FI60040C

FI60040C - FOERFARANDE FOER IMPREGNERING AV FLIS

Info

Publication number: FI60040C
Application number: FI750984A
Authority: FI
Inventors: Ii George Herbert Tomlinson
Original assignee: Domtar Ltd
Priority date: 1974-04-03
Filing date: 1975-04-02
Publication date: 1981-11-10
Also published as: AU7954175A; CA1057007A; DE2514382A1; JPS50142801A; SE415578B; SE7503772L; FI750984A; FI60040B

Description

ΓΓ55^1 ΓΒΐ nivKUULUTUSjULKAISUΓΓ55 ^ 1 ΓΒΐ niv NOTICE

LBJ UTLÄGGNINGSSKRIFT 600 4 0 C ¢45} Fat:.-,J;'ci ·\;iy 10 11 1??1 ^ T ^ (51) K».ik.3/int.ci.3 D 21 C 1/00, 3/00 SUOMI —FINLAND (21) P»Mnttlh»k*mu« — Ptttnuiueknlng 7509814 (22) Htkemlipttvl — Am&knlngtdag 02.0^+. 75 ^ ^ (23) Alkupftivt—Glltlgh«udag 02. OU . 75 (41) Tullut Julkiseksi — Bllvlt offentllg Ol.10.75LBJ UTLÄGGNINGSSKRIFT 600 4 0 C ¢ 45} Fat: .-, J; 'ci · \; iy 10 11 1 ?? 1 ^ T ^ (51) K ».ik.3 / int.ci.3 D 21 C 1 / 00, 3/00 FINLAND —FINLAND (21) P »Mnttlh» k * mu «- Ptttnuiueknlng 7509814 (22) Htkemlipttvl - Am & knlngtdag 02.0 ^ +. 75 ^ ^ (23) Alkupftivt — Glltlgh «udag 02. OU. 75 (41) Become Public - Bllvlt offentllg Ol.10.75

Patentti-ja rekisterihallitus .... ........ ... . . .....Patent and Registration Office .... ........ ... . . .....

_ ' (44) Nlhtftvftksiptnon Ja kuuLJulkaisun pvm. —_ '(44) Date of issue of the publication. -

Patent-och registerstyrelsen Antttkan utligd och utl.ikrtften publictrad 31.07.81 (32)(33)(31) Pyydetty atuoikwi —Begird priority 03.0l+. 7I+ US A (US) 1457^53 (71) Domtar Limited, P.0. Box 7210, Montreal, Quebec, Kanada(CA) (72) George Herbert Tomlinson II, lie Perrot, Quebec, Kanada(CA) (71+) Berggren Oy Ab (5I4) Menetelmä lastujen liuentamiseksi - Förfarande för impregnering av flisPatent and registration authorities Antttkan utligd och utl.ikrtften publictrad 31.07.81 (32) (33) (31) Pyydetty atuoikwi —Begird priority 03.0l +. 7I + US A (US) 1457 ^ 53 (71) Domtar Limited, P.0. Box 7210, Montreal, Quebec, Canada (CA) (72) George Herbert Tomlinson II, Perrot, Quebec, Canada (CA) (71+) Berggren Oy Ab (5I4) Method for dissolving chips - Förfarande för impregnering av flis

Esillä oleva keksintö koskee puuosasten ja senkaltaisten lignosel-luloosapitoisten materiaalien kyllästämistä. Se koskee tarkemmin Sunien lignoselluloosamateriaalin pienten osasten kyllästämistä massaksi liuentamista varten.The present invention relates to the impregnation of wood particles and similar lignocellulosic materials. More specifically, it relates to the impregnation of small particles of Sun's lignocellulosic material for dissolution into a pulp.

Ensimmäisessä vaiheessa sellua valmistettaessa pienennetään puu tavallisesti sellaisiksi osasiksi, joita nimitetään lastuiksi. Tällaisia lastuja valmistetaan terien avulla, jotka leikkaavat tukin määrätyssä kulmassa ja pienentävät sen lastuiksi, joiden pituus voi olla alueella 15-30 mm, mutta on tavallisesti noin 20 mm. Terien leikkaus-vaikutus aikaansaa puun lohkeilemisen syitä pitkin ja saatujen lastujen paksuus ja leveys on melko epätasainen paksuuden ollessa alueella noin 1/2-8 mm. Lisäksi syntyy tikkuja ja "hakkuripölyä" vaihtele-via määriä riippuen terien terävyydestä, puun kosteudesta yms. tekijöistä.In the first stage of pulp production, the wood is usually reduced into particles called chips. Such chips are made by means of blades which cut the log at a certain angle and reduce it to chips, the length of which may be in the range of 15-30 mm, but is usually about 20 mm. The cutting effect of the blades causes the wood to split along the causes and the thickness and width of the chips obtained are quite uneven with a thickness in the range of about 1 / 2-8 mm. In addition, sticks and "chip dust" are produced in varying amounts depending on the sharpness of the blades, the moisture content of the wood and the like.

Liuennusvaihe käsittää lastujen käsittelyn korotetussa lämpötilassa ja paineessa sellaisella kemikaaliliuoksella, joka kykenee liuenta-maan ligniinin ja muut sellaiset aineet, jotka sitovat kuidut toi- 2 60040 siinsa puurakenteessa. Voimamassaa valmistettaessa muodostaa liuen-nuskemikaalit natriumhydroksidin ja natriumsulfidin liuos. Tämä liuennusliuos saadaan talteenottomenetelmän avulla, joka käsittää jäännös liuoksen haihduttamisen ja polttamisen, jota seuraa epäorgaanisen palamisjäännöksen liuoksen käsittely kalkilla. Käytettäessä jaksottaista li.u ennus ta ja mänty lastuja tarvitaan suunnilleen 16 g tehokasta alkalia, Na20:na laskettuna, 100 g kohden puun kuivapainoa. Tehokkaan alkalin väkevyys (so. summa NaOH + 1/2 Na2S) Na20:na laskettuna keittoliuoksessa on tavallisesti noin ,90 g litraa kohden ja tässä tapauksessa tarvitaan 176 ml liuosta 100 g kohden puuta.The dissolving step involves treating the chips at elevated temperature and pressure with a chemical solution capable of dissolving lignin and other substances that bind the fibers to their function in the wood structure. In the preparation of the pulp, the solution chemicals form a solution of sodium hydroxide and sodium sulfide. This dissolution solution is obtained by a recovery method comprising evaporating and burning the residual solution, followed by treating the inorganic combustion residue solution with lime. When using intermittent li.u prediction and pine chips, approximately 16 g of effective alkali, calculated as Na 2 O, per 100 g dry weight of wood is required. The concentration of effective alkali (i.e. the sum of NaOH + 1/2 Na 2 S) calculated as Na 2 O in the cooking solution is usually about .90 g per liter and in this case 176 ml of solution per 100 g of wood are required.

Mikäli puun kosteuspitoisuus on 50 %, on liuoksen kokonaistilavuus, puussa oleva vesi mukaanluettuna, 178 + 100 = 278 ml 100 g kohden puuta. Johtuen puun huokoisesta rakenteesta voi 100 g:ssa puuta olla noin 200 ml liuosta. Kun liuennusliuos on lisätty lastuihin, absorboituu alkali voimakkaasti niihin lastuihin, joiden kanssa se joutuu ensin kosketuksiin, ja on todettu, että jotta voitaisiin ainakin osaksi tasoittaa kemikaalien jakautumista koko lastumassaan, vaaditaan hyvä liuoksen kierrätys. On todettu, että hyvän kierrätyksen aikaansaamiseksi tässä tarkoituksessa tarvitaan kaikkiaan noin 400 ml liuosta 100 g kohden lastuja. Koska reagenssin ja alkuperäisen kosteuden määrä lastuissa on yhteensä 278 ml, vaaditaan lisäksi 122 ml laimennusliuosta ja tähän tarkoitukseen käytetään tavallisesti aikaisemman keiton jäteliuosta. Liuennus toteutetaan korotetussa lämpötilassa, so. noin 175°C. Noin puolet liuennuskemikaaleista sijaitsee lastujen sisällä lopun ollessa vapaana liuoksena niiden ulkopuolella. Koska lastujen sisäpuolella oleva alkali kuluu reaktion johdosta ligniinin ja puun muiden aineiden kanssa, korvautuu se osaksi alkalin diffuusion johdosta ympäröivästä liuoksesta. Massanval-mistusnopeus tällä menetelmällä riippuu kemikaalien diffuusionopeu-desta lastujen sisään liuennuksen aikana. Kokonaisaika jaksottaista liuennusta käytettäessä valkaistavan voimamassan valmistamiseksi on noin 1 tunti maksimilämpötilan aikaansaamiseksi ja tämän lisäksi 1,5 tuntia liuennuksen täydentämiseksi.If the moisture content of the wood is 50%, the total volume of the solution, including the water in the wood, is 178 + 100 = 278 ml per 100 g of wood. Due to the porous structure of wood, 100 g of wood may contain about 200 ml of solution. Once the dissolution solution is added to the chips, the alkali is strongly absorbed into the chips with which it first comes into contact, and it has been found that good solution recycling is required to at least partially even out the distribution of chemicals throughout the chip mass. It has been found that a total of about 400 ml of solution per 100 g of chips is required to achieve good recycling for this purpose. As the total amount of reagent and initial moisture in the chips is 278 ml, an additional 122 ml of diluent is required and the waste solution from the previous cooking is usually used for this purpose. Dissolution is carried out at an elevated temperature, i.e. about 175 ° C. About half of the dissolving chemicals are located inside the chips with the rest being a free solution outside them. Because the alkali inside the chips is consumed by the reaction with lignin and other substances in the wood, it is partially replaced by alkali diffusion from the surrounding solution. The pulping rate by this method depends on the diffusion rate of the chemicals into the chips during dissolution. The total time for preparing the bleached pulp using intermittent dissolution is about 1 hour to reach the maximum temperature and an additional 1.5 hours to complete the dissolution.

