NO157109B - Fremgangsmaate til satsvis koking av cellulose i koker. - Google Patents

Description

Det er kjent å gjenvinne varme ved koking av cellulosemasse hvor kokevæsken i kokecyklusens sluttfase føres til en under trykk stående utjevningscisterne, jfr. norsk patent nr. 44 111 og nr. 57 679. Fra finsk patent nr. 18 429 er det kjent ved fremstilling av cellulosemasse å overføre kokevæsken etter avsluttet kok, under hovedsakelig samme trykk og temperatur som hersket i kokeren, til et separat kar, og å over-

føre dampen fra gjenværende masse i kokeren til en eller flere damp-akkumulatorer.

Fra US-patent 1 776 761 er det kjent en fremgangsmåte for utblåsing av masse fra en koker, hvorved en del av kokevæsken overføres til et oppholdskar utenfor kokeren. Når kokingen er avsluttet, returneres denne væske til kokeren for å lette transporten av masse ut fra kokeren.

US-patent 1 836 862 beskriver hvorden den siste rest av kokevæske fortrenges fra massefibrene ved hjelp av vann med en temperatur på 100°C. Under denne operasjon holdes kokeren under trykk ved hjelp av trykkluft. Ved vaskingens begynnelse har massen og gjenværende kokevæske en temperatur på 170°C.

Når all kokevæske er fortrengt, har masse og vann en temperatur på 100°C.

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til satsvis koking av cellulose i koker, hvorved kokevæskens varmeinnhold anvendes i kokeprosessen, og hvor kokevæsken i kokesyklusens sluttstadium føres til en under trykk stående utjevningssisterne, karakterisert ved at vaskevæske, fortrinnsvis filtrat fra filtervaskning, tilføres kokeren for forvaskning av massen ved relativt lav temperatur, fortrinnsvis slik at temperaturen i blandingen av vaskevæske og masse blir 105°C eller lavere, hvorpå en dampstrøm ledes fra utjevningssisternen til kokeren for derifra å utblåse dens masseinnhold ved en temperatur på 90-105°C, hvilket innebærer såkalt kaldblåsning. Det vil ses at fremgangsmåten innebærer en kombina-sjon av forvasking av massen ved relativt lav temperatur og utblåsing av massen ved hjelp av en dampstrøm fra cisternen.

Fra utjevningscisternen ledes den varme kokevæske til en eller flere avspenningssykloner. Disse står under lavere trykk enn utjevningscisternen for kokevæske. Den i syklonene produserte damp kan for en del utnyttes i kokeriet ved neste koke-syklus's begynnelse samt i separate hjelpeprosesser. Herved spa-res fersk damp i sammenligning med et konvensjonelt system. Resten av den avspente damp ledes til overflatekondensatorer, dvs. et varmegjenvinningsaggregat i hvilket varmt vann fremstil-les. De med den avspente dampen frigjorte luktgasser og meta-noldamper kan på grunn av at strømningen er regulert via en vel-kjent flertrinnskondensatorprosess ledes til luktgassrense-systemet.

Etter tømning av kokevæske blir sekundærvarmen i den i flisen tilbakeværende væske tatt vare på ved hjelp av cr, i cg for seg kjent nedgassingsteknikk. Trykket i kokeren senkes herved til litt over atmosfæretrykk. Den produserte dampstrøm fø-res til et varmegjenvinningsaggregat sammen med eller i steden for en dampstrøm fra en avspenningssyklon til hvilken det føres væske fra utjevningscisternen, idet sistnevnte dampstrøm regu-leres slik at den kombinerte dampstrøm holdes hovedsakelig konstant. Den frie væske i kokeren utsuges gjennom en sil i kokerbunnen.

Kokeren fylles så med filtrat fra massevaskeriet og blåses tom ved hjelp av damp avspent fra utjevningscisternen. Herved oppnås en forvaskning av massen.

Filtratet, dvs. vaskevæsken, tilføres hensiktsmessig kokeren med en relativt lav temperatur, dvs. fortrinnsvis slik at temperaturen i blandingen av vaskevæske og masse blir 105°C eller lavere. Kokerinnholdet kan så blåses ved en temperatur på fortrinnsvis 90-105°C, hvilket innebærer kaldblåsning.

Det er fordelaktig at vaskevæske tilføres kokeren gjennom en i kokerens bunn anordnet sil med sikte på å fordele vaskevæske jevnt i kokerbunnen.

Det kan også være hensiktsmessig å tilføre en regulert strøm av vaskevæske gjennom en i kokerens bunn anordnet sil under blåsningen inn i den koniske del av kokerens bunn med sikte på å minske friksjonen i strømmen gjennom denne del av kokeren og derigjennom lette tømningen av kokeren.

