FI122841B

FI122841B - Method and apparatus for making cellulosic pulp

Info

Publication number: FI122841B
Application number: FI20055289A
Authority: FI
Inventors: Tuomo Nykaenen; Lasse Hernesniemi; Rami Lampinen; Antti Tuominen
Original assignee: Metso Paper Inc
Priority date: 2004-10-04
Filing date: 2005-06-06
Publication date: 2012-07-31
Also published as: FI20055289A0; US20060070710A1; WO2006037857A1; WO2006037858A1; FI20055289A

Description

Menetelmä ja laitteisto selluloosamassan valmistamiseksiMethod and apparatus for making cellulosic pulp

Keksinnön ala 5 Keksinnön kohteena on oheisen patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä selluloosamassan valmistamiseksi. Keksinnön kohteena on myös laitteisto em. menetelmän toteuttamiseksi oheisen patenttivaatimuksen 15 johdanto-osan mukaisesti.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to a process for the production of cellulosic pulp according to the preamble of claim 1. The invention also relates to an apparatus for carrying out the above method according to the preamble of claim 15.

10 Keksinnön taustaBackground of the Invention

Selluloosan keiton tarkoituksena on poistaa ligniinipitoisesta raaka-aineesta, kuituja toisiinsa sitova ligniini ja saada kuidut erilleen toisistaan, jotta ne voidaan hyödyntää sellun- ja/tai paperin valmistuksessa. Käy-15 tettäessä puuta raaka-aineena, edeltää keittoa raaka-aineen haketus eli puun pilkkominen keittoprosessin vaatimaan optimikokoon. Sulfaat-tikeitossa, eli kraft-keitossa keitto tapahtuu käyttämällä keittoliuoksena vahvasti alkalista valkolipeää, joka koostuu pääosin natriumhydroksi-dista (NaOH) ja natriumsulfidista (Na2S).The purpose of cellulose cooking is to remove the lignin-containing raw material, the lignin that binds the fibers and to separate the fibers so that they can be utilized in the manufacture of pulp and / or paper. When using wood as a raw material, the soup is preceded by the chipping of the raw material, that is, cutting the wood to the optimum size required by the cooking process. In sulfate teak, i.e. kraft cooking, the cooking is carried out using a strongly alkaline white liquor consisting mainly of sodium hydroxide (NaOH) and sodium sulfide (Na2S) as the cooking solution.

2020

Jatkuvassa keittomenetelmässä ennen keittoa itse hakepaloista sekä hakepalojen välisistä tiloista poistetaan kaasuja, lähinnä ilmaa, johtamalla hakkeen joukkoon kuumaa höyryä. Kaasujen poistaminen hake-palojen välisistä tiloista vähentää keittimen tasaista toimintaa häiritse-25 vien kaasujen määrää. Lisäksi, kun kaasut poistetaan hakepaloista, g palat imevät itseensä paremmin keittokemikaaleja, parantaen siten ™ keiton saantoa ja siitä saatavan massan laatua.In the continuous cooking process, before the cooking, the chips themselves and the spaces between the chips are degassed, mainly air, by introducing hot steam into the chips. Removing gases from spaces between the chips will reduce the amount of gas that interferes with the smooth operation of the digester. In addition, when the gases are removed from the chips, g pieces absorb better the cooking chemicals, thereby improving the yield of the soup and the quality of the pulp obtained therefrom.

o 2 Edellä kuvatun kaasunpoistovaiheen jälkeen hake saatetaan kosketuksi; 30 siin keittoliuoksen kanssa, eli imeytetään keittoliuoksella. Imeytyksen tehtävänä on jakaa keittokemikaalit hakkeen sisään niin tasaisesti kuin c3 mahdollista ja kyllästää hake keittoliuoksella. Imeytyksessä keittoliuos LT) g penetroituu nopeasti höyrykäsitellyn hakkeen onteloihin paine-eron tai ° kapillaarivoimien vaikutuksesta. Kun hake on kyllästetty keittoliuok- 35 sella, tapahtuvat keittoliuoksen aktiivisten kemikaalien aineensiirrot diffuusion ohjaamana. Diffuusion nopeuteen vaikuttavat merkittävimmin 2 kemikaalien konsentraatio hakepalasen ulkopuolella olevassa nesteessä ja hakepalan sisällä olevassa penetroituneessa nesteessä sekä nesteen lämpötila.o 2 After the degassing step described above, the chips are contacted; 30 so that it is soaked in the saline solution. The purpose of impregnation is to distribute the cooking chemicals into the chips as evenly as possible and to impregnate the chips with the cooking solution. Upon impregnation, the cooking solution LT) g rapidly penetrates into the cavities of the steam-treated chips by differential pressure or by capillary forces. When the chips are impregnated with the cooking solution, the active chemicals in the cooking solution are transported by diffusion. The diffusion rate is mainly influenced by the concentration of chemicals in the liquid outside the chips and in the penetrated fluid inside the chips, as well as the temperature of the liquid.

5 Imeytyksen jälkeen hake johdetaan keittoon. Keitossa tapahtuva ligniinin liukeneminen, eli delignifikaatio, voidaan jakaa reaktionopeuden ja selektiivisyyden suhteen karkeasti kolmeen vaiheeseen. Nämä vaiheet ovat uutos-, bulkki- ja jäännösdelignifiointi. Näistä uutosdelignifiointi tapahtuu itse asiassa jo imeytysvaiheessa, jolloin keittoliuos imeytyy 10 hakkeeseen. Uutosvaiheessa ligniinin reaktionopeus on pieni johtuen alhaisesta lämpötilasta (tyypillisesti < 140 °C). Uutosvaiheelle on ominaista runsas alkalin kulutus, joka aiheutuu suurelta osin hemiselluloo-san purkautumisreaktioista syntyvien happamien ryhmien neutralisoi-tumisesta sekä uuteaineiden reaktioista. Ligniiniä liukenee uutosvai-15 heessa vain 15-25 % sen kokonaismäärästä. Keiton keskeisin osa ligniinin poiston kannalta on bulkkivaihe, joka alkaa raaka-aineesta riippuen noin 135 - 150 °C:n lämpötilassa, minkä jälkeen ligniinin liukenemisnopeus kasvaa voimakkaasti lämpötilan edelleen kohotessa. Bulkkivaiheessa ligniinistä poistuu 70 - 80 %. Jäännösdelignifiointi-20 vaihe alkaa, kun noin 90% ligniinistä on liuennut. Tällöin ligniinien liukenemisnopeus hidastuu ja hiilihydraattien liukenemisnopeus ylittää ligniinin liukenemisnopeuden.5 After soaking, the chips are led to the soup. The boiling lignin dissolution, i.e. delignification, can be roughly divided into three steps in terms of reaction rate and selectivity. These steps are extraction, bulk and residual delignification. Of these, extraction delignification occurs in fact already at the impregnation stage, whereby the digestion solution is absorbed into 10 chips. In the extraction step, the reaction rate of the lignin is low due to the low temperature (typically <140 ° C). The extraction step is characterized by high alkali consumption, which is largely due to the neutralization of the acidic groups formed by the hemicellulose depletion reactions and the reaction of the extractants. Lignin is only soluble in the leach phase at 15-25% of its total volume. The most important part of the soup for lignin removal is the bulk step, which starts at about 135-150 ° C depending on the raw material, after which the lignin dissolution rate increases sharply as the temperature continues to rise. In the bulk phase, 70-80% of the lignin is eliminated. The residual delignification-20 step begins when about 90% of the lignin is dissolved. Hereby the dissolution rate of the lignins slows down and the dissolution rate of the carbohydrates exceeds the dissolution rate of the lignin.

Sulfaattiprosesissa keittoon vaikuttavia tekijöitä ovat lähinnä puun omi-25 naisuudet ja hakelaatu, keittoaika ja -lämpötila sekä alkali-puusuhde, g neste-puusuhde ja valkolipeän sulfidikonsentraatio Hakelaatu, erityi- ™ sesti sen koko ja dimensiot vaikuttavat ratkaisevasti keiton onnistumi- v seen ja sen nopeuteen. Erityisesti hakepalan paksuus vaikuttaa siihen, 2 miten pitkä kemikaalien kuljetusmatka hakepalan keskiosiin on ja mi- ϊ 30 ten nopeasti kemikaalit kulkeutuvat hakepalan keskiosiin. Lämpötilan nostaminen nostaa sekä kuljetusnopeutta että reaktionopeutta. Keitto-c3 aika ja -lämpötila vaikuttavat keittoon siten, että mitä korkeampi keiton LT) g loppulämpötila on, sitä lyhyempi on keittoaika. Keittoaika lyhenee ° myös, jos keiton alussa lämpötila nostetaan nopeasti loppulämpötilaan.In the sulphate process, the factors that influence cooking are mainly the wood properties and the chips quality, the cooking time and temperature and the alkaline-wood ratio, g liquid-ratio and white liquor sulphide concentration Chip quality, especially its size and dimensions . Particularly, the thickness of the chips affects 2 how long the chemicals are transported to the center of the chip and how quickly the chemicals reach the center of the chip. Raising the temperature increases both the transport rate and the reaction rate. The cooking time and temperature affect the cooking so that the higher the final cooking temperature LT) g, the shorter the cooking time. The cooking time is also reduced if the temperature is quickly raised to the final temperature at the beginning of the cooking.

