levenemiskulma voi olla noin 0,5 -2 0 45 astetta. On kuitenkin otaksuttavaa, että jos levenemiskulma on enemmän kuin 15 astetta, hakkeen sihtiin kohdistama sihdin tukkeutumista estävä edullinen hankaus vähenee. Vaikka voidaankin käyttää myös sihtejä, joiden levenemiskulma on suurempi, sihdin halkaisijan levenemiskulma on edullisesti 0,5 - 10 astetta, edullisemmin 0,5 - 5 astetta, jolloin sihdin pin--r- taan kohdistuu ainakin jonkin verran tavallista hankaavaa voimaa.

oj 25 cp Esillä olevan keksinnön eräs toinen suoritusmuoto on sihtikokoonpano, jota käytetään nes- δ teen poistamiseen suspensiosta. Sihtikokoonpanoon kuuluu rengasmainen sihtikokoonpano, g jolla on yläosa ja alaosa, sekä ensimmäinen sisähalkaisija ja toinen sisähalkaisija, tämän li- säksi sihtikokoonpanolla on ulkohalkaisija, joka muodostaa rengasmaisen tilan sihdin pin- cvj 30 nan ulkopuolelle. Sihtipinta saattaa muodostua olennaisesti jatkuvasta sylinterimäisestä sih-cft tipmnasta, tai se saattaa muodostua useista muista eri sihtityypeistä sihtipinnoille, erityisesti kemiallisissa massakeittimissä käytetyille sihtipinnoille, tavanomaiseen tapaan, ja sen aukkokoko sekä avointen kohtien prosentuaalinen osuus on virtaussuunnassa olennaisesti vakio.

4

Esillä olevan keksinnön eräs toinen suoritusmuoto on menetelmä hienonnettua selluloosapi-toista kuitumateriaalia sisältävän nestemäisen suspension käsittelemiseksi keitto-olosuhteissa kemiallisen massan tuottamiseksi olennaisesti pystysuorassa vuokeittimessä, 5 jossa on vähintään yksi olennaisesti rengasmainen sihtipinta sekä ylä- ja alaosa. Menetel-määän kuuluvat seuraavat olennaisesti jatkuvasti suoritettavat vaiheet: a) Hienonnettua sel-luloosapitoista kuitumateriaalia sisältävää suspensiota johdetaan keittimen yläosaan, jolla on ensimmäinen halkaisija, ensimmäistä virtaustietä pitkin, b) Suspensiosta poistetaan nestettä käyttäen vähintään yhtä sihtipintaa avulla, jonka aukkojen koko sekä avointen kohtien pro-10 sentuaalinen osuus ensimmäisellä virtaustiellä on olennaisesti vakio, c) Vaiheen b) aikana saatetaan hienonnettua selluloosapitoista kuitumateriaalia sisältävä suspensio siirtymään ensimmäiseltä virtaustieltä toiselle, levenevälle, virtaustielle (jolla edullisesti on toinen alku-halkaisija, joka on yhtä suuri tai suurempi kuin ensimmäinen halkaisija). Lisäksi menetelmässä on vaihe d), jossa kemiallista massaa poistetaan keittimen pohjan läheisyydestä.

15

Edullisesti menetelmään kuuluu vaiheiden c) ja d) jälkeen suoritettava lisävaihe e), jossa alaspäin liikkuva suspensio saatetaan liikkumaan kolmannella virtaustiellä, jonka halkaisija on olennaisesti sama tai suurempi kuin toinen halkaisija. Lisäksi menetelmään kuuluu edullisesti vaiheiden b), c) ja e) toistaminen ainakin kerran ennen vaiheen d) suorittamista, ja 2 0 menetelmään kuuluu edelleen vaiheessa c) poistetun nesteen lämmittäminen ja lämmitetyn nesteen johtaminen takaisin keittimeen poistokohdan läheisyyteen. Osa nesteestä voidaan tavanomaiseen tapaan poistaa ja/tai muuta nestettä voidaan lisätä ennen johtamista takaisin keittimeen.

cm 2 5 Esillä olevaan keksintöön kuuluu myös hienonnetun selluloosapitoisen kuitumateriaalin kä- i o sittelyastiakokoonpano. Käsittelyastiaan kuuluvat seuraavat osat: Olennaisesti pystysuora δ astia, jossa on yläosa ja alaosa sekä syöttöaukko ja poistoaukko, ja jonka läpi hienonnettu g selluloosapitoinen kuitumateriaali virtaa virtaussuunnassa ja jolla on olennaisesti sylinteri- mäiset seinämät, sekä vähintään yksi halkaisijaltaan muuttuva siirtymäkohta syöttöaukon ja c\j 3 0 poistoaukon välillä. Lisäksi astiaan kuuluu sihtikokoonpano (esimerkiksi siirtymäkohdan kohdalle tai juuri sen alapuolelle sovitettu), johon kuuluu rengasmainen sihtipinta, joka levenee hienonnetun selluloosapitoisen kuitumateriaalin virtaussuunnassa ja joka on kosketuksissa suspensioon, jolloin leveneminen pienentää säteen suuntaista painetta (ja edullisesti 5 myös suurentaa materiaalin läpi viilaavan ja materiaalista poistettavan nesteen virtauksen määrää ja nopeutta verrattuna vastaavaan seinämältään suoraan sylinterimäiseen rakenteeseen), ja jonka sihtikokoonpanon pinnan aukkojen koko (ja edullisesti myös avointen kohtien prosentuaalinen osuus) on virtaussuunnassa olennaisesti vakio.

