NO180054B - Fremgangsmåte i ett trinn for lesking og kaustisering - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av hvitlut ved en kombinert leskings- og kaustise-ringsoperasj on.

Ved konvensjonelle fremgangsmåter for alkalisk massedan-nelse av cellulosematerialer gjennomføres leskingen av kalken og påfølgende kaustisering av grønnluten i separate enheter, som hver er spesielt konstruert for gjennomføring av ett enkelt trinn av prosessen. Sterk grønnlut føres således til et kalk-leskings-klassifiseringsanlegg hvor den blandes med og lesker av en tilmålt strøm av kalk. Den resulterende blanding av kalk strømmer til en klassifiseringsseksjon for fjerning av grove korn og ureagert materiale ved hjelp av en transportør eller en rivelignende innretning som beveger seg oppover den skrånende bunn i klassifiseringstanken. Den avkornede oppslemming strømmer over fra leskings-klassifiseringsanlegget og inn i en serie av tanker hvor den agiteres og hvor kaustiseringsreaksjonen, som begynte allerede i leskeren, fullstendiggjøres. Den kaustiserte oppslemming føres så til et klaringsanlegg hvor det utfelte kaustiseringsslam skilles fra og så vanligvis pumpes til et fortykningsanlegg for utvinning. Den sterke hvitlut som tas ut av klaringsanlegget er så klar for anvendelse ved koking.

En alvorlig ulempe ved det konvensjonelle leskings-kau-stiseringssystem er tendensen til at deler av den reagerende oppslemming strømmer over fra ett trinn til det neste uten å være blitt tilbakeholdt i en spesiell reaksjonssone i hele den tilsiktede tid. Denne kortslutning eller omføring av relativt ureagerte kjemikalier er relativt ineffektiv og de tilgjenge-lige kjemikalier blir ikke anvendt på beste måte.

Forskjellige kombinerte leskings/kaustiseringssystemer satt under trykk er blitt foreslått; ingen av disse har imidlertid vist seg å være tilstrekkelig kostnadseffektive eller effektive når det gjelder å erstatte de konvensjonelle 2-trinnssystemer.

Ett slikt kombinert system anvender en lesker med en luft-lås for å fjerne korn. Dette system løser imidlertid ikke pro-blemer med kornfjerning på tilfredsstillende måte.

Et annet system anvender et system hvor reaktoren holdes under trykk, men hvor leskingsanlegget og kaustiseringsanlegget ikke står under trykk. Disse enheter drives med svært liten effektivitet og er ikke blitt akseptert i særlig grad i indu-strien .

US-patent nr. 2 539 732 beskriver en fremgangsmåte for lesking og kaustisering av kalk i ett enkelt anlegg. I kaustiseringsanlegget føres kalk (CaO) i medstrøm med grønnlut. Kalken leskes og blandes forsiktig med grønnluten i en serie reaksjonskar for å fullstendiggjøre kaustiseringen. Anlegget kan anvendes i tilfeller hvor kalken (i fast form) er i suspensjon i en væske (grønnlut) før innføring i anlegget. Anlegget er utstyrt med mange kar og skrape/agiteringsinnret-ninger for å bevege fast materiale fra ett kar til det neste lavereliggende kar. Det patenterte system tilveiebringer imidlertid ikke effektiv fjerning av korn og andre faste stoffer fra de forskjellige produkt- og mellomprodukt-væsker.

US-patent nr. 3 194 638 angår en kombinert lesker/kausti-serer. Heller ikke her er problemet med effektiv fjerning av korn løst på adekvat måte.

US-patent nr. 4 672 888 beskriver høytrykkslesking fulgt av kaustisering ved atmosfæretrykk, mens US-patent nr. 4 762 590 beskriver en prosess hvor både leskingen og kaustiseringen kan gjennomføres ved forhøyet trykk. Sistnevnte patentskrift beskriver imidlertid lesking av kalk med hvitlut i stedet for med grønnlut.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et enkelt-trinns leskings/kaustiseringssystem som tilveiebringer en i hovedsak 1-trinns leskings- og kaustiseringsoperasjon for effektiv og kostnadseffektiv produksjon av hvitlut, og som drastisk redu-serer antallet av adskilte apparater som kreves i konvensjonelle systemer, og som tilveiebringer fullstendig fjerning av korn og andre forurensende faste stoffer fra hvitluten. Fig. 1 viser et flytskjema av ett-trinns leskings/kausti-seringsmetoden ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 er et tverrsnitt i aksial retning og viser leskeren/kaustisereren som er fremstilt i fig. 1.