35 Lämpötilan nostonopeus delignifioinnin bulkkivaiheen alkamislämpöti-laan on kriittinen vaihe. Jos imeytys on riittämätön ja nostonopeus on 3 liian suuri, delignifioituminen tapahtuu vain hakkeen pintakerroksissa ja alkalin väkevyys pienenee, ennen kuin se saavuttaa hakkeen sisäosan. Lisäksi se mahdollistaa ei-toivotut ligniinin kondensaatioreaktiot alkalin puutosalueilla ja kuitujen erottuminen on epätäydellistä. Alkali-puu-5 suhde tarkoittaa alkalin määrää suhteessa puun kuivapainoon ja se vaihtelee tyypillisesti välillä 12 - 25% riippuen raaka-aineesta ja halutusta keittoasteesta. Suhteellisesti suuremmilla alkalimäärillä keitto tapahtuu nopeammin ja tuotanto kasvaa, mutta samalla myös kierrätettävien kemikaalien määrä lisääntyy ja keittosaanto huononee.The rate of increase in temperature to the starting temperature of the bulk phase of delignification is a critical step. If the absorption is insufficient and the lifting speed is 3 too high, delignification occurs only on the surface layers of the chips and the alkali concentration decreases before it reaches the inner part of the chips. In addition, it allows unwanted lignin condensation reactions in alkali deficient areas and the separation of fibers is incomplete. The alkali-wood-5 ratio refers to the amount of alkali in relation to the dry weight of the wood and typically ranges from 12 to 25% depending on the raw material and the degree of cooking desired. With relatively higher amounts of alkali, cooking takes place faster and production increases, but at the same time the amount of chemicals recycled increases and the cooking yield decreases.

1010

Sulfidikonsentraatiolla tarkoitetaan natriumsulfidin pitoisuutta valkolipeässä (mol/l). Imeytyksen ja keiton olosuhteissa aktiivinen sulfidikomponenti on vetysulfidi HS-ioni, joka muodostuu natriumsulfidin hydrolyysissä seuraavan kaavan mukaisesti: 15Sulphide concentration means the concentration of sodium sulphide in white liquor (mol / l). Under the conditions of absorption and cooking, the active sulfide component is the hydrogen sulfide HS ion formed by hydrolysis of sodium sulfide according to the following formula:

Na2S + H20 (Na++ HS“)+ (Na++OH') (1)Na 2 S + H 2 O (Na ++ HS ') + (Na ++ OH') (1)

Kuten huomataan, natriumsulfidin hydrolyysissä muodostuu myös toista imeytyksen ja keiton aktiivista komponenttia hydroksyyli-ionia 20 OH'.. Valkolipeän vetysulfidikonsentraatio vaihtelee laajasti riippuen raaka-aineesta ja sellutehtaan laitekannasta ollen tyypillisesti 0,2 - 0,9 mol/l. Imeytys- ja keittovaiheessa tapahtuu imeytyslipeän ja keittoliuoksen laimentumista hakeveden, mahdollisen imeytyksen ja keiton neste:puu-suhteen säätämiseksi lisättävän nesteen sekä 25 reaktioveden ansiosta. Imeytysvaiheen alussa imeytyslipeän g sulfidikonsentraatio on tyypillisesti 0,1 - 0,4 mol/l. Imeytyksen ja keiton ™ aikana keittolipeän hydroksyyli- ja vetysulfidikonsentraatio laskevat, v sillä keiton jälkeen keittolipeässä on noin 10 % annostellusta 2 hydroksyylistä ja noin 70 % vetysulfidista.Vetysulfidikonsentraation g 30 kasvattaminen saa aikaan delignifiointinopeuden lisääntymisen, erityisesti matalissa lämpötiloissa. Keiton kannalta olisi siis suotavaa, c3 että keittoliuoksen vetysulfidikonsentraatio erityisesti hakepalan sisälläAs noted, the second active component of absorption and cooking in the hydrolysis of sodium sulfide also produces hydroxyl ion 20 OH '. The concentration of hydrogen sulfide in white liquor varies widely depending on the raw material and the pulp mill equipment, typically 0.2-0.9 mol / l. During the soaking and cooking phase, the soaking liquor and the broth are diluted with chewing water, possible absorption and cooking liquid due to the addition of liquid to the wood and the reaction water. At the beginning of the impregnation step, the sulfide concentration of the absorption broth g is typically 0.1 to 0.4 mol / l. During absorption and cooking ™, the hydroxyl and hydrogen sulfide concentration in the cooking liquor decreases because after cooking, the cooking liquor contains about 10% of the dosed 2 hydroxyl and about 70% hydrogen sulfide. So, for cooking, it would be desirable that the concentration of hydrogen sulphide in the cooking solution, especially within the chips

LOLO

g olevan keittoliuoksen vetysulfidikonsentraatio, olisi mahdollisimman ° suuri jo delignifioinnin aikaisessa vaiheessa, eli imeytysvaiheessa ja 35 viimeistään bulkkivaiheen alussa. Tällaisia menetelmiä, joissa imeytysvaiheessa käytettävän keittoliuoksen vetysulfidikonsentraatiota 4 on pyritty nostamaan, on esitetty useita erilaisia. Eräs keino on tuoda keittovaiheesta saatavaa mustalipeää imeytykseen, kuten on esitetty US-patentissa 5,053,108. Tällöin kuitenkin saadaan aikaan vain vetysulfidi-ionipitoisuuden suhteellinen konsentraation kasvu 5 hydroksidi-ionien määrään verrattuna, eikä absoluuttinen vetysulfidikonsentraatio ole välttämättä kovin korkea verrattuna esimerkiksi valkolipeään.g hydrogen sulphide concentration in the cooking solution would be as high as possible already at the early stage of delignification, i.e. at the absorption stage and at the latest at the beginning of the bulk stage. Several methods have been proposed for increasing the hydrogen sulfide concentration 4 of the cooking liquor used in the impregnation step. One way is to introduce the black liquor from the cooking step into absorption, as disclosed in U.S. Patent 5,053,108. However, only a relative increase in the concentration of hydrogen sulphide ion relative to the amount of hydroxide ions is achieved, and the absolute concentration of hydrogen sulphide is not necessarily very high compared to, for example, white liquor.

VVO-julkaisussa 03/062524 on esitetty menetelmä keiton saannon 10 parantamiseksi nostamalla keittovaiheen kuiva-ainepitoisuutta, jossa keitosta otettua mustalipeää haihdutetaan ja palautetaan se takaisin keittovaiheen alkuun. Keittovaiheen lopusta viedään näin muodostunutta mustalipeää imeytykseen. Menetelmä nostaa keittovaiheen absoluuttista vetysulfidikonsentraatiota, mutta ei saa 15 aikaan todellista etua. On nimittäin todettu, että sulfidikonsentraation tulee olla korkealla jo uutosdelignifioinnin aikana, eli imeytyksessä, jotta sen tuoma saantoetu ja keittoreaktioiden nopeutuminen voidaan täysin hyödyntää. Em. julkaisussa kuvatussa menetelmässä uutosdelignifioinnin vetysulfidikonsentraatiota laskevat valkolipeään 20 verrattuna sekä keiton mustalipeään sekoittuva pesuvesi, että hakkeen mukana tuleva vesi. Lisäksi keittoperäinen mustalipeä sisältää paljon liuennutta ligniiniä, jonka vieminen imeytykseen hidastaa imeytysvaiheessa tapahtuvaa uutosdelignifiointia ja edelleen varsinaisen keittovaiheen bulkkidelignifiointia massavaikutuslain 25 mukaisesti. Myös ligniinin kondensoitumisreaktiot lisääntyvät erityisesti ^ alhaisilla aikatasoilla oltaessa.WO 03/062524 discloses a method for improving the yield of the soup by increasing the solids content of the cooking step, whereby the black liquor taken from the soup is evaporated and returned to the beginning of the cooking step. At the end of the cooking stage, the black liquor thus formed is taken for absorption. The process increases the absolute hydrogen sulfide concentration in the cooking step, but does not provide any real advantage. Indeed, it has been found that the sulfide concentration must be high already during the digestion delignification, i.e. absorption, in order to take full advantage of its yield and acceleration of cooking reactions. Em. In the method described in the publication, the hydrogen sulphide concentration of the extraction delignification is reduced, as compared to white liquor 20, both the washing water mixed with the black liquor of the soup and the water accompanying the chips. In addition, black liquor from the kitchen contains a large amount of dissolved lignin, the introduction of which into the slowing process slows down the leaching delignification at the leaching stage and further bulk bulk delignification at the cooking stage according to the Mass Effect Act. Lignin condensation reactions also increase, especially at low time levels.

