FI87939B - Foerfarande vid bleknig av cellulosamassa eller fraktion daerav, anordning att anvaendas foer genomfoerande av foerfarandet och en skruvpress, i synnerhet att anvaendas vid foerfarandet respektive i anordningen - Google Patents

Description

1 87939

Menetelmä selluloosamassan tai sen jaoksen valkaisemiseksi, laite menetelmän toteuttamiseksi sekä ruuvipuristin, erityisesti käytettäväksi menetelmässä tai laitoksessa 5

Keksintö tarkoittaa menetelmää selluloosamassan tai sen jaosten, kuten hylkymassan valkaisemiseksi.

Keksintö tarkoittaa myös laitetta käytettäväksi keksinnön 10 mukaista menetelmää toteutettaessa, joka käsittää laitoksen valkaisukemikaalien lisäämiseksi ja sekoittamiseksi johonkin selluloosamassaan tai sen jaoksiin.

Keksintö tarkoittaa myös ruuvipuristinta, erityisesti käy-15 tettäväksi menetelmää toteutettaessa tai keksinnön mukaisessa laitoksessa.

Selluloosamassojen pesu on käynyt yhä tärkeämmäksi mitä puhtauteen, pilkkuihin ja valkoisuuteen tulee. Valkaistua ke-20 miallista massaa valmistettaessa pesulassa on jo pitkään ponnisteltu jotta tarvittaisiin mahdollisimman vähäistä kemikaalien siirtoa vaiheesta toiseen ja siten aikaansaataisiin hyvä kemikaalien säästö.

:.-25 Valkaisemattomaan kemialliseen massaan nähden tietyissä tuoteryhmissä on epäpuhtauksien poispeseminen yhtä tärkeätä. Esimerkkinä tällaisesta tuoteryhmästä mainittakoon tässä valkaisematon kartonki maitopakkauksia varten.

30 Suursaantomassa-alueella, ts. hyvin ligniinipitoisilla massoilla on jokaisen valkaisun jälkeen täysin valkaistujen '-j massojen sijaan yhä enemmän otettu käyttöön mekaanisia tai : kemiallismekaanisia massoja useilla tuotannonaloilla, kuten -h silkkipaperin, kartongin ja erilaisten kirja- ja painopape- 35 rityyppien valmistuksessa. Tämän lisääntyneen kiinnostuksen suursaantomassaan ei ole aiheuttanut vain mekaanisen massan hinta vaan myös se, että tällä massatyypillä on olennaisesti parantuneet ominaisuusprofiilit kuten läpikuultavuus ja ti- 2 87939 heys kemialliseen kuituun verrattuna. Suursaantomassojen suuri kuohkeus, ts. alhainen tiheys antaa suuren jäykkyyden, mikä on usein tavoiteltu, suotuisa ominaisuus esimerkiksi pinottavissa pakkauksissa.

5

Suursaantomassan ja kemiallisen massan välinen ongelma on pääasiallisesti liittynyt kahteen alueeseen. Ensimmäinen on valkoisuus ja toinen on uuttoaineiden peseminen pois. Uutto-aineiden kemiallinen luonne on osittain negatiivinen silkki -10 paperin ja nukan absorbointikykyyn nähden ja osittain aikaansaadaan itsehapettuva hajoaminen pienmolekyylisiksi pahanhajuisiksi aineiksi. Tässä yhteydessä viitataan SE-pa-tenttihakemukseen 80.06410-8. Nykyisellä tunnetulla tekniikalla ennenkaikkea valkaistun kemiallismekaanisen massan 15 yhteydessä pesu on nykyään niin tehokasta, että absorbointi-kyky ja myös nopeus on täysin verrattavissa kemiallisiin massoihin.

Kun kysymyksessä on suursaantomassojen valkaisu niin on ole-20 massa selvä pyrkimys valkaisun suorittamiseen yhä suuremmilla massasakeuksilla. Tässä yhteydessä tarkoituksena on ennen muuta kemikaalikustannusten pienentäminen. On olemassa selvä suhde peroksidivalkaisuprosessissa ja liuenneen orgaanisen aineksen muodossa olevassa pesemättömässä massassa, ns.

25 COD:ssä valkaisukemikaalien käytön ja puussa luonnostaan esiintyvien metallien, kuten raudan ja mangaanin välillä.

Metalleja kompleksisidotaan siihen soveltuvilla kompleksin muodostajilla, esimerkiksi dietyleenitriamiinipentaetikkaha-30 polla (DTPA). Tekniikka on tunnettu mm. SE-patenttihakemuksesta 7705073-0. Metallien kompleksisidonnaisuus ei kuitenkaan yksin riitä. Ne on ennen valkaisua myös pestävä. Alalla vallitseva tavallinen käsitys on, että massaan sisältyvä h kompleksisidonnainen metalli on miltei vaarallisempi perok- 35 sidille valkaisussa kuin kompleksisitomaton metalli. Toisin sanoen on siis hyvin oleellista, että massa pestään hyvin tarkkaan ennen valkaisuprosessin aloittamista.

3 87939

Toinen tärkeä syy valkaisun suorittamiseen suuressa mas-sasakeudessa on se, että useassa vaiheessa ja suurissa mas-sasakeuksissa suoritetussa valkaisussa on voitu kohottaa massojen valkoisuustasoa samalla kun kemikaalikustannus on 5 pystytty pitämään kohtuullisella tasolla. Tällä tavalla on mahdollista valkaista suursaantomassoja 80 %, Scan-normien mukaan määrätyn ISO:n ylittävään valkoisuuteen.

Suuri epäkohta sellaisessa suursakeusvalkaisussa, jossa mas-10 san kuiva-ainepitoisuus valkaisutornissa on 17 % tai korkeampi, liittyy kemikaalien sekoittamiseen. Lisäksi on muistettava, että mitä korkeampi massasakeus on tietyssä lämpötilassa, sitä nopeammin valkaisu sujuu.

