FI76384C - Saett vid framstaellning av sulfatmassa. - Google Patents

Description

1 76384

Sulfaattimassan valmistustapa

Esillä olevan keksinnön kohteena on sulfaattimassan valmistustapa, tarkemmin sanottuna tapa saada aikaan massa, jolla on korkea ligniininpoistoaste, eräkeittimessä keittämällä.

Valmistettaessa sulfaattimassaa valkaisua varten keitto keskeytetään nykyään kappaluvun ollessa 30-35. Jatkuva lignii-ninpoisto keitossa kappalukualueelle 20-25 olisi mielenkiintoista esim. happikaasuvalkaisun vaihtoehtona poisteiden pienentämiseksi. Sulfaattikeiton pidennys aiheuttaa kuitenkin tiettyjä ongelmia ennen kaikkea massan saannon ja viskositeetin suhteen.

Suoritetut tutkimukset ovat osoittaneet, että kolme parametriä ovat erityisen tärkeät keiton aikana hyvien viskositeet-tiarvojen saamiseksi. Nämä parametrit ovat tehollisen alkalin, vetysulfidi-ionien ja liuenneen ligniinin pitoisuus-profiilit. Suuren viskositeetin saavuttamiseksi on keiton aikana pyrittävä (1) pitämään tehollisen alkalin pitoisuus mahdollisimman pienenä ja tasaisena, (2) pitämään vetysul-fidi-ionipitoisuus mahdollisimman suurena siirryttäessä alkufaasista bulkkifaasiin ja (3) pitämään liuenneen ligniinin pitoisuus mahdollisimman pienenä keiton myöhempiin osiin verrattuna.

Ensimmäinen kohta voidaan tietyssä määrin täyttää jaettujen valkolipeäpanostusten avulla keiton aikana. Toinen kohta on vaikeammin täytettävissä, koska valkolipeällä on tietty sul-fiditeetti eikä sulfidipitoisuutta voida vaihdella riippumatta alkalipitoisuudesta. Kolmas kohta voidaan täyttää suorittamalla eräkeitossa keittonesteen vaihtoja ("keittones-teen palautuksia"), niin että liuennut ligniini tällä tavoin viedään keiton aiempiin vaiheisiin.

Seuraavassa selitetään eräkeittomenetelmien ehdotuksia, joissa käytetään yhtä ja kahta keittonesteen vaihtoa, jotta 2 76384 voitaisiin keittää joko kappalukuun alueella 20-25 tai keittää kappalukuun alueella 30-35, jolloin viskositeettitaso on kohonnut.

Yksi nesteen vaihto

Kuviossa 1 esitetään yhtä nesteen vaihtoa käyttävän mallin periaatekaavio. Kuvio esittää eräkeiton vuokaaviota käyttäen keksinnön mukaista menetelmää. Kuvio esittää keitintä keittojakson eri momenteissa (1 - 5). Keiton alussa keittimeen panostetaan puuta ja valkolipeää sekä myös tietty määrä vahvaa lipeää (virtaus 1) vahvalipeäsäiliöstä. Kun keitto on suoritettu loppuun, tapahtuu puhallus puhallussäi-liöön (momentti 5), josta massa pumpataan massan pesuun, jossa se pestään pesunesteellä (virtaus 7). Suodos kootaan suodossäiliöön, josta se pumpataan lämmönvaihtimen läpi ja lämpövaihdetaan vahvaa lipeää vastaan, joka viedään haihdutukseen. Näin lämmitetty suodos kootaan ns. laimealipeäva-raajaan ja lämmitetään siellä vielä jokseenkin täyteen keittolämpötilaan. Tässä varaajassa tapahtuu lisäksi lipeän koostumuksen säätö lisäämällä keittovaiheeseen 2 tarkoitettua valkolipeää. Keksinnön mukaisesti keittovaiheen 1 läpi käyneen keittimen keittoneste syrjäytetään, momentissa 3 kuvion 1 mukaisesti, virtauksen 4 kautta syötettävällä laimealla lipeällä. Syrjäytetty mustalipeä poistetaan keittimes-tä johdon 3 kautta ja viedään vahvalipeävaraajaan. Syrjäytyksen jälkeen tapahtuu sitten keitto vaiheessa 2. Taulukossa 1 esitetään esimerkkeinä teoreettiset laskelmat neljää eri tapausta varten, joissa keittonesteen vaihdot tapahtuvat eri tilanteissa. Sekä vaiheen 1 että 2 aikana pidetään neste-puusuhde arvossa 4,0. Kaikissa laskelmaesimerkeissä on loppukappaluvun oletettu olevan 25.