Det tilveiebringes i henhold til foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for ett-trinns lesking/kaustisering for fremstilling av hvitlut fra ulesket kalk og klaret grønnlut, omfattende innføring av en utgangsoppslemming av ulesket kalk og klaret grønnlut i en trykksatt lesker/kaustiserings-reaksjonssone, hvor blandingen av ulesket kalk og klaret grønnlut holdes i sonen ved en temperatur og ved et trykk og i en tid som er tilstrekkelig for i ett trinn å leske den uleskede kalk og å omvandle den leskede kalk ved reaksjon med den klarede grønnlut til en hvitlut som inneholder produktoppslemming, karakterisert ved at korn og en del av hvitluten som inneholder produktoppslemming fra lesker/kaustiserings-reaksjonssonen trekkes ut, og at kornene og en andel av hvitluten som inneholder produktoppslemming som er trukket ut fra leskings/kaustiserings-reaksjonssonen blandes med klaret grønnlut, idet denne blanding blandes med uklaret grønnlut i en grønnlut-klaringssone hvor klaret grønnlut skilles fra partikkelformig materiale som befinner seg i blandingen og som i hovedsak omfatter bunnfall, slam og korn.

I henhold til fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse løses problemet med fjerning av korn, noe som alltid har vært til plage i denne teknikk, samtidig med at driftskost-nadene reduseres og prosessens effektivitet og kostnadseffek-tivitet øker.

Kornfjerning gjennomføres i et lukket system som også tilveiebringer effektiv fjerning av bunnfall og slam.

Lesking og kaustisering gjennomføres i et lukket system under trykk, noe som i hovedsak eliminerer utslipp til atmosfæren. Det trykksatte system minimerer også retensjonstiden og antall og størrelse av nødvendig utstyr. Den kombinerte lesking og kaustisering under trykk eliminerer varmetap til atmosfæren og øker hvitlutens kaustisitet med 4% fra det som er optimalt ved atmosfæretrykk.

Lesking og kaustisering gjennomføres under anvendelse av minimal agitering for å minimere partikkelnedbryting, slik at filtreringsevnen for kalkslam forbedres.

I en foretrukket utførelse føres i tillegg grønnluten inn i kombinasjonen lesker/kaustiserer i forskjellige mengder og i forskjellige posisjoner, noe som optimerer dannelsen av partik-kelstørrelser og kaustiseringseffektivitet.

I en annen foretrukket utførelse omfatter fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen trinnene for uttrekking av hvitluten som inneholder produktoppslemmingen fra lesker/kaustiseringssonen og klaring av produktet for å fremstille klaret hvitlut.

I enda en annen foretrukket utførelse omfatter fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen trinnet for uttrekking av korn og en del av hvitluten som inneholder produktoppslemmingen fra lesker/kaustiserings-reaksjonssonen og blanding av kornene og en del av hvitluten som inneholder produktoppslemmingen med klaret grønnlut og blanding av denne blanding med uklaret grønnlut i en klaringssone for grønnlut, idet klaret grønnlut skilles fra partikkelformige andeler i grønnluten, idet disse andeler i hovedsak omfatter bunnfall, slam og korn.

I enda en annen foretrukket utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen resirkuleres minst en del av den klarede grønnlut for innføring i lesker/kaustiseringssonen.

En ytterligere foretrukket utførelse av oppfinnelsen omfatter trinnet for innføring i lesker/kaustiseringsanlegget av klaret grønnlut i tillegg til den som befinner seg i den til-førte oppslemming.