5

Tyypillisesti poistoaukko sijaitsee astian alaosan läheisyydessä, ja syöttöaukko sijaitsee yläosan läheisyydessä siten, että sihtipinta levenee alaspäin. Sihtipinta levenee edullisesti olennaisesti vakiokulmassa, joka on pystysuoraan nähden noin 0,5 - 10 astetta, edullisimmin noin 0,5 - 5 astetta. Sihtipintaan saattaa kuulua ensimmäinen sihtipinta, ja astiaan saattaa 10 edelleen kuulua toinen rengasmainen sihtipinta, välittömästi ensimmäisen sihtipinnan alapuolella virtaussuuntaan nähden, joka toinen sihtipinta myös levenee virtaussuunnassa (yllä mainituissa kulmissa). Rengasmaiset sihtipinnat ovat edullisesti jatkuvia, joskin ne saattavat olla muodoltaan myös shakkiruudukkomaisia tai niissä saatetaan käyttää muita tunnettuja muotoja. Sihtipinnoissa voidaan käyttää mitä tahansa tavanomaista rakennetta, esimerkiksi 15 rei'itettyä levyä tai tankoja. Sihtipinta voi esimerkiksi muodostua revitetystä metallilevystä, jonka aukkojen koko ja tiheys on olennaisesti yhtenäinen. Sihtipinnassa voi olla myös esimerkiksi useita tankoja sovitettuna virtaussuuntaan nähden pitkittäin välimatkan päähän toisistaan siten, että tankojen välinen etäisyys on niiden koko pituudelta virtaussuunnassa olennaisesti sama.

20

Keksintöön kuuluu myös menetelmä hienonnetun selluloosapitoisen materiaalin nestemäisen suspension käsittelemiseksi olennaisesti pystysuorassa astiassa (jossa on edullisesti vähintään yksi halkaisijan siirtymäkohta). Menetelmään kuuluvat seuraavat vaiheet: a) Sus-pensiota johdetaan astiaan virtaamaan astiassa virtaussuunnassa olennaisesti pystysuoraan. cm 2 5 b) Kun suspensio virtaa astiassa virtaussuunnassa, siitä poistetaan sihdin avulla nestettä i o (esimerkiksi halkaisijan siirtymän kohdalla tai siitä välittömästi virtaussuuntaan nähden ala- δ virtaan päin) saattaen samalla neste levenemään virtaussuunnassa noin 0,5-10 asteen kul- g massa käyttäen vähintään yhtä sihtipintaa, jonka pinnan aukkojen koko (ja edullisesti myös h- avointen kohtien prosentuaalinen osuus) on virtaustiellä olennaisesti vakio. Sekä vaihe c), cvj 3 0 jossa suspensiota poistetaan astiasta vaiheen b) jälkeen, virtaussuuntaan nähden alavirran 05 puolella. Vaiheita a) - c) voidaan toteuttaa olennaisesti jatkuvasti ja siten, että virtaussuunta on olennaisesti alaspäin. Lisäksi keksinnössä voi olla lisävaihe, jossa vaihe b) toistetaan vähintään kerran ennen vaiheen c) suorittamista.

6

Esillä olevan keksinnön ensisijainen tarkoitus on saada aikaan aiempaa yksinkertaisempi sihtikokoonpano hienonnetun selluloosapitoisen kuitumateriaalin käsittelyastiaa varten, joka kokoonpano tehostaa nesteen poistoa ja parantaa materiaalin liikkumista astiassa. Tämä ja 5 keksinnön muut kohteet ilmenevät tarkasteltaessa oheista piirrosten yksityiskohtaista kuvausta sekä oheisia patenttivaatimuksia.

