FI96781B - Menetelmä delignifioitujen selluloosa-aineiden poistamiseksi keittimistä - Google Patents

Description

96781

Menetelmä de 1ignifioitujen selluloosa-aineiden poistamiseksi keittimistä 5 Tämä keksintö liittyy parannettuun menetelmään delignifi-oitujen 1ignose11u1oosa-aineiden poistamiseksi keittimistä alkalikeiton lopussa. Erityisesti keksintö liittyy menetelmään, jossa keitettyihin materiaaleihin saadaan paremmat fysikaaliset lujuusominaisuudet verrattuna materiaa-10 leihin, jotka on poistettu joko eräkeittimistä tai jatkuvatoimisista keittimistä tavanomaisissa tehdaso1osuhteis-sa , joissa käytetään suuria paineen alenemisia ja suuria virtausnopeuksia.

15 Aika 1ikeittoprosesseissa puumateriaalin (havupuuta tai lehtipuuta) tai 1ignose11u1oosaa sisältävän kasvimateriaa-

Iin (esim. bagassin, kenafin, ruokojen jne.) annetaan f i reagoida aikaiikeittoliuoksen kanssa tietyn ajanjakson ( kuluessa määrätyssä lämpötilassa. Keittoliuos voi olla 20 kraft1iuosta, soodaa, emäksistä sulfiittia, polvsulfidia j tai niiden muunnelmia, kuten esimerkiksi yhdistelmä antra- ! kinonin kanssa. Halutussa de 1ignifikaatioreaktion pääte pisteessä keitetty materiaali jää yhä keittimeen korkeaan paineeseen ja korkeaan lämpötilaan. Näin tapahtuu seka 25 annoksittain toimivassa että jatkuvasti toimivassa keitto-prosess i ssa.

Keitettyä materiaalia voidaan sitten jäähdyttää jossakin määrin käytettäessä kylmempää jätelientä korvaamaan kuumaa 30 jätelientä de 1ignifioidun materiaalin sisällä ja ympärillä. Tämä tehdään rutiininomaisesti monien jatkuvatoimisten keittimien vastavirtapesuvyöhykkeissä, mutta se on epätavallista eräkeittimissä.

2 96781

Joko käyttäen esijäähdytystä tai ilman esijäähdytystä sekä annoksittain toimivissa että jatkuvasti toimivissa kei11ojärjeste Imissä de 1ignifioitu materiaali poistetaan painetta käyttäen (so. "pusketaan") keittimestä putkijoh-5 toa pitkin ja kerätään vastaanottoastiaan, jossa on tavallisesti ilmakehän paine. Siitä johtuen keitettyyn materiaaliin kohdistuu suuri paineen aleneminen sen joutuessa keittimesta vastaanottoastiaan. Vastaanottoastia on tavallisesti puskusäiliö eräkeitinproses seissa; se voi olla 10 puskusäiliö tai dif fuusiopesu 1 aite jatkuvatoimisissa ke it inproses sei ssa.

A1 ka 1ikeittoprosessit ja erityisesti kraftkeitto ovat maailmanlaajuisesti vallitsevat selluloosamassan tuotta-15 niistävät. Pääasiallinen syy on, että kraftkeitto tuottaa massakuituja, jotka ovat vahvempia kuin muiden kaupallisten keittoprosessien tuottamat. Kuitenkin kraft-tvyppisis-sä selluloosatehtaissa delignifioidun materiaalin poistamisesta keittirnista korkeassa paineessa ja suurilla vir-20 tausnopeuksi11 a seuraa, että kuidut vahingoittuvat huomattavasti fysikaalisesti siirrettäessä niitä paineistetusta keittimestä paineistamattomaan vastaanottoastiaan. Tätä ilmiötä selostettiin Canadian Pulp & Paper Association Technical Section:in vuosikokouksessa Quebecissa 29.

25 tammikuuta 1986 (J. M. MacLeod ym., Conference Proceedings, ss. A31-A37). Osoitettiin, että tavanomainen keit-timien tyhjentäminen puskemalla tuottaa tulokseksi huomattavaa mekaanisen lujuuden häviötä kuiduissa ja niistä valmistetussa paperissa. Tämä lujuuden häviö tapahtuu 30 puskettaessa keitettyä materiaalia sekä eräkeittimistä että jatkuvatoimisista keittimistä.