Det vil bli forstått av fagfolk at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan gjennomføres på kontinuerlig måte, dvs. ved kontinuerlig innføring av en utgangsoppslemming av ulesket kalk og klaret grønnlut i en trykksatt lesker/kaustiserings-reaksjonssone, hvor blandingen av ulesket kalk og klaret grønnlut holdes i sonen ved en temperatur og ved et trykk og i en tid som er tilstrekkelig for i ett trinn å leske den uleskede kalk og å omvandle den uleskede kalk ved reaksjon med den klarede grønnlut til en hvitlut som inneholder produktoppslemmingen. Samtidig trekkes en del av hvitluten som inneholder produktoppslemmingen kontinuerlig ut fra sonen. Dette muliggjør kontinuerlig utttrekking av korn og en del av hvitluten som inneholder produktoppslemmingen fra sonen. Samtidig blandes også kontinuerlig kornene og den del av hvitluten som inneholder produktoppslemmingen med klaret grønnlut. Denne blanding blandes kontinuerlig med uklaret grønnlut i en klaringssone for grønnlut. Korn og bunnfall trekkes ut fra sonen og filtreres på et filter for bunnfall.

Oppfinnelsen skal ytterligere forklares under henvisning til tegningene.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen illustreres i flyt-skjemaet som er vist i fig. 1. Kalk som er brent omigjen (CaO) føres fra kalkmatetrakten 10 til blander 12, hvor den blandes med klaret grønnlut resirkulert fra et tidligere trinn eller tilført på uavhengig måte til prosessen gjennom rørledning 16. Grønnluten føres fortrinnsvis inn i blanderen i flere posisjoner, f.eks. gjennom rørledninger 18 og 20, for optimal blanding med kalk. Etter fullstendig blanding føres blandingen ved hjelp av pumpe 21 til den kombinerte lesker/kaustiserer 22 gjennom rørledning 24. Oppholdstiden i blanderen 12, pumpen 21 og rørledningen 24 er fortrinnsvis mindre enn ett minutt, slik at det på denne måte sikres at det i hovedsak ikke finner sted noen reaksjon mellom kalken og grønnluten før blanderen når reaktoren 22 . I det følgende er leskings/kaustiseringsanlegg 22 betegnet som hvitlutgeneratoren (hvite liquor generator = WLG) .

Til WLG 22 føres en oppslemming av grønnlut (Na2C03 + Na2S) og kalk (CaO + CaC03) og klaret grønnlut gjennom rørled-ninger 14 og 15. De aktive kjemikalier i reaksjonen er (H20 + Na2C03) i grønnluten og (CaO) i kalken. I en leskings/kaustiseringsoperasjon finner reaksjonen sted i to trinn. Først finner lesking sted når kalsiumoksyd reagerer med vannet i grønnluten under dannelse av kalsiumhydroksyd [Ca(OH)2] under utvikling av varme i henhold til reaksjonen:

CaO + H20 -> Ca (OH) 2 + varme

Den andre reaksjon finner sted når Ca(OH)2 reagerer med natriumkarbonatet (Na2C03) i grønnluten under dannelse av natriumhydroksyd (NaOH) og utfelling av kalsiumkarbonat (CaC03), dvs. kaustiseringsreaksjonen:

Ca(0H)2 + Na2C03 £ 2 NaOH + CaC03

Selv om de skrives i to trinn, overlapper reaksjonene i virkeligheten hverandre og finner i hovedsak sted i ett trinn, hvor en del av kaustiseringen finner sted omtrent samtidig med leskingen. Temperaturen i grønnluten og temperaturen i kalken som går til blanderen er normalt 90,5 - 93,3°C for væsken og 260 - 760°C for kalken, avhengig av konfigureringen av tørke-ovnen. Temperaturen i WLG vil være 112,8°C og trykket 55,2 kPa når den tilførte væskes temperatur er 90,5°C og kalktempera-turen er 260°C. Ved henholdvis 90,5°C og 760°C vil temperaturen i generatoren være 125°C og trykket 117,2 kPa.

Når reaksjonen i WLG 22 er fullstendig, transporteres oppslemmingen gjennom rørledning 26 til filter 28, f.eks. et trykkplatefilter, hvor CaC03 (slam) skilles fra det klarede hvitlutprodukt som er egnet for anvendelse i prosessen for fremstilling for cellulosemasse uten ytterligere behandling. Oppholdstiden i WLG 22 er ca. 1 time, sammenlignet med ca. 3 timer i et konvensjonelt system som drives ved atmosfærisk trykk.