KUVIEN LYHYT KUVAUS

10 KUVA 1 on tunnettua vuokeitintä esittävä kaaviomainen profiilinäkymä, jossa keittimessä on tavanomaiset suorat, sylinterimäiset sihtikokoonpanot; KUVA 2 on kuvan 1 tunnetun vuokeittimen suoraa sylinterimäistä sihtikokoonpanoa esittävä yksityiskohtainen halkileikkaus; KUVA 3 on kuvan 2 kaltainen kuva, joka esittää esillä olevan keksinnön mukaista sihtiko-15 koonpanoa; KUVAT 4A ja 4B ovat kaaviomaisia profiilikuvia, jotka esittävät kahta erilaista keksinnön mukaista esimerkinomaista rei'itetyn sihtipinnan osaa, jotka on kehitetty lineaarisesti; sekä KUVA 5 on kaaviomainen profiilikuva keksinnön mukaisesta esimerkinomaisesta tankojen avulla toteutetusta sihtipinnasta.

20

KUVIEN YKSITYISKOHTAINEN KUVAUS

Kuva 1 esittää tyypillistä tunnettua keitintä 10, jonka sihtikokoonpanoissa on suorat sylinte-rimäiset sihtipinnat. (Vaikka kuvassa onkin esitetty pystysuora vuokeitin, on syytä huomata, cm 2 5 että esillä olevaa keksintöä voi soveltaa kaikkiin sylinterimäisiin keittimiin, sekä vuo- että i o eräkeittimiin.) Hienonnetun selluloosapitoisen kuitumateriaalin ja keittokemikaalin muodos- δ tama suspensio johdetaan keittimen 11 yläosaan, ja täysin keitetty massa ja käytetty keittoli- c peä poistetaan keittimen alaosasta 12. Keittimeen 10 kuuluu sylinterimäinen ulkokuori 13 ja r^. useita suoria sylinterimäisiä sihtikokoonpanoja 14, 15, 16 ja 17. Kuvassa 2 esitetään tar- o cm 30 kemmin suoran sylinterimäisen sihdin 16 tyypillinen geometria.

σ>

Kuva 2 esittää tyypillistä tunnettua sihtikokoonpanoa 16, jossa on ylempi sihti 18 ja alempi sihti 19. Rakenteeltaan sihdit 18, 19 voivat olla esimerkiksi rei'itetystä levystä (esimerkiksi 7 levyistä, joissa on pyöreitä reikiä tai koneistettuja aukkoja) tehtyjä tai ne voivat muodostua rinnakkaisista tangoista, joiden väliin muodostuu rinnakkaisia aukkoja. Reiät tai aukot voivat sijaita useissa eri kulmissa, esimerkiksi pystysuoraan, vaakasuoraan tai vinossa kulmassa; rinnakkaiset tangot saattavat olla esimerkiksi pystysuoraan nähden 45 asteen kulmassa.

5

Kunkin sihdin 18, 19 takana on tyypillisesti rengasmainen tila 20, 21, johon sihtien 18, 19 läpi poistettu neste kootaan. Kunkin rengasmaisen tilan 20, 21 alla on pienemmät rengasmaiset tilat 22, 23 (sisäiset kokoojat), joihin kerätään nestettä tiloista 20, 21 ja joista neste poistetaan lipeänpoistoyhteisiin 24, 25. Vaikka nämä tilat onkin kuvassa esitetty ulkokuoren 10 13 sisäpuolella sijaitsevina, ne saattavat myös sijaita ulkokuoren ulkopuolella. Näin ollen siis ulkoisten kokoojien käyttäminen on mahdollista. Aukot 20, 22 ja 21, 23 ovat tyypillisesti yhteydessä toisiinsa kooltaan erityisesti suunniteltujen aukkojen kautta nesteen poistamiseksi yhtenäisesti kunkin sihdin läpi tavanomaiseen tapaan. Yhteet 24, 25 yhdistyvät tyypillisesti ja muodostavat yksittäisen yhteen 26, joka on yhteydessä kiertopumppuun 31. Kunkin 15 sihtikokoonpanon 16 alapuolella ulkokuoren 13 halkaisijaa suurennetaan mitan 27 verran. Tämä levennys auttaa pienentämään hakkeen painon hakkeeseen kohdistamaa pystysuoraa painetta ja sihdin läpi poistettavan nesteen aiheuttamaa säteittäistä painetta. Levennys saattaa olla noin 2,5 cm - 1 metri, mutta tyypillisesti se on noin 15-60 cm.

2 0 Kuvassa 2 on esitetty myös tavanomainen esimerkinomaiseen sihtikokoonpanoon 16 yhteydessä oleva paluujäqestelmä. Joissakin sihtikokoonpanoissa on ainoastaan poistojärjestelmä, mutta tyypillisesti keittimen 10 sihtikokoonpanoista kahdella tai useammalla on yhteeseen 26 yhdistetty pumppu 31, jonka avulla yhteestä 26 poistetaan nestettä, jolloin siihen saate-taan myös lisätä lipeää, kuten kuvassa 2 on kaaviomaisesti esitetty numerolla 32, ja nestettä cm 2 5 saatetaan myös poistaa, kuten kuvassa 2 on kaaviomaisesti esitetty numerolla 33. Lisätty i o neste 32 saattaa olla valkolipeää tai korvauslipeää (esimerkiksi suodosta), jonka liuenneiden δ orgaanisten aineiden määrä on vähäisempi kuin yhteessä 33 poistetun lipeän liuenneiden g orgaanisten aineiden määrä, tai lisätyn nesteen koostumus saattaa olla muu alalla tunnettu h-. koostumus.

