NO115163B

NO115163B -

Info

Publication number: NO115163B
Application number: NO151648A
Authority: NO
Inventors: S Guerrieri
Original assignee: Lummus Co
Priority date: 1963-01-21
Filing date: 1964-01-20
Publication date: 1968-08-12
Also published as: US3215587A; AT268038B

Description

Fremgangsmåte til behandling av celluloseholdige materialer. Process for treating cellulosic materials.

Foreliggende oppfinnelse angår en forbedret fremgangsmåte til behandling av celluloseholdige materialer som f. eks. treflis og lignende. The present invention relates to an improved method for treating cellulose-containing materials such as e.g. wood chips and the like.

Mer bestemt angår oppfinnelsen en konti-nuerlig vakuumavgassing av cellulose som er blitt forvarmet og tørket mens massen holdes i ekspandert tilstand (svevetilstand). More specifically, the invention relates to a continuous vacuum degassing of cellulose that has been preheated and dried while the mass is kept in an expanded state (suspended state).

Det er alminnelig kjent at luft i mellomrom-mene eller i porene i cellulosematerialet som skal behandles er en av de hovedfaktorer som har en uheldig innvirkning på hastigheten og den jevnhet hvormed lut trenger inn i cellulosematerialet. Det er kj ent å f j erne lut fra cellulosematerialet ved avvekslende behandling med damp ved trykk svarende til eller høyere enn atmosfæretrykket og ved utslipping av dampen for å k; ;ne trekke ut en blanding av damp og luft fra naterialet. På denne måte kan en stor del av den luft som opprinnelig var inneholdt i celulosematerialet f j ernes sammen med en liten mengde av det opprinnelige fuktighetsinnhold i materialet. En hoveddel av den opprinnelige fuktighet forblir imidlertid innesluttet i porene i materialet slik at det vil bli forholdsvis lite tom-rom som kokeluten kan fylle, særlig hvis det materialet som skal behandles opprinnelig had-de et høyt fuktighetsinnhold. Kokeluten som skal trenge inn i materialet må gjøre dette ved dif-fusjon mellom kokelut og det vann materialet opprinnelig inneholdt. Som en følge av dette vil resultatet med materialer som har høyt fuktighetsinnhold være nedsatt kjemisk konsentrasjon i materialet og ujevn gjennomtrengning. It is common knowledge that air in the interstices or in the pores of the cellulose material to be treated is one of the main factors that has an adverse effect on the speed and smoothness with which lye penetrates the cellulose material. It is known to remove lye from the cellulose material by alternating treatment with steam at a pressure equal to or higher than atmospheric pressure and by discharging the steam to k; extract a mixture of steam and air from the material. In this way, a large part of the air that was originally contained in the cellulose material can be removed together with a small amount of the original moisture content in the material. A major part of the original moisture, however, remains enclosed in the pores of the material so that there will be relatively little empty space that the cooking lye can fill, especially if the material to be treated originally had a high moisture content. The caustic soda that must penetrate the material must do so by diffusion between the caustic soda and the water the material originally contained. As a consequence of this, the result with materials that have a high moisture content will be reduced chemical concentration in the material and uneven penetration.

Det er også blitt foreslått å fjerne luft fra cellulosematerialer ved at det utsettes for un-dertrykk i et vakuum. De kjente fremgangsmå-ter på dette felt har imidlertid ikke angått fjer-nelse av luft fra forholdsvis tørre materialer som er blitt tørket ved den metode der massen ekspanderes. It has also been proposed to remove air from cellulose materials by subjecting them to negative pressure in a vacuum. However, the known methods in this field have not concerned the removal of air from relatively dry materials which have been dried by the method in which the mass is expanded.

