FI76843C - Behandling av vedflis. - Google Patents

Description

1 76843

Puulastujen käsittely !

Tekniikan ala Tämän keksinnön kohteena on puuhakkeen käsittely ke-5 miallis-lämpömekaanisen massan, niin kutsutun CTMP:n vai- ! niistämiseksi.

i

Tekniikan taso | ί

Kemiallis-lämpömekaanista massaa, nk. CTMP, on alettu j

10 lisääntyvästi käyttää selluloosan sijasta monissa tuotteis- I

sa saannon parantamiseksi rajoitetuista raaka-ainevaroista. *

Tavallisesti haketta käsitellään ennen raffinointia sarjalla käsittelyvaiheita, joihin kuuluvat hakkeen pesu, esihöy-rytys, painekyllästys ja esilämmitys. Tavallisesti kylläs-15 tysaineena käytetään natriumperusteista neutraalia sulfiit- tia, mutta voidaan käyttää myöskin ammoniumperusteista sul-fiittia. Myöskin on tunnettua suorittaa kyllästys kahdessa vaiheessa, jolloin esikyllästys suoritetaan esihöyrytyksen jälkeen, mutta ennen hakkeen pesua, jota tässä tapauksessa 20 seuraa kuivaus ennen loppukyllästystä.

Verrattuna lämpömekaanisiin massoihin, TMP, joita ei ole saatettu kemiallisen modifikaation alaiseksi ennen raffinointia, CTMP:llä on tiettyjä parannettuja ominaisuuksia.

Niinpä tikkupitoisuus tulee pienemmäksi ja pitkäkuitupitoi-25 suus suuremmaksi, mikä ilmenee suurempana veto- ja repeämä s lujuutena. Kuitenkin on haluttua pystyä edelleen alentamaan tikkupitoisuutta ja lisätä pitkäkuitupitoisuutta.

Tämä pätee erityisesti silloin, kun halutaan suurta massan saantoa, joka soveltuu hydrauliselle tiivistyskuitulevylie 30 tai kuohkeaksi massaksi. Viimeksi mainitussa tapauksessa tarvitaan myöskin erinomaista valonheijastuskykyä, vaikka i tällä on vähemmän merkitystä hydrauliselle tiivistyskuitu-levylle. Tässä tapauksessa toivomuksena on voida yhdessä ja samassa laitteistossa valmistaa massoja erilaisiin tar-35 koituksiin ja myöskin on haluttua pystyä ohjaamaan käsittelyä siten, että massa saa jokaista tarkoitusta varten halutun ominaisuuksien yhdistelmän. Edelleen on haluttua voida 2 76843 käsitellä haketta tasaisesti, minkä ansiosta voidaan saada homogeenisempi raffinoitu massa raffinoimisen jälkeen.

Nämä ja muut tarkoitukset voidaan saavuttaa suuressa määrin tehokkaammalla kyllästyksellä ja massan kemiallisel-5 la käsittelyllä ennen raffinoimista, mikä saavutetaan keksinnön mukaan siten, että hake esihöyrytyksen, esikylläs-tyksen vedellä ja/tai sulfiittiliuoksella, pesun ja kuivauksen jälkeen, mutta ennen loppukyllästystä, esilämmitys-tä ja raffinoimista pidetään välivaiheessa lämpötilassa ai-10 nakin 50°C ainakin 10 minuutin ajan. Sulfiittiliuoksen, jona tavallisesti on natriumsulfiittiliuos, pH on sopivim-min välillä ja 11. Tämä käsittely tulee aikaansaamaan merkityksellisen lisäyksen pitkäkuitupitoisuuteen, mikä on edullista sekä kuohkeudelle että kuitulevylle samoin kuin 15 kaikille papereille, jotka vaativat suuren repeämislujuuden. Samanaikaisesti tikkupitoisuus pienenee, mikä samoin kuin suurempi pitkäkuitupitoisuus näyttää riippuvan siitä, että massan kuumanapito ennen loppukyllästystä helpottaa kuitujen vapautumista, niin että ne ovat vähemmän alttiit vahin-20 goille raffinoitaessa. Massa tulee myöskin sitkeämmäksi, mikä myöskin on kuitulevymassojen haluttu ominaisuus. Sitäpaitsi tämä käsittely pienentää myöskin massan hartsipitoi-suutta.

Suoritetuissa kokeissa on vaihdeltu lisätyn sulfiitin 25 määrää esikyllästys- ja loppukyllästysvaiheissa ja lisäksi on tutkittu vaikutuksia, jotka saavutetaan, kun mitään kemikaaleja ei lisätä hakkeeseen ennen sen pesua. Näiden tutkimusten tulokset osoittavat, että tikkupitoisuus riippuu lisättyjen kemikaalien määrästä, mutta että on vähemmän mer-30 kityksellistä, missä käsittelyvaiheessa kemikaalit lisätään. Sitävastoin näyttää syntyvän valonheijastuskyvyn laskun tietty vaara, jos koko sulfiittimäärä lisätään loppukylläs-tysvaiheessa eikä yhtään hakkeen pesun yhteydessä.