Tavanomaiset jatkuvat massanvalmistusmenetelmäc, kuten Kamyr-mene-telmä, ovat pääasiallisesti jaksottaisen menetelmän erilaisia sovel-tumismuotoja.Conventional continuous pulping processes, such as the Kamyr process, are mainly various embodiments of the batch process.

Erään parannetun massanvalmistusmenetelmän on kuvannut Tomlinson } 60040 (kanadalainen patentti n:o 721 960), jonka mukaisesti lastut kyllästetään ensin jatkuvasti kierrättämällä kyllästysliuosta lastujen lävitse kyllästysvyöhykkeessä lämpötilassa, joka on keittolämpötilan (so. 150°C) alapuolella niin, että lastut kyllästyvät niiden täydellistä liuentamista varten tarpeellisella kemikaalimäärällä. Lastut nostetaan sitten kyllästysliuoksesta ja johdetaan keittovyöhykkee-seen, jossa keitto suoritetaan ilman vapaata liuosta lämpötilassa 180°C 15-25 min kuluessa. Tämä nopea liuennusaika on mahdollinen koska kaikki tarvittava kemikaali’ on lastuissa ennen liuentamisen alkamista, josta on seurauksena, että alhainen diffuusio ympäröivästä liuoksesta kemikaalien kuluessa, joka on luonteenomainen tavanomaisille liuennusmenetelmille, ei vaikuta tässä menetelmässä. Lisäksi tarvitaan tavallisesti vähemmän tehokasta alkalia, so. noin 13-14 % verrattuna 15-16 %:in tavanomaisessa sellunvalmistusmenetelmässä. Alhainen liuoksen ja puun suhde liuennuksen aikana tavanomaiseen massanvalmistusmenetelmään verrattuna aikaansaa pienemmän höyryn tarpeen keiton aikana ja tästä seurauksena oleva liuenneiden kiinteiden aineiden suurempi väkevyys jäteliuoksessa aikaansaa myös alhaisemman höyryntarpeen haihdutuksen aikana kemikaaleja talteenotettaessa. Alhaisempi kyllästyskemikaalien tarve aikaansaa jäteliuoksessa suuremman orgaanisten ja epäorgaanisten aineiden suhteen mikä on edullista talteenottokäsittelyyn sisältyvässä polttamiskäsittelyssä.An improved pulping process has been described by Tomlinson} 60040 (Canadian Patent No. 721,960), in which the chips are first continuously impregnated by continuously circulating the impregnation solution through the chips in an impregnation zone at a temperature below the cooking temperature (i.e., 150 ° C) so that the chips with the necessary amount of chemical. The chips are then lifted from the impregnation solution and passed to a cooking zone where cooking is performed without free solution at 180 ° C for 15-25 minutes. This rapid dissolution time is possible because all the necessary chemical ’is present in the chips before dissolution begins, with the result that the low diffusion from the surrounding solution within the chemicals, which is characteristic of conventional dissolution methods, is not affected by this method. In addition, less effective alkali is usually required, i.e. about 13-14% compared to 15-16% in the conventional pulping process. The low ratio of solution to wood during dissolution compared to a conventional pulping process provides less steam during cooking and the resulting higher concentration of dissolved solids in the waste solution also provides lower steam demand during evaporation during chemical recovery. The lower need for impregnation chemicals results in a higher ratio of organic and inorganic substances in the waste solution, which is advantageous in the incineration treatment included in the recovery treatment.

Erikoisolosuhteita on ylläpidettävä kyllästysvyöhykkeessä tarkoituksella johtaa riittävästi kemikaaleja lastuihin liuennuksen toteuttamiseksi. Tämä aikaansaadaan johtamalla lastut jatkuvasti kyllästys-kattilan lävitse säädetyllä nopeudella ja pitämällä ne kosketuksessa liuoksen kanssa, joka johdetaan kattilan lävitse oleellisesti suuremmalla nopeudella, esim. käyttäen 5-20-kertaista määrää lastuihin verrattuna. Tämän toteuttamiseksi uutetaan kyllästysliuos'kyllästys-laitteesta seulan lävitse ja palautetaan sitten kyllästyslaittee-seen sen jälkeen, kun siihen on lisätty oikea määrä kemikaaleja, esim. 14 % tehokasta Na20:ta puusta laskettuna ja sen nestepitoisuus on säädetty siten, että nesteen nettosyöttö kyllästysjärjestelmään vastaa sitä määrää, joka tarvitaan lastujen täydellistä kyllästämistä varten. Käytettäessä puuta, jolla on normaali kosteuspitoisuus, on lastujen kosteuspitoisuus plus korvaavan kemikaaliliuoksen määrä tavallisesti suurempi kuin se määrä, jonka lastut voivat imeä itseensä, ja muodostunut uudelleenkierrätetty liuos on osittain haihdutettava edellä mainitussa patentissa kuvatulla tavalla oikean „ 60040 vesitasapainon ylläpitämiseksi. Johtuen kyllästys- ja liuennusvaihei-den selvästä erottamisesta toisistaan joutuu liuennusvaiheeseen ainoastaan lastuissa oleva kyllästysliuos ja tämän johdosta uudelleen-kierrätetyn kyllästysliuoksen tilavuus lisääntyy ellei sitä säädetä haihduttamisen avulla. Tavanomaisessa järjestelmässä taas vapaa kyllästysliuos joutuu suoraan kyllästysvaiheesta keittovaiheeseen ja keittoliuos on laimennettava mustalipeällä riittävän nestetilavuuden aikaansaamiseksi, jotta voidaan ylläpitää sopiva nestekierto alkalin korvaamiseksi kyllästysvaiheen aikana.Special conditions must be maintained in the impregnation zone in order to introduce sufficient chemicals into the chips to effect dissolution. This is accomplished by continuously passing the chips through the impregnation boiler at a controlled rate and keeping them in contact with the solution being passed through the boiler at a substantially higher rate, e.g., using 5-20 times the amount of chips. To do this, the impregnating solution is extracted from the impregnating device through a sieve and then returned to the impregnating device after the correct amount of chemicals, e.g. 14% effective Na 2 O based on wood, has been added and its liquid content adjusted so that the net liquid supply to the impregnating system the amount required for complete impregnation of the chips. When wood with a normal moisture content is used, the moisture content of the chips plus the amount of replacement chemical solution is usually greater than the amount that the chips can absorb, and the recycled solution formed must be partially evaporated as described in the above patent to maintain a proper water balance. Due to the clear separation of the impregnation and dissolution steps, only the impregnation solution in the chips enters the dissolution step and as a result the volume of the recycled impregnation solution increases unless it is controlled by evaporation. In a conventional system, on the other hand, the free impregnation solution enters directly from the impregnation step to the cooking step and the cooking solution must be diluted with black liquor to provide a sufficient liquid volume to maintain a suitable liquid circulation to replace the alkali during the impregnation step.

Liuoksen kierrätyksen suuri nopeus, so. 5-20-kertainen lastujen määrään nähden, aikaansaa sen liuoksen suhteellisen pienen kemikaali-väkevyyksien vaihtelun, joka tulee kyllästyslaitteeseen ja poistuu siitä niin, että se voima, joka aikaansaa kemikaalien tunkeutumisen lastuihin, pysyy pääasiallisesti vakiona koko kyllästysvaiheen ajan. Lisäksi kemikaaliväkevyys kyllästyslaitteessa on huomattavasti alhaisempi kuin tulevassa valkolipeässä koska se on laimentunut suhteellisen suurella tilavuusmäärällä laimentunutta, uudelleenkierrä-tysliuosta.The high rate of solution recycling, i.e. 5-20 times the number of chips, causes a relatively small variation in the chemical concentrations of the solution that enters and leaves the impregnator so that the force that causes the chemicals to penetrate the chips remains essentially constant throughout the impregnation step. In addition, the chemical concentration in the impregnator is considerably lower than in the incoming white liquor because it is diluted with a relatively large volume of diluted recycle solution.

Eräänä haittana mainitussa Tomlinson’in liuennusmenetelmässä on se, että paksuja lastuja ei voida täydellisesti kyllästää, ja tästä voi olla seurauksena jätemateriaalin, kuten oksajätteiden ja tikkujen, muodostuminen määrässä 2-5 % lastujen paksuuden jakaantumisesta riippuen. Käytettäessä pienempiä osasia, kuten sahajauhoa tai normaaleja lastuja, jotka on murskattu pienemmiksi osasiksi (johtamalla han-kausmyllyn tai sentapaisen lävitse), voidaan näiden jätteiden määrä pienentää pienemmäksi kuin 1 %:ksi. Teollisuusmittakaavassa ei kuitenkaan ole todettu mahdolliseksi ylläpitää nestekiertoa tällaisten puun osien lävitse johtuen lisääntyneestä seulojen tukkeutumisesta käyntiinpanon jälkeen, sillä niitä ei voidan käytännössä puhdistaa jatkuvasti suorittamalla jaksottainen "takaisinpesu" tai käyttäen muita sellaisia menetelmiä, jotka on todettu tehokkaiksi tavanomaisia lastuja käytettäessä.One disadvantage of the mentioned Tomlinson dissolution method is that the thick chips cannot be completely impregnated, and this can result in the formation of waste material such as twigs and sticks in an amount of 2-5% depending on the chip thickness distribution. By using smaller particles, such as sawdust or normal chips, which have been crushed into smaller particles (by passing through a grinding mill or the like), the amount of this waste can be reduced to less than 1%. However, it has not been found on an industrial scale to be able to maintain fluid circulation through such parts of wood due to increased clogging of screens after start-up, as they cannot be practically cleaned continuously by periodic "backwashing" or other methods found to be effective with conventional chips.