Laskelmat perustuvat 1 tonniin puuta ja vaiheeseen 1 "panos- 3 3 tetaan" tällöin n. 1 m puuvettä, 1,4 m valkolipeää (15 % teh. NaOH laskettuna puusta) ja 1,3 m3 vahvaa lipeää kierrätetään uudelleen. Tietty valkolipeämäärä (n. 0,4 m3) panostetaan nesteen vaihdon yhteydessä alkalitarpeen kattamiseksi vaiheen 2 aikana.

3 76384

Osan 1 aikana liukenee tietysti sitä suurempi määrä ligniiniä mitä pitemmän ajan keitto kestää (katso taulukkoa 1). Tämä vaikuttaa nesteen ligniinipitoisuuteen vaiheen 2 aikana, ja yllä esitetyn mukaisesti tämä on kriittinen parametri. Koska ligniinipitoisuus halutaan vaiheen 2 aikana pitää pienenä, täytyy vaihdon tapahtua keiton suhteellisen myöhäisessä vaiheessa. Samalla täytyy kuitenkin vaiheen 2 olla niin pitkä, että 3:n ajateltu syrjäytys 4:llä (katso kuviota 1) ehtii tapahtua kunnolla. Keittonesteen vaihdon lasketaan vaativan 30 minuutin ajan. Keittoaika vaiheen 2 aikana muodostuu suhteellisen lyhyeksi (n. 30 minuuttia). Tätä ajattelua perustana käyttäen lienee keittonesteen vaihto saannon ollessa n. 52 % sopiva (katso taulukkoa 1).

Tällä saannolla on vaiheessa 2 suunnilleen 40 g ligniiniä/ litra keittonestettä, eikä vaiheen 1 pidennys saantoon 50 % mainittavasti pienennä ligniinipitoisuutta vaiheen 2 aikana (taulukko 1). Lisäksi vaiheen 1 pidennys 50 %:n saantoon aiheuttaisi sen, että vaihe 2 muodostuisi liian lyhyeksi keittoajän kannalta.

Kun tarkastellaan ligniinipitoisuusprofiilia esimerkissä, jossa nesteen vaihto tapahtuu 52 %:n saannolla, on ligniinipitoisuus keiton alkaessa n. 20 g/1 ja osan 1 aikana se kohoaa arvoon n. 80 g/1, kun syrjäytys (vaihto) alkaa. Vaiheen 2 aikana lopuksi on keskimääräinen pitoisuus sitten n. 45 g ligniiniä/litra keittonestettä.

Alkalipitoisuus ei keiton aikana vaihtele yhtä suuren välin puitteissa kuin normaalissa eräkeitossa. Alkukeittolipeän alkalipitoisuus tulee olemaan n. 30 g/1 (alkukulutuksen jälkeen). Vaiheen 1 pääosan aikana pitoisuus tulee olemaan välillä 10 ja 15 g/1, jäämäalkalin ollessa nesteen vaihdon aikana n. 6 g/1 tehollista alkalia. Osan 2 aikana alkalipitoisuus tulee aluksi olemaan n. 15 g/1 ja jäämäalkali lopussa on n. 6 g/1.

Kolmas parametri, joka on tärkeä pidennetyssä keitossa, on 4 76384 sulfidi-ionipitoisuus ja sulfiditeetti. Periaatteessa tulee pyrkiä mahdollisimman suureen sulfiditeettiin. Tämä merkitsee tasoa mieluiten 40 %, mikä nykyään on realistinen sulfiditeetti nykyaikaisessa tehtaassa.