15 On lisäksi korostettava, että nykyään niin tavallinen, suurempiin valkoisuuksiin kohdistettu valkaisutekniikka suoritetaan tornivalkaisulla eikä raffinointivalkaisulla.

Tekniikan asenne kemikaalien sekoittamisen suhteen 20 % 20 ylittävään korkeaan massasakeuteen on moninainen, jota on valaistu esimerkein alempana: 1. Kemikaalien annostus tapahtuu tavallisessa kuljetusruu-vissa. Tällöin massa muodostaa möykkyjä tai sotkua. Runsas - 25 vedentuonti on välttämätöntä kemikaalien yhteydessä, mikä aiheuttaa alhaisia massasakeuksia. Helposti aikaansaadaan ·; epätäydellinen seos.

“ 2. Voidaan käyttää sellaista kuljetusruuvia, jonka ruuvi- : 30 siiven kehällä on lapioita ja useita lovia. Tässäkin vaadi taan suurta vedenjakelua kemikaalien kanssa. Sekoitustulos muodostuu paremmaksi kuin kohdassa 1, mutta ei kuitenkaan tyydyttäväksi tässä yhteydessä.

"· 35 3. Voidaan käyttää sauvasekoitinta, joka toimii kutakuinkin aina 17 %:n massasakeuteen saakka, mutta sen ylittävässä sauvasekoitin soveltuu huonosti.

4 87939 4. Rakosekoittimet toimivat erittäin hyvin aina 17 %:n mas-sasakeuksiin saakka. Lisäksi vaaditaan rakosekoittimen eteen paksumassapumppu sekoittimessa tapahtuvan suuren paineenlas-kun takia. Tämä merkitsee lisääntynyttä pääomakustannusta.

5 5. Kahden samansuuntaisen ruuvin käsittäviä vatkauskoneita on markkinoilla useina valmisteina. Koneet ovat tilaavieviä ja tässäkin vaaditaan kemikaalien laimennusta vedellä niin, että jonkin 25 %:n tai korkeamman massasakeuden valkaisu 10 asettaa suuret vaatimukset sekoittimen sakeutuslaitteelle.

Vedenlisäys on suuruusluokkaa 400-500 1/massatonnia kohden. Mikäli kemikaalit lisätään konsentroidussa muodossa niin peroksidi hajoaa.

15 6. Hiertosekoitin. Tämä sekoitintyyppi on hyvä 20 % ylittä vissä massasakeuksissa ja huono sen alittavissa koska massa helposti takertuu. Sitäpaitsi tässäkin vaaditaan vedenli-säystä kemikaaleihin. Sen takia laitteelle asetetut vaatimukset ovat vielä suuremmat kuin kohdassa 5 mainitut.

20 7. Suursakeusraffinöörejä tai ruuvi- ja/tai työntöraffinöö-rejä voidaan käyttää. Tässä mainitaan esimerkkinä FROTA-PULPER®. Tämä on hyvä sekoitin korkeille kuiva-ainepitoisuuksille ja se toimii myös 20 % massasakeuksissa. Tämän 25 tyyppisten sekoittimien pääoma- ja käyttökustannukset ovat kuitenkin suuret.

;··’ Yksikään edellä mainituista sekotintyypeistä ei pysty saman- - ” aikaisesti toimimaan pesulaitteena.

30 8. Erästä toista kemikaalien sekoitusmenetelmää on selitetty SE-patenttihakemuksessa 77.04404-8, jossa suuri osa sul- • ' : jetussa kiertokulussa olleita ja lämpötilaltaan säädettyjä valkaisukemikaaleja sekoitetaan lignoselluloosa-aineeseen 35 massasakeuden ollessa 2-15 %, mieluummin 8-12 % ja sakeutetaan sen jälkeen 300 sekunnissa, mieluummin 50 sekunnissa 18-50 %:n massasakeuteen, mieluummin 20-32 %:iin. Tämän tunnetun menetelmän tavoitteena on siis osittain tehokkaan se- 5 87939 koituksen saaminen kemikaalien ja massan välille ja samalla mahdollisuus lämpötilan säätelyyn. Tämä menetelmä eroaa seu-raavassa puristusvaiheessa, jossa massa sakeutetaan 18-50 %:n, mieluummin 20-32 %:n massasakeuteen, kohdissa 1-7 se-5 litetyistä sekoitintoisinnoista sitäpaitsi siinä, että massa kulkee ylimääräisen perusvaiheen kautta ennen valkaisutoi-mia. Sen takia tämän menetelmän pääomakustannukset ovat korkeat verrattuina edellä selitettyihin sekoitintoisintoihin.

10 Valkaisukemikaalit ovat vesiliukoisia, ts. ne seuraavat ve-sifaasia. Sen takia Viimeksimainitulla menetelmällä suoritetussa prosessikierrossa aikaansaadaan hyvin suuria määriä jäämäkemikaaleja. Lisäksi tietyn ajan kuluttua prosessikierrossa orgaanisesti liuenneita pienmolekyylisiä sokerilajeja 15 rikastuu toisessa puristusvaiheessa ja sen takia on peroksi-din hajoamisen vaara erittäin vahvasti olemassa ja hyvin todennäköinen.

