NO764019L - - Google Patents

Description

"Fremgangsmåte og anordning til selektiv impregnering

av heterogent fibermateriale før kokning".

Oppfinnelsen angår kontinuerlig kokning av fiberholdig materiale og spesielt impregnering av fibermaterialet i forbindelse med dets innmatning i selve kokeren. Slik forimpregnering av fibermaterialet utgjør en viktig del av deligniniseringsprosessén og har blant annet til funksjon å erstatte fibermaterialets luft- eller

gassinnhold med en impregneringsvæske eller med kokvæské.'Ut-drivningen av luft eller gass skjer vanligvis ved basning med damp ved et relativt lite overtrykk med påfølgende vætning i kokvæske

• ved høyere trykk og temperatur, men også ved andre metoder, f.eks. først vakuumbehandling eller presning og deretter vætning innen selve kokningen påbegynnes. Hva enten impregneringen utføres på den ene eller den annen måte, kreves der en viss utrustning som både av økonomiske grunner og av plasshensyn bør begrenses så meget som mulig under samtidig hensyntagen til at impregneringen bør være mest mulig effektiv. Fibermaterialet utgjøres, når det ankommer til et kokerianlegg, av en heterogen blanding av oppstykket råmateriale, f.eks. ved, gress, siv, halm etc. Selv om siktning er foretatt, foreligger der betraktelige variasjoner fra bit til bit både når det gjelder størrelse, form og spesifikk vekt. Spesielt ved blandede råmaterialer og ved anvendelse av råmateriale av typen "hele trær" . blir forskjellene og dermed behovet for selektiv impregnering fremtredende. Ifølge den foreliggende oppfinnelse blir en impregnering etter foregående basning og med varierende impregneringstid utført på en enkel og effektiv måte mens fibermaterialet befinner seg omgitt av væske. Derved kompenseres fibermaterialets heterogene karakter, og utbyttet av masse såvel som dennes jevnhet og styrke-egenskaper forbedres.Impregnering i varierende tid for enkelte fibermaterialpartikler er i og for seg tidligere kjent, f.eks. fra svensk patentskrift 174 656. Metoden etter dette patentskrift har som hovedsakelige kjennetegn at luften i fibermaterialets celler blir erstattet med kokløsning i et fra selve kokeren ad-skilt impregneringsrom ved trykkvariasjoner i dette, og at en selektiv impregnering av fibermaterialet utføres på den måte at det hurtig impregnerbare fibermateriale fjernes tidligere fra impregneringsrommet enn det mere vanskelig impregnerbare materiale. Impregneringsprosessen skjer i en langstrakt impregneringsbeholder som er anordnet med helning i forhold til horisontalplanet, og hvori en blanding av fibermateriale og koklut under trykk blir innmatet ved hjelp av en matningsanordning og utmatet ved hjelp av en annen matningsanordning. I det indre av beholderen er der anbragt en skruetransportør for fibermateriale som er sunket i kokluten, samtidig som bortledning av luft skjer ved hjelp av en ventil og trykkvariasjonene oppnås ved hjelp av vakuumpumpe . og/eller ved avtapning av væske resp. innpumpning av kokvæske og/eller ved anvendelse av trykkakkumulatorer.

