NO145923B - Fremgangsmaate og apparat til behandling av fibermasse - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte og apparat til behandling av fibermasse.

Description

Fremgangsmåte og apparat til behandling av fibermasse.

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et apparat til kontinuerlig behandling av fibermasse som nærmere angitt i ingressene til patentkravene henholdsvis 1 og 5.

Ved produksjon av celiuloseholdig fibermasse kreves for-skjellige former for behandling av massen, f.eks. vask og blekning., Blekning av massen krever behandling i flere trinn og skjer ved at der i hvert trinn tilføres massen et reagens. I svensk patentskrift 357 779 er der gjort utførlig rede for behandlingen i for-skjellige trinn og anført sammenligninger mellom resultater opp-nådd ved blekning ved høy og lav konsentrasjon.

Utbytning av væske i papirmasse mot annen væske er kjent fra svensk patentskrift 350 290, som beskriver et apparat til dette. Anvendelsen av et apparat som beskrevet i dette patentskrift til behandling av fibermasse er dog forbundet med ulemper. Behandlingen må utføres ved relativt lav konsentrasjon av massen, an-slagsvis maksimalt 12%. Væskeskiftningen skjer fra begge sider av en fiberkake innesluttet mellom to perforerte transportbånd. Behandlingsvæsken innføres i fiberkaken og blandes med forhånden-værende væske i denne, hvoretter væskeblanding fjernes fra fiberkaken. Behandlingen innebærer en utspedning av i fiberkaken inneholdt væske, som så i utspedd form delvis blir fjernet.

_ _ _ o

Hensikten med den foreliggende-oppfinnelse er å-skaffe en fremgangsmåte og et apparat hvormed et behandlingsfluidum i væskefase eller gassfase kan tilføres og impregnere en fibermasse som har høy konsentrasjon (18-50%), på en rask og enkel måte, samtidig som ulempene ved tidligere kjent teknikk er unngått eller i det minste vesentlig redusert.

Det problem som oppfinnelsen har til oppgave å løse, er å

gi anvisning på hvorledes et behandlingsfluidum i væskefase eller gassfase hvormed en fibermasse skal behandles, raskt skal kunne tilføres fibermassen når denne har en høy konsentrasjon (18-50%), og i den forbindelse fordeles jevnt i massen så det blir bragt i kontakt med de enkelte fibre.

Oppfinnelsen løser dette problem ved forholdsregler som angitt i patentkravene. Ved avfattelsen av disse er der tatt hensyn til det forhold at svensk patentskrift 349 340 kan opp-fattes å vise en fremgangsmåte og et apparat som angitt innled-ningsvis, altså i samsvar med ingressene til patentkrav 1 resp.5. Like overfor hva som er kjent fra dette patentskrift,utmerker den foreliggende oppfinnelsesgjenstand seg således i første rekke ved tilføyelsen av et tredje kanalparti med ekspansjon og intens impregnering for oppnåelse av den ovennevnte hensikt.

Også like overfor teknikkens stadium forøvrig medfører oppfinnelsen en rekke fordeler, fremfor alt når den anvendes innen prosessteknikken for blekning av fibermasse. Impregnering av fibermassen ved høy konsentrasjon med reagenser som anvendes for blekeprosessen, medfører at reaksjonen skjer raskere enn ved lav konsentrasjon. I svensk patentskrift 357 779 er der i tabell 1 angitt data for blekning av massen med en konsentrasjon av 30%

(høy konsentrasjon) sammenholdt med den samme blekeprosess ved samme slags masse med en konsentrasjon av 3-12% (lav konsentrasjon). Av sammenligningen fremgår det at den samlede reaksjonstid var 600 min ved lav konsentrasjon og 63 min ved høy konsentrasjon. Det anførte forbruk av kjemikalier er ved høy konsentrasjon bare

""ca. 56% av forbruket ved lav konsentrasjon. Reduksjon av reak-sjonstiden ved høy konsentrasjonsblekning til noe mere enn en tiendedel av tiden ved lav konsentrasjonsblekning innebærer at det

volum av masse som må rommes i blekeriet under prosessen, blir betydelig redusert. Apparater og behandlingskar som behøves for blekeprosessen, kan derfor reduseres vesentlig i volum.

