NO844062L - Mekanisk massebehandling - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører mekanisk massebehandling.

Fremstilling av mekaniske masser er avøkende interesse siden det kan oppnås et større utbytte fra samme mengde råmateriale ved å benytte en mekanisk massefremstillingsprosess, sammenlignet med kjemiske massefremstillingsprosesser. Mekanisk massefremstilling refererer generelt til termomekaniské

masser (TMP), kjemimekaniske (CMP) og kjemi-termomekaniske masser (CTMP). Selv om mekaniske masser er nyttige for en rekke formål, kan de ofte ikke gjøres lyse nok for en del anvendelser, og lysheten avtar ofte med tiden. Videre fører den mekaniske raffineringsprosessen, som anvendes som hoved- \ komponent i den mekaniske massefremstillingsprosessen, ofte til nedbryting av fibere som, har ønskede egenskaper, slik at den endelige massen får relativt"dårlige avvannings-egenskaper, og relativt dårlig styrke.

Ifølge foreliggende oppfinnelse, tilveiebringes det en metode for å øke lysheten og/eller avvannings- og styrke-egenskapene for mekanisk masse, enten det er TMP, CMP eller CTMP.

Ifølge et aspekt ved den foreliggende oppfinnelse fremstilles TMP, CMP eller CTMP ved i trinn å: (i) Impregnere finfordelt fiberformet cellulosemateriale med en kjemisk behandlingsvæske eller varmebehandling. (ii) Vasking av det impregnerte materialet. Vaskingen utføres fortrinnsvis ved å la en vaskevæske, som inneholder gelerings- og overflateaktive midler, passere i motstrøm til materialstrømmen. Vaskingen fjerner efferkivt flere materialer som kunne ha en uheldig innvirkning på masse-lysheten, herunder rester av kokekjemikalier, metaller, farge-emner\og harpiks. (iii) Det vaskede materialet raffineres mekanisk til en mekanisk masse, som fortrinnsvis har en konsistens på ca. 6-15%. Og (iv) videre behandling av den mekaniske massen utføres, herunder bleking med hydrosulfitt og/eller peroksyd, for å oppnå de ønskede egenskaper.

Ifølge en annen hensikt med den foreliggende oppfinnelse, fremstilles en CMP eller CTMP-masse ved å forårsake at sulfitt-luti og findelt fiberformet cellulosemasteriale beveger seg i motstrøm, slik at materialet impregneres. Materialet kan deretter kokes, og til slutt raffineres og behandles videre som beskrevet ovenfor. Motstrømsimpregneringen til-veiebringer en meget ineffektiv inntrengning av sulfitt-lut i fliser, eller andre materialer, som til slutt gir en mer uniform fjerning av forurensninger fra flisene på en slik måte at masse-egenskapene bedres og blekekostnadene nedsettes.

Ifølge et annet formål med den foreliggende oppfinnelse, fremstilles en mekanisk masse ved serie-raffinering. Fliser, eller tilsvarende finfordelte celluloseformede fibermaterialer, for-behandles, og føres så til en første trykk-raffinør. Fra den første raffinøren går den mekaniske massen til en sil, som siler ut de deler av massen som trenger videre raffinering i en første strøm, og massefibere som allerede har de ønskede egenskaper i en annen strøm. Den første strømmen føres til en annen trykk-raffinør som har et utløp, og den andre strømmen føres direkte til utløpet av den andre raffinøren.

Den mekaniske massen,ifølge foreliggende oppfinnelse, har øket styrke og avvanning, og kan blekes til et høyere lyshetsnivå enn mulig ved tidligere teknikk (f.eks. 5 kappa enheter høyere) og kan enklere blekes til et hvilket som helst lyshetsnivå .

Hovedhensikten med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe mekaniske masser som har forbedrede egneskaper. Denne og andre hensikter ved oppfinnelsen vil bli klargjort ved den følgende beskrivelse av oppfinnelsen.

