NO179918B - Fremgangsmåte og apparat for fremstilling av kraftmasse - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av kraftmasse av findelt cellulosefibermateriale ved anvendelse av en opprettstående koker med topp-, bunn- og midtpartier, omfattende følgende trinn: (a) innmating av findelt cellulosefibermateriale medført i kraft-hvitlut i kokerens topparti, (b) ekstrahering av svartlut fra minst én sil mellom kokerens topp- og midt-parti, (c) ved et midtparti av kokeren fjerning og resirkulering av væske i en første resirkuleringssløyfe, idet den i kokeren resirkulerte lut delvis føres oppad i denne i motstrøm til material-strømmen, (d) tilsetting av vaskevæske ved kokerbunnen og (e) fjerning av kraftmasse fra kokerbunnen, (f) ved kokerbunnen fjerning og resirkulering av væske i en andre vaske-resirku-leringssløyfe, (g) tilsetting av hvitlut til den første resir-kuler ingssløyfe.

I senere år er det gjort store fremskritt i forbindelse med den kontinuerlige fremstilling av kraftmasse ved bruk av findelt cellulosefibermateriale (eksempelvis treflis). I konvensjonelle, kontinuerlige kokesystemer er hvitluten blitt tilsatt bare i resirkuleringssløyfen mellom kokeren og øvrige komponenter og/eller i et impregneringskar. Ca. i 1983 ble det imidlertid erkjent at det økede blekelys-potensialet og besparingene i blekingskjemikalieforbruket kunne utnyttes, hvis kraft-hvitlut ble tilsatt på flere steder i løpet av prosessen, deriblant (og aller viktigst) i en midtre resirku-leringssløyf e i den opprettstående, kontinuerlige koker. Svartlut er blitt avledet fra silene mellom kokerens øvre og midtre del, med den følge at kraft-hvitluten ble ledet i mot-strømsretning i forhold til cellulosematerialet gjennom en del av kokesonen.

Mens prosessen og systemet av den ovennevnte, forbedrede type som er markedsført kommersielt av Kamyr, Inc., Glens Falls, New York, og Kamyr AB, Karlstad, Sverige, under vare-merket "MCC", har resultert i store forbedringer i de tallrike kommersielle installasjoner hvori systemet har funnet anvendelse siden dets kommersielle introduksjon i 1985, er det ønskelig å gjennomføre ytterligere forbedringer i den kontinuerlige kraftmassefremstilling.

Dette er ifølge oppfinnelsen oppnådd ved en fremgangsmåte som innledningsvis angitt, med de nye og særegne trinn som er angitt i den karakteriserende del av det etterfølgende krav 1.

Oppfinnelsen omfatter også et apparat for kontinuerlig fremstilling av kraftmasse av findelt cellulosefibermateriale, som angitt i det etterfølgende krav 9.

Fordelaktige utføringsformer av oppfinnelsen er angitt i de øvrige, etterfølgende krav.

Oppfinnelsen innebærer således flere betydelige forbedringer i forbindelse med kontinuerlig kraftmasse-fremstilling ved tilsetting av en del av kraft-hvitluten i vaske-resirkule-ringssløyfen ved bunnen av kokeren, slik at kraft-hvitluten ledes i motstrømsretning i forhold til materialet gjennom en lengre del av kokertanken. I vaskesonen opprettholdes typisk en temperatur av 140 - 165°C. Foruten at oppfinnelsen, for et gitt kappatall, gir en forbedret masse-viskositet (det oppnås forbedringer av minst 20 % og normalt av minst 30 %) blir kokeren mer lettrevet (flis) og væskenivåene kan lettere reguleres på hele prosessen for et jevnere forløp.

Selv om de ønskede resultater ifølge oppfinnelsen kan oppnås utelukkende ved tilsetting av kraftlut i vaske-resirku-lasjonen, vil det med henblikk på de gunstigste resultater fremdeles være ønskelig å tilsette kraftluten i den midtre resirkuleringssløyfe (og i andre, konvensjonelle soner i løpet av prosessen).

