NO129361B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og anlegg til impregnering ved

cellulosekokning.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved cellulosekokning hvor treflis eller lignende aelluloseholdig fibermateriale impregneres med i motstrøm til fibermaterialet drevet koklut i en impregneringsbeholder fra hvis bunn det impregnerte fibermateriale overføres til toppen av en koker hvori der foretas oppslutningskokning.

Oppfinnelsen angår også et anlegg til cellulosekokning under utførelse av fremgangsmåten..

Hensikten med oppfinnelsen er å høyne konsentrasjonen av den koklut fibermaterialet impregneres med, noe som medfører en for-kortelse av koketiden, en jevnere massekvalitet og andre fordeler. Normalt blir kokluten oppspedd med den fuktighet som følger med flisen, og også méd kondensert basningsdamp da der"vanligvis før impregneringen skjer en basning med damp. Flisen kan derfor vanskelig 3uge opp en

tilstrekkelig mengde lut til at dens innhold av virksomme kjemikalier

blir stort nok, så der under impregneringen og oppslutningskokningen må tilføres nye virksomme kj emikalier. ved - inndif fundering"'! fibermaterialet fra omgivende væske.

Ønsket om å la fibermaterialet inneholde den for ligninut-løsningen nødvendige mengde aktive kjemikalier allerede, fra begynnel-sen av oppslutningskokningen har man,søkt å realisere ved å. gi den anvendte koklut en høy konsentrasjon..Ved sulfatkokning 'inneholder' imidlertid den tilberedte hvitlut vanligvis ikke mere enn 130 - 150 gram aktivt alkali, NaOH ,+ Na2Spr. liter. Man har forsøkt å inn-dampe hvitluten for å høyne dens. konsentrasjon innen flisen blir impregnert. Dette innebærer imidlertid visse driftsproblemer som risiko for krystallisasjon, inkrustbele.gg -m.v. foruten at en separat inn-dampningsenhet faller kostbart.

Et annet forslag, som er'kjent fra svensk patentskrift nr. 209 571, går ut på å minske væske/ved-forholdet under kokningen ved å avdrive væske i form av damp fra den beholder hvori fibermaterialet impregneres med kokvæske. Også denne metode krever et omfattende apparatur til inndampning av kokvæsken-, : foruten at den er relativt vanskelig å gjennomføre uten spesialutrustning.

Den foreliggende oppfinnelse går ut på en- ny og enklere fremgangsmåte til å bevirke konsentrasjon av kokluten i forbindelse med flisens impregnering med denne. Fremgangsmåtens vesentlige; kjen-netegn består i at impregneringsbeholderen,som er helt adskilt fra kokeren,får tilført koklut som spres over en sone av impregneringsbeholderen beliggende i avpasset avstand fra såvel dens bunn som dens topp og derifra drives dels oppover i motstrøm til fibermaterialet under fortrengning av den væske som fibermaterialet inneholder ved. innføringen i impregneringsbeholderen, og dels nedover i medstrøm til fibermaterialet mot impregneringsbeholderens bunn. Den væske som flisen inneholder ved innføringen i impregneringssonen, blir altså fortrengt og kan ledes bort uten at der er innblandet noen større mengde virksomt alkali i den.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i side- og underkrav.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningen, som skjematisk anskueliggjør'oppfinnel-,sens anvendelse ved et eksempelvis valgt sulfatkokéanlegg.

Anlegget vil først'bli beskrevet med'hensyn til sin gene-.reile oppbygning.

