FI83841C - Foerfarande foer kontinuerligt utbyte av vaetskan i en suspension av ett fibroest eller finkornigt material. - Google Patents

Description

1 83841

Menetelmä kuitumaisen tai hienojakoisen materiaalin suspension nesteen jatkuvaksi vaihtamiseksi - Förfarande för kontinuerligt utbyte av vätskan i en suspension av ett fibröst eller finkornigt material Tämä keksintö koskee menetelmää kuitumaisen tai hienojakoisen materiaalin suspension nesteen jatkuvaksi vaihtamiseksi korvaamalla ainakin osa suspension nestesisällöstä toisella fysikaalisesti ja/tai kemiallisesti poikkeavalla nesteellä, suodattamalla suspensiota petin muodostamiseksi liikkuvalle suodatuspinnalle, ja erityisesti menetelmää, jossa kuitumaisen tai hienojakoisen materiaalin suspensiosta jatkuvalla suodatuksella muodostetaan materiaalipeti liikkuvalle suodatuspinnalle, jolla siirretään materiaalipetiä eteenpäin nestevaihtojen suorittamiseksi niin, että ainakin osa petin nestesisällöstä vaihdetaan toiseen nesteeseen sellaisen nestevirtauksen avulla, joka on kohtisuorassa suunnassa edellä mainitun materiaalin eteenpäinsyöttösuuntaa vastaan.

Materiaalisuspensioiden suodatus- ja nestevaihto-operaati-oilla on suuri merkitys ja niitä käytetään yleisesti prosessiteollisuuden eri haaroissa ja erityisesti puunjalostusteollisuuden massanvalmistusprosesseissa, joissa niitä käytetään: massan pesussa, jossa kuitumateriaali erotetaan keittopro-sessissa käytetyistä kemikaaleista ja liuenneista aineista; massan valkaisussa massan pesun tapaan, mutta myös valkai-sukemikaalien tuomiseksi kuitumateriaaliin nk. dynaamisessa (syrjäytys-) valkaisussa; keittokemikaalien valmistukseen esim. sulfaattiselluloosate-ollisuuden kaustisointiprosessissa, kun valkolipeä erotetaan meesasta.

Edellä mainituissa operaatioissa käytettiin aluksi jaksottaisia menetelmiä. Esimerkiksi massan pesu tehtiin 2 83841 niinkutsutussa d1 f fusöörissä ~ sihtipöhjainen säiliö, joka täytettiin keittimestä tulevalla massalla huuhte1 emä 11 a tai puskemalla massa siihen. Tämän jälkeen massan ns. peruslipeä, joka sisältää keitossa käytetyt 5 kemikaalit ja liuenneet aineet, syrjäytettiin massasta diffusöörin sihtipohjan läpi lisäämällä pesunestettä diffusöörin yläosaan. Kun massa oli tällä tavalla pesty riittävän puhtaaksi, huuhdeltiin se ulos dif fusööristä, joka tämän jälkeen voi taas ottaa vastaan uuden erän 10 massaa pesua varten.

Tämäntyyppistä yksinkertaista jaksottaista massan pesua tehostettiin käyttämällä ns. monivaihemenete1 mää. Siinä eri vaiheet suoritettiin periaatteessa ede11ämainitu1I a tavalla, mutta ensimmäisessä vaiheessa ei käytettykään 15 pesuvettä, vaan pesuvedellä laimennettua pesulipeää, joka oli otettu talteen edellisen massaerän toisessa pesuvaiheessa ja vasta viimeiseen vaiheeseen käytettiin puhdasta pesuvettä.

: Tällaisessa jaksottaisessa dif fusööripesussa tapahtuu 20 nesteenvaihto kuitupetissä pystysuuntaisella nes tevirtaukse1 la ja tässä tapauksessa alaspäin suuntautuvalla virtauksella käyttäen hyväksi sitä hydraulista paine-eroa kuitupetin yli, jonka painovoima aiheuttaa. Koska kuitupeti on s tationäärinen, 25 syrjäytyksessä ei käytetä kumpaakaan vaakasuoran suuntaista dimensiota toiminnan kannalta, vaan niitä käytetään ainoastaan antamaan pesu 1 aittee1 1 e fyysisiä dimensioita (koko) ja näin saavuttamaan toivottu * massanpesukapasiteetti .

* 30 Kuitususpension jaksottaisessa suodatuksessa tai [ • nesteenvaihdossa siinä voidaan luonnollisesti käyttää nesteelle myös mielivaltaisesti valittua virtaussuuntaa ja esim. siihen soveltuvilla pumppausjärjeste1yi1 la ja 3 83841 laiteratkaisulla saada aikaan tarpeellinen paine-ero kuitupetin yli tähän valittuun suuntaan, joka voi esim. olla sellaisen säteen suuntainen, joka on mielivaltaisesti suunnattu painovoiman suhteen. Tyypillistä kuitenkin on, 5 että jaksottaisella pesumenetelmällä ainoastaan yhtä dimensiosuuntaa käytetään toiminnan kannalta, eli massapetissä tapahtuvaan nesteenvaihtoon, kun taas kaksi muuta dimensiosuuntaa, joista toinen voi olla tangentiaaIinen, antaa ainoastaan laitteelle kokoa.