Korn (grove, ureagerte partikler) fjernes fra bunnen av generator WLG 22 sammen med en del (f.eks. 0,5 - 2%) av produktoppslemmingen og blandes i blander 3 0 med klaret grønnlut (5 - 15% av den totale mengde av den grønnlut som føres til WLG 22) tilført gjennom rørledning 33 og gjennom ventil 32, regu-lert ved hjelp av strømningskontroll-innretning 35. Strømmen i hver av rørledninger 33 og 34 måles ved hjelp av strømmålings-sensorer (ikke vist). Denne informasjon føres til FCD 35, som i sin tur regulerer ventil 32 og pumpe 36 for å opprettholde en ønsket strømningsmengde pr. tidsenhet i hver av rørledninger 33 og 34. De avbrutte linjer indikerer forløpet av de elektriske signaler mellom sensorene i rørledninger 33 og 34 og ventil 32 og pumpe 36 og strømnings-reguleringsinnretning 35. Slikt reguleringsutstyr og slike anordninger er velkjente innenfor dette fagområde. Blandingen føres gjennom rørledning 34 til pumpen 3 6 med variabel hastighet og derfra gjennom rørledninger 3 7 til rørledning 4 0 hvor den blandes med uklaret grønnlut som går til grønnlutklarer 38. Korn og bunnfall vil sette seg av i klaringsanlegget 38, hvorfra de pumpes til et bunnfall-for-belegningsfilter 42 gjennom rørledning 44 for fortykning og vasking. Blanding av kalkslam og korn med den uklarede grønnlut forbedrer avsetningen av bunnfallet i klaringsanlegget og vaskingen på forbelegningsfilteret. Eventuelt kan korn fjernes fra oppslemmingen i en separat anordning, f.eks. en lesker.

WLG 22 er tegnet detaljert i fig. 2. WLG er en tårnanord-ning 102 med 4-8 vertikalt anordnede kammere 104, hvor det finner sted tilstrekkelig agitasjon ved hjelp av agiteringsinn-retninger 106 i form av skovler og skrapeinnretninger, in-kludert den lavest liggende skrapeinnretning 112. En agite-ringsmotor med variabel hastighet montert (ved hjelp av braketter som ikke er vist) på toppen av 22 er koblet til og roterer en vertikalt anbrakt aksel 103 til hvilken det er festet agitatorer og skrapeinnretninger 106, samt skrapeinnretning 112 . Agitatoren som skraper bunnen av hvert kammer 104 beveger ureagert kalk til den ytre omkrets på annenhver bunn og til midten av de andre bunner, hvor åpninger gir en nedover-rettet strøm (indikert ved piler 108) av ureagert og reagert kalk med væsken. Bunnen i hvert kammer er definert av en hori-sontal plate 107. Den inntegningede andre og fjerde plate 107, regnet fra toppen, er understøttet av braketter (ikke vist) som strekker seg fra de tilhørende ytre kanter til innerveggen på 22. Hver har en sentral åpning hvor akselen 103 kan føres gj ennom.

Inngangsrørledninger 109 (se også fig. 1) går gjennom veg-gen i 22 og ender i samlerør 110. Dette fører til at grønnlut kan fordeles og føres inn i forskjellige kammere 104. Hvert samlerør er utlagt for 30 - 50% av den totale strøm. Den til-førte oppslemming føres til WLG gjennom rørledning 24. Hvert sirkelformede samlerør 110 strekker seg rundt en vinkel på 360°, og hvert rør har flere åpninger slik at grønnluten kan strømme ut og nedover som indikert ved de rette piler.

Ved bunnen av WLG skraper agitator 112 sidene av WLG og holder slampartikler i suspensjon, mens korn setter seg av (som vist ved de to piler) og blandes deretter med grønnlut i ut-løpsinnretning 30. Denne innretning er utformet som en rund trakt som fører inn i utgangsrørledning 34 som fører til grønnlut-klaringsanleggets inngang. Grønnlut kan også føres inn gjennom rørledning 114.