S 30 00

Pumpusta 31 neste tyypillisesti pumpataan lämmittimen 34 läpi, ja lämmitetty neste johdetaan takaisin keittimeen 10 sisäisen yhteen 35 avulla, jolloin poistettu lipeä palautetaan lähelle aluetta, josta se on poistettu (tyypillisesti juuri sihdin 18 yläpuolelle). Tätä tarkoitusta 8 varten on olemassa useita tavanomaisia rakenteita.

Kuva 3 esittää tyypillistä esillä olevan keksinnön mukaista keittimen sihtikokoonpanoa. Useat kuvan 3 ominaisuuksista ovat samanlaisia tai samankaltaisia kuin kuvien 1 ja 2 omi-5 naisuudet; nämä ominaisuudet esitetään lisäämällä aikaisempien kuvien vastaavien osien eteen numero 1.

Ulkokuoren 113 sisällä on sihtikokoonpano 116. Sihtikokoonpano 116 on esitetty kaksinkertaisena sihtinä 118, 119, mutta on syytä huomata, että sihtikokoonpanoon 116 saattaa kuulua 10 yksi, kaksi tai useita sihtejä. Sihdit 118, 119 saattavat olla edellä sihtien 18,19 tavoin rakenteeltaan erityyppisiä, mutta sihdeistä 18, 19 poiketen sihdit 118, 119 ovat kartiomaisia siten, että ne levenevät suspension virtaussuuntaan, joka on esitetty nuolella F. Tämä levennys on tyypillisesti vähintään 0,5 astetta pystysuoraan nähden, ja edullisesti se on enintään noin 10 astetta pystysuoraan nähden. Levennys on myös edullisesti olennaisesti yhtenäinen ja jatku-15 va. Ylemmän sihdin 118 ylempi sisähalkaisija saattaa olla D0, ja alempi sisähalkaisija Di on suurempi kuin halkaisija Do, ja edullisesti niiden välinen kartiomaisuus on olennaisesti vakio. Myös sihdillä 119 on ylempi sisähalkaisija, joka on olennaisesti sama kuin Di, sekä alempi sisähalkaisija D2, joka on suurempi kuin Di, ja edullisesti näiden halkaisijoiden välinen kartiomaisuus on olennaisesti vakio.

20

Vaikka reiättömät levyt 40, 41, 42 onkin kuvassa esitetty suorina sylinterimäisinä pintoina, nekin voivat olla leveneviä kartiomaisia osia. Vaihtoehtoisesti voi ainoastaan toinen sihdeistä 118, 119 leventyä toisen ollessa olennaisesti sylinterimäinen. Näin siis Di saattaa olla olennaisesti sama kuin Do, ja D2 voi olla suurempi kuin Di, tai Di voi olla suurempi kuin Do, ° 2 5 ja D2 voi olla olennaisesti sama kuin Di.

ώ o δ Kuten edellä on kuvattu, sihtien 118, 119 aikaansaama levenevä virtaustie vähentää nesteen g säteittäisen poistamisen aiheuttamaa hakkeen puristumista siinä määrin, että hakkeen mah- dollisuus jäädä sihtiin kiinni vähenee tai poistettavan nesteen määrää voidaan kasvattaa suo- c\j 3 0 riin sylinterimäisiin sihteihin verrattuna.

σ>

Sihtikokoonpanoon 116 tyypillisesti kuuluu rengasmaiset tilat 120, 121 sekä sisäiset kokoojat 122, 123, jotka johtavat nestettä yhteisiin 124, 125 tavanomaiseen tapaan. Tilat 120, 121 9 ja tilat 122, 123 on tyypillisesti kytketty toisiinsa useiden aukkojen (ei esitetty) avulla. Kuten kuvissa 1 ja 2 on esitetty, hakkeen pakkautumista voidaan estää jäljestämällä sihdin 119 alle halkaisijan suurennus 127 tai vastaava.

5 Vaikka sihdit 118, 119 onkin esitetty siten, että niissä on jatkuva sylinteripinta 43, on syytä huomata, että sihtipinnan 43 ei ole pakko olla jatkuva tai sylinterimäinen. Sihtipinta 43 saattaa esimerkiksi koostua useista yksittäisistä pyöreistä sihdeistä tai sihtipinta 43 voi myös koostua vierekkäin sovitetuista sihtipinnoista ja reiättömistä levyistä, jolloin sihtipinnasta muodostuu shakkiruudukkomainen. Samassa astiassa 113 voidaan käyttää - kuten lähes aina 10 käytetäänkin - useampia kuin yhtä sihtikokoonpanoa 116. Sihtikokoonpanon 116 yhteeseen 126 voi myös kuulua kuvan 2 osien 31-35 kaltainen kierrätysjärjestelmä.

Esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä, jossa käytetään kuvan 3 laitetta hienonnettua selluloosapitoista kuitumateriaalia sisältävää suuntaan F virtaavaa suspensiota käsitel-15 lään pystysuorassa astiassa 113, jossa on vähintään yksi halkaisijan siirtymäkohta (kohdassa 40). Menetelmässä on seuraavat vaiheet: Suspensio johdetaan astiaan 113 siten, että se virtaa olennaisesti pystysuoraan virtaus suuntaan F. Suspensiota seulotaan halkaisijan siirtymän 40 kohdalla tai siitä alaspäin (levenevien sihtien 116 ja/tai 119 avulla) nesteen poistamiseksi suspensiosta, joka neste poistetaan yhdettä 126 pitkin, saattaen samalla hakesuspensio leve-2 0 nemään virtaussuunnassa noin 0,5 - 10 asteen kulmassa (sama kulma kuin sihtipintojen 43 levenemiskulma). Lopuksi suspensio poistetaan astiasta nesteen virtaussuunnassa alavirtaan nähden, kuten kuvassa 3 on esitetty. Seulomisvaihe voidaan toistaa vähintään kerran ennen suspension poistamista astiasta. Yhteessä 126 poistettu neste voidaan myös lämmittää ja joh-taa uudelleen astiaan (ja samalla siitä voidaan poistaa osa nesteestä ja/tai siihen voidaan lisä- ° 2 5 tä muuta nestettä) kuvan 2 osien 31 -35 esittämällä tavalla, ώ o δ Esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää suoritettaessa sihdin aukkojen koon ja niiden c muodostaman avoimen alueen prosentuaalisen osuuden on erittäin edullista olla virtaus- suunnassa vakio. Näin siis sen sijaan, että käytettäisiin tankoja, joiden välinen tila (ja siten cvj 3 0 myös avoimen osan prosentuaalinen osuus) kasvaa virtaussuunnassa, kuten yhdysvaltalai- 05 sessa patentissa 3,385,753 on kuvattu, esillä olevan keksinnön mukaisesti tankoja käytettä essä tankojen välinen etäisyys pidetään virtaussuunnassa olennaisesti vakiona. Rei'itettyjä levyjä käytettäessä aukkojen koko ja niiden välinen etäisyys pidetään olennaisesti samana, 10 jolloin sihdin aukkojen prosentuaalinen osuus pysyy virtauksen suunnassa olennaisesti vakiona. Esillä olevan keksinnön tätä piirrettä voi parhaiten tarkastella kuvissa 4 ja 5 kaa-viomaisesti esitetyissä kahdessa esimerkinomaisessa suoritusmuodossa.

5 Kuvat 4A ja 4B ovat molemmat kaaviomaisia kuvia (kuvien mittasuhteita on liioiteltu selvyyden vuoksi), jotka esittävät keksinnön mukaisesti käytettävän sihtikokoonpanon 143 osan lineaarista muotoa. Kokoonpanossa on revitetystä metallilevystä muodostuva sihtipinta 50. Sihtipinnassa 50 on useita reikiä 51 (tyypillisesti uria, kuten kuvassa 4A tai pyöreitä reikiä, kuten kuvassa 4B, mutta muitakin muotoja voidaan käyttää), jotka sijaitsevat toisistaan 10 etäisyyden 52 päässä. Reikien 51 koosta ja niiden välisestä välistä 52 riippumatta reikien koko ja niiden väliset välit ovat olennaisesti vakio virtauksen suunnassa F, joten sihdin pinnan avoimen osan prosentuaalinen osuus pysyy samana suspension liikkuessa suuntaan F. Näin ainoastaan sihtipinnan 50 halkaisijan asteittainen suureneminen (rengasmaisessa kokoonpanossa) mahdollistaa pakkautumisen vähenemistä, ja tästä aiheutuva sihtipinnan alan 15 suureneminen (ilman tarvetta muuttaa avoimen osan prosentuaalista osuutta tai sihdin aukkojen kokoa) mahdollistaa tehokkaamman nesteen poiston keksinnön mukaisesti. Näin siis pinnan 50 reikien 51 koko ja tiheys on olennaisesti yhtenäinen.