Det viste anlegg omfatter tre behandlingsbéholdere, nemlig en basningsbeholder A, en impregneringsbeholder B og en koker C. Det behandlende fibermateriale, som fortrinnsvis utgjøres av treflis:(men også kan være hakkels, bagasse, siv eller andre celluldseholdige plan-tematerialer) tilføres basningsbeholderen A fra "en flislomme' 11 gjennom en lavtrykkssluse■13• Lavtrykksdamp med et trykk av f. eks. 1 ato tilføres .beholderen A gjennom' en ledning 15 og avdreven luft går 'ut gjennom en ledning 17. Fra basningsbeholderen, som flisen passerer i løpet av 2 - 5 minutter, faller flisen ned i en høytrykkssluse 19 omfattende en kik som kan dreie seg i' et hus og er utformet med lommer eller diametrale, kanaler. Derfra; pumpes flisen opp til toppen av impregneringsbeholderen B ved hjelp av en sirkulerende væske som med en pumpe 20 drives gjennom ledninger 21, 23. Væsken river med seg flis fra slusen 19 og driver flisen i suspensjon gjennom fremløps-ledningen 21 til rommet innenfor et silbelte 25 ved toppen av impregneringsbeholderen, hvor flisen mates videre ned av en matningsskrue 27. Væske som går gjennom silbeltet 25, føres gjennom en returled-ning 23 tilbake til slusen 19. Flisen drives gjennom høytrykksslusens lommer ved hjelp av væske som med en pumpe 35 drives i sirkulasjon i en-sløyfe 37. Væske som sluses tilbake til lavtrykksiden, går fra denne sløyfe til en nivåtank 39 og føres derfra gjennom en ledning 41 og en pumpe 29 tilbake til høytrykkssiden. Ytterligere detaljer ved disse anordninger til innmatning av flis og koklut i en trykk-beholder kan være som vist og beskrevet i de svenske patentskrifter nr. 117 256 og 174 094.

Impregneringsbeholderen B er anordnet stående og utformet langstrakt og med sirkelrundt tverrsnitt som er konstant over hele lengden eller vider seg ut nedover. Ved dens bunn sitter en anordning til kontinuerlig utmatning av flisen som under den kontinuerlige vandring nedover.impregneres med koklut. Denne utmatningsanordning omfatter en skive '45 som kan dreies av en vertikal aksel 43 og strekker seg over størstedelen av impregneringsbeholderens tverrsnitt samt har.en eller flere radiale gjehnomløpsåpninger. Dreieskiven kan fortrinnsvis være utført i samsvar med svensk patentskrift nr. l80 289. Når den dreies, vil flis bli skilt fra den relativt fast sammenholdte flissøyle og falle ned i. det underliggende rom 47, hvor der skjer fortynning med væske tilført gjennom sprøyteanordningen 49 så der

fås en relativt lettflytende flissuspensjon. En krave 51 festet til veggen av beholderen hindrer flispartikler i å passere forbi kanten

av skiven, hvor de ellers lett kunne kile seg fast. Impregneringen krever en tid fra 10 - 60 minutter.

Fra bunnen av impregneringsbeholderen B blir flissuspen--sjonen overført til toppen av kokeren C ved hjelp av væske (koklut) som sirkulerer i ledninger 53 og 55.' Fremløpsledningen 53 er direkte tilsluttet et utløp '57 ved. bunnen av impregneringsbeholderen. I returledningen 55, som er tilsluttet sprøyteanordningen 49, er der innsatt en pumpe 59. Ved hjelp, av denne pumpe blir- der i ledningene 53 °S

55 og i rommet 47 opprettholdt', en så' kraftig strøm at flis som kommer inn i den, blir revet med og spylt ut gjennom utløpet 57. Skiven 45 tjener herunder som en avskjermning som holder flissøylen tilbake så den ikke stenger utløpet og oppspedningen kan konsentreres til området like ved utløpet 57-

Ved kokertoppen er ledningene -53, 55 tilsluttet en' avsilings-anordning 52. ■Fremløpsledningen 53 munner inn i denne innenfor en sylindrisk sil 54, og returledningen 55 er tilsluttet utenfor denne sil. Den flis som holdes tilbake av silen, blir ved hjelp av én motordreven mateskrue 56 drevet opp gjennom avsiiingsanordningens skrånende hus og avgitt ved dettes øvre ende, hvor flisen ved sin egen tyngde faller ned i kokeren..