Foreliggende oppfinnelse opphever de oven-nevnte ulemper ved en trinnvis behandling av materialet i forskjellige beholdere der fuktighet drives av i trinn sammen med innesluttede gasser. The present invention cancels the above-mentioned disadvantages of a step-by-step treatment of the material in different containers where moisture is driven off in steps together with trapped gases.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte til behandling av celluloseholdig materiale som oppvarmes, tørkes og avgasses under vakuum, og den er i det vesentlige kjennetegnet ved kombinasjonen av følgende trekk, oppvarmning av materialet i en første beholder for å drive av fuktighet ved en temperatur noe under kokepunktet, overføring av materialet til en annen beholder hvori en del av den gjenværende fuktighet og gasser som er okkludert i porene'fjernes, hvilket materiale holdes som en ekspandert masse i begge de nevnte beholdere, hvoretter materialet avgasses under vakuum i en tredje beholder for å fjerne en vesentlig del av fuktighet og gasser i materialet for dette oppsluttes. The invention thus relates to a method for treating cellulosic material which is heated, dried and degassed under vacuum, and it is essentially characterized by the combination of the following features, heating the material in a first container to drive off moisture at a temperature slightly below the boiling point , transferring the material to another container in which part of the remaining moisture and gases occluded in the pores are removed, which material is kept as an expanded mass in both of the mentioned containers, after which the material is degassed under vacuum in a third container to remove a significant part of moisture and gases in the material is therefore absorbed.

Det kan være fordelaktig å sirkulere en del av dampen eller gassene som fjernes fra den annen beholder tilbake til det nedre område av den annen beholder for å holde materialet i svevetilstand. It may be advantageous to circulate some of the steam or gases removed from the second container back to the lower region of the second container to keep the material suspended.

Ser man nå på figuren vil man finne at hovedkomponentene i det viste utstyr omfatter en forvarmer 10 hvori treflis eller lignende celluloseholdig materiale forvarmes, en tørkeanord-ning 20 der forvarmet flis tørkes, en vakuum-tank 30 der tørket flis avgasses og deretter ned-dykkes i kokelut for å danne en suspensjon av flis i lut hvoretter det hele føres til varmeutveks-lere 40 og 50 for å heve temperaturen på suspensjonen til koketemperatur, og en koker 60. If you now look at the figure, you will find that the main components of the equipment shown comprise a preheater 10 in which wood chips or similar cellulosic material is preheated, a drying device 20 where preheated chips are dried, a vacuum tank 30 where dried chips are degassed and then submerged in boiling lye to form a suspension of chips in lye after which it is all fed to heat exchangers 40 and 50 to raise the temperature of the suspension to boiling temperature, and a boiler 60.

Treflis eller lignende celluloseholdige materialer innføres i forvarmeren 10 i den øvre ende av denne ved hjelp av et transportbånd eller en lignende anordning, som skjematisk er antydet med linjen 12. Luft fra ledningen 14 innføres i bunnen av forvarmeren 10 gjennom fordelere som ikke er vist, og føres i motstrøm til cellulosematerialet som synker ned gjennom forvarmeren 10. Volumet av den luft som innføres i forvarmeren 10 er tilstrekkelig til å holde cellulosematerialet som en ekspandert masse i forvarmeren 10. Cellulosematerialet varmes opp ved hjelp av dampkapper 16 og 18, som tilføres damp gjennom dampledninger 22 og 24. Kondensat føres bort fra dampkappene 16 og 18 ved hjelp av kondensatledningene 26 og 28. I forvarmeren 10 blir cellulosematerialet varmet opp til en temperatur som såvidt holder seg under kokepunktet for vann, og noe eller all overflatefuk-tighet på materialet fjernes. Hovedhensikten med denne behandling er imidlertid å unngå den påfølgende kondensasjon i tørkeren 20. Cellulosematerialet i forvarmerne 10 kan som et alter-nativ varmes ved å føre luft som er blitt varmet opp til en temperatur tilstrekkelig til oppvar-ming av cellulosematerialet til passende temperatur, for dermed å unngå å forsyne forvarmeren 10 med dampkapper 16 og 18. Wood chips or similar cellulosic materials are introduced into the preheater 10 at the upper end thereof by means of a conveyor belt or a similar device, which is schematically indicated by the line 12. Air from the line 14 is introduced into the bottom of the preheater 10 through distributors that are not shown, and is fed in countercurrent to the cellulose material which sinks down through the preheater 10. The volume of the air introduced into the preheater 10 is sufficient to keep the cellulose material as an expanded mass in the preheater 10. The cellulose material is heated by means of steam jackets 16 and 18, which are supplied with steam through steam lines 22 and 24. Condensate is led away from the steam jackets 16 and 18 with the help of condensate lines 26 and 28. In the preheater 10, the cellulose material is heated to a temperature that barely stays below the boiling point of water, and some or all surface moisture on the material is removed. The main purpose of this treatment, however, is to avoid the subsequent condensation in the dryer 20. The cellulose material in the preheaters 10 can, as an alternative, be heated by passing air that has been heated to a temperature sufficient to heat the cellulose material to a suitable temperature, for thus avoiding supplying the preheater 10 with steam jackets 16 and 18.

