FI99149C - Paperimassan runsassulfidinen keittäminen käyttäen höyrytettyjen puulastujen mustalipeäsulfonisaatiota - Google Patents

Description

99149

Paperimassan runsassulfidinen keittäminen käyttäen höyry-tettyjen puulastujen mustalipeäsulfonisaatiota

Paperimassaa valmistettaessa hienoksi jauhetusta 5 kuituisesta selluloosamateriaalista, kuten puulastuista, käyttäen keskeytymättä toimivaa uuttokattilaa, yritetään parantaa jatkuvasti tulokseksi saadun selluloosan laatua. Esimerkiksi vireillä olevassa US-patenttihakemuksessa 07/200 204, jätetty 31. toukokuuta 1988, selostetaan mene-10 telmä ja laite selluloosan laadun parantamiseksi minimoimalla puulastujen mekaaninen toiminta, erityisesti silloin, kun korkeita lämpötiloja tai paineita tai kemikaaleja esiintyy. Tässä yhteydessä selostetaan myös menetelmät käsittelyn tekemiseksi yhtenäisemmäksi. Esillä olevan kek-15 sinnön mukaisesti halutaan taas parantaa edelleen tulokseksi saadun selluloosan laatua.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti selluloosan ominaisuuksia - erityisesti sen repeytymislujuutta ja haluttuja survontaominaisuuksia - parannetaan yksinkertaisella 20 tavalla. Tavanomaisissa järjestelmissä poisvedetty musta-lipeä saatetaan kulkemaan syöksysäiliösarjaan väkevöintiä varten ja sen jälkeen haihduttimiin sen sisältämien kemikaalien lopulliseksi talteenottamiseksi. Esillä olevan keksinnön mukaisesti ensimmäisestä säiliöstä saatava mus-25 talipeä asetetaan kulkemaan mekanismiin tai aikaisempaan prosessivaiheeseen, jossa hienoksi jauhettu kuituinen sel-luloosamateriaali tehdään lietemäiseksi nesteen avulla. Tällä tavoin tämä materiaali, kuten puulastut, pysyy kosketuksessa mustalipeän kanssa huomattavan ajan, mustali-30 peän sulfonoidessa lastuissa olevan ligniinin. Liete saatetaan lopuksi kulkemaan suurpaineen alaiseen syöttölaitteeseen mustalipeän erottamiseksi ja sen palauttamiseksi lopullista talteenottoa varten (toisen syöksysäiliön käyttö mukaanlukien), jolloin valkolipeää tai vastaavaa lisä-35 tään materiaaliin ennen sen todellista syöttämistä kes- 2 99149 keytymättä toimivan uuttokattilan käyttöosiin tämän materiaalin kemiallista keittämistä varten korkeammassa sul-fidipitoisuudessa kuin mikä on siihen lisätyllä valkoli-peällä.

5 Esillä olevan keksinnön mukaisesti tarjotaan käyt töön laite kuitumaisen selluloosamateriaalin jatkuvaa uuttamista varten paperimassan valmistamiseksi, joka laite käsittää a) höyrytyslaitteen materiaalin höyryttämiseksi; b) nestelietteityslaitteen höyrytettyä materiaalia sisäl-10 tävän nestelietteen valmistamiseksi; c) suurpaineisen syöttölaitteen, jossa on pienpaineinen sisäänmeno, pien-paineinen ulostulo, suurpaineinen sisäänmeno ja suur-paineinen ulostulo; d) keskeytymättömästi toimivan uuttokattilan, e) mustalipeän poistolaitteen mustalipeän pois-15 tamiseksi keskeytymättömästi toimivasta uuttokattilasta, f) ensimmäisen syöksysäiliön, joka sisältää höyryn ulostulon ja lipeän ulostulon sekä uuttokattilaan liittyvän sisääntulon; ja g) mustalipeän talteenotto- tai käyttölaitteen, jolle laitteelle on tunnusomaista, että keskey-20 tymättömästi toimiva uuttokattila käsittää pohjastaan keskeiseen ylösvirtausjohtoon ulkevan lietteensyöttöputken, ylösvirtausjohdon käsittäessä kiinteiden aineosien ja nesteen erottimen uuttokattilan yläpään vieressä, jolloin erotettua nestettä varten tarkoitettu johto on sovitettu 25 kulkevaksi alaspäin uuttokattilan sisällä ylösvirtausjohdon ulkopuolella uuttokattilan pohjaan asti erotetun nesteen poistamiseksi uuttokattilasta ja sen syöttämiseksi suurpaineisen syöttölaitteen suurpaineiseen sisäänmenoon, jolloin laite lisäksi käsittää h) liitäntälaitteen väke-30 vöidyn lipeän ulostulon liittämiseksi syöksysäiliöstä lietteityslaitteeseen, ja i) laitteen suurpaineisen syöttölaitteen pienpaineisen ulostulon liittämiseksi talteenotto- tai käyttölaitteeseen.

