NO832694L

NO832694L - PROGRAM FOR BATCH COOKING OF TREFLIS.

Info

Publication number: NO832694L
Application number: NO832694A
Authority: NO
Inventors: Ralph Smythe Grant
Original assignee: Beloit Corp
Priority date: 1982-07-28
Filing date: 1983-07-25
Publication date: 1984-01-30
Also published as: JPS6328159B2; EP0100293A1; FI831781L; JPS5943181A; BR8303886A; FI831781A0

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåteThe present invention relates to a method

til batch-koking av treflis under alkaliske betingelser og til-sikter å forbedre prosessens økonomi og varmeutnyttelse ved å utsette den kokte flis for overtrykk i kokeren under et teppe av relativt kjølig luft for effektiv utmating av flisen fra kokeren. for batch cooking of wood chips under alkaline conditions and aims to improve the process' economy and heat utilization by subjecting the cooked chips to overpressure in the cooker under a blanket of relatively cool air for efficient discharge of the chips from the cooker.

Kjent teknikk inneholder tallrike eksempler på fremgangs-måter til batch-koking av treflis. En slik koking finner vanlig-vis sted i en koker som er spesialbygget for dette formål, idet kokeren fylles delvis med treflisen og deretter med varme opp-løsninger av natriumhydroksyd, enten alene eller i blanding med natriumsulfid. Ved en typisk fremgangsmåte av kjent type regu-leres kokerens temperatur gjennom innføring av damp, og etter at flisen er holdt i kontakt med kokevæsken i en forutbestemt tid, åpnes en blåseventil i kokeren, for å mate innholdet ut Known technology contains numerous examples of methods for batch cooking of wood chips. Such boiling usually takes place in a boiler specially built for this purpose, the boiler being partially filled with the wood chips and then with hot solutions of sodium hydroxide, either alone or mixed with sodium sulphide. In a typical method of a known type, the boiler's temperature is regulated through the introduction of steam, and after the tile has been kept in contact with the cooking liquid for a predetermined time, a blow valve is opened in the boiler to feed the contents out

i en blåsetank. Det ble slått fast at det knytter seg atskillig varmetap til uttømningen av nevnte innhold. Selv om det har vært forsøkt ulike systemer for å redusere dette varmetap, har ingen av disse, så vidt vites, vært særlig effektive. Enkelte papir-fabrikanter har faktisk gått over til kontinuerlige kokeproses-ser for å unngå denne ulempe ved en batch-prosess, men utstyrs-utgiftene for et kontinuerlig kokesystem er svært høye. in a blow tank. It was established that considerable heat loss is associated with the emptying of said contents. Although various systems have been tried to reduce this heat loss, none of these have, as far as is known, been particularly effective. Some paper manufacturers have actually switched to continuous cooking processes to avoid this disadvantage of a batch process, but the equipment costs for a continuous cooking system are very high.

I den senere tid har det blitt utviklet en forbedret batch-prosess for å overvinne disse vanskeligheter. Ved denne nye fremgangsmåte kokes treflisen i kokeren og den varme svartlut, som dannes, fjernes ved fortrengning med et filtrat fra vaskesek-sjonen. Dette filtrat tilsettes ved bunnen av kokeren og skyver den varme avlut opp gjennom flis-søylen uten at det finner sted noen vesentlig sammenblanding av de to væsker. Den fortrengte varme svartlut ledes deretter til en trykktank. Kokeren tømmes deretter ved tilsetning av damp ved toppen av kokeren, hvilken damp tvinger massen ut gjennom en blåseventil og inn i en blåsetank. Etter at massen har blitt blåst ut av kokeren, fylles den med flis for å danne et flislag med ensartet tetthet inne i kokeren. Recently, an improved batch process has been developed to overcome these difficulties. In this new method, the wood chips are boiled in the boiler and the hot black liquor, which is formed, is removed by displacement with a filtrate from the washing section. This filtrate is added at the bottom of the boiler and pushes the hot liquor up through the chip column without any significant mixing of the two liquids taking place. The displaced hot black liquor is then directed to a pressure tank. The digester is then emptied by the addition of steam at the top of the digester, which steam forces the mass out through a blow valve and into a blow tank. After the mass has been blown out of the digester, it is filled with chips to form a layer of chips of uniform density inside the digester.