On olemassa kaksi yleistä tapaa määrittää tietyn keitto-prosessin kuitumassan lujuus. Yksi tapa on suorittaa 35 hyvin valvottu 1ignose11u1oosamateriaa1 in keitto laborato- 3 96781 riossa tai koetehtaassa sopivissa kemiallisissa ja teknillisissä olosuhteissa. Tällaisen keiton loppuvaiheessa, kun paine on täydellisesti vapautettu ja lämpötila on laskenut alle 100°C:een, de 1ignifioitu materiaali poiste-5 taan käsin pienen mittakaavan keittimestä ja hajotetaan varovaisesti sekoittaen massaksi. Tällä tavoin tuotettu massa on lujinta mahdollista de 1ignifioidusta lignosellu-1oosamateriaa 1ista valmistettua massaa ja tällainen massa toimii vertailumateriaalina, johon tehdasvalmisteista 10 massaa voidaan verrata.

Toinen tapa määrittää kuitumassan lujuus on käyttää riippuvan korin tekniikkaa: pieni, rei’itetty kori, joka sisältää keitettävän aineen, ripustetaan tehtaan keittimen 15 sisään muuten normaalien prosessio 1osuhteiden aikana ja de 1ignifioitu materiaali otetaan korista vasta kun kaikki ympärillä oleva materiaali on poistettu keittimestä.

Vaikka tällaisen korin massat ovat tavallisesti vähän heikompia kuin koelaitoksen massat, ne ovat huomattavasti 20 lujempia kuin massat, jotka on poistettu puskemalla tehtaan keittimistä.

Sekä koelaitos- että korimenetelmät tuottavat vertailumas-soja, joiden avulla tehdasvalmisteisten massojen lujuus-25 tasoja voidaan arvioida. Ottaen huomioon koelaitoksen ja korin massojen paremman laadun tavanomaisesti poistettuihin, tehdasvalmisteisiin massoihin nähden, haluttiin parantaa jälkimmäisiä löytämällä sopiva keino delignifioi-dun massan poistamiseksi tehtaan keittimistä.

3 0

Vaikka on ehdotettu muita menetelmiä de 1ignifioidun sellu-1oosamateriaa1 in poistamiseksi keittimistä keiton lopussa, ei niistä yhtäkään ole pantu täytäntöön tehtaiden yleisessä käytännössä. Esimerkiksi Gloersen ja Rönnholm (SE-35 patentti 2407/70) ehdottavat pyörivää venttii1ijärjes- - 96781 4 telyä, joka pyöriessään poistaisi vaihtoehtoisesti joko jäteliemen tai de 1ignifioidun se 1luloosamateriaalin sekä sen mukana kulkeutuneen nesteen eräkeittimestä. Neno (US-patentti 4,138,311) kuvaa järjestelmää, jossa ylimääräinen 5 puskusäiliö asetetaan eräkeittimien ja tavanomaisen pus-kusäiliön väliin, jolloin 3'1 imääräisessä puskusäi 1 iössä on paine, joka on keittimessä vallitsevan korkean paineen ja normaalissa puskusäi1iössä vallitsevan ilmakehän pa i neen väliltä.

10

Yleisimmässä e räke i 11 i mi en massanpoi stotavassa kä\'tetään me 1anka1 taisia kaavimia, poisto 1 aite11a , venttiilejä ja johtoa, jonka kautta keitetty materiaali kuljetetaan vastaanottoastiaan, jossa on ilmakehän paine. On ehdotettu 15 tämän teeman muunnelmia, kuten esimerkiksi US-patentissa 3,579,421, jossa käytetään kahta po i s t o t ekn i i kkaa syöttä-mään yksinkertaisen jatkuvasti toimivan keittimen pohjassa olevia erillisiä massan poistoputkia.

20 Mikään näistä eikä my-öskään yleisistä menetelmistä massan poistamiseksi eräkeittimistä tai jatkuvatoimisista keitti-mistä ei kuitenkaan kykene siirtämän keitettyä materiaalia keittimestä puskusäi1iöön tai vastaanottoastiaan aiheuttamatta huomattavaa fysikaalista vahinkoa keitetylle materi-25 aalille sitä siirrettäessä, mistä on tuloksena heikkolaatuinen massa.

Tosiasiassa vain kaksi pääasiallista massan poistomenete1-mätvyppiä on ylei sessä kä\'tössä a 1 ka 1 ikeittotehtaissa : 30 (i) pusku venttiilin läpi ja johtaminen puskusäi1iöön ilmakehän paineessa eräkeitinprosesseissa ja (ii) pusku paineenpoistoputkien, venttiilien ja putkijohdon kautta joko puskusäi1iöön tai di f fuusiopesulaitteeseen jatkuvasti toimivissa prosesseissa. Kummassakin menettelytavassa 35 normaali tulos on, että de 1ignifioidut kuidut vahingoittu- 11 5 96781 vat, kun niitä siirretään keittimistä vastaanottoastioi-hin ja siitä johtuen tällaisista kuiduista myöhemmin valmistettu paperi on heikkoa fysikaalisilta ominaisuuksiltaan .