I de fleste av blekeprosessens behandlingstrinn kreves det at fibermassen holdes på en relativt høy temperatur av 70-100°C. Ved høy. konsentrasjon av massen behøves der mindre energi til oppvarmningen sammenholdt med energiforbruket ved konvensjonell blekning ved lav massekonsentrasjon.

Oppfinnelsen kan også anvendes til oppvarmning eller kjøling av fibermasse f.eks. ved nedmaling ved høy konsentrasjon. Oppvarmning kan realiseres enkelt ved den høye konsentrasjon, noe som innebærer redusert energiforbruk.

Et apparat ifølge oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet under henvisning til tegningen. Fig.1 viser skjematisk tverrsnitt av et apparat ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 anskueliggjør skjematisk forløpet av en fortrengning

av vaskevæske og en etterfølgende impregnering.

Apparatet på fig. 1 innbefatter en roterende trommel 11 hvis mantel 13 er utført som væskegjennomtrengelig silelement. Trommelen 11 er med akseltapper 15 lagret i et (ikke vist) maskinstativ og er forsynt med driv- og omdreiningstallregulerings-anordninger 17. Utenom trommelen 11 er der anbragt en kappe 19 som mellom seg og mantelen 13 hos trommelen 11 avgrenser et lukket rom 21 på en slik måte at den radiale avstand fra mantelen 13

til kappen 19 avtar fra begynnelsen av rommet 21 til dets slutt, regnet i trommelens rotasjonsretning. Ved begynnelsen av rommet 21 er kappen 19 forsynt med regulerbare tilløpsanordninger 23 for fibersuspensjon, innrettet til å spre en strøm av suspensjon jevnt over hele bredden av mantelen 13. Den første del av rommet 21, regnet i trommelens rotasjonsretning, tjener som en baneform-ningss one 25, som i rommet 21, stadig regnet i rotasjonsretningen, etterfølges av en vaskesone 27, en tetningssone 29, en behand-lingssone 31 og en pressesone 33. Langs vaskesonen 27 og behandlingssonen 31 er kappen forsynt med perforeringer. Utenfor kappen 19 strekker der seg langs vaskesonen 27 et vaskevæske-kammer 35 for tilførsel av vaskevæske gjennom perforeringene i kappen 19. Langs behandlingssonen 31 strekker der seg utenfor kappen 19 et annet kammer 37 som tjener til å tilføre behand-lingsf luidum gjennom de tilsvarende perforeringer i kappen 19. Vaskevæskekammeret 35 har tilløpsanordninger 39 som innbefatter minst en servostyrt reguleringsventil 41. Kammeret 37 er forsynt med ett eller flere tilløpsrør 43, likeledes med servostyrte reguleringsventiler 45. Mellom -vaskesonen 27 og behandlingssonen 31 sitter en dreibar pressvalse 47 hvis mantel ikke er gjennomtrengelig for væske, og som sammen med mantelen 13 hos trommelen 11 danner tetningssonen 29. Etter behandlingssonen 31 følger en pressvalse 49 med ikke væskegjennomtrengelig mantel. Pressvalsene 47 og 49 er med akseltapper henholdsvis 51 og 53 lagret i samme maskinstativ som trommelen 11 og danner med dennes mantel 13 pressesteder henholdsvis 55 og 57 hvis spaltevidder er hovedsakelig konstante under drift. Akseltappene 53 på pressvalsen 49 er forsynt med trykkmålere 59, f.eks. strekklapper, innrettet til å utsende signaler svarende til linjetrykket på pressestedet 57. Etter pressestedet 57 sitter en avtager- og

utmatningsanordning 61 dannet av et hylster 63 som omslutter en kombinert rive- og utmatningsskrue 65. Hylsteret er utrustet med en sjaber 67 i anlegg mot trommelens mantel 13 og med en glidete-tetning 69 mot pressvalsen 49. Ett eller flere tilførselsrør 71

for damp, forsynt med ventiler 73, er tilsluttet hylsteret 63. Utmatningsanordningen 61 er ved sin utløpsende forsynt med en ikke vist tilslutningsflens for tettende tilslutning til etterfølgende behandlingsapparatur. Til styring av forløpet av baneformning,

vask og behandling tjener et regulatorsystem som innbefatter et styreorgan 75 som med ledninger henholdsvis 77, 79, 81 og 83 er tilsluttet henholdsvis trykkmåleorganet 59, trommelens omdreiningstall-regulerings-anordninger 17 og reguleringsventilene 41 og 5 for henholdsvis vaskevæskekammeret 35 og kammeret 37. Regu-.

latorsystemets komponenter kan være elektriske, hydrauliske, pneumatiske eller mekaniske og av i og for seg kjent art. Til å transportere bort væske drenert til det indre av trommelen 11,

tjener et avløp 85.