Keksinnön mukainen kuumanapito varsinaisen välivaiheen 35 aikana hakkeen pesun ja loppukyllästyksen välillä voidaan suorittaa eri tavoin. Erään edullisen sovellutusmuodon mukaan haketta käsitellään höyryllä höyrykäsittelyastiassa 76843 ilmakehän paineessa. Käsittely voi tapahtua myöskin pienessä ylipaineessa. Eräänä mahdollisena vaihtoehtona on kuumentaa haketta pesun aikana tai jälkeen, ennenkuin se johdetaan välireaktioastiaan, jossa hake pidetään kysymyk-5 sessä olevassa lämpötilassa. Sen vuoksi astia tarvittaessa voi olla eristetty. Näiden kahden menetelmän yhdistelmät ovat myöskin mahdollisia. Kuten jo on mainittu, lämpötila välireaktioastiassa pidetään ainakin 50°C:ssa. Lämpötila voi kohota korkeintaan arvoon 99°C ilmakehän paineessa, 10 mutta voidaan kohottaa arvoon noin 105°C 0,2 baarin yli paineessa. Optimilämpötila näyttää olevan välillä 60 ja 85°C ilmakehän paineessa.

Viipymisaikaa edellä mainitussa astiassa voidaan myöskin vaihdella. Optimiaika on välillä 30 ja 70 minuuttia, 15 jona aikana sulfiitti ehtii tunkeutua syvälle lastuihin ja reagoida puun kanssa, samanaikaisesti kun tämä pehmenee lämmön vaikutuksesta.

Tämän keksinnön muut tunnusomaiset piirteet ja edut käyvät selville suoritettujen kokeiden seuraavasta selityk-20 sestä.

Piirustusten selostus

Suoritettujen kokeiden seuraavassa selityksessä viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa 25 kuvio 1 esittää kaaviollisesta laitteistoa CTMP:n val mistamiseksi, jossa sovelletaan keksinnön mukaista puuhakkeen käsittelyä, kuvio 2 esittää graafisesti sulfiitin tunkeutumista hakkeeseen ennen ja jälkeen keksinnön mukaista käsittelyä, 30 kuvio 3 esittää graafisesti massan pitkäkuitufraktiota erilaisten käsittelyjen tiheyden funktiona ja kuvio M havainnollistaa graafisesti tikkupitoisuutta eri tavoilla käsiteltyjen massojen jauhautumisasteen funktiona.

35

Suoritettujen kokeiden selostus

Kokeiden suorittamiseksi käytettiin kuviossa 1 kaavioi- „ 76843 lisesti esitettyä laitteistoa. Tämä laitteisto käsittää esihöyrytysastian 1, ruuvikuljettimen 2, hakkeen pesulait-teen 3 santaloukkuineen ^ ja kuivurin 5, joka johtaa pidätys- ja välireaktioastiaan 6, jossa on syöttöruuvi 7· Tämä 3 syöttöruuvi 7 on liitetty johtoon 8, hakkeen hajottamiseksi ennen kyllästystä, esikuumennusta ja raffinoimista. Paluu-johto ja paluuastia on merkitty vastaavasti viitenumeroilla 9 ja 10. Tavallisesti laitteistoon kuuluu kaksi raffinöö-riä tai useampia raffinöörejä, vaikka kuviossa 1 on esitet-10 ty ainoastaan yksi raffinööri 11, johon on yhdistetty esi-lämmitin 12 ja kyllästyslaite 13. Hake on sovitettu johdettavaksi kyllästyslaitteeseen 13 Prex-ruuvikuljettimella lij ("Prex" on kauppanimi).

Kyllästysneste voidaan lisätä hakkeeseen toisaalta joh-15 don 15 kautta syöttöruuviin 2 ennen hakkeen pesulaitetta 3 ja toisaalta johdon 16 kautta kyllästyslaitteeseen 13.

Tässä tapauksessa esihöyrytysastian 1 hyötytilavuus oli 20 m^, mikä vaatii haketta 15 to/h. Pidätysastiana 6 oli kauppanimellä "Enso" tunnettu säiliö, jonka hyötytilavuus 20 oli M m^ ja jonka pohjassa oli höyryn tuloelimet. Pidätys-astian hakkeen tarve 15 to/h oli sovitettu esihöyrytysastian kapasiteettiin.

