FI71586B - Oxygenreaktorsystem foer behandling av fibermassarejekt - Google Patents

Description

|a,atoU~n _ _ _ KU ULUTUSJULKAISU _ . _ Λ „ tB3 (11) UTLÄGG Nl NGSSKRIFT 715 86 c (45) ij":!:;·;"1,.

^ ^ ^ (51) Kv.lk.*/lnt.CI.* D 21 C 9/10

SUOMI FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansökning 80lkkS

(22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 06.05.80 (F») (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 06.05 ·80 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 07.1 1 .81

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. — 10.10.86

Patent- OCh registerstyrelsen V ’ Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad (86) Kv. hakemus - Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet (71) Kamyr, Inc., Glens Falls, New York, USA(US) (72) James Robert Prough, Glens Falls, New York, USA(US) (7^) Oy Kolster Ab (δ2*) Happi reaktori järjestelmä ku i tumassa-hy 1 kya ineen käsittelemiseksi -Oxygenreaktorsystem för behandling av fibermassarejekt

Kun selluloosakuituainetta käsitellään massan valmistamiseksi, ne massan osat, joilla on erittäin korkea ligniinipitoisuus (esim. oksat), eivät tule riittävästi käsitellyiksi ja tuottavat niinmuodoin hylkyainetta massatuotteeseen ja alentavat massan laatua. Tämä johtuu siitä, että ligniininpoistamisprosessit on sovitettu keskimääräisen ligniinimäärän käsittelyyn käsiteltävässä tuotteessa. Aikaisemmat hylkyaineen käsittelyjärjestelmät massaa tuottavissa koostumuksissa, jotka käyttävät ligniinin poistamista hapen avulla, ovat puhdistaneet hylkyaineen ja palauttaneet sen tämän jälkeen päämassavirtaan ennen lajitteluvaihetta ja/tai suoraan ennen vaihetta, jossa ligniiniä poistetaan hapen avulla. Kuitenkin jopa silloin, kun tämä puhdistettu aine palautetaan päämassavirtaan ja jälleen alistetaan ligniinin poistamiseen hapen avulla, hylkyaineen korkeammasta ligniinipätoisuudesta johtuen sille 2 71586 ei anneta riittävästi kemikaalia aiheuttamaan täydellistä ligniinin poistamista siitä ja täten merkittäviä määriä "likaa" yhä tuotetaan lopulliseen massaan.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti erotettu hylkyaine käsitellään sillä tavalla, että sen korkeampi ligniinipitoisuus otetaan huomioon ja riittävästi kemikaalia lisätään suoraan hylky-aineeseen takaamaan sen kunnollinen käsittely, niin että kun se palautetaan päämassavirtaan, tuloksena ei ole "likaa".

Tämän keksinnön mukaisen menetelmän mukaan selluloosakuitu-aine keitetään massan tuottamiseksi, keitetty massa pestään, pestystä massasta poistetaan ligniiniä hapen avulla ja hylkyaine erotetaan erotusvaiheessa massasta, päävirrassa olevan massan siirtyessä seuraavaan käsittelypaikkaan - mitkä vaiheet ovat tavanomaisia. Keksinnön mukaan sitten lisäksi määritetään erotetun hyl-kyaineen juoksevuus ja konsistenssi, erotettu hylkyaine puhdistetaan ja perustuen sen juoksevuuteen ja konsistenssiin siihen lisätään riittävästi kemikaalia, niin että ligniinin poistaminen siitä voidaan sitten toteuttaa.Tämä seuraava ligniinin poistaminen voidaan toteuttaa kahdella eri tavalla. Ensimmäisessä tavassa käytetään erillistä vaihetta, jossa hylkylinjalla poistetaan ligniiniä hapen avulla ja lisätään emästä ja happea puhdistimeen, joka liittyy reaktoriin, jolloin reaktori suorittaa aineen riittävän käsittelyn, niin että se voidaan palauttaa päämassavirtaan, pestä ja tuloksena on massaa, jossa on minimimäärä hylkyainetta. Tämän keksinnön toisen vaihtoehdon mukaan hylkyaineeseen lisätään riittävästä emästä, joka lopullisesti aiheuttaa ligniinin poistamisen siitä, ainetta imeytetään (liuotetaan) imeytyssäiliössä ennalta määrätty aika, joka perustuu lisätyn emäksen määrään ja alkuperäisiin juoksevuus- ja konsistenssimittauksiin, minkä jälkeen emäksellä imeytetty hylkyaine palautetaan päämassavirtaan juuri ennen vaihetta, jossa ligniiniä hapen avulla poistetaan päämassavirrasta. Jälleen on lopullisena tuotteena massaa, jossa on minimimäärä hylkyainetta.

