NO330364B1 - Prosess for a bedre avvanningen av cellulosepulp - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse gjelder en prosess for å bedre awanningen eller uttrekket av cellulosepulp i en papirmaskin, en tørkemaskin eller liknende sammenstil-ling. Oppfinnelsen gjelder også en prosess for å frembringe et tørket celluloseprodukt fra en suspensjon av cellulosepulp, og denne prosess omfatter utvanning av pulpen med vann, mating av den utvannede suspensjon til en bane- eller dukdannende avvanningsinnretning, samt tørking for å komme frem til det ønskede celluloseprodukt, så som papir, papp eller pulp.

Ved produksjonen av papir og papp, så vel som produksjonen av forskjellige andre celluloseprodukter fremstilles en suspensjon av cellulosepulp på forskjellig måte, ad mekanisk vei og ved hjel av kjemisk behandling av det celluloserike råmateriale.

Ved produksjonen av papir eller papp går suspensjonen inn i en til-førselsdel i en papirmaskin og blir der gjerne utsatt for slag, og etter dette kalles suspensjonen stokk eller råmasse. Ved gradvis utvanning med bakvann senkes stokkinnholdet til omkring 3-4 %. For å frembringe papir med god formasjon, stor styrke og utmerket kvalitet må konsistensen ytterligere senkes ned til omkring 0,1-1 %, hvilket gjøres ved kort sirkulering og med bakvann rett fra vireseksjonen i papirmaskinen.

Stokken sprutes ut av toppblokken til en vire hvor awanningen finner sted slik at tørrinnholdet reduseres til omkring 20 % og derved kalles bane. Banen awannes ytterligere i presseseksjonen ved føring gjennom en eller flere presspassasjer. I tørke-seksjonen vil banen være i kontakt med oppvarmede tørkesylindere, slik at tørrinnholdet økes til en sluttverdi på 90-98 %. Det ferdige papir i banen kan da rulles opp på rull og kan videre behandles i en vikleseksjon eller en arkmaskin.

I en hollender blir den celluloserike pulpsuspensjon tilsvarende ført til stokkbehandling og matet til en tørkemaskin. Stokken eller råmassen siles vanligvis og vannes ut med bakvann i et kort omløp for å få en konsistens på omkring 0,9-2 % og blir deretter ført gjennom en toppblokk til en awanningsinnretning så som en vireseksjon. Den awannede bane blir deretter påfølgende presset, tørket og viklet opp eller skåret til et sluttprodukt. Den tørkede pulp som frembringes på denne måte brukes enten som et mellomprodukt for papirfremstilling eller for å lage ferdige celluloseprodukter i forskjellig form.

Uavhengig av om pulpsuspensjonen danner tørket pulp, papir eller papp vil konsistensen av den suspensjon som mates inn i awanningsseksjonen i maskinen for å frembringe produktet være ganske liten, det vil si under 2 % og ofte under 1 %. Det store vanninnholdet trengs for å på produsert et ønsket sluttprodukt, men mesteparten av vannet i suspensjonen må tas ut umiddelbart etter passeringen av toppblokken i en av vanningsinnretning så som vireseksjonen i en Fourdrinier-maskin eller en dobbelvire-maskin.

Ved papirproduksjonen vil for eksempel råmaterialet i toppblokken være så lavt som 0,1-1 %, og følgelig må store vannmengder tas ut i vireseksjonen. Dersom en papirmaskin kjører ved 500 m/min, har en bredde på 6 m, frembringer en bane med flatevekt 150 g/m og har en råmassekonsistens på 0,5 % vil den totale utstrømning fra toppblokken være 90.000 l/min. 99,5 % av denne utstrømning er vann, og mesteparten må fjernes før enden av vireseksjonen. Awanningen må utføres på kontrollert måte for ikke å påvirke det endelige celluloserike produkt på negativ måte.

Dersom awanningen kunne forbedres ville fremstilleren kunne utnytte dette til for eksempel å øke maskinhastigheten eller redusere konsentrasjonen ytterligere i toppblokken. Det første alternativ vil øke produksjonen, mens det siste vil bedre dannelsen av banen, hvilket er positivt for mange kvalitetsparametre.