Kokeissa käsiteltävänä aineksena oli kuusipuuhake. Vii-pymisaika alkalisessa keittokattilassa 1 oli 16 minuuttia 25 ja pidätysastiassa 6 37 minuuttia jokaisessa kokeessa.

Kyllästysnesteenä, joka lisättiin ennen hakkeen pesua, ts. ruuviin 2 ja kyllästyslaitteeseen 13, oli natriumsulfiitti NagSOj, jonka pH oli noin 9· Vaihtelevat määrät kyllästys-ainetta lisättiin molemmissa kohdissa. Myöskin nollalisäyk-30 set testattiin vertailutarkoituksia varten. Pesu suoritettiin kylmällä pesunesteellä kyllästysväliaineen parhaimman mahdollisen tunkeutumisen saavuttamiseksi sinänsä tunnetulla tavalla. Ylimääräneste poistettiin kuivausruuvissa 5 ja kierrätettiin uudelleen. Painetta esilämmittimessä 12 35 vaihdeltiin välillä 1.0 ja 1.8 baari. Lämpötiloja esihöy-rytysastiassa 1 ja pidätysastiassa 6 vaihdeltiin noin 75-95°C. Lämpötilat, paineet ja lisättyjen kemikaalien määrät 76843 5 käyvät selville taulukosta 1. Ensimmäisen sarakkeen vasemmanpuoleinen osa, joka on otsikoitu "Koe", osoittaa kylläs-tyslaitteeseen 13 lisätyn kemikaalin nimellismäärän. Ensimmäisen sarakkeen oikeanpuoleinen osa osoittaa nimellispai-5 neen esilämmittimessä 12.

Taulukko 1

Koe Esihöy- Pidä- Esiläm- Sulfiit- Esikylläs- Loppukyl- rytys tys- mitin ti tys lästys 10 °c astia taari pH kg S02/t90 kg S02/t90

°C

0/0-1.0 98 95 1.0 9.0 0 0 0/10-1.0 96 91 1.0 9.1 0 10.1 15 0/20-1.0 98 89 1.0 8.8 0 20.2 0/30-1.0 98 1.0 0 30.3 0/0-1.8 81 91 1.8 9.2 0 0 0/10-1.8 91 78 1.8 8.9 0 10.2 0/20-1.8. 98 77 1.8 9.0 0 20.4 0/30-1.8 97 76 1.8 8.8 0 29.1 5/0-1.0 93 86 1.0 9.0 4.9 0 20 · 5/10-1.0 68 90 1.0 9.1 4.9 9.9 5/20-1.0 79 91 1.0 9.0 4.9 19.8 5/30-1.0 82 89 1.0 7.3 5.0 29.8 5/10-1.3 95 36 1.27 8.1 2.45 5.5 5/20-1.3 94 93 1.31 8.2 2.60 10.2 5/30-1.3 98 32 1.23 7.1 2.6 16.7 25 5/0-1.8 92 88 1.8 8.7 5.2 0 5/10-1.8 95 90 1.8 9.7 5.0 10.0 5/20-1.8 95 87 1.8 9.5 5.1 20.6 5/30-1.8 97 94 1.8 7.3 5.1 30.9 15/0-1.0 87 89 1.0 7.0 12.0 0 15/5-1.0 90 85 1.0 9.0 12.0 5.2 15/15-1.0 66 84 1.0 7.7 12.0 15.5 30 15/0-1.3 94 86 1.3 9.2 12.0 0 15/5-1.3 93 93 1.3 9.5 11.6 5.1 15/15-1.3 79 87 1.3 7.8 11.6 15.0 15/0-1.8 78 88 1.8 9.0 11.6 0 15/5-1.8 85 95 1.8 9.1 11.6 5.1 15/15-1.8 83 81 1.8 9.0 11.6 15.0 35 6 76843

Todettiin, että käsittely pidätysastiassa paransi huomattavasti kemikaalien tunkeutumista puuhun, jotka oli lisätty ennen hakkeen pesua. Tämä voidaan havaita seuraa-vasta taulukosta 2 ja on havainnollistettu myöskin graa-5 fisessa esityksessä kuviossa 2.

Taulukko

Rikkipitoisuus hakkeen pienissä ja suurissa lastukap-paleissa ennen ja jälkeen pidätysastiaa. Sulfiitin lisäys, 10 vastaten 1,2 kg S0£ ennen hakkeen pesua.

