NO820702L - Fremgangsmaate for toerking av tremasse. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår tørking av tremasse. Den vanligste anvendelse for tremasse er for fremstilling av papir. Hvis tremassen skal transporteres fra fremstillings-stedet til papirfabrikken, så må den være tørr. Den billigste tørkemetoden er tørking med varm luft, f.eks. ved 200 - 600 C. Denne tørkemetoden har den ulempe at det lett dannes noduler eller klumper av agglomererte tremassefiber i den tørkede tremassen, spesielt i kortfibret tremasse fra løvtrær såsom bjørk og eukalyptus. Disse noduler overføres ofte over i papiret og ødelegger dettes kvalitet. For å unngå noduldan-nelse er kortfibret tremasse for papirfremstilling ofte tør-ket i form av flak på apparater som ligner de som brukes for papirfremstilling.

Når ubleket sulfatmasse blir tørket ved utblåsning, så er det velkjent at man kan tilsette svoveldioksydgass til tørkegassen for å redusere noduldannelsen. Man har imidler-tid funnet at en tilsetning av svoveldioksyd er ineffektiv for tørking av bleket masse. Tremasse må vanligvis blekes for siden å kunne brukes ved fremstilling av papir, og ettersom bleking utføres i et vandig medium så må massen blekes før tørking.

I en fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse for fremstilling av tørket bleket tremasse ved at man tørker den blekede tremassen i en flashtørker, så blir tremassen behandlet med et sulfitt etter bleking og før eller under flashtørkingstrinnet.

Sulfittbehandlingen reduserer tendensen til at tremassen danner noduler ved flashtørking og sikrer at en kortfibret tremasse kan flashtørkes og enda være egnet for papirfremstilling.

Tremassen kan være en kjemisk masse, fremstilt ved å bruke f.eks. kokeprosesser som er sure, alkaliske eller nøy-trale, f.eks. sulfat- eller sulfittkoking, eller den kan være fremstilt mekanisk eller varmemekanisk. Oppfinnelsen er spesielt anvendbar på kortfibret tremasse fra løvtrær såsom bjørk og eukalyptus, ettersom slike masser har den sterkeste tendens til å danne noduler ved flashtørking. Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan også anvendes på langfibret masse fremstilt fra trær såsom gran og furu eller for blandinger av kort- og langfibret masse.

Massen blekes etter koking, fortrinnsvis ved be-handling med klordioksyd. Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er spesielt godt egnet for tørking av masse som har en sur pH på grunn av gjenværende syre etter blekingsprosessen.

Den blekede massen blir fortrinnsvis presset sammen i- en avvanningspresse for å øke dens innhold av faste stoffer til mellom 35 og 60%, fortrinnsvis mellom 40 og 50 vekt-%. Avvanningspressen vil vanligvis presse massen mot en sikt som holder fibrene tilbake, men presser vannet gjennom sikten, eventuelt ved hjelp av et sug. Således kan avvinningspressen være i form av et par perforerte hule valser plassert slik at massen presses mellom valsene, hvorved vannet fra massen går gjennom den perforerte overflaten og inn i den indre del av valsene. Alternativt kan avvanningspressen bestå av en skrue som roterer inne i en sikt.

Sulfitten tilsettes fortrinnsvis i form av et alkalimetallsulfitt, fortrinnsvis natriumsulfitt, men alternativt kan man bruke kalium- og ammoniumsulfitt. Det er foretrukket at sulfittet tilsettes massen føres dennes innhold av faste stoffer øker under avvanningen. I.en fremgangsmåte blir vann tilsatt den blekede massen slik at det dannes en suspensjon som så føres til avvanningspressen. Således kan massen tas ut fra blekeprosessen med et innhold av faste stoffer på mellom 8 og 15 vekt-%, og kan så fortynnes til mellom 2 og 6 vekt-% faste stoffer før den føres inn til avvanningspressen. I et slikt tilfelle vil natriumsulfitt fortrinnsvis bli tilsatt vannet som brukes for å fortynne massen. Alternativt kan en oppløsning av natriumsulfitt sprøytes på massen etter bleking og før, under eller etter avvanningen. Natriumsulfitt kan også tilsettes det endelige vaskevann som brukes for å vaske massen etter bleking.