Sitä paitsi alkava valkaisu saavutetaan 2-15 %:n, mieluummin 20 8-12 %:n massasakeudella, ts. ettei kysymyksessä ole korkea sakeus. Valkaisun näkökannalta tällä Viimeksimainitulla menetelmällä on kaksi epäkohtaa. Ensiksikin kierrossa syntyy suuria määriä liuennutta ainetta ja osittain kierrossa vaaditaan äärimmäisen korkeita kemikaalitiheyksiä, mikä merkit-2‘) suo, että massassa esiintyy suuria kemikaalimääriä toisen puristusvaiheen jälkeen, josta massa menee valkaisutorniin ts. on suuri peroksidin hajoamisen vaara. Osittain sekin merkitsee, ettei alkava valkaisu tapahdu korkean sakeuden - " vallitessa.

VV 30

Keksinnön tähtäimessä on erityisesti sellaisen menetelmän aikaansaaminen, joka samassa, ruuvipuristimessa suoritetussa vaiheessa tekisi sakeutuksen, pesun ja kemikaalisekoituksen korkean massasakeuden vallitessa, jolloin voidaan saavuttaa ‘ . 35 parempi kemikaalisäästö, tuotteen puhtaampia ja tasaisempia ominaisuuksia sekä mahdollisuus uusiin prosessikyllästyksiin erityisten kuituryhmittymien kemikaaleilla, kuten hylkymas-salla. Keksinnön mukaisesti ehdotetaan sen takia sellaista 6 87939 menetelmää selluloosamassan tai sen jaosten, kuten hylkymas-san valkaisussa, joka menetelmä on tunnettu siitä, että selluloosamassa tai sen jaos, jonka sakeus on 0,5-10 %, mieluummin 3-6 % sijoitetaan ruuvipuristimeen, joka käsittää 5 ainakin ensimmäisen ja toisen sakeutusvyöhykkeen, sakeutetaan ensimmäisessä vyöhykkeessä 20-40 %:n sakeuteen, minkä jälkeen valkaisukemikaalineste lisätään keskeisesti massaan, jota jatkuvasti työstäen sakeutetaan toisessa vyöhykkeessä poistuvaksi, sakeudeltaan 15-50 %, mieluummin 15-35 % käsit-10 täväksi massaksi, kun taas toisesta vyöhykkeestä ulospuris-tettu neste uusine valkaisukemikaaleineen johdetaan takaisin valkaisukemikaalinesteenä ruuvipuristimessa olevaan massaan.

Keksintö tarkoittaa myös laitosta käytettäväksi uutta mene-15 telmää toteutettaessa, joka laitos käsittää laitteen valkai-sukemikaalien lisäämiseksi ja sekoittamiseksi selluloosamassaan tai sen jaoksiin, laitoksen ollessa tunnettu siitä, että mainittu laite on ruuvipuristin, jossa on ainakin ensimmäinen ja toinen sakeutusvyöhyke, sekä siitä, että laitos 20 käsittää laitteen valkaisukemikaalinesteen johtamiseksi keskeisesti massaan ensimmäisen vyöhykkeen jälkeen, laitteen toisesta vyöhykkeestä ulospuristetun nesteen kokoamiseksi ja sen johtamiseksi takaisin ruuvipuristimessa olevaan massaan valkaisukemikaalinesteenä keskeisen tuontilaitteen kautta, 25 sekä laitteen uusien valkaisukemikaalien johtamiseksi mainittuun palautuslaitteeseen.

Keksinnön mukaisesti keskeinen tuontilaite käsittää edullisesti ruuvipuristimen akselissa olevan pitkittäisen poran-:::30 reiän, toisesta akselinpäästä toisen perusvyöhykkeen alueel le sekä suuttimia tai reikiä poranreiästä ja akselin ulko-: pintaan tällä alueella.

Keksintö tarkoittaa myös uutta ruuvipuristinta, joka alkuaan • •'35 on keksitty käytettäväksi keksinnön mukaisessa laitoksessa ja keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamisessa. Ruuvipuristin on ainutlaatuinen ja sillä on sen takia keksinnöllinen arvo.

7 87939

Keksinnön mukaisesti ehdotetaan sen takia myös patenttivaatimuksessa 4 esitettyä ruuvipuristinta. Ruuvipuristimen edullisia piirteitä on ilmoitettu vaatimuksissa 5-8. Ruuvi-puristimen etuja on valaistu myöhemmin puhuttaessa eräästä 5 suositusta sovellutusesimerkistä.

Tämä keksintö sisältää siis, että samassa ruuvipuristimessa aikaansaadaan sakeutus, pesu ja kemikaalien lisääminen, poistuvan massan ollessa erittäin sakeata. Sisäänjohdetun 10 massan sakeus on 0,5-10 %, mieluummin 3-6 % ja se tuodaan tavanomaisesti, esimerkiksi pumppaamalla ruuvipuristimeen. Massa sakeutetaan ensimmäisessä eli ensiövyöhykkeessä. Kemi-kaalineste pumputaan ruuvipuristimen akselinreikään ja se poistuu ruuviakselin ulkokehällä olevien suuttimien tai rei-15 kien kautta sellaiseen kohtaan, jossa massa jo on sakeutettu mainitussa ensimmäisessä vyöhykkeessä (ensiövyöhyke). Si-säänjohdettu kemikaalineste toimii pesunesteenä, johdettuna ruuvipuristimen sellaiseen kohtaan, jossa massasakeus on noin 20-40 %, mieluummin noin 25-35 %. Kemikaalineste tai 20 valkaisuneste tunkee tieltään massassa jo olevan nesteen, ts. suoritetaan pesu ja samanaikaisesti kemikaalit kyllästävät kuidut käynnissä olevassa täristyksessä ja massaa työnnettäessä puristimen viimeiseen osaan, jolloin aikaansaadaan kemikaalien tehokas sekoittuminen kuitumassaan. Sakeuttami-25 nen tästä vaiheesta, ts. toinen eli toissijainen vyöhyke sisältää kemikaaleja, jotka kerätään ja palautetaan ruuvipuristimen akselinreikään yhdessä lisättyjen uusien kemikaalien kanssa.