I slike tilfeller hvor forstyrrelser inntreffer i en massefabrikk, eksempelvis ved en koker, slik at dampforbruket tidvis nedsettes, finnes det i henhold til oppfinnelsen en mulighet for å lede ekstern høytrykksdamp, dvs. fra dampkjelen kommende damp, til utjevningscisternen for å utnytte denne dampen istedenfor å blåse den ut i luften.

Den nye fremgangsmåte oppviser en rekke fordeler med hen-syn til fabrikkens dampforbruk, prosessen, massekvaliteten, vas-keeffekten og miljøvernet, hvilket fremgår av nedenstående opp-stilling.

Fordeler vedrørende fabrikkens dampforbruk

Teoretisk er 100 % av kokets latente varme tilgjengelig

i form av en kontrollert sekundærdampstrøm. Jevnført med et konvensjonelt varmegjenvinningssystem har man herved oppnådd en større valgfrihet ved utnyttelsen av sekundærvarmen. Dessuten ivaretas sekundærvarmen på et høyere energinivå enn tidligere.

Variasjonene i primærdampstrømmen til kokeriet kan minskes.

Prosessfordeler

I alminnelighet kan det sies at de beste egenskaper hos den kontinuerlige og satsvise kokeprosess kombineres.

Den sekundære varmestrøm fra kokeriet kan med større sik-kerhet enn tidligere kobles til forskjellige hjelpeprosesser, ettersom strømmene ikke påvirkes fra forstyrrelser i hovedpro-sessen.

Forbedret massekvalitet

Metoden tillater blåsning av kokeren ved lav temperatur (90-105°C). Denne såkalte kaldblåsning innebærer at risiko for brudd på fiberveggen på grunn av voldsom ekspansjon av i fiberen bundet væske minskes sammenlignet med hva tilfellet er ved konvensjonell blåsning. Herved forbedres massens styrke-egenskaper.

Kappa-tallets variasjon minker ettersom det er mer øko-nomisk enn tidligere å anvende et høyt vann/ved-forhold ved kokningen.

Hvis det oppstår problemer under driften ved den videre behandling av masse (vaskeri, blekeri), oppnår man ved denne metode en mulighet til å la et ferdig kok vente i kokeren uten å forårsake reduksjon av kappa-tallet. Nedgassingen av kokeren til nær atmosfæretrykk samt tilførsel av filtrat fra vaskeriet senker massens temperatur, hvilket fører til at kokeprosessens reaksjonshastighet nedsettes til under et nivå som ikke påvirker massens kappa-tall.

Forbedret vaskeeffekt

Den frie kokevæske med høy konsentrasjon av kokékjemikali-er og fra veden oppløste bestanddeler uttas fra kokeren og er-stattes med en vaskevæske med lavere konsentrasjon av ovennevnte stoffer. Omblanding av vaskevæske og masse skjer dels i kokeren, dels i blåseledningen og blåsetanken. I blåsetanken skjer dessuten en diffusjon av kjemikalier fra i fiberen absorbert kon-sentrert kokevæske til den svakere vaskevæske. Herved oppnås en fortynning og derved en vaskeeffekt.

Det er mulig å forhøye temperaturen av vaskevannet i fil-tervaskningen uten at det foreligger noen større risiko for kokning i sugeledningen: temperaturen av basevæsken (basvatskan>_ til filtrene er lavere enn tidligere.

Forbedret miljøvern

Luktgassene fra kokeriet kan ledes til behandling som en jevn, kontrollert strøm.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal i det følgen-de beskrives nærmere under henvisning til tegningens tre figu-rer, hvor

fig. 1 viser et temperatur/tid-diagram for et satsvis utført

sulfatmassekok med konvensjonell varmegjenvinning; fig. 2 viser tilsvarende for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen;

fig. 3 skjematisk viser et anlegg for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Den konvensjonelle fremgangsmåte består av følgende trinn:

A-A 300 minutter inkl. 40 min. mellomtid.