Når sulfitt tilsettes massen før avvanning, så fjerner man betydelige mengder av vandig sulfittoppløsning under avvanningen, og i det minste en del av denne oppløsning blir fortrinnsvis oppsamlet slik at sulfitten kan brukes om igjen.

I en fremgangsmåte 4hvor massen fortynnes etter bleking og før avvanningspressen, så kan sulfittoppløsningen resirkuleres for å fortynne den tilførte blekende masse. Sul-fittoppløsningen kan alternativt resirkuleres til avvanningspressen .

Konsentrasjonen av sulfitt i vann i kontakt med massen er fortrinnsvis 0,5 - 5 vekt-%, mest foretrukket mellom 1 og 2 vekt-%. I et system som resirkulerer sulfittopp-løsning, så kan natriumsulfitt i fast eller konsentrert form tilsettes den sulfittoppløsning som innvinnes fra avvanningspressen i en tilstrekkelig mengde til at man i alt vesentlig holder en konstant konsentrasjon av sulfitt i den,tremassesuspensjon som føres til avvanningspressen. Mengden av sulfitt er fortrinnsvis mellom 0,4 og 5 vekt-% basert på faste trestoffer i den masse som føres til tørkeren, og ettersom tremasse som kommer fra avvanningspressen normalt har et innhold av faste stoffer nær 50 vekt-%, så vil konsentrasjonen av sulfitt basert på vann være lik konsentrasjonen basert på trestoffer på dette trinn av prosessen.

I en alternativ fremgangsmåte for gjennomføring av oppfinnelsen blir tremassen behandlet med et alkali, fortrinnsvis et vandig alkalimetall eller ammoniumhydroksyd, etter bleking og før tørking, og alkaliet blir omdannet"til et sulfitt in situ i selve massen ved at man tilfører svoveldioksyd i tørkegassen. Således kan f.eks. natriumhydroksyd tilsettes massen ved hjelp av de fremgangsmåter som er beskrevet ovenfor for tilsetning av natriumsulfitt. Svoveldioksyd kan føres inn i tørkegassen ved at man injiserer flytende eller gassformet svoveldioksyd eller ved at man brenner svovel for fremstilling av svoveldioksyd.F.eks. kan man anvende et brennstoff med høyt svovelinnhold i den brenner som brukes for tørkeren. Dette brennstoff kan være en olje eller en gass avledet fra kull med høyt svovelinnhold.

Tørking kan utføres i enhver type av flashtørker

som er kjent for tørking av tremasse ved hjelp av varm gass, vanligvis luft, ved temperaturer fra 200 - 600°C. Tørkeren kan være i form av ett eller flere tårn hvorigjennom massen og varm gass føres, men den foretrukne form for en tørker er den som er beskrevet i britisk patent nr. 888.84 5, som er en høyturbulensblander hvor masse og varm gass føres inn og hvor man man har relativt bevegelige mekaniske deler som ut-øver en skjærende virkning på tremassen. Den foretrukne temperatur på den varme luft ved inntaket i en slik tørker er mellom 400 og 500°C, mens temperaturen ved uttak av tør-keren er fortrinnsvis mellom 90 og 150°C.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet med henvisning til fig. 1 og 2 på de vedlagte tegninger. Fig. 1 er en diagrammessig tegning delvis i snitt av et apparat for tørking av bleket tremasse ved hjelp av foreliggende fremgangsmåte. Fig. 2 er en diagrammessig tegning for et alternativt apparat for tørking av bleket tremasse ved hjelp av foreliggende oppfinnelse.