10 Teknisen kehityksen myötä on kyseisissä operaatioissa otettu käyttöön Jatkuvia menetelmiä, jotka jo pitkään ovat olleet taloudellisesti niin kilpailukykyisiä, että ne nyt kokonaan ovat hallitsevassa asemassa massanva1 mistusteo11isuudessa. Jatkuvassa menetelmässä, 15 jota käytetään kyseisiin suodatus- ja nesteenvaihto-operaatioihin, täytyy kahta dimensiosuuntaa käyttää toiminnan kannalta itse operaatiossa: toinen kuten jaksottaisessa prosessissa nestevirtaukseen kuitupetin läpi, mutta sen lisäksi toinen dimensiosuunta kohtisuoraan : : : 20 edel lämainittua suuntaa vastaan kuitupetin jatkuvaa : e teenpä i ns i i r täm i s tä varten.

Aivan teoreettisesti voidaan ajatella, että myös jatkuvassa -- prosessissa suoritettu kuitupetin nestevaihto voitaisiin suorittaa käyttämällä ainoastaan yhtä dimensiosuuntaa = 25 käyttäen ns. vastavirtamenete1 mää, eli että petiä siirretään eteenpäin nestevirtaukseen nähden täysin vastakkaiseen suuntaan. Käytännössä kuitenkaan · tämäntyyppistä vastavirtamenete 1 mää ei voida soveltaa kuidutetun massapetin nesteenvaihtoon, koska tarvittava 30 paine-ero nestevirran aikaansaamiseksi tulisi niin ··· suureksi, että sen aiheuttama mekaaninen voima massapetin . kuidulle verrattuna niiden mekaaniseen lujuuteen aiheuttaisi sellaista petin kokoonpuristumista, joka estäisi riittävän nestevirtauksen sen läpi, joten teknisiä 4 83841 laiteratkaisuja petin eteenpäinsi irtämiseksi ei ole mahdollista kehittää.

Tähän asti selluloosamassan pesuun jatkuvana prosessina käytetty yleisin laiteratkaisu on ollut pesusuodin, joka 5 perustuu pyörivään rumpuun. Nykyisin käytetään erilaisia tähän perustuvia laiteratkaisuja, kuten imusuotimia, painesuotimia, pesupuristimia, jne. Yhteistä kaikille näille on, että käytetään vaakasuoran akselin ympäri pyörivää rumpua ja massapeti (rata) muodostetaan rummun 10 päälle, missä sitä sen jälkeen pestään lisäämällä pesunestettä radan päälle ja Imemällä petistä tulevaa suodosta rummun sihtipinnan läpi.

Yhdellä tämäntyyppisellä pesusuotime 11 a voidaan periaatteessa ajatella suoritettavan monta syrjäytystä 15 samalla rummulla, mutta käytännössä korkeintaan kaksi syrjäytysvaihetta on edullista. Jotta saataisiin tänä päivänä tarpeeksi tehokas massan pesu, tarvitaan normaalisti neljä pesusuod i nta, jotka on kytketty *: vastavirtaperiaattee11 a muodostamaan koko pesemön.

20 Jotta yhdellä päälaittee1 1 a pystyttäisiin tarpeeksi tehokkaasti suorittamaan massan pesu, on kehitetty ns. tasoviirapesuri, jonka periaate on sama kuin massan kuivatuskoneen märkäpää, missä lisäämällä viiran pituutta saadaan mahtumaan riittävän pesutehokkuuden 25 aikaansaamiseksi tarvittava määrä nesteenvaihto- eli pesuva i he i ta. 1

Edellä rumpusuotimessa massarata siirtyi eteenpäin tangentiaa1isessa suunnassa ja neste virtaa massaradan läpi radiaaIisessa suunnassa. Tasoviirapesurissa massarata 30 etenee koko ajan vaakasuoraan suuntaan viiran mukana ja * pesunestettä syrjäytetään massaradan läpi pystysuuntaan ylhäältä alaspäin.

5 83841 Näiden lisäksi tänä päivänä hyvin yleiseti käytetty massan pesulaite on jatkuvatoiminen diffusööri ja painedif fusööri. Näissä laitteissa massa siirtyy eteenpäin pystysuuntaan ja pesuneste syrjäytetään laitteessa muodostetun massapetin 5 läpi vaakasuoraan säteissuuntaan.

Voidaan todeta, että tähän asti massan pesua varten kehitetyissä ja käytetyissä laitteissa käytetään paitsi toista vaakasuuntaista dimensiosuuntaa, aina myös pystysuuntaista dimensiosuuntaa toiminnan kannalta joko 10 massapetin siirtoa varten tai nestesyrjäytystä varten tai sekä että.