oo

(M(M

v SE-patentissa 521678 imeytysvaiheen sulfidikonsentraatiota nostetaan 2 tuomalla imeytysvaiheeseen sellun keitosta mustalipeää, jonka kuiva- ϊ 30 ainepitoisuutta on nostettu haihduttamalla siitä vettä. Menetelmän avulla imeytyksessä ja keiton alkuvaiheissa käytettävän keittoliuoksen c3 vetysulfidikonsentraatio nousee jonkin verran. Ongelmana tässä LT) g menetelmässä on se, että keittovaiheesta tuotavan mustalipeän ° vetysulfidikonsentraatio ei ole käytännössä kovin korkea, koska keittoa 35 edeltävä imeytysvaihe laskee sitä hakeveden vuoksi. Jotta keiton jälkeisen mustalipeän vetysulfidikonsentraatio saadaan riittävän 5 korkeaksi että siitä olisi hyötyä imeytysvaiheessa, on SE-patentin menetelmän mukaisessa järjestelmässä keittovaiheeseen lisättävä paljon valkolipeää, millä on negatiivinen vaikutus keiton saantoon, koska bulkkivaiheessa esiintyy tällöin yhtäaikaisesti korkea hydroksyyli-5 pitoisuus ja korkea lämpötila. Myös tässä sovelluksessa keitosta peräisin oleva mustalipeä hidastaa keittoreaktioita.v In SE patent 521678, the sulfide concentration of the impregnation step is increased by introducing into the impregnation step pulp black liquor having a dry matter content increased by evaporation of water. The process results in a slight increase in the hydrogen sulphide concentration of the cooking medium c3 used in the absorption and in the initial stages of cooking. The problem with this LT) g process is that the concentration of hydrogen sulfide in the black liquor from the cooking step is not very high in practice because it is lowered by the chewing water due to the absorption step before cooking 35. In order to obtain a sufficiently high hydrogen sulphide concentration in the post-cooking black liquor to be useful in the absorption step, the system according to the SE patent method requires a large amount of white liquor to be added to the cooking stage, which has a negative effect on the boiling yield. Also in this application, the black liquor from the soup slows down the cooking reactions.

Keksinnön Ivhvt selostus 10 Nyt esitettävän keksinnön tarkoituksena on siten saada aikaan menetelmä ja laitteisto, joka välttää edellä esitetyissä menetelmissä esiintyvät ongelmat ja jonka avulla saadaan imeytysvaiheessa käytettävän imeytyslipeän sulfidikonsentraatio nostettua mahdollisimman korkealle. Tämän seurauksena delignifioitumisreaktiot 15 nopeutuvat ja keiton hiilihydraattisaanto paranee.DESCRIPTION OF THE INVENTION The object of the present invention is thus to provide a process and apparatus which avoids the problems encountered in the above processes and which allows the sulfide concentration of the leaching liquor used in the impregnation step to be raised as high as possible. As a result, delignification reactions are accelerated and the carbohydrate yield of the soup is improved.

Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty itsenäisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.To accomplish this purpose, the method according to the invention is essentially characterized in what is set forth in the characterizing part of independent claim 1.

2020

Keksinnön mukaiselle laitteistolle on puolestaan pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty itsenäisen patenttivaatimuksen 15 tunnusmerkkiosassa.The apparatus according to the invention, in turn, is mainly characterized by what is disclosed in the characterizing part of independent claim 15.

25 Muissa, epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa on esitetty eräitä keksin- ^ nön edullisia suoritusmuotoja.Other dependent claims disclose some preferred embodiments of the invention.

(M(M

v Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että imeytyksessä käytettävän i imeytyslipeän vetysulfidikonsentraatiota nostetaan konsentroimalla 30 imeytyksessä käytettävää imeytyslipeää ja kierrättämällä konsentroitu imeytyslipeä takaisin imeytysvaiheeseen. Veden haihduttaminen c3 nostaa imeytyslipeän vetysulfidikonsentraation korkeaksi. Myös g imeytyslipeän hydroksyyli-konsentraatio pysyy riittävän korkeana ™ hiilihydraattien purkautumisreaktioista huolimatta. Tämä estää ligniinin 35 kondensoitumisreaktioita. Imeytyslipeän konsentroimisessa haihdute taan vapaata vettä imeytysliuoksesta, jolloin diffuusion vaatimat 6 konsentraatioerot pysyvät korkeina ja diffuusionopeus kasvaa. Imeytys-lipeän kierrätyksen ansiosta imeytyksen alussa tapahtuvan hydrolyysin yhteydessä liuenneet hiilihydraatit saadaan takaisin imeytykseen, mikä parantaa prosessin kokonaissaantoa massavaikutuslain mukaisesti.The invention is based on the idea that the hydrogen sulphide concentration of the absorption liquor used for absorption is raised by concentrating the absorption liquor used for absorption and circulating the concentrated absorption liquor back to the absorption stage. Evaporation of water c3 raises the concentration of hydrogen sulphide in the absorption liquor to a high level. Also, the hydroxyl concentration of the g absorption broth remains high enough despite the carbohydrate depletion reactions. This prevents condensation reactions of lignin 35. Concentration of the infiltration liquor evaporates the free water from the infiltration solution, whereby the concentration differences required for diffusion remain high and the diffusion rate increases. Through absorption-lye recirculation, the carbohydrates dissolved during the initial hydrolysis are re-absorbed, which improves the overall yield of the process according to the Mass Effect Act.

5 Lisäksi näin säästyneillä hiilihydraateilla on todettu olevan katalysoiva vaikutus keittoon.In addition, the carbohydrates thus saved have been found to have a catalytic effect on cooking.

Tämä kaikki mahdollistaa tekniikan tason menetelmiä korkeamman imeytyslämpötilan käyttämisen, mikä keksinnön mukaisessa 10 menetelmässä vaihtelee välillä 100 - 170 °C, ollen edullisesti imeytyksen alussa 100 - 135 °C ja imeytyksen lopussa 120 - 150 °C. Korkean imeytyslämpötilan ansiosta imeytyslipeässä oleva vetysulfidi reagoi ligniinin kanssa ja kiinnittyy kemiallisesti hakepalojen puumatriisiin. Tämän seurauksena varsinainen keitto nopeutuu ja 15 keiton kokonaissaanto kasvaa. Korkea imeytyslämpötila paitsi tehostaa imeytymistä, jolloin imeytymistä ei enää tapahdu keittovaiheessa, saa se myös aikaiseksi sen, että hiilihydraattien purkautumisessa muodostuvat hapot neutralisoidaan jo imeytysvaiheessa eikä keittovaiheessa, jolloin itse keittovaiheessa tarvitaan vähemmän selluloosaa pilkkovaa 20 alkalia eli keitto on selektiivisempi..All of this allows the use of a higher absorption temperature than the prior art methods, which in the process of the invention ranges from 100 to 170 ° C, preferably from 100 to 135 ° C at the beginning of the impregnation and from 120 to 150 ° C. Due to the high soaking temperature, the hydrogen sulphide in the soaking liquor reacts with the lignin and is chemically attached to the wood matrix of the chips. As a result, the actual soup is accelerated and the overall yield of 15 soups is increased. The high absorption temperature not only enhances absorption, so that absorption no longer occurs in the cooking stage, it also causes the acids formed during the carbohydrate depletion to be neutralized already in the absorption phase and not in the cooking phase, which requires less cellulose-degrading 20 alkalines.

Koska keksinnön mukaisessa menetelmässä imeytysvaiheessa kulutetaan paljon alkalia neutralisointi-, uuteaine- ja vastaaviin reaktioihin ja samanaikaisesti imeytyslipeää kierrätetään voimakkaasti, voidaan 25 imetysvaiheeseen lisätä kaikki tai lähes kaikki valkolipeä, ilman että g imeytyslipeän hydroksyylikonsentraatio kasvaa hetkellisesti liian korke- ™ aksi, millä olisi haitallinen vaikutus selluloosaan ominaisuuksiin, kuten ° viskositeettiin tai keiton saantoon. Valkolipeä lisätään imeytyslipeän ^ joukkoon, ennen sen konsentroimista. Valkolipeän lisäämisestä imey- £ 30 tyslipeän joukkoon seuraa, että vetysulfidikonsentraatio on korkea mikä edesauttaa vetysulfidin ja ligniinin välisiä reaktioita imeytysvaiheessa ja £3 bulkkivaiheen alussa. Myös keittovaiheeseen siirtyvän alkalin määrä g laskee huomattavasti, mikä parantaa massan viskositeettia, koska ^ selluloosan purkautuminen alkaa korkeissa lämpötiloissa alkalin 35 läsnäollessa. Tämä parantaa myös keiton kokonaissaantoa, koska 7 puu-raaka-aineessa oleva kristallisoitunut selluloosa ei vielä reagoi imeytysvaiheen lämpötiloissa huolimatta alkalin läsnäolosta.Because the process of the invention consumes a lot of alkali in the absorption step for neutralization, extractant and similar reactions, and the absorption liquor is heavily recycled at the same time, all or almost all white liquor can be added to the lactation step without temporarily increasing the hydroxyl concentration of properties such as viscosity or yield of soup. The white liquor is added to the absorption liquor, prior to concentration. It follows from the addition of white liquor to the absorption liquor of £ 30 that the concentration of hydrogen sulphide is high, which facilitates the reaction between hydrogen sulphide and lignin at the absorption stage and at the beginning of the bulk phase. Also, the amount of alkali g entering the cooking stage is significantly reduced, which improves the viscosity of the pulp, since the decomposition of cellulose begins at high temperatures in the presence of alkali 35. This also improves the overall yield of the soup, since the crystallized cellulose in the 7 wood raw materials does not yet react at the temperatures of the impregnation stage despite the presence of alkali.