5

Siten tämän keksinnön ensisijainen kohde on aikaansaada menetelmä delignifioidun selluloosamateriaalin poistamiseksi keittimistä alkalikeiton lopussa siten, että massa-kuidut eivät kärsi vakavaa fysikaalista vaurioitumista ja 10 niistä voidaan valmistaa paperimateriaaleja, joilla on paremmat lujuusominaisuudet.

Menetelmässä keitetty selluloosa-aine jäähdytetään keit-timessä alle 100°C:n lämpötilaan ja keittimessä oleva 15 ylipaine vapautetaan olennaisilta osin, minkä jälkeen selluloosa-aine siirretään keittimestä vastaanottoastiaan ja menetelmälle on keksinnön mukaan erityisesti tunnusomaista se, että selluloosa-aine pumpataan keittimestä vastaanottoastiaan jäteliemeen suspendoituna virtausno-20 peudella, joka on riittävän pieni vähentääkseen huomattavasti kuitujen vahingoittumista.

Selluloosamateriaalin jäähdytys voi tapahtua korvaamalla keittimessä oleva kuuma jäteliemi kylmemmällä jäteliemel-25 lä, kunnes keittokattilan sisällön lämpötila on alle 100°C ja ylipaine keittimessä on ilmakehän paine tai lähellä sitä. Delignifioidun materiaalin poistamiseen voidaan käyttää keittimestä vastaanottoastiaan johtavaa putkea ja sisääntuloputkea jälkimmäiseen niiden fysikaalis-30 ten toimintojen minimoimiseksi, jotka saattaisivat aiheuttaa kuituvaurioita.

Tavanomaisessa 1ignoselluloosamateriaalien alkalikeitossa raaka-aine (puu- tai kasvimateriaalit) pannaan hienoja-35 koisessa muodossa, kuten lastuina, keittimeen, sen mukana tai sen jälkeen lisätään reaktiivinen keittoliuos. Tämä reaktiivinen liuos voi olla natriumhydroksidin vesiliuos kuten soodaliuoksessa tai natriumhydroksidin ja natrium- 6 96781 sulfidin vesiliuos kuten kraft1iuoksessa tai natriumsul-fiitin, natriumkarbonaatin ja ehkä natriumhydroksidin vesiliuos emäksisen su 1 fiitti1iuoksen ollessa kysymyksessä. Mikä tahansa näistä keitto 1iuoksista voi sisältää myös 5 muita reaktiivisia aineita, joko orgaanisia tai epäorgaanisia, kuten esimerkiksi antrakinonia tai natriumpo-lysulfidia. Joitakin edellisten keittojen jäteliemiä voidaan myös lisätä.

10 Keitin tiivistetään sitten ja sitä lämmitetään höyrvttä-mällä suoraan tai epäsuorasti. De 1ignifikaatio tapahtuu, kun keittoliuos reagoi 1ignose11u1oosa-aineen kanssa korkeissa lämpötiloissa, joiden vaihtelurajat ovat tyypillisesti 150-180°C. Näissä korkeissa lämpötiloissa keitti-15 messa ovat yleisiä 500-1000 kPa:n korkeat paineet. Reaktioaika korkeassa 1 ärnpö t i 1 as s a on tavallisesti noin 0,5:stä tunnista noin 6:en tuntiin.

Keiton lopussa käytetään tavallisesti ylipainetta keitti-20 messa keittimen tyhjentämiseen (tai "puskuun"): keittimen pohjassa oleva venttiili (so. puskuventtii1i) avataan ja keittimen sisältö virtaa nopeasti putkea pitkin pus-kusäiliöön tai vastaanottoastiaan. Keitetyn materiaalin korkean lämpötilan, keittimen ja puskusäiliön välisestä 25 nopean paineen muutoksen ja putken sisällä olevan virran suuren viskositeetin yhdysvaikutuksista johtuen tämä tyhjennvsprosessi vahingoittaa de 1ignifioituja kuituja ja tulokseksi saadun massan lujuus vähenee.

30 On mahdollista vapauttaa halutun de 1ignifikaatioajan lopussa ylipaine suurimmaksi osaksi tai kokonaan keitti-mestä liikuttamatta ehdoin tahdoin keitettyä se 11u1oosama-teriaalia astian sisällä. Esimerkiksi tämä voidaan tehdä korvaamalla keittimessä oleva liemi kokonaan tai osittain, 35 kuten US-patentissa 4,578,149 kuvataan. Tämä kuuman jäte-

II

7 96781 liemen korvaaminen keittimessä kylmemmällä liemellä auttaa vähentämään sekä lämpötilaa että painetta keittimessä.