Suurpaineisen syöttölaitteen ja kiinteiden aineo-35 sien sekä nesteen erottavan erottimen asetus on riippuva!- 3 99149 nen käytössä olevasta uuttokattilasta. Sanotussa vireillä olevassa US-patenttihakemuksessa 07/200 204, jätetty 31. toukokuuta 1988 tai vireillä olevassa US-patenttihakemuksessa 07/372 650, otsikolla "Continuous Cooking with 5 Reduced Cost, Horsepower, and Pulp Degradation", jätetty 28. kesäkuuta 1989, selostettuja tai tavanomaisia keskeytyksettä toimivia uuttokattiloita voidaan käyttää. Materiaalin saattaminen lietemäiseen muotoon voi tapahtua vaakasuorasta höyrytysastiasta myötävirtaan asetetussa kou-10 russa tai pystysuorassa astiassa, jonka yläpäässä tapahtuu höyrytys ja jossa esiintyy tietty nestepinnan taso.

Esillä olevan keksinnön päätarkoituksena on saada aikaan lisääntyneen sulfidipitoisuuden ansiosta laadultaan paremman selluloosan valmistusprosessi käyttäen keskeyty-15 mättömästi toimivaa uuttokattilaa. Keksinnön tämä ja muut tarkoitukset käyvät ilmi keksinnön seuraavasta yksityiskohtaisesta selostuksesta ja oheisista patenttivaatimuksista oheisiin piirustuksiin viitaten, joissa kuvio 1 esittää kaavamaista kuvantoa tavanomaisesti 20 laitteesta, joka on tarkoitettu syöttämään rakenteeltaan epätavallista keskeytymättömästä toimivaa uuttokattilaa, joka on kuitenkin varustettu tavanomaisella mustalipeän talteenotolla; kuvio 2 esittää kuvion 1 kaltaista kaavamaista ku-25 vantoa, näyttäen kuitenkin vain esillä olevan keksinnön mukaisen mustalipeän käsittelyn; ja kuvio 3 esittää kaavamaista kuvantoa näyttäen pohjimmiltaan tavanomaisen keskeytymättä toimivan uuttokat-tilan varustettuna kuvion 2 suhteen muunnetulla syöttö-30 laitteella sekä mustalipeän käsittelyn keksinnön mukaisesti .

Useimmat kuvioissa 1-3 esitetyn laitteen komponenttiosista ovat keskeytymättä toimivissa uuttokattila-järjestelmissä tavanomaisesti käytettyjä. Esimerkiksi puu-35 lastusäiliö 10 (joka on sopivimmin tyypiltään tärytettävä) 4 99149 sisältää yläosassaan olevan ilmalukon 11 ja liitännät 12 ilmakehäpaineessa tapahtuvaa höyrytystä varten syöksysäi-liöistä 25, 26 tulevan syöksyhöyryn avulla, joka kulkee lastumittariin 13 ja pienpaineisen syöttölaitteen 14' vä-5 lityksellä vaakasuoraan pienpaineiseen höyrytysastiaan 15'. Tämän jälkeen höyry virtaa hakumateriaalierottimen 14 ohi lastukouruun 15, joka on liitetty suurpaineiseen syöttölaitteeseen 16, tullen saatetuksi lietteen muotoon yhdessä veden kanssa kourussa 15. Nämä komponenttiosat on 10 eri tavoin liitetty linjatyhjennysputkeen 17, tasosäiliöön 18 ja hiekanerottimeen 19 sekä useisiin muihin putkiin ja komponenttiosiin, kuten pumppuihin 20, 21, 22 ja 23 sekä putkijohtoon 24, johon lisätään valkolipeää. Tyhjennysput-ki 17 on yhteydessä kourun 15 kanssa putkijohdon 17' väli-15 tyksellä. Muut tavanomaiset komponenttiosat käsittävät syöksysäiliöt 25 ja 26; kuumentimen 27, johon syötetään suurpaineista höyryä; valkolipeän syöttöjohdon 28; pesu-kuumentimen 29, johon syötetään suurpaineista höyryä; ja pumpun 30.