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til de medfølgende tegninger, hvor: Figur 1 er et sideriss av en kraftmasse-fremstillings-apparat ifølge oppfinnelsen. Figur 2 viser et diagram hvor viskositet er avsatt mot kappatall ved jevnføring av oppfinnelsen med tidligere kjente, kontinuerlige kraftfremstillingsprosesser. Figur 3 viser et diagram i likhet med figur 2, hvor viskositet/kappatall-forholdet er avsatt mot kappatallet. Et eksempel på apparatet ifølge oppfinnelsen for kraftmassefremstilling er vist i figur 1. Vanlige standardkompo-nenter omfatter en flisbinge 10 for mottaking av tilført flis 11 eller lignende, findelt cellulosefibermateriale. Fra flis-bingen 10 overføres materialet til et horisontalt basningskar 12 og en vertikal rørledning 13, kraft-hvitlut fra en kilde 14 tilsettes materialet i ledningen 13, for oppslemming av dette under videreføringen til en høytrykksmater 15. Fra høytrykks-materen 15 ledes materialet som medføres i kraft-hvitlut, til et valgfritt anordnet impregneringskar 16 og videre gjennom en rørledning 17 til toppen 18 av en kontinuerlig koker 19. I toppen av kokeren 19 er det anordnet en væske/material-separa-tor 20 som fortrinnsvis omfatter et antall grovsoll med veks-lende avleding fra silene, eller lignende. Kokeren 19 omfatter også en midtseksjon 21 og en bunn 22.

I en del av kokeren 19 mellom toppen 18 og midtseksjonen 21 er det anordnet én eller flere siler 23 og en rørledning 24 for ekstrahering av svartlut fra kokeren 19. Svartluten over-føres typisk på vanlig måte gjennom en rørledning 24 til en rekke flash-tanker 25. I midtseksjonen 21 av kokeren 19 er det også anordnet avledingssiler 27 som er forbundet gjennom en sugeledning med en pumpe 28 og et varmeelement 29 for gjen-innføring av den avledede væske i et punkt 30 av en gjeninn-føringsledning, hvor punktet 30 typisk befinner seg litt ovenfor silene 27. Ved kokerbunnen 22 uttømmes kraftmasse i en rørledning 33 (det kan også anvendes en skraper eller lignende konvensjonelle komponenter), og vaskelut fra kilden 34 tilsettes i innføringsledningen 35.

Ved bunnen av kokeren 19 er det anordnet en vaskesil-innretning (én eller flere rekker) 37 hvorigjennom væske avle-des og gjennomstrømmer en sugeledning under påvirkning av pumpen 38 og videre gjennom varmeelementet 39 til en gjeninn-før ings ledning, for å innføres i et punkt 40 umiddelbart ovenfor silinnretningen 37. Fra punktet 40 og oppad til silene 23 vil væsken ledes i motstrømsretning i forhold til materialet, som vist med piler 42, mens den ovenfor silene 23 strømmer i samme retning som materialet.

Det som hittil er beskrevet, innbefatning av en hovedrør-ledning 44 for tilsetting av kraft-hvitlut i rørledningen 45 til den første resirkuleringsvæske ved koker-midtseksjonen 21, er konvensjonell i Kamyrs MCC-system. Ifølge foreliggende oppfinnelse er det anordnet en rørledning 46 for sammenkopling av hovedrørledningen 44 med utløpsledningen i den andre vaske-resirkuleringssløyfe som dannes av elementene 37 - 40.

Ved utøving av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tilsettes tilstrekkelig kraft-hvitlut i rørledningen 46, for å oppnå betydelig forbedrede viskositets- og styrke-egenskaper hos den ferdige masse, jevnført med utøving av samme fremgangsmåte uten innføring av kraft-hvitlut i rørledningen 46. Mengden av kraft-hvitlut som tilsettes i rørledningen 46, utgjør eksempelvis minst 5 % av den totale kraftlutmengde som medgår for kraftmassefremstillingen, og typisk 10 - 20 % (f.eks. 15 %). Fortrinnsvis tilsettes også kraft-hvitlut på kjent måte i rørledningen 45 i tillegg til rørledningen 46, og mengden som tilsettes i rørledningen 45, utgjør minst 10 % og fortrinnsvis 10 - 20 %.

Apparatet ifølge figur 1 omfatter videre en resirkuler-ingssløyf e i midtpartiet av impregneringskaret 16, med sil 48, utløpsledning 49, pumpe 50 og gjeninnføringsledning/punkt 51. Kraft-hvitlut fra kilden 14 tilsettes også fortrinnsvis som vist med linjer eller punkter 52, 53 og 54, i resirkulerings-sløyfen i impregneringskaret 16 og i resirkuleringsledningene fra kokeren til impregneringskaret 16 og fra impregneringskaret 16 til høytrykksmateren 15. Størstedelen av hvitluten som anvendes i den konvensjonelle, kraftmasse-fremstillings-prosess, tilsettes normalt i punktene eller ledningene 52 - 54.