On todettu, että tähän asti käytetyt jatkuvat pesulaitteet eivät ole kovin tehokkaita siinä mielessä, että niissä aikaansaatu syrjäytys on tehokkuudeltaan parhaimmillaan 15 ainoastaan puolet siitä, mikä on mahdollista jaksottaisesti suoritetulla syrjäytyksellä, ja normaalisti esim. imu-tai r umpusuot i me 1 1 a ainoastaan neljäsosa tehokkuudeltaan : : ' jaksottaisen syrjäytyksen tehokkuudesta. Tämän takia joudutaan, kuten jo edellä todettiin, kytkemään sarjaan — 20 vastavirtaperiaattee1 1 a monta pesu 1 aitetta, jotta saataisiin riittävän tehokas massan pesu ilman, että * ta 1teenotettava kernikaa1i1iuos laimenee turhaan.

Tästä johtuen tämän päivän massan pesua varten tarvittava laitteisto on suhteellisen monimutkainen ja kallis. Sen 25 lisäksi erilaisia käytännön ongelmia esiintyy yleisesti.

.· Esim. kuohaonge1 mat ovat yleensä hyvin merkittäviä varsinkin su 1 f aa 11 i massan pesussa. Niiden takia joudutaan käyttämään kuohantappokem i kaa 1 e ja, joiden käyttö on hyvin *·1. yleistä. Myös energiantarve on yleensä moninkertainen • - 30 verrattuna teoreettiseen energiantarpeeseen massansiirron ja nestesyrJäytyksen aikaansaamiseksi, joten myös massanpesun käyttökustannukset tulevat merkittäviksi.

6 83841 Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa tai ainakin vähentää yllämainittuja nykyisissä menetelmissä ja laitteissa esiintyviä epäkohtia aikaansaamalla jatkuvassa prosessissa nestesyrjäytys, joka on yhtä tehokas kuin 5 jaksottaisessa, ja eliminoida mm. kuohaonge1 mat.

Keksinnön pääasialliset tunnusmerkit ilmenevät oheisista patenttivaatimuksista.

Keksinnön mukaan on havaittu, että jos jätetään toiminnan kannalta pystysuora dimensiosuunta käyttämättä ja käytetään 10 ainoastaan olemassa olevia kahta vaakasuuntaista dimensiosuuntaa massapetin e teenpäiviemistä varten sekä sen läpi nesteen syrjäytystä varten ja että sihtipinta, joka siirtää massaa eteenpäin ja jonka läpi massapetistä syrjäytetty liuos poistuu, on kokonaisuudessaan nesteessä, 15 voidaan löytää laiteratkaisu, joka poistaa yllämainittuja nykyisissä laitteissa esiintyviä epäkohtia.

* »

Keksinnön periaateratkaisu on seuraava: ·; Suodatuspinta eli sihtipinta, jonka päälle ensin muodostetaan kuitumateriaa 1ipeti sakeuttamalla sen päälle 20 syötetty kuitumateriaa 1isuspensio, syöttää ja kuljettaa massapetiä eteenpäin nestevaihtojen suorittamiseksi, on asetettu niin, että joka kohdassa leikkaus kohtisuoraan etenemissuuntaa vastaan on pystysuora. Sihtipinta on tehty päättymättömästä leveästä nestettä mutta ei kuitua 25 läpäisevästä nauhasta: viira tai mieluimmin ohut perforoitu teräsnauha.

Sihtlnauhan rataprofiili voi periaatteessa olla * mielivaltainen, se voidaan aikaansaada esimerkiksi käyttäen pystysuoraan suuntaan asennettuja tuki- ja vetoteloja.

30 Kuitenkin kaikkein yksinkertaisin ja prosessi- sekä 7 83841 laiteteknisestä näkökulmasta yleensä edullisin on pyöreä rataprofiili. Tällöin sihtipinta on pyöreä sy1interimäinen vaippa, joka pyörii vaipan keskiakse1i1 1 a sijaitsevan kuvitteellisen pystyakselin ympäri.

5 Mm. 1ujuusnäkökohdat huomioonottaen saadaan tällöin edullisin ratkaisu kun kuitumateriaalista muodostetaan massarata vaipan sisäpinnalle.

Riippumatta siitä, minkälaisen rataprofii1in sihtipinta muodostaa, pidetään sitä ja sen päälle muodostettua 10 massarataa koko ajan nestepinnan alla, jotta on mahdollista aikaansaada vakio paine-ero koko sihtipinnan leveydellä ja estää ilman tai muiden kaasujen sotkeutuminen nesteeseen ja massarataan sekä aikaansaada ja ylläpitää halutut nestevirtausolosuhteet.

15 Tässä periaateratkaisussa se paine-ero, joka tarvitaan aiheuttamaan sen nestevirtauksen, joka saa aikaan * ' massapetin muodostumisen sihtipinna 11 e ja sen jälkeen halutut nesteenvaihdot massaradassa, aikaansaadaan ::: ylläpitämällä korkeampi nestepinta sihtivaipan sisäpuolella *:**: 20 kuin sihtivaipan ulkopuolella.