Apparatet på fig. 1 vil vanligvis motta tremasse fra det endelige trinn av blekingsprosessen og innbefatter et lagertårn 2 for lagring av bleket masse, en avvanningspresse 3 og en tørker 4.

Det endelige trinn av blekingsprosessen er vanligvis en vasker 10. Vaskeren 10 består av en perforert trommel 11 som mottar bleket masse. Sug påsettes fra innsiden av trommelen for å lette fjerningen av vannet. Massen på trommel 11 blir vasket med vann fra dysene 12 og så fjernet fra trommelen ved hjelp av blad 13. Det endelige trinn av blekingsprosessen kan alternativt være et fortykningstrinn hvor innholdet av faste stoffer i massen økes på en perforert trommel.

Den fuktige, vaskede og blekede masse fra vasker 10 føres til lagertårn 2 som virker som et lager for bleket masse. I bunnen av tårn 2 er det .en serie rør såsom 21, for tilførsel av vann via et rør 22. Vannet danner kontinuerlig en suspensjon i bunnen av tremassetårnet. Denne suspensjonen røres ved hjelp av rører 23 i den nedre del 34 av tårnet 2, hvorved man får skikkelig blanding av massen og vannet, hvoretter suspensjonen pumpes fra tårnet ved hjelp av pumpe 25 gjennom et rør 26 til avvanningspressen 3.

Avvanningspressen 3 består av et par hule perforerte valser 31 og 32 som roterer inne i en tank 33 som har minst ett innløp 34 nær sin bunn for tremassesuspensjonen. Denne føres mellom valsene 31 og 32 som presser vann ut fra massen i gjennom de perforerte valseoverflåtene og til det indre av valsene. Tremasse med øket innhold av fast stoff fjernes fra valsene 31 og 32 ved hjelp av blad 37 og føres via et transportbelte 38 til et fallrør 39 hvorfra massen føres til tørkeren 4. Avvanningspressen 3 har en kontroll-anordning (ikke vist) for å regulere strømmen av tremasse i systemet slik at man i alt vesentlig får konstant tilførsel til tørkeren 4.

Avfallsvannet som går gjennom den perforerte overflaten på valsene 31 og 32 fjernes via rørene 35 og 36 og føres til avfallsvanntank 40. Denne tank er delt i to deler 41 og 42 ved hjelp av en plate 43. Avfallsvannet fra pressen 3 kommer inn i del 41, men platen 43 er av en slik stør-relse at avfallsvannet kan renne over i den annen del 42. Natriumsulfitt føres til sistnevnte del 42 i tank 40 fra en fødetrakt 44 via en måler 45, og avfallsvann og sulfitt røres i tank 40 ved hjelp av rører 46. Sulfittoppløsningen pumpes fra nevnte annen del 42 i tank 40 ved hjelp av; pumpe 47 til rør 22, hvorved oppløsningen resirkuleres til lagringstårnet 2 for fremstilling av en suspensjon med den blekede tremassen. Noe av den sulfitt som tilsettes, blir således returnert til tank 40 via rørene 35 og 36, men noe blir også fjernet, i den fuktighet som forefinnes i tremassen som passerer fallrøret 39. Måleren 45 kontrollerer tilsetningsmeng-den av natriumsulfitt slik at man i alt vesentlig holder en konstant sulfittkonsentrasjon i det vann som kontaktes tremassen.

Foruten at sulfittoppløsningen fra tank 40 til-føres lagringstårn 22 via innløp 21, så kan denne oppløsningen også utgjøre en del av det vann som brukes i vaskeren 12. Noe av det avfallsvann som kommer inn i del 41 tas ut ved hjelp av en pumpe 48 gjennom et rør. 14 til forstøvningsdys-ene 12 i vaskeren 10. Det vann som således tas ut fra del 41 har en lavere sulfittkonsentrasjon enn det vann som tas ut fra del 4 2 ved hjelp av pumpen 4 7 for resirkulering til lagringstårnet 2.