Varm svartlut fra trykktanken blir pumpet inn i bunnenHot black liquor from the pressure tank is pumped into the bottom

av kokeren, hvor den varmer opp flisen. På dette stadium benyttes det et overskudd av svartlut,■mer enn kokerens kapasitet, slik at overskytende svartlut mates ut fra toppen av kokeren og overføres til en tank for svak svartlut (svarttynnlut). Det benyttes deretter ny hvitlut for å fortrenge svartluten fra kokerens bunn, og den resulterende avlut blir ledet til et lager-rom for svarttynnlut. Kokerens innhold blir deretter varmet opp med damp til de ønskete koketemperaturer samt holdt der i de nødvendige koketider. Når kokerens innhold har nådd koketempera-turen, stoppes damptilførselen. Etter koking fjernes den varme væske som i det opprinnelig omtalte trinn, og syklusen starter på nytt. of the cooker, where it heats up the tile. At this stage, an excess of black liquor is used, ■more than the boiler's capacity, so that excess black liquor is fed out from the top of the boiler and transferred to a tank for weak black liquor (thin black liquor). New white liquor is then used to displace the black liquor from the bottom of the boiler, and the resulting waste liquor is directed to a storage room for thin black liquor. The boiler's contents are then heated with steam to the desired boiling temperatures and kept there for the necessary cooking times. When the boiler's contents have reached the boiling temperature, the steam supply is stopped. After boiling, the hot liquid is removed as in the originally mentioned step, and the cycle starts again.

Eksperimentelle serier, hvor det ble benyttet en fremgangsmåte av den ovenfor angitte type, gjorde det klart at anvendelsen av damp for utmating av kokte treflis fra kokeren bød på proble-mer. For det første var det umulig å opprettholde et damptrykk i toppen av kokeren til å holde ved like en konstant strøm av masse fra kokeren til blåsetanken. I et forsøk på å bygge opp trykk i kokeren, lukket blåseventilen seg periodisk. Dette resul-terte imidlertid i uregelmessig strøm av masse til blåsetanken og tilstopping av blåseledningen. Dampstrømningshastighetene var svært høye, idet de lå betydelig over det som var forventet for å oppnå utblåsing av massen. Experimental series, where a method of the above-mentioned type was used, made it clear that the use of steam for the discharge of cooked wood chips from the boiler presented problems. First, it was impossible to maintain a steam pressure at the top of the digester to maintain a constant flow of pulp from the digester to the blowdown tank. In an attempt to build up pressure in the boiler, the blow valve closed periodically. However, this resulted in an irregular flow of mass to the blowing tank and clogging of the blowing line. The steam flow rates were very high, being significantly above what was expected to achieve mass blowout.

Oppfinnelsen sørger for en forbedret, mer effektiv behand-ling av treflis med sterke kokeoppløsninger. Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir kokeren, etter at kokeprosessen er full-ført, tømt ved å opprette et teppe av forholdsvis kjølig trykk-luft ved toppen av kokeren for å tvinge massen ut gjennom en blåseventil og inn i en blåsetank. Særlig effektive resultater oppnås når luftteppet ledes inn med et utgangstrykk på fra 0,5 til 1,0 MPa. Det viste seg overraskende at luftteppet var i stand til å mate ut den kokte flis ved en hastighet som er betydelig fortere enn den som kunne oppnås med damp som blåsemiddel. Hva som mer er, gikk prosessen meget glatt for seg, uten den banking (hamring) eller uregelmessige drift som ofte ble iakttatt når damp ble brukt som blåsemiddel. Det viste seg at trykket i kokeren kunne holdes over de ønskete fem atmosfærer (0,49 MPa) uten lukking av blåseventilen. Det var ikke uvanlig å avslutte en utblåsing ca. 10 minutter etter åpning av blåseventilen. Dette svarer til omtrent 20 minutter for utblåsing av materialet på The invention provides an improved, more efficient treatment of wood chips with strong boiling solutions. In the method according to the invention, after the cooking process has been completed, the boiler is emptied by creating a blanket of relatively cool compressed air at the top of the boiler to force the mass out through a blow valve and into a blow tank. Particularly effective results are achieved when the air curtain is introduced with an output pressure of from 0.5 to 1.0 MPa. It was surprisingly found that the air curtain was able to eject the cooked chips at a rate significantly faster than that achievable with steam as a blowing agent. What is more, the process went very smoothly, without the knocking (hammering) or erratic operation often observed when steam was used as a blowing agent. It turned out that the pressure in the boiler could be kept above the desired five atmospheres (0.49 MPa) without closing the blow valve. It was not unusual to end a blowout approx. 10 minutes after opening the blow valve. This corresponds to approximately 20 minutes for blowing out the material on