20 Kuvion 1 mukaisessa sovellutusmuodossa keskeytymät tä toimiva uuttokattila 32 ei ole tyypiltään tavanomainen, vaan sen sijaan sanotussa vireillä olevassa US-patenttiha-kemuksessa 07/372 650 selostetun mukainen. Tämä uuttokattila sisältää samakeskisen ylävirtausjohdon 34, joka kul-• 25 kee uuttokattilan 32 yläosan vieressä olevaan kiinteiden aineosien ja nesteiden linjaerottimeen 36, joka on varustettu sisäisellä ruuvilla ja rengasmaisella siivilällä 38. Ruuvia 37 käyttää moottori 39. Lastut jatkavat kulkuaan ylöspäin ruuvin 37 ohi uuttokattilan 32 yläosaan, missä 30 niitä kuumennetaan suurpainehöyryn avulla ja josta ne sitten virtaavat alaspäin johdon 34 ulkopuolitse. Erotettu neste virtaa uuttokattilan 32 sisällä mutta ylävirtausjoh-don 34 ulkopuolella olevassa johdossa 41 putkilinjaan 42 lopullista palautusta varten syöttölaitteen 16 suurpaine-35 pumppuun 23. Uuttokattilan 32 yläosan vieressä olevat sii- 5 99149 vilät 44 on varustettu pumppuun 46 kulkevalla putkilinjal-la 45, suurpainehöyryttimellä 47 ja palautusjohdolla 48 erotetun nesteen palauttamiseksi - sen jälkeen kun valko-lipeää on lisätty putkijohdon 49 välityksellä - uuttokat-5 tilan 32 yläpäähän kosketusta varten puulastuihin välittömästi niiden poistamisen jälkeen putkijohdosta 34. Siivilöistä 51 poistettu neste on mustalipeää, joka kulkee put-kilinjassa 52 syöksysäiliöön 25.

Neste poistetaan siivilöistä 53 pumppua 27' käyttä-10 mällä ja se palautetaan putkilinjan 54 kautta pystysuoraan sisäjohtoon 55, jossa on aukko 56 siivilöiden 53 vieressä, joiden kautta palautettu neste, valkolipeän ollessa lisättynä johtoon 28, syötetään lastukolonniin. Pohjaseulat 58 toimivat yhdessä pesupumpun ja kuumentimen 29 kanssa ja 15 syöttävät pesunesteen pohjan viereen. Paperimassa vedetään lopullisesti pois uuttokattilan 32 pohjassa olevan pois-toputken 61 kautta.

Kuviossa 1 mustalipeää käsitellään tavanomaisella tavalla. Syöksysäiliöstä 25 tuleva väkevöitetty neste kul-20 kee putkilinjaa 68 pitkin toiseen syöksysäiliöön 26, put-kilinjassa 64 olevan höyryn virratessa (putkilinjan 65 kautta liitäntöihin 12) käytettäväksi lastusäiliössä 10 ja/tai pienpaineiseen höyrytysastiaan 15' johtavaan put-kilinjaan 66. Höyry erotetaan syöksysäiliössä 26 putkilin-25 jassa 60, jolloin putkilinjassa 70 oleva kaksinkertaisesti väkevöitetty lipeä kulkee haihduttimiin ja lopuksi kemialliseen talteenottoon.

Kuvio 2 esittää esillä olevan keksinnön mukaisen laitteen erästä sovellutusmuotoa. Tässä kuvion 2 esittä-30 mässä laitteessa kuvion 1 sovellutuksen rakenteisiin verrattavissa olevia rakenteita on merkitty samoilla viitenumeroilla, joiden eteen on kuitenkin asetettu numero "1". Näille sovellutuksille yhteisiä elementtejä ei selosteta enempää yksityiskohtaisemmin. Sen sijaan kuvioiden 1 ja 2 35 esittämien järjestelmien ero selostetaan yksityiskohta!- 6 99149 sesti, siis mustalipeän käsittelyä varten tarkoitettu laite.