Seuraavassa käydään yksityiskohtaisesti läpi paras laiteratkaisu keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi.

Keksintöä selostetaan lähemmin alla viitaten oheisiin ’·* * 25 piirustuksiin, joissa:

Kuva 1 esittää pysty 1 ei kkauksen suositellusta .*··. toteutusmuodosta

Kuva 2 esittää sen vastaavaa vaaka 1 eikkausta β 83841

Kuva 3 esittää laitteen periaatteellisen säätökaavion.

Paitsi pumppuja 1,2,3,4,5, joita tarvitaan siirtämään massasulppu laitteeseen ja poistamaan sitä sekä 5 nesteensiIrtoa varten, laitteisto sisältää kiinteän tukirakenteen 6 lisäksi ainoastaan kaksi liikkuvaa osaa: pyörivä sihtivaippa 7 ja siihen liittyvä käyttö 8 sekä pestyn massaradan sekoittaja 9.

Tukirakenteen ylemmän sihdin tukirenkaan 10 ja alemman 10 tukirenkaan 11 avulla ylläpidetään sihtivaipan pyöreä muoto. Sihtivaipan vetorenkaa11 a 12 ja siihen liittyvällä käytöllä 8 aikaansaadaan sihtivaipa 1 1 e haluttu pyöri m i snopeus.

Nesteti1avuus sisemmän ja uloimman tukirakenteen 13,14 15 välillä, jossa myös sihtivaippa pyörii, on jaettu väliseinien 15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27 avulla siten, että muodostuu eri nestetiloja eri syrjäytysvaihei11 e .

*:**: Tukirenkaisiin kiinnitettyjen tiivisteiden 28,29 avulla : 20 tiivistetään sihtipinta, jotta pystytään ylläpitämään . korkeampi nestepinta sihdin sisäpuolella 30 kuin ..... ulkopuolella 31 kun sihtipinnalla on massarata 32.

Pestävä massasulppu pumpataan sakeutusvyöhykkeen syöttösäi1iöön 33, jossa se muodostaa tasapaksun 25 massaradan sihtivaipa 11 e, kun osa massasulpun mukana tulevasta nesteestä virtaa sihdin läpi sakeutusvyöhykkeen * sihdin ulkopuolella olevan suodossäi 1 iön pr i määr i t i 1 aan 34. Suodos virtaa ensin ylöspäin, ja suopa ja kaasut erottuvat ennenkuin se virtaa sen suodossäi1iön 30 sekundääriti1 aan 35, mistä se pumpataan ulos laitteesta.

Näin muodostettu massarata etenee sihdin mukana seuraavaan s 83841 vyöhykkeeseen, missä suoritetaan sen ensimmäinen nestevaihto. Tässä käytetään syrjäytys- tai pesunesteenä seuraavasta pesuvyöhykkeestä saatua suodosta. Viimeisessä pesuvyöhykkeessä käytetään normaalisti puhdasta vettä 5 pesunesteenä.

Kuvissa esitetyssä laitteessa on ainoastaan kaksi pesuvyöhykettä, mutta keksinnön mukaan samassa laitteessa voi olla tarvittaessa useita nesteenvaihtovyöhykkeitä. Viimeisen nesteenvaihdon jälkeen massarata irroitetaan 10 sihtivaipasta syrjäyttämällä nestettä 36 ulkokautta sihdin läpi. Neste sekoittuu sekoittajan 9 avulla irroitettuun massaan, jonka jälkeen se pumpataan ulos laitteistosta.

Massaradan irroituksen jälkeen paljas sihti etenee sakeutusvyöhykkeeseen, jossa sen päälle taas yllämainitulla 15 tavalla muodostetaan uusi massarata.

Nesteensiirto pumppauksen avulla eri pesuvyöhykkeestä • ' toiseen tapahtuu laitteistossa alakautta tukirakenteen läpi suodossäi 1 iön ja edellisen pesuvaiheen pesunesteen • syöttösäi 1 iön välillä olevan putkiston kautta.

20 Jotta sakeutusvyöhykkeessä massasulppu koko ajan etenisi samalla nopeudella kuin sihtivaippa, sakeutus vyöhyke on jaettu joustavalla väliseinällä 25, jonka etäisyys sihdistä pienenee sen mukaan kun massasulpun mukana tuleva neste virtaa sihdin läpi. Ylläpitämällä korkeampi 25 nestepinta yllämainitun joustolevyn toisella puolella kuin * massasulpun pinta, aikaansaadaan haluttaessa massaradalle korkeampi sakeus kuin mitä syötetyn sulpun sakeus ja • f* sakeutusta varten käytetty paine-ero muuten antaa. Eri ."·. nesteenvaihtovyöhykkeissä on vastaavat joustolevyt 26,27, • * 30 jotta myös pesuneste saavuttaa saman nopeuden kuin sihti : " ja massarata ennenkuin se kohtaa sitä.

