NO792782L - Fremgangsmaate og anordning for fremstilling av masse - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse går ut på en fremgangsmåte

til ved raffinering å fremstille raffinørmasser med høyt utbytte ( >• 85 %) av lignocelluloseholdig materiale som f. eks. flis, sagspon eller defibrert flis, samt en anordning for utførelse av fremgangsmåten. Før raffineringen forvarmes og/eller behandles materialet med ligninoppmykende kjemikalier.

Ifølge svensk patentsøknad nr. 7801877-7 kan mnn fremstille raffinørmasser av høy kvalitet med lavere energiforbruk enn det tidligere var mulig.Raffineringen utføres der ved lavere fiberkonsentrasjon enn det tidligere var vanlig. Hvis fiborkonsen-trasjonen mellom maleskivene senkes til nivåer lavere enn 15.% konsentrasjon, kan man nemlig konstatere en påtagelig senkning av energiforbruket for å nå en viss bearbeiding av fibermater ia let, eller en viss massekva1itet. Denne effekt var imidlertid vanskelig å utnytte med tidligere teknikk, ettersom det ved lave fiberkonsen-K- trasjoner er vanskelig å få tilstrekkelig oppholdstid og bearbeiding av fibermaterialet mellom skivene:■ved lav fiberkonsentrasjon byr fibernettverket altfor liten motstand mot sentrifugalkraften, som presser materialet mot omkretsen. Ved å føre de bearbeidende maleskivene nærmere hverandre, og på denne måten minske malespalten, kan man visstnok øke transportmotstanden og gi fibermateria let lengere oppholdstid i spalten, men desværre krever disse lave fi-berkonsentrasjoner så små malespalter hvis slik effekt skal oppnåes, at fiberskadene øker betydelig.

Ved at man ifølge fremgangsmåten som er beskrevet i svensk patentsøknad nr. 7801877-7 kontinuerlig tilfører malehuset,

som omgir maleskivene, er regulert mengde vann, hensiktsmessig fabrikkens avvann, holdes malehuset fylt med en fibersuspensjon av lett pumpbar konsentrasjon, hensiktsmessig 1-6 %. Fibersuspensjonen i malehuset danner således en vegg mot rna lespaltens ut-.løpsåpning. Derved vanskeliggjør man fibermateria lets passasje

ut av malespa'1 ten, dvs. fibermator ia lot bremses oy transporteres langsommere gjennom malespaIten.

Når den ene eller'begge maleskivene i en raffinør roterer i et rnalehus fylt med f ibersuspens jon, forbrukes imidlertid energi ved friksjon mellom maleskive og fibersuspensjon og ved hvirveldannelse i suspensjonen. Denne tomgangsenergi er tapt energi som på ingen måte kommer ra ffineringsarbeidet tilgode og det ville således være ønskelig å bringe den. ned til et minimum for energi-besparende formål.

Ifølge foreliggende oppfinnelse løses dette problem ved at kontaktflaten mellom maleskivene og den fibersuspensjon som be-finner seg utenfor maleskivene begrenses vesentlig. Et med fibersuspensjon fylt rundtløpende kammer er således anordnet ved utløpet av malespalten. Vann av regulert mengde tilføres kammeret utenfor utløpet av malespalten,slik at fibersuspensjonen får en passende konsentrasjon. Ved å regulere denne konsentrasjon og størrelsen av den passasje gjennom hvilken suspensjonen presses ut i malehuset utenfor kammeret, regulerer man mottrykket i kammeret og dermed den bremsende effekt på fibermateria le ts transport gjennom malespalten. Det blir herved mulig å utføre raffineringen ved op-timalt lav konsentrasjon i malespalten uten at materialet slynges ut altfor hurtig fra malespalten og uten unødige tomgangstap ved friksjon og hvirveldannelse i malehuset.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen som viser to forskjellige utførelses-'

. former

Fig. 1 viser i tverrsnitt i malcspaltens plan et nm lohus

ifølge en første utførelsesform.

Fig. 2 og 3 viser to alternative konstruksjoner etter

et snitt langs A-A på fig. 1.

Fig. 4 viser en andre utførelsesform.

Raffinøren ved de viste utførelsesformer er av den type som er vist i ovennevnte svenske patentsøknad nr. 7801877-7. Oppfinnelsen kan imidlertid tillempes såvel for raffinører med en fast og en roterbar maleskive som for raffinører med to motroter-ende maleskiver.

Ifølge fig. 1-3 er maleskivene 1,2, som roterer i mot-satte retninger, omgitt av et rnalehus.3.Maleskivene danner hol-dere for malesegment 4,5 mellom hvilke det dannes en malespalte 6. Størrelsen av malespalten kan reguleres ved aksial forskyvning av en av maleskivene.

I malehuset 3 utenfor malespalten 6 er et rundt løpende veggelement 7 stasjonært anordnet. Ved hjelp av en tetning'0 star veggelementet 7 i kontakt med den ene malsekivens 1 omkrets. Mellom veggelementet 7 og den andre maleskivens 2 omkrets opprettholdes en passasje 9, hvis størrelse er regulerbar og bestemmes av en rundtløpende strupering 10. Derved avgrenses et rundtløpende kammer 11 ved utløpet av malespalten 6.

