PL53164B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 10.111.1964 Szwecja Opublikowano: 28.11.1967 53164 KI 55 c, 9/01 MKP UKD D21d /f|lW? Wlasciciel patentu: Defibrator Aktiebolag, Sztokholm (Szwecja) Sposób ciaglego chlodzenia zawiesin masy wlóknistej podczas mielenia i rafinowania Badania dokonane zarówno w laboratoriach, jak i w fabrykach wykazaly, ze mielenie mas wlók¬ nistych, zawierajacych duzo hemiceluloz i ligniny w rafinerach znanego typu, na przyklad w rafi¬ nerach tarczowych, powinno przebiegac w tempe¬ raturze ponizej 100°C, jezeli wynik mielenia ma byc zadawalajacy z punktu widzenia procesu te¬ chnicznego papieru. Brane tu pod uwage rodzaje mas wlóknistych obejmuja wszystkie rodzaje scie¬ rów drzewnych z obróbki pólchemicznej, chemicz- no-mechanicznej i mechanicznej, które wytwarza sie przy duzej wydajnosci, to znaczy przy 75—90% i które zawieraja duze ilosci ligniny i hemicelu¬ loz.Jezeli do mielenia i rafinowania stosuje sie ja¬ ko material wyjsciowy, pólmase z drewna swier¬ kowego, która wytwarza sie przy wydajnosci 94% za pomoca rozwlókniania zrebków drewna, które po nasyceniu 1% siarczynem, w postaci siarczy¬ nu sodowego pod cisnieniem w 175°C, ogrzewa sie w parze wodnej przez dwie minuty, a nastepnie sciera sie w panujacych warunkach cisnienia i temperatury wedlug sposobu Ausplunda lub De¬ fibratora stwierdzono, ze przebieg mielenia jest rózny, zaleznie od tego, czy mielenie odbywa sie w przedziale temperatur 20—100°C, czy tez w przedziale 100—150°C.Podczas mielenia wyzej wspomnianego materia¬ lu jako 12fVo zawiesine masy w przecietnej tempe¬ raturze okolo 60°C w rafinerze specjalnego typu, 10 15 20 25 30 2 odwadnialnosc masy spada z 720 do 295 CSF w ciagu 15 minut. Jezeli natomiast te sama obrób¬ ke przeprowadzi sie w przecietnej temperaturze 125°C, to odwadnialnosc spada w ciagu 15 minut tylko do 680 CSF, a po nastepnych 15 min. do 630 CSF. W temperaturach powyzej 100°C, masa nie latwo nadaje sie do rafinowania. Badania mikros¬ kopowe zmielonej masy wykazuja równiez wy¬ razne róznice miedzy masa rafinowana na zimno, a masa rafinowana na goraco. Masa rafinowana na zimno jest lepiej rozwlókniana i zawiera znacz¬ nie mniej uszkodzonych wlókien.Od dawna wiadomo, ze lignina w stanie wil¬ gotnym zaczyna mieknac juz w temperaturze oko¬ lo 100°C. Bardzo niedawno wykazano jednak, ze hemiceluloza staje sie miekka i zmienia stan juz w temperaturze 50—60°C. W masach omawianego rodzaju, znajduje sie prawdopodobnie cala sub¬ stancja miedzykomórkowa, która 35—40°/o masy wlóknistej zmienia w stan plastyczny juz w tem¬ peraturach okolo lub nieco powyzej 100°C, a juz w 60°C zmienia pewna czesc substancji miedzy¬ komórkowej na bezpostaciowa miekka mase. Na¬ lezy przyjac, ze ten stan plastyczny znacznie utrudnia fibrylacji i przedluza czas mielenia po¬ trzebny do osiagniecia pewnego okreslonego stop¬ nia zmielenia. Stwierdzono równiez, ze tempera¬ tura przy mieleniu i rafinowaniu nie powinna przewyzszac 100°C, a celowo 90°C. Najlepsze wy- 53164¦'¦v.!