I et alternativ til det resirkuleringssystem som er vist på fig. 1, så kan avfallsvann som tas ut fra del 41 resirkuleres til vaskerne i avvanningspressen 3 som er plassert under nivået for tremassesuspensjonen i denne pressen. Vaskerne er plasert slik at væsken treffer tremassen like før den går inn i gapet mellom valsene 31 og 32.

Tørkeren 4 er den type som generelt er beskrevet i britisk patent 888.845. Varm luft, f.eks. ved en temperatur på mellom 400 og 500°C, produseres i en brenner 49 og føres til tørkeren gjennom rør 50. Den varme luften kontakter tremassen som føres til tørkeren 4 gjennom fallrøret 39 ved innløpssjakten 51 på tørkeren..

Tørkeren 4 er en høyturbulensblander hvor den varme luften og tremassen raskt blandes og underkastes en skjærende virkning, og de tørkede tremassefibrene bæres avgårde på en strøm av varmluft. Tørkeren 4 består av en roterende skive 52, en stasjonær skive 53 og en ekstraksjonsvifte 54. Den roterende skiven 52 bærer på én side hammere 55 som arbeider mot veggen i tørkeren og på den annen side tapper 56 som går imellom tapper 57 som er plassert på den stasjonære skiven 53. Den tremasse og den varme luft som kommer inn i tørkeren 4 passerer hamrene 55 som bryter opp fiberbuntene, hvoretter massen føres mellom pluggene 56 og 57 som jevnt fordeler fibrene i strømmen av luft. Luften og fibrene føres så gjennom en åpning 58 i sentrum av den stasjonære skiven 53, og åpningen reguleres ved hjelp av utkasterarmene 59. Tremassen og den varme luften presses av utkasterviften 54 som er plassert på samme aksel som skiven 52, mot utgangen 61 i tørkeren 4.

En strøm av luft som bærer med seg tørre trefibre kcmmer så ut fra tørker 4 gjennom et rør 6 2 hvoretter bland-ingen føres til en syklonseparator 6 3 som er en konisk roterende separator som tar ut fuktig luft gjennom toppåpningen 64 og flashtørket tremassen gjennom bunnuttaket 65. En del av den fuktige luften som tas ut gjennom åpning 64 kan fortrinnsvis resirkuleres til brenneren 49 i tørkeren 4 slik dette er beskrevet i britisk patent nr. 2.005.394A.

Det apparat som er vist på fig. 2 består av en vasker 10 som er sluttrinnet i blekingsprosessen, et lagertårn 2, en første avvanningspresse 6, en blandetank 8, en annen avvanningspresse 9, en tørker 4 og en syklonseparator 63. Vaskeren 10, lagringstårnet 2, tørkeren 4 og syklonsepa-ratoren 63 drives på samme måte som i forbindelse med apparatet som er vist på fig. 1, og er angitt med samme tall.

Tremassesuspensjon pumpes fra tårn 2 ved hjelp av pumpe 25 gjennom et rør 26 til den første avvanningspressen 6. Denne består av hule perforerte valser 63 og 67 som roterer i en tank 68 med et innløp 69 for tremassesuspensjon. Tremasse med øket innhold av faste stoffer som har passert gapet mellom valsene, fjernes fra valse 67 ved hjelp av blad 72 og føres gjennom et transportrør 73 til et fallrør 74 som fører massen til blandetank 8.

Avfallsvannet som presses inn i det indre av valsene 66 og 67 fjernes via rørene 70 og 71 til tank 75 for avfallsvann. Derfra føres vannet ved hjelp av pumpe 76 gjennom et rør 77 og derfra inn i rør 22 som fører til innløp 21

i lagertårn 22 og rør 14 som fører til forstøvningsdysene 12

i vaskeren 10.