"'Apparatet på fig. 1 virker på følgende måte:

En strøm av fibersuspensjon 87 med konstant volum pr. tids-. enhet blir under trykk tilført baneformningssonen 25 i rommet 21 gjennom tilløpsanordningene 23, samtidig som trommelen 11 bringes til å rotere med hovedsakelig konstant omdreiningstall. På grunn av~tryklcforskjell" mellom rommet 21 og det indre av trommelen 11 strømmer suspensjonsvæske 89 gjennom trommelens mantel 13, og der dannes en fiberbane 91 på mantelen. Under transport på mantelen

13 gjennom baneformningssonen 25 tiltar fiberbanen stadig i

tykkelse inntil den helt fyller mellomrommet mellom mantelen 13

og kappen 19. Deretter blir fiberbanen 91 som følge av at rommet 21 konvergerer i trommelens rotasjonsretning, underkastet en suksessiv kompresjon under sin transport frem til tetningssonen 29, hvorved suspensjonsvæsken 89 blir presset ut gjennom mantelen 13. Når fiberbanen passerer gjennom vaskesonen 27, blir et

konstant volum av vaskevæske pr. tidsenhet presset under trykk gjennom perforeringene i kappen 19 og inn i fiberbanen 91. Vaskevæsken 93 fortrenger derved den i fiberbanen 91 gjenværende suspensjonsvæske 89 til et grenseskikt mellom vaskevæsken 93 og suspensjonsvæsken 89 langs en linje A-A' (se fig.2) i fiberbanen 91. Den fortrengte suspensjonsvæske 89 renner bort gjennom

mantelen 13. Under passasjen gjennom vaskesonen 27 og tetningssonen 29 inneholder derfor bare et skikt av fiberbanen 91 nærmest mantelen 13, dvs. under linjen A-A', suspensjonsvæske 89, mens fiberbanen forøvrig bare inneholder vaskevæske 93. På pressestedet 55 som danner tetningssonen 29, blir fiberbanen 91 kom-primert til en konsentrasjon av 30-70% og til en tykkelse som er mindre enn tykkelsen av den del av fiberbanen 91 som ved begynnelsen av tetningssonen 29 bare inneholdt vaskevæske 93. Da mantelen hos pressvalsen 47 er massiv, kan dreneringen på pressestedet 55 bare skje gjennom trommelens mantel 13, hvorunder først all suspensjonsvæske 89 som er tilbake i fiberbanen 91, og deretter en del av vaskevæsken 93 blir presset ut gjennom mantelen. Bare på selve pressestedet 55 blir således en viss kvantitet av vaskevæske 93 presset ut gjennom mantelen 13 og blandet med suspensjonsvæske 89 i det indre av trommelen 11.

Etterat fiberbanen har passert pressestedet 55 i tetningssonen 29, får den ekspandere fritt i behandlingssonen 31 samtidig som et konstant volum av impregneringsfluidum 95 pr. tidsenhet presses under trykk gjennom perforeringene i kappen 1.9 og inn i fiberbanen 91. Siden fiberbanen under ekspansjonen søker å få fylt igjen de hulrom som oppstår ved ekspansjonen, skjer impreg-neringsf luidets inntrengen i fiberbanen meget raskt og effektivt.