Det finnes flere konvensjonelle måter å bedre awanningen på, for eksempel ved å innstille undertrykket under viren, ved å bruke mekaniske innretninger så som folier eller ved å tilføye kjemikalier. Imidlertid er det fremdeles et behov for å bedre awanningen av cellulosepulp i awanningsseksjonen i papirmaskiner og hol-lendere, og denne oppfinnelse søker å møte dette behov.

Man har nå funnet at det å behandle en vandig cellulosepulpsuspensjon med karbondioksid like før tilførselen til awanningsseksjonen gir en overraskende bedring av awanningen av denne pulpsuspensjon, og det på betydelig måte.

Følgelig gjelder denne oppfinnelse en fremgangsmåte for å bedre awanningen av cellulosepulp i en suspensjon i en awanningsinnretning hvor suspensjonen danner en sammenhengende bane kjennetegnet ved at karbondioksid i gassform innføres direkte i strømmen som går inn i en toppblokk i en papirmaskin eller en pulptørkemaskin, hvilket karbondioksid innføres i en mengde som er tilstrekkelig til i vesentlig grad å bedre awanningen i awanningsinnretningen.

Pulpsuspensjonen som skal behandles med gassen karbondioksid i henhold til oppfinnelsen kan være en hvilken som helst råmassetype som er ført inn i et kort sirkulasjonsomløp i en papirmaskin eller en hollender, eventuelt en tørkemaskin i en slik maskindel. Pulpen kan omfatte nye eller resirkulerte fibre eller en vilkårlig kombinasjon av slike.

For den riktige ytelse og ifølge oppfinnelsen bør karbondioksidet føres inn i suspensjonen på et sted som er nær awanningsstedet. Faktisk bør dette sted være innenfor kortsirkulasjonsomløpet, etter eventuell maskinsiling og ganske nær toppblokken ("the head box").

I den foretrukne utførelse av oppfinnelsen føres karbondioksidet inn i form av sin gassfase, direkte inn i strømmen som går inn i toppblokken, der suspensjonen tilføres awanningsinnretningen. Tilførselen av karbondioksidgass i samsvar med oppfinnelsen i strømmen på dette meget følsomme sted i en papirmaskin vil overraskende nok ikke påvirke dannelsen av banen på negativ måte i den etterfølgende vireseksjon. Tvert imot tilfører karbondioksidet umiddelbart og klart synlig en bedring av awanningen der den tørre del av vireseksjonen, det vil si grenseområdet mellom reflekterende og ikke-reflekterende regioner av overflaten av fibermatten, beveger seg tilbake i respons på tilførselen av karbondioksidet.

Karbondioksidet i gassform kan innføres direkte i strømmen som går inn i en toppblokk i en papirmaskin eller en pulptørkemaskin.

Karbondioksidet kan også innføres i det vann som brukes for awanningen av pulpsuspensjonen, like forn toppblokken, så som i bakvannet i kortsirkulasjons-omløpet i en papirmaskin eller en tørkemaskin.

Mengden karbondioksid som innføres i strømmen bør ifølge oppfinnelsen ikke overstige den mengde som kan løses opp i denne. Mengden karbondioksid som innføres i en pulpsuspensjon like før en awanningsinnretning bør være omkring 0,5-5 kg CCytonn papir eller pulp, fortrinnsvis omkring 1 -3 kg C02/tonn papir eller pulp.

Karbondioksidet kan tilføres i form av væske eller fast masse, eventuelt karbondioksid oppløst i en væske. Tilførsel i gassform anses imidlertid å være den beste. Karbondioksid i gassform er lett å fordele jevnt inn i væskestrømmen og har ikke blitt påvist å gi virvler eller turbulens i massestrømmen.

Den mekanisme som karbondioksidet tilføres på, i samsvar med oppfinnelsen, gir den gunstige virkning på vannuttrekkingen fra pulpen, men man vet ikke helt sikkert hvordan det foregår i detalj. Virkningen av det tilførte karbondioksid er imidlertid klart synlig og reproduserbar, som beskrevet ovenfor.