Jos keittimen sisältö jäähdytetään 100°C:en lämpötilaan tai sitä matalampaan lämpötilaan, niin keittimeen ei jää 5 merkittävää painetta.

Kuitenkin tämän kylmemmän de 1ignifioidun materiaalin poistamiseksi keittimestä olisi normaalisti välttämätöntä tuottaa uudelleen huomattava ylipaine (esim. höyryn tai 10 paineilman muodossa) keittimen yläosaan siten, että avattaessa puskuventtii1i keitetty materiaali pakotetaan virtaamaan keittimestä puskusäi1iöön suurella paineella ja suhteellisen suurella nopeudella. Seurauksena on, että tulokseksi saadun massan lujuusominaisuudet vähenevät 15 huomattavasti.

Keksijät ovat havainneet, että tämän keksinnön menetelmällä tuotettujen massojen lujuusominaisuudet ovat paremmat kuin niiden massojen, jotka on valmistettu käyttäen yllä-20 kuvattuja tavanomaisia poistomenetelmiä. Tämän parannetun menetelmän mukaisesti keittimessä oleva keitetty materiaali jäähdytetään 1iemenkorvausprosessin avulla, minkä jälkeen paineistamatta keitintä uudelleen de 1ignifioitu materiaali pumpataan keittimestä vastaanottoastiaan 25 juoksevana lietteenä jäte 1iemessä. Kun tämä tehdään valvottujen pumppauso1osuhteiden vallitessa pienellä nopeudella, parannetusta tyhjennystavasta on seurauksena parempi massan lujuus, koska kuidut kärsivät vähemmän vahinkoa kulkiessaan keittimestä vastaanottoastiaan.

30

Edullisessa keksinnön menetelmässä, kun ylipaine on vapautunut keittimestä ja sen sisältö on jäähdytetty alle 100°C:en lämpötilaan, de 1ignifioitu materiaali poistetaan imun avulla, joka tuotetaan pumpulla (ja tietysti paino-35 voiman avulla), keittimen pohjassa olevan venttiilin läpi 8 96781 ja sitten sopivaa putkijohtoa pitkin, joka on kiinnitetty keittimeen ja joka johtaa vastaanottoastiaan. Putkijohto ja venttiili ovat kooltaan sellaisia, että ne saavat aikaan minimaalisen paineen alenemisen juoksevassa liet-5 teessä, kun se poistetaan keittimestä ja siirretään vastaanot t oas t i aan . Pumppu toimii myös juoksevan lietteen virtauksen säännöste1ijänä. Pumppu valitaan ja asennetaan siten, että se säätelee poistettavan aineen nopeuden suhteellisen pieneksi, nopeus on mieluummin alle 6,57 10 m/s. Optimaalisesti materiaalin juoksevan lietteen virtausnopeus keitintä tyhjennettäessä on suunnilleen 3,05 m/s siten, että virtausnopeus alaspäin pumpusta on 1,52 -2,66 m/s.

15 Edullisesti poistettavan juoksevan lietteen kuitupitoisuuden prosenttiosuuden (so. konsistenssi) säätämiseksi lisätään poistettavaan aineeseen sopiva määrä nestettä, kuten esimerkiksi jätelientä, jonka lämpötila on alle 100°C. Tämä jätelierni voidaan voidaan lisätä samoista 20 keittimen pohjan ympärillä olevista sisääntu1okohdista, joita käytetään myös kylmemmän jäteliemen ruiskuttami-seen korvattaessa keittimen kuumaa jätelientä. Pumppujär-jestelmän läpi juoksevan lietteen konsistenssi on edullisesti 1-7 %. Alalle koulutetut henkilöt ymmärtävät kuiten-25 kin, että käytettäessä sopivaa pumppua, kuten esimerkiksi CA-patentissa 1,102,606 kuvattua, konsistenssi voisi olla jopa 15 %. Juoksevan suspension pienempi konsistenssi vähentää kuitujen vahingoittumisen mahdollisuuksia johtuen kuitujen välisistä vuorovaikutuksista.

30 Säädettäessä juoksevan lietteen painetta ja virtausnopeutta, kun sitä pumpataan keittimestä vastaanottoastiaan, turbulenssia vähennetään, mikä puolestaan vähentää kuitujen vahingoittumisen mahdollisuuksia johtuen kuitujen 35 ja putken seinän välisistä kosketuksista, kuitujen väli-

II

9 96781 sistä kosketuksista ja keitetyn materiaalin juoksevan lietteen puskemisesta vastaanottoastiän kohde 1evy11 e. Juoksevan lietteen pitäisi edullisesti pudota vastaanot-tosäiliöön tai tulla siihen asenossa ja tavalla, joka 5 minimoi fysikaalisen iskun saapumiskohdassa.