10 83841

Yllämainittujen joustolevyjen molemmilla puolilla käytetään nestettä, jolla on sama konsentraatio, jotta jousto 1evyjen mahdollinen epätiiveys ei aiheuta turhaa sekoitusta.

Jotta varmistetaan se, että sekä massasulppu 5 sakeutusvyöhykkeessä että pesuneste pesuvyöhykkeessä yllämainitulla tavalla virtaa samalla nopeudella kuin massaradan etenemisnopeus, massasulpun syöttösäi1iö 33 ja pesunesteen syöttösäi1iöt 37,38 on muotoiltu kuvan 2 mukaisesti spiraa1imaisesti. Sen lisäksi mainittuja 10 joustolevyjä voidaan mekaanisen laitteen avulla siirtää, jotta niiden etäisyys sihtipintaan on aina oikein riippumatta eri massankäsitte 1ykapasiteetista.

Vaikka käytetään suhteellisen korkeaa paine-eroa nestevirtauksen aikaansaamiseksi massapetin läpi (noin 3 15 metriä vesipatsasta), sen virtausnopeus on kuitenkin hyvin pieni verrattuna sihdin ja massaradan etenemisnopeuteen, suuruusluokkaa ainoastaan sadasosa.

Jotta sihtien läpi virtaavan nesteen konsentraatioprofii1i säilyisi, on tästä syystä pystysuorat väliseinät 16,17, 20 jotka erottavat eri pesuvyöhykkeet toisistaan, asennettu samaan suuntaan kuin nesteen virtaussuunta kun se poistuu sihdistä, eli käytännössä lähes tangentiaa1isesti sihtivaippaan nähden.

Pesuvyöhykkeet eivät ole yllämainituilla väliseinillä 25 tiiviisti eristettyjä toisistaan, vaan väliseinät jättävät tasaleveän raon 39,40 pyörivään sihtirumpuun. Tämän raon • kautta suodossäi1i8iden primääritiI at 41,42,43 pääsevät • kommunikoimaan toistensa kanssa. Tällä tavalla nestepinta pysyy samana kaikissa suodossäi1iöissä ilman, että ne on • 30 varustettu erillisillä pintasäädöi11ä. Pintaa pystytään säätämään säätämällä ainoastaan ensimmäisen pesuvyöhykkeen suodoksen poistoa.

11 83841

Pesutehokkuuden kannalta tällainen järjestely on erittäin edullista, koska esim. suodos, joka ei-optimaa 1isen syrjäytysnestemääran takia on joutunut väärään suodosti1 aan, pääsee automaattisesti oikeaan tilaan 5 ennenkuin se on sekoittunut toisen suodososan kanssa.

Tämä järjestely antaa myös mahdollisuuden tasapainottaa sihtiin kohdistuvat voimat ja sen kautta mahdollisuuden minimoida pyörimisessä syntyvää kitkaa ja tarvittavaa momenttia. Lisäksi tällä järjestelyllä pystytään hyvin 10 yksinkertaisella mittauksella ja säädöllä automaattisesti saavuttamaan haluttu vakio pesuhäviö minimoidulla laimennuksella koko kapasiteettia 1ueel1 a.

Tämän saavuttamiseksi viimeisen pesuvyöhykkeen suodossäiliö on jaettu kahteen osaan samanlaisella väliseinällä 17 kuin 15 yllämainitulla tavalla eri pesuvyöhykkeiden suodossäi1iöt on erotettu toisistaan. Viimeinen pesuvyöhyke on siis varustettu paitsi pumpulla 4, joka pumppaa suodossäi1iön alkupään säiliöstä 44 nestettä edellisen pesuvyöhykkeen pesunesteen syöttösäi1iöön 37, myös toisella 20 pumppujärjeste Iy1 Iä 5, jonka avulla pumpataan suodossäi1iön :: loppupään säiliöstä 45 suodosta viimeisen pesuvyöhykkeen : : pesunesteen syöttösäi1iöön 38, ja tämän suodoksen oikea määrä säädetään mittaamalla sihtivaipan läpi tuleva suodoksen konsentraatio yllämainitun väliseinän kohdalla.

25 Kun pyörivä sihti i r roi tus vyöhykkeen jälkeen tulee paljaana I . sakeutusvyöhykkeeseen, läpäisee se sakeutusvyöhykkeen alussa paitsi massasulpun mukana tulevaa nestettä myös jonkinverran kuitua, ennenkuin kuidun kannalta tiivis : massapeti on muodostunut. Jotta laitteistosta poistuva ‘ 30 suodos 46 ei sisältäisi tämän suodoksen *... ede 1 1 eenkäs i tte 1 yssä (esim. haihdutus) haitallista kuitua, niin käsitellään sakeutusvyöhykkeen alkuosassa sihtivaipan 12 83841 läpi tuleva suodos 47 erikseen siten, että se käytetään kokonaisuudessaan laimentamaan massasulppua ennenkuin se pumpataan sisään laitteiston sakeutusvyöhykkeen syöttösäi1i öön.

