FI63072B - Saett att soenderdela och raffinera raott fibermaterial t ex trae - Google Patents

Description

RSKI ΓβΙ mvKUULUTUSjULlCAISU nn„ ^j|3|A LbJ O') UTLÄGG N I NGSSKRI FT 0^0 7 2 1¾¾ c(45) ;·:'L 11 1983 ^ ^ (51) K».ik.Wa·3 D B 1/04·, 1/16 SUOMI—FINLAND (21) P»Mntti»«k«Tiu·—Ρ»·«αΜ«ΛιιΐΛ* 753187 (22) Htkamliplivi — Anafikninpdif 12.11.73 (23) AlkupMvl —GIW|h*t»d·* 09.01.69 (41) Tullut luikituksi — Hlvtt offantllg 12.11.75

Patentti· ia rakUterihallltu» NlhUvtolptnon J. k.mL»lc*»n pvm. -

Patent- och regietentyralaen ' ' Anteku utlagd och utUkriftan publicurad 31.12.82 (32)(33)(31) Pyydetty etuelktut-BuiW priori».* 11.01.68 USA(US) 697192 (71) The Bauer Bros. Co., Springfield, Ohio, USA(US) (72) Joseph C. Shouvlin, Springfield, Ohio, Raymond A. Leask, Spring-field, Ohio, USA(US) (7*0 Berggren Oy Ab (5*0 Tapa raa’an kuituaineen, esimerkiksi puun, hajottamiseksi ja raffinoimiseksi - Sätt att sönderdela och raffinera rätt fiber-material, t.ex. trä (62) Jakamalla erotettu hakemuksesta 66/69 (patentti 5212^) -Avdelad frän ansökan 66/69 (patent 5212^) Tämä keksintö koskee suursaantomassojen jauhatusta ja sen tarkoituksena on aikaansaada aikaisempia parempia kuitutuotteita.

Massanjauhatusta on kehitetty viime aikoina suuresti ja sitä tutkitaan jatkuvasti. Tutkimuksen pääasiallisena kohteena ovat välineet ja menetelmät mahdollisimman suuren saannon ja parhaan mahdollisen massa-laadun aikaansaamiseksi annetusta raaka-ainemateriaalimäärästä pienimmillä mahdollisilla kustannuksilla. Tämä tutkimusala tulee jatkuvasti tärkeämmäksi, koska luonnonvaramme, erikoisesti metsien puut, vähenevät. Kun luonnonvarat vähenevät, nousevat raaka-aineitten hinnat. Eräänä ongelmana on jatkuvasti nousevat raaka-aineitten hankintaan ja käsittelemiseen tarvittavan työvoiman kustannukset. Kun näihin perusongelmiin lisätään se seikka, että tavanomaisessa jauhatusproses-sissa raaka-aineen tulee kulkea monien laitteiden läpi, tulee tämä hyvin kalliiksi. Tämän lisäksi tavanomainen jauhatuslaitos vaatii paljon kallista tilaa. Edelleen normaalisti tehokkaaseen jauhatukseen tarvittavan jauhatuslaitteiston käyttö vie huomattavan paljon aikaa, jotta saataisiin tarvittava massamäärä. Kaikki tämä vaikuttaa saantoon ja sen kustannuksiin.

2 63072

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada ratkaisu edellä esitetyille ongelmille sekä aikaansaada tapa ja tavan toteuttamiseksi sopiva järjestelmä, joiden avulla voidaan aikaansaada korkea-asteinen raffinointi hyvin pienellä määrällä käsittely-yksikköjä ja jonka tavan tuloksena saadulla massalla on korkea laatu ja sen kuidut ovat pitkiä samalla kun niissä on merkityksettömiä vahinkoja.

Keksinnön mukaan aikaansaadaan tämä tavalla joka tunnetaan pääasiallisesti oheisen pääpatenttivaatimuksen 1 tunnusmerkeistä ja järjestelmän avulla joka tunnetaan pääasiallisesti oheisen patenttivaatimuksen 7 tunnusmerkeistä.

Seuraavassa selostetaan lähemmin keksinnön mukaista tapaa ja järjestelmää esimerkin muodossa ja viittaamalla oheisiin kuvioihin 1 ja 2, jotka esittävät kaksi eri suoritusmuotoa keksinnön mukaisesta järjestelmästä.