Kuiva-aine- Kokonais S pitoisuus % g S/kg

Hakkeen_suuret_lastut ^ Ennen pidätysastiaa 38.0 0.9

Pidätysastian jälkeen 37.0 1.2

Hakkeen_gienet_lastut

Ennen pidätysastiaa 3^.^ 1.5 20 Pidätysastian jälkeen 35*3 1.7

On ilmeistä, että kemikaalien tehokas puuhun tunkeutuminen yhdistelmänä pidätysajan ja lämpötilan kanssa edisti hakkeen pehmenemistä ja sen kemiallista modifikaa-25 tiota. Tämä ilmeni myöskin suurentuneena pitkäkuitufrak-tiona ja pienentyneenä tikku- ja hartsipitoisuutena raf-finoimisen jälkeen, kuten käy selville seuraavasta taulukosta 3 ja kuvioiden 3 ja 4 mukaisista graafisista esityksistä. Kuvio M esittää myöskin selvästi, että kerni -30 kaalien lisäyksen täytyy tapahtua kahdessa vaiheessa, se tahtoo sanoa, sekä ennen hakkeen pesua että kyllästys-laitteeseen, alimman mahdollisen tikkupitoisuuden saavuttamiseksi, samalla kun kuvio 3 osoittaa, että jo veden tunkeutuminen puuhun yhdessä lämpökäsittelyn kanssa pidä-35 tysastiassa 6 parantaa pitkäkuitufraktiota. Sulfiitin lisäys esilämmitysvaiheessa toisaalta pienentää valonhei-jastuskykyä. Graafiset esitykset 3 ja M ilmaisevat myös- 7 76843 kin, että parhaat arvot saavutetaan, kun lisätyn kemikaalin kokonaismäärä on 25-35 kg SC^/to haketta, mutta erittäin hyviä arvoja voidaan saavuttaa jo kemikaalilisäyk-sellä 10-20 kg SOg/to.

5 Kuitenkaan suoritetut kokeet eivät selvästi osoita tapaa, jolla kemikaalit pitäisi jakaa esikyllästyksen ja ennen hakkeen pesulaitetta 3 suoritetun loppukyllästys-laitteen 13 välillä. Seuraavassa taulukossa 3 verrataan muutamia luonteenomaisia arvoja seulottuun CTMP:hen kek-10 sinnön mukaan käsiteltyä kuitulevyn valmistusta varten ja tunnetun käsittelyn mukaan, joka käsittää esikyllästyksen ennen pesua, mutta ilman lämpökäsittelyjaksoa pidätysas-tiassa 6. Keksinnön mukaan käsittely pidätysastiassa tapahtuu ilmakehän paineessa höyryn avulla.

δ 76843 co

•H bO

E to X

Λ 3 n K- oo

¢) 3(M

Λ •'-j E cr\ t— <D 3 2 CC Ή co bO I 3 3*!

0 3-^ -=r rH

P 'rj E KA KA

<U 3 2 > rH Jx;

CO

>> KA

cu E o o £ \ -a- k-

•H bO KA KA

E-· 3* x: p co

-P CU

CU E oo t'-

2 rH rH

0 O

S o

rH

V

x:

CO

C CU

Φ £ o o 3 cx> in rt o CQ m Λ

2 *t% CAJ KA

* · Q o o co

3 E 3 E I CO

3 h in o o 3sd O H m in

3* -P rH

•H ·Η O

Eh O* Λ 3

P CU CO

3 -P fe

(Ö CD O O O

X! cd o o

3 CO H KA KA

rt ·Η E

•-a E

C

ka rt C >> EC >>

O :θ C H g rt C <-H

3* CCUCU Φ 3* φ Φ

3< C C -P CO-HC-P

3 ·Η -H +> -H ·Η ·Η -P

H to rt ·Η rt 3 rt ·η

3 3d 33 CO 3< 3* 3* CO

rt <u 3 :rt ·η Φ 3 crt EH « E 3«! << 4) E ϋ

Claims (6)

76843

1. Menetelmä kemiallis-lämpömekaanisen massan valmistamiseksi puuhakkeesta, jossa menetelmässä hake esihöyrytetään, esikyllästetään vedellä ja/tai sulfiittiliuoksella, pestään, 5 kuivataan, loppukyllästetään, esilämmitetään ja raffinoi-daan, tunnettu siitä, että haketta esihöyrytyksen, esikyllästyksen pesun ja kuivauksen jälkeen mutta ennen lop-pukyllästystä, esilämmitystä ja raffinoimista pidetään lämpötilassa ainakin 50 °C ainakin 10 minuutin ajan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että hake esikyllästetään sulfiittiliuoksella, sopivimmin natriumsulfiittiliuoksella, pH-arvossa välillä 4 ja 11.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että haketta pidetään mainitussa lämpötilassa höyryllä käsittelemällä.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että haketta pidetään mainitussa lämpötilassa kuumentamalla sitä pesun aikana tai sen jälkeen 20 ja pitämällä sen jälkeen kuumana.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että haketta pidetään mainitussa lämpötilassa 30-70 minuutin ajan.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, 25 tunnettu siitä, että haketta pidetään lämpötilassa 50-105 °C ja sopivimmin lämpötilassa 60-90 °C.