Figur 1 er et eksempel på blokk-diagram for apparatur til fremstilling av kjemimekanisk masse ifølge fremgangsmåten i foreliggende oppfinnelse;

figur 2 er et eksempel på blokk-diagram for apparatur til fremstilling av kjemi-termomekanisk masse ifølge foreliggende oppfinnelse;

figur 3 er et eksempel på blokk-diagram for:apparatur til fremstilling av termomekanisk masse ifølge foreliggende oppfinnelse;

figur 4 er en skisse av et eksempel på apparatur for utførelse av foreliggende oppfinnelse;

figur 5 er en skisse av et annet eksempel på apparatur for utførelse av foreliggende oppfinnelse; og

figur 6 viser en del av en apparatur tilsvarende den i figur 4, for behandling av masse i et større konsentrasjonsområde (f.eks. 5-50%).

Ifølge foreliggende oppfinnelse fremstilles mekaniske masser, spesielt CMP, TMP og CTMP, slik at avvanningen og styrken blir best mulig, lyshetenøkes, og bleking gjøres enklere.

Figur 1 viser den trinnløse fremstilling av CMP, ifølge én utførelse av den foreliggende oppfinnelse, mens figurene 2 og 3 viser fremgangsmåter for fremstilling av henholdsvis CTMP

og TMP, hvor trinn som er identiske med de i figur 1 ikke er tatt med.

Når det gjelder figur 1 bases først løvved- eller barved-fliser, eller annet fintfordelt fiberformet cellulosemateriale ved post 11. De utsettes så for motstrømsimpregnering med sulfitt (f.eks. natriumsulfitt) ved post 12, motstrømsvirkningen gir en god fordeling av kjemikaliet i flisen. Kjemikaliet letter fjernelsen av vannløselige forbindelser og noe av ligninet og polysakkaridene, selv om det meste av ligninet og polysakkaridene forblir i materialet. Etter impregnering utsettes flisen for motstrømsvask ved post 13. Vaskevæsken innbefatter fortrinnsvis gelaterende og overflateaktive midler, som f.eks. EDPA og DPTA. Vaskingen', bevirker fjernelse av gjenværende kokekjemikalier, /metaller, fargeemner og harpiks. Kdmbinasjonen av motstrømsimpregnering og motstrømsvask ved postene 12 og 13 fjerner forurensninger meget uniformt og på en slik måte at de forbedrer massens egenskaper, nedsetter kostnadene ved den etterfølgende bleking, og forøker den lys-net som kan oppnås ved bleking.

Den vaskede flisen føres fra stasjonen 13 til et første trykk-raf f inørtrinn 14, hvor en mekanisk raffinør virker på flisen slik at det dannes en mekanisk masse. Massen, på dette trinnet, har vanligvis en konsistens på ca. 6-15%, og massen ved denne konsistensen føres til en silepost 15 hvor den separeres til •

en første og en annen strøm 16 og 17. Den første strømmen omfatter massebestanddeler som krever videre raffinering, mens den andre strømmen 17, inneholder deler av massen som har fibere med ønskede egenskaper, slik at videre raffinering er unødvendig. Den første strømmen 16 føres til et annet trykk-raffinørtrinn

18, mens den andre strømmen 17 føres direkte til utløpet 19

fra det andre raffinørtrinnet 18. På denne måte brytes ikke fibere som har de ønskede egenskaper videre ned, og derved forbedres avvanningen og styrken av massen.

Massen i avløpsledningen 19, med en konsistens på 6-15%, behandles videre på den måte som er nødvendig for fremstilling av CMP med ønskede egenskaper. Typisk kan dette innbefatte en vaskepost 20 og en blekepost 21. Under bleking tilsettes hydrosulfitt |og/eller peroksyd til massen, og det endelige produkt vil være bleket CMP.

Fremstilling av CTMP er vist i figur 2. Den eneste grunn-leggende forskjellen mellom denne prosessen og CMP-prosessen, beskrevet i figur 1, er at det er anbragt et koketrinn 23

mellom impregneringstrinnet 12 og vasketrinnet 13. Kokingen, med sulfitt utføres ved enegnet temperatur og ved egnede konsentrasjonsbetingelser for å tilveiebringe den ønskede effekt på flisen, slik at den etterfølgende raffinering lettes.