Imeytyslipeään, ennen sen konsentroimista lisättävä valkolipeä myös 5 vähentää haihdutettavan imeytyslipeän kuohumista ja tehostaa veden-erotusta.The white liquor added to the absorption liquor before concentrating also reduces the effervescence of the absorbent liquor to be evaporated and enhances the water separation.

Imeytyslipeän konsentroiminen eli veden poistaminen siitä voi tapahtua millä tahansa lipeän haihduttamiseen soveltuvalla menetelmällä, esi-10 merkiksi paisuttamalla lämmitettyä lipeää tai haihduttamalla sitä. Edullisesti imeytyslipeän haihduttamisessa käytetään sellutehtaan kemikaalien talteenottolaitokseen kuuluvan haihduttamon ainakin yhtä haihdutinyksikköä. Kun imeytyslipeästä poistetaan vettä, siinä olevan natriumsulfidin määrä nousee suhteessa natriumhydroksidin määrään, 15 eli sen sulfiditeetti kasvaa.Concentration of the absorption liquor, i.e. the removal of water therefrom, can be accomplished by any suitable method for evaporating the liquor, for example by swelling or evaporating the heated liquor. Preferably, the evaporation liquor utilizes at least one evaporator unit at the pulp mill chemical recovery plant. When the absorption broth is dehydrated, the amount of sodium sulfide present in the broth increases in proportion to the amount of sodium hydroxide, thus increasing its sulfide content.

Haihdutinyksiköstä konsentroitunut imeytyslipeä johdetaan säiliöön, jossa sen viipymäaika on säädetty sellaiseksi, että imeytyslipeässä oleva suopa tai vastaava nousee säiliössä olevan imeytyslipeän pinnal-20 le ja voidaan erottaa siitä. Näin voidaan pienentää imeytysvaihetta seuraavien keitto- ja pesuvaiheiden COD-kuormaa. Suovanerotuk-sessa käytettävä säiliö on edullisesti jokin haihduttamon olemassa oleva säiliö.From the evaporator unit, the concentrated absorbent liquor is led to a container where its residence time is adjusted so that the soap or the like in the absorbent liquor rises to and can be separated from the surface of the absorbent liquor in the container. This can reduce the COD load of the cooking and washing steps following the impregnation step. Preferably, the tank used for the desiccation separation is an existing tank in the evaporator.

25 Keksinnön avulla imeytyslipeän vetysulfidikonsentraatio saadaan ^ nostettua kaksinkertaiseksi verrattuna tunnetun tekniikan mukaiseen,By means of the invention, the hydrogen sulfide concentration of the absorption broth is doubled compared to the prior art,

OO

^ mustalipeää imeytyksessä käyttävään prosessiin.^ black liquor absorption process.

0 1 Keiton saantoa voidaan vielä parantaa haihdutettuun imeytyslipeään g 30 lisättävien polysulfidien avulla. Polysulfidit hapettavat hiilihydraattien reaktiiviset pääteryhmät alkalistabiileiksi. Polysulfidit voidaan esimer-c3 kiksi muodostaa massanvalmistuslaitteistossa lisäämällä konsentroi- g tuun imeytyslipeään keitosta saatavaa mustalipeää, johon on lisätty ° happea. Happi saa mustalipeän ligniinirakenteet hapettumaan kinoni- 35 yhdisteiksi, jotka pelkistävät imeytyslipeässä olevaa vetysulfidia poly-sulfideiksi.0 1 The recovery of the soup can be further improved by the addition of polysulphides to the evaporated liquor g 30. Polysulfides oxidize the reactive end groups of carbohydrates to alkali-stable. For example, the polysulphides can be formed in a pulping plant by adding concentrated black liquor to the concentrated absorber liquor with added oxygen. Oxygen causes the lignin structures of the black liquor to oxidize to quinone compounds, which reduce the hydrogen sulfide in the absorption broth to poly-sulfides.

88

Haketta siirrettäessä imeytysvaiheesta keittovaiheeseen, siirtyy imey-tyslipeää keittovaiheeseen pääosin hakepalojen sisällä sekä hieman hakepalojen ulkopuolella ns. vapaana nesteenä, jonka määrä pyritään 5 pitämään mahdollisimman pienenä prosessiteknisillä ratkaisuilla. Itse keittovaiheen neste:puu-suhde voidaan säätää halutuksi palauttamalla keiton jälkeistä lipeää keiton alkuun, mutta ei imeytysvaiheeseen.When moving the chips from the absorption phase to the cooking phase, the suction liquor is transferred to the cooking phase mainly inside the chips and slightly outside the chips. free liquid, the amount of which is to be kept as low as possible by process engineering solutions. The cooking liquid itself: The wood ratio can be adjusted to the desired level by returning the post-cooking liquor to the beginning of the cooking but not to the absorption phase.

Keksinnön mukaisen menetelmän avulla saadaan aikaan imeytys-10 olosuhteet, joissa imeytyslipeän liuenneen orgaanisen ja epäorgaanisen kuiva-aineen konsentraatiot ovat korkeita verrattuna tekniikan tason mukaisiin menetelmiin. Keksinnön mukaisella laitteistolla imey-tys- ja keittovaiheen nestekierrot voidaan erottaa toisistaan ja käyttää hyväksi sellutehtaalla olemassa olevaa laitteistokantaa.The process of the invention provides impregnation conditions where the concentrations of dissolved organic and inorganic solids in the impregnation liquor are high compared to prior art methods. With the apparatus of the invention, the fluid circulation in the suction and cooking stages can be separated and utilized in the pulp mill.

1515

Edellä mainittujen lukuisien etujen lisäksi keksinnön etuna on, että sen avulla imeytysvaiheessa käytettävän imeytyslipeän vetysulfidikonsen-traatio saadaan nostettua mahdollisimman korkeaksi verrattuna valkoli-peän vetysulfidikonsentraatioon, jolloin imeytysvaihetta seuraavan keit-20 tovaiheen saanto paranee. Lisäksi imeytysvaiheessa tapahtuneiden ligniinin ja sulfidin välisten reaktioiden ansiosta keiton bulkkivaihe nopeutuu. Edelleen, keittovaiheeseen siirtyy imeytetyn hakkeen mukana vähemmän vettä, mikä tehostaa keittoa. Koska keitto vaiheessa lämmitettävä liuosmäärä on pienempi, on keittolämpötilaa mahdollista laskea 25 ja keittovaiheessa käytettävän korkeapaineisen primäärihöyryn määrä ΪΙ pienenee. Lisäksi, koska imeytysvaiheen lämpötila saadaan aikaan ^ keitosta saatavalla sekundäärienergialla, voidaan keitosta säästynyt ° korkeapainehöyry johtaa turbiinille ja tuottaa aikaisempaa enemmän i sähköä. Keksintö parantaa siten koko tehtaan energiataloutta ja kan- jg 30 nattavuuttaIn addition to the numerous advantages mentioned above, the invention has the advantage of raising the hydrogen sulphide concentration of the absorption broth used in the impregnation step as high as possible in comparison with the white liquor hydrogen sulphide concentration, thereby improving the yield of the boiling step following the impregnation step. In addition, the reaction between the lignin and the sulfide during the absorption step accelerates the bulk stage of the cooking process. Further, less water enters the cooking stage with the impregnated chips, which makes cooking more efficient. Because the amount of solution to be heated in the cooking stage is smaller, it is possible to lower the cooking temperature by 25 and reduce the amount of high-pressure primary steam used in the cooking stage ΪΙ. Further, since the temperature of the impregnation step is achieved by the secondary energy available from the cooking, the high pressure steam saved from the cooking can be passed to the turbine and more electricity generated than before. The invention thus improves the energy economy and profitability of the entire mill

CLCL

O)O)

Kuvioiden Ivhvt selostusDescription of the Figures Ivhvt

LOLO

o ™ Seuraavassa keksintöä selostetaan tarkemmin viittaamalla oheiseen 35 kuvioon 1, joka esittää kaavamaisesti erästä keksinnön mukaista sellu-loosamassanvalmistuslaitteistoa.In the following, the invention will be explained in more detail with reference to Figure 35 of the accompanying drawings, which schematically illustrates a cellulosic pulp manufacturing apparatus according to the invention.

99

Keksinnön yksityiskohtainen selostus Tässä selostuksessa termillä imeytyslipeä tarkoitetaan imeytysvai-5 heessa käytettävää alkalista liuosta, joka koostuu pääosin valkolipe-ästä. Valkolipeän vaikuttavat aineet ovat natriumhydroksidi (NaOH) ja natriumsulfidi (Na2S). Termillä linja tarkoitetaan mitä tahansa nesteen, kaasun tai suspension siirtämiseen soveltuvaa putkea, yhdettä tai kanavaa.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In this specification, the term "impregnation liquor" refers to an alkaline solution used in the impregnation step consisting essentially of white liquor. The active ingredients in white liquor are sodium hydroxide (NaOH) and sodium sulfide (Na2S). The term line refers to any tube, line, or conduit for transferring a liquid, gas, or suspension.