Forvarmet cellulosemateriale føres fra bunnen av forvarmeren 10 gjennom en roterende ventil 32 eller annen passende mateanordning og måleanordning inn i den øvre del av tørkeren 20. En dampspiral 34 eller annen passende var-meanordning er plassert i tørkeren 20 og tilføres damp gjennom ledningen 36 for tørking av materialet. Kondensat trekkes fra spiralen 34 gjennom ledningen 38. Tørkeren 20 holdes på et trykk som ligger noe høyere enn atmosfæretrykket, og på en temperatur ved hvilken en vesentlig del av fuktigheten i materialet fjernes som vanndamp, som slippes ut fra den øvre del av tørke-ren 20 gjennom ledningen 42. Under prosessen må vannet som finnes i porene i materialet for-dampes og da blir også en vesentlig del av de gasser som er innesluttet i porene fjernet fra cellulosematerialet. En del av vanndampen i ledningen 42 sirkuleres tilbake til bunnen av tørke-ren 20 gjennom ledningen 44, viften 46 som drives av motoren 48 og ledningen 52. Vanndampen som kommer inn gjennom ledningen 52 får materialet til å danne en ekspandert masse i tørke-ren 20. Preheated cellulosic material is fed from the bottom of the preheater 10 through a rotary valve 32 or other suitable feeding device and metering device into the upper part of the dryer 20. A steam coil 34 or other suitable heating device is located in the dryer 20 and steam is supplied through the line 36 for drying of the material. Condensate is drawn from the spiral 34 through the line 38. The dryer 20 is kept at a pressure that is somewhat higher than the atmospheric pressure, and at a temperature at which a significant part of the moisture in the material is removed as water vapor, which is released from the upper part of the dryer 20 through the line 42. During the process, the water found in the pores in the material must be evaporated and then a significant part of the gases that are enclosed in the pores are also removed from the cellulose material. Part of the water vapor in the line 42 is circulated back to the bottom of the dryer 20 through the line 44, the fan 46 driven by the motor 48 and the line 52. The water vapor entering through the line 52 causes the material to form an expanded mass in the dryer 20.

Resten av vanndampen som trekkes inn i ledningen 44 passerer gjennom ledningen 54 til en direkte kontaktkondensator som ikke er vist, slik at man vinner tilbake vanndampens varme-innhold. Dessuten vil den vanndamp som er trukket ut i ledningen 44 i en betydelig utstrek-ning fordrive luft fra porene i cellulosematerialet. The remainder of the water vapor drawn into line 44 passes through line 54 to a direct contact condenser which is not shown, so that the water vapor's heat content is recovered. In addition, the water vapor which is extracted in the line 44 will to a considerable extent displace air from the pores in the cellulose material.