CTMP har typisk en høyere styrke enn andre mekaniske masser - som f.eks. TMP, selv om utbyttet er noe lavere - og er spesielt velegnet for massefremstilling fra løvved med høy tetthet. Figur 3 viser en typisk fremgangsmåte for fremstilling av TMP. I denne utførelsen er det ikke tilveiebrakt noe impregnerings-trinn 12. Typisk bases her flisen i en lengere tid enn i ut-førelsen vist i figurene 1 og 2, og i tillegg kan det tilveiebringes en ekstra beholder for oppvarming, i form ,av damp eller varm væske. Etter gjennomføring av trinnene 13 til 21 er en TMP fremstilt. Figur 4 viser i mer detalj eksempel på en apparatur som kan benyttes til fremstilling av CMP ifølge foreliggende oppfinnelse .

Flisen settes til en vanlig basingsbeholder for flis 25, og føres deretter til inntaket for en vertikal beholder 27.

I beholderen 27 finner motstrømsimpregnering og motstrøms-vask av flisen sted. Natriumsulfitt, [ eller lignende kjemi-kalier egnet for fremstilling av CMP, føres fra kilden 28 gjennom varmeveksleren 29 til beholderen 27 og innføres ved et egnet punkt 30. Kjemikaliet strømmer oppover i beholderen 27, i motstrøm til flisen som strømmer nedover. Pumpen 31 trekker kontinuerlig kjemikaler fra beholderen 27 gjennom siler, og gjeninnfører kjemikaliet nær innløpet 26 for at det skal føre med seg flis som finnes der.

Ved bunnen av beholderen 27 finner motstrømsvask sted. Frisk vaskevæske og gelaterende og overflateaktive midler innføres i ledningen 32, og passerer i motstrøm til flisstrømmen, vaskevæsken trekkes kontinuerlig tilbake fra siler nær bunnen av beholderen 27 og resirkuleres ved pumpen 33. Metaller, farge-emner og harpiks, som er utskilt ved impregnerings- og vasketrinnene, finner til slutt veien til apparatet 34 som bevirker fjernelse av disse.

Den vaskede flis føres gjennom røret 35 til en konvensjonell tørker 36, og den adskilte væske returneres til beholderen 27 ved hjelp av pumpen 37. Flisen føres til en første trykk-raf f inør 38, og bearbeides mekanisk slik at det dannes en mekanisk masse. Fremgangsmåten anvendes på en slik måte at massen typisk vil ha en konsistens på ca. 6-15%. Uten at trykket slippes eller fortynning, siles massen ved hjelp av silen 39. Silen 39 separerer deler av massen som trenger videre raffinering til en første strøm 40, mens fibere som allerede har ønskede egenskaper separeres til en annen strøm 41. Første strøm 40 kan føres gjennom en syklon 42, og deretter til en annen trykk-raffinør 43, mens den andre strømmen 41 føres direkte til utløpet 44 fra den andre raffinøren 43.

Etter raffinering kan den mekaniske massen føres til en blåse-tank under trykk 4 5 for varmegjenvinning, og deretter, igjen uten fortynning, pumpes ved hjelp av pumpen 4 6 til en annen silemekanisme 47, som hovedsaklig er lik silen 39. Rejektet fra silen 47 føres til rejektbeholderen 48 og deretter gjennom fortykkeren 49 og inn i rejektraffinøren 50, for til sist å returneres via røret 51 til innløpet av silen 47. Akseptet fra silen 47 pumpes ved pumpen 52 til virvelsortereren 53, vaskes til slutt i en trykk-diffusør 54, og gis deretter annen ønsket behandling. F.eks. kan massen føres til en høy tett-hets lagringstank 55, og kan så samtidig pumpes og avgasses ved hjelp av pumpen 56, føres til en blander 57 hvor hydrosulfitt bleke-kjemikaler tilsettes, og deretter holdes i retensjonsbeholderen 58, slik at det fremstilles en CMP som har forøket lyshet og/eller avvanning og styrke.

Ved hjelp av apparaturen vist i figur 5, kan en CTMP fremstilles. I denne figuren er komponenter med identisk funksjon med komponentene vist i figur 4 antydet ved samme referansenummer, men med et "1"-tall foran.

Flisen mates i en konvensjonell flisbeholder 125, og bases så i en basingsbeholder 60. Flisen føres med væsken i rennen 126 og høytrykksmateren 61 mater den til toppen av beholderen 62. Sand og andre uønskede bestanddeler, kan separeres fra ved hjelp av komponentene 63 og 64..