Keksinnön menetelmä on edullinen, koska siinä vältetään olennaisilta osin massakuitujen vahingoittuminen, mitä tapahtuu rutiininomaisesti keittokatti1 o iden tavanomaisis-10 sa tyhjennyksissä. Tällainen vahingoittuminen on huomattavaa eikä se johdu pelkästään kuitujen kohtaamasta lämpötilan muutoksesta tai paineen muutoksesta siirrettäessä niitä keittimestä putkijohtoa pitkin vastaanottoastiaan.

15 Seuraavat esimerkit esittävät kuitujen vahingoittumisen astetta, mikä rutiininomaisesti tapahtuu tavallisia keittimen tyhjennysmenetelmiä käytettäessä a 1 ka 1 ikeittoteh-taissa ja miten tämä keksintö välttää suurimman osan tästä vahingoittumisesta, jolloin tulokseksi saadaan 20 massan parempi lujuus. Yleisen vertailupohjan tuottamiseksi kaikki kolme esimerkkiä perustuvat puu 1 asturaaka-ainei-siin, joissa kuusi on pääasiallinen komponentti, mutta keksinnön käyttökelpoisuus ei ole millään tavoin rajoitettu pelkästään erityisiin puulajeihin tai puuraaka-ainei-25 siin tai erityiseen keitintyyppiin.

Esimerkki 1 Tämä esimerkki osoittaa massan lujuuden tasoja, jotka saavutetaan, kun tehtaan keittimet, sekä eräkeittimet 30 että jatkuvatoimiset, tyhjennetään tavanomaisesti (so. "puskemalla"). Vertailun vuoksi esitetään koelaitoksen puskemalla ja ilman puskua tapahtuneen tyhjennyksen tulokset.

10 96781 Käyttäen samanlaisia keittoliuoksia tuotettiin annoksittain tehtaan ja koelaitoksen massoja, joilla oli samat kappaluvut. Otettaessa huomioon suuri joukko lujuusominaisuuksia (esim. puhkaisu, repäisy, katkeamisvenymä, veny-5 tys, nollavälijännitys jne) koelaitoksen massojen havaittiin olevan huomattavasti lujempia kuin tehtaan massojen.

Massojen yleisiä mekaanisia lujuuksia voidaan arvioida graafisesti verraten repäisy1ujuutta katkeamisvenymään 10 massojen erilaisten ho 11anterijauhatusten suhteen. Havaittiin, että tällä tavoin annoksittain valmistetun tehtaan massan, jonka arvot ilmenevät taulukosta 1, repäisv 1ujuus oli vain 71 % kahden koelaitoksen massojen repäisv 1ujuudesta. Annoksittain tehtaassa valmistettu massa oli sel-15 västi merkittävästi heikompaa kuin koelaitoksen vertailu-massat, jotka oli valmistettu tehtaan lastuista.

Jatkuvatoimisessa keittimessä valmistetun massan 1ujuus oli annoksittain tehtaassa valmistetun massan ja koelai-20 toksen massojen lujuuksien väliltä. Kaikesta huolimatta se oli repäisyveto1ujuude1 taan 20 % heikompaa kuin koelaitoksen massat. Tosiasia, että se puskettiin jatkuvatoimisesta keittimestä alle 100°C:en lämpötilassa saattaa sinänsä aiheuttaa hiukan etua lujuuteen kuumana puskettuun 25 annoksittain toimivan tehtaan massaan nähden, mutta lämpötilan väheneminen yksin ei aiheuta koelaitoksen massojen lujuustasoa. Jatkuvatoimisessa keittimessä, jossa on riittämätön jäähdytys ja pesu, lujuuden häviö tyhjennettäessä on verrattavissa häviöön, joka tapahtuu, kun kysymyk-30 sessä on tyypillinen eräkeitin.

Olemme havainneet, että kaikki alka1ikeittotehtaat, joita olemme tutkineet, tuottavat havupuumassoja, jotka ovat ainakin 15 % heikompia kuin koelaitoksen vertai1umassat, 35 jotka on valmistettu tehtaan hakkeesta: tosiasiassa useirri-

II

11 96781 mat tehtaiden massat ovat 25 % heikompia kuin niiden koelaitoksen vastineet.