I øvre del av kokeren tilføres høytrykksdamp gjennom en ledning 61 i slik mengde at der i kokeren blir opprettholdt et trykk av størrelsesorden 10 ato og en temperatur av størrelsesorden 160 - l80° C. For en eventuelt nødvendig ytterligere oppvarmning finnes der et sirkulasjonskretsløp for kokluten, bestående av et silbelte

63, en pumpe 65, en varmeveksler 67 og en sentral'returledning 69- -

I kokerens nedre del utføres motstrømsvask av det kokte fibermateriale ved hjelp av vaskevæske som tas fra en ledning 71 og pumpes inn i kokerens nedre ende i en mengde som reguleres slik at kokeran holdes fyllt med væske til ønsket nivå. Vaskevæsken oppvarmes indirekte med damp i et kretsløp som omfatter et silbelte 79, en pumpe' 81, en varmeveksler 83 .og'et sentralt tilførselsrør S5-- Den således opp-varmede vaskevæske drives i motstrøm opp gjennom den langsomt nedad-vandrende flissøyle og fortrenger- derved dennes innhold av forbrukt koklut, som går ut gjennom et' silbelte 87 og overføres til to serie-koblede b lås et anke r..89, 90. Ved hjelp av et silbelte 92, en pumpe 93 og en sentral ledning 95 sr det mulig å opprettholde en forsert horisontal og radial væskestrømning noe-over silbeltet 87, hvorved vaskeeffekten bedres. Det kokte.fibermateriale mates ut ved kokerens nedre ende ved hjelp av en roterende skraper 99 og-;en utslusnings-anordning 101.

Por anvendelse av den foreliggende.oppfinnelse ved det, ovenfor beskrevne anlegg er der vist en spesiell, utformning av impregneringsbeholderen B. Således er denne forsynt med et silbelte 28 som er innsatt i veggen av dens øvre del og tjener til å skille; væske fra flissøylen. Til dette silbelte er det sluttet en ledning 30 hvorigjennom den avsilte væske kan føres til det ikke viste gjen-vinningsanlegg som avluten fra kokeren C tilføres. Ledningen 30 kan til dette formål enten via en ventil 32 tilsluttes blåsetanken 90 eller alternativt via en ventil 34 tilsluttes ledningen 95 og derved blandes med avluten allerede i kokeren.

Hele eller størstedelen av den mengde hvitlut som kreves til oppslutning av fibermaterialet, spres ut over enmidtsone av impregneringsbeholderen . Hvitlut tatt fra en ledning 31 blir ved hjelp av en høytrykkspumpe 36 pumpet inn i en ledning 38 tilsluttet et kretsløp bestående av et silbelte 40 i beholderens vegg, en sirkula-sjonspumpe 42, en varmeveksler 44 og et sentralt innløpsrør 46. I varmeveksleren varmes luten opp til så høy temperatur at flislut-blandingen i praktisk talt hele impregneringsbeholderen eller ihvert-fall i rommet nedenfor.silbeltet 28 antar en temperatur av 90 - 150°C. I impregneringsbeholderen hersker praktisk talt samme trykk som i kokeren, da forbindelsesledningen 53 ikke.inneholder noen trykksperring og bare byr ubetydelig strømningsmotstand.

Den gjennom ledningen 46 tilførte lut som spres ut over beholderens tverrsnittsareal, blir fordelt på en andel som går i medstrøm til flisen mot bunnen av impregneringsbeholderen og derfra videre til kokeren C, og en annen andel som går i motstrøm til flisen oppover mot silen 28. Den sistnevnte del fortrenger den væske som flisen er blandet med ved inngangen til impregneringsbeholderen, og som utgjøres av fuktighet i flisen, kondensert basningsdamp samt svartlut som tas fra en ledning 33 og tjener som transportvæske for utspyling av flisen fra slusen 19 og overføring til toppen av impregneringsbeholderen. Denne fortrengte væske, som ikke inneholder noen for oppslutningskokningen vesentlige kjemikalier, går bort gjennom silen 28 og blir således skilt fra flisen, hvis porer og mellomrom iste;- i den er fyllt opp med hvitlut. Selvsagt kan ikke all tidligere væske i flisen drives ut, så det nye væskeinnhold i flisen kan ikke få samme høyé alkalikonsentrasjon som den hvitlut som tilføres i ledningen 38. Men konsentrasjonen av virksomt alkali blir betydelig høyere enn om hvitlut én vår blitt innblandet i f ibersuspensjorien ,'.d. v. s. ' uten noen dirigert strømning i forhold til denne og uten fjernelse av noen alkalifattig fraksjon fra den.