Kuvien 4A ja 4B suoritusmuotojen avulla saavutetut tulokset voidaan keksinnön mukaisesti 2 0 saavuttaa minkä tahansa tavanomaisen sihtikokoonpanon avulla. Esimerkiksi kuvassa 5 esitetään tangoista muodostuvan sihtikokoonpanon 243 osa, jota voidaan käyttää esillä olevan keksinnön mukaisesti. Myös tämän kuvan mittasuhteita on liioiteltu selkeyden vuoksi. Tangoista muodostuvaan sihtikokoonpanoon 243 kuuluu useita metallitankoja 54, joita pitää i- tyypillisesti paikallaan vähintään kaksi rengasta 55, 56. Renkaat 55, 56 voivat sijaita missä cm 25 tahansa tankojen 54 kohdalla, mutta kuvassa 5 renkaat on esitetty tankojen ylä- ja alapäissä.

o Kullakin tankojen 54 ryhmällä on väli 57, jonka suunta on olennaisesti sama kuin virtauksen δ F suunta. Välit 57 ovat olennaisesti samankokoisia keskenään ja ne ovat myös olennaisesti c yhtenäisiä suunnassa F. Edullisesti myös sihdin avoimen osan määrä säilyy samana.

I'-- o cvj 3 0 Yhtenäiset aukot 57 voidaan toteuttaa käyttämällä poikkileikkaukseltaan olennaisesti puoli- 05 suunnikkaan muotoisia tankoja suorakulmaisten sijasta. Myös tässä tapauksessa pakkautu mista vähentää ainoastaan sihtikokoonpanon 243 halkaisijan kasvu virtauksen F suunnassa. Sihdin avointen kohtien prosentuaalisen osuuden voi säilyttää samana sovittamalla sopivasti 11 revitettyjä sihtipintoja kuvassa 5 esitettyjen tanko-osuuksien väliin tai järjestämällä aukkoja 58 joihinkin tankoihin 54 niiden virtaus suuntaan F nähden kauimmaiseen päähän. Näin voidaan lisätä poistettavan nesteen määrää suurentamalla sihtipinnan alaa virtauksen suunnassa F ilman, että välien 57 kokoa tai avointen kohtien prosentuaalista osuutta on suurennettava.

5

Kaikissa kuvien 4A, 4B ja 5 suoritusmuodoissa voidaan tarvittaessa käyttää shakkiruuduk-komaista tai muita rei'ittämättömiä sihdin osia kuvan 3 kuvauksen yhteydessä kerrotulla tavalla.

10 Esillä olevan keksinnön mukaisen sihtikokoonpanon pinnan voi toteuttaa myös järjestämällä pinnan aukot vinottain (esimerkiksi koneistamalla pintaan uria 30 - 60 asteen kulmaan, esimerkiksi noin 45 asteen kulmaan pystysuoraan nähden) kuten suomalaisessa patenttihakemuksessa 950626 on kuvattu (tämä kuvaus sisällytetään viitteenä tähän hakemukseen).

15 Näin voidaan siis havaita, että esillä olevan keksinnön mukaisesti voidaan toteuttaa edullinen keitin, sihtikokoonpano ja menetelmä nestesuspension käsittelemiseksi massan tuottamiseksi. Esillä oleva keksintö vähentää lipeänpoistosihtien mahdollisuutta häiritä selluloo-sapitoisen suspension liikettä lisäten samalla poistettavan nesteen määrää. On syytä huomata, että vaikka edellä keksintöä on kuvattu ainoastaan keittimien yhteydessä, keksintöä voi-2 0 daan käyttää kaikissa käsittelyastioissa, joissa käsitellään hienonnetun selluloosapitoisen kuitumateriaalin muodostamaa suspensiota, josta halutaan poistaa nestettä. Näitä astioita ovat esimerkiksi kyllästyssäiliöt, esikäsittelysäiliöt, pesutankit ja valkaisuastiat.

Vaikka keksintöä edellä onkin kuvattu sen tällä hetkellä käytännöllisimpänä ja edullisimpa-cm 2 5 na pidetyssä suoritusmuodossa, alan ammattimiehelle on selvää, että keksintöön voidaan sen i 0 suojapiirin puitteissa tehdä monia muutoksia, joka suojapiiri on myönnettävä oheisten vaa- δ timusten laajimman tulkinnan mukaisesti siten, että se kattaa kaikki vastaavat rakenteet ja c menetelmät.

1 , oo σ>

Claims (20)

1. Hienonnetun selluloosapitoisen kuitumateriaalin käsittelyastiakokoonpano, johon kuuluu: 5 olennaisesti pystysuora astia, jossa on yläosa, alaosa, syöttöaukko yläosassa ja pois- toaukko alaosassa ja jonka lävitse hienonnettu selluloosapitoinen kuitumateriaali virtaa alaspäin virtaussuunnassa, jossa astiassa on olennaisesti sylinterimäinen seinämä (113), tunnettu siitä, että astiassa on syöttöaukon ja poistoaukon välillä vähintään yksi halkaisijaltaan muuttuva siirtymäkohta, ja sihtikokoonpano (116) on sovitettu siirtymäkohdan kohdalle tai 10 juuri sen alapuolelle, että mainittu sihtikokoonpano (116) muodostuu suspensioon kosketuksissa olevasta rengasmaisesta sihtipinnasta (118), joka levenee hienonnetun selluloosapitoisen kuitumateriaalin virtaussuuntaan (F) olennaisesti vakiona pysyvässä kulmassa, joka on pystysuoraan nähden noin 0,5-10 astetta, materiaalin säteen suuntaisen pakkautumisen vähentämiseksi, 15 ja että sihtikokoonpanon pinnan aukkojen (51, 57, 58) koko on virtaussuunnassa olennaisesti vakio.