5 Tämän järjestelyn aikaansaamiseksi sakeutusvyöhykkeen suodostilan alkuosa on eristetty muusta suodosti1asta suodoksen keräi1y1aatiko1 1 a 48 joka tiivistyy sihtivaippaa vasten. On edullista jakaa tämä laatikko kahteen osaan 49,50 niin, että alkuosan pintasäädö11ä pystytään pitämään 10 korkeampi nestepinta ja näin ylläpitämään oleellisesti pienempi paine sihtivaipan yli kuin vastaava paine-ero muuten sakeutus- ja pesuvyöhykkeissä. Tällä lailla varmistetaan, että massakuidut eivät tuki edes osaa paljaan sihtivaipan rei’ista.

15 Kun on kyseessä kuitumateriaalin jatkuva suodatus tai sen sakeutus, muodostetun petin paksuus ei muutu suoraan kääntäen verrannollisesti suodatuspinnan etenemisnopeuden mukaan, vaan ainoastaan käänteisesti suhteessa sen nopeuden neliöjuureen. Näin ollen suodatuskapasiteetti muuttuu 20 suoraan verrannollisesti neliöjuureen suodatuspinnan nopeudesta kun muuten pidetään prosessio 1osuhteet, kuten : esimerkiksi paine-ero ja syöttösakeus vakiona.

Vastaavasti kun suoritetaan nesteenvaihtoja muodostetussa petissä, muuttuu nesteen virtausnopeus vastaavalla tavalla, 25 joten nesteenvaihdon määräkerroin pysyy vakiona. Kun muutetaan kapasiteettia, on yllämainituista syistä johtuen edullisinta pääasiassa ensisijaisesti muuttaa ainoastaan suodatuspinnan nopeutta 51, jolloin ta 1teenotettavan suodoksen laimennus pysyy vakiona ja myös pesuhäviöt 30 pysyvät suunnilleen vakiona.

Koska nesteenvaihtojen määräkerroin on riippuvainen siitä, miten paksu peti on sakeutuksessa muodostettu ja petin i3 83841 paksuus on taas ensisijaisesti riippuvainen suspension syöttösakeudesta, valitaan ja säädetään ensisijaisesti tätä sakeutta, jotta haluttu nesteenvaihtojen määräkerroin voidaan saavuttaa ja ylläpitää.

5 Johtuen siitä, että käytännössä syöttösakeus jopa hyvällä säätöjärjestelmällä jonkinverran vaihtelee, valitaan keskimääräinen syöttösakeus jonkinverran matalammaksi kuin mitä nesteenvaihtojen haluttu määräkerroin edellyttää, jotta kun syöttösakeus saavuttaa vaihtelun aiheuttaman 10 maksimiarvon, pystytään silloinkin saavuttamaan haluttu määräkerroin. Tämä sakeuden vaihtelun aiheuttama ylimäärä määräkertoimessa "poistetaan" ede1 1ämainitu1 1 a tavalla kierrättämällä viimeisessä nesteenvaihtovyöhykkeessä jälkimmäinen suodosfraktio 52 takaisin pesunesteenä samassa 15 vyöhykkeessä.

Massasulpun sakeuden mittaus on yleensä ongelmallista ja epämääräistä. Paitsi oikean ja todellisen massatuotannon määrittämiseksi, sakeuden oikea määrittäminen on myös --- pesun kannalta erittäin tärkeä, jotta haluttuun pesuhäviöön 20 voitaisiin päästä mahdollisimman pienellä 1 aimennuskerto ime 1 la.

- : ‘ Keksinnön mukaisessa laiteratkaisussa pystytään mittaamaan ja säätämään tarkasti mm. sihtivaipan yli vaikuttava paine-ero sakeutusvyöhykkee11ä mittaamalla ja säätämällä 25 nestepinnat 53,54,55 tässä vyöhykkeessä. Tästä johtuen on olemassa yksiselitteinen riippuvuus syötetyn massasulpun I. sakeuden ja syötetyn massasulpun kokonaismäärän välillä, V. niin että kun massasulpun sakeus pyrkii nousemaan, sen vastaava kokonaismäärä automaattisesti pienenee, koska 30 massan määrä nousee ja siksi sakeutetun petin paksuus kasvaa nopeammin kuin matalammalla sakeudella, joten sen virtausvastus nousee ja se taas pienentää su 1ppumäärää, joka ehtii sakeutua. Päinvastoin myös kun syötettävän “* 83841 massasulpun sakeus pyrkii pienenemään niin sen ti 1avuusvirtausmäärä nousee.