På fig. 2 er det vist hvordan den nye fremgangsmåten kan utføres i et anlegg av det slag som er vist på fig. 3. Anlegget består av et antall kokere, vanligvis 8-12, hvorav bare en koker, med henvisningstallet 1 er vist. Sirkulasjoneoppvarm-ning er anordnet ved hjelp av varmeveksleren 2, som er forsynt med en sirkulasjonspumpe 3. Ekstern damp tilføres varmeveksleren 2 gjennom ledning 4. Den sirkulerende kokevæske réturneres til kokeren 1 gjennom en ledning 5 med en ventil 6. Ledningen 5 står via en ledning 7, som er forsynt med en ventil 8, i forbindelse med en utjevningscisterne 9, fra hvilken en ledning 10, som er forsynt med en ventil 11, leder tilbake til kokeren 1. Fra kokeren 1 leder en ledning 12, som er forsynt med en ventil 13, ut fra kokeren til blåsecisternen, som ikke er vist. Ledning-10 står i forbindelse med en ledning 14 for tilførsel av ny kokevæske. Denne ledning er forsynt med en ventil 15. En ledning 16, som er forsynt med en ventil 17, er forbundet med sirkulasjonsledningen gjennom varmeveksleren 2 og med sil i kokerbunnen. Utjevningscisternens 9 bunn står gjennom en ledning 18 dels, via en ledning 19 i forbindelse med en første avspenningssyklon 20 og dels", via en ledning 21 i forbindelse med en avspenningssyklon 22. Avspenningssyklonens 20 bunn er via en ledning 23 forbundet med avspenningssyklonen 22. Avspenningssyklonens 20 dampavløp er via en ledning 24 forbundet med en dampled-ning 25, utgående fra kokerens 1 topp. Ledningene 24,25 står også i forbindelse med øvrige kokere som ikke er vist. Avspenningssyklonens 22 dampavløp står via en ledning 27 i forbindelse med en ledning 28, som kommer fra kokerens 1 topp og er forsynt med en ventil 29. Ledningen 28 fører frem til varmegjenvinningsaggregatet 30, fra hvilket luktgasser uttas gjennom en ledning 31. Fra avspenningssyklonens 22 væskeavløp fører en ledning 32 til en svartlutcisterne. Fra utjevningscisternens 9 topp fører en ledning 34 med en ventil 26 til kokertoppen. Kokertoppen er via en ventil 35 tilsluttet en ledning 28. Ledning 36, som er forsynt med en ventil 37, er forbundet med ledning 16. Ledning 19 er forsynt med en ventil 38. Ledning 23 er forsynt med en ventil 39. Ledning 21 er forsynt med en ventil 40.

Anlegget fungerer på følgende måte:

A-A 300 minutter inkl. 35 min. mellomtid.

A-B Flisfyllingen startes ved at man åpner kokerventilen og flisfyllerens ventil samt starter flistilførselen. Fersk damp eller sekundær damp fra ledning 24 tilføres flis-pakkeren. Når riktig flisnivå i kokeren er oppnådd, stenges ventilene.

B-C Under dampbehandlingen forvarmes flisen i kokeren ved at man tilfører avspenningsdamp fra avspenningssyklon 20 via ventil 33. Samtidig drives luften i kokeren ut gjennom en ventil 37 i ledning 36. Forvarmning med damp fra avspenningssyklonen 20 fortsettes til ønsket temperatur eller ønsket, trykk i kokeren er nådd, hvoretter ventilen 33 i ledningen mellom koker og syklon stenges. En temperaturregu-lering stenger evakueringsventilen 37 når dampstrømmen når reguleringens målepunkt i ledning 36.

C-D Kokevæske tilføres gjennom bunnsilen i kokeren. For å øke matningshastigheten kan kokevæske også tilføres gjennom en midtsil. Tilførsel av svartlut til kokevæsken kan med fordel skje direkte gjennom en ledning 10 med strømnings-regulering fra utjevningscisternen for kokevæske. Denne forholdsregel innebærer en besparelse av fersk damp.

Når en tilstrekkelig mengde kokevæske er tilført via ledning 14 og ledning 10, stenges tilførselsventilene 11 og 15. Ventilen 17 stenges.

D-E Sirkulasjonspumpen 3 for kokevæske startes. Den indirekte oppvarmning av kokevæske med fersk damp startes med en tem-peraturregulering som kjenner kokevæskens utløpstemperatur fra kalorisatoren 2. Ventilen 6 er åpen og ventilen 8

stengt.

Samtidig blir kokeren tilført damp direkte fra ledning 24 gjennom ventil 33. Tilførselen avbrytes automatisk når kokertrykket er steget til et trykk nær det i avspenningssyklonen.

Inertgassene, som følger avspenningsdampen fra ledning 24 til kokeren, ventileres ut fra kokeren via terpentinav-gassningsledningen, hvis ventil 35 holdes litt åpen under oppvarmningen.

E-F Resten av oppvarmningen til koketemperatur skjer indirekte

i kalorisatoren ved hjelp av fersk damp.

F-G Kokning.