Tämän keksinnön mukaisessa laitteistossa on päälinjalla keitin, pesulaite, happireaktori ja läjitin ja hylkylinjalle, joka johtaa lajittimelta, sijoitetaan välineet erotetun hylkyaineen 3 71586 juoksevuuden ja konsistenssin määrittämiseksi, välineet erotetun hylkyaineen puhdistamiseksi ja välineet riittävän kemikaalimäärän lisäämiseksi erotettuun hylkyaineeseen, perustuen sen juoksevuu-teen ja konsistenssiin, niin että sen jälkeen voidaan suorittaa ligniinin poistaminen siitä. Tämä seuraava ligniinin poistaminen toteutetaan erillisellä happireaktorilla hylkyiinjalla taikka imeytyssäiliöllä, mitä seuraa palauttaminen päälinjalle ennen vaihetta, jossa ligniiniä poistetaan hapen avulla.

Tämän keksinnön päätarkoituksena on luoda menetelmä ja laitteisto sellaisen massan tuottamiseksi, jossa on minimimäärä hylky-ainetta. Tämä ja keksinnön muut tarkoitukset selviävät seuraavasta keksinnön yksityiskohtaisesta selityksestä ja oheisista patenttivaatimuksista .

Selitykseen liittyvät kuviot la - le kuvaavat esimerkkeinä ennestään tunnettuja, hylkyainetta käsitteleviä, ligniiniä hapella poistavia järjestelmiä.

Kuviot 2a ja 2b ovat kaavioita, jotka esittävät tämän keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisen esimerkkikoostumuksen modifikaatioita.

Kuviot 3a ja 3b ovat kaaviokuvia tämän keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisen koostumuksen modifikaatioista.

Kuviot la - le kuvaavat esimerkkejä aikaisemmista ehdotuksista hylkyaineen käsittelemiseksi laitteistossa, jossa ligniiniä poistetaan hapen avulla. Kukin järjestelmä sisältää keittimen 10, pesulaitteen 12 (joka edullisesti on tavallisen jatkuvakäyttöisen keittimen, kuten "Hi-Heat pesulla" varustetun Kamyr-keittimen alaosa) , happireaktorin 14 ligniinin poistamiseksi, lajittimen 16, jolloin osat 10, 12, 14, 16 ovat liitettyjä päälinjaan 18, hylky-linjan 20 lajittimelta 16, puhdistimen 22 hylkyiinjalla 20 ja linjan 26 hylkyaineen palauttamiseksi päälinjalle 18. Kuvion la mukaisessa ennestään tunnetussa laitteistossa (joka pääpiirteissään on esitetty U.S. patentissa 3 830 688 ja kirjoituksessa P.J. Kleppe et ai., Tappi marraskuu 1976, "Oxygen/Alkali Delignification at Kamyr Digester Blow Line Consistency - A Status Report") hylkyaine puhdistuksen jälkeen palautetaan juuri ennen lajitinta 16 ja/tai ennen laitetta 14, jossa ligniiniä poistetaan hapen avulla. Kuvion Ib mukaisessa ehdotuksessa uudelleenlajittelulaitteisto 24 liitetään hylkylinjaan 20 ja laitteiston 24 erottamat suuremmat komponentit 4 71586 kierrätetään uudelleen linjalla 28 takaisin keittimeen 10. Kuvion le mukaisessa ehdotuksessa lajittelu tapahtuu ennen ligniinin poistoa hapen avulla ja puhdistuksen jälkeen hylkyaine palautetaan päälinjaan 18 ennen lajitinta 16. Mikään näistä ennestään tunnetuista ehdotuksista ei ota huomioon hylkyaineen korkeampaa ligniinipä toisuutta, vaan pimemminkin pyrkii suorittamaan ligniinin poiston siitä kuten alun perin, ksäittelemällä massan keskimääräistä ligniinipitoisuutta. Täten jää huomattava määrä "likaa" lopulliseen tuotettuun massaan.