Den vertikale beholder 62 benyttes til å impregnere flisen, beholde den til koking og vasking.Beholderen 62 er i ut-forming lik en konvensjonell, kontinuerlig koker for fremstilling av kjemisk masse, som har impregneringssoner, koke-soner og vaskesoner. Sulfitt-koke-kjemikaliet (kan tilsettes på et hvilket som helst ønsket punkt, som f.eks. i røret 65, og varmeveksleren 66 varmer kjemikaliet til den ønskede temperatur. I beholderen 62 finner motstrøms-impregnering sted, flisen holdes i kokesonen i en på forhånd bestemt tid, og motstrøms-vasking, finner sted ved bunnen av beholderen 62, vaskevæsken tilsettes gjennom røret 67.

Flis-slurrien som tømmes fra bunnen av beholderen 62 føres til tørkeren 136 og den første trykk-raffinør 138. Trykk-blåsetanken 145 er tilveiebrakt etter den første raffinøren 138, og massen, fortrinnsvis med en konsistens på ca. 6-15%, pumpes ved hjelp av pumpen 68 til silen 139, hvor masse-materialet i første strøm 140 føres til den andre trykk-raf f inøren 143, og massefiberene i den andre strømmen 141 føres direkte til utløpet 144 av den andre raffinøren. Massen ledes så inn i sylindertørkeren 69, pumpes ved hjelp av pumpen 70 til toppen av trykk-diffusøren 154 hvor den vaskes, og tømmes fra diffusøren 154 inn i stigtårnet 71. Peroksyd-blekekjemikalier kan tilsettes i røret 72 og føres inn i massen i diffusøren 154, massen pg blekekjemikaliene holdes i tårnet 71 i en forhåndsbestemt tid før det tømmes til en andre sylindertørker 73. Derfra føres den til en høy tett-hets lagringstank 155 og pumpes ved hjelp av pumpen 156 til blanderen 157 hvor hydrosulfitt blekekjemikalier tilsettes. Etter opphold i stigetårnet 158, er den endelige CTMP fremstilt.

Apparaturen i figur 6 kan også benyttes til fremstilling

av CTMP, og er beregnet på å raffinere masse som har et mye større konsentrasjonsområde (f.eks. ca. 5-50%). I denne figuren er komponenter med hovedsakelig samme funksjon som komponentene vist i figur 4 antydet ved samme referansenummer, men med et "2 "-tall foran.!

Etter at den forlater beholderen 227, kan suspensjonen av finfordelt fiberformet cellulosemateriale avvannes ved å benytte konvensjonell avvannings-apparatur 80 (som f.eks. en plugg-skruemater eller skruepresse) i røret 235. Avvannings-apparaturen 80 kan benyttes i'stedet for,/ eller i tillegg til, konvensjonell tørker 236. Suspensjonen fra avvanneren 80

kan ha en konsentrasjon så høy som 50% når den mates til den første raffinøren 238.Apparaturen 80 kan arbeide under trykk, eller uten trykk, avhengig av hvilken type apparatur som benyttes.

Massen som tømmes fra den første raffinøren 238 fortynnes - hvis den har høy konsentrasjon - ved hjelp av konvensjonelt fortynningsutstyr 81 før siling 239. Materialet som tømmes fra silen 239 i røret 240 presses fortrinnsvis ved bruk av en konvensjonell presse 82 før syklonen 242, slik at raffinøren 243 også bearbeider en høyt konsentrert masse (f.eks. 16-50%). Materialet som tømmes fra en raffinør 243 i røret 244 fortynnes så igjen ved hjelp av fortynningsapparaturen 83, slik at den får tilnærmet samme konsentrasjon som massen 241, før den føres til blåsetanken 245.

Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse er det mulig å fremstille mekanisk masse som kan blekes til et lyshetsnivå betraktelig høyere enn mekaniske masser fremstilt ifølge tidligere teknikk, ved bruk av tilsvarende behandlingsrkjeirdkalier, temperaturer etc. Videre har massen fremstilt ifølge foreliggende oppfinnelse forbedret styrke og avvanning sammenlignet med konvensjonelle mekaniske masser fremstilt under sammenlignbare behandlings-betingelser.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av en TMP, CMP eller CTMP som innbefatter trinnene: (a) impregnering av et fintfordelt fiberformet cellulosemateriale med en kjemisk behandlingsvæske og/eller varmebehandling ; (b) raffinering av det vaskede finfordelte fiberformede cellulosematerialet slik at det dannes en mekanisk masse; og (c) viderebehandling av den mekaniske massen, herunder bleking, for å oppnå de ønskede egenskaper; karakterisert ved ; (d) vasking av det impregnerte finfordelte fiberformede cellulosematerialet mellom trinnene (a) og (b).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1 , karakterisert ved at trinnet (a) utføres ved å føre behandlingsvæsken i motstrøm til strømmen av finfordelt firberformet cellulosemateriale, og trinnet (d) utføres ved å føre vaskevæsken i motstrøm til strømmen av finfordelt fiberformet cellulosemateriale.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at trinnet (b) utføres ved: (i) å føre det vaskede fiberformede cellulosematerialet til en første trykk-raffinør; (ii) siling av produktet fra første raffinør til separate fiberformede materialer i første og annen strøm; (iii) første strøm føres til en annen trykk-raffinør, som har et utløp; og (iv) annen strøm føres direkte til utløpet fra den andre raffinøren.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 , karakterisert ved at den mekaniske massen fremstilt etter trinnene (a), (d) og (b) har en konsistens på ca. 6-15%.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1 , karakterisert ved at trinnet (a) utføres ved å føre den varme sulfitt-luten i motstrøm til strømmen av finfordelt fiberformet - cellulosemateriale, og ved å varme det finfordelte fiberformede cellulosematerialet med damp før impregneringen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1 , karakterisert ved at trinnet (d) utføres ved å benytte en vaskelut som innbefatter gelateringsmidler og overflateaktive midler for å bevirke fjernelse av metaller, farge-emner, harpiks o.l.

7. Fremgangsmåte for fremstilling av en kjemimekanisk eller kjemi-termomekanisk\masse , som innbefatter trinnene: (a) varmt sulfitt-kjemikalium føres i kontakt med fiberformet cellulosemateriale, slik at cellulosematerialet impregneres med sulfitt-kjemikaliet; (b) raffinering av det fiberformede cellulosematerialet slik at det dannes en mekanisk masse; og (c) viderebehandling av den mekaniske masse, herunder blekingA for å oppnå de ønskede egenskaper; karakterisert ved at: trinn (a) utføres ved å føre det finfordelte fiberformede cellulosematerialet i en første strømningsretning, og å føre sulfitt-kjemikaliet i en annen strømningsretning, i motstrøm til første retning.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at trinnet (b) utføres ved: (i) det vaskede finfordelte fiberformede cellulosematerialet føres til en første trykk-raffinør; (ii) siling av produktet fra første raffinør til separate fiberformede materialer i første og annen strøm; (iii) første strøm føres til en annen trykk-raffinør, som har et utløp; og (iv) den andre strømmen føres direkte til utløpet av den andre raffinøren.

9. Fremgangsmåte for fremstilling av mekanisk masse omfattende trinnene: (a) forbehandling av et finfordelt fiberformet cellulosemateriale ; (b) raffinering av det finfordelte fiberformede' cellulosematerialet, slik at det dannes en mekanisk masse; og (c) videre behandling av den mekansike masse for å oppnå ønskede egenskaper; karakterisert ved at trinnet (b) utføres ved: (i) det vaskede finfordelte fiberformede cellulosematerialet føres til en første trykk-raffinør; (ii) siling av produktet fra den første raffinø r til separate fiberformede materialer i fø^ rste og annen strøm; (iii) den første strømmen føres til en annen trykk-raffinør, som har et utløp; og (iv) den andre strømmen føres direkte til utløpet fra den andre raffinøren.

10. Bleket mekanisk masse som har forøket lyshet, karakterisert ved at den fremstilles ved trinnene: behandling av finfordelt . fiberformet cellulosemateriale med en motstrøm av sulfitt-lut; motstrøms-vasking av det sulfitt-behandlede materialet, vaskevæsken innbefatter gelateringsmidler og overflateaktive midler; raffinering av det vaskede materialet, slik at det dannes en mekanisk masse; og hydrosulfitt og/eller peroksyd bleking av den mekaniske massen, slik at det dannes en bleket mekanisk masse.