FI62774B - Anordning vid en hydrocyklon - Google Patents

Description

FSSf^l [b] {11)kuulutusjulkaisu χ977λ

Ma LJ '' UTLÄGGNI NGSSKRIFT ' 1 4 C tentti cayonneity 10 03 1933

Patent ceddolat ' (51) Kv.Hi?/lncCL3 B 04 C 5/04 SUOMI—FINLAND pi) 7707½ (22) HakamtapUvI—AiwSknlnpdaf 08.03.77 ^ ^ (23) Alkuptlvt—08.03.77 (41) Tullut julkMol·— Blhrlt offantHg 27 09 77 J. r«kj(terih«llttus «« n*i*w*. *!·****. *«._

Pfttant· och registerstyrelten ' ' Araekm utl»*d och utUkrtfun publk«r*d 30.11.82 (32)(33)(31) Pyyd««y •tuolkeu* —8«clrd priorlt* 26.03.76

Ruotsi-Sverige(SE) 7603714-2 (71) AB Celleco, Pack, S-100 52 Stockholm, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Rune Helmer Frykhult, Johanneshov, Ruotsi-Sverige(SE) (74) Berggren Oy Ah (54) Hydrosyklonilaite - Anordning vid en hydrocyklon

Esillä oleva keksintö kohdistuu hydrosyklonilaitteeseen, jonka yhdessä päässä on tangentinsuuntainen tulojohto suhteellisen juoksevaa kahteen osaan jaettavaa sekoitusta varten ja jonka samassa päässä sijaitsee keskellä oleva poistojohto sekoituksen yhtä osaa varten toisen poistojohdon sijaitessa vastakkaisessa päässä toista sekoituksen osaa varten, minkä lisäksi hydrosykloni sisältää syöt-tösuukappaleen, johon on liitetty ensimmäinen johto käsiteltävänä olevaa suhteellisen hidasjuoksuista sekoitusta avrten ja toinen laimennusnestettä varten.

Syklonierottimia käytetään laajalti erityisesti selluloosateolli-suudessa massaseosten puhdistamista varten. Syklonierotinlaite sisältää tavallisesti useita putouksen tapaan yhdistettyjä vaiheita ja jokainen vaihe sisältää yleensä suuren joukon syklonierottimia, jotka on kytketty rinnan ja varustettu yhteiseen kammioon liittyvillä tulo- ja vastaavasti poistoväylillä. Tällaisessa sykloni-ero tinlait teessä jaetaan alkuperäinen voimakkaasti laimennettu massaseos laimennetuksi puhtaaksi kuituvirtaukseksi, joka muodostaa 62774 kevyen vaiheen, ja epäpuhtaudet sisältäväksi saostetuksi virtaukseksi, joka muodostaa raskaan vaiheen. Nykyaikaisen prosessitekniikan seurauksena syklonierotinlaitteisiin puhdistusta varten syötettävien massaseoksien lämpötila on noussut yhä korkeammaksi, mikä merkitsee sitä, että veden viskositeetti on vastaavassa määrin alentunut. Tällä tavoin syklonierottimien erotuskyky väkenee, sen johdosta että suhteellisen väkevöitetyssä raskaassa vaiheessa olevien selluloosakuitujen määrä lisääntyy, ellei syklonierotinlaittee-seen lisätä useita vaiheita. Raskaan vaiheen korkea väkevöitymis-aste muodostaa myös vaaran uudelleensaostumisen suhteen loppuvaiheessa .