Karbondioksid har tidligere også vært brukt i papirfremstilling, nemlig for bedring av utvaskingen av pulp, slik det er beskrevet i vårt eget EP patent 0 296 198. Karbondioksidet brukes der imidlertid til å vaske vann eller i en vaskeinnretning og i en mengde som reduserer pH-verdien i pulpen og bedrer utvaskingen av substans som bidrar til faktoren COD (kjemisk oksygenbehov).

Karbondioksid har også vært brukt ved glatting eller limstryking ("seising") av en vandig pulp med alkylketendimerer for å frembringe bikarbonationer, nemlig ioner som trengs til katalysering av reaksjonen mellom glattemidlet og cellu-losen, idet dette er beskrevet i EP patentsøknad 0 572 304 (Canadian Liquid Air Ltd).

Endelig kjenner man bruken av karbondioksid til regulering av pH-verdien i en pulpsuspensjon som skal fibrilleres i en refiner, slik det er vist i EP patent 0 281 273 (The BOC Group, Inc.). Det beskrives der hvordan karbondioksid innføres i alkalinsk celluloserik pulp på oppstrømssiden av et fibrilleringstrinn. Tilførselen regu-leres for å gi en pH-verdi på 8,5-6,5 i fibrilleringstrinnet, og den reduserte pH-verdi ved refineringen sies å bedre de fysiske egenskaper hos papiret og muliggjøre bedre drenering av pulpen. En ytterligere mengde karbondioksid sies å kunne innføres etter refineringen for å senke pH-verdien til 7,0-5,5 før innføringen i papirfremstil-lingsmaskineriet.

Denne kjente teknikk for å bruke karbondioksid foreslår imidlertid ikke tilførsel av CO2i lavkonsistensråmassen i et kortsirkuleringsområde, og man vil tro at det i stedet ville være store motforestillinger mot å tilføre gass til denne råmassestrøm før innføringen i toppblokken. I og med oppfinnelsen utføres til tross for dette innføring av karbondioksid like inn mot toppblokken, faktisk så nær som mulig, slik at man får friskt karbondioksid i massestrømmen når denne beveger seg inn i vireseksjonen.

Den foreliggende oppfinnelse gjelder også en fremgangsmåte for å frembringe et sluttprodukt med cellulose, så som papir, papp eller tørket pulp. Ifølge oppfinnelsen omfatter denne fremgangsmåte utvanning av en pulpsuspensjon med vann, til-førsel av den utvannede suspensjon til en awanningsinnretning, og tørking for å frembringe et ønsket celluloseprodukt så som papir, papp eller pulp. Awanningen av suspensjonen i awanningsinnretningen bedres ved innføringen av karbondioksid i gassform innføres direkte i strømmen som går inn i en toppblokk i en papirmaskin eller en pulptørkemaskin. Karbondioksidet brukes i en mengde som er tilstrekkelig til vesentlig å bedre dreneringen i awanningsinnretningen.

Ovenfor er oppfinnelsen beskrevet med referanse til en typisk papirmaskin og med tilførsel av karbondioksid nær toppblokken. Det er imidlertid åpenbart for den fagkyndige at oppfinnelsen også kan brukes i andre maskintyper for fremstilling av papir, papp eller pulp og at karbondioksidet kan blandes inn i massestrømmen på forskjellige andre steder, imidlertid ikke langt fra toppblokken.

Oppfinnelsen skal nå ytterligere belyses med noen eksempler som imidlertid ikke skal betraktes å være begrensende på noen måte.

Eksempel 1

I en papirmaskin fremstilte en pappmaskin papp fra fullt bleket kraftpulp. Maskinen hadde en toppblokk av luftputetypen og en konvensjonell Fourdrinier-vireseksjon. Hovedkvaliteten som ble fremstilt i maskinen hadde en flatevekt på 150 g/m<2>.

Først ble en første prøve fremstilt, med tilførsel av 2 kg C02/tonn papp til råmassen like før toppblokken. Flatevekten og samtlige prosess-styreparametre for kortsirkulasjonsomløpet, toppblokken og vireseksjonen ble holdt konstant i løpet av en referanseperiode så vel som under forsøket. Tilførselspunktet ble valgt bak maskinsiktingen og før toppblokken.

Kort tid etter tilførselen av CO2ble posisjonen av tørrlinjen på vireseksjonen ført tilbake omkring 20 cm på grunn av bedret awanning.