Kaksi nesteen vaihtoa

Vaihtoehtoisesti voidaan ajatella muunneltua eräkeittoa, jossa on kaksi nesteen vaihtoa. Tällöin saadaan prosessi-teknisesti mutkikkaampi järjestelmä, mutta samalla voidaan nesteessä pitää vielä pienempiä ligniinipitoisuuksia keiton myöhemmän osan aikana kuin vain yhtä vaihtoa käytettäessä. Ennen kaikkea saadaan vaiheessa 3 huomattavasti pienempi lig-niinipitoisuus. Kuvio 2 havainnollistaa tätä prosessia toisen periaatteen mukaisesti kuin kuvio 1. Keittoproses-sia kuvaa suorakulmainen prosessilohko ja ligniinin poisto tapahtuu ylhäältä alaspäin lohkossa keittovaiheen 1 mukana, syrjäytys 1, keittovaihe 2, syrjäytys 2 ja lopuksi keittovaihe 2. Sen jälkeen massa puhalletaan puhallussäi-liöön, josta se otetaan pesuun. Nesteen viennit eri säiliöiden välillä ja syrjäytyksissä käyvät myös selville kuviosta.

Sulfiditeetin tulee aivan kuten yhden nesteen vaihdon kohdalla olla mahdollisimman suuri, esim. 40 %.

Ligniinipitoisuuksien laskelmat tätä tapausta varten on esitetty taulukossa 2.

Keksintö ei tietysti rajoitu esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan muunnella keksinnön ajatuksen puitteissa.

76384 5

Taulukko 1. Lasketut ligniinipitoisuudet keiton eri vaiheissa muunnellussa, yhtä keittonesteen vaihtoa käyttävässä erä-keitossa. Laskelmat perustuvat pesunesteen syöttöön 4,75 m^ massatonnia kohti ja massan kuivapitoisuuteen pesun jälkeen

O

33 %. Neste-puusuhde pidetään laskelmissa arvossa 4,0 m /t. Saanto (% puusta) Ligniinipitoisuudet (g/1)

Vai- Vai- Vahva- Laimea Vai- Vai- Vai- Vaiheen 1 heen 2 lipeä lipeä heen 1 heen 1 heen 2 heen 2 loppu loppu alku loppu alku loppu 55 47 59,0 43,0 19,2 68,7 48,2 63,5 54 47 59,1 39,9 19,2 70,7 46,0 59,0 53 47 59,2 37,1 19,2 72,6 43,9 54,8 52 47 59,3 34,1 19,3 74,6 41,7 50,4 51 47 59,4 31,3 19,3 76,4 39,6 46,3 50 47 59,5 30,0 19,3 77,3 38,6 44,3

Taulukko 2. Lasketut ligniinipitoisuudet keiton eri vaiheissa muunnellussa, kahta keittonesteen vaihtoa käyttävässä erä-keitossa. Laskelmat perustuvat samoihin tietoihin kuin taulukossa 1.

Saanto (%) Ligniinipitoisuudet (g/1)

Vai- Vai- Vai- Vahva- Keski- Laimea- Vai- Vai- Vaiheen 1 heen 2 heen 3 lipeä lipeä lipeä heen 1 heen 2 heen 3 lopussa lepässä lopussa aikana aikana aikana 58 52 47 59,3 52,0 32,9 21-64 50-62 36-43

Claims (3)

1. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu ainoastaan kahdesta keittovaiheesta yhdellä nesteen vaihdolla niiden välillä.
2. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu vähintään kahdesta nesteenvaihdosta, jolloin viimeisessä nesteenvaihdossa käytetään pesemö 1 ipeää , joka 1 ammenvaihdol1 a on nostettu keittimen lämpötilaan, viimeistä edellisessä nesteenvaihdossa käytetään viimeisestä nesteenvaihdosta peräisin olevaa syrjäytettyä nestettä jne. jatkuvalla nestevirtauksel-la ja jaksottaisella vuorottelulla eri keittimien välillä riippuen niiden sijainnista keittosyklissä.
3. 1. Förfarande för framstäl1ning av sulfatmassa med hög delignifieringsgrad frän 1ignocelluiosamateriai i batchkokare, kännetecknat av att materialet kokas i en forsta kokfas rued en kokvätska innehallande vitlut ooh starklut, varvid en vatska med ett högre 1ignininnehäl1 bildas, att denna vätska efter den första kokfasen förträngs med en förträngningsväts-