Useita ehdotuksia näihin kuituhäviöön ja uudelleensaostumiseen liittyvien ongelmien ratkaisemiseksi on tähän asti esitetty ja käytännössä sovellettu. Periaatteessa ne ovat sisältäneet paineenalaisen veden syöttämisen yksittäisiin syklonierottimiin raskaan vaiheen laimentamiseksi ja arvokkaiden kuitujen pesemiseksi. Tällöin on vesi tavallisesti syötetty tangentinsuuntaisesti lähelle sykloni-erottimen raskaan vaiheen poistopäätä tai kanavan kautta, jonka suuaukko sijaitsee säteen suuntaisen etäisyyden päässä syklonierot-timen seinän sisäpuolella sen poistopäässä. Sylinterien tai kartioiden muodossa olevat tangentinsuuntaisella laimennusveden syötöllä varustetut poistokammiot on myös liitetty suoraan syklonierottimien raskaan vaiheen poistopäähän. Parhaassa tapauksessa näiden konstruktioiden avulla on voitu välttää uudelleensaostumison-gelma ja kuituhäviöiden väheneminen, mutta muutamia vakavia haittoja on jäänyt jäljelle. Syklonierottimen toiminnalle on nimittäin erittäin tärkeätä, että oikeat paineolosuhteet vallitsevat sekä tulo-että poistojohdossa. Koska laimennusvesi on tähän asti syötetty jokaiseen yksittäiseen erottimeen, on ollut välttämätöntä asettaa laimennusvesivirtaus kulkemaan hyvin tarkasti, mikä on hankalaa tavallisten venttiilien avulla. Koska sen lisäksi, kuten edellä on mainittu, syklonierotinlaite sisältää joka vaiheessaan joukon rinnakkain kytkettyjä syklonierottimia, täytyy laimennusvesi jakaa ehdottoman tasaisesti eri yksiköiden välillä, mikä käytännössä on osoittautunut miltei mahdottomaksi. Käyttötapa on myös aiheuttanut vaikeita kulumisongelmia.

Periaate syklonierottimen käyttämiseksi laimennusveden avulla, joka syötetään tangentisuuntaisesta syöttöjohdosta nesteseoksen 3 62774 ollessa syötettynä toisesta tangentinsuuntaisesta syöttöjohdosta käsin, on myös tunnettu esim. US-patenttijulkaisusta n:o 3 503 503. Tässä julkaisussa esitetään pelkästään nesteseoksen syöttö tangen-tinsuuntaisen syöttöjohdon kautta, joka muodostaa suoran kulman syklonierottimen pääakselin kanssa. Tämä sovellutusmuoto on kuitenkin osoittautunut vähemmän tarkoituksenmukaiseksi eikä sitä voida menestyksellisesti käyttää kuitujen talteenotossa syklonierotinlait-teesta tulevan raskaan vaiheen virtauksesta massaseoksen puhdistamiseksi. Jos nimittäin vaaditaan toisaalta massan korkea-asteista puhdistusta ja toisaalta ympäristötekijöiden johdosta erittäin voimakkaasti jätteen minimaalista laimennusta, merkitsee tämä käytännössä sitä, että epäpuhtaudet on kerättävä lopullisesta raskaan vaiheen virtauksesta, joka muodostaa erittäin pienen osan tulo-virtauksesta.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan mainituntyyp-pinen laite, joka prosessivaiheiden lukumäärän lisäämisen ohella vähentää myös huomattavasti halutun tuotteen häviötä. Laite on myös käyttövarma.

Tämän tehtävän ratkaisemiseksi on esillä olevan keksinnön mukaiselle hydrosyklonille tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksessa 1.

Johdannossa mainittua tyyppiä oleva hydrosykloni tunnetaan ennestään mm. US-patenttijulkaisusta 2 965 522. Siinä ovat kuitenkin hidas juoksuista ainetta sekä laimennusainetta varten olevat johdot yhdistetyt hydrosykloniin välimatkan päässä itse erotuskammiosta ja lisäksi on tuloaukko suunnattu kohtisuoraan syklonin akselia vastaan, niin ettei sekoitukselle anneta mitään syklonin ulostuloa kohti suunnattua liikekomponenttia. Tämän vuoksi alan ammattimies ei saa mainitun julkaisun perusteella mitään viittausta esillä olevan keksinnön mukaiseen ratkaisuun.

Keksinnön mukaisessa laitteessa syöttösuukappale ulottuu sopivimmin siihen liittyvän toisen johdon liittymäkohdan ja syöttösuukappa- 62774 leen hydrosyklonissa olevan tangentinsuuntaisen syöttöjohdon välissä akselin suunnassa tietyn matkan hydrosyklonin mainittua raskasta vaihetta varten tarkoitettua poistojohtoa kohden.

Mainittu ensimmäinen johto on etupäässä liitetty syöttösuukappalee-seen kulmassa a, joka on suuruudeltaan 110°-160° hydrosyklonin pääakselia vastaan, ja tällöin kulma a = noin 135° osoittautunut parhaaksi hydrosyklonin toiminnan kannalta.