Kuvion 2 mukaisessa rakenteessa ensimmäisestä syök-sysäiliöstä 125 tuleva väkevöitetty mustalipeä kulkee put-5 kilinjan 75 kautta lastukouruun 115, jossa se muodostaa ainakin valtaosan höyrytettyjen puulastujen lietteen muotoon saattamista varten tarkoitetusta nesteestä. Mustalipeä ylläpidetään läheisessä kosketuksessa puulastujen kanssa huomattavan ajan. Sen ollessa kosketuksessa lastu-10 jen kanssa se sulfonoi osittain lastuissa olevan ligniinin. Lopuksi mustalipeä erotetaan pois ja valkolipeää tai vastaavaa lisätään. Tämä toimenpide suoritetaan pääasiassa kyllästysputkessa 34 suurpaineisen syöttölaitteen 116 ja kiinteiden aineosien sekä nesteiden erottimen 136 välissä. 15 Pumppuun 122 liitetyn suurpaineisen syöttölaitteen 116 pienpaineinen ulostulo sisältää suuren määrän musta-lipeää, koska suurpaineinen syöttölaite 116 korvaa olennaisesti suurimman osan sen pienpaineiseen sisäänmenoon (lastukouruun) syötetystä lietenesteestä putkilinjassa 142 20 olevalla suurpaineisella nesteellä. Mustalipeä kulkee lin-jatyhjennysputkesta 117 putkilinjaa 77 pitkin toiseen syöksysäiliöön 126 ja sen jälkeen tavanomaiseen talteenotto- tai poistolaitteeseen. Haluttaessa voidaan myös käyttää ohitusjohtoa 78 ensimmäisestä syöksysäiliöstä 125 tu-25 levän väkevöidyn mustalipeän jonkin määrän sallimiseksi kulkemaan suoraan toiseen syöksysäiliöön tai kaiken musta-lipeän pakottamiseksi säiliöön 126, kun keksinnön mukaista lisääntynyttä sulfonisaatiota ei jostain syystä haluta. Vastaava sivujohto 79 huolehtii sitten pienpaineisesta 30 virtauksesta suurpaineiseen syöttölaitteeseen 116 (sivu-johto 79 avautuu johdon 78 sulkeutuessa). Huomattavan suuri osa putkilinjassa 131 ja ylösvirtausjohdossa 134 pysyvää mustalipeää erotetaan kiinteiden aineiden ja nesteiden erottimen 136 avulla ja palautetaan erotettua lipeää var-35 ten tarkoitetun johdon 141 kautta suurpaineisen pumpun 123 li 7 99149 suurpaineiseen syöttöputkeen 142. Mustalipeä korvataan tietenkin lopuksi valkolipeällä tai vastaavalla ennen kuin lastut asetetaan käytännössä keittämisen alaisiksi uutto-kattilassa 132.

5 Kuvion 2 mukaista järjestelmää käyttämällä saadulla paperimassalla oletetaan olevan korkeampi laatu, erityisesti parempi repeytymislujuus ja paremmat survontaominai-suudet.

Kuvion 3 esittämässä sovellutusmuodossa on kuvion 1 10 mukaiseen sovellutusmuotoon verrattavissa olevia rakenteita merkitty samoilla viitenumeroilla, joiden eteen on vain asetettu luku "2", ja kuvion 2 lisättyihin viitenumeroihin verrattavissa olevia numeroita on merkitty samalla perus-viitenumerolla, jonka eteen on vain asetettu luku "2”.

15 Kuvion 3 mukainen sovellutusmuoto käsittää tyypil tään tavanomaisen syöttölaitteen 232, lietteityksen ja höyrytyksen tapahtuessa pystysuorassa astiassa 99 kuvion 2 sovellutuksen yhteydessä käytetyn pienpaineisen höyrytys-astian 115' ja lastukourun 115 sijasta. Pienpaineista höy-20 ryä syötetään astian 99 yläosaan lietenesteen pinnan tason ollessa pidettynä tietyssä asemassa, jolloin nestettä syötetään ainakin osittain mustalipeän välityksellä johtoa 275 pitkin ensimmäisestä syöksysäiliöstä 225. Liete kulkee ulos astian 99 pohjasta syöttöjohdon 80 ja pienpaineisen 25 sisäänmenon kautta suurpaineiseen syöttölaitteeseen 216.

Kuvion 3 esittämässä sovellutuksessa käytetään kiinteiden aineosien ja nesteiden erotinta, kuitenkin vain uuttokattilan 232 ulkopuolella olevana rakenteena 81. Osittain sulfonoidulla ligniinillä varustetut lastut kul-30 kevät putkilinjaa 231 pitkin erottimeen 81, lietteessä olevien lastujen kulkiessa ylöspäin johdossa 82 uuttokattilan 232 yläosaan 83 erotetun lipeän kulkiessa putkilinjaa 242 pitkin. Osa linjassa 242 olevasta lipeästä syötetään suurpaineisen syöttölaitteen 216 suurpaineiseen pump-35 puun 223, lopun tästä lipeästä kulkiessa lopulta mustali- 8 99149 peän talteenottojohdon 277 kautta toiseen syöksysäiliöön 226.