1010

Kuviossa 1 on esitetty kaavamaisesti eräs keksinnön mukainen sellu-loosamassanvalmistuslaitteisto. Selluloosamassan raaka-aineena käytettävä hake tuodaan ensin kaasunpoistovaiheeseen. Kaasunpoistovai-heessa haketta käsitellään kaasunpoistolaitteessa 2 kuumalla, 15 kaasumaisella väliaineella, kuten esimerkiksi höyryllä hakepalojen sisällä ja niiden välissä olevien kaasujen poistamiseksi. Kaasunpoiston jälkeen hake siirretään siirtolaitteen 3 avulla linjan 4 kautta imeytysvai-heeseen. Linjaan 4 syötetään myös imeytyslipeää imeytyslipeäsäiliöstä 6 linjan 7 kautta.Figure 1 schematically illustrates a pulp pulp manufacturing apparatus according to the invention. The chips used as the raw material for the cellulosic pulp are first introduced into the degassing step. In the degassing step, the chips are treated in the degassing device 2 with a hot, gaseous medium such as steam to remove gases inside and between the chips. After degassing, the chips are transferred by means of transfer device 3 via line 4 to the impregnation step. Line 4 is also fed with absorption liquor from the absorption liquor container 6 via line 7.

2020

Kuvion 1 suoritusmuodossa imeytysvaihe on kuvattu kaksivaiheisena, mikä on tyypillistä erityisesti jatkuvatoimisille sellunkeittoprosesseille. Imeytys suoritetaan imeytysvaiheessa, imeytysastiassa 5, jossa tyypillisesti imeytyksen ensimmäinen vaihe 5a ja toinen vaihe 5b ovat yhtey-25 dessä toisiinsa, esimerkiksi samassa astiassa päällekkäin niin, että g hakevirtaus kulkee vaiheiden läpi ylhäältä alaspäin. Hake tuodaan ™ imeytykseen ensimmäisen imeytysvaiheen 5a yläpäästä, yhdessä v imeytyslipeän kanssa, kulkee ko. vaiheen läpi ja jatkaa alaspäin 2 toiseen imeytysvaiheeseen 5b. Ensimmäisessä imeytysvaiheessa 5a g 30 imeytys tapahtuu myötävirrassa ja sen aikana hakepalan sisällä olevassa imeytyslipeässä tapahtuu vetysulfidikonsentraation nousua c3 siitä syystä, että imeytysliuoksessa oleva hydroksidi kuluu nopeastiIn the embodiment of Figure 1, the impregnation step is described as a two-step process, which is typical especially for continuous pulping processes. The impregnation is carried out in the impregnation step, the impregnation vessel 5, where typically the first step 5a and the second step 5b of the impregnation are in contact with each other, for example in the same vessel so that the chips flow g passes from top to bottom. The chips are introduced into the ™ infiltration from the top end of the first infiltration step 5a, together with the infusion liquor, passing through the infiltration fluid. step 2 and continue down 2 to the second impregnation step 5b. In the first impregnation step 5a g 30 the impregnation occurs downstream and during the impregnation liquor inside the chips the concentration of hydrogen sulfide c3 increases due to the rapid consumption of the hydroxide in the impregnation solution.

LOLO

g imeytyksen alussa. Hakkeessa oleva vesi diffundoituu ulos hakepala- ° sista imeytyslipeään laimentaen sitä. Tätä laimentunutta imeytyslipeää 35 johdetaan ensimmäisen imeytysvaiheen 5a lopusta konsentroitavaksi 10 linjaa 26 pitkin. Imeytyksen ensimmäinen vaihe kestää 15-120 min, edullisesti 15-45 min.g at the start of infusion. The water in the chips diffuses out of the chips into the soaking liquor, diluting it. This diluted impregnation liquor 35 is led from the end of the first impregnation step 5a to be concentrated 10 along line 26. The first step of the absorption takes 15-120 min, preferably 15-45 min.

Imeytysvaiheen toisessa vaiheessa 5b hake imeytetään imeytysli-5 peäsäiliöstä 6 linjan 8 kautta tulevan imeytyslipeän avulla vastavirrassa. Imeytyslipeä lämmitetään lämmönvaihtimessa 9 ennen sen johtamista imeytyksen toiseen imeytysvaiheeseen 5b. Imeytyslipeän lämmittäminen nostaa toisen imeytysvaiheen 5b lämpötilaa, jolloin sul-fidin ja ligniinin väliset reaktiot nopeutuvat. Toinen imeytysvaihe 5b 10 voidaan myös haluttaessa järjestää tapahtuvaksi myötävirtaan. Toisen vaiheen yhtenä tarkoituksena on nostaa alkalikonsentraatiota hakepalojen sisällä niin, että myös hakepalan sisällä on riittävästi alkalia keittovaihetta varten. Lisäksi toisen imeytysvaiheen tarkoituksena on syrjäyttää loputkin hakkeen joukossa olevasta vedestä ja saada se 15 konsentroitavaksi yhdessä toisesta vaiheesta 5b saatavan imeytyslipeän kanssa. Vesipitoinen imeytysliuos johdetaan toisesta vaiheesta konsentroitavaksi linjaa 26 pitkin.. Imeytyksen toinen vaihe 5b kestää 5 - 60 min, edullisesti 10-45 min. Imeytysvaihe voi olla myös ainoastaan yksivaiheinen, jolloin hakkeen imeytys tapahtuu 20 imeytysastiassa myötävirrassa. Lämpötila imeytysvaiheessa 5 on 100 - 170 °C. Edullisesti ensimmäisen imeytysvaiheen 5a lämpötila on alhaisempi kuin toisen imeytysvaiheen 5b lämpötila. Ensimmäisen imeytysvaiheen 5a lämpötila on edullisesti 100 - 135 °C ja toisen imeytysvaiheen 5b lämpötila on edullisesti 120- 150 °C.In the second step 5b of the impregnation step, the chips are impregnated upstream of the impregnation broth 5 via the broth entering through the line 8. The impregnation liquor is heated in the heat exchanger 9 before being led to the second impregnation step 5b. Heating the impregnation broth raises the temperature of the second impregnation step 5b, whereupon the reactions between sulfide and lignin are accelerated. The second impregnation step 5b 10 may also be provided downstream if desired. One of the purposes of the second step is to increase the alkali concentration inside the chips so that there is also enough alkali in the chips for the cooking step. Further, the purpose of the second impregnation step is to displace the remainder of the water contained in the chips and to concentrate it together with the impregnating liquor from the second step 5b. The aqueous impregnation solution is passed from the second step to be concentrated along line 26. The second step 5b of the impregnation takes 5 to 60 minutes, preferably 10 to 45 minutes. The impregnation step can also be a single step, whereby the chips are absorbed in 20 impregnation vessels downstream. The temperature during the impregnation step 5 is 100-170 ° C. Preferably, the temperature of the first impregnation step 5a is lower than the temperature of the second impregnation step 5b. The temperature of the first impregnation step 5a is preferably 100-135 ° C and the temperature of the second impregnation step 5b is preferably 120-150 ° C.

25 g Linjaan 26, joka siis johtaa imeytyslipeää konsentroitavaksi ensimmäi- ™ sestä imeytysvaiheesta 5a ja toisesta imeytysvaiheesta 5b, johdetaan v valkolipeää linjan 31 kautta. Valkolipeälisäys on tarpeellinen paitsi 2 haihdutettavan imeytyslipeän kuohumisen estämiseksi ja vedenero- ϊ 30 tuksen tehostamiseksi, myös keiton vaatiman alkalipitoisuuden saavut tamiseksi.25 g to line 26, which thus leads to the absorption liquor to be concentrated from the first absorption step 5a and the second absorption step 5b, is led to a white liquor v through the line 31. The addition of white liquor is necessary not only to prevent foaming of the absorbent liquor to be evaporated and to enhance the water separation, but also to achieve the alkaline content required for cooking.

σ> ooσ> oo

(M(M

tn g Imeytysvaiheessa tapahtuu, kuten aikaisemmin on jo kuvattu, keitto- ° liuoksen imeytyminen hakkeeseen ja uutosdelignifiointi. Imeytysvai- 35 heesta hake johdetaan yhdessä osan imeytyslipeän kanssa linjan 10 kautta keittovaiheeseen, jossa tapahtuu bulkkidelignifiointi ja 11 haluttaessa myös jäännösdelignifiointi, eli varsinainen keitto. Keitto tapahtuu keittoastiassa 11 puuraaka-aineesta riippuen 130 - 190 °C:n lämpötilassa ja se kestää 30 - 150 min. Keittovaihe voi käsittää sekä myötävirtaisen että vastavirtaisen osuuden, joiden alkalikonsentraatioi-5 ta ja lämpötilaa voidaan säätää. Keitossa vapautuneet, eli toisistaan erottuneet kuidut siirretään linjan 12 kautta pestäväksi pesuastiaan 13 eli pesuvaiheeseen. Pesun tarkoituksena on erottaa kuitujen mukana tuleva osa ligniinistä ja keittoliuos kuiduista. Pesty kuitumassa johdetaan jatkokäsiteltäväksi linjan 14 kautta.tn g In the impregnation step, as already described, absorption of the cooking solution into the chips and extraction delignification occurs. From the impregnation step, the chips, together with part of the impregnation liquor, are led through line 10 to the digestion step, whereby bulk delignification takes place and, if desired, residual delignification, i.e. the actual soup. The cooking takes place in a cooking vessel at a temperature of 130-190 ° C depending on the wood raw materials and lasts 30-150 minutes. The cooking step may comprise both a downstream and an upstream portion, with adjustable alkali concentration and temperature. The fibers released in the cooking, i.e. separated from each other, are transferred through line 12 for washing to the washing vessel 13, i.e. the washing step. The purpose of the wash is to separate the part of the fibers that comes with the lignin and the cooking solution from the fibers. The washed pulp is led through line 14 for further processing.