- I-.siste del_„av impregneringssonen 31 , jregnet i rotasjonsretningen for trommelen 11, forårsaker impregneringsfluidet 95 en fortrengning av i fiberbanen gjenværende vaskevæske, som for en stor del består av vaskevæske som påny har vætet fiberbanen etter pressestedet 55 ved tilbakesugning via mantelperforeringen. Et grenseskikt mellom impregneringsfluidet og vaskevæsken oppstår langs en linje B-B<1> i fiberbanen 91 som vist på fig. 2. Den fortrengte vaskevæske renner bort gjennom mantelen 13. Fortrengningsforløpet, som skjer analogt med det som ble beskrevet med hensyn til for-trengningen av suspensjonsvæske med vaskevæske, kulminerer på pressestedet 57, hvor vaskevæske 93 presses ut og en del av impregneringsfluidet trenger gjennom fiberbanen og inn i det indre av trommelen 11. På grunn av den sterke kompresjon av fiberbanen på pressestedet 55 tjener fiberbanen 91 her som tetning i tetningssonen 29 mellom vaskesonen 27 og behandlingssonen 31 og forhindrer at behandlingsfluidum strømmer fra behandlingssonen 31 inn i

vaskesonen 27.

Foråt fortrengningsforløpene skal foregå som tilsiktet, dvs. fortrengning av suspensjonsvæske ned til linjen A-A' og av vaskevæske ned til linjen B-B' som vist på fig. 2, er de følgende variable samordnet i et regulatorsystem: Linjetrykket på pressestedet 55, omdreiningstallet for trommelen 11 og volumene av vaske-væskestrømmen 93 og impregnerningsvæskestrømmen 95. Spaltevidden på pressestedet 57 samt tilstrømningen av fibersuspensjon holdes hovedsakelig konstante med i og for seg kjente innretninger som ikke er vist på tegningen. Trykkmåleorganene 59 sender under drift fortløpende signaler som angir linjetrykkets måleverdi, til styreorganer 75 hvor de sammenlignes med en innstilt Ønskeverdi.

Ved avvik mellom disse verdier utsender styreorganet 75 korrek-sjonssignaler til omdreiningstall-reguleringsanordningene 17 for

trommelen 11 på en slik måte at trommelens omdreiningstall avtar når linjetrykket synker. Styreorganet 75 utsender samtidig

signaler avhengige av måleverdien av trommelens omdreiningstall

til de servostyrte reguleringsventiler 41 og 45 for å korrigere strømningen av vaskevæske 39 til vaskevæskekammeret 35, resp.

strømningen av impregneringsfluidum 95 til kammeret 37.

Etterat fiberbanen 91 har passert pressestedet 57 i presse-sonen 33, blir den med sjaberen 67 skilt fra mantelen 13 hos trommelen 11 og ført inn•i avtager- og utmatningsanordningen 61.

Fiberbanen får der ekspandere fritt og søker herunder å fylle

igjen de hulrom som derved oppstår. Et gassformet fluidum, hen-siktsmessig vanndamp, tilføres avtager- og utmatningsanordningen

61 under trykk gjennom tilførselsrøret 71. De nevnte hulrom

fylles igjen med dette gassformede fluidum, som dermed blokkerer fiberbanen mot luftabsorbsjon.. Ved hjelp av riv- og mateskruen 65 blir fiberbanen revet opp og utmatet under trykk fra apparatet til etterfølgende trinn i produksjonen.

I det foregående er det angitt at behandlingsfluidet kan ut-gjøres av behandlingsfluidum anvendelig for blekning av celluloseholdig fibermasse. I den forbindelse tenker man foruten på kon-vensjonelle blekemidler som klor, klordioksyd, hydrogenperoksyd, oksygengass m.v., også på benyttede reagenser og katalysatorer som natriumhydroksyd, ammoniakk, magnesiumkarbonat, alkalimetall-borater m.fl. samt kombinasjoner av de ovennevnte midler.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte til kontinuerlig behandling av fibermasse hvor en fibersuspensjon (7) av celluloseholdig materiale i en suspensjonsvæske (89) kontinuerlig innmates i den vide ende av et første konvergerende parti (25) av en behandlingskanal (21) dannet mellom et i en endeløs bane løpende væskegjennomtrengelig silelement (13) og en kappe (19) som inneslutter silelementet, den innmatede fibersuspensjon (87) bringes til på silelementet (13) å drenere ensidig til en løpende fiberbane (91) av slik tykkelse at fiberbanen ved slutten av det første parti (25) helt utfyller kanalens (21) tverrsnitt, og den dannede fiberbane (91) under tiltagende komprimering forårsaket av kappen (19) bringes til å løpe gjennom et annet kanalparti (27) med fortsatt konvergens, samtidig som der i dette annet parti (27) innføres en behandlingsvæske (93) i fiberbanen (91) utelukkende i retning fra kappen (19) mot silelementet (13) for å fortrenge gjenværende suspensjonsvæske (89) i fiberbanen, hvoretter fiberbanen (91) på et pressested (55) dannet mellom silelementet (13) og en roterbar pressvalse (47) med større radius enn det annet kanalpartis (27) tverrsnitts-høyde umiddelbart foran pressvalsen (47) blir presset til et tørrstoffinnhold mellom 30 og 70%, karakterisert ved at fiberbanen (91) straks deretter bringes til å løpe gjennom et tredje parti (31) av behandlingskanalen (21), og at den i dette tredje parti tillates å ekspandere etter den kraftige sammenpresning på pressestedet (55) mens et væske- eller gassformet impregneringsfluidum (95) under trykk innføres i fiberbanen (91) utelukkende i retning fra kappen (19) mot silelementet (13).