G-H Tømning av kokeren for fri kokevæske (en del av kokevæsken er bunden i flisen) utføres i den aktuelle koketid ved hjelp av sirkulasjonspumpen for kokevæske. Ventilen 6 i sirkulasjonsledningen for kokevæske stenges, og ventilen i ledningen fra varmeveksleren 2 til utjevningscisternen for kokevæske samt ventilen 17 på sugesiden av pumpen 3 åpnes. Tømningen avbrytes automatisk når en nivåindikator i hensiktsmessig høyde i kokeren stenger ventilen 8 i ledningen til utjevningscisternen samt stanser sirkulasjonspumpen.

H-I Kokertrykket senkes ved at man åpner ventilen 33 i ledning 25 fra kokeren til ledning 24. Dampventilen 33 kontrolleres av en trykkregulering, som primært stenger ventilen 38 i rørledningen for væsketilførsel fra utjevningscisternen til syklon 20. Dette for å kompensere for belastningstoppen som forårsakes av damptilførselen fra kokeren. I-J Når kokertrykket er blitt senket til nivå med trykket i syklon 20, stenges automatisk ventilen 33 i ledning 25 fra kokerI en', og syklon 20 mates igjen med væske fra utjevningscisternen.

Den resterende trykksenkning i kokeren skjer gjennom avgassing med ventilen 29 til varmegjenvinningsaggregatet for varmvannsproduksjon. Belastningsendringen av avgassingen fra kokeren måles med en strømningsmåler i ledning 28. Variasjonen i denne dampstrøm kompenseres primært ved

å endre væskestrømmen til avspenningssyklon 22 med ventil 40, fra hvilken det derved produseres så meget damp at summen av dampstrømmene i ledningene 27 og 28 blir hovedsakelig konstant. Dampstrømmen til varmegjenvinningsaggregatet for varmtvannsproduksjon måles med strømningsmåler.

Dersom strupning av ventil 40 ikke strekker tii, brukes

sekundært ventil 29 for oppnåelse av konstant resultat-strøm til aggregat 10. Hvis det av tidsmessige grunner så fordres, kan nedblåsningen skje samtidig gjennom ventilene 33 og 29. Herved styres ventilen 33 av trykket i ledning 24. Ventilen 29 styres av ønsket resultatstrøm i ledningene 27 og 28.

J-K I den tid i hvilken avgassingen pågår, tilføres kokeren vaskevæske (filtrat fra vaskeri) gjennom ventil 15. Ventil 17 er stengt. Vaskevæsken pumpes inn gjennom bunnsilen, og strømmen kontrolleres av en nivåkontroll plassert i hensiktsmessig nivå. Også ventil 35 og 29 i ledningen for

avgassing til varmegjenvinningsaggregatet stenges.

K-L Kokeren settes under trykk ved at man åpner ventil 26

til utjevningscisternen for kokevæske.

L-M Koket blåses ut av kokeren til blåsetanken. Når hele koket er blåst ivei, stenges ventilene 13 og 26 i blåseledningen og ledningen fra utjevningscisternen automatisk. M-N Kokeren) avgasses enda en gang til varmegjenvinningsaggregatet med ventil 29. Ved atmosfæretrykk i kokeren åpnes kokerlokket, og kokeren er klar for en ny kokecyklus.

Avspenningssyklon 20 arbeider som en integrert del i kokesystemet. Den muliggjør en tilbakeføring av nedgassings-damper og kompenserer de momentant opptredende nedgassinger og varmekrav i kokeriet.

Utgående energistrømmer fr?, grunnsystemet måles av tre strømningsmålere plassert i ledningene 28, 27 og 23. Data fra strømningsmålingen mates til et reguleringssystem som primært styrer ventil 40 og sekundært kontrollerer nedgassingsventilene 29 og 35.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte til satsvis koking av cellulose i koker, hvorved kokevæskens varmeinnhold anvendes i kokeprosessen, og hvor kokevæsken i kokesyklusens sluttstadium føres til en under trykk stående utjevningssisterne, karakterisert ved at vaskevæske, fortrinnsvis filtrat fra filtervaskning, tilføres kokeren for forvaskning av massen ved relativt lav temperatur, fortrinnsvis slik at temperaturen i blandingen av vaskevæske og masse blir 105°C eller lavere, hvorpå en dampstrøm ledes fra utjevningssisternen til kokeren for derifra å uthlåse dens masseinnhold ved en temperatur på 90 - 105°C, hvilket innebærer såkalt kaldblåsning.

2. Fremgangsmåte ifølge krav, 1 karakterisert ved at kokerens frie væske etter kokesyklusens fullførelse bringes til å avgå gjennom kokerens bunn.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at kokevæsken etter kokesyklusens fullførelse fortrenges fra kokeren ved hjelp av vaskevæske.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at kokevæsken fortrenges fra kokeren ved hjelp av filtrat innført i kokerens nedre del, slik at kokevæsken avgår fra kokerens øvre del.