Kaustisert væske og slam går ut av WLG gjennom en konisk anordning 118 som er festet til den nederste plate 107 og en indre rørledning som fører til rørledning 26. Rørledningen er anbrakt på en slik måte at den virker som en støtanordning for å forbedre agiteringen. Den koniske del og rørledningen er belagt med teflon på innersiden for å eliminere avsetninger.

Konvensjonelle reguleringsanordninger og innretninger (ikke vist) , så som pumper med variabel hastighet og agitatorer med variabel hastighet, er anordnet for å regulere strømmen av grønnlut til blander 12, nivået i denne, særskilt strømnings-kontroll av grønnlut-underløp, strømningskontroll for grønnlut til WLG og nivået i WLG, samt agitatorens hastighet.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for ett-trinns lesking/kaustisering for fremstilling av hvitlut fra ulesket kalk og klaret grønnlut, omfattende innføring av en utgangsoppslemming av ulesket kalk og klaret grønnlut i en trykksatt lesker/kaustiserings-reaksjonssone, hvor blandingen av ulesket kalk og klaret grønnlut holdes i sonen ved en temperatur og ved et trykk og i en tid som er tilstrekkelig for i ett trinn å leske den uleskede kalk og å omvandle den leskede kalk ved reaksjon med den klarede grønnlut til en hvitlut som inneholder produktoppslemming, karakterisert ved at korn og en del av hvitluten som inneholder produktoppslemming fra lesker/kaustise-rings-reaksjonssonen trekkes ut, og at kornene og en andel av hvitluten som inneholder produktoppslemming som er trukket ut fra leskings/kaustiserings-reaksjonssonen blandes med klaret grønnlut, idet denne blanding blandes med uklaret grønnlut i en grønnlut-klaringssone hvor klaret grønnlut skilles fra partikkelformig materiale som befinner seg i blandingen og som i hovedsak omfatter bunnfall, slam og korn.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at hvitluten som inneholder produktoppslemming trekkes ut fra leskings/kaustiseringssonen og at produktet klares for å fremstille klaret hvitlut. l

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at minst en del av den klarede grønnlut resirkuleres fra klaringssonen for grønnlut for å innføres i leskings/kaustiseringssonen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter trinnet for innføring i leskeren/kaustisereren av klaret grønnlut i tillegg til den som befinner seg i den tilførte oppslemming.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den gjennomføres på kontinuerlig måte ved kontinuerlig innføring av utgangsoppslem-mingen av ulesket kalk og klaret grønnlut i den trykksatte lesker/kaustiserings-reaksjonssone, hvor blandingen av ulesket kalk og klaret grønnlut holdes i sonen ved en temperatur og ved et trykk og i en tid som er tilstrekkelig for i ett trinn å leske den uleskede kalk og å omvandle den leskede kalk ved reaksjon med den klarede grønnlut til en hvitlut som inneholder produktoppslemming, idet minst en del av hvitluten som inneholder produktoppslemming trekkes ut kontinuerlig fra sonen, at korn og en del av hvitluten som inneholder produktoppslemming trekkes ut fra lesker/kaustiserings-reaksjonssone kontinuerlig, at kornene og en andel av hvitluten som inneholder produktoppslemming kontinuerlig blandes med klaret grønnlut, at denne blanding kontinuerlig blandes med uklaret grønnlut i en grønn-lut-klaringssone, idet klaret grønnlut trekkes ut og resirkuleres for innføring i leskings/kaustiseringssonen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at den omfatter trinnet for klaring av den andel av hvitlut som inneholder produktoppslemming trukket ut fra denne sone, for fremstilling av klaret hvitlut.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det trykk som anvendes i leskings/kaustiserings-reaksjonssonen er over atmosfærisk trykk.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at det trykk som anvendes i leskings/kaustiserings-reaksjonssonen er over atmosfærisk trykk.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7 eller 8, .karakterisert ved at temperaturen i leskings/kaustiserings-reaksjonssonen er 112,8°C-125°C og trykket er 55,1 x IO<3> Pa -117,2 x IO<3> Pa.