en mer tradisjonell måte. Alt dette utføres under forhold som utmerker seg ved betydelig energibesparelse. a more traditional way. All this is carried out under conditions that are distinguished by significant energy savings.

Oppfinnelsen kan benyttes for å forbedre fremgangsmåtene til koking av treflis som henvist til i det foregående, nemlig: I en fremgangsmåte til koking av treflis, hvor flisen kokes under trykk i en koker ved relativt høye temperaturer, og hvor avlut fra kokevæsken mates ut av kokeren og etterlater en masse av masseflis ved temperaturer og trykk som er betydelig redusert i forhold til de som ble benyttet under koking, idet forbedringen ifølge oppfinnelsen omfatter blåsing av luft under trykk gjennom kokeren for å mate ut den oppsluttede flis fra denne. The invention can be used to improve the methods for cooking wood chips as referred to above, namely: In a method for cooking wood chips, where the chips are cooked under pressure in a boiler at relatively high temperatures, and where effluent from the cooking liquid is fed out of the boiler and leaves behind a mass of pulp chips at temperatures and pressures that are significantly reduced compared to those used during cooking, the improvement according to the invention comprising blowing air under pressure through the cooker to feed out the trapped chips from it.

I en fremgangsmåte til koking av treflis, omfattende koking av flisen i en koker med en kokevæske for å frembringe kokte flis og en varm svartlut, fortrengning av den varme svartlut fra kokeren med en særskilt væske, og lar det bli igjen en masse av kokte flis i kokeren, omfatter forbedringen ifølge oppfinnelsen opprettelse av et luftteppe over massen av kokte flis i kokeren ved tilstrekkelig trykk til å mate ut massen av kokte flis fra kokeren. In a method for cooking wood chips, comprising boiling the chips in a boiler with a cooking liquid to produce cooked chips and a hot black liquor, displacing the hot black liquor from the boiler with a separate liquid, and leaving a mass of cooked chips in the boiler, the improvement according to the invention comprises the creation of an air blanket over the mass of cooked wood chips in the boiler at sufficient pressure to feed out the mass of cooked wood chips from the boiler.

Den eneste figur på tegningen er en noe skjematisk illustra-sjon av den forbedrete fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen. The only figure in the drawing is a somewhat schematic illustration of the improved method according to the invention.

På tegningens eneste figur betegner henvisningstallet 10 en koker av ordinær type forsynt med et borttakbart lokk 11. In the drawing's only figure, reference number 10 denotes a boiler of ordinary type provided with a removable lid 11.

En dampledning 12 tjener til å lede damp inn i bunnen av kokeren for å oppnå passende koketemperatur. I overensstemmelse med oppfinnelsen sørges det for et luftteppe for å mate flisen ut gjennom en luftinntaksledning 13. A steam pipe 12 serves to conduct steam into the bottom of the boiler to achieve the appropriate boiling temperature. In accordance with the invention, an air blanket is provided to feed the tile out through an air intake line 13.

Flisen mates ut fra kokeren gjennom en tradisjonell blåseventil 14, som leder den utblåste masse inn i en tradisjonell blåsetank betegnet med henvisningstallet 15. Utmating fra blåsetanken kontrolleres ved hjelp av en pumpe 16 på vanlig måte. The chips are fed out from the boiler through a traditional blowing valve 14, which directs the blown mass into a traditional blowing tank denoted by the reference number 15. Discharge from the blowing tank is controlled by means of a pump 16 in the usual way.