Under hvitlutehs vandring i motstrøm til" flisen oppover mot silen 28 diffunderer den inn i fibermaterialet, og dens alkali-innhold blir'for en stor del forbrukt under utløsning av hemicellu-lose m.v. fra materialet. Denne forbrukte eller svekkede lut tillike med reaksjonsprodukter kan' likeledes fjernes gjennom siloen 28 og føres bort til gjenvinningen, nemlig ved åt lutstrømningen oppover gjøres tilstrekkelig kraftig, skjønt dette kan innebære et visst sløseri med alkali.

Det kan være hensiktsmessig å tilføre innmatningssirku-lasjonen en slik mengde av svartlut åt et overskudd av den' sammen med fuktighet'fra flisen og dampkondensat blir drevet mot silen 28 allerede i den øverste ende av impregneringskaret, altså i medstrøm 'til flissøylen.

Videre kari det i visse tilfeller være gunstig helt "eller delvis å erstatte denne svartlut med hvitlut. Dette kan skje ved at hvitlut fra ledningen 31 ved hjelp av en ventil 48 føres'"inn i den ledning 50 som' fører til toppen av impregneringsbeholderen. Mengden av totalt tilført hvitlut' og de andeler av denne som går til for-skjellige steder, kan reguleres med ventiler 10 og 12 som styres av mengderegulatorer. Mengden av hvitlut til toppen bør stilles inn slik at den praktisk talt blir oppbrukt' i veden i beholderens øvre del, så ikke'for meget alkali går tapt gjennom silen 28.

Ved at man på den ovenfor beskrevne måte forhindrer opp-spedning av den hvitlut som' den fra impregneringskaret utmatede flis er impregnert méd, vil flisen i sine porer etter drenering i av-silingsånordningen 52 inneholde tilstrekkélig meget alkali for den étterfølgende oppslutningskokning, som derfor kan skjé i dampfase". Væskespeilét i kokeren kan således legges umiddelbart ovenfor sil-beitet' 87- Alternativt kan'mari dog la en viss mengde fri lut renne over fra avsilingsanordningen 52'til kokeren, og legge væskenivået så høyt (f.eks.1 som vist på tegningen) at oppslutningskokningen helt eller delvis skjer i væskefase. Man vinner også i dette tilfelle den fordel at ligninutløsningen skjer ved høy lutkonsentrasjon og "koketidéri dermed 'kan'kortes' inn.

Den mengde væske som tappes ut gjennom silen 28, er bestemt ved det forhold mellom væske- og vedinnhold som ønskes under kokningen, og ved den totale væskestrøm til impregneringsbeholderen. Væskebalansen over impregneringsbeholderen kan f.eks. være:

Den utmatede flis fra impregneringsbeholderen vil da pr. tonn fiber tørrstoff inneholde en væskemengde av 2 v? lut, som ved' barved med tetthet 0,40 praktisk talt fullstendig kan oppsuges av flisens porer.

Hvis den i dette eksempel tilførte hvitlutmengde forutsettes å inneholde 165 kg effektivt alkali (NaOH + 1/2 Na2S) pr., tonn absolutt tørr ved og der under impregneringen forbrukes 90 kg effektivt alkali, blir konsentrasjonen av den væske som overføres til kokeren med flisen,

165 - 90

lik —2 q = 37 gram pr. liter effektivt alkali. Dette gode re-sultat oppnås under forutsetning av at den væskemengde som tas ut gjennom silen 28, ikke inneholder noen nevneverdig mengde effektivt alkali . I praksis har dette vist seg mulig å realisere, så den av-tappede va-ske bare inneholder fuktighet fra flisen, kondensat av. basningsdamp, svartlut og en mindre del hvitlut, hvorfra.flisen har tatt opp praktisk talt alt effektivt alkali..

