FI71176B - Foerfarande foer framstaellning av cellulosa med satsvis kokning - Google Patents

Description

71 176

Menetelmä selluloosan valmistamiseksi eräkeittoprosessilla

Keksintö koskee menetelmää selluloosan valmistamiseksi eräkeittoprosessilla, jossa keittokattila täytetään selluloosapatoisella materiaalilla, esim. hakkeella, ja keittonesteellä ja panosta keitetään nostetussa lämpötilassa ylipaineessa ligniinistä puhdistetun selluloosamassan saamiseksi keittokattilaan. Keksinnön tarkoitus on sada selluloosapitoinen materiaali tehokkaasti impregnoiduksi keittokemikaaleilla ennen varsinaisen keittopro-sessin alkua ja vähentää lämmön kulutusta tähän asti käytettyihin prosesseihin verrattuna.

Esimerkiksi normaalissa konventionaalisessa sulfaattiselluloosan eräkeittoprosessissa täytetään keitin hakkeella, lisätään tarvittava määrä valkolipeää ja vähän täyttömustalipeää siten, että haluttu neste:puusuhde saavutetaan. Tässä tapauksessa keitin ei tule täytetyksi nesteellä täysin vaan siellä on vapaata kaasutilaa. Täi löin ei painetta voi vapaasti nostaa vaan se nousee sitä mukaan kuin keitinsisällön lämpötila nousee. Tässä tapauksessa diffuusion kautta määräytyy kemikaalien siirtyminen hakepartikkelien sisään, jolloin pienet hakepartikkelit saavat suhteellisesti enemmän ja aikaisemmin kemikaaleja kuin suuremmat partikkelit, josta syystä massan tasalaatuisuus huononee.

FI-patenttihakemuksessa n:o 820 643 on kuvattu menetelmä, jossa nesteellä täytetään koko keittimen vapaa tila täysin ja näin ollen on mahdollista nostaa keittimen paine yli nesteen vastaavan höyrynpaineen tasapainotilassa. Mainitussa FI-patenttihakemukses-sa n:o 820 643 on impregnointivaiheessa nesteenä käytetty varsinaisen keittoprosessin jälkeen saatua, jo aikaisemmin käytettyä keittonestettä. Tämän nesteen aktiivikemikaalipitoisuus on hyvin pieni, joten impregnointivaiheessa hakkeeseen siirtyvät aktiivike-mikaalimäärät jäävät suhteellisen vähäisiksi ja suurin osa keit-tokemikaaleista joutuu myöhemmässä vaiheessa diffuusion avulla siirtymään hakkeeseen tai vastaavaan selluloosapitoiseen mate- 2 71176 riaaliin, mikä johtaa siihen, että isommat hakepalat delignifioi-tuvat huonommin kuin pienet.

Konventionaaliseen eräkeittoprosessiin verrattuna on lämpötaloutta kehitetty mm. FI-kuulutusjulkaisussa 63268 ja FI-patenttihake-muksessa 820643.

Nyt esitettävässä patenttihakemuksessa esitetyllä keksinnöllä saavutetaan raaka-aineen tehokas impregnoituminen aktiivikeittoke-mikaaleilla sekä matala primäärilämmönkulutus siten, että jo impregnointivaiheessa nostetaan paine lopulliseen keittopainee-seen ja käytetään impregnointinesteenä nestettä, jonka aktiivike-mikaalipitoisuus on mahdollisimman korkea, jolloin impregnointivaiheessa aktiivikemikaalimäärä on enemmän kuin mitä tarvitaan varsinaisessa keittoprosessissa ja ylimäärä poistetaan ja käytetään myöhemmissä keitoissa syrjäyttämällä kuumalla käytetyllä keittoliuoksella aikaisemmista keitoista ennen varsinaisen keiton delignifiointivaiheen alkamista.

Keksinnön pääasialliset tunnusmerkit käyvät ilmi oheisista patenttivaatimuksista .

Keksintöä selostetaan alla lähemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa esillä olevan keksinnön eri vaiheet on esitetty ja jossa eri vaiheet on merkitty kirjaimilla A-I. Oheisessa piirustuksessa tarkoittavat kirjaimet ja viitenumerot seuraavaa: A Keittokattila hakkeen tai selluloosapitoisen materiaalin täyttövaiheessa; 2 hake tai selluloosapitoinen materiaali sekä mahdollinen siirtoneste; 3 ilma ulos tai vaihtoehtoisesti siirtoneste ulos.

3 71176 B Täyttö keittonesteellä, mikäli käytetään hakkeen kuiva- täyttöä ; 5 lämmin keittoneste, joka koostuu keittonesteestä 12 ja 9 tai keittonesteestä 9 ja tuoreesta ei-esilämmitetystä keittonesteestä ; 6 ilma ulos.

C Lämpimän keittonesteen paineenalainen syrjäytys kuumalla keittonesteellä; 8 kuuma keittoneste sisään (= tuore keittoneste 27, joka on saatu esilämmittämänä tuore keittoneste 26 tai vaihtoehtoisesti keittoneste 12 edellisestä keitosta, mutta joka on esilämmitetty käytetyllä keittonesteellä 28)? 9 lämmin keittoneste ulos.