Keksinnön avulla on osoittautunut mahdolliseksi vähentää sykloni-erotinlaitteen loppuvaiheessa tapahtuvia häviöitä niiden vaiheiden lukumäärää lisäämättä noin puoleen siitä mitä tähän asti on ollut mahdollista. On myös osoittautunut, että tällaisten laitteiden ja niissä normaalisti esiintyvien raskaan vaiheen pois virtauksessa ja vastaavasti laimennusvesijärjestelmässä vallitsevien paineolosuh-teiden yhteydessä voidaan lisätä puhdistettavan nestevirtauksen syöttöpinta-alaa sekä myös raskaan vaiheen poistovirtausta noin 2-3 kertaiseksi samankokoisten tavanomaisten syklonierottimien vastaaviin pinta-aloihin verrattuna. Tämä saa aikaan olennaisesti lisääntyneen käyttövarmuuden ja mahdollistaa sen, että keksinnön mukaisesti valmistettuja syklonierottimia voidaan käyttää sellaisten uusien sovellutusten yhteydessä, joissa tavanomaiset syklonierottimet eivät ole riittävän käyttövarmoja uudelleensaostumisongelman johdosta .

Keksinnön erästä sovellutusmuotoa kuvataan seuraavassa esimerkin tavoin lähemmin piirustuksiin viitaten. Piirustuksissa esittää kuvio 1 syklonierotinlaitteen loppuvaiheessa käytettävää järjestelyä, joka sisältää kaksi ylimääräistä sarjaan kytkettyä keksinnön mukaista syklonierotinta edestäpäin katsoen. Kuvio 2 esittää kaa-viomaisesti tavanomaista laitetta syklonierotinlaitteen loppuvaiheesta tulevan raskaan vaiheen virtauksen puhdistamiseksi. Kuvio 3 esittää samaan tarkoitukseen käytettävää laitetta, joka sisältää kuitenkin kolme kahden syklonierottimen ympärillä olevaa rinnakkain-kytkettyä sarjaa, syklonierottimien ollessa varustettuina tangen-tinsuuntaisilla tulojohdoilla puhdistettavaa kuituseosta sekä lai-mennusvettä varten. Tulojohdot on kuitenkin asetettu kohtisuoraan syklonierottimien pääakseleita vastaan. Kuvio 4 esittää lopuksi keksinnön mukaisia hydrosykloneita kytkettyinä sarjaan suoraan syklonierotinlaitteen loppuvaiheeksi ja varustettuina pumpulla laimennusveden syöttöä varten.

5 6 2 7 7 4

Kuviossa 1 esitetty keksinnön sovellutusmuoto on valmistettu seuraa-valla tavalla:

Ensimmäinen hydrosykloni 1 on varustettu tangentinsuuntaisella tulojohdolla 2, keskeisellä poistojohdolla 3 lähtevää kevyttä vaihetta varten, poistoväylällä 4 raskasta vaihetta varten sekä syöttö-suukappaleella 5, johon on liitetty ensimmäinen johto 6 raskasta vaihetta varten kuviossa näkymättömästä syklonierotinlaitteesta ja toinen johto 7 laimennusnestettä varten. Syöttösuukappale 5 avautuu siten hydrosyklonissa 1 olevaan tangentinsuuntaiseen tulojohtoon 2. Johto 6 on liitetty syöttösuukappaleeseen 5 noin 135° kulmassa a hydrosyklonin pääakselin suhteen, kun taas johto 7 on liitetty syöttösuukappaleeseen 5 pääasiassa suorassa kulmassa hydrosyklonin 1 pääakselin suhteen. Molemmat johdot 6, 7 on yhdistetty syöttösuukappaleeseen 5 hydrosyklonia 1 sivuavassa tasossa. Kuten kuviosta 1 käy ilmi, on syöttösuukappale 5 muodostettu sellaiseksi toisen johdon 7 siihen yhdistyvän liitoksen ja syöttösuukappaleen 5 hydro-syklonissal olevan tangentinsuuntaisen tulojohdon 2 välissä, että syöttösuukappale 5 ulottuu akselinsuunnassa hydrosyklonin poisto-väylää 4 kohden. Putken muodostava kevyen vaiheen poistojohto 3 ulottuu alaspäin akselinsuunnassa hieman tulojohdon 2 alapuolelle.