Ulike væsker mates til kokeren 10 selektivt som illustrert på tegningen. Nærmere bestemt er det anbrakt en vaskefiltrattank 17, som inneholder et filtrat fra et av vasketrinnene ved masse-fremstillingsprosessen. Dette filtrat benyttes som en fortreng- ningsvæske under drift av kokeren samt fortsetter ved hjelp av en ledning 18, en pumpe 19 og en ventil 20 inn i en inntaksstuss ved bunnen av kokeren 10. Different liquids are fed to the digester 10 selectively as illustrated in the drawing. More specifically, a washing filtrate tank 17 is placed, which contains a filtrate from one of the washing steps in the pulp production process. This filtrate is used as a displacement liquid during operation of the boiler and continues by means of a line 18, a pump 19 and a valve 20 into an inlet at the bottom of the boiler 10.

Det finnes også en lagertank 21 for hvitlut, som inneholder den konsentrerte kokeoppløsning som normalt består av en blanding av natriumhydroksyd og natriumsulfid i konsentrert vandig oppløs-ning. Denne hvitlut fra tanken 21 tilføres ved hjelp av en pumpe 22 gjennom en varmeveksler 23 og en ventil 24 til en trykktank There is also a storage tank 21 for white liquor, which contains the concentrated boiling solution which normally consists of a mixture of sodium hydroxide and sodium sulphide in concentrated aqueous solution. This white liquor from the tank 21 is supplied by means of a pump 22 through a heat exchanger 23 and a valve 24 to a pressure tank

25 for varm hvitlut. På det passende tidspunkt blir innholdet i trykktanken 25 for varm hvitlut tilført gjennom en ledning 26 ved hjelp av en pumpe 27 og en ventil 28 til kokerens 10 nedre inntaksende. Det er likeledes sørget for en trykktank 29 for varm svartlut, hvor svartluten blir holdt under trykk. En del av den varme svartlut i trykktanken 29 tilføres ved hjelp av en utmatingsledning 30 i varmevekslende forbindelse med hvitluten, som sirku-lerer gjennom varmeveksleren 23, ved hjelp av en ledning 31. Avkjølt svartlut blir deretter levert ved hjelp av en ledning 32 og en ventil 33 til en trykktank 34 for kjølig svartlut. Det finnes en ventil 35 for å kontrollere den tilførte væskemengde til tanken 34 for avkjølt svartlut. 25 for hot white liquor. At the appropriate time, the contents of the pressure tank 25 for hot white liquor are supplied through a line 26 by means of a pump 27 and a valve 28 to the lower intake end of the boiler 10. There is also provision for a pressure tank 29 for hot black liquor, where the black liquor is kept under pressure. Part of the hot black liquor in the pressure tank 29 is supplied by means of an output line 30 in a heat-exchange connection with the white liquor, which circulates through the heat exchanger 23, by means of a line 31. Cooled black liquor is then delivered by means of a line 32 and a valve 33 to a pressure tank 34 for cool black liquor. There is a valve 35 to control the amount of liquid supplied to the tank 34 for cooled black liquor.

Tømmingen av tanken 34 for avkjølt svartlut skjer via en utmatingsledning 36 gjennom en pumpe 37 og en ventil 38 for inn-føring i den nedre ende av kokeren 10. The tank 34 for cooled black liquor is emptied via a discharge line 36 through a pump 37 and a valve 38 for introduction into the lower end of the boiler 10.