Kun puulastut joutuvat kosketukseen alkaliliuoksen kanssa absorboivat lastut erittäin nopeasti alkalia. Voimamassaliuoksen kysymyksessä ollessa on tästä seurauksena alkalin selektiivinen absorboituminen lastujen sisään ja niiden pinnalle ja sulfidin keräytyminen kylläs-tysvyöhykkeeseen. Lastujen tasalaatuinen kyllästäminen on vaikeata.When wood chips come into contact with the alkali solution, the chips absorb alkali very quickly. In the case of a power mass solution, this results in the selective absorption of alkali inside and on the chips and the accumulation of sulphide in the impregnation zone. Uniform impregnation of the chips is difficult.

5 600405 60040

Ne lastut, jotka joutuvat ensin kosketuksiin alkalin kanssa, absorboivat sitä voimakkaasti aikaansaaden alkalimäärän nopean vähenemisen liuoksessa, ja täten ne lastut, jotka sijaitsevat liuoksen myöhemmän kulkutien kohdalla, voivat absorboida vain vähemmän alkalia. Täten muutamat lastut absorboivat liian paljon kemikaalia ja muutamat liian vähän, ja tästä seurauksena keiton aikana muutamat lastut yliliuentu-vat ja muutamista poistuu liian vähän ligniiniä. Tästä syystä lastuja tavanomaiseen tapaan liuennettaessa laimennetaan liuos lisäämällä mustalipeää liuoksen suhteellisen kierrättämisen mahdollistamiseksi lastumassan lävitse ja kemikaalien paremman jakaantumisen aikaansaamiseksi täten. Vaikeudet luonnollisesti kasvavat kun lastut ovat pieniä puun osasia, kuten sahajauhoa tai tikkuja, tai sellaisia lastuja, jotka on erikoisesti valmistettu keittoliuoksen helpomman läpitunkeu-tumisen mahdollistamiseksi, kuten ohuita säröjä, murskattuja lastuja, tikkuja, sellaisia lastuja, jotka on rikottu lautashienontajassa jne. Tällaisten pienten lastujen minimidimensio ei yleensä ole suurempi kuin 3 mm. Tämänlaatuisilla lastuilla, joita seuraavassa nimitetään yleisesti nimellä "pienet lastut", on suuri pinta-ala tilavuuteen verrattuna, ja johtuen edellä mainitusta puun affiniteetista alkaliin nähden laimenee kyllästysliuos erittäin nopeasti ja kemikaaliväkevyys-ero tulee erittäin suureksi kyllästysvyöhykkeen vastakkaisissa päissä.The chips that first come into contact with the alkali absorb it strongly, causing a rapid reduction in the amount of alkali in the solution, and thus those chips located at the later path of the solution can only absorb less alkali. Thus, a few chips absorb too much chemical and a few too little, and as a result, during cooking, a few chips overdissolve and a few lignin is removed. Therefore, when the chips are dissolved in the usual way, the solution is diluted by adding black liquor to allow relative circulation of the solution through the chip mass and thus to achieve a better distribution of chemicals. The difficulty naturally increases when the chips are small pieces of wood, such as sawdust or sticks, or chips specially made to allow easier penetration of the cooking solution, such as thin cracks, crushed chips, sticks, chips broken in such a wood chipper. the minimum dimension of the chips is usually not greater than 3 mm. Chips of this type, hereinafter collectively referred to as "small chips", have a large surface area by volume, and due to the above-mentioned affinity of wood for alkali, the impregnation solution dilutes very rapidly and the chemical concentration difference becomes very large at opposite ends of the impregnation zone.

Sahajauhon liuennuslaitteissa on liuoksen uudelleenkierrättäminen todettu mahdottomaksi johtuen puun hienoista osasista, jotka tukkea-vat seulat, ja tästä johtuvasta epätasaisesta kemikaalijakautumisesta puussa on seurauksena "linnunsiementen", so. epätäydellisestä liuenneiden puun osasten, muodostuminen. Yritettäessä kompensoida tätä vaikeutta käytetään tavallisesti enemmän kemikaaleja sahajauhoa liuennettaessa kuin lastuja liuennettaessa, mistä on seurauksena alhaisempi massasaanto.In sawmill dissolving devices, it has been found impossible to recycle the solution due to the fine particles in the wood that clog the screens, and the resulting uneven chemical distribution in the wood results in "bird seeds", i.e. formation of incomplete dissolved wood particles. In an attempt to compensate for this difficulty, more chemicals are usually used to dissolve sawdust than to dissolve chips, resulting in lower pulp yields.

Esillä olevan keksinnön avulla aikaansaadaan menetelmä pienten lastujen tasalaatuisemman kyllästämisen aikaansaamiseksi riittävällä kemikaalimäärällä seuraavaa keittoa varten, joka edullisesti tapahtuu höyrykehässä.The present invention provides a method for achieving a more uniform impregnation of small chips with a sufficient amount of chemical for subsequent cooking, which preferably takes place in a steam atmosphere.

Esillä olevan keksinnön avulla eliminoidaan seulatarve uudelleen-kierrätetyn kyllästysliuoksen uuttamiseksi paineastiasta, ja sillä on kuitenkin kaikki ne menetelmän edut, jotka esiintyvät edellä mainitussa patentissa. Tämä mahdollistaa sellaisten materiaalien, kuten sahajauhon ja tikkujen, ohuiden liuskojen ja sellaisten lastujen 6 60040 käytön, jotka on murskattu johtamalla ne hankausmyllyn lävitse.The present invention eliminates the need for a screen to extract the recycled impregnation solution from the pressure vessel, and yet has all the advantages of the process found in the above-mentioned patent. This allows the use of materials such as sawdust and sticks, thin strips and chips 6 60040 that have been crushed by passing them through a grinding mill.

Tämä mahdollistaa myös hyvälaatuisen sellun valmistamisen sellaisista raaka-aineista kuin levyjen päistä, huonekaluteollisuusjät-teistä, käytetyistä jääkiekkomailoista jne., joita ei voida johtaa tavanomaisten hakkureiden lävitse. Tämä viimemainittu materiaali voidaan sitten pienentää ja hienontaa edelleen pieniksi osasiksi lautashienontajan yms. laitteen avulla.This also makes it possible to produce good quality pulp from raw materials such as board ends, waste from the furniture industry, used hockey sticks, etc., which cannot be passed through conventional chippers. This latter material can then be reduced and further shredded into small particles by means of a plate shredder or the like.

Esillä oleva keksintö soveltuu erikoisesti pienten lastujen käsittelyyn, ja on huomattava, että tavallisia lastuja voidaan murskata tai pienentää muulla tavoin tai valmistaa erikoisesti niin, että liuos tunkeutuu niihin helposti ja niitä voidaan käyttää esillä olevan keksinnön mukaisesti.The present invention is particularly applicable to the treatment of small chips, and it should be noted that ordinary chips can be crushed or reduced in other ways or specially prepared so that a solution penetrates them easily and can be used in accordance with the present invention.

Lastumurska, tikut jne., joita sisältyy usein tavanomaisiin lastuihin, aikaansaavat vaikeuksia suoritettaessa liuentaminen tavanomaisissa liuennuslaitteissa, erikoisesti jatkuvissa liuennuslaitteissa. Voidaan todeta, että keksinnön mukaisesti tällaiset vaikeudet (seulojen tukkeutuminen) ovat poistetut ja saadaan pääasiallisesti tasalaatuista massaa säätämällä oikein kyllästysaika.Chips, sticks, etc., which are often included in conventional chips, cause difficulties in performing dissolution in conventional dissolution devices, especially continuous dissolution devices. It can be seen that according to the invention such difficulties (clogging of the screens) are eliminated and a substantially uniform mass is obtained by correctly adjusting the impregnation time.