Tämän keksinnön mukaiset esimerkkilaitteistot on kaaviolli-sesti kuvattu kuvioissa 2a ja 2b sekä 3a ja 3b. Laitteistot sisältävät tavallisen keittimen 10 ja pesulaitteen 12 (jälleen keitin 10 ja pesulaite 12 edullisesti yhdistettyinä), happireaktorin 14 ja lajittimen 16. Happireaktorina 14 on edullisesti Moss-tyyppinen reaktori, jollainen on esitetty U.S. patentissa 3 963 561, johon tässä viittaamme. Sellainen reaktori aikaansaa lisätyn emäksen ja hapen (ja höyryn) tarkemman sekoittumisen, koska kuidutin-tyyppinen sekoitin sijoitetaan aivan reaktorin suuaukkoon ja reaktio tapahtuu keittokonsistenssissa. Kemikaalilla on taipumus säilyä paljon paremmin aineessa käsittelyn aikana, mistä on tuloksena tuotteen tasaisempi käsittely. Läjitin 16 voi olla mitä tahansa tavanomaista tyyppiä, esim. sellainen kuin on kuvattu U.S. patentissa 4 000 063.

Keksinnön kuviossa 2a kuvatun suoritusmuodon mukaan varustetaan hylkylinja 20 välineillä 30 erotetun hylkyaineen juoksevuu-den ja konsistenssin määrittämiseksi, välineillä 22' erotetun hylkyaineen puhdistamiseksi ja välineillä 32 riittävän kemikaalimäärän lisäämiseksi hylkyaineeseen perustuen sen juoksevuuteen ja konsis-tenssiin, niin että seuraava ligniinin poisto siitä voidaan toteuttaa. Seuraava ligniinin poistaminen suoritetaan edullisesti erillisessä happireaktorissa 34. Välineinä 30 saattavat olla mitkä tahansa juoksevuuden ja konsistenssin mittauslaitteet, kuten magneettinen juoksevuuden mittauslaite ja sellaiset konsistenssin mittauslaitteet, joita on esitetty U.S. patentissa 4 146 422, 27 maaliskuuta 1979. Kuvion 2a suoritusmuodossa reaktorina 34 edullisesti on Moss-tyyppinen reaktori puhdistimen 22' ollessa kuidutin, joka johtaa reaktoriin 34 ja emäs, happi (ja höyry) lisätään linjaan 20 juuri ennen puhdistinta 22'. Aineen juoksevuus ja konsistenssi on 5 71586 suoraan verrannollinen sen ligniinipitoisuuteen (Kappa-luku), ja se saadaan käyttämällä hyväksi tavanomaisia taulukoita taikka tietokone-ohjauskoostumuksia (kuten on esitetty U.S. patentissa 4 146 422 ja sen yhteydessä mainituissa viitteissä). Kemikaalin sisääntulolinjalla 32 lisätyn kemikaalin määrä säädetään linjassa 20 olevan hylkyaineen Kappa-luvun mukaan. Kun massa on käsitelty happireaktorissa 34, se palautetaan linjan 36 kautta päämassalin-jaan 18. Edullisesti on toinen pesuvaihe 38 sijoitettu lajittimen 16 jälkeen ja linja 36 syöttää massa päälinjaan 18 juuri ennen toista pesuvaihetta 38.

Ainoa ero kuvion 2b mukaisen modifikaation ja kuvion 2a mukaisen modifikaation välillä on se, että kuvion 2b mukaisessa modifikaatiossa lajittelu tapahtuu ennen kuin ligniiniä poistetaan hapen avulla eikä tämän jälkeen.

Kuviossa 3a kuvatulla laiteistolla on tarkoitus saavuttaa samat olennaiset tulokset kuin kuvion 2a mukaisella suoritusmuodolla. Kuvion 3a mukaisessa suoritusmuodossa puhdistaminen tapahtuu käyttämällä tavanomaista puhdisinta 22' ennen juoksevuuden ja kon-sistenssin mittauslaitteita 30, ja kemikaali, jota välineillä 32 lisätään hylkyaineeseen, on vain emästä (NaOH). Käytetään imeytys-säiliötä 40 ja välineet 32 edullisesti annostelevat emäksen imeytys-säiliöön 40, lisätyn kemikaalin (emäksen) määrän ollessa jälleen riippuvainen välineillä 30 saatavasta juoksevuuden ja konsistenssin mittaustuloksista (Kappa-luku). Kun massaa on imeytetty imeytyssäi-liössä 40 ennalta määrätty aika, joka riippuu lisätyn emäksen määrästä ja alkuperäisistä juoksevuus- ja konsistenssimittauksista, se palautetaan linjan 42 kautta päälinjaan 18 juuri ennen happi-reaktoria 14. Tällöin on korkeampaa ligniinipätoisuutta linjalla 42 riittävästi käsitelty emäksellä imeytyssäiliössä 40, niin että kun massa kulkee happireaktorin 14 läpi, sille saadaan sama yleinen ligniinin poistamisaste kuin muullekin massalle, joka käsitellään reaktorissa 14. Täten on saatu minimoiduksi hylkyaineen määrä lopullisessa tuotetussa massassa.