: 3 0 Tällä keksinnöllä saavutetaan useita etuja nykyiseen tekniikkaan nähden: a) alhaiset pääomakustannukset, koska ruuvipuristinvaihe on riittävä eikä mitään erillistä sekoitinta tarvita.

b) konekoko on pieni, ts. keksintö on helposti sovelletta-•...35 vissa myös vanhempiin järjestelmiin.

c) saavutetaan tehokas pesutehoaste koneen kustannuksia ja kokoa kohden.

8 87939 d) laite tai ruuvipuristin toimii kemikaalisekoittimena yhtä hyvin kuin edellä mainitut tunnetut erikoisvarusteet.

e) ruuvipuristimesta poistuvan massan sakeus on korkea, ts. 15-50 %, mieluummin 15-30 %.

5 f) kemikaaleja lisättäessä kuiva-ainepitoisuudeltaan korkeaan massaan liuonneen orgaanisen aineksen määrä on pieni ja lisäksi toissijaisessa vaiheessa poispuristetussa vedessä oleva kemikaalisisältö on alhainen, johon liittyy pieni pe-roksidin hajoamisen vaara palautuskierrossa, edellyttäen, 10 että ruuvipuristimen edessä on hyvä prosessijärjestys, ts. että tavallinen määrä kompleksinmuodostajia lisätään, g) keksintö mahdollistaa erityisten kuituryhmittyrnien, kuten hylkymassan uuden prosessikyllästämisen suorittamisen kemikaaleilla.

15

Hylkymassa sisältää useimmiten suuremman osuuden kaarnahiuk-kasia ja fenolihappojen tyyppisiä epäpuhtausaineita, jotka mm. sisältävät suurempia metalliosuuksia sekä orgaanista, vetyperoksidia kuluttavaa ainesta verrattuna hyväksyttyyn 20 massaan. Tässä yhteydessä on hyvin pesty massa erittäin tärkeää jotta hyvä kemikaalien lisääminen onnistuisi. Esimerkiksi raffinöörissä tapahtuva jatkokäsittely vaikuttaa parhaiten kuiva-ainepitoisuuden ollessa suuri, koska silloin myös saavutetaan vähäisin kuidun leikkaus. Tällaisella kä-25 sittelyllä voidaan siis saavuttaa suurin mahdollinen lujuus ja alhainen lastusisältö. Hylkymassaan natriumhydroksidilla (NaOH) ja vetyperoksidilla (H202) tehty kemikaalilisäys antaa siis useampia plussapisteitä verrattuna kemikaaleilla käsittelemät tömyyteen, kuten parempi valkoisuus, olennaisesti : : -30 alempi lastusisältö sekä hyvän lujuuden antava, hyvin fib-rilloitu kuitu.

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen mahdollisen prosessilai-toksen pintakaaviota, -.35 kuvio 2 esittää mittakaavassa 1:1 kokeilulaitosta keksinnön kokeilemiseksi, kuvio 3 esittää samaa kokeilulaitosta, asennettuna kiertoon palautettulen sanoma- ja aikakauslehtien siistauslaitoksen 9 87939 osastolle, jossa ruuvipuristin on asennettu välittömästi valkaisutornien eteen, kuvio 4 esittää pitkittäisleikkausta keksinnön mukaisen ruu-vipuristimen erään suositun sovellutusmuodon läpi, 5 kuvio 5 esittää kuvion 2 laitosta, jossa yksittäiset massa-virrat on ilmaistu, ja kuvio 6 esittää kuvion 3 laitosta, jossa yksittäiset massa-virrat on ilmaistu.

10 Kuviossa 1 esitetty laitos sisältää massa-altaan, johon putkella 2 johdetaan selluloosamassaa. Massa-altaasta 1 kulkee putki 4, jonka sisään on sijoitettu massapumppu 3, ruuvipu-ristimessa 5 olevaan tulo-osastoon. Ruuvipuristimessa 5 on ensimmäinen vyöhyke 6, toinen vyöhyke 7 ja poisto-osasto 8, 15 josta ruuvikuljetin 9 lähtee valkaisutorniin 10. Tästä val-kaisutornista 10 lähtee putki 12, johon on asetettu massa-pumppu 11, ei-näytettyyn valkaistun selluloosamassan kulutuspaikkaan tai lisäksi sakeutusvaiheeseen käyttämättömien kemikaalien takaisinsaamiseksi.

20

Ruuvipuristimen ensimmäisessä vyöhykkeessä 6 puristettu neste kerääntyy keräilykammioon 13 ja kulkee sieltä putken 14 kautta seisovan veden altaaseen 15. Tästä vesialtaasta 15 lähtee putki 16. Kuten näytetty niin putkeen 16 on sijoitet-.25 tu pumppu 17.

Ruuvipuristimen toisesta vyöhykkeestä 7 kerääntynyt puris-tettu neste kulkee putken 18 kautta nestealtaaseen 19. Nes-tealtaasta 19 johtaa putki 21, johon on asetettu pumppu 20, :::30 ruuvipuristimen ruuviakseliin 22, lähemmin määriteltynä ruu-viakselissa olevaan pitkittäiseen poranreikään 23. Tämä rei-: kä 23 ulottuu ruuviakselin 22 läpi toiseen vyöhykkeeseen 7 saakka ja päättyy siellä puristinruuvin ulkokehälle suutti-; mien tai reikien kautta, jotka on ilmaistu nuolilla 24.