Säätämällä syötetyn massasulpun tilavuusvirta 56 niin, että sen pinta 53 pysyy vakiona syöttösäi1iössä ja säätämällä 5 nestemäärä, joka sekoitetaan massasu1ppuun 58 ennenkuin se syötetään syöttösäi1iöön siten, että syötetyn massasulpun ti1avuusmäärä 59 pysyy vakiona, niin pystytään syötetyn massasulpun sakeus vakioimaan haluttuun optimaaliseen tasoon ilman erillistä sakeusmittausta. Neste, jota 10 sekoitetaan massasuIppuun on sakeutusvyöhykkeen suodosta.

Jotta tämä mittaus ja säätö olisi mahdollisimman tarkka ja nopea, sakeutusvyöhykkeen syöttösäi1iöön yhdistetyn pinnansäätösäi1iön poikkipinta on oltava suhteellisen pieni, eli vain samaa luokkaa kuin syötetyn massasulpun 15 syöttöputken poikkipinta.

Eri pesuvyöhykkeiden pesunesteiden oikean määrän säätämiseksi optimaaliseksi pesun kannalta myös häiriötilanteissa mahdollisimman nopeasti, on näiden vyöhykkeiden pesunesteiden pinnansäätösäi1iöiden "· 20 poikkipintojen oltava vastaavalla tavalla suhteellisen pienet.

Sen sijaan irroitusvyöhykkeen massasulpun pinnansäätösäi1iön poikkipinta on suhteellisen suuri, jotta massaradan irroitus- ja 1 aimennusveden säätö myös 25 häiriötilanteissa ehtii mukaan ja näin pystyy ylläpitämään vakiona laitteistosta poistuvan pestyn massasulpun sakeutta.

Paitsi yllämainittuja seikkoja, on tehokkaan pesun saavuttamiseksi tärkeää, että laite joka siirtää massaradan 30 pesuvyöhykkeestä toiseen on muodoltaan sellainen, että se vie mukanaan mahdollisimman vähän nestettä, koska tehokkaan 15 83841 syrjäytyksen kannalta tällaisen massaa siirtävän laitteen nestetilan virtausolosuhteet vastaavat parhaimmillaan vain ideaalista sekoitusta, joka on tehokkuudeltaan vain noin kymmenesosa nestesyrjäytyksen tehokkuudesta 5 hyvinmuodostetussa massapetissä.

Tähän asti käytetyissä pesu 1 aitteissa kuten esim. imusuotimessa tämä kyseinen nestetila on varsin iso, jopa isompi kuin massapetin sisältämä nestemäärä. Tämä seikka on oleellinen syy siihen miksi näiden laitteiden 10 syrjäytystehokkuus on parhaimmillaankin vain yksi kolmasosa siitä mitä ideaalisilla olosuhteilla on mahdollista saavuttaa. Keksinnön mukaisessa laitteistossa massapetiä eteenpäinvievä laiteosa taas sisältää erittäin pienen nesteti1avuuden, ainoastaan luokkaa 1/200-osa massapetin 15 sisältämästä tilavuudesta, koska se on ainoastaan noin 1 mm paksuista rei’itettya peltiä, jonka reikäosan tilavuus on noin 20%. Tämän johdosta syrjäytyksen kannalta negatiivinen vaikutus on käytännöllisesti katsoen merkityksetön.

20 Kun tämä seikka lisätään yllämainittuun lähes ideaaliseen massapetin muodostamiseen ja ylläpitämiseen koko laitteiston läpi niin siitä seuraa, että pesun kannalta nesteenvaihto on lähellä sitä, mikä Ideaalisella massapeti11ä on mahdollista saavuttaa.

25 Paitsi yllämainittua tehokasta nesteenvaihtoa ja pesua keksinnön mukainen menetelmä ja sen suositeltu laiteratkaisu antaa muitakin etuja: yhdellä laitteella pystytään suorittamaan koko massan pesu ja korvaamaan koko nykyinen pesemö • 30 - laitteisto on yksinkertainen, pieni ja kevyt, eikä vaadi erillistä rakennusta *6 83841 sähkönkulutus on vain noin 1/10-osa nykyisten laitteiden ku 1 utuksesta muut käyttökustannukset ovat myös pieniä, koska ohjaus on täysin automaattinen, huolto ja valvonta 5 yksinkertaisempaa kuin nykyisillä laitteilla, eikä kuohaonge1 mia ole paitsi käyttöä pesemössä. laitteisto on myös erityisen sovelias massan valkaisuun, koska samaan laitteeseen mahtuu useita nesteenvaihtovaiheita 10 - soveltuu kaikille massa 1aadui11 e laite tuotannolle 1000 tonnia massaa vuorokaudessa on mitoiltaan erittäin pieni, kokonaisha1 kai sija ainoastaan 10 metriä ja korkeus noin 12 metriä.