Dessuten er det anbrakt en varmeveksler 39 for å holde kokevæsken på en i hovedsaken ensartet temperatur. Kokevæsken som går til kokeren 10 blir fortrinnsvis utsatt for en for sent væskesirkulasjon. Mens kokingen foregår, blir en del av kokevæsken kontinuerlig trukket tilbake ved hjelp av en utmatingsledning 40 og ledet ved hjelp av en pumpe 41 inn i varmeveksleren 39, hvor den trer inn i varmevekslende forbindelse med damp som tilføres fra en dampledning 42 gjennom en ventil 43. En kondensat-ledning 44, som styres av en ventil 45, resirkulerer dampen til dampgeneratorkilden. Den avgitte væskemengde fra varmeveksleren 39 deles, idet én del går ved hjelp av en grenledning 46 og en ventil 47 til den nedre ende av kokeren 10, mens en annen del går ved hjelp av en ledning 48 og en ventil 49 til den øvre ende av kokeren 10. In addition, a heat exchanger 39 is fitted to keep the cooking liquid at a substantially uniform temperature. The cooking liquid that goes to the boiler 10 is preferably subjected to a too late liquid circulation. While the boiling is taking place, part of the cooking liquid is continuously withdrawn by means of a discharge line 40 and led by means of a pump 41 into the heat exchanger 39, where it enters into a heat-exchange connection with steam supplied from a steam line 42 through a valve 43 A condensate line 44, which is controlled by a valve 45, recycles the steam to the steam generator source. The quantity of liquid discharged from the heat exchanger 39 is divided, with one part going by means of a branch line 46 and a valve 47 to the lower end of the boiler 10, while another part goes by means of a line 48 and a valve 49 to the upper end of the cooker 10.

Tynnsvartlut kan mates ut av kokeren gjennom en ledningThin black liquor can be fed out of the boiler through a line

50 og en ventil 51 til en lagertank 52 for tynnsvartlut. Alter- nativt kan tynnsvartluten tømmes ut i form av overløp fra trykktanken 34 for avkjølt svartlut. 50 and a valve 51 to a storage tank 52 for thin black liquor. Alternatively, the thin black liquor can be emptied out in the form of an overflow from the pressure tank 34 for cooled black liquor.

Driften av systemet går for seg stort sett som følger.The operation of the system proceeds largely as follows.

En passende mengde treflis fylles i kokeren 10 ved å ta bort lokket 11. Disse flis kan være komprimert etter behov for å sørge for en ensartet tetthet gjennom den del av kokeren hvori flisen befinner seg. Kokeren 10 fylles først fra bunnen med avkjølt svartlut fra trykktanken 31 gjennom ledningen 36, pumpen 37 og ventilen 38. Denne avkjølte svartlut tjener til å forvarme og kondisjonere flisen. A suitable amount of wood chips is filled into the cooker 10 by removing the lid 11. These chips can be compressed as needed to ensure a uniform density throughout the part of the cooker in which the chips are located. The boiler 10 is first filled from the bottom with cooled black liquor from the pressure tank 31 through the line 36, the pump 37 and the valve 38. This cooled black liquor serves to preheat and condition the tile.

Den avkjølte svartlut fortrenges deretter av varm svartlut fra trykktanken 29 som pumpes ved hjelp av en pumpe 53 og en ventil 54 inn i kokerens 10 nedre ende. Den mengde av varm svartlut som innpumpes på dette tidspunkt overskrider kokerens kapasitet, idet overskuddet passerer til trykktanken 34 for avkjølt svartlut gjennom ventilen 35. The cooled black liquor is then displaced by hot black liquor from the pressure tank 29 which is pumped by means of a pump 53 and a valve 54 into the lower end of the boiler 10. The amount of hot black liquor that is pumped in at this time exceeds the boiler's capacity, as the excess passes to the pressure tank 34 for cooled black liquor through the valve 35.

Mot slutten av behandlingen med den varme svartlut blir hvitlut fra tanken 25 ledet inn i bunnen av kokeren 10 ved hjelp av pumpen 27 og ventilen 28. Den nye hvitlut tjener til å fortrenge den gjenværende svartlut uten at det oppstår vesentlig sammenblanding av væskene med hverandre. Innholdet i kokeren varmes opp ved hjelp av damp, som ledes inn gjennom ledningen 12, til en koketemperatur på ca. 160-171°C. Kokevæsken sirkuleres i en for sent sirkulasjonsbane, idet den ledes inn i bunnen av kokeren 10 ved hjelp av ledningen 46, og inn i toppen av kokeren ved hjelp av ledningen 48. Kokevæsken trekkes ut ved hjelp av ledningen 40 og sirkuleres via pumpen 41 gjennom varmeveksleren 39, som tjener til å opprettholde kokevæskens temperatur. Towards the end of the treatment with the hot black liquor, white liquor from the tank 25 is led into the bottom of the boiler 10 by means of the pump 27 and the valve 28. The new white liquor serves to displace the remaining black liquor without significant mixing of the liquids with each other. The contents of the boiler are heated by means of steam, which is introduced through line 12, to a boiling temperature of approx. 160-171°C. The cooking liquid is circulated in a delayed circulation path, as it is led into the bottom of the boiler 10 with the help of line 46, and into the top of the boiler with the help of line 48. The cooking liquid is extracted with the help of line 40 and circulated via the pump 41 through the heat exchanger 39, which serves to maintain the temperature of the cooking liquid.