En forbedring av impregneringen kan ifølge den foreliggende oppfinnelse gjennomføres på en enkel og økonomisk gunstig måte ved innmatning i forbindelse med et kontinuerlig kokeri av Kamyr-type, hvor innmatningen fra lavt til høyt trykk skjer ved hjelp av en såkalt høytrykkskik og selve transporten av fibermateriale skjer i væske som pumpes til kokertoppen, hvor væske skilles fra og går tilbake til høytrykkskiken for fornyet anvendelse som transport-medium. Et slikt innmatningssystem er i og for seg kjent, f.eks. fra svensk patentskrift 359 331. Fra en høytrykkskik 19 blir fibermateriale og væske ved hjelp av en pumpe 20 transportert gjennom en ledning 21 og opp til - i dette tilfelle - toppen av impregnerings-beholderen, hvor væske'skilles fra ved hjelp.av en anordning 25, 26 og ledes tilbake til pumpen 20 gjennom en ledning 23. Høytrykkskiken består vesentlig av en rotor som er forsynt med gjennomgående lommer og er anbragt i et hus med inn- og utløpsstusser. Når en rotorlomme befinner seg i vertikal stilling, mates en blanding av væske og fibermateriale inn i kiken, og for å gjøre fyllingen mer effektiv blir væske trukket ut fra kikhusets nedre del gjennom en sil til en pumpe 35 og ført tilbake til innmatningsledningen. Foran høy-trykkskiken står fibermateriale og væske normalt under et lite overtrykk på omtrent 1 atmosfære, mens fibermateriale og væske i ledningen 21 kan holdes under et trykk svarende til kokertrykket, f.eks. 10 at. Høytrykkskikens lommer og hus er kontruert slik at en lomme hele tiden er ved å fylles samtidig med at en annen lomme er ved å tømmes, så strømmen av. fibermateriale i matningsledningen 21 praktisk talt blir kontinuerlig. Innen fibermaterialet ankommer til høytrykkskiken, har det i regelen vært behandlet med damp, hvorved størsteparten av luften er drevet ut av dets porer. Den egentlige impregnering med kokvæske skjer ved inngangen i kokvæske som sirkulerer gjennom høytrykkskiken og gjennom matningsledningen til kokerens øvre del under fullt kokertrykk, hvor den hovedsakelige mengde av fibermateriale f.eks. ved hjelp av en silanordning skilles fra transportvæsken, som på den ovennevnte måte ledes tilbake til sirkulasjonspumpen 20. Hvis separasjonen av transportvæske og fibermateriale i kokertoppen skjer på kontinuerlig måte med en såkalt toppskrue omgitt av et konsentrisk silblikk, vil hovedsakelig bare de aller minste fiberpartikler som kan passere silåpningene, følge med transportvæsken tilbake til sirkulasjonspumpen og matningsappa-ratet - kiken - og tilbake til kokertoppen igjen inntil partiklene' avsetter seg på en eller annen større fiberpartikkel og fortsetter nedover i kokeren. Denne ekstra sirkulasjon, som innebærer en ekstra impregneringstid, er i og for seg ikke ønskelig, da de små partikler som der her er tale om, og som kan passere silen i kokertoppen, allerede er gjennomimpregnert og derfor ikke behøver noen slik ekstra impregneringstid. Isteden ville det være ønskelig at større fiberpartikler som ikke er tilstrekkelig gjennomimpregnert, fikk en ekstra oppholdstid innen de ble underkastet selve kokningen ved høyere temperatur. Det har vist seg at dette på overraskende enkel og effektiv måte og med enkle midler er praktisk gjennomførlig ved væsketransport av fibermateriale til en koker som omtalt ovenfor, hvis man istedenfor sil i kokertoppen anvender prinsippet "s.illøs separasjon" .av væske og fibermateriale.

En hensikt med den foreliggende oppfinnelse er å løse de ovennevnte problemer, og oppfinnelsen utstrekker seg foruten til fremgangsmåten også til en anordning til fremgangsmåtens utførelse. Hva som i den forbindelse søkes vernet, fremgår av patentkravene.

Ved industriell produksjon er det blitt praksis å installere basning/impregnering så rikelig dimensjonert som det er økonomisk forsvarlig, med den.følge at en stor del av råmaterialet vil bli helt eller iallfall godt impregnert, mens en mindre del forblir fattig på kjemikalier, og den sistnevnte del av råmaterialet vil derfor ytre seg i sluttresultatet som delvis ukokt, dvs, med større innhold av flak, særlig ved høyere utbytter. Betegnende for graden

av impregnering er om et fibermateriale, f.eks. flis, har tendens til å synke eller å flyte. En flisbit kan synke i vann, men frem-deles flyte i kokvæske med høyere spesifikk vekt. En flisbit som synker i kokvæske, kan generelt betegnes som ganske godt impregnert*