Taulukko 1 osoittaa, että koelaitoksen keittimen tyhjentä-5 minen korkeassa lämpötilassa ja korkeassa paineessa ei välttämättä tuota tulokseksi kuitujen vahingoittumisen lajia, joka on aina seurauksena tyhjennettäessä puskemalla tehtaan keittimiä.

10 Taulukko I. Tavanomaisen tehtaassa tapahtuvan keiton ja puskemalla tapahtuvan tyhjentämisen tulokset verrattuna koelaitoksen vertai 1ukeittoihin.

Tehdas Koelaitos 15

Prosessityyppi Erä Jatkuva Erä Erä

KeittotyyppiKraft Kraft^c^ Kraft Kraft 20 Massan kokonaissaanto, % (d) (d) 49,8 48,6

Kappaluku 32,1 30,0 31,7 31,9

Viskositeetti, mPa.s 28,5 (d) (d) 36,4

Keittimen tyhjennystäpä Pusku Pusku Pusku Ei-pusku 25 Keitetyn aineen lämpötila tyhjennettäessä, °C 172 *90 170 <100

Keittimen paine tyhjennettäessä, kPa 590 1030 590 0 30 Massan lujuus:

Repäisyindeksi 11 km:n katkaisupituudella, mN.m^/g 9,5 10,7 13,4 13,4

Repäisyveto1ujuus % koelaitoksen vast, lujuudesta 71 80 100 100 12 96781 a) Koelaitoksen massojen tuottamiseksi käytettiin annoksittain toimivan tehtaan 1astuvarastosta otettuja lastuja.

b) Keitto-olosuhteet olivat: 17,8-18,0 % aktiivia 1 ka 1 ia 5 puuta kohden, sulfidisuus 27-32 %, 90 minuuttia keiton 170-172°C:n maksimilämpötilaan, 75-88 minuuttia maksimi-lämpötilassa, liuoksen ja puun suhde 4/1.

c) Tämän jatkuvasti toimivan keittimen käyttölämpötila 10 ylemmässä keittovyöhykkeessä oli 155°C ja alemmassa 165°C; kemialliset olosuhteet olivat verrattavissa alaviitteessä b mainittuihin olosuhteisiin.

d) Tuntematon 1 5

Esimerkki 2 Tämä esimerkki kuvaa massan lujuuden tasoa, joka saavutetaan, kun de 1ignifioitu materiaali jäähdytetään tehtaan eräkeittimessä korvaamalla liemi ennen puskua.

20

Kaksi tehtaan eräkeittimen tapausta, jotka esitetään taulukossa II, edustavat samaa keitintä joko (1) tavanomaisissa kuuman paineistetun puskun olosuhteissa 172°C:en lämpötilassa tai (2) tai niin sanotuissa "kylmän puskun" 25 olosuhteissa. Jälkimmäisessä tapauksessa liemen korvaus-jaksoa käytettiin jäähdyttämään keittimen sisältö alle 100°C:een lämpötilaan, huomattava ylipaine kehitettiin uudelleen keittimen yläosaan ja sitten keitetty materiaali puskettiin astiasta. Tätä yleistä tyyppiä olevaa mene-30 telmää kuvataan US-patentissa 4,578,149.

Havaittiin, että keitetyn materiaalin jäähdyttäminen keittimessä ennen puskua (tapaus 2 taulukossa II) tuotti massaa, jonka fysikaalisissa lujuusominaisuuksissa ei 35 ollut käytännöllisesti katsoen mitään parannuksia. Molem- 13 96781 pien annoksittain toimivien tehtaiden massojen repäisyve-tolujuus oli ainakin 30 % heikompi kuin koelaitoksen ver-tailumassan huolimatta pusku 1ämpöti1asta.

5 Siten keittimestä puskettavan keitetyn materiaalin lämpötilan alentaminen ei ole sinänsä keino paremman lujuuden saavuttamiseksi massaan. De 1ignifioidun massan pusku korkeassa paineessa ja suurella virtausnopeudella aiheuttaa yhä huomattavaa kuitujen vahingoittumista ja heikompaa 10 massan lujuutta.

96781

Taulukko II. Tavanomaisen tehtaassa tapahtuvan puskun, ennen puskua tapahtuvan liemen korvaamisen ja koelaitoksen puskemattoman vertai1ukeiton tulokset.