Keksintö tarkoittaa näin ollen menetelmää pienen hakkeen liuentami-seksi kemialliseksi massaksi, jossa menetelmässä hake höyrypasute-taan pasutusastiassa, kyllästetään kyllästysvyöhykkeessä kemikaaleja sisältävällä kyllästysnesteellä ylimäärin, kyllästetystä hakkeesta erotetaan kyllästysnesteen ylimäärä, joka palautetaan kyl-lästysvyöhykkeeseen, minkä jälkeen hake keitetään, ja keksintö on tunnettu siitä, että kyllästysvyöhykkeeseen syötetään jatkuvasti haketta ja kyllästysnestettä niin, että muodostuu hakkeen ja kyllästysnesteen seos, jonka sakeus on alle 10 % ja joka sisältää kemikaaleja huomattavasti yli sen määrän, joka tarvitaan hakkeen myöhempää liuentamista varten, mainittu seos johdetaan jatkuvasti kyllästysvyöhykkeen läpi samalla sekoittaen pääasiassa kyllästys-vyöhykkeen koko alueella sakeuden säilyttämiseksi pääasiassa vakiona, minkä johdosta hakkeen viipymä kyllästys\ yöhykkeessä on pääasiassa yhdenmukainen, ja kyllästysvyöhykkeestä poistetaan jatkuvasti haketta kyllästettynä sellaisella määrällä kemikaaleja, joka on riittävä myöhempään liuentamiseen.The invention thus relates to a method for dissolving small chips into chemical pulp, in which the chips are steam-roasted in a roasting vessel, impregnated with an excess of chemical-containing impregnating liquid in the impregnation zone, that chips and impregnating liquid are continuously fed to the impregnation zone to form a mixture of chips and impregnating fluid having a consistency of less than 10% and containing well above the amount of chemicals required for subsequent dissolution of the chips, said mixture being continuously passed through the impregnation zone while stirring throughout the zone in order to maintain the consistency mainly constant, as a result of which the residence time of the chips in the impregnation zone is substantially uniform, and the impregnation of the chips is continuously removed from the impregnation zone. with an amount of chemicals sufficient for subsequent dissolution.

7 600407 60040

Lastujen ja liuoksen seoksen konsistenssi pidetään edullisesti oleellisesti kauttaaltaan tasalaatuisena kyllästysvyöhykkeessä hämmennys- tai sekoitusvaikutuksen avulla tässä vyöhykkeessä.The consistency of the mixture of chips and solution is preferably kept substantially uniform throughout the impregnation zone by means of a stirring or mixing effect in this zone.

Vesitasapaino ylläpidetään edullisesti järjestelmässä säätämällä järjestelmään tulevan veden määrää.The water balance is preferably maintained in the system by adjusting the amount of water entering the system.

Keksinnön muut piirteet, päämäärät ja edut ilmenevät sen seuraavasta yksityiskohtaisesta kuvauksesta, jossa esitetään eräs edullinen keksinnön toteuttamismuoto oheen liitettyyn piirustukseen viitaten.Other features, objects, and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description thereof, in which a preferred embodiment of the invention is shown with reference to the accompanying drawings.

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaista menetelmää.Figure 1 schematically shows a method according to the invention.

Kuten kuviosta 1 ilmenee, muodostavat pääasialliset laitteet keksinnön toteuttamiseksi lastusäiliö 10, josta pieniä lastuja johdetaan esihöyryttäjään 12, joka toimii säädetyllä nopeudella mittauslaitteen 9 avulla, joka mittaa lastujen syötön järjestelmään. Pienet lastut höyrytetään pääasiallisesti ilmakehän paineessa esihöyryttä-jässä 12 ja ne joutuvat esihöyrytyslaitteesta kyllästyslaitteeseen 14 johdon 16 kautta.As can be seen from Figure 1, the main devices for carrying out the invention form a chip tank 10, from which small chips are fed to a pre-evaporator 12, which operates at a controlled speed by means of a measuring device 9 which measures the supply of chips to the system. The small chips are essentially vaporized at atmospheric pressure in the pre-evaporator 12 and are passed from the pre-evaporator to the impregnator 14 via line 16.

Kyllästyslaite on varustettu ainakin yhdellä ja edullisesti useilla sekoituslaitteilla. Kuvatussa toteuttamismuodossa käytetään kolmea sekoituslaitetta 18, 20 ja 22, mutta tämä lukumäärä riippuu sekoi-tuslaitteiden laadusta ja koosta ja kyllästysvyöhykkeen 14 muodosta. Sekoittimet 18, 20 ja 22 on sovitettu akselille 24, jota pyöritetään nopeudeltaan säädettävän käyttölaitteen 26 avulla. Sopivia välipohjia, joita on merkitty numeroilla 19 ja 21, ulkonee astian seinistä sekoituslaitteiden välissä pienten lastujen ja liuoksen virtauksen säätämisen auttamiseksi. Nämä välipohjat 19 ja 21 jakavat kyllästys-astian useisiin erillisiin, toistensa kanssa yhteydessä oleviin se-koitusvyöhykkeisiin, joissa liuos ja lastut sekoittuvat perusteellisesti keskenään, ja ne parantavat liuoksen ja lastujen välistä kosketusta ja edistävät kemikaalien siirtymistä liuoksesta lastuihin. Välipohjat 19 ja 21 ja sekoituslaittee; tai potkurit 18, 20 ja 22 on muotoiltu siten, että aikaansaadaan liuoksen ja lastujen välinen sivuttaissuuntainen sekoittuminen samalla kun taataan, että kullakin lastulla on oleellisesti sama viipymisaika kyllästyslaitteessä (so. kyllästyslaite toimii oleellisesti sillä periaatteella, että ensin tulevat lastut myös poistuvat ensin). Sopivat laitteet tällaisen virtauksen ja sekoitusvaikutuksen aikaansaamiseksi ovat hyvin 8 60040 tunnettuja esim. kemiallisesta teollisuudesta, so. tulppavirtaus-putkityyppiset reaktorit.The impregnation device is provided with at least one and preferably several mixing devices. In the described embodiment, three mixing devices 18, 20 and 22 are used, but this number depends on the quality and size of the mixing devices and the shape of the impregnation zone 14. The agitators 18, 20 and 22 are arranged on a shaft 24 which is rotated by means of a speed-adjustable drive 26. Suitable spacers, numbered 19 and 21, protrude from the vessel walls between the mixing devices to help control the flow of small chips and solution. These midsoles 19 and 21 divide the impregnation vessel into a number of separate, interconnected mixing zones in which the solution and the chips are thoroughly mixed with each other, improving the contact between the solution and the chips and promoting the transfer of chemicals from solution to the chips. Midsoles 19 and 21 and mixing device; or the propellers 18, 20 and 22 are shaped to provide lateral mixing between the solution and the chips while ensuring that each chip has substantially the same residence time in the impregnation device (i.e., the impregnation device operates on the principle that first chips also exit first). Suitable devices for providing such a flow and mixing effect are well known from e.g. the chemical industry, e.g. plug flow tube type reactors.

Tavanomaisissa käsittelyolosuhteissa ylläpidetään pääasiallisesti vakionestekorkeus L kyllästyslaitteessa 14.Under normal handling conditions, a substantially constant liquid height L in the impregnating device 14 is maintained.

Kuvatussa toteuttamismuodossa pumppu 28 imee liuoksen ja pienten lastujen seoksen kyllästyslaitteesta 14 johtoa 30 pitkin ja pumppaa tämän seoksen johtoa 32 pitkin valutuslaitteeseen 34.In the illustrated embodiment, the pump 28 draws the mixture of solution and small chips from the impregnating device 14 along line 30 and pumps this mixture along line 32 to the drain device 34.

Valutuslaite 34 voi olla muodoltaan mikä hyvänsä, esim. kuvatunlainen, joka käsittää kotelossa olevan kaltevan ruuvin 36. Ruuvi 36 nostaa kyllästyneet pienet lastut kyllästysliuosylimäärästä, joka valuu vyöhykkeeseen 38. Vaihtoehtoisesti valutuslaite voi olla tavanomainen puristin, joka puristaa ylimääräisen liuoksen pois pienistä lastuista.The drain device 34 may be of any shape, e.g., as described, comprising a sloping screw 36 in the housing. The screw 36 raises saturated small chips from the excess impregnation solution flowing into zone 38. Alternatively, the drain device may be a conventional press to squeeze excess solution out of small chips.

Valutuslaitteesta 34 tuleva ylimääräinen liuos virtaa johdon 40 kautta takaisin kyllästyslaitteeseen 14. Tarvittaessa voidaan sopiva pumppu (ei esitetty) sovittaa liuoksen johtamiseksi valutuslaitteesta 34 kyllästyslaitteeseen 14. Pieniä kuitumääriä voi kulkeutua takaisin kyllästyslaitteeseen liuosylimäärän mukana, mutta on edullista pitää tämä määrä mahdollisimman alhaisena.Excess solution from the drain 34 flows back through the line 40 back to the impregnator 14. If necessary, a suitable pump (not shown) can be adapted to direct the solution from the drain 34 to the impregnator 14. Small amounts of fiber can be returned to the improver with excess solution, but it is preferred to keep this amount as low as possible.

Tuoreita kemikaaleja lisätään kyllästysjärjestelmään johdon 56 kautta määrässä, joka on riittävä korvaamaan ne kemikaalit, jotka ovat kulkeutuneet pienten lastujen mukana keittolaitteeseen 60. Järjestelmän toimiessa on yleensä se kemikaalimäärä, joka on lisätty johdon 56 kautta, koordinoitu tulevien lastujen määrän kanssa kemikaalien tarvittavan väkevyyden ylläpitämiseksi kyllästysvyöhykkeessä ja lastujen sorboiman kemikaalimäärän säätämiseksi.Fresh chemicals are added to the impregnation system via line 56 in an amount sufficient to replace those chemicals that have passed with the small chips into the cooker 60. When the system operates, the amount of chemicals added via line 56 is usually coordinated with incoming chips to maintain the required chemical concentration in the impregnation zone. to control the amount of chemical sorbed by the chips.