-•‘35 Ei-näytetystä valkaisukemikaalivarastosta tulee putki 25 ja : päättyy pumpun 20 edessä olevaan putkeen 21. Tällä putkella 25 tuodaan uusia kemikaaleja putken 21 ja poranreiän 23 muodostamaan valkaisukemikaalinesteen palautuskiertoon. Putki- 10 37 939 johto 26 tulee ei-näytetystä seisovan veden säiliöstä tai puhtaan veden varastosta ja päätyy nestealtaaseen 19. Samoin eräästä ei-näytetystä kemikaalivarastosta tulee putkijohto 27, päättyen massa-altaaseen l.

5

Keksinnön mukainen prosessi voidaan esimerkiksi suorittaa kuviossa 1 esitetyssä laitoksessa seuraavalla tavalla:

Selluloosamassa johdetaan putkella 2 massa-altaaseen l. Mas-10 sa-altaasta 1 massa pumpataan pois pumpun 3 avulla ja painetaan putken 1 läpi, esimerkiksi 5 %:n koostumuksena. Massa johdetaan ruuvipuristimen 5 syöttöosastoon ja ruuvipuristi-men ensimmäisessä vyöhykkeessä se sakeutetaan noin 33 %:n massasakeuteen. Seisova vesi kerätään ja se kulkee putken 14 15 kautta seisovan veden altaaseen 15. Seisovan veden altaasta seisova vesi pumputaan putken 16 kautta takaisin valkaisua edeltävään prosessiin, jossa sitä pääasiallisesti käytetään laimennusvetenä. Osia tästä seisovasta vedestä saattaa mahdollisesti kulkea massa-altaaseen 1 ja/tai sen osia saattaa 20 mennä sopivaan poistoputkeen, jotta osa niistä epäpuhtauksista poistuisi, jotka on pesty pois massasta ruuvipuristimen ensimmäisessä vyöhykkeessä 6. Kuten aiemmin on mainittu niin nämä epäpuhtaudet käsittävät usein liuennutta orgaanista ainesta (COD) ja yksittäisiä metalleja kuten mangaania ja .' 25 rautaa. Näiden epäpuhtauksien poispesun helpottamiseksi ruu vipuristimen ensimmäisessä vyöhykkeessä 6 lisätään kompleksinmuodostajia, esimerkiksi dietyylitriamiinipentaetikkaha-opoa (DTPA) massa-altaaseen 1 putkijohdon 27 kautta.

- : :30 Ensimmäisessä vyöhykkeessä 6 tapahtuneen sakeutuksen jälkeen 33 %:iin konsentroituun massaan lisätään valkaisukemikaali-neste toisessa ruuvipuristinvyöhykkeessä 7. Tämä kemikaali-.·; neste tulee säiliöstä 19 putken 21 ja ruuviakselissa 22 ole van keskeisen reiän 23 läpi. Tämä reikä päättyy, kuten mai-•-35 nittu toiseen vyöhykkeeseen 7 ruuviakselissa 22 olevien • ‘ suuttimien tai reikien 24 läpi. Toisessa vyöhykkeessä 7 ta pahtuu samanaikaisesti sakeutus ja poispuristettu, suuren valkaisukemikaalipitoisuuden omaava neste kulkee putken 18 11 87939 kautta nestesäiliöön 19. Sieltä neste palautuu putken 21 läpi toiseen vyöhykkeeseen 7, kun taas tarvittava määrä val-kaisukemikaaleja lisätään putken 25 kautta ja seisova tai puhdas vesi lisätään putken 26 läpi. Puristimen 8 poistoau-5 kosta massa kulkee ruuvikuljettimen 9 läpi valkaisutorniin 10, josta massa leviämisen jälkeen pumputaan edelleen pumpulla 11 putken 12 läpi ei-näytettyyn kulutuskohtaan.

Kuviossa 2 esitetty prosessilaitos eroaa kuviossa 1 esite-10 tystä ainoastaan siinä, että ruuvikuljetin 9 ja valkaisutor-ni 10 on korvattu massa-altaalla 28. Sen takia on käytetty samaa viitenumeroa kuvioiden 1 ja 2 yhteisistä laitososista. Kuviosta 1 eroavasti massa tulee levysihdistä 29 noin 15 %:na massakoostumuksena ja putoaa massa-altaaseen 28 jou-15 tuakseen pumputtavaksi edelleen järjestelmässä.

Kuviossa 3 esitetty prosessilaitos on suurin piirtein kuviossa 2 esitetyn kaltainen. Kuviossa 3 esitetty laitos on tyypillinen siistauslaitokseen asennetulle tutkimuslaitok-20 selle, kiertoon palautettujen sanoma- ja aikakauslehtien osastolle. Koska ruuvipuristin on asennettu välittömästi valkaisutornin eteen (ei-näytetyn), niin massa-allas 28 jää pois. Kuviossa 3 on näytetty kuvion 2 levysuodattimen 29 sijasta säiliö 30.

25

Kuviossa 4 esitetty ruuvipuristin muodostaa valkaisulaitoksen keskeisen osan.