1010

Edellä mainitut imeytys- ja keittovaiheet voidaan suorittaa joko vaihe kerrallaan omissa astioissaan, tai yhdessä ja samassa astiassa vaiheittain. Vaiheet voidaan myös suorittaa pitkänomaisessa astiassa päällekkäin niin, että imeytysvaihe on ylimpänä. Hake liikkuu siten astiassa yl-15 häältä alaspäin vaiheesta toiseen.The above absorption and cooking steps can be performed either step by step in their own containers or in one and the same container step by step. The steps may also be carried out on top of an elongated vessel with the absorption step uppermost. The chips thus move from top to bottom in the vessel from top to bottom 15.

Keittovaiheesta saatava, massan keitossa käytetty, ligniinipitoinen lipeä eli mustalipeä johdetaan sellutehtaan kemikaalien talteenottolaitoksel-le. Kemikaalien talteenoton tarkoituksena on regeneroida massan 20 valmistuksessa käytetyt kemikaalit jälleen sellaiseen muotoon, että ne voidaan käyttää uudelleen massanvalmistuksessa. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että keitosta saatava mustalipeä ja massan pesusta saatavat pesuliuokset johdetaan poltettavaksi soodakattilaan, jossa tapahtuvan palamisen tuloksena syntyy natriumkarbonaattipitoista su-25 laa. Sula liuotetaan ja kaustisoidaan, jonka tuloksena saadaan valkoli-^ peää, joka voidaan johtaa käytettäväksi imeytys- ja keittolipeänä.The lignin-containing liquor from the cooking step, which is used for pulping, is sent to the pulp mill's chemical recovery plant. The purpose of the chemical recovery is to regenerate the chemicals used in the pulp manufacture to a form that can be reused in pulping. In practice, this means that the black liquor from the soup and the washing liquors from the pulp washing are incinerated for incineration in a recovery boiler which produces sodium carbonate-containing soda ash. The melt is dissolved and causticized, resulting in a white liquor which can be derived for use as an absorption and cooking liquor.

CMCM

v Ennen kuin mustalipeä ja massan pesusta saatavat pesuliuokset 2 johdetaan poltettavaksi soodakattilaan, niistä poistetaan vettä, g 30 Mustalipeän vedenpoisto eli konsentrointi tapahtuu kemikaalien talteenottolaitokseen järjestetyn haihduttamon avulla. Haihduttamo c3 koostuu yleensä useasta haihdutinyksiköstä, joissa mustalipeää g lämmitetään epäsuorasti paineen alaisena. Lämmityksen seurauksena ° tapahtuu lipeän paisuminen ja veden erottuminen siitä. Haihdutinyksi- 35 köt on kytketty toisiinsa niin, että lipeä kulkee niissä yksiköstä toiseen, jolloin jokaisessa vaiheessa konsentroitavan lipeän kuiva-ainepitoisuus 12 on korkeampi kuin edeltävässä vaiheessa konsentroitu lipeä. Haihdu-tinyksikköjen rakenne ja niiden sekä haihduttamon toimintaperiaatteet ovat alan ammattimiehelle itsestään selviä, minkä vuoksi niitä ei ole tässä selitetty sen tarkemmin.v Before the black liquor and the scrubbing liquors 2 are drained for incineration in a recovery boiler, g 30 The black liquor is dewatered or concentrated by means of an evaporation plant in a chemical recovery plant. Evaporator c3 generally consists of several evaporator units in which black liquor g is indirectly heated under pressure. As a result of heating, the lye expands and the water separates. The evaporator units are interconnected so that the liquor passes from one unit to another, whereby the liquor concentration 12 of the liquor to be concentrated at each stage is higher than that of the liquor concentrated at the previous stage. The structure of the evaporator units and the operating principles of the evaporator units and the evaporator are obvious to one skilled in the art and are therefore not further described herein.

55

Kuvion 1 esittämässä keksinnön sovellusmuodossa keittovaiheesta ja massan pesuvaiheesta saatavat mustalipeä ja massan pesuliuokset johdetaan kemikaalien talteenottolaitoksen yhteydessä olevaan heikko-lipeäsäiliöön 15. Mustalipeävirtausta on merkitty kirjaimella C ja mas-10 san pesusta saatavaa pesuliuosvirtausta on merkitty kirjaimella D. Säiliöstä 15 mustalipeä, joka siis sisältää myös massan pesuliuosta johdetaan linjaa 16 pitkin haihduttamolle 17. Tässä sovellusmuodossa haihduttamo koostuu viidestä haihdutinyksiköstä 17a- 17e. Mustalipeä johdetaan haihduttamon viimeiseen yksikköön 17e, jossa siitä poiste-15 taan vettä ja näin konsentroitunut mustalipeä johdetaan linjan 18 kautta seuraavaan haihdutinyksikköön 17d. Haihdutinyksiköstä 17d lipeä johdetaan linjan 19 kautta haihdutinyksikköön 17b ja sieltä edelleen linjan 20 kautta viimeiseen haihdutinyksikköön 17a. Viimeisestä haihdutinyksiköstä 17a lipeä johdetaan linjaa 21 pitkin poltettavaksi sooda-20 kattilaan (ei esitetty kuviossa). Kussakin haihdutinyksikössä mustali-peästä poistetaan vettä, jolloin sen konsentraatio on aina seuraavaan vaiheeseen mentäessä korkeampi kuin edellisessä vaiheessa. Kunkin haihdutinyksikön toimintaan kuuluu olennaisesti myös sisäinen kierto, jossa haihdutettavaa lipeää kierrätetään pumpun 22 avulla haihdutin-25 yksikön haihdutuspinnoille. Haihdutinyksiköille tuleva lämmityshöyry, g joka on kuviossa esitetty pisteviivalla ja joka voi esimerkiksi olla ™ sellutehtaalta saatavaa matalapaineista sekundäärihöyryä, johdetaan v linjan 23 kautta lipeäkierron viimeiseen haihdutinyksikköön 17a.In the embodiment of the invention shown in Figure 1, the black liquor from the cooking step and the pulp washing step and the pulp washing solutions are led to a weak liquor tank 15 in connection with the chemical recovery plant. The black liquor flow is denoted by C and the the pulp wash solution is passed along line 16 to the evaporator 17. In this embodiment, the evaporator consists of five evaporator units 17a-17e. The black liquor is fed to the final unit 17e of the evaporator where water is removed from it and the concentrated black liquor is then passed through line 18 to the next evaporator unit 17d. From the evaporator unit 17d, the liquor is passed through line 19 to the evaporator unit 17b and from there through line 20 to the last evaporator unit 17a. From the last evaporator unit 17a, the liquor is led along line 21 to be incinerated in a soda 20 boiler (not shown). In each evaporator unit, the black liquor is dewatered, so that its concentration is always higher at the next step than in the previous step. The operation of each evaporator unit also essentially involves an internal circulation in which the liquor to be evaporated is circulated by pump 22 to the evaporation surfaces of the evaporator-25 unit. The heating vapor from the evaporator units, g, indicated by a dotted line in the figure, which may for example be ™ low pressure secondary vapor from a pulp mill, is led through line 23 to the final evaporator unit 17a of the lye cycle.