5 Tehdas Koelaitos^3)

Tapaus 1 Tapaus 2

Prosessityyppi Erä Erä Erä 10 Keittotyypi Kraft Kraft Kraft

Massan kokonaissaanto, % (c) (c) 48,5

Kappaluku 32,1 31,8 31,3

Viskositeetti, mPa.s 28,5 36,3 37,8 15

Keittimen tyhjennystäpä Pusku Pusku^3·* Ei pusku

Keitetyn aineen lämpötila tyhjennettäessä, °C 172 »85 < 100

Paine keittimessä tyhjen- 20 nettäessä, kPa 590 590 0

Massan lujuus:

Repäisvindeksi 11 km:n kat- keamispituude11 a, mN.m2/g 9,5 10,0 14,4 2 5

Repäisvveto 1ujuus % koelaitoksen vast, lujuudesta 66 69 100 (a) Koelaitoksen massan valmistukseen käytettiin tehtaan 30 1astuvarastosta otettuja havupuulastuja.

(b) Keitto-olosuhteet olivat: 17,8-19,0 aktiivia 1 ka 1 ia puuta kohden; sulfidisuus 27-31 %, 85-90 minuuttia maksimaaliseen 172°C:en keitto1ämpöti1 aan; 70-75 minuuttia 35 maksimilämpötilassa, 1iemi/puu-suhde 4/1.

»j 15 96781 (c) Tuntematon.

(d) Kuuma jäteliemi keittimessä korvattiin keiton lopussa kylmemmällä jäteliemellä alle 100°C:en lämpötilassa ennen 5 puskua. Ylipaine keittimeen saatiin yhdistämällä sen kaasufaasi (ylätila) paineistetun kuuman keittoliemen kokoojan kaasufaasin kanssa.

Esimerkki 3 10 Tämä esimerkki kuvaa tämän keksinnön edullista suoritusmuotoa: keiton lopussa tehtaan eräkeittimen liemi korvattiin sen sisällön lämpötilan alentamiseksi; tätä suoritettaessa ylipaine vapautettiin keittimestä; sitten keitetty materiaali pumpattiin keittimestä puskusäi1iöön juoksevana 15 kuitu1ietteenä jäte1iemessä. Pumppaus suoritettiin käyttäen pientä ja valvottua virtausnopeutta.

Taulukossa III annetaan asiaankuuluvia tietoja, jotka osoittavat, että tätä tyhjennysmenete 1mää käyttäen saatiin 20 parempi massan lujuus. Kuten taulukossa II esitettiin, kuuma pusku 172°C:en lämpötilassa tuotti massaa, joka oli paljon heikompaa kuin koelaitoksen vertai1umassa (vain 65 % koelaitoksen massan repäisyvetolujuudesta esimerkiksi). Jos sensijaan tehtaan eräkeitto päättyi liemen kor-25 vausprosessiin, joka alensi keittimen sisällön lämpötilan alle 100°C:en ja keittimessä olevan ylipaineen ilmakehän paineeseen ja sitten keitetty materiaali pumpattiin keittimestä juoksevana kuitu1ietteenä jäte 1iemessä,niin näin saatu massa oli paljon lujempaa (86 % koelaitoksen vertai-30 lumassan lujuudesta).

Tässä esimerkissä, kun liemen korvaus oli suoritettu loppuun, uutta jätelientä lisättiin keittimen pohjan lähelle keitetyn materiaalin laimentamiseksi ja juokseva 35 liete pumpattiin keittimestä puskusäi1iöön konsistens sin 16 96781 ollessa A % ja valvotun virtausnopeuden vähemmän kuin 4,57 m/s. Tämä tyhjennysmenete1mä sai massan repäisyveto-lujuuden lisääntymään 65 %:sta 86 %:iin koelaitoksen vertailumassan lujuudesta. Tämä tulos on lähellä parasta 5 massan lujuustasoa, joka normaalisti saavutetaan tässä tehtaassa, nimittäin keittimien sisältä otettujen, ei-puskettujen korimassojen 90 %:n repäisyveto 1ujuustasoa.

Taulukko III. Tavanomaisen tehdaspuskun, pumppaamista 10 edeltävän liemen korvauksen ja ei-pusketun koelaitoksen vertailumassan tulokset.

Tehdas Koelaitos^3^ 15 Prosessityyppi Erä Erä Erä

Keittotyyppi Kraft Kraft Kraft

Massan kokonaissaanto, % (c) (c) 49,8 20 Kappaluku 32,1 35,7 35,8

Viskositeetti, mPa.s 28,5 (c) (c)

Keittimen tyhjennystäpä Pusku Pumppaus Ei puskxi

Keitetyn aineen lämpö- 25 tila tyhjennettäessä, °C 172 <100 <100

Keittimen paine tyhjennettäessä, kPa 590 0 0

Massan lujuus: 30 Repäisyindeksi 11 km:n katkeami sp ituude11a mN.m^/g 9,5 12,6 14,6

Repäisvveto 1ujuus % koelaitoksen vastaavasta 35 lujuudesta 65 86 100 il 96761 17 (a) Koelaitoksen massan valmistukseen käytettiin tehtaan 1astuvarastosta otettuja havupuu 1 astuja.