Noen av de forbedrede resultater som er oppnådd ifølge oppfinnelsen, er vist grafisk i figur 2 og 3. I figur 2 er viskositet avsatt mot kappatall for tre forskjellige hoved-prosesser. Den første prosess, vist med linjen 55, består i konvensjonell, kontinuerlig kraftkoking. Den andre prosess, vist med linjen 56, gjelder Kamyr MCC-systemet og -metoden. Datapunktene 57 illustrerer resultater som er oppnådd ved utøving av foreliggende oppfinnelse. Ved gjennomføring av prosessene som resulterte i de data som er avsatt i figur 2, ble samtlige parametere opprettholdt stort sett uforandret bortsett fra tilsettingen av kraft-hvitlut, og temperaturen i vaskesonen ble ifølge oppfinnelsen øket til 140 - 175°C, jevn-ført med 125 - 130°C ved konvensjonell kraftkoking og ved Kamyrs MCC-prosess. Forholdet som resulterte i avsetningene i figur 2 og 3, fremgår av etterfølgende tabell.

Betingelsene for samtlige kokinger ble oppnådd ved total hvit-luttilsetting av 18% NaOH basert på tre.

Under forsøk med den konvensjonelle kraftmasse-fremstil-lingsprosess som resulterte i diagramlinjen 55, ble hvitlut

bare tilsatt i punktene 53 og 54. Under forsøk som resulterte i diagramlinjen 56, ble hvitlut likeledes tilsatt i rørlednin-gen 45. Ved utøvingen av foreliggende oppfinnelse, som resulterte i datapunktene 57, ble ca. 15 % av den kraft-hvitlut-mengde som behøvdes for fremstilling av kraftmasse, tilsatt i rørledningen 46 med ca. 10 % i rørledningen 45 og resten i 53 og 54.

Ved utøving av oppfinnelsen vil tilsettingen av hvitlut ved 53 normalt utgjøre ca. 50 - 60 % av den totale, tilsatte hvitlut-mengde og 10 - 20 % ved 54 (hvorav 10 - 20 % ved 45 og 5 - 20 % ved 46).

I figur 3 som grafisk viser samme forsøksresultater som figur 2, er bare viskositet/kappatall-forholdet avsatt mot kappatallet. Den grafiske gjengivelse 60 representerer konvensjonell kraftmassekoking, den grafiske gjengivelse 61 representerer kraftmassekoking ved anvendelse av Kamyr MCC-metoden og -systemet, og datapunktene 62 representerer kraftmassekoking i overensstemmelse med oppfinnelsen.

Som det fremgår både av figur 2 og 3 viser avsetningene for viskositeten som er oppnådd ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, at viskositeten er minst 30% større enn for det beste, hittil kjente system (MCC™), og under alle omstendig-heter vil kunne ventes å være minst 20 % større.

Ifølge oppfinnelsen vil ikke bare viskositeten av den ferdige masse økes, men styrkeegenskapene (riving, strekking og bristing) vil også forbedres for et gitt kappatall. Videre har det uventet vist seg at hele kokeren blir lettere å drive. Sistnevnte trekk er i seg selv tilstrekkelig til å berettige anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Det vil ifølge oppfinnelsen oppnås gunstige resultater enten et impregneringskar 16 er anordnet eller ikke, og stør-stedelen av de fordelaktige resultater ifølge oppfinnelsen vil fremkomme enten hvitlut tilsettes i rørledningen 45 eller ikke. Optimale resultater vil imidlertid oppnås ved anvendelse av et impregneringskar 16 samt ved tilsetting av hvitlut i rørledningen 45.