Ruuvipuristin 31 käsittää sisääntulo-osaston 32, jota seuraa :30 ruuviosasto 33 kiinnikytkettyine poistoputkineen 34. Puris-tusruuvi 35 on laakeroitu pyörivästi sekä sisääntulo-osas-toon 32 että poisto-osastoon 34, vastaavin laakerein 36, 37. Puristinruuvia 35 ympäröi ruuviosastossa 33 neljästä sihti-putkesta 38, 39, 40, 41 yhdistetty sihtivaippa. Ruuvipuris-• - 35 tin 35 on, kuten näytetty, ontto ja se on varustettu sisäpuolisella, akselin suunnassa kulkevalla putkella 42, joka tulee ulos kohdassa 43. Putki 42 päättyy puristinruuvissa olevaan jaettuun onteloon 44. Puristinruuvin yläpinta, jonka 12 87939 päällä on siipi 45, on tiivis sisääntulosta ja eteenpäin aina sihtilevyyn 46 saakka, joka muodostaa ensimmäisen sa-keutusvyöhykkeen 47 päätöksen, joka vastaa esitettyä kuvioiden 1, 2 ja 3 ensimmäistä vyöhykettä 6. Sen jälkeen seuraa 5 toinen sakeutusvyöhyke 48, joka vastaa kuvioiden l, 2 ja 3 toista vyöhykettä 7. Ruuvipuristimen toisen sakeutusvyöhyk-keen 48 ensimmäisessä osassa puristinruuvissa 35 on alas-käännetty osa 49, mikä merkitsee, että puristinruuvin siipi 45 puuttuu ja että puristinruuvin halkaisija on pienempi 10 kuin ensimmäisen sakeutusyöhykkeen 47 poistossa. Tämän puristinruuvin alaskäännettyyn osaan 49 on porattu useita onteloon 44 ulottuvia reikiä 50. Välittömästi viimeisen ruu-visiiven 51 jälkeen puristinruuvissa on toinen sihtilevy 52. Tämän läpi puristettu vesi joutuu keräilyaltaaseen 56 kana-15 van 55 kautta. Selluloosamassa tulee ruuvipuristimen sisääntulo-osastoon 32 ja puristinruuvin siiven 45 avulla se siirretään puristimen ensimmäisen sakeutusvyöhykkeen 47 poisto-aukkoon .

20 Neste, joka tässä ensimmäisessä sakeutusvyöhykkeessä 47 puristetaan massasta, menee osittain sihtiputken 39, 40 kautta ja osittain puristinruuviin 35 puristusruuvin yläpinnassa olevien sihtilevyjen 46 läpi. Puristinruuvissa neste johdetaan kohden puristinruuvin sisääntulopäätä, josta se kohdas-.25 sa 54 johdetaan keräilyaltaaseen 53 yhdessä sihtiputkesta tulevan nesteen kanssa. Neste eli seisova vesi, joksi sitä '·' usein nimitetään, johdetaan sen jälkeen pois keräilyaltaasta poistoaukon 55 kautta. Selluloosamassan tullessa ensimmäisen ; -- sakeutusvyöhykkeen 47 poistoaukkoon se on puristusruuvin V :30 puristuksella sakeutettu erittäin suureen kuivaainepitoisuu-teen (20-40 %).

Ruuvipuristimen toisen sakeutusvyöhykkeen 8 ensimmäisessä osassa puristusruuvissa on, kuten mainittu, alastaivutettu 35 osa, mikä merkitsee, että puristusruuvin siipi puuttuu ja että puristusruuvin halkaisija on pienempi kuin ensimmäisen sakeutusvyöhykkeen poistoaukon kohdalla. Tähän puristusruuvin alastaivutettuun osaan on porattu useita puristusruuvin 13 87 939 onteloon 44 saakka ulottuvia reikiä 50. Tästä ontelosta 44 putki 42 kulkee puristusruuvin keskuksen läpi ja päättyy ruuvipuristimen sisääntulo-osastossa 32, 36 olevan ruuviak-selin päähän.

5 Tämän putken 42 kautta annostellaan sitten kemikaaliseos reikien 50 läpi ja sekoitetaan siten selluloosamassaan. Tämä sekoittaminen tapahtuu helposti siten, että kemikaalit pum-putaan alastaivutettuun osaan 49, jossa massa paisuu ja imee 10 helposti itseensä nestettä samalla kun pumpun kemikaalines-teeseen kohdistuva paine huolehtii massassa taas olevan nestemäärän tunkemisesta ulos ensimmäisestä sakeutusvyöhykkees-tä sihtiputken 41 läpi.

15 Selluloosamassa muodostaa homogeenisen massatulpan puristus-ruuvin sekoitusvyöhykkeeksi 49 nimitetyssä alastaivutetussa osassa. Tältä ruuvinosalta puuttuvat eteenpäinsyöttösiivet ja massaa syötetään eteenpäin vain ruuvisiiven 45 massaan ensimmäisessä sakeutusvyöhykkeessä 47 harjoittamalla työntö-20 voimalla. Sekoitusvyöhykkeen poisto-osassa selluloosamassa kohtaa jälleen ruuvipuristimen kierresiiven 51, joka huolehtii massan siirtämisestä toisen sakeutusvyöhykkeen 48 viimeisessä osassa.

25 Sekoitusvyöhykettä 49 lukuunottamatta puristusruuvin puristus lisääntyy toisessa sakeutusvyöhykkeessä 48. Tämä aiheut-taa sen, että suurin osa lisätystä kemikaalinesteestä puristuu sihtiputken 41 läpi ja puristusruuvin yläpinnalle viimeisen ruuvisiiven jälkeen asetetun sihtilevyn 52 kautta 30 välittömästi pois. Sihtilevyn läpi ruuviin puristettu neste poistetaan sopivien kanavien 55 kautta keräilyaltaaseen 56, jossa se sekoittuu kemikaalinesteeseen/seisovaan veteen, joka puristuu ulos sihtiputkesta 41.

35 Keräilyaltaasta 56 neste sitten kulkee nestealtaaseen 19, kuten kuviossa 1 esitetyn prosessin selityksessä on mainittu. Toisen sakeutusvyöhykkeen viimeisessä osassa tapahtuvaa sakeutusta pidetään hyvin tärkeänä lisättyjen kemikaalien 87 939 tehokkaan sekoittumisen saamiseksi sekoitusvyöhykkeessä. Massaan kohdistuva suuren paineen ja suurten työntövoimien alaisena tämä kemikaalineste läpäisee massan ja käytännöllisesti katsoen jokainen kuitu joutuu kosketuksiin kemikaa-5 lien kanssa.

Massan ohitettua ruuviosan sihtilevyineen 52 lopullinen kuiva-ainepitoisuus määritetään vastapainejärjestelmää 57 säätämällä.