Den utførelse som er beskrevet ovenfor, kan innen oppfin-nelsens ramme selvsagt modifiseres med hensyn.til detaljene og særlig

når det gjelder plasering .og anordning av avtapningssilen 28 og lut-., tilførselen. Således kan,avsilingen skje ved toppen av impregneringsbeholderen, f.eks., ved at ledningen 30 tilsluttes rommet. utenfor topp-silen 25. Silen 28 .kan da falle bort.

Skjønt oppfinnelsen ovenfor er beskrevet i forbindelse med sulfatkokning, er den også anvendelig ved annen alkalisk kokning.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte ved cellulosekokning hvor treflis eller lignende cellulDseholdig fibermateriale impregneres med i motstrøm til

fibermateriålet' drévet koklut i en impregneringsbeholder, fra hvis bunn det impregnerte fibermaterialet kontinuerlig overføres til toppen av en koker hvori der foretas oppslutningskqkning, karakterisert ved at impregneringsbeholderen (B), som er helt adskilt fra kokeren, får tilført koklut som spres over en sone av impregneringsbeholderen (B) beliggende i avpasset avstand frå såvel dens bunn som dens topp og derifra drives dels oppover i motstrøm til fibermaterialet under fortrengning av den væske som fibermaterialet inneholder ved innføringen i impregneringsbeholderen, og dels nedover i medstrøm til fibermaterialet mot impregneringsbeholderens bunn.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert ved at den væske med lavere lutkonsentrasjon som fortrenges oppover av koklut, avsiles fra fibermaterialet på et sted (28) som, regnet i høyde-retning, ligger mellom impregneringsbeholderens topp og det sted hvor koklut spres ut i impregneringsbeholderen, og fjernes fra denne.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at koklut på i og for seg kjent måte tilføres sentralt i impregneringsbeholderen (ved 46) og spres over fibermaterialsøylens tverrsnitt, avtappes ved periferien og resirkuleres gjennom en varmeveksler og tilbake tii beholderen.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at koklut sammen med forbrukt kokevæske innføres i impregneringsbeholderen ved toppen sammen med fibermaterialet, og at en væskemengde tilsvarende helt eller delvis forbrukte kokekjemikalier samt den væske som fortrenges av den koklut som tilføres lenger nede, avsiles og ledes bort gjennom ledning (30) for gjenvinning av kjemikalier.

5. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at impregneringen som i og; for seg kjent skjer ved hovedsakelig samme trykk som oppslutningskokningen.

6. Anlegg for cellulosekokning bestemt for utførelse av en fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1 - 5> og bestående av en kontinuerlig oppslutningskoker og en forkoblet impregneringsbeholder innrettet for kontinuerlig nedadrettet materialtransport, og fra hvis bunn det impregnerte fibermateriale tilføres kokertoppen gjennom en ledning (53), karakterisert ved at impregneringsbeholderen (B) er forsynt med en ledning (46) for tilførsel av koklut til impregneringsbeholderen, hvilken ledning har et utløp som ligger på et nivå mellom beholderens nedre ende og en sil (28) hvorigjennom væske som er fortrengt av koklut som strømmer oppover i motstrøm til fibermaterialet, skilles fra fibermaterialet, og at der fra impregneringsbeholderen fører en ledning (30) til bortføring av den fraskilte væske, hvilken ledning eventuelt er tilsluttet en avløpsledning for brukt kokevæske.

7. Anlegg som angitt i krav 6, karakterisert ved at silen (28) er plasert på et nivå som har en avstand til toppen av impregneringsbeholderen lik 1/5 til 1/3 av dennes høyde.

8. Anlegg som- angitt i krav 6, karakterisert ved at den nevnte tilførselsledning (46) har sitt utløp på et sted som ligger på midtre tredjedel av impregneringsbeholderens høyde.

9. Anlegg som angitt i krav 6 eller 8,karakterisert ved at der i impregneringsbeholderens vegg er innsatt en sil (40) på samme nivå som eller noe lavere nivå enn luttilførselsledningens (46) utløp, og ved organer (42, 44) til å sirkulere og varme opp luten i et kretsløp som denne sil (40) og denne ledning (46) inngår i.