D Keittonesteen paineenalainen syrjäytys ja hakkeen tai selluloosapitoisen materiaalin esilämmitys kuumalla käytetyllä keittonesteellä ja aktiivikemikaaliannostuksen säätö; 11 kuuma käytetty keittoneste, joka on keittoneste 18, joka on saatu syrjäyttämällä edellinen keitto pesunesteellä 17; 12 lämmin keittoneste ulos.

E Kuumennus maksimilämpötilaan ja varsinainen keitto (de- lignifikaatio); 14 lammityshöyry tai vastaava; 15 liuosylimäärä ja mahdolliset kaasut.

F Kuuman käytetyn keittonesteen paineenalainen syrjäytys pesunesteellä; 17 pesuneste, joka on saatu selluloosamassan puhtaaksipesusta 18 kuuma käytetty keittoneste, johon on mahdollisesti sekoittunut pesunestettä.

4 71176 G Mahdollinen toinen käytetyn keittonesteen paineenalainen syrjäytysvaihe pesunesteellä; 20 pesuneste; 21 lämmin käytetty keittoneste, johon on sekoittunut pesunestettä .

H Selluloosamassan tyhjennys keittokattilasta; 23 tyhjennykseen käytetty aine (liuos, höyry tai ilma); 24 selluloosamassa ja sen mukana poistuva pesuneste.

I Lämmönsiirtoyksikkö; 26 tuore keittoneste ja/tai keittoneste 12; 27 esi lämmitetty keittoneste; 28 kuuma käytetty keittoneste (virtauksen 18 osa); 29 lämmin käytetty keittoneste.

Keittoprosessin alkaessa tyhjä keittokattila A täytetään sellu-loosapitoisella materiaalilla, esim. hakkeella 2, joko normaalilla käytössä olevalla haketäyttöjärjestelmällä tai käyttäen mahdollisena siirtoväliaineena 2 ja 3 keittonestettä. Seuraavassa vaiheessa keitin B täytetään lämpimällä keittonesteellä 5, joka koostuu aikaisempien keittojen keittonesteestä 9 ja 12 tai vaihtoehtoisesti keittonesteestä 9 ja tuoreesta ei-esilämmitetystä keittonesteestä. Samanaikaisesti poistetaan ilma 6. Seuraavassa vaiheessa keittimen C paine nostetaan lisäämällä kuumaa keitto-nestettä 8, joka samanaikaisesti syrjäyttää ulos keittokattilasta lämmintä keittonestettä 9. Tämä kuuma keittoneste on joko kuuma tuore keittoneste 27, joka on saatu esilämmittämänä tuore keittoneste 26 tai vaihtoehtoisesti keittoneste 12 aikaisemmista keitoista, mutta joka on esi lämmitetty käytetyllä keittonesteellä 28 aikaisemmista keitoista. Seuraavassa vaiheessa keiton 0 aktii-vialkaliannostus säädetään haluttuun arvoonsa siten, että syrjäytetään ulos ylimääräistä lämmintä keittonestettä 12 käyttämällä syrjäyttävänä nesteenä kuumaa käytettyä keittonestettä 11, joka on keittoneste 18, joka on saatu syrjäyttämällä aikaisempi keitto 5 71176 pesunesteellä 17. Kyseessä oleva kuuma käytetty keittoneste 18 esilämmittää keittokattilassa olevan selluloosapitoisen materiaalin (esim. hake).

Seuraavassa vaiheessa keitin E kuumennetaan lopulliseen deligni-fiointilämpötilaan lämmitysaineella 14 samanaikaisesti kierrättämällä keittimen nestesisältöä selluloosapitoisen raaka-ainemate-riaalin läpi. Liuosylimäärä ja mahdolliset kaasut 15 poistetaan lämmityksen aikana siten, että paine pysyy likimain vakiona.

Kun haluttu delignifioimisaste on saavutettu keittimessä F ja mahdollisesti G, poistetaan kuuma käytetty keittoneste 18 ja mahdollisesti 21 paineen alaisena syrjäyttämällä sitä pesunesteellä 17 ja mahdollisesti 20, joka on saatu keiton jälkeen tapahtuvasta selluloosamassan puhtaaksipesusta.

Haluttaessa voidaan jakaa ulos otettu kuuma käytetty keittoneste kahteen osaan, toinen väkevämpi ja kuumempi 18 ja toinen laimeampi ja kylmempi 21.

Keittokattilan H tyhjentäminen selluloosamassasta ja sen mukana poistuvasta pesunesteestä 24 suoritetaan seuraavassa vaiheessa käyttämällä tyhjennyksessä apuaineena pesunestettä, höyryä tai paineilmaa 23.

Kuuma käytetty keittoneste 18 johdetaan paineen alaisena varasto-säiliön jälkeen lämmitysliuoksena 28 lämmönsiirtoyksikköön I, josta se jäähdytettynä poistuu liuoksena 29.

Samaan lämmönsiirtoyksikköön I johdetaan keittonestettä 26, joka on aktiivikemikaaleja sisältävä tuore keittoneste tai edellä mainittu keittoneste 12, joka esilämmitetään ja poistuu keittonestee-nä 27.