Ainoana erona kuvion 3b esittämän modifikaation ja kuvion 3a esittämän modifikaation välillä on se, että kuvion 3b mukaisessa modifikaatiossa lajittelu tapahtuu ennen kuin ligniiniä poistetaan hapen avulla eikä tämän jälkeen.

6 71586

Havaitaan, että tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä selluloosakuituaine keitetään keittimessä 10, pestään pesulait-teessa 12, ligniinin poistaminen siitä hapen avulla tapahtuu reaktorissa 14 ja erotusvaiheessa 16 erotetaan hylkyaine linjaan 20 päälinjalla 18 olevasta massasta, päälinjan 18 johtaessa seuraa-vaan käsittelyvaiheeseen, kuten esimerkiksi toiseen pesuvaiheeseen 38, valkaisuvaiheeseen tms. Linjalla 20 hylkyaineen juoksevuus ja konsistenssi määritetään välineillä 30, puhdistin 22' puhdistaa hylkyaineen, ja riittävästi kemikaalia lisätään erotettuun hylky-aineeseen sen juoksevuuden ja konsistenssin perusteella (Kappa-luku), niin että seuraava ligniinin poistaminen siitä voidaan toteuttaa. Seuraava ligniinin poistaminen hylkyaineesta suoritetaan kuvioiden 2a ja 2b mukaisissa suoritusmuodoissa poistamalla ligniiniä happireaktorissa 34, kemikaalia lisätään välineillä 32. Kemikaali koostuu emäksestä ja hapesta (ja höyrystä), jotka lisätään juuri ennen Moss-tyyppisen reaktorin 34 puhdistinta 22’. Hylkyaine, josta ligniini on poistettu, palautetaan sitten päämassalinjaan 18 linjan 36 kautta juuri ennen toista pesuvaihetta 38 (juuri erotusvaiheen 16 jälkeen). Kuvioiden 3a ja 3b mukaisissa suoritusmuodoissa lisättävänä kemikaalina on emäs, ja hylkyainetta imeytetään imeytyssäi-liössä 40 ennaltamäärätty aika, joka riippuu lisättävän emäksen määrästä ja alkuperäisistä juoksevuus- ja konsistenssimittauksista (Kappa-luku), ja sitten emäksellä imeytetty hylkyaine palautetaan päämassalinjaan 18 juuri ennen vaihetta 14, jossa ligniiniä poistetaan hapen avulla.

Täten havaitaan, että esillä olevan keksinnön mukaan saadaan aikaan menetelmä ja laitteisto, jotka minimoivat hylkyaineen määrän lopullisessa tuotetussa kuitumassassa ottamalla huomioon normaalin hylkyaineen korkeamman ligniinipitoisuuden (esim. oksat) ja mittaamalla (annostamalla) kemikaalikäsittelyn tälle korkeammalle ligniinipitoisuudelle sen sijaan että kemiallinen prosessi sovitettaisiin käsiteltävän aineen keskimääräisen ligniinimäärän mukaisesti.

Vaikka keksintö edellä on kuvattu ja selitetty sen käytännöllisiin ja edullisiin suoritusmuotoihin liittyen, on alan ammattimiehelle ilmeistä, että esitettyjä suoritusmuotoja voidaan monilla tavoin modifioida keksinnön puitteissa, jotka on määritelty oheisissa patenttivaatimuksissa.

Claims (15)