-- 3 -.. niki uzyskuje sie w temperaturach nie przekra¬ czajacych 60—70°C.Przy mieleniu zawiesiny masy wlóknistej, prak¬ tycznie cala doprowadzona energia mechaniczna zamienia sie w cieplo, w wyniku czego wzrasta 5 temperatura zawiesiny masy wlóknistej. W wielu przypadkach wzrost ten moze byc tak duzy, ze uzyskuje sie taki przedzial temperatur, w którym nie mozna rafinowac wlókien w sposób zadawala- * t3acy- io V f ^ Przy mieleniu i rafinowaniu bardzo rozcienczo- l~ nej zawiesiny masy wlóknistej o stezeniu na przy¬ klad tylko 6°/o lub mniejszym chlodzenie odbywa sie zwykle dzieki duzej zdolnosci pochlaniania ciepla przez zawiesine masy wlóknistej, która nie 15 dopuszcza do duzego wzrostu temperatury. Jezeli jednak w takim przypadku konieczne byloby chlo¬ dzenie, to mozna je w prosty sposób zastosowac w drodze posredniej za pomoca wymiennika ciep¬ la, poniewaz te zawiesiny maja stosunkowo mala M lepkosc i sa latwe do pompowania.Rzecz ma sie jednak tak, ze mielenie i rafino¬ wanie pólchemicznych mas wlóknistych lub scie¬ ru drzewnego musi sie odb'ywac przy duzych ste¬ zeniach od okolo 10 do okolo 30V©. Wynik mielenia ^ jest wtedy najlepszy, zarówno jezeli chodzi o wlas¬ ciwosci masy po przerobieniu na papier, jak rów¬ niez gdy chodzi o zuzycie energii potrzebnej do osiagniecia pewnego okreslonego stopnia zmiele¬ nia. Wzrost temperatury moze wówczas byc du- ^ zy i dlatego potrzebne jest chlodzenie. Z powodu duzej lepkosci i trudnosci pompowania, zawiesiny masy wlóknistej o duzym stezeniu, nie mozna sto¬ sowac posredniego chlodzenia bez kosztownych urzadzen technicznych, trzeba wiec szukac innych ^ sposobów.Próby wykazaly równiez, ze mozna uzyskac pro¬ ste i skuteczne chlodzenie zawiesiny masy wlók¬ nistej podczas mielenia i rafinowania, gdy wyko¬ nuje sie mielenie wprózni. M Dzieki dobraniu odpowiedniej prózni nie ma trudnosci w nastawieniu dowolnej temperatury zawiesiny miedzy 20 a 100PC. Wytworzone cieplo odprowadza sie jako entalpie pary, a temperatu¬ re, która jest identyczna z temperatura wrzenia 45 wody pod panujacym cisnieniem, mozna utrzy¬ mac niezmienna dla zawiesiny masy.Praktycznie wykonanie takiego chlodzenia za¬ lezy od typu rafinera i od sposobu mielenia za¬ wiesiny masy wlóknistej, a mianowicie od tego, 50 czy mielenie odbywa sie w sposób okresowy, czy tez w sposób ciagly.Jezeli chodzi o mase wlóknista omawianego ro¬ dzaju, mielenie przeprowadza sie przewaznie w rafinerach tarczowych. Aby podczas mielenia 55 w tym przypadku utrzymac niska temperature, nalezy tarcze tak ustawic wzgledem siebie, aby nie doprowadzac wiekszej energii, od energii, przy której mozna utrzymac w dozwolonych granicach wzrost temperatury, podczas przechodzenia masy w miedzy tarczami. Gdyby zadanego stopnia zmie¬ lenia nie osiagnieto w jednym przejsciu, wtedy zawiesine masy wlóknistej nalezaloby ochlodzic i ponownie wprowadzic miedzy tarcze rafinera lub skierowac do ponownego mielenia. 65 * 4 Mielenie i rafinowanie w sposób ciagly omawia¬ nej masy wlóknistej przeprowadza, sie zwykle w dwóch lub w kilku rafinerach polaczonych sze¬ regowo.Wynalazek opisano szczególowo w dalszym ciagu w powolaniu sie na rysunki, przedstawiajace dwie postacie wykonania urzadzenia dflr:chlodzenia za¬ wiesiny masy wlóknistej sposób^^W^tJltJjf wyna¬ lazku, przy czym beda podane rfalsie znamienne cechy wynalazku. Na rysunku fig. 1 jprzedstawia w przyblizeniu schematycznie w widoku z boku urzadzenie wedlug wynalazku, fig. 2 — w podob¬ nym widoku odmiane urzadzenia, a fig. 3 — urza¬ dzenie w przekroju wzdluz linii III—HI na fig. 2 w powiekszonej skali.Postac wykonania przedstawiona na fig: 1 jest urzadzeniem do rafinowania w trzech