Blandetank 8 tilføres avvannet tremasse ved hjelp av fallrør 74, mens avfallsvann fra avvanningspresse 9 til-føres ved hjelp av rør 81 sammen med natriumsulfitt fra en fødetrakt 82 via en utmålingsanordning 83. Blandetank 8

har en rører 84 som dispergerer tremassen i vannet og oppløs-er natriumsulfitten slik at man opprettholder sulfittkonsen-^-trasjonen i systemet. Tremassesuspensjonen pumpes fra blandetank 8 ved hjelp av pumpe 85 gjennom rør 86 til annen avvanningspresse 9.

Denne annen avvanningspresse 9 består av hule perforerte valser 91 og 92 som roterer i en tank 93 med et innløp 94 for tremassesuspensjon. Tremasse med øket innhold av faste stoffer som har passert gapet mellom valsene fjernes fra valse 92 ved hjelp av blåd 97 og føres gjennom et trans-portrør 98 til et fallrør 99 hvorfra massen føres til tør-keren 4. Tremassen i fallrør 9 9 kontakter den varme luften fra brenneren 49 ved innløpssjakten 51 i tørkeren 4. Avfallsvannet som presses inn i det indre av valsene 91 og 92 fjernes ved hjelp av rørene 95 og 96 hvorfra det føres til rør 81 og derfra til blandetanken 8.

Det apparat som er vist på fig. 2 har redusert forbruk av natriumsulfitt sammenlignet med det apparat som er vist på fig. 1, skjønt det bruker mer energi i blanding og fornyet pressing av tremassen.

Oppfinnelsen er illustrert ved hjelp av de føl-gende eksempler hvor alle prosentsatser er pr. vekt.

Eksempel 1

Bleket svensk bjørkemasse ble fortynnet med natri-umsulf ittoppløsning, hvorved man fikk en suspensjon som inneholdt 4% faste trestoffer. Denne suspensjonen ble ført til en avvanningspresse og en flashtørker av den type som er vist på fig. 1. Innholdet av faste stoffer i den tremasse som forlater avvanningspressen er 49,6%. Fuktighetsinnholdet i den tørre tremassen som tas ut av tørkeren var 8,2%, og temperaturen på luften idet den forlot tørkeren var 127°C. Den opprinnelige konsentrasjonen av sulfitt i det vann som brukes for å lage tremassesuspensjonen var 1,3%. Sulfittopp-løsning som ble fjernet fra tremassen i avvanningspressen ble resirkulert for å fremstille ytterligere tremasse, men i dette eksempel var det ingen anordning for justering av sulfittkonsentrasjonen i den resirkulerte oppløsningen, og sulfittkonsentrasjonen var ved slutten av forsøket bare 0,6%. Konsentrasjonen av sulfitt i den tørre tremassen var 0,1%. Hvor-vidt den tørre tremassen var egnet for fremstilling av papir ble bedømt ved hjelp av den mengde arbeid som var nødvendig for å fjerne noduler eller klumper fra tremassen.

En 25 g prøve av den tørre massen ble plassert i

en plastpose som så ble tørket. Posen ble så plassert i en lukket beholder og inkubert i en ovn i 24 timer ved 80°C.

Den ble så overført til en T.A.P.P.I.-nedbryter ("T.A.P.P.I. T205") og 2 liter vann ble tilsatt. 70 ml prøver av suspensjonen ble tatt ut fra nedbryteren ved de angitte omdreininger slik dette er vist på apparatets teller (det antall omdreininger som er vist på telleren er det virkelig antall omdreininger delt med 25)

100 omdr., 20 0 omdr., 600 omdr., 1.000 omdr., 1.500 omdr.

Hver prøve av suspensjonen ble opparbeidet til håndark av papir, og i hver prøve ble noduler eller klumper i papiret tellet og arket veiet. Ut fra dette ble antall noduler pr. gram masse bestemt.