Valkolipeää lisätään useisiin kohtiin kuvion 3 mukaisessa järjestelmässä. Sitä ei lisätä johtoon 224, mutta 5 sen sijaan johtoon 85 sen saattamiseksi kulkemaan uutto-kattilan 232 yläosaan kohdatakseen lastut heti niiden tultua syötettyä. Pumppu 86 on liitetty kuumentimeen 87, tämän pumpun myös syöttäessä valkolipeää kuumentimeen 87 ja korvatessa poistetun mustalipeän erottimessa 81. Pumppu 88 10 vetää pois lipeän astian 232 yläosan vieressä olevien siivilöiden 89 kautta, lipeän kulkiessa johtoa 90 pitkin myös kuumentimeen 87 ja erottimeen 81.

Kuvion 3 mukaisessa sovellutuksessa tärpätti tai vastaavanlainen haihtuva aine kulkee lastusäiliöstä 210 ja 15 höyrytys/lietteitysastiasta 99 tulevia putkilinjoja 95 pitkin sopivalle talteenottoasemalle.

Voidaan siten havaita, että esillä oleva keksintö tarjoaa käyttöön menetelmän ja laitteen keskeytyksettä toimivassa uuttokattilassa valmistetun selluloosan laadul-20 lista parantamista varten yksinkertaisella tavalla. Vaikka keksintöä on esitetty ja selostettu edellä sen tällä hetkellä kaikkein käyttökelpoisimpana ja sopivimpana pidetyn sovellutusmuodon avulla, niin alaan perehtyneille henkilöille on selvää, että keksintöön voidaan tehdä useita 25 muunnelmia sen suojapiiristä poikkeamatta, jonka on katsottava sisältävän oheisten patenttivaatimuksien mahdollisimman laajan tulkinnan ja käsittävän kaikki vastaavanlaiset menetelmät ja laitteet.

Claims (5)

9 99149

1. Laite kuitumaisen selluloosamateriaalin jatkuvaa uuttamista varten paperimassan valmistamiseksi, joka laite 5 käsittää a) höyrytyslaitteen (15') materiaalin höyryttämi- seksi, b) nestelietteityslaitteen (15) höyrytettyä materiaalia sisältävän nestelietteen valmistamiseksi, 10 c) suurpaineisen syöttölaitteen (23), jossa on pienpaineinen sisäänmeno, pienpaineinen ulostulo, suur-paineinen sisäänmeno ja suurpaineinen ulostulo, d) keskeytymättömästä toimivan uuttokattilan (32), e) mustalipeän poistolaitteen (51, 52) mustalipeän 15 poistamiseksi keskeytymättömästi toimivasta uuttokattilas- ta, f) ensimmäisen syöksysäiliön (25), joka sisältää höyryn ulostulon (64) ja lipeän ulostulon (68) sekä uuttokat-tilaan liittyvän sisääntulon, ja g) mustalipeän talteenotto- tai poistolaitteen, 20 tunnettu siitä, että keskeytymättömästi toimiva uuttokattila (32) käsittää pohjastaan keskeiseen ylösvirtausjohtoon (34) kulkevan lietteensyöttöputken (31), ylösvirtausjohdon käsittäessä kiinteiden aineosien ja nesteen erottimen (36) uuttokatti-25 lan yläpään vieressä, jolloin erotettua nestettä varten tarkoitettu johto (41) on sovitettu kulkevaksi alaspäin uuttokattilan sisällä ylösvirtausjohdon ulkopuolella uuttokattilan pohjaan asti erotetun nesteen poistamiseksi uuttokattilasta ja sen syöttämiseksi suurpaineisen syöttö-30 laitteen (23) suurpaineiseen sisäänmenoon (42), jolloin laite lisäksi käsittää h) liitäntälaitteen (75) väkevöidyn lipeän ulostulon liittämiseksi syöksysäiliöstä lietteitys-laitteeseen, ja i) laitteen suurpaineisen syöttölaitteen pienpaineisen ulostulon liittämiseksi talteenotto- tai 35 käyttölaitteeseen. 10 99149

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite h) käsittää toisen syöksysäi-liön (26).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, t u n -5 n e t t u siitä, että laite käsittää johdon ensimmäisen syöksysäiliön (25) höyryn ulostulon (64) liittämiseksi höyrytyslaitteeseen (15' ).

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että höyrytyslaite ja lietteitys- 10 laite käsittävät pystysuorasti sovitetun astian (99), jossa on tietty nestepinnan taso ja tason yläpuolelle sovitettu höyrynsyöttölaite, jolloin lietteen poistojohto (80) on liitetty astian pohjasta suurpaineisen syöttölaitteen (216) pienpaineiseen sisäänmenoon.

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että lietteityslaite käsittää pystysuorasti sovitetun kourun (115) ja että höyrytyslaite käsittää yleisesti vaakasuoran höyrytysastian (115’). 11 99149