Jatkuvaa järjestelmää käytettäessä on tärkeätä ylläpitää järjestelmässä vesitasapaino. Eräs edullinen menetelmä tällaisen vesitasapai-non ylläpitämiseksi on johtaa osa liuosta valutuslaitteesta 34 johdon 47 kautta lämmönvaihtajan 48 lävitse ja sitten takaisin johdon 49 kautta johtoon 40. Sitä lämpöä, joka lisätään lämmönvaihtajan 48 lävitse virtaavaan liuokseen, säädetään pinnansäätölaitteiston 42 avulla, joka toteaa pinnan L korkeuden ja säätää venttiiliä 44 höyryjohdossa 46, joka johtaa lämmönvaihtajaan 48. Venttiiliä 44 säädetään riittävän lämpömäärän lisäämiseksi siihen liuokseen, joka 9 60040 virtaa lämmönvaihtajan 48 kautta, säädetyn vesimäärän haihduttamiseksi liuoksesta pinnan L pitämiseksi pääasiallisesti vakiona, kuten edellä mainitussa kanadalaisessa patenttijulkaisussa on esitetty. Liuoksesta haihdutettu vesi poistuu järjestelmästä käsittelyhöyrynä johdon 50 kautta.When using a continuous system, it is important to maintain a water balance in the system. One preferred method of maintaining such a water balance is to pass a portion of the solution from the drain 34 through line 47 through heat exchanger 48 and then back through line 49 to line 40. The heat added to the solution flowing through heat exchanger 48 is controlled by surface control device 42. and adjusting valve 44 in steam line 46 leading to heat exchanger 48. Valve 44 is adjusted to add a sufficient amount of heat to the solution flowing through heat exchanger 48 to evaporate the adjusted amount of water from solution to keep surface L substantially constant, as disclosed in the aforementioned Canadian patent. The water evaporated from the solution exits the system as treatment steam via line 50.

On edullista, että ainoastaan osa valutuslaitteesta tulevaa liuosta johdetaan lämmönvaihtajan 48 lävitse koska on toivottavaa pitää lämpötila kyllästyslaitteessa 14 arvossa alle 100°C.It is preferred that only a portion of the solution from the drain device be passed through the heat exchanger 48 because it is desirable to keep the temperature in the impregnator 14 below 100 ° C.

Muutamissa tapauksissa, esim. silloin, kun pienet lastut ovat erittäin kuivia, voi nestetasolla L olla taipumus laskea koska järjestelmään tulee riittämättömästi vettä. Näissä olosuhteissa höyryvent-tiili 44 avataan ja vettä lisätään johdon 52 kautta pinnan säätölaitteen 42 venttiilin 54 valvonnan alaisena tason L pitämiseksi vakiona.In a few cases, e.g. when the small chips are very dry, the liquid level L may tend to drop due to insufficient water entering the system. Under these conditions, the steam valve 44 is opened and water is added through line 52 under the control of valve 54 of the surface control device 42 to keep the level L constant.

Kyllästetyt puun osat, joissa on riittävästi kemikaaleja seuraavaa liuentamista varten, poistuvat valutuslaitteesta 34 ja kulkeutuvat sopivan mekanismin, kuten venttiilin 58, kautta keittolaitteeseen 60, jossa ne joutuvat kosketuksiin suoran höyryn kanssa ja saatetaan keittolämpötilaan. Suoraa höyryä johdetaan liuennus- tai keittolaitteeseen 60 johdon 62 kautta ja keitetty massa poistuu johdon 64 kautta ja johdetaan puhallussäiliöön tai johonkin muuhun sopivaan käsittelyvaiheeseen.Impregnated wood portions with sufficient chemicals for subsequent dissolution leave the drain 34 and pass through a suitable mechanism, such as valve 58, to the cooker 60, where they come into direct contact with the steam and are brought to cooking temperature. Direct steam is passed to the dissolution or cooking device 60 via line 62 and the cooked mass is discharged through line 64 and passed to a blow tank or other suitable treatment step.

Haluttaessa tehdä jokin sopiva muutos valmistusnopeuteen on edullista deaktivoida tilapäisesti automaattinen vesitasapainon säätö niin, että liian suurta vesimäärää ei lisätä, tai haihdutetaan tason L pitämiseksi vakiona.If it is desired to make any suitable change in the cooking speed, it is advantageous to temporarily deactivate the automatic water balance adjustment so that not too much water is added, or to evaporate to keep the level L constant.

Aikaansaataessa tällaisia suurempia muutoksia valmistusnopeudessa johdetaan.liuosta paisuntasäiliöön 68 ja siitä pois. Esimerkiksi lisättäessä lastujen virtausnopeutta lisätään myös tuoreiden kemikaalien syöttönopeutta valmistuksen lisäämiseksi, jolloin pinnalla L on luonnollisesti myös taipumus nousta. Näissä olosuhteissa avataan johdossa 72 oleva venttiili 70, joka johtaa säiliöön 68 johdon 40 kautta liuoksen virtauksen määrätyn osan johtamiseksi säiliöön 68. Tätä haaravirtausta jatketaan siksi, kunnes syöttönopeudet stabiloituvat ja tämän jälkeen venttiili 70 suljetaan ja pinnan säätölaite 42 toimii normaalisti säätäen lämmönvaihtajaan 48 tulevaa höy- 10 60040 ryä tai venttiilin kautta virtaavaa lisävettä. Toiselta puolen valmistusnopeuden pienetessä on säiliön pinnalla taipumus laskea koska siihen johdetaan vähemmän lastuja ja kemikaaleja. Kyllästys-liuosta pumpataan tällöin pumpun 76 avulla säiliöstä 68 venttiilin 74 kautta, joka avataan, ja johdon 78 kautta kyllästyslaitteeseen 14 pinnan L korkeuden pitämiseksi vakiona. Pumppu 76 ja venttiili 74 ovat toiminta-asennossa siksi, kunnes on aikaansaatu vakiot virtausnopeudet .In order to effect such larger changes in the manufacturing rate, the solution is passed to and from the expansion tank 68. For example, increasing the flow rate of the chips also increases the feed rate of fresh chemicals to increase production, whereby the surface L naturally also tends to rise. Under these conditions, a valve 70 is opened in line 72 which leads to tank 68 via line 40 to direct a portion of the solution flow to tank 68. This branch flow is continued until feed rates stabilize and then valve 70 is closed and surface control device 42 operates normally to control heat exchanger 48. 10 60040 rye or additional water flowing through the valve. On the other hand decreases the rate of production of the container on the surface tends to decrease as it is passed fewer chips and chemicals. The impregnation solution is then pumped by means of a pump 76 from the tank 68 through a valve 74 which is opened and via a line 78 to the impregnation device 14 in order to keep the height of the surface L constant. The pump 76 and valve 74 are in the operating position until Constant flow rates are achieved.

Keksinnön mukaisen järjestelmän toiminta on seuraava:The operation of the system according to the invention is as follows:

Pienet lastut johdetaan lastusäiliöstä 10 esihöyryttäjään 12, jossa ne höyrytetään ilmakehän paineessa ilman poistamiseksi niistä. Pienet lastut putoavat putken 16 kautta kyllästyslaitteeseen 14 ja kulkeutuvat liuoksen mukana kyllästyslaitteen lävitse. Liuoksen ja pienten lastujen virtaus kyllästyslaitteen lävitse säädetään edullisesti niin, että molemmat virtaavat yhdessä kyllästyslaitteen lävitse oleellisesti samalla nopeudella, so. liuoksen ja pienten lastujen viipymis-aika ovat oleellisesti samat. Näitä virtauksia voidaan säätää pyörittämällä siipiä 18, 20 ja 22 edullisesti yhteistoiminnassa välipohjien 19, 21 jne. kanssa, jotka rajoittavat pystysuunnassa tapahtuvaa sekoittumista.The small chips are passed from the cutting tank 10 to the pre-evaporator 12, where they are evaporated at atmospheric pressure to remove air from them. The small chips fall through the tube 16 into the impregnating device 14 and pass with the solution through the impregnating device. The flow of solution and small chips through the impregnating device is preferably controlled so that both flow together through the impregnating device at substantially the same rate, i. the residence time of the solution and the small chips are essentially the same. These flows can be adjusted by rotating the vanes 18, 20 and 22, preferably in cooperation with intermediate bases 19, 21, etc., which limit vertical mixing.

Kyllästysliuoksen ja lastujen tai puuosasten seos poistetaan kylläs-tyslaitteesta 14 ja pumpataan pumpun 28 avulla johdon 32 kautta va-lutuslaitteeseen 3^· Valutuslaitteessa 34 erotetaan liuos lastuista ja tämä erotettu liuos palautetaan johdon 40 kautta kyllästyslaitteeseen 14. Osa tätä erotettua liuosta voidaan suunnata lämmönvaih-tajan 48 kautta ja säädetty määrä tätä liuosta haihdutetaan vesi-tasapainon ylläpitämiseksi edellä kuvatulla tavalla. Vaihtoehtoisesti voidaan lisätä vettä johdon 52 kautta vesitasapainon ylläpitämiseksi .The mixture of impregnating solution and chips or wood particles is removed from the impregnating device 14 and pumped by means of a pump 28 via line 32 to a drain device 3. The draining device 34 separates the solution from the chips and returns this separated solution to line impregnator 14 via line 40. 48 and a controlled amount of this solution is evaporated to maintain water balance as described above. Alternatively, water may be added via line 52 to maintain water balance.