Det fremgår av det ovenstående at det ifølge oppfinnelsen

er tilveiebragt en fremgangsmåte og apparat for kontinuerlig fremstilling av kraftmasse av cellulosemateriale. Selv om oppfinnelsen er vist og beskrevet i sin antatt mest praktiske og foretrukne utførelsesform, kan samme prinsippet komme til anvendelse ved en hydraulisk enkelttank-koker og ved damp/- væskefase-kokere av én- eller to-tanktype, og det vil derfor være åpenbart for fagkyndige at mange modifiseringer vil kunne foretas innenfor oppfinnelsens ramme som er definert i de etterfølgende krav.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av kraftmasse av findelt cellulosefibermateriale ved anvendelse av en opprettstående koker (19) med topp- (18), bunn- (22) og midt-(21) partier, omfattende følgende trinn: (a) innmating av findelt cellulosefibermateriale medført i kraft-hvitlut i kokerens topparti, (b) ekstrahering av svartlut fra minst én sil (23) mellom kokerens topp- og midt-parti, (c) ved et midtparti av kokeren fjerning og resirkulering av væske i en første resirkuleringssløyfe (28, 29), idet den i kokeren resirkulerte lut delvis føres oppad i denne i motstrøm til materialstrømmen, (d) tilsetting av vaskevæske (34) ved kokerbunnen og (e) fjerning av kraftmasse fra kokerbunnen, (f) ved kokerbunnen fjerning og resirkulering av væske i en andre vaske-resirkuleringssløyfe (38, 39), (g) tilsetting av hvitlut til den første resirkuleringssløyfe, karakterisert ved (h) tilsetting av kraft-hvitlut (14) i den andre resirkuleringssløyfe, idet den i kokeren resirkulerte lut delvis føres oppad i denne i motstrøm til materialstrømmen, og idet mengden av hvitlut som tilsettes i den andre resirkuleringssløyfe er tilstrekkelig til å øke viskositets- og styrke-egenskapene hos den fremstilte masse, jevnført med utøving av samme metode med samme materiale og kappatall og øvrige parametere, bare uten trinn (h).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at trinnet (g) gjennomføres slik at 5 - 20 % av den totale kraft-hvitlutmengde som anvendes for kraftmasse frem-stillingen, tilsettes under utøvingen av trinn (h).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at trinnene (a) - (f) utøves slik at hovedmengden av kraft-hvitluten tilsettes i trinn (a) og minst 5 % av den totale kraftlutmengde som anvendes for kraftmassekoking, tilsettes i trinn (h), og at det i trinn (h) opprettholdes en temperatur på 140 - 175°C.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det anvendes et impreg-ner ingskar (16) og en rørledning (17) som er innkoplet mellom impregneringskaret og kokeren, karakterisert ved at trinn (a) gjennomføres ved tilsetting av kraft-hvitlut (14) i rørledningen og impregneringskaret, og slik at størstedelen av kraft-hvitluten som tilsettes, innføres i rør-ledningen og impregneringskaret, idet 5 - 20 % av kraft-hvitluten som anvendes for gjennomføring av kraftmassekokingen, tilsettes i trinn (h) og 10 - 20 % av den anvendte kraft-hvitlut tilsettes i trinn (g).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at væsken, både i den første og den andre sirkulerings-sløyfe pumpes (via 28, 38) og oppvarmes (via 29, 39) innen den gjeninnføres i kokeren, og ved at trinnene (g) og (h) utøves ved innføring av kraft-hvitluten (ved 45, 46) før den resir-kulerende væske innpumpes og oppvarmes i resirkuleringssløy-f en.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at trinn (h) utføres slik at viskositeten til den fremstilte kraftmasse, ved et gitt kappatall, økes til minst ca. 20 % sammenliknet med massen som fremstilles ved utførelse av bare ovennevnte trinn (a) - (g).

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at temperaturen i vaskesonen opprettholdes ved 140 - 175°C.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at trinn (h) utføres slik at viskositeten til den fremstilte kraftmasse, ved et gitt kappatall, økes med minst ca. 30 % sammenliknet med masse fremstilt ved utførelse av bare ovennevnte trinn (a) - (g), ved å opprettholde temperaturen i vaskesonen ved 140 - 175°C og tilsette ca. 15 % kraft-hvitlut i rørledning (46), ca. 10 % i rørledning (45) og resten i rørledninger (53 og 54).

9. Apparat for kontinuerlig fremstilling av kraftmasse av findelt cellulosefibermateriale, omfattende: en opprettstående kokertank (19) med topp- (18), bunn-(22) og midt- (21) partier, midler (17) for innmating av findelt cellulosefibermateriale, medført i hvitlut, i kokerens topparti, midler (23, 24) for ekstrahering av svartlut fra minst én sil (23) mellom kokerens topp- og midtparti, midler (27, 28) ved kokerens midtparti for fjerning og resirkulering av væske i en første sirkuleringssløyfe, midler (34, 35) for tilsetting av vaskevæske til kokerbunnen, og midler (33) for fjerning av kraftmasse fra kokerbunnen, midler (37, 38) nær kokerbunnen, for fjerning og resirkulering av væske i en andre, vaske-resirkuleringssløyfe, og midler (14, 44, 45) for innføring av hvitlut i den første resirkuleringssløyfe, karakterisert ved midler (14, 44, 46) for innføring av hvitlut i den andre resirkuleringssløyfe.

10. Apparat ifølge krav 9, karakterisert ved at hver resirkuleringssløyfe omfatter en utløpsledning, pumpe (28, 38), varmeinnretning (39, 29) og gjeninnføringsled-ning (30, 40), og at midlene for innføring av hvitlut i hver resirkuleringssløyfe omfatter midler (45, 46) for innføring av luten i utløpsledningen foran pumpen og varmeinnretningen.

11. Apparat ifølge krav 9, karakterisert ved at det videre omfatter et opprettstående impregneringskar (16) med en topp og en bunn og en rørledning (17) som for-binder impregneringskarets bunn med kokerens topp, og en resirkuleringssløyfe (54) for resirkulering av væske fra kokertoppen til impregneringskarbunnen, og midler (48, 51) ved impregneringskarets midtparti for fjerning og resirkulering av væske i en tredje sirkuleringssløyfe, samt midler (14, 52) for innføring av hvitlut i den tredje resirkuleringssløyfe.