10

Seuraavassa annetaan joitakin esimerkkejä uudesta prosessista. Esimerkit 1 ja 2 liittyvät kuvioissa 2 ja 5 esitettyyn prosessilaitokseen.

15 Kuvio 5 näyttää ne yksittäiset massavirrat, jotka on ilmoitettu määränä yhdessä minuutissa, massan pitoisuus %:na ja laitoksen läpikulkeva tuotanto kg/minuutti (100 % kuiva massa) .

20 Seisovan veden virroista on ilmoitettu vain määrä yhdessä minuutissa. Seisovan veden kuitupitoisuus oli alhainen (n.

1.5 g/1), ja sen takia se voidaan tässä yhteydessä jättää huomiotta.

25 Esimerkki 1

Valkaistu kuuseen perustuva CTMP-massa (kemiallis-termomekaaninen massa) ajettiin tuotantolaitoksen läpi, tuotannon ollessa 80 tonnia (90 %) vuorokaudessa = (50 kg/min 100 %).

30 Rasvaisuus: 300 ml CSF

Lämpötila: 75°C

Massan valkoisuus mitattiin 60°:ksi ISO ennen valkaisukokeen aloittamista. Ensimmäisessä osakokeessa käytettiin seuraavia 35 kemikaalimääriä: 12.5 kg/ton (100 %) vetyperoksidi - H202 (100 % H202) 15 87939 32,0 kg/ton (100 %) vesilasia - Na2Si02 (kauppatavara 40°Be)

5,6 kg/ton (100 %) natriumhydroksidia - NaOH

Nämä kemikaalit lisättiin pumpun 20 sisääntuloon, joka an-5 nosteli kemikaalit puristimen sekoitusvyöhykkeessä 49 olevaan massaan (kuvio 4). Ruuvipuristimen edessä olevaan massa-altaaseen pantiin 5 kg/ton (90 %) kompleksinmuodostajaa DTPA:na. Ruuvipuristimen jälkeen otettiin massanäytteitä ja ne valkaistiin laboratoriossa valvotuissa olosuhteissa. Valio koisuus, pH-arvot ja jäteperoksidin (H202) sisältö mitattiin välittömästi näytteenoton jälkeen 1 ja 2 tuntia kestäneen valkaisuajän jälkeen.

Tulokset osoittivat: 15 Valkaisu- pH Jätepe- Valkoisuus

aika roksidi °ISO

(tunti)_g/1_ 0 9,1 1,7 64,6 1 8,9 0,6 68,6 20 2 8,5 0,4 70,1 Tämän kokeen aikana mitattiin pH-arvot ja jäteperoksidin arvot 10,0:ksi tai 3,6:ksi g/1 kierrätettyjen kemikaalien ja seisovan veden 21 kierrossa. Massan suhteellisen alhaiset 25 pH-arvot puristimen poisto-osassa ilmaisevat lipeäpanoksen (NaOH) olleen kokeen aikana liian pienen ja tämän vähentäneen jonkin verran valkoisuutta.

Esimerkki 2 30 Seuraavan osakokeen aikana kemikaaliannostusta lisättiin seuraaviin arvoihin.

: H202 - 44 kg/ton (100 %) 35 Na2Si03 - 44 kg/ton (100 %)

NaOH - 18 kg/ton (100 %)

Massan tultua valkaistuksi laboratoriossa saatiin seuraavat tulokset: i6 87939

Valkaisuaika pH Jäteperoksidi Valkoisuus (tunti)_g/1_°ISO_ 0 10,7 5,9 68,7 1 9,6 3,2 76,1 5 2 9,3 3,1 76,2 Tälläkin kerralla pH-arvot ja peroksidipitoisuus mitattiin kierrätettyjen kemikaalien kierrossa. Mittaukset osoittivat: pH: 10,8, peroksidipitoisuus 14,3 g/1.

10

Tulokset osoittavat, että tämä CTMP-massa sisältää keksintöä käyttäen tehdyn valkaisun jälkeen suuria määriä käyttämättömiä valkaisukemikaalela. Nämä voidaan tunnettua valkaisutek-niikkaa käyttäen palauttaa valkaisuun ja täten voidaan mas-15 saan saada lisääntynyt valkoisuus tai alhaisempi kemikaali-lisäys samaa valkoisuutta varten.

Esimerkki 3 Tämä esimerkki selittää kuvioissa 3 ja 6 esitetyn laitoksen 20 koekäyttöjä.

Massaseos oli 80 %:sesti kierrätettyjä sanoma- ja 20 %:sesti aikakauslehtiä. Lämpötila oli 44°C ja massan rasvaisuus 150 ml CSF (Canadian standard freeness).

25 Tällä kerralla ruuvipuristin oli asennettu peroksidivalkai-.sutornin eteen ja olemassaolevien kuivatus- ja kemikaalien sekoituslaitteiden viereen. Massa syötettiin koelaitokseen samasta pumpusta 3, josta muut puristimet (sihtinauhapuris-30 timet) oli syötetty ja kokeen aikana kumpaankin valkaisujär- jestelmään annosteltiin sama määrä valkaisukemikaaleja.

Massasta otettiin näytteitä ruuvipuristimen jälkeen ja olemassaolevan järjestelmän sekoittimen (sauvaaekoittimen) jäl-35 koen. Massanäytteet valkaistiin laboratoriossa valvotuissa olosuhteissa (50°C vesikylpy kahden tunnin ajan).

i7 87939 Tässä siistauslaitoksessa valkaisutornin takana on vaahdo-tuslaite ja sen takia myös massanäytteisiin kohdistettiin vaahdotusta ennen valkoisuuden mittausta.