6 71176

Impregnointivaiheista poistettu ylimääräinen keittoneste 9, 12 ja 15 sisältää liukenemattomassa muodossa olevia uuteaineita, jotka voidaan poistaa ennen kyseisten nesteiden käyttämistä seuraavien keittojen impregnointivaiheessa.

Keksinnön edut verrattuna nykyisen tekniikan tasoon ovat seuraa-vat: a) Aktiivikemikaalien impregnoituminen hakkeeseen tai sellu-loosapitoiseen massaan on nopea ja tehokas näin varmistaen massan paremman laadun.

b) Hakkeen kosteusvaihtelun aiheuttama negatiivinen vaikutus massan laatuun voidaan suurimmaksi osaksi eliminoida.

c) Impregnointilämpötila ja aika voidaan vapaasti valita optimaalisesti halutun selluloosan laatukriteereiden mukaan (esim. erikoismassat) ja käytetyn raaka-aineen laatuominaisuuksien perusteella .

d) Lämmönkulutus on oleellisesti pienempi kuin tähän asti käytössä olevilla ratkaisuilla. Normaaliin sulfaattieräkeitto-prosessiin verrattuna on lämmönkulutus vain noin kolmannes.

e) Hakkeen tai selluloosapitoisen massan sisältämiä uuteaineita on mahdollista erottaa jo ennen varsinaista keittoprosessia separoimalla niitä jo suoraan keittoliuoksesta.

f) Keittokattilan täyttö hakkeella tai muulla selluloosapi-toisella materiaalilla voi tapahtua paitsi tavanomaisella hake-täyttö järjestelmällä , vaihtoehtoisesti pumppaamalla siten, että kiertävänä siirtonesteenä käytetään keittonestettä. Tällöin on mahdollista nostaa hakkeen täyttöastetta ja tehokkaasti erottaa raaka-aineen ei toivotut epäpuhtaudet, kuten esim. kivet ja hiekka ilman, että keiton lämmönkulutus nousee.

Il

Claims (5)

71176

1. Menetelmä selluloosan valmistamiseksi eräkeittoproses- silla, jossa keittokattila täytetään selluloosapitoisella materiaalilla, esim. hakkeella, ja alkalisella keittonesteel-lä ja panosta keitetään korotetussa lämpötilassa ja ylipaineessa ligniinistä puhdistetuksi selluloosamassaksi, kuitenkin pyrkien samalla säilyttämään mahdollisimman korkea sekä alfa- että hemiselluloosapitoisuus, käyttäen impregnointi- vaiheessa keittonestettä, jonka sisältämä aktiivikemikaali-määrä on oleellisesti suurempi kuin mitä tarvitaan panoksen keittämiseksi ja ennen varsinaista delignifikaatiovaihetta keiton aktiivikemikaaliannos säädetään ja ylimääräinen aktii-vikemikaalimäärä poistetaan keittokattilasta, tunnettu siitä, että aktiivikemikaalimäärä poistetaan syrjäyttämällä osalla aikaisemmasta keitosta talteenotetusta kuumasta käytetystä keittonesteestä siten, että impregnointivaiheessa käytetään keittonestettä, joka on saatu aikaisemmasta vastaavasta imregnointivaiheesta lisäämällä tuore aktiivikemikaali joko sekoittamalla tuoretta keittoliuosta em. keittonesteen kanssa, jonka aktiivikemikaaleista on vain osa aikaisemmassa impregnointivaiheessa kulutettu tai vaihtoehtoisesti tuore-kemikaaliliuos lämmitetään ja lisätään kuumana viimeisenä aktiivisena keittoliuoksena keittoon ja siten, että se osa aikaisemmasta keitosta talteenotetusta kuumasta käytetystä keittonesteestä, jota ei käytetä ylimääräisen aktiivikemikaa-limäärän syrjäyttämiseen, käytetään esilämmittämään joko tuoretta aktiivikemikaaleja sisältävää keittonestettä tai keittonestettä, jonka aktiivikemikaaleista on vain osa kulutettu.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että paine keittokattilassa nostetaan lopulliseen keitto-paineeseen jo silloin, kun aloitetaan syrjäyttämällä poistamaan aktiivikemikaaleja sisältävää keittonestettä keittokattilasta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keiton jälkeen kuuma käytetty keitto-neste otetaan talteen paineen alaisena syrjäyttämällä pesunesteellä, joka on saatu selluloosapitoisen massan pesusta. 71176

4. Patenttivaatimuksen 1,2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keiton aktiivikemikaaliannostusta säädetään mittaamalla keittokattilasta poistuvan, osittain käytetyn keittonesteen aktiivikemikaaliväkevyyttä, jonka perusteella sisään syötettävä kuuma käytetty keittonestemäärä ja vastaavasti poistettavan osittain käytetyn keittonesteen määrä säädetään.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keittokattilan täyttö selluloosa-pitoisella materiaalilla, esim. hakkeella, suoritetaan pumppaamalla, jolloin kiertävänä siirtonesteenä käytetään keitto-nestettä . tl 71 1 76