Toinen hydrosykloni 8, joka on kytketty sarjaan hydrosyklonin 1 kanssa, on tehty samalla tavoin, mutta on kooltaan pienempi. Se syöttää siten raskaan vaiheen hydrosyklonin 1 raskaan vaiheen pois-toväylästä 4 johdon 9 kautta ja laimennusveden johdon 10 kautta. Lopullinen puhdistettu kevyt vaihe poistuu kevyen vaiheen poisto-johdon 11 kautta ja lopullinen raskas vaihe raskaan vaiheen poisto-aukon 12 kautta.

Esitetyssä sovellutusmuodossa suhtautuvat liitosten virtauspinta-alat vastaaviin syöttösuukappaleisiin johtoja 6, 7, 9 ja 10 varten toisiinsa kuten 5,5:1,0:2,1:0,2. Tulojohdon 2 pinta-alan suhdeluku on lisäksi 8,5.

Laite toimii seuraavalla tavalla:

Syklonierotinlaitteesta tuleva raskas vaihe virtaa sisään johdon 6 kautta ja laimennusvesi, joka esimerkiksi voi tulla vastavirtajärjestelmästä, pumpataan sisään paineenalaisena johdon 7 kautta, * 6 62774 jolloin hydrosyklonissa 1 saavutetaan pääasiallinen käyttövoima selluloosakuitujen erottamiseksi epäpuhtauksista. Virtaukset sekoittuvat syöttösuukappaleessa 5, niin että sisääntuleva raskas vaihe laimennetaan siten, että erottuminen helpottuu. Johdon 6 suhteessa hydrosyklonin 1 pääakseliin olevan suunnan ja syöttösuukappa-leen 1 muotoilun ansiosta saa syöttöjohdon 2 kautta tuleva virtaus akselinsuuntaisesti alaspäin suunnatun liikekomponentin, sen pää-komponentin ollessa taas suunnattuna kohtisuoraan hydrosyklonin 1 pääakselia vastaan.

Hydrosyklonissa 8 otetaan talteen selluloosakuidut, jotka virtaa-vat pois kevyen vaiheen poistojohdosta 11 ja jotka yhdistyvät hydrosyklonin 1 kevyen vaiheen poistojohdosta 3 tulevan kuituvirtauk-sen kanssa siirtyen sopivaan kohtaan syklonierotinlaitteessa. Raskaan vaiheen virtaus 12 lähtee lopuksi syklonierotinlaitteesta.

Keksinnön mukaisen laitteen avulla saavutettavien etujen esittämiseksi selostetaan seuraavassa eräitä kuvioiden 2-4 mukaisten laitteiden käyttötietoja. Näissä kuvioissa, joissa kuten edellä on mainittu kuvio 2 esittää tavanomaista laitetta, kuvio 3 laitetta varustettuna tangentinsuuntaisilla kohtisuorilla tulojohdoilla puhdistettavaa kuituseosta ja laimennusvettä varten ja kuvio 4 keksinnön mukaista laitetta, on numeroilla 13, 13a ja 13b merkitty säiliöitä ns. vastavirtavettä varten, joka on tarkoitettu laimennusta jatässä tapauksessa syklonierottimien käyttöä varten, ja numeroilla 14, 14a, 14b ja vastaavasti 15, 15a, 15b sarjaankytkettyjä sykloni-erottimia. On huomattava, että kuviossa 3 olevat kolme rinnakkain-kytkentää kummankin sarjaankytketyn syklonierottimen ympärillä on tehty sitä varten, että saataisiin suora vertailumahdollisuus samankokoisten laitteiden välillä. Kuvioissa merkitsee edelleen 16, 16a, 16b tulojohtoa massaa, esimerkiksi syklonierotinlaitteen loppuvaiheesta tulevaa raskasta vaihetta varten, 17-20 pumppuja, 21, 21a, 21b poistojohtoa kevyttä vaihetta varten, 22, 22a, 22b poistojohtoa raskasta vaihetta varten ja 23 kierrätysjohtoa syklonierottimesta 15, 15a, 15b tulevaa kevyttä vaihetta varten. Muuten laitteen rakenne käy ilmi kuvioista.