2 Lämmityshöyry johdetaan kosketuksiin haihdutinyksikön sisään järjesti; 30 tettyjen putkimaisten tai levymäisten haihdutinpintojen kanssa musta- lipeän epäsuoraa lämmittämistä varten. Lämmityshöyrystä tiivistynyt c3 lauhde johdetaan pois haihdutinyksiköissä olevan yhteen (ei esitetty LT) g kuviossa) kautta. Kustakin haihdutusyksiköstä lipeän haihdutuksessa ° erottunut kuuma sukundäärihöyry johdetaan lämmityshöyryksi seuraa- 35 vaan vaiheeseen yhdettä 24 pitkin. Ensimmäisestä haihdutinyksiköstä 17e saatava sekundäärihöyry johdetaan yhdettä 25 pitkin joko 13 sellutehtaan hajukaasujen polttoon tai stripattavaksi. Kuvion 1 sovellus-muodossa haihdutinyksiköiden toiminta ja lämmityshöyryn siirtyminen vaiheesta toiseen on esitetty huomattavasti yksinkertaistettuna. Tuoretta lämmityshöyryä voidaan luonnollisesti tuoda myös muihin 5 haihdutinyksiköihin kuin vain viimeiseen haihdutinyksikköön 17a. Myös muut lämmityshöyryn kierrätys- ja kuljetusjärjestelyt ovat mahdollisia.2 The heating steam is introduced into contact with the evaporator unit arranged; 30 with tubular or plate-like evaporator surfaces for indirect heating of the black liquor. The condensate c3 condensed from the heating vapor is discharged through one of the evaporator units (not shown in LT) (g). From each evaporation unit, the hot sundial vapor which is separated from the liquor by evaporation is led to a heating vapor by the following step 24. The secondary vapor from the first evaporator unit 17e is conveyed along the compound 25 either for burning or for stripping at 13 pulp mills. In the embodiment of Figure 1, the operation of the evaporator units and the transfer of heating vapor from one stage to another is shown in a greatly simplified manner. Of course, the fresh heating steam can also be introduced into the evaporator units 5 other than the last evaporator unit 17a. Other arrangements for recycling and transporting heating steam are also possible.

Kuten edellä esitetystä huomataan, keksinnön mukaan mustalipeän haihdutuksessa ei käytetä kaikkia haihduttamossa olevia haihdutin-10 yksiköitä, vaan yksi samassa lämmitysväliainekierrossa oleva haihdu-tinyksikkö ohitetaan. Keksinnön mukaan tätä haihdutinyksikköä käytetään imeytysastiasta 5, imeytysvaiheista 5a ja 5b saatavan imey-tyslipeän ja siirtolaitteesta saatavan kiertolipeän haihduttamiseen. T.s. haihduttimissa kiertävän mustalipeän lipeäkierto on erotettu kyseisestä 15 haihdutinyksiköstä. Imeytysvaiheen ensimmäisestä vaiheesta 5a ja toisesta vaiheesta 5b saatava imeytyslipeä johdetaan linjaa 26 pitkin ja siirtolaitteesta 3 saatava kiertolipeä johdetaan linjaa 31 pitkin konsentroitavaksi haihduttamon kolmanteen haihdutinyksikköön 17c. Haihdutinyksiköstä 17c haihdutettu imeytyslipeä johdetaan linjaa 27 20 pitkin imeytyslipeäsäiliöön 6, josta imeytyslipeä kierrätetään takaisin ensimmäiseen imeytysvaiheeseen 5a ja toiseen imeytysvaiheeseen 5b linjojen 7 ja 8 kautta. Näin on saatu aikaan imeytyslipeäkierto. Linjan 7 kautta palautetaan myös siirtolaitteen 3 tarvitsema kiertolipeä.As noted above, according to the invention, the evaporation of the black liquor does not use all the evaporator-10 units in the evaporator, but one evaporator unit in the same heating medium circuit is bypassed. According to the invention, this evaporator unit is used to evaporate the suction liquor from the suction vessel 5, the suction steps 5a and 5b and the circulating liquor from the transfer device. I.e. the lye circulation of the black liquor circulating in the evaporators is separated from the 15 evaporator units in question. The impregnation liquor from the first step 5a and the second step 5b of the impregnation step is led along line 26 and the circulating liquor from the transfer device 3 is led along line 31 to be concentrated to the third evaporator unit 17c of the evaporator. From the evaporator unit 17c, the evaporated liquor is led along line 27 20 to the liquor reservoir 6, from which the liquor is recycled to the first absorption stage 5a and the second absorption stage 5b via lines 7 and 8. Thus, the absorption liquor circulation is achieved. The circulating liquor required by the transfer device 3 is also returned via line 7.

25 Haihduttamalla vapaata vettä imeytyslipeästä saadaan imeytyksessä g tapahtuvan diffuusion vaatimat konsentraatioerot pysymään korkeina.By evaporating the free water from the impregnation liquor, the concentration differences required for the diffusion in the impregnation g are maintained high.

™ Imeytysliuoksen haihduttamisessa käyttävänä haihdutinyksikkönä 17c v voidaan käyttää periaatteessa mitä tahansa haihduttamon haihdutin- 2 yksikköä. Edullista on käyttää sellaista yksikköä, josta haihdutuksen g 30 tuloksena saatavan imeytyslipeän kuiva-ainepitoisuus on samalla tasolla kuin imeytyslipeän. Imeytyslipeän haihduttamisessa käytettävä c3 haihdutinyksikkö 17c on samassa lämmitysväliainekierrossa muiden g haihduttamon haihdutinyksikköjen 17a, 17b, 17d, 17e kanssa. Imey- ° tyslipeän haihduttamisen seurauksena saatava paisuntahöyry johde- 35 taan siten linjan 24 kautta seuraavaan haihdutinyksikköön 17d lämmi-tyshöyryksi.™ In principle, any evaporator unit of the evaporator 2 can be used as a evaporator unit for evaporation of the impregnation solution. It is preferable to use a unit having a dry solids content of the absorbent liquor resulting from evaporation g 30 at the same level as that of the absorbent liquor. The evaporator unit c3 used for evaporation of the soaking liquor is in the same heating medium circuit with the other evaporator units 17a, 17b, 17d, 17e of the evaporator plant. The expansion vapor resulting from evaporation of the absorption liquor is thus conveyed via line 24 to the next evaporator unit 17d for heating vapor.

1414

Keksinnön avulla imeytyslipeän vetysulfidikonsentraatio saadaan nostettua korkeammaksi, mikä parantaa, kuten jo on mainittu aikaisemmin, keiton saantoa. Käyttämällä jo sellutehtaalla olemassa olevan 5 haihduttamon yhtä tai useampaa haihdutinyksikköä imeytyslipeän konsentroimiseksi, ei tarvita ylimääräisiä laiteinvestointeja keksinnön toteuttamiseksi. Imeytyslipeäsäiliö 6 on edullisesti jokin haihduttamolla oleva säiliö, esimerkiksi syöttölipeäsäiliö. Yleensä ne on varustettu suovan erotuslaitteistolla. Keksinnön käyttöönottaminen ei vaadi pitkää 10 rakennusseisokkia, vaan se on helppo ottaa käyttöön normaalin huoltoseisokin yhteydessä, vaatiihan se vain jonkin verran putkistotöitä.By means of the invention, the hydrogen sulphide concentration of the absorption liquor is raised, which, as already mentioned, improves the yield of the cooking. By using one or more evaporator units of an existing 5 evaporator plant at the pulp mill to concentrate the suction liquor, no additional equipment investment is required to implement the invention. The impregnation liquor tank 6 is preferably a tank at the evaporation plant, for example a feed liquor tank. Usually they are equipped with an optimum separation device. The implementation of the invention does not require a long 10 downtime, but is easy to implement during a normal maintenance outage, although it only requires some plumbing work.

Imeytyslipeän suovanpoiston mahdollistamiseksi imeytyslipeäsäiliöön 6 kerättävän haihdutetun imeytyslipeän viiveaika säiliössä säädetään 15 sellaiseksi, että siinä oleva suopa nousee imeytyslipeän pinnalle ja voidaan poistaa siitä yhteen 28 kautta.In order to allow the drainage liquor to be dewatered, the delay time of the evaporated absorption liquor to be collected in the absorption liquor tank 6 is adjusted 15 so that the soap in it rises to the surface of the absorption liquor and can be removed therefrom 28.

Keiton saantoa voidaan vielä parantaa haihdutettuun imeytysliuokseen lisättävän polysulfidien avulla. Keksinnön erään sovellusmuodon 20 mukaan keittovaiheesta saatavaa mustalipeää B johdetaan katko viivoilla merkityn linjan 29 kautta haihdutettua imeytyslipeää kuljettavaan linjaan 27. Mustalipeän joukkoon, linjaan 29, johdetaan happea linjan 30 kautta ennen mustalipeän lisäystä imeytyslipeälinjaan 27. Happi saa mustalipeän ligniinirakenteet hapettumaan kinoniyhdisteiksi. 25 Imeytyslipeäsäiliössä 6 kinoniyhdisteet pelkistävät im eytys lipeässä ^ olevaa vetysulfidia polysulfideiksi.The recovery of the soup can be further improved by the addition of polysulfides to the evaporated absorbent solution. According to one embodiment of the invention 20, the black liquor B from the cooking step is fed to a line 27 carrying evaporated leach liquor through a line 29. In the absorption broth 6, the quinone compounds reduce the hydrogen sulfide in the absorption broth to polysulfides.