Ved den foreliggende oppfinnelse drar man fordel av dette fysiske fenomen for å redusere totaldimensjonene av utrustningen ved å gjøre bruk av en selektiv separasjon av "s.ynkere" og "flytere", spesielt i et etablert innmatningssystem til kontinuerlige kokere, ved at de førstnevnte synker ned i kokerens kokesone, mens "flyterne", som normalt utgjør en forholdsvis liten del av den totale mengde, gjennomgår impregneringsprosessen.en gang til.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli belyst nærmere under henvisning til den skissemessige tegning ; som viser de viktigste deler av et innmatnings- og impregneringssystem for en kontinuerlig arbeidende koker.

På tegningen betegner 1 en kontinuerlig koker, 2 en høytrykks-kik og 3 en fremmatningsledning som samtidig utgjør et impregneringsrom som - regnet i strømningsretningen - ender i kokertoppen 45.

Virkemåten av høytrykkskiken 2 skal beskrives ganske kort.

En rotorlomme i kiken blir i vertikal stilling fylt med fibermateriale, antydet ved pilen 30, gjennom en ledning 31 sammen med væske fra en ledning 32. Denne væske kan være en passende impregneringsvæske eller en væske bestemt for selve kokeprosessen. Fra kikhusets nedre del. blir der via en sil avtappet en væskemengde gjennom en ledning 33 til en pumpe 34, hvorfra den pumpes videre gjennom en ledning 35

og tilbake til ledningen 32 gjennom en avsilingsanordning 36, hvor der blir avtappet en del væske tilsvarende fibermaterialets for-trengning i kikens rotorlomme, som antydet ved pilen 37. Ved denne

sirkulasjon av væske ved hjelp av pumpen 34 sikres en effektiv fylling av hver av kikens rotorlommer. Når lommen, etter således å være helt eller delvis fylt med fibermateriale og væske, siden ved dreining av kikrotoren kommer i horisontalstilling, vil lommens innhold -inngå i en sirkulerende væskestrøm under et trykk som i normale tilfeller er relativt høyt, og som tilsvarer kokertrykket. Ved hjelp av en anordning til avtapping av væske i impregneringsrommet 4 blir væsken trukket ut gjennom ledningen 40 til pumpen 41. Gjennom

ledningen 42 pumpes væske inn i en i øyeblikket horisontaltliggende rotorlomme og transporterer dennes innhold av fibermateriale og væske gjennom ledningen 3 til rommet 4. Ledningen 3 munner ut konsentrisk i rommet 4, og den nevnte avtapping av væske gjennom ledningen 40 kan hensiktsmessig ordnes på den måte at ledningen 3. ender i et traktformet rør 43 som rager et stykke inn i rommet 4. Under munningen 44 av røret 43 blir der så dannet et nivå av synkende fibermateriale, mens der ovenfor munningen 44 kan avtappes væske fra væskerommet 4 gjennom ledningen 40. Med dette system skjer der på denne måte en såkalt "silløs separasjon"..

I fremmatningsledningen 3 blir fibermaterialet bak høytrykks-kiken 2 for første gang utsatt for et høyere trykk og blir å betrakte som et impregneringsvolum hvor eventuelle gjenværende luftbobler i massen blir ytterligere sammenpresset - og erstattet med væske. Eventuelt avdrevet luft kan hensiktsmessig sluses ut fra den øvre del av rommet 4. Ønskes lengre oppholdstid for impregneringen, kan røret 3 hensiktsmessig være relativt grovt eller eventuelt være utformet konisk med gradvis økende tverrsnitt i strømningsretningen frem til trakten 43. Også andre utformninger av rørledningen 3 kan komme på tale, f.eks. idet ledningen i sin vertikale del utformes som en langstrakt beholder fra hvis topp fibermateriale og væske kan mates frem gjennom et kort rør til rommet 4 enten ved hjelp av væskestrømmen eller ved hjelp av en utmatningsinnretning, f.eks.

av typen roterende skraper.