Tuoreita kemikaaleja lisätään järjestelmään johdon 56 kautta määrässä, joka vastaa niiden pienten lastujen määrää, jotka on johdettu esihöyryttäjästä 12 halutun kemikaaliväkevyyden ylläpitämiseksi kyllästysliuoksessa ja sen seikan takaamiseksi täten, että pienet lastut voivat sorboida tarvittavan kemikaalimäärän seuraavaa liuentamista varten ja kuljettavat tämän tarvittavan kemikaalimäärän valutus-laitteesta 34 keittolaitteeseen 60.Fresh chemicals are added to the system via line 56 in an amount corresponding to the amount of small chips derived from the pre-evaporator 12 to maintain the desired chemical concentration in the impregnation solution and thus ensure that the small chips can sorb the required amount of chemical for subsequent leaching and transport this required chemical. to the cooking appliance 60.

n 60040n 60040

Kyllästetyt pienet lastut kulkeutuvat valutuslaitteesta 34 venttiilin 58 kautta keittimeen 60, jossa ne keitetään käyttäen pieniin lastuihin sorboituneita kemikaaleja, ja saatu massa johdetaan puhal-lussäiliöön tai johonkin muuhun käsittelylaitteeseen johdon 64 kautta.The impregnated small chips pass from the drain device 34 through the valve 58 to the digester 60, where they are cooked using chemicals sorbed into the small chips, and the resulting mass is fed to a blow tank or other processing device via a line 64.

Kyllästyslaitteessa ylläpidettävät lämpötila-, paine- ja aikaolosuh-teet säädetään edullisesti siten, että pienet lastut eivät oleellisesti liuennu ja säilyttävät ainakin pääosan jäykkyydestään poistuessaan valutuslaitteesta niin, että liuos valuu niistä pois helpommin, so. ne eivät ole pehmentyneet siinä määrin, että ylimääräisen liuoksen erottuminen vaikeutuu. Tämä voidaan aikaansaada esim. pitämällä kyllästyslaite ilmakehän paineessa ja lämpötilassa alle 100°C. Viipumisaika kyllästyslaitteessa on pienempi kuin 60 min ja on edullisesti 10-40 min ja riippuu osaksi käsiteltävien pienten lastujen paksuudesta.The temperature, pressure and time conditions maintained in the impregnating device are preferably adjusted so that the small chips do not substantially dissolve and retain at least most of their rigidity as they leave the drain device so that the solution drains away more easily, i. they have not softened to such an extent that it is difficult to separate the excess solution. This can be achieved, for example, by keeping the impregnation device at atmospheric pressure and temperature below 100 ° C. The residence time in the impregnating device is less than 60 min and is preferably 10-40 min and depends in part on the thickness of the small chips to be treated.

Konsistenssi kyllästyslaitteessa on erittäin tärkeä koska tämä mahdollistaa käsittelyn käyttäen huomattavaa kemikaäliylimäärää samalla kun ylläpidetään kohtuullinen kemikaaliväkevyys liuoksessa, ja tämä mahdollistaa liuoksen ja lastujen välisen suhteellisen liikkeen, mikä takaa kemikaalien hyvän jakautumisen lastuihin. Maksimiväkevyyden kyllästyslaitteessa tulee olla pienemmän kuin noin 10 55, so. liuoksen ja puun suhteen tulee olla pienemmän kuin 9:1» ja yleensä on edullista, että konsistenssi on alueella noin 5-1 55.Consistency in the impregnator is very important because this allows treatment using a substantial excess of chemicals while maintaining a reasonable chemical concentration in the solution, and this allows for relative movement between the solution and the chips, ensuring good distribution of the chemicals in the chips. The maximum concentration in the impregnator should be less than about 10 55, i. the ratio of solution to wood should be less than 9: 1 »and it is generally preferred that the consistency be in the range of about 5-155.

Kohtuullinen kemikaaliväkevyys kyllästysliuoksessa välillä noin 20-50 g litraa kohden, riippuen käytetystä massanvalmistusmenetel-mästä, takaa sen, että lastut eivät vaurioidu joutuessaan kosketuksiin erittäin väkevän liuoksen kanssa. Myös käytettäessä tällaista alhaista väkevyyttä, esim. voimamassajärjestelmää, joka toimii esim.A reasonable chemical concentration in the impregnation solution of between about 20-50 g per liter, depending on the pulping method used, ensures that the chips are not damaged by contact with the highly concentrated solution. Also when using such a low concentration, e.g. a power mass system operating e.g.

5 %:n väkevyydellä ja kyllästysliuoksen kemikaaliväkevyyden ollessa 36,2 g per litra, on alkalin prosenttimäärä puun suhteen kyllästys-laitteessa noin 100 55. Otettaessa huomioon, että alkalin kulutus tällaisessa keitossa on suuruusluokkaa 14 55 , on selvää, että kyllästyslaitteessa on läsnä noin seitsemän (7) kertainen alkalimäärä keitossa tarvittavaan määrään nähden.At a concentration of 5% and a chemical concentration of the impregnation solution of 36.2 g per liter, the percentage of alkali relative to the wood in the impregnator is about 100 55. Considering that the alkali consumption in such a brew is of the order of 14 55, it is clear that (7) times the amount of alkali required for cooking.

Kuten edellä mainittiin, ovat olosuhteet kyllästysvyöhykkeessä, nimittäin lämpötila, paine, väkevyys ja konsistenssi, tärkeät esillä 12 60040 olevan keksinnön toiminnan kannalta katsottuna. Erikoisesti on tärkeätä, että kyllästysliuoksessa olevat kemikaalit ovat kunkin lastu-yksikön käytettävissä samassa määrin. Eroavaisuudet ominaispainossa kyllästettyjen pienten puulastujen ja kyllästysliuoksen välillä ja kyllästettyjen pienten lastujen ominaispainon epätasaisuus tekee välttämättömäksi säätää lastujen ja liiioksen virtauksia kyllästys-vyöhykkeen 14 lävitse ja myös sen seikan takaamisen, että kemikaaleja esiintyy tasalaatuisesti lastujen kyllästämiseksi. Sekoituslait-teet 18, 20 ja 22 (niitä on esitetty kolme, mutta niitä voidaan käyttää vähemmän tai enemmän riippuen kyllästyskattilan koosta) aikaansaavat pyörteilyä pienten lastujen ja liuoksen virtauksessa ja takaavat pääasiallisesti tasalaatuisen kemikaalien imeytymisen lastuihin. Sekoittaminen säätää virtausta niin, että pienten lastujen ja liuoksen viipymisaika kyllästysvyöhykkeessä on oleellisesti sama, so. kyllästysliuoksen ja pienten lastujen keskimääräiset nopeudet kyllästysvyöhykkeen lävitse ovat oleellisesti samat. Kuten edellä mainittiin, säädetään akselin 24 pyörimistä nopeudeltaan vaihdettavan käyttölaitteen 26 avulla, jota säädetään tarvittaessa haluttujen virtausolosuhteiden ja pyörteilyn aikaansaamiseksi kyllästyslait-teessa 14.As mentioned above, the conditions in the impregnation zone, namely temperature, pressure, concentration and consistency, are important to the operation of the present invention. It is especially important that the chemicals in the impregnation solution are available to each chip unit to the same extent. Differences in specific gravity between impregnated small wood chips and impregnation solution and uneven specific gravity of impregnated small chips make it necessary to control the flows of chips and solution through impregnation zone 14 and also to ensure that chemicals are uniformly present to impregnate the chips. Mixing devices 18, 20 and 22 (three of which are shown, but may be used more or less depending on the size of the impregnation boiler) provide turbulence in the flow of small chips and solution and ensure a substantially uniform absorption of chemicals into the chips. Stirring regulates the flow so that the residence time of the small chips and the solution in the impregnation zone is substantially the same, i. the average velocities of the impregnation solution and the small chips through the impregnation zone are essentially the same. As mentioned above, the rotation of the shaft 24 is controlled by a variable speed drive 26 which is adjusted as necessary to provide the desired flow conditions and vortex in the impregnator 14.

Kuten edellä mainittiin, on suuri liuoksen ja puun suhde (ei alle 9:1 %) kyllästysvyöhykkeessä myös tärkeä liuoksen ja lastujen sopivan sekoittumisen aikaansaamiseksi tässä vyöhykkeessä. Mikäli liuos-suhde on liian alhainen, so. konsistenssi on liian korkea, eivät siivet pysty kierrättämään liuosta lastujen suhteen ja tällöin estyy kemikaalien tasalaatuinen sorptio lastuihin.As mentioned above, a high solution to wood ratio (not less than 9: 1%) in the impregnation zone is also important to achieve proper mixing of the solution and chips in this zone. If the solution ratio is too low, i.e. the consistency is too high, the wings are unable to circulate the solution with respect to the chips, and this prevents uniform sorption of the chemicals into the chips.

On edullista sekoittaa liuos lastujen kanssa ja pitää pääasiallisesti tasainen väkevyys koko kyllästysvyöhykkeessä, mutta tämä ei ole ehdottoman välttämätöntä. Ottaen huomioon, että ensimmäisten muutamien kosketusminuuttien aikana kyllästysliuoksen kanssa sorboivat lastut noin 8o % kemikaaleista, on selvää, että sekoittaminen tämän alkujakson aikana on kaikkein tärkeintä. Sekoittaminen ja tasalaatuisen konsistenssin ylläpitäminen koko kyllästysvyöhykkeessä edistää järjestelmän säätöä ja kyllästettyjen lastujen ja liuosten poistamista kyllästyslaitteesta samalla nopeudella jolla niitä syötetään. Viipymisaikaa säädetään pumpun 28 pumppausnopeuden avulla.It is preferable to mix the solution with the chips and maintain a substantially uniform concentration throughout the impregnation zone, but this is not absolutely necessary. Given that during the first few minutes of contact with the impregnation solution, the chips sorb about 8o% of the chemicals, it is clear that mixing during this initial period is most important. Stirring and maintaining a uniform consistency throughout the impregnation zone facilitates system control and removal of impregnated chips and solutions from the impregnator at the same rate at which they are fed. The residence time is adjusted by the pumping speed of the pump 28.