Til veggelementet 7 er tilsluttet et antall innløpsrør 12,13 for tilførsel av en regulert mengde spedevann. I konstruksjonen ifølge fig. 2 strekker hvert innløpsrør 12 seg tvers gjennom veggelementet 7, og munner ut i kammeret 11. I konstruksjonen ifølge fig. 3 munner hvert innløpsrør 13 ut i et hulrom 14 i veggelementet 7. Dette hulrom 14 strekker seg rundt, og er forsynt med et antall åpninger 15 inn til kammeret 11, hvilke åpninger, er jevnt fordelt i omkretsretningen.

Fig. 4 viser en utførelsesform med to motsatt roterende maleskiver 16,17 med malesegment 18, 19 mellom hvilke det dannes en malespalte 20. Utenfor malespalten 20 er det anordnet et rundt-løpende veggelement 21. veggelementet 21 er festet i den ene maleskiven 16 og avgrenser et rundtløpende kammer 22 ved utløpet av malespalten 20. Dette kammer 22 står i forbindelse med det omgivende rnalehus 23 gjennom en passasje 24 som begrenses av den andre maleskivens 17 omkrets og en rundtløpende strupering 25 i veggelementet 21.

Fortynningsvæske tilføres mot yttersiden av den ene maleskiven 16 fra et sprøyterør 26 som er anordnet i malehuset 23. Pa grunn av sentrifugalkraften ved maleskivens rotasjon, slynges væsken utover og fanges opp av en skjerm 27, som strekker seg rundt maleskiven 16 ved maleskivens omkrets slik at det dannes en innover åpen kanal 28. Kanalen 28 står i forbindelse med kammeret 22 gjennom hull 2 9 i veggelementet 21.

Det lignocelluloseholdige materiale som skal raffineres, forvarmes med damp og/eller behandles med ligninoppmykende kjemikalier, f. eks.Na^SO^før raffineringen på kjent måte. Materialet mates deretter inn mellom maleskivene, hvorunder trykket i denne innmatningssone vanligvis er mellom 10. og 260 kPa, hensiktsmessig 20-140 kPa, hvilket svarer til en temperatur av omtrent 100-140°C, hensiktsmessig 105-125°C.

Mater iaIkonsentrasjonen ved raffineringen holdes innen 6-15 %, hensiktsmessig 8 - 15 %, regnet som utløpskonsentrasjon dvs. konsentrasjonen nar materialet forlater malespalten. Denne

konsentrasjon reguleres ved tilførsel av fortynningsvann av passen-^de temperatur i innmatningssonen..

Ved kontinuerlig og regulert tilførsel av fortynnings-.vann, hensiktsmessig fabrikkens avvann, til det rundtløpende kammer 11,22 fortynnes massen etter raffineringen til en lett pumpbar konsentrasjon, hensiktsmessig 1- 6 % og fortrinnsvis 2- 5 % slik at kammeret 11,22 holdes fylt av fibersuspensjonen. Derved danner fibersuspensjonen i kammeret en vegg rundt malespaltens 6, 20 utløpsåpning, og bremser fibermaterialets aksellerasjon gjennom malespalten. Materialets oppholdstid i malespalten øker.,

I kammeret 11, 22 opprettholdes et trykk som omtrent svarer til trykket i innmatningssonen. Under visse forhold kan det imidlertid være hensiktsmessig å opprettholde et høyere trykk i

kammeret enn i innmatningssonen. Materialets oppholdstid i malespalten kan derved forlenges ytterligere. Trykket i kammeret reguleres med struperingen 10, 25 ogmengden av fortynningsvann som tilføres gjennom innløpsrørene 12, 13, 26.Dat utenfor kammeret 11 22 værende rnalehus kan være åpent, dvs. trykket er atmosfærotrykk , eller lukket, dvs. det opprettholdes overtrykk.

Ved at konsentrasjonen ved raffineringen holdes på-et lavt nivå (6 -15 %) dannes betydelig mindre damp enn normalt. Ingen eller meget lite damp strømmer bakover mot den innkommende flis,

og den damp som strømmer ut gjennom spalten har lav hastighet og kondenserer så godt som umiddelbart i den fibersuspensjon som omgir maleskivene. Den lave konsentrasjon tillater også en jevnere fordeling av materialet i malespalten.

Det er også mulig å nytte defibrert flis som utgangs-materiale ved raffineringen. Med defibrert flis menes her et fi-bermateriale som i en foregående operasjon er delvis defibrert med forholdsvis lav energiinnsats.Defibreringen kan foregåcs av forvarmning og/eller behandling med ligninoppmykende kjemikalier.Malespalten ved denne operasjon er stor og fiberskadene ubetydelige.Raffineringen, dvs. den hovedsakelige innsats av energi, skjer deretter på den ovenfor beskrevne måte.