Det er også mulig å utføre rommet 4 svakt konisk og begrense det nedad med en bunn med konsentrisk utløp til selve kokesonen. Over denne bunn kan der anbringes en.innretning av skrapertype til å sikre matningen av fibermaterialet inn i den underliggende kokesone i kokeren, hvor der holdes høyere temperatur. Også denne irin-matning kan anordnes på samme måte som innmatningen i rommet 4,

dvs. med en trakt og med "silløs" avtapning av væske. Væsken kan

oppvarmes indirekte og deretter på passende måte og på passende sted føres inn i kokeren påny.

I det følgende skal oppfinnelsens virkning i tilfellet av det beskrevne utførelseseksempel forklares. Det forutsettes at f.eks. baset fibermateriale, som i regelen består av findelt vev, såkalt flis, eller også findelt annet råmateriale, f.eks. bambus, bagasse, gress, siv eller halm, i en kontinuerlig strøm 30 mates inn gjennom ledningen 31 til høytrykkskiken 2, gjennom hvilken der vedlikeholdes to sirkulasjoner. Den ene sirkulasjon, for fylling av høytrykkskikens lommer, skjer ved hjelp av pumpen 34 og med utmatning av overskuddsvæske gjennom ledningen 37, og denne væske blir normalt forenet med tilført fersk kokvæske, antydet ved pilen 18. Den annen .sirkulasjon gjennom høytrykkskiken skjer ved hjelp av pumpen 41 og fører til innmatning av fibermateriale i kokertoppen som beskrevet ovenfor. Kokeren 1 med rommet 4 holdes helt fylt med væske, og det samme gjelder ledningen 3 og trakten 43. Kokeren står under et overtrykk på f.eks. 10-20 at, som behøves for kokeprosessen og normalt er høyere enn det trykk som tilsvarer temperaturen. Derved forhindres damputvikling, og flisbitenes synkeevne øker. I kokeren foregår opphetning av fibermateriale til ønsket temperatur, f.eks. 170°C, ved hjelp av en ikke vist oppvarmningsanordning kombinert med et sirkulasjonssystem. I kokeren kan der også foregå vask, f.eks. motstrømsvask, i et annet kretsløp, noe som heller ikke er vist, da det er uten betydning for forklaring av oppfinnelsen. Ferdigbehandlet fibermateriale mates i kontinuerlig strøm ut gjennom ledningen 58 til etterfølgende behandlingstrinn, som ikke er anskue-liggjort, men som f.eks. kan bestå av et kontinuerlig diffusør-vaskeri.

Fibermaterialet 30 kan f.eks. ha undergått forutgående basning'i et basningskar ved et overtrykk av ca. 1 at. Når en rotorlomme i høytrykkskiken 2 er dreiet til horisontal stilling, blir fibermaterialet plutselig utsatt for prinsipielt samme trykk som i kokertoppen, bortsett fra en eventuell forskjell i statisk trykk, hvorved fibermaterialet blir underkastet en trykkimpregnering ved en temperatur lavere enn den egentlige koketempératur og i en tid svarende til transporten fra høytrykkskiken 2 til det sted hvor fibermaterialet som nevnt blir oppvarmet i selve kokeren. Denne tid kan forlenges ved at rørledningen 3 gjøres grovere, eventuelt utformes som beholder, konisk eller sylindrisk, som beskrevet ovenfor, men trykkforholdene er stadig som omtalt. Den hovedsakelige del av fibermaterialet danner et overflatenivå i høyde med eller noe nedenfor traktens munning 44.