2. Vaatimuksen 1 mukainen astiakokoonpano, tunnettu siitä että mainittu sihtipinta 2 0 (118) levenee pystysuoraan nähden noin 0,5 - 5 asteen kulmassa.

3. Vaatimuksen 1 tai 2 mukainen astiakokoonpano, tunnettu siitä, että sihtipinnan avointen kohtien prosentuaalinen osuus on virtaussuunnassa (F) olennaisesti vakio. 2 5

4. Jonkin edellä olevan vaatimuksen mukainen astiakokoonpano, tunnettu siitä, että i o sihtikokoonpano (116) on keitto- tai poisto vyöhykkeillä. i δ |r

5. Jonkin edellä olevan vaatimuksen mukainen astiakokoonpano, tunnettu siitä, että i^. mainittu rengasmainen sihtipinta (118) on olennaisesti jatkuva. ou 30 00

6. Jonkin edellä olevan vaatimuksen mukainen astiakokoonpano, tunnettu siitä, että mainitussa sihtipinnassa on ensimmäinen sihtipinta (118), ja että siinä on lisäksi toinen rengasmainen sihtipinta (119), joka sijaitsee olennaisesti välittömästi alavirtaan ensimmäiseen sihtipintaan nähden, joka toinen sihtipinta myös levenee virtauksen (F) suuntaan, ja jossa molempien, ensimmäisen ja toisen, sihtipinnan levenemiskulma on olennaisesti vakio, noin 0,5 - 5 astetta pystysuoraan nähden.

7. Vaatimuksen 6 mukainen astiakokoonpano, tunnettu siitä, että sekä mainitussa en simmäisessä (118) että mainitussa toisessa sihtipinnassa (119) on ensimmäinen ja toinen pää, ja jossa mainitulla ensimmäisellä sihtipinnalla on ensimmäinen halkaisija (Do) mainitussa ensimmäisessä päässä ja toinen, ensimmäistä halkaisijaa suurempi halkaisija (Di) mainitussa toisessa päässä, ja jossa mainitulla toisella sihtipinnalla on mainittu toinen halkaisija 10 pinnan ensimmäisessä päässä sekä kolmas halkaisija (D2) pinnan toisessa päässä, ja joka kolmas halkaisija on suurempi kuin toinen halkaisija.

8. Jonkin edellä olevan vaatimuksen mukainen astiakokoonpano, tunnettu siitä, että mainittu sihtipinta muodostuu revitetystä metallilevystä (50), jonka reikien (51) koko ja ti- 15 heys on olennaisesti yhtenäinen.

9. Jonkin vaatimuksen 1-7 mukainen astiakokoonpano, tunnettu siitä, että mainittu sihtipinta muodostuu useista tangoista (54), jotka on sovitettu virtaus suuntaan (F) nähden olennaisesti poikittain olevan välimatkan päähän toisistaan siten, että tankojen välinen väli- 2. matka(57) on olennaisesti vakio sekä tangosta toiseen että virtaussuunnassa tankojen koko pituuden matkalta.

10. Hienonnetun selluloosapitoisen kuitumateriaalin käsittelyastia, johon kuuluu: T- olennaisesti pystysuora astia, jossa on yläosa, alaosa, syöttöaukko ja poistoaukko ja cm 2 5 jonka lävitse hienonnettu selluloosapitoinen kuitumateriaali virtaa virtaussuunnassa, ja jonka i o astian seinämä (113) on olennaisesti sylinterimäinen, tunnettu siitä että astiassa on vähin- δ tään yksi halkaisijaltaan muuttuva siirtymäkohta mainittujen syöttö- ja poistoaukon välissä; g ja että mainitun siirtymäkohdan kohdalle tai juuri sen alapuolelle, keitto- tai poistovyöhyk- keille, on sovitettu sihtikokoonpano (116), joka muodostuu suspensioon kosketuksissa ole- ou 3 0 vasta rengasmaisesta sihtipinnasta (118), joka levenee hienonnetun selluloosapitoisen kui- σ> tumateriaalin virtaussuunnassa (F) pystysuoraan nähden noin 0,5 - 10 asteen, edullisesti 0,5 - 5 asteen, kulmassa, astiassa olevan materiaalin säteen suuntaisen pakkautumisen välttämiseksi sekä materiaalin läpi virtaavan ja sihtipinnan läpi poistettavan nesteen määrän sekä vir tausnopeuden suurentamiseksi verrattuna rakenteeltaan vastaavaan suoraan sylinterimäiseen pintaan.