5 (b) Keitto—o 1osuhteet olivat: 17,8-19,0 % aktiivialka— lia puuta kohden; 27—32 % sulfidisuus, 90-97 minuuttia 172°C:een maksimilämpötilaan, 50-75 minuuttia maksimilämpötilassa, 1iemi/puu-suhde 4/1.

10 (c) Tuntematon.

(d) Keittimessä oleva kuuma jäteliemi korvattiin keiton lopussa kylmemmällä jäteliemellä lämpötilan ollessa alle 100°C; uutta jätelientä lisättiin laimentamista varten 15 ja keittimen sisältö pumpattiin vastaanottoastiaan keitettyjen massakuitujeri juoksevana lietteenä.

Claims (15)

96781

1. Menetelmä delignifioidun selluloosa-aineen poistamiseksi keittimestä alkalikeiton lopussa, jossa menetelmässä keitetty selluloosa - aine jäähdytetään keittimessä 5 alle 100°C:n lämpötilaan ja keittimessä oleva ylipaine vapautetaan olennaisilta osin, minkä jälkeen selluloosa-aine siirretään keittimestä vastaanottoastiaan, tunnettu siitä, että selluloosa-aine pumpataan keittimestä vastaanottoastiaan jäteliemeen suspendoituna virtausnopeu-10 della, joka on riittävän pieni vähentääkseen huomatta vasti kuitujen vahingoittumista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keitetyn aineen juokseva liete pumpataan 15 keittimestä konsistenssin ollessa 1-15 %.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensin keittimessä olevan materiaalin lämpötila lasketaan alle 100°C:een ja myös keittimen ylä- 20 osassa oleva paine alennetaan ilmakehän paineeseen tai lähelle sitä.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keitetyn aineen virtausnopeutta poistettaes- 25 sa ainetta keittimestä pidetään pienempänä kuin 4,57 m/s.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keittimessä olevan keitetyn aineen lämpöti- 30 lan alentaminen käsittää kuuman jäteliemen korvaamisen kylmemmällä jäteliemellä, kunnes keittimen sisällön lämpötila on pienempi kuin 100°C ja keittimen yläosassa oleva paine on suunnilleen ilmakehän paine.

6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keitetyn aineen juoksevan lietteen virtausnopeus poistojärjestelmässä on vähemmän kuin 3,05 m/s. li 96781

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keitetyn aineen juoksevan lietteen pumppaa-misvaihe vastaanottoastiaan käsittää keitetyn aineen pumppaamisen putkistoon siten, että mainittu keitetty 5 aine saapuu vastaanottoastiaan fysikaalisen törmäyksen ollessa minimaalinen.

8. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keitetyn aineen laimennusvaihe poistettaessa 10 aine keittimestä on sellainen, että keitetyn aineen juoksevan lietteen konsistenssi on 1-7 %.

9. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keitetyn aineen juoksevan lietteen konsis- 15 tenssi keittimestä poistettaessa on 7-15 %.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä delignifi-oidun selluloosa-aineen poistamiseksi keittimestä siten, että sen fysikaalinen vahingoittuminen vähenee ja massan 20 lujuus säilyy, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: a) keittimessä olevan kuuman jäteliemen korvaamisen ai-kalikeiton lopussa sopivalla kylmemmällä jäteliemellä, kunnes keittimessä oleva ylipaine on alentunut suunnil- 25 leen ilmakehän paineeseen ja keittimen sisällön lämpöti la on laskenut alle 100°C:een ja b) keitetyn aineen pumppaamisen keittimestä vastaanotto-astiaan juoksevana lietteenä, jonka konsistenssi on 1-15 % ja nopeus putkistossa alle 4,57 m/s, jolloin pai- 30 neen aleneminen keittimen ja putkiston välillä on häviä vän pieni.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keittimestä tuleva keitetty aine saapuu vas- 35 taanottoastiaan fysikaalisen törmäyksen ollessa minimaa linen . 96781

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keitetyn aineen juoksevan lietteen nopeus poistettaessa aine keittimestä on pienempi kuin 3,05 m/s.

13. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keitetyn aineen juoksevan lietteen nopeutta poistettaessa ainetta keittimestä säädellään säätämällä pumppua.

14. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keitetyn aineen pumppaamisvaihe keittimestä käsittää aineen pumppaamisen juoksevana lietteenä konsis-tenssin ollessa 1-7 %.

15 Patentkrav