Raffinering av fibermater ia le ved lave konsentrasjoner, fortrinnsvis i området 2 - 5 % har i og for seg lenge vært til-lempet. Det er da imidlertid tale om fibermater ia le i lavt utbytte, vanligvis omkring 50 %, såkalte kjemiske masser, eller med utbytter opp til 80 %, såkalte halvkjemiske masser. I begge tilfeller har fiberen en helt annen karakter enn i det utbyttcpmråde som

oppfinnelsen gjelder ( .'^ 85%).Uissc lave utbytter, under 80 %,.

\gir. mere fleksible fibre, som kan males ved lav konsentrasjon og små spalter uten at fibrene ødelegges. Det er dessuten sjelden tale om. større innsats av energi enn 300- 400 kWh/ ton, hvilket er omtrent halvparten til en tredjedel av den energimengde som trenges for fullgod raffinering av høyutbytte-fiber ifølge oppfinnelsen. Videre skal det bemerkes at fiberkonsentrasjonen i disse tilfeller (2 - 5 %) er den samme i såvel malespalten som i rnalehus, og at ingen spesielle forholdsregler er tatt for å bringe friksjonstapene ned mellom maleskivenes yttersider og fibersuspensjonen i malehuset. Et fibermater ia le som etter raffineringen kan karakterise-res som mekanisk eller kjemimekanisk masse, raffineres etter vanlig teknikk fra råmateriale til ferdig masse ved høy konsentrasjon, 20 - 40 %.

Oppfinnelsen er naturligvis ikke begrenset til de be skrevne utførelsesformer, men kan varieres innenfor rammen av opp-finne Isestanken.

Claims (10)

1.F remgangsmåte for raffinering av 1ignoce1 luloseholdig materiale hvorunder materialet først forvarmes og/eller behandles med ligninoppmykende kjemikalier, samt eventuelt defibreres og deretter . innføres i en skiveraffinør og raffineres under passasje ut gjennom spalten mellom raffinørens ■ maleskiver til et omgivende hus, karakterisert ved at raffineringen utføres ved lav konsentrasjon av materialet, hvorunder konsentrasjonen ved materialets utførsel fra malespalten er 6-15 %, at væske kontinuerlig tilføres ved utløpet av malespalten (6,20) for å spe ut det raffinerte materiale til en fibersuspensjon med lett pumpbar konsentrasjon, hensiktsmessig 1-6 %, at nevnte fibersuspensjon holder et kammer ( 11,22) fylt, hvilket kammer begrenses av maleskivenes omkretsdel og et rundtløpende veggelement (7,21) samt at fibersus pensjonen føres ut fra kammeret gjennom en regulerbar passasje (9,24).

2.F remgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det opprettholdes et overtrykk i kammeret (1.1, 22) hvorunder overtrykket reguleres ved hjelp av passasjen (9,24) og tilførslen av for tynningsva nn.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav .1 eller 2, kn ra k-terisert ved at det opprettholdes et overtrykk ved materialets innførsel i mellomrommet mellom maleskivene samt at hovedsakelig.samme overtrykk opprettholdes i kammeret utenfor malespalten.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at overtrykket holdes mellom 10 og 260 kPa, hensiktsmessig 20-140 kPa.

5. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at mater iaIkonsentrasjonen ved raffineringen opprettholdes ved. regulert tilførsel av fortynningsvann ved innførslen av materialet i mellomrommet mellom maleskivene.

6. Anordning Tor raffinering av lignocellullseholdig materiale ifølge fremgangsnuiten som angitt i krav 1, omfattende en skivc-raffinør med to motstående rna leskiver • forsynt med malesegment, som mellom seg danner en malespalte for raffinering av materialet under dettes passasje utover gjennom malespalten, samt et hus som omgir maleskivene, karakterisert ved at et kammer (11,22) er anordnet i malehuset (3,23) utenfor utløpet av malespalten (6,20) hvilket kammer begrenses av maleskivcncs (1,2,16,17) omkretsdel og et rundtløpende veggelement (7,21), at organer (12, 13,26,27,29) er anordnet for regulert tilførsel av væske til kammeret (11,22) samt at et utløp fra kammeret til malehuset (3,23) er anordnet i form av en regulerbar passasje (9,24).

7. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at passasjen (9,24) begrenses av en av maleskivene (2,17) samt en til veggelementet (7,21) festet strupeinnretning (10,25).

8. Anordning som angitt i krav 6 eller 7, karakterisert ved at veggelementet (7,2.1) er anordnet stasjonært i malehuset (3) eller roterbart sammen med cn av maleskivene (16).

9. Anordning som angitt i et av kravene 6-8, karakterisert ved at organene for tilførsel av væske til kammeret (11) utgjøres av et antall innløpsrør (12,13) som strekker seg inn til veggelementet (7).

10. Anordning sorn angitt i et av kravene 6-8, karakterisert ved at organene for tilførsel av væske til kammeret (22) omfatter et i malehuset (23) anordnet sprøyterør. (26) en skjerm (27) som avgrenser en innover åpen kanal (28), som strekker seg rundt en av maleskivenes (16) omkrets for oppfangning av væske som tilføres gjennom sprøyterøret (26) samt .i. veggelemen tet anordnete hull (29), som forbinder kanalen (20) med kammeret (22).