Vaikka menetelmää voi soveltaa hyvin erilaisille ; 15 prosessio 1osuhtei11 e, kun on kyse massan pesusta, sen suositussa toteutusmuodossa prosessin päämuuttujat ovat seuraavaa luokkaa:

Syöttösakeus on 2 - 4 %. Massapetin paksuus on 20 - 100 mm, edullisimmin noin 50 mm. Paine-ero nestesyrjäytyksen 20 aikaansaamiseksi on 1 - 4 metriä vesipatsasta. Sihdin etenemisnopeus on 0,2 - 1 m/s, edullisimmin noin 0,5 m/s. Yhden käsittelyvaiheen nesteenvaihdon tai syrjäytyksen määräkerroin on noin 1,1. Kuitupetin kokonaisviive yhdessä käsittelyvaiheessa tulee ede11 äo 1evien arvojen perusteella 25 olemaan 5-15 sekuntia, normaalisti noin 10 sekuntia.

Tällöin voidaan laitteella, jonka sihtirummun halkaisija on noin 8 metriä ja korkeus noin 6 metriä ja joka sisältää neljä pesuvaihetta, käsitellä 1000 tonnia i7 83841 sulfaattiselluloosaa päivässä, eli laite vastaa yksin koko pesemöä.

Claims (9)

1. Menetelmä kuitumaisen tai hienojakoisen materiaalin suspension nesteen jatkuvaksi vaihtamiseksi korvaamalla ainakin osa suspension nestesisällöstä toisella fysikaalisesti ja/tai kemiallisesti poikkeavalla nesteellä, suodattamalla suspensiota petin (32) muodostamiseksi liikkuvalle suodatuspinnalle (7), tunnettu siitä, että materiaalipeti (32) muodostetaan sylinterimäiselle suodatuspinnalle (7), joka on olennaisesti pystyasennossa nestepinnan (31) alla ja jolla sitä kuljetetaan jatkuvasti eteenpäin vaakasuuntaisesta suodatuksen ja yhden tai useampien peräkkäisten neste-vaihtojen suorittamiseksi, jotka aikaansaadaan ylläpitämällä hydrostaattista paine-eroa muodostetun petin (32) yli ja poistamalla samalla näin käsiteltyä materiaalipetiä (32) suodatuspinnalta ennen uuden materiaalipetin muodostamista näin paljastuneelle suodatuspinnalle (7).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että materiaalipetiä (32) kuljetetaan sylinterimäi-sellä suodatuspinnalle (7) suodatuksen ja nestevaihtojen aikana pitkin rataa, jolla on vakio tai lähes vakio kaare-vuussäde.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että materiaalipetiä (32) muodostetaan ja poistetaan sylinterimäisen suodatuspinnan (7) sisäpinnalta.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että materiaalisuspension virtaussuunta ennen kuin siitä muodostetaan materiaalipeti (32) on olennaisesti samansuuntainen nesteen virtaussuunnan kanssa muodostetussa materiaalipetissä (32) ja että nestevaihdoissa käytetyn toisen nesteen virtaussuunta ennen kuin se kohtaa materiaalipetin (32) on samansuuntainen nesteen virtaussuunnan kanssa muodostetussa materiaalipetissä (32).

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että eri nestevaihtovyöhykkeiden i9 83841 suodostilat (41, 42, 43) erotetaan toisistaan väliseinillä (16, 17) siten, että vierekkäiset suodostilat ovat yhteydessä keskenään ja niissä olevien suodosten pinnat pysyvät lähes samalla tasolla ja siten, että suodostilasta siirtyy vierekkäiseen suodostilaan ensisijaisesti se suodososa, joka on poistettu suodatuspinnalta väliseinän kohdalla.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hydrostaattista paine-eroa suodatuspinnan yli ylläpidetään pitämällä nestepinta (30, 31. korkeammalla suodatuspinnan sillä puolella, minne muodostetaan materiaalipeti, kuin suodatuspinnan vastakkaisella puolella.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massapeti irrotetaan suodatus-pinnalta viimeisen nestevaihdon jälkeen syöttämällä irrotus-nestettä (36) suodatuspinnan läpi pitämällä nestepinta korkeammalla suodatuspinnan (7) materiaalipetiin (32) nähden vastakkaisella puolella.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suodatukseen syötetyn kuitumateriaalin määrä ja sen suspension kuitukonsentraatio säädetään vakioksi säätämällä nestemäärää, jota sekoitetaan kuituma-teriaalisuspensioon ennen sen syöttämistä suodatukseen siten, että syötetty suspensiomäärä (59) pysyy vakiona, kun suspension pinta (53) sen syöttösäiliössä tai paine-ero suodatuspinnan yli suodatuksessa säädetään vakioksi.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viimeisen nestevaihtovyöhykkeen suodos jaetaan kahteen fraktioon, joista jälkimmäistä fraktiota (52) käytetään osana pesunestettä samassa nesteenvaih-tovyöhykkeessä ja säädetään tätä fraktiomäärää siten, että sen suurin kemikaalikonsentraatio, joka on tästä fraktiosta sen osasuodoksen konsentraatio, joka ensimmäisenä suodososa-na suodospinnasta tulee tähän fraktioon, pysyy vakiona. 20 83841