Vastaavat osat on merkitty samoilla viittausmerkeillä molemmissa kuvioissa.

Keksinnön perusidea ilmenee kuviosta 1. Tässä kuvattu kaksoislevy-jauhin 10 omaa kotelon, jossa on litistyneen pallon muotoinen sisä-kammio. Tämän määrää osittain uumaosa, joka käsittää seinäosat 11 ja 12, jotka on litistetty siten, että niiden tasot ovat niiden välillä olevien jauhinterien tasojen suuntaisia. Osia 11 ja 12 yhdistää uuma-osa 13, jonka muoto on sellainen, että se on samankeskisestä ja erillään terien kehistä. Jauhimen kotelossa on kansi- ja pohjaosat Ik, joiden muoto on pallosegmentti ja jotka ovat kohtisuoraan uumaosaan 13 nähden.

Jauhin 10 on suunniteltu toimimaan täysin paineenalaisissa olosuhteissa. Esimerkissä on jauhimen tulojohtoon yhdistetty painetiiviisti "M&I/'-keittimeen liittimen kautta, joka määrää kaltevan keittimen pois-roaukon. Jauhimen poistoaukkoon on liitetty toinen liitin, joka painetiiviisti on liitetty pystysuoran pesuriputken 30 tulojohtoon. Pesurin poistoputkessa on pyörivä, tavallista tyyppiä oleva poistoventtiili 31, joka ylläpitää paineen järjestelmän loppupäässä. Keittimen 32 tulojohdossa on samanlainen venttiili 31. Käytettäessä kuvattua järjestelmää kaltevan keittimen 32 alaosassa saattaa olla keittones-tettä, esimerkiksi sulfaattinestettä. Keittimen yläosassa pidetään 63072 höyryä säätämällä liitintä 33, jonka läpi höyry johdetaan. Tällä tavoin voidaan systeemissä ylläpitää lämpötila ja paine.

Sovellettaessa keksintöä puuhun, puu tuodaan keittimeen 22 luonnollisessa, suhteellisen kuivassa lastu- tai muussa partikkelikoossa ilma_ nesteväliainetta. Puulastut johdetaan impregnointikylvyn läpi ennen kuin ne siirretään jauhimeen 10. Painerajat, joita järjestelmässä käy- 2 tetään, ovat 0,70-10,50 kg/cm riippuen raaka-aineen luonteesta ja ha- 2 lutusta lopputuotteesta, edullisesti 5-25-10,50 kg/cm . Toimintalämpö-tila on rajoissa 1A0-200°C. Näissä olosuhteissa lastut konditioidaan ja impregnoidaan ja johdetaan jauhimeen 10 keitettyinä. Kun lastut impregnoidaan ne jättävät kylvyn nesteen taakseen. Jauhimessa lastut hankautuvat toisiinsa ja kuituuntuvat toistensa suhteen pyörivien vastakkaisten jauhinterien ansiosta ennalta määrätyissä paine- ja lämpötilaolosuhteissa. Lastujen kulkiessa jauhinterien välistä tapahtuu erkaneminen kuitujen välisissä pituussuuntaisissa tasoissa. Jauhettaessa tällaisissa olosuhteissa ilman nesteväliainetta saadaan aikaan kuituja, jotka tulevat jauhinterien välistä pitkänomaisina ja ilman havaittavaa vaurioitumista.

Jauhimesta kuidut joutuvat pesuriputken 30 yläosaan prosessin nopeata loppuunvientiä varten.

Pesuri 30 on pystysuora ja siinä on heikkoa pesuliuosta. Pesurissa 30 on edelleen pohjassa tulojohto 33 heikon pesuliuoksen sisäänjohta-miseksi ja poistojohto 3^ yläosassa liuoksen poistamiseksi jatkuvasti pesurista. Näin pidetään pesurissa 30 painovoiman vaikutuksesta sen läpi kulkevien kuitujen pesuliuos säiliössä. Samanaikaisesti kuidut peseytyvät edelleen vastakkaiseen suuntaan virtaavan pesuliuoksen ansiosta. Sinä aikana, kun kuidut jättävät pesurin 30, ne vapautuvat tehokkaasti niihin kiinnittyneistä ei-toivotuista partikkeleista.