Prosessparametrene i presse- og tørkeseksjonen ble innstilt for å sikre at det endelige fuktighetsinnhold i pappen ikke ble påvirket negativt. Etter 2,5 timer ble

CCVtilførselen stanset og tørrlinjen gikk da mer eller mindre umiddelbart tilbake til sin første posisjon.

Eksempel 2

Et andre forsøk ble utført i samme papirmaskin og på samme måte som i eksempel 1. Nok en gang ble tørrlinjen ført tilbake når 2 kg C02/tonn papp ble tilført foran toppblokken, men denne gang ble den bedrede awanning brukt til å redusere råmassekonsistensen i toppblokken. Siden hastigheten ble holt konstant førte den reduserte konsistens til at mer vann ble sprutet på viren, slik at tørrlinjen derfor ble ført tilbake tett inntil sin opprinnelige posisjon. Dannelsen av pappen ble bedret.

Eksempel 3

For å evaluere virkningen av C02-tilførselen på pH-verdien og gassinnholdet i pulpsuspensjonen ble følgende forsøk utført: En toppblokk i en papirmaskin ble tilført en råmasse av bleket kraftpulp med konsistens 0,4 % og pH = 4,6. Maskinen ble innstilt for å fremstille et papir med en flatevekt på 80 g/m<2>. Karbondioksidgass ble tilført massestrømmen før toppblokken og i en mengde på omkring 2,5 kg C02/tonn papir.

Som beskrevet ovenfor ble tørrlinjen på viren ført tilbake omkring 20 cm så snart C02-tilførselen hadde startet og ført til sin originale posisjon når tilførselen opphørte. pH-verdien og gassinnholdet i råmassen av pulpsuspensjonen ble målt etter C02-tilførselspunktet og like foran toppblokken.

pH-verdien av den masse som ble ført inn i toppblokken endret seg ikke i respons på tilførselen av C02. Den holdt seg på omkring 4,6 over hele forsøket, og følgelig var den bedrede awanning ikke resultatet av noen endring av pH-verdien.

Selv om karbondioksid i gassform ble ført inn i suspensjonen foran toppblokken fant man ingen gassbobler i suspensjonen der denne ble ført inn i toppblokken. Analyse av gassinnholdet i den vandige suspensjon indikerte at all C02var oppløst.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for å bedre awanningen av cellulosepulp i en suspensjon i en awanningsinnretning hvor suspensjonen danner en sammenhengende bane,karakterisert vedat karbondioksid i gassform innføres direkte i strømmen som går inn i en toppblokk i en papirmaskin eller en pulptørkemaskin, hvilket karbondioksid innføres i en mengde som er tilstrekkelig til i vesentlig grad å bedre awanningen i av-vanningsinnretningen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat awanningsinnretningen omfatter en vireseksjon tilhørende en papirmaskin eller en tørkemaskin.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert vedat karbondioksidgassen innføres ved en mengde på 0,5-5 kg/tonn papir eller pulp, fortrinnsvis 1-3 kg/tonn papir eller pulp.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3, karakterisert vedat karbondioksidgassen innføres i en papirråmasse hvis konsistens er omkring 0,1 til 1,0%.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3, karakterisert vedat karbondioksidgassen innføres i en pulpråmasse hvis konsistens er omkring 0,9 til 2,0 %.

6. Fremgangsmåte for å fremstille papir, papp, pulp eller liknende fra en vandig celluloserik pulpsuspensjon som er utvannet med vann og tilført en awanningsinnretning for å frembringe en bane som følges videre og utsettes for pressing og tørking for å frembringe et sluttprodukt, karakterisert vedat karbondioksid i gassform innføres direkte i strømmen som går inn i en toppblokk i en papirmaskin eller en pulptørkemaskin, hvilket karbondioksid innføres i en mengde som er tilstrekkelig til vesentlig å bedre awanningen i awanningsinnretningen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert vedat karbondioksidet innføres i en mengde på 0,5-5 kg/tonn papir eller pulp, fortrinnsvis 1-3 kg/tonn papir eller pulp.

8. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert vedat karbondioksidet innføres i gassform i en mengde som ikke overskrider den mengde som kan oppløses i pulpsuspensjonen.