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at impregneringsfluidet (95) har blekningsegenskaper.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at impregneringsfluidet (95) vesentlig utgjøres av vanndamp.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at fiberbanen (91) inneholdende impreg-neringsf luidet (95) derpå bringes til å passere et annet pressested (57) dannet mellom silelementet (13) og en annen roterbar pressvalse (49) .

5. Apparat til kontinuerlig behandling av fibermasse ved en fremgangsmåte som angitt i krav 1, omfattende en roterbar trommel (11) med en mantel (13) utført som væskegjennomtrengelig silelement, innvendig avløp (85) samt driv- og omdreiningstallregulerings-an-ordninger (17), og en kappe (19) som omgir trommelen (11 og er innrettet til mellom seg og trommelens (11) mantel (13) å avgrense en periferisk behandlingskanal (21) som har et første i trommelens (11) rotasjonsretning konvergerende kanalparti (25) med en innløpsende og organ (23) for tilførsel av en fibersuspensjon (87) av celluloseholdig materiale i suspensjonsvæsken (89) til innløpsenden for dannelse av en fiberbane (91) på trommelens mantel (13) ved ensidig drenering av suspensjonsvæsken (89) gjennom mantelen (13).. inn i trommelen (11) , samtidig som det første kanalparti (25) ved sin annen ende har slik radial høyde at fiberbanen (91) der helt utfyller kanaltverrsnittet, og kanalen har et annet kanalparti (27) méd fortsatt konvergens og organer (35, 39, 41) til innføring av en behandlingsvæske (93) i fiberbanen (91) utelukkende i retning, fra kappen (19) mot silelementet (13) for å fortrenge gjenværende suspensjonsvæske i fiberbanen inn i trommelen (11), idet dette annet kanalparti (27) avsluttes med en roterbar valse (47), som har større radius enn det annet kanalpartis (27) minste radiale høyde, og som sammen med trommelens (11) mantel (13) Hanner ~et~ pressested—(55)- egnet- til å komprimere-fiberbanen (91) til et tørrstof f innhold mellom ca. 30 og 70 %, karakterisert ved at behandlingskanalen (21) etter pressvalsen (47) har et tredje kanalparti (31) med organer (37, 43, 45) til innføring av et væske- eller gassformet impregneringsfluidum (95) under trykk i fiberbanen (91), og at dette tredje kanalpartis (31) radiale høyde er større enn pressestedets (55) spaltevidde, så fiberbanen (91) når den med valsens (47) og trommelens (11) rotasjon mates ut av pressestedet (55), ekspanderer under inntrengen av impregneringsfluidet (95).

6. Anordning som angitt i krav 5, karakterisert ved organer (39, 41, 59, 75 og 81) til kvantitativ regulering av tilførselen av behandlingsvæske (93) til annet kanalparti (27) .

7. Anordning som angitt i krav 5 eller 6, karakterisert ved organer (43, 45, 59, 75 og 83) til kvantitativ regulering av tilførselen av impregneringsfluidum (95) til tredje kanalparti (31) .

8. Anordning som angitt i krav 6 eller 7, karakterisert ved at organene til kvantitativ regulering innbefatter trykkmåleorganer (59) innrettet til å avføle linjetrykket i et annet pressested (57) dannet mellom trommelen og en etter tredje kanalparti (31) anordnet pressvalse (49), og styreorganer (75) innrettet til å styre trommelens (11) omdreiningstall i avhengighet av dette linjetrykk.