Når innholdet i kokeren har nådd den riktige koketemperatur, avsluttes damptilførselen gjennom ledningen 12. Kokeren holdes på koketemperatur i den tid som er nødvendig og som kan ta fra 30 til 90 minutter. Etter at kokingen er utført, mates den varme svartlut, som har dannet seg i kokeren, ut av denne ved å fortrenge svartluten med vaskefiltratet fra væsketanken 17, utløpsledningen 18, pumpen 19 og ventilen 20. Denne varme avlut skyves opp gjennom flis-søylen og ledes inn i trykktanken for varm svartlut gjennom en ledning 57 og en ventil 58. Deretter lukkes kokeren 10 og relativ kjølig luft ved tilnærmet romtemperatur blåses inn i toppen av tanken 10 ved hjelp av luftinnløps-ledningen 13. I begynnelsen har det således innførte luftteppet fortrinnsvis et trykk på ca. 0,5 til 1 MPa. Blåseventilen 14 åpnes og trykket fra luften tjener hurtig til å tvinge massen gjennom blåseventilen 14 og inn i blåsetanken 15. Luften blåses ut gjennom blåseventilen 14 og inn i blåsetanken 15 samt ut gjennom en luftestuss 62 på toppen av blåsetanken. When the contents of the boiler have reached the correct boiling temperature, the supply of steam through line 12 is terminated. The boiler is kept at boiling temperature for the time required, which can take from 30 to 90 minutes. After the boiling is done, the hot black liquor that has formed in the boiler is fed out of it by displacing the black liquor with the washing filtrate from the liquid tank 17, the outlet line 18, the pump 19 and the valve 20. This hot waste liquor is pushed up through the tile column and is led into the pressure tank for hot black liquor through a line 57 and a valve 58. The boiler 10 is then closed and relatively cool air at approximately room temperature is blown into the top of the tank 10 by means of the air inlet line 13. At the beginning, the air curtain thus introduced preferably has a pressure of approx. 0.5 to 1 MPa. The blow valve 14 is opened and the pressure from the air quickly serves to force the mass through the blow valve 14 and into the blow tank 15. The air is blown out through the blow valve 14 and into the blow tank 15 and out through an air nozzle 62 at the top of the blow tank.

Etterfølgende tabell gjengir de generelle betingelser som ble oppnådd for den tradisjonelle kraftkoking ved anvendelse av den forbedrete fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen. The following table reproduces the general conditions that were achieved for the traditional kraft boiling using the improved method according to the invention.

Claims

1. Process for cooking wood chips, where the chips are cooked under pressure in a boiler at relatively high temperatures and the cooking effluent is fed out of the boiler, leaving behind a mass of pulp chips at temperatures and pressures that are significantly reduced compared to those used during cooking, characterized in that an air blanket is created over the mass of cooked chips in the cooker at sufficient pressure to feed out the mass of cooked chips from the cooker.

2. Method in accordance with claim 1, characterized in that the air is kept at mostly room temperature.

3. Method in accordance with claim 1, characterized in that the air is blown into the boiler at an output pressure of from 0.5 to 1.0 MPa.

4. Method for cooking wood chips, comprising boiling the chips in a boiler with a cooking liquid to produce cooked chips and a hot black liquor, displacing the hot black liquor from the boiler by means of a separate liquid, and leaving a mass of cooked chips in the cooker, characterized in that it further comprises creating an air blanket over the mass of cooked chips in the cooker at sufficient pressure to feed out the mass of cooked chips from the cooker.

5. Method in accordance with claim 4, characterized in that the air curtain is introduced at a pressure of from 0.5 to 1.0 MPa.