(M(M

v Keksintö mahdollistaa myös sen, että sulfaattiselluloosamassan 2 valmistamisessa voidaan käyttää myös sinänsä kallista antrakinonia £ 30 saannon lisäämiseksi. Keksinnön ansiosta antrakinonin annostusta voi-The invention also allows the preparation of sulphate cellulose pulp 2 to use an expensive anthraquinone per se to increase the yield. Thanks to the invention, the dosage of anthraquinone can be

CLCL

daan laskea, sillä vesipitoisen imeytyslipeän konsentroiminen konsen-c3 troi kaikkia siinä olevia kemikaaleja.because the concentration of the aqueous absorber liquor will concentrate all the chemicals in it.

tn tn o c3 Edellä esitettyyn kuitumassan valmistuslaitteistoon kuuluu luonnolli- 35 sesti myös lukemattomia prosessilaitteita, kuten sihtejä, pumppuja ja venttiilejä, joiden sijoitus ja toiminta massanvalmistuslaitteistossa on 15 alan ammattimiehelle itsestään selvää ja joita ei selkeyden vuoksi ole esitetty kuviossa.tn tn o c3 Of course, the above pulp making equipment also includes a myriad of process devices, such as strainers, pumps and valves, the positioning and operation of which in the pulping equipment will be obvious to those skilled in the art and are not shown for clarity.

Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa edellä esimerkinomaisesti esitet-5 tyihin suoritusmuotoihin, vaan keksintöä on tarkoitus laajasti soveltaa seuraavassa määriteltyjen patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Keksintöä voidaan siten soveltaa eri tyyppisiin keittomenetelmiin ja keittimiin, kuten esimerkiksi jatkuvatoimiseen keittomenetelmään ja sen eri modifikaatioihin tai eräkeittoon, 10 erityisesti syrjäytyseräkeittoon. Raaka-aineena voidaan käyttää mitä tahansa lignoselluloosamateriaalia, kuten havupuuta, lehtipuuta, bagassia ja eukalyptusta.The invention is not intended to be limited to the exemplary embodiments set forth above, but is intended to be extensively applied within the scope of the inventive idea defined in the claims defined below. The invention can thus be applied to different types of cooking methods and digesters, such as the continuous cooking method and various modifications thereof or to batch cooking, in particular to displacement batch cooking. Any lignocellulosic material such as softwood, hardwood, bagasse and eucalyptus can be used as the raw material.

Keksinnön osana käytettävä haihduttamo ei ole myöskään mitenkään 15 sidottu edellä esitettyyn suoritusmuotoon. Siten haihduttamoon järjestettyjen haihdutinyksikköjen lukumäärä voi poiketa edellä esitetystä. Keksintö ei myöskään ole rajoittunut mihinkään tiettyyn haihdutin-malliin, haihdutinyksikköjen haihdutinpintojen lukumäärään, muotoon ja sijoitteluun eikä lämmitysväliaineen kiertoon haihduttimen sisällä. On 20 myös mahdollista, että imeytyslipeän haihduttamisessa käytetään useampaa kuin yhtä haihdutinyksikköä.Also, the evaporator used as part of the invention is in no way bound to the above embodiment. Thus, the number of evaporator units arranged in the evaporator may differ from the above. The invention is also not limited to any particular evaporator model, the number, shape and placement of the evaporator surfaces of the evaporator units and the circulation of the heating medium within the evaporator. It is also possible that more than one evaporator unit is used to evaporate the absorption liquor.

δδ

(M(M

o σ>o σ>

XX

enI do not

CLCL

O) 00O) 00

(M(M

m m o om m o o

(M(M

Claims

16

A process for the preparation of a cellulosic pulp, the method comprising at least a 5th impregnation step, wherein the chopped ligninous raw material is impregnated with an alkaline impregnation broth and a digestion step, wherein the evaporator (17), characterized in that, in the impregnation step, the wood chips are impregnated with a circulating alkaline impregnation broth which is concentrated by evaporating 15 miles of water in at least one evaporator (17) unit of the evaporation plant (17).

Process according to Claim 1, characterized in that white liquor is added to the absorption broth before concentration.

Method according to Claim 1, characterized in that the impregnation liquor is passed from the impregnation step to at least one evaporator unit (17c) in an evaporation plant (17) arranged in a chemical recovery plant in a cellulose mill and concentrated there. δ

A method according to claim 1, characterized in that the concentrated concentrated liquor v is led from the evaporator unit (17c) to the absorber liquor tank (6), which is an existing evaporator tank (17) tank, such as a feed liquor tank. CL o> £ 3

Method according to Claim 4, characterized in that the LT) g is removed from the surface of the concentrated absorption broth in the absorption broth tank (6). 35 17

Method according to claim 1, characterized in that the impregnation step comprises a first impregnation step (5a) and a second impregnation step (5b).

Method according to claim 4 or 6, characterized in that from the impregnation liquor tank (6) concentrated concentrate liquor is supplied to the first impregnation step (5a) and the second impregnation step (5b).

Process according to Claim 7, characterized in that the concentrated impregnation liquor is heated before it is introduced into the second impregnation step (5b).

Method according to Claim 6, characterized in that the wood chips are impregnated downstream in the first impregnation step (5a) and upstream in the second impregnation step (5b).

A process according to claim 6 or 9, characterized in that the impregnation temperature is 100-170 ° C and that the first impregnation step (5a) takes about 15-120 min, preferably about 15-45 min and the second impregnation step (5b) takes about 5-60 min, preferably about 10-45 min.

Method according to Claim 1, characterized in that the absorption liquor obtained from the 25 impregnation steps is concentrated in at least one evaporator unit (17c) of the evaporator (17) which is in the same heating medium circuit of the other evaporator units (17a, 17b, 17d). , 17e). O) g 30

The process according to claim 1, characterized in that the absorbing liquor obtained from the impregnation step is concentrated by evaporating the mon (17) in at least one evaporator unit (17c) separated from the liquid circulation of the black liquor. o (M 18

Method according to Claim 11, characterized in that the secondary vapor released during concentration of the absorption liquor is conveyed as heating medium for the evaporation plant (17).

14. The method of claim 1, further comprising: - a degassing step in which the ligninous raw material, which is chopped up, is treated with steam to remove gasses, and - a washing step in which the cellulose fibers released during cooking are washed. 10

Apparatus for making cellulosic pulp, which comprises impregnating means (5) for impregnating chopped, lignin-containing raw material with an alkaline impregnating liquor and cooking means (11) for impregnating the lignin-impregnated lignin-containing raw material, and wherein (17) arranged to concentrate the black liquor obtained from the cooking of lignin-containing raw material, characterized in that at least one evaporator unit (17c) of the evaporation plant (17) belonging to the chemical recovery plant of the 20th cellulose mill is arranged to concentrate the absorption of raw material. 25

Apparatus according to claim 15, characterized in that the o ™ lignin-containing raw material is arranged to be impregnated with circulating alkaline impregnation liquor. O) g 30

Apparatus according to claim 15, characterized in that, prior to concentration in the absorption liquor, white σ> S lye, m tn o

Apparatus according to claim 15, characterized in that the 35 absorption liquors obtained from the absorption of the lignin-containing raw material are arranged to be fed to and concentrated at least one evaporator unit (17c) in a chemical recovery plant (17) of a cellulose mill.

Apparatus according to Claim 15, characterized in that the 5 absorption liquor tanks (6), in which the concentrated absorption liquor is arranged to be led from the evaporator unit (17c), are an existing evaporator (17) tank, such as a feed liquor tank.

Apparatus according to claim 19, characterized in that a line (28) is connected to the leaching fluid reservoir (6) through which the soap rising on the surface of the concentrated leaching fluid in the leaching fluid reservoir (6) is arranged for removal.

Apparatus according to claim 15, characterized in that the impregnation means (5) comprise an impregnation step divided into a first impregnation step (5a) and a second impregnation step (5b) and that the wood chips are arranged to be impregnated in the first impregnation step (5a) and 5b).

Apparatus according to claim 19 or 21, characterized in that the concentrated impregnation liquor is arranged to be introduced from the impregnation liquor tank (6) to the first impregnation step (5a) and the second impregnation step (5b).

An apparatus according to claim 22, characterized in that the apparatus comprises a heat exchanger (9) for heating the concentrated impregnation liquor prior to its introduction into the second impregnation step (5b). ό

Apparatus according to claim 21, characterized in that the wood chips g 30 are arranged to be impregnated downstream in the first impregnation step (5a) and upstream in the second impregnation step (5b). m m o

Apparatus according to Claim 21 or 24, characterized in that the wood chips are impregnated at a temperature of 100-170 ° C and that the first impregnation step (5a) lasts for about 15 to 120 min, preferably 20 for about 15-45 min and the second impregnation step (5b). ) takes about 5 to 60 minutes, preferably about 10 to 45 minutes.

Apparatus according to claim 15, characterized in that at least one evaporator unit (17c) of the evaporator (17), in which the absorbent liquor obtained from the absorber means (5) is arranged to be concentrated, is in the same heating medium circuit with other evaporator units (17a, 17b). 17d, 17e).

Apparatus according to claim 15, characterized in that at least one evaporator unit (17c) of the evaporator (17), in which the absorber liquor obtained from the absorber means (5) is arranged to be concentrated, is separated from the liquid circulation of the black liquor.

Apparatus according to claim 26, characterized in that the expansion vapor released during concentration of the absorption liquor is arranged as a conductive heating medium for the evaporation plant (17).

Apparatus according to Claim 15, characterized in that the apparatus 20 further comprises degassing means (2) for removing gases from the chopped lignin-containing raw material and washing means (13) for washing the cellulosic fibers released in the cooking. 25 δ (M o σ> X en CL O) 00 {M m m o o {M 21