Oppfinnelsen, som har til hovedformål å forbedre impregneringen av fibermaterialet selektivt, kan nå bringes .til anvendelse i den ovenfor beskrevne normale kokerdrift ved at den del av fibermaterialet som ikke synker og danner nivå ved traktmunningen 44, men som flyter opp, altså følger med væsken opp gjennom væskerommet 4, følger med væsken gjennom returledningen 40, passerer pumpen 41 og kiken 2 og etter en viss tid kommer tilbake til kokeren gjennom ledningen 3 og trakten 43. Hvis fibermaterialet etter denne ekstra impregneringstid ennå ikke er ferdig impregnert så det synker under de herskende trykkforhold, kan det i prinsippet returneres enda flere ganger og sirkuleres tilbake til kokeren. Mens det således "vandrer rundt",, blir fibermaterialet underkastet den trykkvariasjon som tilsvarer forskjellen i statisk høyde mellom kokertopp og høy-trykkskik. Med kokere på opp til 100 meters høyde kan forskjellen bli betydelig og ytterligere påvirke impregneringsforløpet i gunstig retning. For å sikre resirkulasjon av fibermateriale må spesielt ledningen 40 og pumpen 41 få passende utformning. Således må tverrsnitt og krumning i ledningen 40 være utført slik at stykkene av fibermaterialet kan passere. Hensiktsmessig kan ledningen 40 være forlenget inn i rommet 4 og der eventuelt dele seg på to eller flere jevnt fordelte innløpsåpninger så der sikres en avtetning over tverrsnittet av rommet 4. Pumpen 41 må forsynes med rotor og hus som tillater fiberdeler av en størrelse som der her kan bli tale om, å passere. Kiken 2 og fremløpsledningen 3 er normalt bestemt for transport av fibermateriale og væske, så det ikke behøves å foreta endringer eller foranstaltninger i disse deler. Fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen kan, som det vil forstås ut fra den ovenstående beskrivelse, med enkle midler også anvendes på eksisterende anlegg med minimal ombygning.

Ved hjelp av oppfinnelsen er det som beskrevet ovenfor mulig å tilveiebringe en forbedring av impregneringen av fibermateriale med kokvæske i en normal væskeinnmatning av fibermateriale til en kontinuerlig koker. I prinsippet kan oppfinnelsen anvendes ved alle kontinuerlige kokeprosesser, da det ved alle slike er av betydning å oppnå en mest mulig jevn og effektiv impregnering av fiber materialet med spesiell impregneringsvæske eller kokvæske. Systemet med høytrykkskiken 2, som uten å påvirke fibermaterialet mekanisk, mater fibermaterialet i en væskesirkulasjon fra et relativt lavt til et relativt-høyt trykk, og som i hundrevis av anlegg i praktisk drift har vist seg som en meget pålitelig og teknisk god maskin, kan nå, takket være oppfinnelsen, utnyttes til enda en funksjon.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til hva som ovenfor er an-ført som et fordelaktig utførelseseksempel, men kan varieres innen rammen av patentkravene.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til å bevirke selektiv impregnering av

heterogent fibermateriale ved innmatning av dette gjennom et impregneringsrom (3, 4) til en trykkbeholder (1), karakterisert ved at en blanding av fibermateriale og transportvæske i ubrutt strøm pumpes gjennom en tilløpsledning (3) med munning (44) i et væskefylt rom (4) i trykkbeholderen (1), hvor transportvæske skilles fra blandingen gjennom ett eller flere avløp plasert høyere enn tilløpsledningens munning (44), og at de deler av fibermaterialet som ikke synker i væsken, men flyter opp, tillates å følge den fraskilte transportvæske i sirkulasjon gjennom impregneringsrommet for å få forlenget impregneringstid sammenholdt med de deler som synker.

2. Anordning til utførelse av selektiv impregnering i samsvar med patentkrav 1, hovedsakelig bestående av dels en innmatnings- og impregneringsbeholder (3, 43) som er tilsluttet øvre del (45) av en trykkbeholder (1) og fører fra en matningsanordning (2), og dels en returledning (40) fra trykkbeholderens (1) øvre del (45) til matningsanordningen (2). via en pumpe (41) , karakterisert ved at returledningen (40) går ut fra trykkbeholderens (1) øvre del (45) på et nivå høyere enn den nevnte munning (44), og at returledningen (40) tillikemed pumpen (41) har gjennomløpsrom av slik størrelse og form at fibermateriale som følger med væsken, kan passere.