5 Kokeen aikana annosteltiin seuraavat määrät kemikaaleja: 9.0 kg/ton (100 %) - vetyperoksidia H202 (100 %) 13.0 kg/ton (100 %) - vesilasia Na2Si03 - (kauppatavara 50° BE) 10

Valkaisulaitteen edessä olevasta altaasta 1 otettujen massa-näytteiden valkoisuus oli 46° ISO. Kävi ilmi, että kaksi tuntia kestävän valkaisun (50° vesikylvyssä) jälkeen saatiin 6-7 yksikköä käsittävä valkoisuuden lisäys.

15

Kaikki näytteet osoittivat, että ruuvipuristimesta tulevaan massaan saatiin parempi valkoisuus kuin sekoittimen jälkeen otettuihin massanäytteisiin (noin 0,5-1,0 yksikköä). Ruuvi-puristimesta tulevassa massassa oli myös kaksinkertainen 20 määrä jäteperoksidia sekoittimen massaan nähden ja tämä viittaa siihen, että valkaisukemikaaleja voidaan säästää käyttämällä tätä keksintöä.

Claims (8)

1. Menetelmä selluloosamassan tai sen jaosten, kuten hyl-kymassan valkaisemiseksi, tunnettu siitä, että selluloosamassa tai sen jaoksia, joiden konsentraatio on 0,5-10 5 %, mieluummin 3-6 %, pannaan vähintään ensimmäisen ja toisen sakeutusvyöhykkeen käsittävään ruuvipuristimeen, se sakeutetaan ensimmäisessä vyöhykkeessä 20-40 %:n konsentraatioon, minkä jälkeen massaan lisätään keskeisesti valkaisukemikaa-linestettä, jota massaa jatkuvasti työstäen sakeutetaan toi-10 sessa vyöhykkeessä poistuvaksi, 15-50 %:n, mieluummin 15-30 %:n konsentraation omaavaksi massaksi, jolloin toisesta vyöhykkeestä ulospuristettu neste johdetaan yhdessä tuoreiden valkaisukemikaalien kanssa takaisin ruuvipuristimessa olevaan massaan valkaisukemikaalinesteenä. 15

2. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteutettami-seksi käytettävä laitos, joka käsittää laitteen valkaisukemikaalien lisäämiseksi ja sekoittamiseksi selluloosamassaan tai sen jaoksiin, tunnettu siitä, että laite on vä- 20 hintään ensimmäisen (6; 47) ja toisen (7; 48) sakeutusvyö- hykkeen käsittävä ruuvipuristin (5; 31) sekä laitteesta (23, 24; 42, 50) valkaisukemikaalinesteen keskeiseksi johtamiseksi massaan ensimmäisen vyöhykkeen jälkeen, laitteesta (18, 19, 21; 55, 56) toisesta vyöhykkeestä ulospuristetun nesteen 25 keräämiseksi ja tämän palauttamiseksi ruuvipuristimessa ole vaan massaan valkaisukemikaalinesteenä keskeisen syöttölaitteen kautta ja laitteesta (25) tuoreiden valkaisukemikaalien johtamiseksi mainittuun palautuslaitteeseen. '30

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laitos, tunnettu siitä, että keskeinen syöttölaite käsittää pitkittäisen ruuvipuristimessa (5; 31) olevan kourun (23; 42), akselinpäästä toisen vyöhykkeen alueelle saakka sekä suuttimia/reikiä (24; 50) kourusta ja ulos puristusruuvin tällä alueella olevalle 35 ulkopinnalle.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen laitos, tunnettu siitä, että ruuvipuristin (31) tunnetulla tavalla i9 87939 käsittää osaston (33), osastoon pyöriväsii laakeroidun pu-ristusruuvin (35) ja puristusruuvia ympäröivän sihtivaipan (38, 39, 40, 41) ja että siinä on ensimmäinen (47) ja toinen (48) sakeutusvyöhyke siihen kuuluvine keräilyaltaineen (53, 5 56) ja sakeutusvyöhykkeiden väliin siirtymäalueelle sijoi- tettuine reikineen/suuttimineen (50), joilla on nesteyhteys puristusruuvissa olevaan pitkittäiseen, akselinpäästä mainittuun siirtymäalueeseen ulottuvaan kouruun (42).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitos, tunnet - t u siitä, että puristusruuvin (35) toisen sakeutusvyöhyk-keen (48) yläpinnassa on alastaivutettu osa, mikä merkitsee, että puristusruuvin siipi puuttuu ja että puristusruuvin halkaisija on pienempi kuin ensimmäisen sakeutusvyöhykkeen 15 (47) poistokohdassa, jolloin mainitut reiät/suuttimet (50) päättyvät tähän alastaivutettuun osaan.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen laitos, tunnettu siitä, että puristusruuvin (35) alastaivutetussa 20 osassa on ontelo (44), johon mainittu kouru (42) päättyy ja josta mainitut reiät/suuttimet (50) lähtevät.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 4-6 mukainen laitos, tunnettu siitä, että puristusruuvin (35) yläpinta 25 käsittää sihtilevyn (46) mainitun alastaivutetun osan edessä olevalla alueella, mikä sihtilevy rajoittaa onteloa puristusruuvissa, josta on poistoaukko (54) ruuvipuristimen ensimmäisessä vyöhykkeessä olevaan keräilyaltaaseen (53).

8. Jonkin patenttivaatimuksista 4-7 mukainen laitos, tunnettu siitä, että puristusruuvin (35) yläpinta käsittää sihtilevyn (52) mainitun alastaivutetun osan takana, mikä sihtilevy rajoittaa onteloa puristusruuvissa, josta on poistoaukko (55) ruuvipuristimen toisessa vyöhykkeessä 35 olevaan keräilyaltaaseen (56). 20 87939