Man laget deretter et diagram av den type som er vist på fig. 3, hvor logaritmen til antall noduler eller klumper pr. gram (N) er avsatt i forhold til det antall omdreininger (n) som er vist på apparatets teller. Man fant at man i alt vesentlig fikk en rett linje slik som vist på fig. 3. Det punkt ved hvilket linjen krysser X-aksen kal-les "det antall omdreininger som gir null noduler (RTZN)",

og dette punkt er et mål for det arbeid som er nødvendig for å fjerne nodulene eller klumpene fra massen.

Fire prøver av den tørre massen som beskrevet i dette eksempel, ble prøvet ved hjelp av ovennevnte fremgangsmåte og ga RTZN-målinger på 1.600, 1.500, 1.100 og 1.350 (middel 1390) .

Når lignende eksperiment ble utført med samme blekede bjørkemasse, men uten å bruke sulfitt, så fant man at RTZN-målingene på den tørre tremassen var 2.800, 2.400, 2.000 og 2.300 (middel 2.375) .

Eksempel 2

Bleket svensk bjørkemasse ble fortynnet med natrium-sulf ittoppløsning hvorved man fikk en suspensjon som inneholdt 4,5% faste trestoffer. Denne suspensjonen ble ført til en avvanningspresse og en flashtørker av den type som er vist på fig. 1. Innholdet av faste stoffer i den tremasse som forlater avvanningspressen var 50,0%. Fuktighetsinnholdet i den tremasse som ble tatt ut av tørkeren var 8,7% og temperaturen på luften idet den forlater tørkeren var 120°C. Den opprinnelige konsentrasjonen av sulfitt i det vann som brukes for fremstilling av tremassesuspensjonen var 1,5%, mens sulfittkonsentrasjonen i slutten av forsøket var 1,1%. Den tørkede tremassen inneholdt 0,4% sulfitt.

Fire prøver av den tørre massen fremstilt som beskrevet i dette eksempel, ga RTZN-målinger på 700, 1.700, 700 og 1.000 (middel 1.025).

Når den samme blekede bjørkemassen ble presset og tørket under tilsvarende betingelser, men uten bruk av sulfitt, så fikk man RTZN-målinger på den tørre massen på 1.900, 3.100, 2.300 og 1.900 (middel 2.550).

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av tørket bleket tremasse ved at den blekede tremassen tø rkes i en flash-tørker, karakterisért ved at tremassen behandles med en sulfitt etter bleking og før eller under flashtørkingstrinnet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at sulfitten tilsettes tremassen i form av en alkalimetallsulfitt.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at alkalimetallsulfitten som tilsettes tremassen har en konsentrasjon på mellom 0,4 og 5 vekt-% i vann.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at den blekede massen komprimeres i en avvanningspresse slik at innholdet av faste stoffer øker til mellom 35 og 60 vekt-% før flashtø rkingen, og at sulfitten tilsettes til tremassen før innholdet av faste stoffer økes i tremassen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at vann tilsettes den blekede massen slik at man får fremstilt en suspensjon som føres til avvanningspressen og hvor sulfitten tilsettes den blekede tremassen sammen med nevnte vann.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at en oppløsning av alkalimetall-sulf itten sprøytes på tremassen etter bleking.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at alkalimetallsulfitten tilsettes det endelige vaskevannet som brukes for å vaske tremassen etter bleking.

8. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 1-7, karakterisert ved at mengden sulfitt på tremassen som føres til tørkeren er mellom 0,4 og 5 vekt-% basert på innholdet av faste stoffer i tremassen.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at tremassen behandles med et alkali etter bleking og før tørking, og ved at nevnte alkali omdannes til et sulfitt in situ på tremassen ved at man tilfører svoveldioksyd i den tørkegass som brukes i lfashtørkeren.

10. Fremgangsmåte ifølge ethvert av kravene 1-9, karakterisert ved at flashtørkingen utføres i en høyturbulensblander som tilføres tremassen og varm gass ved en temperatur i området fra 200 - 600°C, og hvor det er tilveiebragt mekaniske deler som beveger seg i forhold til hverandre og som utøver en skjærende virkning på tremassen.