11. Menetelmä hienonnetun selluloosapitoisen kuitumateriaalin ja nesteen muodostaman 5 suspension käsittelemiseksi keitto-olosuhteissa olennaisesti pystysuorassa vuokeittimessä, jossa on vähintään yksi olennaisesti rengasmainen sihtipinta (118, 119), tunnettu siitä, että menetelmään kuuluu seuraavat olennaisesti jatkuvasti suoritettavat vaiheet: a) hienonnettua selluloosapitoista kuitumateriaalia sisältävä suspensio johdetaan keittimeen sen yläosan läheisyyteen, josta se virtaa keittimessä alaspäin pitkin ensimmäistä 10 virtaustietä, jolla on ensimmäinen halkaisija; b) suspensiosta poistetaan ensimmäisellä virtaustiellä nestettä käyttäen vähintään yhtä sihtipintaa (118), jonka aukkojen koko ja avoimen osan prosentuaalinen osuus on vir-taussuunnassa olennaisesti vakio; c) vaiheen b) aikana saatetaan hienonnettua selluloosapitoista kuitumateriaalia sisäl-15 tävä suspensio siirtymään ensimmäiseltä virtaustieltä toiselle, levenevälle, virtaustielle, jolla on alussa toinen halkaisija ja joka levenee pystysuoraan nähden noin 0,5 - 10 asteen kulmassa; sekä d) kemiallista massaa poistetaan keittimen alaosasta. 2 0

12. Vaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen halkaisija on yh täsuuri tai suurempi kuin ensimmäinen halkaisija, ja johon kuuluu vaiheen c) jälkeen ja ennen vaihetta d) suoritettava lisävaihe e), jossa alaspäin liikkuva suspensio saatetaan liikkumaan kolmatta, levenevää, virtaustietä pitkin, jolla virtaustiellä on alkuhalkaisija, joka on yhtäsuuri tai suurempi kuin toinen halkaisija. O oc (M 25

13. Vaatimuksen 11 tai 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen virtaustie δ levenee olennaisesti vakiona säilyvässä kulmassa, joka on pystysuoraan nähden noin 0,5 - 5 c astetta. CL h-· O (M 3 0

14. Vaatimuksen 12 tai 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kolmas virtaustie oo levenee olennaisesti vakiona pysyvässä kulmassa, joka on pystysuoraan nähden noin 0,5 -10 astetta.

15. Vaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siihen kuuluu lisävaihe, jossa vaiheessa c) poistettua nestettä lämmitetään ja lämmitetty neste palautetaan keittimeen lähelle kohtaa, josta se poistettiin.

16. Vaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä on lisävaihe, jossa vaiheet b), c) ja e) toistetaan vähintään kerran ennen vaiheen d) suorittamista.

17. Jonkin vaatimuksen 12-16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheitten b), c) ja e) jälkeen suspensio liikkuu alaspäin sylinterimäistä virtaustietä ennen vaihetta d). 10

18. Menetelmä hienonnetun selluloosapitoisen kuitumateriaalin ja nesteen muodostaman suspension käsittelemiseksi olennaisesti sylinterimäisessä pystysuorassa astiassa, jossa on vähintään yksi olennaisesti rengasmainen sihtipinta (118, 119), tunnettu siitä, että menetelmään kuuluu seuraavat vaiheet: 15 a) suspensiota johdetaan astiaan, jossa on vähintään yksi halkaisijaltaan muuttuva siirtymäkohta, siten että suspensio virtaa astiassa virtaussuunnassa (F) olennaisesti pystysuoraan; b) suspension virratessa virtaus suuntaan siitä poistetaan sihdin avulla nestettä, halkaisijan muutoksen kohdalla tai siitä välittömästi virtaus suuntaan nähden alavirtaan päin, 2. saattaen samalla suspensio laajenemaan virtaussuunnassa noin 0,5 - 10 asteen kulmassa käyttäen vähintään yhtä levenevää sihtipintaa (118), jossa on olennaisesti vakiokokoiset aukot; ja c) poistetaan suspensio astiasta vaiheesta b) virtaus suuntaan nähden alavirtaan. cm 2 5

19. Vaatimuksen 18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheet a) - c) suoritetaan i o olennaisesti jatkuvasti siten, että virtaussuunta on olennaisesti alaspäin. δ

20. Vaatimuksen 18 tai 19 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että astiassa on vähin- h- tään kaksi halkaisijan siirtymäkohtaa, ja jossa vaihetta b) suoritetaan kunkin siirtymäkohdan c\j 3 0 kohdalla tai välittömästi siitä alavirtaan päin ennen vaiheen c) suorittamista. σ>