Se kemikaalimäärä, joka kulkeutuu keittokattilaan 60, riippuu osit- 13 60040 tain siitä liuosmäärästä, joka kulkeutuu puuosasten mukana niiden poistuessa valutuslaitteesta 34 ja joutuessa keittolaitteeseen 60, mutta joka tapauksessa osasiin on sorboitunut riittävästi kemikaaleja liuentumista varten. On edullista, että sen seoksen konsistens-si, joka joutuu keittokattilaan, on alueella noin 26-38 %. Huomattavasti suuremmat konsistenssit voivat aiheuttaa vaikeuksia aikaansaada hyvä keitto, kun taas oleellisesti alhaisemmat konsistenssit voivat aikaansaada huomattavan kemikaalihäviön.The amount of chemical that enters the digester 60 depends in part on the amount of solution that travels with the wood particles as they exit the drain device 34 and enter the digester 60, but in any case, enough chemicals have been sorbed into the particles to dissolve. It is preferred that the consistency of the mixture entering the digester be in the range of about 26-38%. Significantly higher consistencies can cause difficulty in obtaining good soup, while substantially lower consistencies can result in significant chemical loss.

Tavanomaiset keitto-olosuhteet ovat lämpötila l83°C paineessa 10,5 kp/cm2 esim. 20 minuutin ajan.Conventional cooking conditions are a temperature of 183 ° C at a pressure of 10.5 kp / cm 2 for e.g. 20 minutes.

Esimerkki 1Example 1

Seuraavassa esitetään esimerkki keitosta, joka suoritettiin laboratoriossa niiden olosuhteiden kuvaamiseksi, joita käytettiin keksintöä toteutettaessa.The following is an example of the cooking performed in the laboratory to describe the conditions used in carrying out the invention.

Havupuusahajauhoa ja jätelastuja esihöyrytettiin lämpötilassa 102°C paineessa 0,14 kp/cm^ 5 min ja ne kyllästettiin sitten lämpötilassa 90°C 15 min 5 ί:η väkevyydessä. Kyllästysliuoksen Väkevyys oli 48 g litraa kohden tehokasta alkalia ja sulfiditeetti oli 38 %. Täten kyllästetyt pienet lastut saivat valua noin 30 %:n konsistenssiin ja niitä keitettiin 20 min paineessa 10,5 kpf/cm^.Softwood sawdust and waste chips were pre-steamed at 102 ° C at 0.14 kp / cm ^ 5 min and then saturated at 90 ° C for 15 min at 5 ί: η concentration. The concentration of the impregnation solution was 48 g per liter of effective alkali and the sulfidity was 38%. Thus, the impregnated small chips were allowed to drain to a consistency of about 30% and were boiled for 20 min at 10.5 kpf / cm 2.

Saadun massan kokonaissaanto oli 46,3 %» saanto 45,5 % ja jätteiden määrä 0,8 %. Kappa-luku oli 33,7 %, viskositeetti 18, valkoisuus (CPPA-absoluuttinen, suodatin n:o 8) 32,8.The total yield of the obtained pulp was 46.3% »yield 45.5% and the amount of waste 0.8%. The kappa number was 33.7%, viscosity 18, whiteness (CPPA absolute, filter # 8) 32.8.

Esimerkki 2Example 2

Massaa valmistettiin kuusi- ja balsamisäfrajauhosta jatkuvasti toimivalla koekeittokattilalla, jonka päivittäinen valmistusmäärä oli suunnilleen 1,5 tonnia. Sahajauho lietettiin suureen tilavuusmäärään vahvistettua, uudelleenkierrätettyä voimamassaliuosta ja kyllästettiin tasaisesti keittokemikaalilla, ja puun erottamisen jälkeen ylimääräisistä kemikaaleista johdettiin se keittokattilaan. Saatu massa tutkittiin ja seuraavassa esitetään yksityiskohdat saaduista tuloksista.The pulp was prepared from spruce and balsamic saffron flour in a continuously operating experimental cooking pot with a daily production volume of approximately 1.5 tons. The sawdust was slurried in a large volume of fortified, recycled power mass solution and evenly impregnated with cooking chemical, and after separating the wood from the excess chemicals, it was passed to the cooking pot. The mass obtained was examined and details of the results obtained are given below.

1» 600401 »60040

KyllästysSaturation

Sahajauho, jolla oli seuraava osasten jakautuminen, jäi seulalle n:o 6 (mesh) 21,8 % jäi seulalle n:o 10 (mesh) 30,2 % jäi seulalle n:o 20 (mesh) 36,4 % läpäisi seulan n:o 20 (mesh) 11,6 %> johdettiin mittausruuvin avulla säädetyllä nopeudella esihöyrytys-laitteeseen, jossa sitä höyrytettiin 2 min ilmakehän paineessa ilman poistamiseksi. Kyllästysolosuhteet olivat seuraavat:Sawn flour with the following particle distribution remained on sieve No. 6 (mesh) 21.8% remained on sieve No. 10 (mesh) 30.2% remained on sieve No. 20 (mesh) 36.4% passed through sieve n : 20 (mesh) 11.6%> was passed with a measuring screw at a controlled rate to a pre-evaporator where it was evaporated for 2 min at atmospheric pressure to remove air. The saturation conditions were as follows:

Puun syöttönopeus oli 1,8 kg/min (uunikuivana). Kyllästysliuoksen voimakkuus oli 36,2 g- litraa kohden tehokasta alkalia ja sen muodosti 135 litraa minuutissa uudelleenkierrätettyä kyllästysliuosta, jonka lämpötila oli 90°C ja kemikaaliväkevyys 35 g per litra tehokasta alkalia, sulfiditeetin ollessa 30 %3 yhdessä 3,8 litran kanssa minuutissa sellaista valkolipeää, jonka kemikaaliväkevyys oli 78,7 g per litra tehokasta alkalia ja sulfiditeetti 29 %.The wood feed rate was 1.8 kg / min (oven dry). The impregnation solution had an intensity of 36.2 g per liter of effective alkali and consisted of 135 liters per minute of recycled impregnation solution having a temperature of 90 ° C and a chemical concentration of 35 g per liter of effective alkali, with a sulfidity of 30% 3 together with 3.8 liters per minute of such white liquor. , which had a chemical concentration of 78.7 g per liter of effective alkali and a sulfidity of 29%.

Puun vastaanottama kemikaalimäärä oli noin 14 %.The amount of chemicals received by wood was about 14%.

Kyllästyslaitteessa pidettiin noin 2 %:n konsistenssia mikä vastasi kemikaalien 233 %'n kokonaismäärää puuhun verrattuna kyllästystor-nissa.The impregnation device maintained a consistency of about 2%, which corresponded to a total amount of chemicals of 233% compared to the wood in the impregnation tower.

Puuta ja kyllästysliuosta sekoitettiin keskenään lietteen muodossa (2 %:n väkevyys) 30 min lämpötilassa 90°C kyllästystornissa. Kyl-lästystornin halkaisija oli 1,2 m, korkeus 3,6 m ja siinä oli neljä sekoitusvaihetta sarjassa ja se oli avoin ulkoilmaan nähden.The wood and impregnation solution were mixed together in the form of a slurry (2% concentration) for 30 min at 90 ° C in an impregnation tower. The impregnation tower was 1.2 m in diameter, 3.6 m high and had four mixing stages in series and was open to the outside air.

Vedeh poistoVedeh removal

Kyllästetty sahajauho erotettiin kyllästysliuoksesta laitteessa, jonka muodosti laskeutussäiliö, jossa oli kalteva ruuvipohja. Kyl-lästystornista-tuleva liete pumpattiin laskeutussäiliöön ja puu johdettiin ruuviin samalla kun kirkas liuos virtasi ylijuoksukohdan ylitse. Puu johdettiin ruuvia pitkin ylöspäin ja säiliössä olevan nestetason yläpuolelle ylimääräinen liuos palautettiin kyllästys-torniin ja erotettu kyllästetty sahajauho johdettiin keittovyöhyk-keeseen.The impregnated sawdust was separated from the impregnation solution in a device formed by a settling tank with a sloping screw base. The slurry from the saturation tower was pumped into the settling tank and the wood was led to the screw while the clear solution flowed over the overflow point. The wood was led upwards along the screw and above the liquid level in the tank, the excess solution was returned to the impregnation tower and the separated impregnated sawdust was led to the cooking zone.

v 60040 15v 60040 15

Liuoksen poistolaitteen ruuvin halkaisija oli 25 cm, sen pituus 6 m ja se oli 30°:en kaltevuuskulmassa. Ruuvin pyörimisnopeus oli 8 kierr/min niin, että puu viipyi ruuvissa noin 3 min ja valui suunnilleen 30 %:n kiinteäainepitoisuuteen.The screw of the solution removal device had a diameter of 25 cm, a length of 6 m and an angle of inclination of 30 °. The screw rotation speed was 8 rpm so that the wood remained in the screw for about 3 minutes and flowed to a solids content of approximately 30%.