Kuitujen liike pesurin läpi kestää 5-15 min riippuen halutusta jäähdytys- tai pesuvaikutuksesta. Kuituja voidaan tämän jälkeen käyttää välittömästi sulfaattityyppisten tuotteitten valmistamiseen. On huomattava, että lastujen impregnointi ”M&D"-keittimessä 22 kestää 3-40 min sulfaattimassalla, kun taas jauhatusaika on joitakin sekunteja.

On muistettava, että tarkka aika riippuu menetelmän käyttötarkoituksesta.

4 63072

Kuvatussa jatkuvassa järjestelmässä lopullinen kuitutuote saadaan huomattavasti lyhyemmässä ajassa kuin mitä on mahdollista tavallisissa järjestelmissä. Suursaantomassoilla ajankulutus joissakin tapauksissa on vähemmän kuin 10 min.

Kuvion 1 mukaisen järjestelmän käyttämistä valaisevat seuraavat esimerkit : A. Seosta, joka käsittää kuusen ja Douglas-kuusen lastuja (54,480 kg uunikuivina) johdetaan keittimessä 22 olevan kylvyn läpi, joka kylpy käsittää liuosta, joka on saatu liuottamalla esim. 2,056 kg natrium-sulfidia ja 6,682 kg natronlipeätä 367,66 litraan vettä. Systeemissä ylläpidettävä paine tulisi olla n. 10,50 kg/cm^ ja lämpötila n. l80°C. Lastujen ohjattu siirto keittimen läpi jauhimeen tulisi tapahtua 14,15 minrssa. Jauhimen 10 ja pesurin 30 toiminta on kuvattu aikaisemmin kuviossa 3 ja koko operaatioon kuluu aikaa vähemmän kuin 30 min. Menetelmän tuloksena saatavan massan saanto on 70 % ja sen Kappa-luku on 123. Lisätyn kemikaalin määrä ilmaistuna aktiivisena alkalina on 5,4 % Na20. Tästä selviää, että keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan korkea saanto massalle, jonka ominaisuudet ovat erinomaiset, suhteellisen lyhyessä ajassa ja huomattavan pienillä laite- ja käsit- telykustannuksilla verrattaessa tavallisiin jauhatusprosesseihin, joilla saavutetaan samat tulokset.

B. Sama lastuseosmäärä kuin esimerkissä A voidaan johtaa samalla tavalla kuvion 3 systeemin keittimessä 22 olevan liuoksen läpi, joka liuos on valmistettu liuottamalla 4,086 kg Na£S ja 13,347 kg NaOH

367,66 litraan vettä. Jauhimeen siirtämisaika on sama kuin esimerkissä A. Sitä paitsi systeemin paine ja lämpötila ovat samat. Tässä tapauksessa massan saanto on 60 % ja Kappa-luku 93,4. Tuloksena olevien kuitujen lujuusominaisuudet ovat verrattavissa tavallisista sulfaattiprosesseista samoista lastuista saatavien kuitujen lujuusominaisuuksiin. Tavallisten menetelmien saanto on kuitenkin alle 50 %:n.

Kuviossa 2 näkyy kuvion 1 mukaisen järjestelmän modifikaatio. Ainoa muutos järjestelmässä on se, että pystysuora pesuri 30 on korvattu "M&D^-keittimellä 22. Tässä tapauksessa tapahtuu ligniinin pehmeneminen aikaisemmin mainituissa paine- ja lämpötilaolosuhteissa kemiallisessa esikonditioinnissa ennen jauhatusta. Muutoin menettelytapa 5 63072 eri laitteissa on sama. Tätä systeemiä käytetään silloin, kun kuitumateriaalin ja vaaditun lopputuotteen kannalta on välttämätöntä käyttää tehokkaampaa kemiallista kuitujen konditiontia. Kuitenkin kokonais-ajankäytössä on muutos konditinointiprosessissa, koska raaka-aineen kulku ensimmäisen keittimen 22 läpi vie 3-40 min käyttötarkoituksen mukaan. Höyryä johdetaan myös, niin että saadaan aikaan 5,25-10,50 kg/cm^ paine ja lämpötila 140-200°C.

Kuvion 2 mukaisessa järjestelmässä voidaan käyttää joissakin tapauksissa sellaisia väliventtiilejä kuin venttiili 41 säiliön 40 ja välittömästi sitä ennen olevan keittimen 22 välillä. Tämä voidaan tehdä käytettäessä erikoiskemikaaleja ja -tarkoituksessa siirrettäessä kuituja säiliön 40 läpi, kun on vaikeata ylläpitää paine- ja lämpötila-olosuhteita siinä.