Cellulosematerialet som kommer fra tørke-ren 20 er tørt og overhetet i forhold til met-ningstemperaturen for vanndampen i materialet, og materialet mates gjennom en roterende ventil 56 eller annen passende måleanordning inn i en vakiiumtank 30. Tanken 30 holdes på et trykk som er lavere enn atmosfæretrykket, og ligger på fra 0,07 til 0,35 kg/cm- absolutt ved hjelp av en vakuumledning 58 i forbindelse med. en dampstråleinj ektor 62, som tilføres damp gjennom en ledning 64. En masse av cellulosematerialet dannes i tanken 30 og massens opp-holdstid i denne reguleres slik at den tid massen står under vakuum sikrer at omtrent all gjenværende luft og fuktighetsinnhold i massen fjernes gjennom vakuumledningen 58 til injektoren 62. The cellulose material coming from the dryer 20 is dry and superheated in relation to the saturation temperature for the water vapor in the material, and the material is fed through a rotary valve 56 or other suitable measuring device into a vacuum tank 30. The tank 30 is kept at a pressure that is lower than the atmospheric pressure, and is from 0.07 to 0.35 kg/cm - absolutely by means of a vacuum line 58 in connection with. a steam jet injector 62, which supplies steam through a line 64. A mass of the cellulose material is formed in the tank 30 and the residence time of the mass in this is regulated so that the time the mass is under vacuum ensures that approximately all remaining air and moisture content in the mass is removed through the vacuum line 58 to the injector 62.

Fersk kokelut innføres i tanken 30 gjennom ledningen 64' mens sirkulert kokelut innføres gjennom ledningen 66, slik det vil bli forklart mer i detalj i det følgende. Etter hvert som hovedmassen av cellulosematerialet i tanken 30 synker gjennom denne, blir avgasset materiale dykket ned i kokelut som tilføres gjennom led-ningene 64 og 66. Lutnivået i tanken 66 holdes innenfor de ønskede grenser ved en passende nivåregulator og tilhørende ventiler (ikke vist). Fresh cooking liquor is introduced into the tank 30 through line 64', while circulated cooking liquor is introduced through line 66, as will be explained in more detail below. As the main mass of the cellulose material in the tank 30 sinks through this, degassed material is immersed in boiling lye which is supplied through lines 64 and 66. The lye level in the tank 66 is kept within the desired limits by a suitable level regulator and associated valves (not shown) .

Hvis cellulosematerialet som innføres i forvarmeren 10 er forholdsvis tørt, vil omtrent hele fuktighetsinnholdet og den luft som opprinnelig fantes i porene i materialet bli fjernet under materialets passasje gjennom tørkeren 20. Som en følge av dette behøver tanken 30 ikke stå under vakuum og den virker da bare slik at cel-lulosemassen kommer i kontakt med kokeluten. If the cellulose material that is introduced into the preheater 10 is relatively dry, approximately all of the moisture content and the air that was originally present in the pores of the material will be removed during the material's passage through the dryer 20. As a result of this, the tank 30 does not need to be under vacuum and it then works only so that the cellulose pulp comes into contact with the cooking liquor.

En suspensjon av materialmasse i lut med passende konsistens trekkes fra tanken 30 gjennom ledningen 68 ved hjelp av en pumpe 70, og føres gjennom ledningen 68 til en flerturs mot-strøms-varmeutveksler, som generelt er betegnet med henvisningstallet 40, der suspensjonen var mes opp av en varm resirkulert lut i en sirkula-sjonsledning 72. Impregnering av cellulosematerialet med kokelut finner i første rekke sted i denne flerturs varmeutveksler 40. A slurry of material mass in lye of suitable consistency is drawn from the tank 30 through line 68 by means of a pump 70, and is passed through line 68 to a multi-pass counter-current heat exchanger, which is generally designated by the reference numeral 40, where the suspension was mes up of a hot recycled lye in a circulation line 72. Impregnation of the cellulose material with cooking lye primarily takes place in this multi-pass heat exchanger 40.

Den tilbakeførte lut som er blitt avkjølt i varmeutveksleren 40 trekkes vekk gjennom ledningen 74 og føres til en varmeutveksler 76 for ytterligere avkjøling før den innføres i vakuum - tanken 30 gjennom ledningen 66 for å sikre at cellulosematerialet i tanken 30 ikke med en gang blir utsatt for koketemperaturer. The returned lye which has been cooled in the heat exchanger 40 is drawn away through the line 74 and led to a heat exchanger 76 for further cooling before being introduced into the vacuum tank 30 through the line 66 to ensure that the cellulose material in the tank 30 is not immediately exposed to boiling temperatures.