Kyllästetty puu oli kosteaa sitä kosketettaessa ja väriltään puner-tavanruskea, mutta sen koko, muoto ja lujuus olivat melkein samanlaiset kuin kyllästyslaitteeseen johdetun sahajauhon.The impregnated wood was moist to the touch and of a reddish-brown color, but its size, shape, and strength were almost similar to those of sawdust fed to the impregnator.

Liuennus Käytetty liuennuslaite käsitti kaksi Bauer M & D-putkea sarjassa. Kummankin putken halkaisija oli 60 cm ja pituus 3,75 m. Syöttö ja poisto liuennuslaitteeseen ja siitä pois tapahtui 15 cm:n Bauer-kiertoventtiilien avulla. Keittokattilan paine pidettiin arvossa 10,5 kp/cm2 ja lämpötila alueella l80-l86°C. Kokonaisliuennusaika oli 22 min. Liuosta (pääasiallisesti höyryä ja lauhdetta) poistettiin jatkuvasti putkista keitto-olosuhteiden pitämiseksi höyryvai-heessa. Liuos, joka poistettiin toisesta putkesta, sisälsi tehokasta alkalia 3-7 g litraa kohden.Dissolution The dissolution device used consisted of two Bauer M&D tubes in series. Each pipe was 60 cm in diameter and 3.75 m long. Feeding and discharging to and from the dissolution device was performed using 15 cm Bauer rotary valves. The boiler pressure was maintained at 10.5 kp / cm 2 and the temperature in the range of 180-186 ° C. The total dissolution time was 22 min. The solution (mainly steam and condensate) was continuously removed from the tubes to maintain the cooking conditions in the steam phase. The solution removed from the second tube contained 3 to 7 g of effective alkali per liter.

Seuraavassa taulukossa on esitetty koetulokset:The following table shows the test results:

TaulukkoTable

Kuitufraktjointi (Clark-laj ittelija)Fiber fractionation (Clark sorter)

Seula n:o (mesh) Läpäissyt Jäänyt %Screen No. (mesh) Passed Remaining%

Keittoprosessi - voimamassa, höyryfaasi 10 0,4Cooking process - power, steam phase

Puu - havupuusahajauho 10 28 5,8Wood - coniferous sawdust 10 28 5.8

Jauhamislaite - PFI-mylly 28 48 25,6Grinding machine - PFI mill 28 48 25.6

Saanto % - 44,5 43 100 13,2Yield% - 44.5 43 100 13.2

Kappa n:o-30,0 103 7,0 CED-viskositeetti 13,3 Valkoisuus, CPPA 30Kappa No.-30.0 103 7.0 CED Viscosity 13.3 Whiteness, CPPA 30

Jauhatusaste, Canadian Standard 550 450 300,0Grinding degree, Canadian Standard 550 450 300.0

Irtopaino (ml/g) 1,59 1,49 1,42Loose weight (ml / g) 1.59 1.49 1.42

Puhkeamispinta 42 49 55,0Bursting surface 42 49 55.0

Repeämislujuus 91 84 78Tear strength 91 84 78

Vetolujuus (BL ja KM) 7,8 8,6 9,3Tensile strength (BL and KM) 7.8 8.6 9.3

Venymisprosentti 2,0 2,2 2,4 M I T-kaksoistaitto 200 500 900Elongation at break 2.0 2.2 2.4 M I T-double folding 200 500 900

Opasiteetti, Bausch & Lomb 94 92 90 16 60040Opacity, Bausch & Lomb 94 92 90 16 60040

Valmistetun massan jäteainemäärä oli pienempi kuin 1 % ja todettiin, että Kappa-luvun ollessa alueella 30-60 jäteainemäärä voitiin pitää arvossa alle noin 1 %.The amount of waste material in the produced pulp was less than 1% and it was found that with a Kappa number in the range of 30-60, the amount of waste material could be kept below about 1%.

Edellä on keksinnön mukaista menetelmää kuvattu pääasiallisesti viitaten sen soveltamiseen sahajauhojen ja jätelastujen liuentamiseen voimamassamenetelmää käyttäen. Todellisuudessa tätä menetelmää voidaan kuitenkin soveltaa eri lähteestä olevan puuraaka-aineen liuentamiseen käyttäen hyvin erilaisia keittokemikaaleja.The method according to the invention has been described above mainly with reference to its application to the dissolution of sawdust and waste chips using the power pulp method. In reality, however, this method can be applied to dissolve wood raw material from a different source using a wide variety of cooking chemicals.

Esimerkiksi sellaisia keittoliuoksia kuin natriumhydroksidi, natriumkarbonaatti, magnesium- ja natriumbisulfiittiliuoksia tai natrium-karbonaatin ja natriumsulfiitin seoksia voidaan käyttää keittokemi-kaaleina. Natriumhydroksidin tai natriumkarbonaatin avulla voidaan valmistaa suursaantomassaa esillä olevan keksinnön avulla ja tätä seuraa happikäsittely toisessa vaiheessa. Keittoaika tällaisten saantojen aikaansaamiseksi on oleellisesti sama kuin edellä on kuvattu (esim. 5-15 min paineessa 10,5 kp/cm2).For example, cooking solutions such as sodium hydroxide, sodium carbonate, magnesium and sodium bisulfite solutions, or mixtures of sodium carbonate and sodium sulfite can be used as cooking chemicals. Sodium hydroxide or sodium carbonate can be used to prepare high yield pulp by the present invention, followed by oxygen treatment in a second step. The cooking time to obtain such yields is substantially the same as described above (e.g. 5-15 min at a pressure of 10.5 kp / cm 2).

Sellainen massa, jota valmistetaan 75-80 %:n saannolla edellä kuvattua menetelmää käyttäen ja käyttäen keittokemikaalina joko natrium-karbonaattia pelkästään tai yhdessä natriumkarbonaatin ja natriumsulfiitin seoksen kanssa, on hyvää massaa aaltopahvin valmistukseen, koska tällöin aikaansaadaan hyvä liuoksen avulla suoritettu kyllästäminen.Such a pulp, which is prepared in a yield of 75-80% using the method described above and using either sodium carbonate alone or in combination with a mixture of sodium carbonate and sodium sulfite as a cooking chemical, is a good pulp for the production of corrugated board because it provides good solution impregnation.

Esitetty menetelmä on myös edullinen suoritettaessa liuennus bisul-fiitti-menetelmillä (esim. "Magnefite"), koska alhainen lämpötila kyllästysvaiheessa pienentää tiosulfaatin muodostumista ja rikki-dioksidihäviöitä liuoksesta. Tällaisissa menetelmissä tarvitaan kemiallisen massan valmistamiseksi kemikaalina 8-10 % sitoutunutta SO^ita puusta laskettuna ja keittöaika on 2-3 tuntia lämpötilassa l66°C. Suursaantomassoja, esim. sellaisia, joita käytetään sanomalehtipaperissa, voidaan valmistaa käyttäen pienempiä kemikaalimääriä ja lyhyempiä käsittelyaikoja. Näissä bisulfiitoimenetelmissä on erittäin tärkeätä käyttää hyöryfaasikeittoa, jossa liuos ei ympäröi lastuja, koska tällä liuoksella on suuri taipumus hajota keittoläm-pötiloissa.The disclosed method is also advantageous when performing dissolution by bisulfite methods (e.g., "Magnefite") because the low temperature in the impregnation step reduces thiosulfate formation and sulfur dioxide losses from the solution. In such processes, 8-10% of bound SO 2, based on wood, is required to produce the chemical pulp as a chemical, and the cooking time is 2-3 hours at 16 ° C. High yield pulps, e.g., those used in newsprint, can be made using smaller amounts of chemicals and shorter processing times. In these bisulfite processes, it is very important to use steam phase soup in which the solution does not surround the chips, as this solution has a high tendency to decompose at cooking temperatures.

Erilaiset muunnokset ovat selviä alan asiantuntijalle ilman, ettäThe various modifications will be apparent to those skilled in the art without departing from

Claims

A method for dissolving small chips into chemical pulp, wherein the chips are steam-roasted in a roasting vessel, impregnated in the impregnation zone with an excess of chemical-containing impregnating liquid, the impregnated chips are continuously separated and the excess chips and impregnating fluid to form a mixture of chips and impregnating fluid having a consistency of less than 10% and containing well above the amount of chemicals required for subsequent dissolution of the chips, said mixture being continuously passed through the impregnation zone while stirring substantially throughout the impregnation zone , as a result of which the residence time of the chips in the impregnation zone is essentially uniform, and the chips are continuously removed from the impregnation zone impregnated with an amount of chemicals that is r necessary for subsequent dissolution.

A method according to claim 1, characterized in that the consistency is substantially uniform throughout the impregnation zone and that the mixing is carried out in such a way that the flow through the impregnation zone can be controlled.

A method according to claim 1, characterized in that the water balance is maintained by adjusting the amount of water entering the system.

Process according to Claim 2, characterized in that the chemical concentration of the impregnation solution introduced into the impregnation zone is in the range from 20 to 50 g / l.

Method according to Claim 2, characterized in that the consistency of the impregnation zone is between 5 and 7%.

Method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the impregnation zone is kept at atmospheric pressure and temperature below 100 ° C.

Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the cooking of the chips is carried out in the steam phase.