1. Selluloosakuituaineen ligniinin poistomenetelmä hylky-aineen minimoimiseksi lopullisessa tuotetussa kuitumassassa, johon menetelmään kuuluu seuraavat vaiheet: a) selluloosakuituaineen keitto massan tuottamiseksi; b) keitetyn massan pesu; c) ligniinin poistaminen pestystä massasta hapen avulla; ja d) hylkyaineen erottaminen massasta erotusvaiheessa ja massan johtaminen päämassa-virtana, josta hylkyaine on erotettu, seuraavaan käsittelyvaiheeseen; tunnettu siitä, että e) erotetun hylkyaineen virtaus ja konsistenssi määritetään ja erotettu hylkyaine puhdistetaan; ja f) lisätään riittävästi ligniinin poistokemikaalia erotettuun hylkyaineeseen, kemikaalin määrän perustuessa hylkyaineen virtaukseen ja konsistenssiin niin että seuraava ligniinin poistaminen voidaan toteuttaa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kemikaali, jota lisätään hylkyaineeseen, on emästä ja happea, että hylkyaineen seuraava ligniinin poisto suoritetaan poistamalla ligniiniä puhdistetusta hylkyaineesta happireaktorissa ja että hylkyaine, josta ligniini on poistettu, palautetaan pää-selluloosavirtaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihe f) suoritetaan lisäämällä emästä puhdistettuun hylkyaineeseen, imeyttämällä hylkyainetta imeytyssäiliössä ennalta määrätty aika, joka perustuu lisätyn emäksen määrään ja alkuperäisiin virtaus- ja konsistenssimittauksiin ja palauttamalla emäksellä imeytetty hylkyaine päämassavirtaan juuri ennen kuin päämas-savirrassa olevasta massasta poistetaan ligniiniä hapen avulla.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihe e) suoritetaan määrittämällä erotetun hylkyaineen virtaus ja konsistenssi ja puhdistamalla sen jälkeen hylkyaine ja että siihen lisättävä emäs ja happi lisätään hylkyaineeseen juuri ennen sen puhdistusta tai puhdistuksen aikana.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu 71586 siitä, että hylkyaine puhdistetaan ennen kuin sen virtaus ja konsistenssi määritetään.

6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että emäs lisätään puhdistettuun hylkyaineeseen annostelemalla se imeytyssäiliöön.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittuna seuraavana käsittelyvaiheena on pesuvaihe.

7 71586

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu erotusvaihe tapahtuu sen jälkeen kun ligniiniä on poistettu hapen avulla.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että mainittu erotusvaihe tapahtuu ennen kuin ligniiniä on poistettu hapen avulla.

10. Laitteisto ligniinin poistamiseksi selluloosakuituainees-ta kuitumassan tuottamiseksi, joka on olennaisesti vapaa hylky-aineesta, johon laitteistoon kuuluu keitin (10) ; välineet (12) keitetyn massan pesemiseksi; välineet (14) ligniinin poistamiseksi pestystä massasta hapen avulla; välineet (16) hylkyaineen erottamiseksi massasta, ja päämassalinjan johto (18), joka yhdistää mainitut keitin-pesuvälineet, ligniinin hapella poistamis-välineet ja erotusvälineet, tunnettu välineistä (30) erotetun hylkyaineen virtauksen ja konsistenssin määrittämiseksi; välineistä (22') erotetun hylkyaineen puhdistamiseksi; ja välineistä (32) riittävän kemikaalimäärän lisäämiseksi erotettuun hylkyaineeseen, määrän perustuessa hylkyaineen virtaukseen ja konsistenssiin, niin että seuraava ligniinin poistaminen siitä voidaan toteuttaa.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laitteisto, tunnet-t u siitä, että mainittuihin ligniinin hapella poistamisvälinei-siin (14) kuuluu ensimmäiset välineet ligniinin poistamiseksi hapen avulla ja toiset välineet ligniinin poistamiseksi hapen avulla, jotka toiset välineet (34) on sijoitettu mainittujen kemikaalin-lisäysvälineiden (32) ja mainitun päälinjan (18) välille, mainittujen kemikaalin lisäysvälineiden jälkeen.

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laitteisto, tunnet-t u välineistä (42), jotka yhdistävät erotetun hylkyaineen, josta ligniini on poistettu, päälinjaan (18) juuri ennen mainittuja ligniinin poistamisvälineitä (14) ja imeytyssäiliöstä (40), joka on 71586 yhdistetty mainittujen kemikaalin lisäämisvälineiden (32) ja päälinjan (18) välille.

13. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laitteisto, tunnet-t u pesulaitteesta (38), joka on kytketty mainittuun päälinjaan (18) mainittujen erotusvälineiden (16) ja mainittujen ligniinin hapella poistamisvälineiden (14) jälkeen.

14. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laitteisto, tunnet-t u siitä, että mainitut erotusvälineet (16) on sijoitettu mainittuun päälinjaan mainittujen ligniinin hapella poistamisvälineiden (14) jälkeen.

15. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laitteisto, tunnet-t u siitä, että mainitut erotusvälineet (16) on sijoitettu mainittuun päälinjaan mainittujen ligniinin hapella poistamisvälineiden (14) ja mainittujen keitetyn massan pesuvälineiden (38) väliin. 10 71 586