Fra varmeutveksleren 40 føres suspensjonen av materialet i .lut gjennom ledningen 78 til varmeutveksleren 50, hvori suspensjonen varmes opp til en temperatur innenfor det vanlige koke-temperaturområde. Den oppvarmede suspensjon føres gjennom ledningen 80 til toppen av kokeren 60 for videre behandling her mens den er neddykket i kokelut. Det lutoverskudd som er mer enn det man trenger for kokning, fjernes fra kokeren 60 gjennom ledningen 72 for sir-kulasjon tilbake til tanken 30, på den måte som er beskrevet tidligere. Om det ønskes, kan en passende, ikke vist, separator for atskillelse av cellulosemasse og lut anordnes enten i kokeren 60 eller utenfor denne for å gjøre det lettere å skille overskytende lut fra cellulosematerialet, og fra den lut som er nødvendig til kokingen. Kokeren 60 er forsynt med avtrekksledning 82, slik at man kan fjerne eventuell gass som brin-ges inn sammen med suspensjonen. Den øvre del av kokeren 60 danner hoved-sakelig en kokesone mens den nedre del utgjør en oppløsningssone. Cellulosematerialet som inn-føres ved toppen av kokeren 60 synker ned gjennom kokesonen, og etter behandling i denne kommer massen over i oppløsningssonen. Svart-lut fjernes fra kokeren 60 gjennom ledningen 84, som er forsynt med en ventil 86. From the heat exchanger 40, the suspension of the material in lye is led through the line 78 to the heat exchanger 50, in which the suspension is heated to a temperature within the normal boiling temperature range. The heated suspension is fed through the line 80 to the top of the digester 60 for further processing here while it is immersed in caustic soda. The excess lye which is more than what is needed for boiling is removed from the boiler 60 through the line 72 for circulation back to the tank 30, in the manner described earlier. If desired, a suitable separator, not shown, for separating cellulose pulp and lye can be arranged either in the digester 60 or outside of it to make it easier to separate excess lye from the cellulose material, and from the lye that is necessary for the boiling. The boiler 60 is provided with an extraction line 82, so that any gas that is brought in together with the suspension can be removed. The upper part of the boiler 60 mainly forms a boiling zone, while the lower part forms a dissolution zone. The cellulose material introduced at the top of the digester 60 sinks down through the cooking zone, and after treatment in this, the mass passes into the dissolution zone. Black liquor is removed from the boiler 60 through line 84, which is provided with a valve 86.

Vaskevæske innføres i oppløsningssonen gjennom ledningen 88, som er forsynt med en ventil 90. Mengden av vann som innføres er tilstrekkelig til å få en del av vaskevæsken til å strømme opp i motstrøm til den kokte masse, for derved å skille ut brukt lut som føres vekk fra kokeren 60 gjennom ledningen 84. Resten av vaskevæsken, i-tillegg til oppløsningsvæske fra massen, fortynner massen og den resulterende suspensjon tas ut fra bunnen av kokeren 60 gjennom ledningen 92, som er forsynt med en strømningsreguleringsventil 94 eller en eller annen passende måleanordning. Massen kan nu behandles videre i påfølgende operasjoner av vanlig art. Washing liquid is introduced into the dissolution zone through line 88, which is provided with a valve 90. The amount of water introduced is sufficient to cause a part of the washing liquid to flow up in a countercurrent to the cooked mass, thereby separating spent lye which is carried away from the reboiler 60 through line 84. The remainder of the washing liquid, in addition to the dissolving liquid from the stock, dilutes the stock and the resulting suspension is withdrawn from the bottom of the reboiler 60 through line 92, which is fitted with a flow control valve 94 or some other suitable measuring device . The mass can now be further processed in subsequent operations of a normal nature.

Claims

1. Process for treating cellulosic material which is heated, dried and degassed under vacuum, characterized by the combination of the following features: heating the material in a first container to drive off moisture at a temperature slightly below the boiling point, transferring the material to another container in which part of the existing moisture and gases occluded in the pores are removed, which material is kept as an expanded mass in both of the mentioned containers, after which the material is degassed under vacuum in a third container to remove a significant part of moisture and gases in the material before it is propped up.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that part of the steam or gases removed from the second container is returned to the lower area of this container in order to keep the material in a suspended state.