Tässä yhteydessä oletetaan, että kaikkia kuvioiden 2-4 mukaista kolmea laitetta syklonierotinlaittesta tulevaa raskasta vaihetta varten syötetään samalla raskaan vaiheen puhdistusvirtausteholla.

7 62774 nimittäin 300 litraa/minuutti sekä väkevyydeltään 2 % olevalla kuituseoksella (mitattuna ennen laimennusta kuvion 2 esittämässä tavanomaisessa laitteessa).

Tulokset: I. Tavanomainen laite (kuvio 2) Häviö noin 10 tilavuus-%, 5 paino-%.

II. Tangentinsuuntaisilla kohtisuorilla syöttöjohdoilla varustettu laite (kuvio 3)_ Häviö noin 8 tilavuus-%, 4 paino-%.

III. Keksinnön mukainen laite (kuvio 4) Häviö noin 3 tilavuus-%, 2,5 paino-%.

Kuten näistä esimerkeistä käy ilmi, saavutetaan keksinnön avulla yksinkertaisella tavalla halutun tuotteen erittäin tehokas talteenotto, niin että häviöt vähenevät huomattavasti sekä tavanomaiseen laitteistoon että tangentinsuuntaisella suorassa kulmassa olevalla raskaan vaiheen syöttöjohdolla ja laimennusveden syöttöjohdolla varustettuun laitteistoon verrattuna.

On korostettava sitä, että keksintö ei ole rajoittunut pelkästään laitteisiin laimennusta ja syklonierotinlaitteen loppuvaiheesta tulevaa raskasta vaihetta varten, vaan että keksinnön mukaisia hyd-rosykloneja voidaan myös käyttää missä tahansa syklonierotinlaitteen vaiheessa.

·" i

Claims (5)

1. 62774 8
2. 1. Hydrosyklonilaite (1), jonka yhdessä päässä on tangentin-suuntainen tulojohto suhteellisen juoksevaa kahteen osaan jaettavaa sekoitusta varten ja jonka samassa päässä sijaitsee keskeisesti asetettu poistojohto (3) sekoituksen yhtä osaa varten sekä vastakkaisessa päässä poistojohto (4) sekoituksen toista osaa varten, minkä lisäksi hydrosyklor.i sisältää syöttösuukappaleen (5) , johon on liitetty ensimmäinen johto (6) käsiteltävänä olevaa suhteellisen hidas juoksuista sekoitusta varten ja toinen johto (7) laimennusnestettä varten, tunnettu siitä, että mainittu ensimmäinen (6) ja toinen (7) johto on liitetty erikseen ja suoraan syöttösuukappa-leeseen (5) tämän ollessa muotoiltuna siten, että syöttösuukappaleen (5) vastaanottama suhteellisen juokseva sekoitus tulee hydro-sykloniin (1) siten, että yksi liikekomponentti on hydrosyklonin (1) pääakselin suuntainen mainittua hydrosyklonin (1) vastakkaisessa päässä olevaa poistojohtoa (4) kohden.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu ensimmäinen johto (6) on liitetty syöttö-suukappaleeseen (5) 110-160° suuruisessa kulmassa a hydrosyklonin (1) pääakselia vasten.
4. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että kulma a on noin 135°.
5. 1. Anordning vid en hydrocyklon (1) med ett vid ena änden be- läget tangentiel.lt inlopp (2) för en relativt lättflytande b.land-ning, som skall uppdelas i tvä fraktioner, ett vid samma ände beläget centralt utlopp (3) för den ena fraktionen samt ett vid den motsatta änden beläget utlopp (4) för den andra fraktionen, varjämte hydrocyklonen innefattar ett inloppsmunstycke (5), tili vilket är anslutna en första ledning (6) för en relativt trögfly-tande blandning, som skall behandlas, och en andra ledning (7) för en utspädninasvätska, kännetecknad av att de nämnda första (6) och andra (7) ledningarna är anslutna separat, direkt tili inloppsmunstycket (5), varvid detta är sa utformat, att den i inloppsmunstycket (5) erhällna relativt lättflytande blandningen inkommer i hydrocyklonen (1) med en rörelsekomposant riktad längs hydrocyklonens (1) huvudaxel mot det nämnda vid motsatta änden av hydrocyklonen (1) belägna utloppet (4).