Keksinnön kussakin suoritusmuodossa käytetään kontrolloituja ja rajoitettuja konditioimis- tai keitto-olosuhteita, jolloin on mahdollista välttää kuitujen ei-toivottava päällystyminen raaka-aineen hajotessa helposti ilman, että kuidut huomattavasti vahingoittuvat. Kaikissa tapauksissa saadaan suhteellisen ohut kuituelementti jota voidaan käytännössä välittömästi käyttää paperin tekoon tai muihin samanlaisiin tarkoituksiin. Järjestelmille on luonteenomaista nopeus ja minimaalinen voimankulutus johtuen osittain väliventtiilien eliminoinnista. Jos joillakin erikoismateriaaleilla on välttämätöntä käyttää venttiilejä, käytetään näitä joko estämään keitosta vapautuvia kaasuja pääsemästä edellisiin systeemin yksiköihin tai määrittelemään alue, missä tarvitaan erilaisia paineita. Kuitenkin on korostettava, että keksinnön edullisessa suoritusmuodossa venttiilejä ei käytetä, jolloin samalla eliminoidaan suuresta venttiilimäärästä johtuvat käyttö-probleemat .

Claims (10)

63072 6

1. Tapa raa'an kuituaineen, esimerkiksi puun, hajottamiseksi ja raffinoimiseksi, tunnettu siitä, että raa'an kuituaineen palasia syötetään esikäsittelykammioon (22) yhteyteen ensimmäisen käsittelynesteen kanssa riittävän höyrynpaineen vaikuttaessa kuitu-aineen kyllästymisen ja kiehumisen aikaansaamiseksi käsittelynes-teellä, jolloin tarkoituksena on aineen pehmentäminen sen kuitujen välisissä tasoissa, siitä että näin kyllästetty ja keitetty kuitu-aines viedään pääasiassa vapaana muusta nesteestä kuin kuituaineen sisältämästä nesteestä kuidutuskammioon (10), joka pidetään pääasiassa samoissa lämpötila- ja paineolosuhteissa kuin esikäsittelykam-miokin, siitä että aines viedään kuidutuskammiossa toistensa suhteen vastakkaisissa suunnissa pyörivien levyelementtien välistä, jotka elementit aiheuttavat kuituainekseen vääntäviä ja leikkaavia voimia sen jakamiseksi pitkulaisiksi kuiduiksi, joissa on ligniinistä tai muusta, aineksessa olevasta, materiaalista koostuva pehmeä päällyste, sekä että päällystetyt kuidut, pääasiassa vapaana mukana seuraavasta nesteestä, asetetaan alttiiksi toisen käsittely-nesteen vaikutukselle pääasiassa samoissa paineolosuhteissa, kuin kuidutuskammiossakin niin, että kuitujen päällyste muuntuu ja näin saadaan pääasiassa valmiita kuituja käytettäväksi lopputuotteessa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että kuituainesta käsitellään esikäsittelykammiossa (22) ensimmäisellä käsittelynesteellä 3-^0 minuuttia, ennen kuin kyllästetty ja keitetty aines viedään kuidutuskammioon (10), sekä että suhteessa toisiinsa pyörivien levyelementtien välisestä tilasta ulossyötetyt, päällystetyt kuidut käsitellään 5-60 minuutin aikana toisella käsittelynesteellä, joka muuntaa kuitujen päällystettä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että esikäsittelykammioon (22) syötetty kuituaines johdetaan jatkuvasti esikäsittelykammiossa kylpynä olevan käsittelynesteen kautta 2 ja pidetään kammion höyrynpaine 0,7-10,50 kg/cm välisessä arvossa, sekä että kuidut pestään, sen jälkeen kun ne on syötetty ulos pyörivien levyelementtien välisestä tilasta ja kun niiden päällyste on muunnettu, niiden vapauttamiseksi ei-toivotuista, niihin kiinnittyneistä partikkeleista, jolloin käsittely suoritetaan koko ajan pääasiassa samoissa lämpötila- ja paineolosuhteissa, sekä keskeyttämättä kuituaineksen ja saatujen kuitujen virtausta. 7 63072

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen tapa, tunnettu siitä, että ympäristö, jonka kautta kuituaines ja kuidut kuljetetaan, pidetään n. 10,50 kg/cm^:n paineessa ja n. l80°C:n lämpötilassa, sekä että kuituaineksen käsittelyaika ensimmäisessä käsittelynestees-sä nousee n. 10-15 minuuttiin, aika, jolloin kuituaines alistetaan vääntäville ja leikkaaville voimille, rajoitetaan muutamiin harvoihin sekunteihin ja saatujen kuitujen pesuaika nousee n- 5-15 minuuttiin.

5- Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tapa, tunnettu siitä, että ensimmäinen käsittelyneste valmistetaan nat-riumsulfidista, natriumhydroksidista ja vedestä.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tapa, tunnettu siitä, että kuidut pestään välittömästi ennenkuin ne syötetään ulos paineenalaisesta ympäristöstä, jossa ne valmistetaan ja niiden päällyste muunnetaan.

7. Järjestelmä raa'an kuituaineksen, kuten puun, hajottamiseksi ja raffinoimiseksi jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaisella tavalla, tunnettu siitä, että järjestelmä osaltaan käsittää keittimen (22), jossa on sisäänsyöttöjohto, jonka kautta raaka kuituaines voidaan tuoda sisään ja joka sisältää ensimmäisen käsittely-nestekylvyn sekä laitteen kuituaineksen vastaanottamiseksi ja kuljettamiseksi jatkuvana virtana kylvyn läpi, osaltaan keittimeen (22) liitetyn elimen (33) tietyn lämpötila- ja painetilan ylläpitämiseksi keittimessä niin, että kuituaines kyllästetään ja keitetään kylvyn läpi kuljetuksen aikana, osaltaan kuidutuskammion (10) sekä elimen kylvyssä kyllästetyn ja keitetyn kuituaineksen viemiseksi keit-timestä kuidutuskammioon tilassa, joka on pääasiassa vapaa muusta nesteestä kuin siitä, joka sinänsä sisältyy kuituaineeseen, jolloin kuidutuskammiossa (10) on toistensa suhteen keskeisesti sijaitsevat levyelementit, jotka pyörivät suhteessa toisiinsa hajottaakseen niiden välistä kulkevan kuituaineksen vääntävillä ja leikkaavilla voimilla tarkoituksenaan jakaa kuituaines pitkulaisiin kuituihin kuitu-aineksen kuitujen välisiä pitkittäisiä tasoja pitkin, osaltaan sää-töelimen kuidutuskammion ja koko laitteen pitämiseksi samassa lämpötila- ja painetilassa kuin keitin (22) on, jossa tilassa kuituaineksen kyllästys ja keittäminen tapahtuu ilman mekaanista hajottamista ennen kulkemista suhteessa toisiinsa pyörivien levyelementti- 8 63072 en välistä ja tästä saaduilla pitkulaisilla kuiduilla on päällyste, joka on muodostunut kuituaineksen kuitujen välissä tulleista, kyllästyksessä, keitossa ja jakaantumisessa pehmentyneistä aineista, osittain lisäksi säiliössä (30, 22'), jossa on toisesta käsittelynestees-tä koostuva kylpy, johon kuidut viedään kuidutuskammiosta (10), jolloin toinen säiliö on muotoiltu siten, että päällystetyt kuidut kuljetetaan kylvyn läpi ja syötetään ulos muuntuneessa tilassa, pääasiassa valmiina käytettäväksi lopputuotteessa.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että toinen säiliö (30, 22’) on liitetty elimeen (33, 34; 40) kuitujen pesemiseksi, ennenkuin ne syötetään ulos konditioidussa tilassa.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että toinen säiliö on keitin (22f), jossa on sama painetila kuin kuidutuskammiossa, niin että ohikulkevia kuituja ei vain muunneta, vaan myös alistetaan toiseen keittämiseen.

10. Jonkin patenttivaatimuksista 7~9 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että toinen säiliö on varustettu elimillä kuitujen pesemiseksi (44) ensin ja sen jälkeen konditioimiseksi ja lopulta jäähdyttämiseksi (45), ennenkuin ne syötetään ulos paineenalaisesta ympäristöstä, jota ylläpidetään keittimessä, kuidutuskammiossa ja toisessa säiliössä.