stopniach, przy czym w dwóch ostatnich stopniach do rafi¬ nowania przy chlodzeniu w prózni. W rafinerze tarczowym prowadzi sie rafinowanie pólmasy z drewna swierkowego, wytworzonego w sposób chemiczno-mechaniczny, w sposób podany wyzej i przy wydajnosci podanej wyzej. Stopien zmiele¬ nia scieranej masy wynosi okolo 720 CSF, a mase nalezy mlec i rafinowac do stopnia zmielenia wy¬ noszacego okolo 150 CSF.Podczas mielenia i rafinowania do odwadnial- nosci 150 CSF zuzywa sie lacznie 700 kWh/godz. na jedna tone masy, co przy obróbce trójstopnio¬ wej wynosi 230 kWh na tone masy dla kazdego stopnia.Na fig. 1 liczba 10 oznacza hydrocyklon, do któ¬ rego doprowadza sie za pomoca przewodu 12 za¬ wiesiny roztworzonej i wstepnie rozwlóknionej w holendrze (mlynie) masy. Z holendra (mlyna) mozna usuwac mase, przy czym towarzyszaca nad¬ cisnieniu para i nie dajace sie skondensowac ga¬ zy wydostaja sie z hydrocyklonu 10 za pomoca przewodu 14. Przyjmuje sie, ze masa po opuszcze¬ niu mlyna, zawiera okolo 70°/© absolutnie suchej substancji o temperaturze 100°C. Wode chlodzaca o temperaturze na przyklad 20°C doprowadza sie jednoczesnie do hydrocyklonu 10 przewodem 16 w takiej ilosci, ze w stojacym pod hydrocyklo- nem odbieralniku, otrzymuje sie stezenie masy wynoszace okolo 10%. W zawiesinie masy wlók¬ nistej panuje temperatura okolo 40°C. W odbie¬ ralniku mozna zastosowac mieszadlo 22 napedza¬ ne silnikiem 20.Jezeli uzyto materialów chemicznych do goto¬ wania masy, to nalezy je usunac w calosci lub czesciowo przed rafinowaniem. Najkorzystniej wykonuje sie to za pomoca przemywania masy w urzadzeniu do mycia, na filtrach lub za pomo¬ ca prasowania miedzy hydrocyklonem 10 i odbie¬ ralnikiem 18.Zawiesine masy wlóknistej kieruje sie nastep¬ nie przez przewód 24, w którym mozna umiescic pompe 26, do pierwszego rafinera 28, napedzane¬ go silnikiem 30. W rafinerze odbywa sie mielenie w temperaturze, która nie powinna przekraczac 60°C. Poniewaz znaczna czesc energii, doprowa¬ dzanej przez silnik 30 zamienia sie w cieplo, prze¬ to wzrost temperatury wynosi 20°C. Oznacza to, ze zawiesine nalezy chlodzic przed lub podczas53164 6 nastepnego stopnia mielenia. We wszystkich ra¬ finerach moze panowac cisnienie wynoszace okolo 1 do 3 kG/cm2. Rafinery moga byc tak wykona¬ ne, jak podano w brytyjskim patencie nr 761179.W przewodzie odprowadzajacym 32 z' rafinera 28 panuje, jak wspomniano, temperatura 60°C.Chlodzenie przeprowadza sie teraz zgodnie z wy¬ nalazkiem w separatorze 34 w którym panuje pod¬ cisnienie. W przykladzie wykonania cisnienie bez¬ wzgledne wynosi 55 mm Hg, które odpowiada temperaturze wrzenia wody 40°C. W przewodzie 32 przewidziano zawór redukcyjny lub zawór dla¬ wiacy 36. Przewód 32 moze miec taka wysokosc, aby w rafinerze 28 utrzymywalo sie wyzsze cisnie¬ nie niz w separatorze 34. Do separatora zawiesine masy wlóknistej wprowadza sie w kierunku stycz¬ nym.W separatorze 34 wyparowuje tak duzo wody, ze temperatura zawiesin spada do 40°C. Wytworzona para uchodzi przez przewód 38 do skraplacza 40, do którego wode chlodzaca doprowadza sie prze¬ wodem 42. Skraplacz 40 laczy sie z pompa próz¬ niowa 46 za pomoca przewodu 44. Skropliny wy¬ dostaja sie ze skraplacza 40 przez przewód 48, którego dolny koniec znajduje sie ponizej zwier¬ ciadla cieczy w otwartym zbiorniku 50. Dlugosc przewodu 48 jest taka, ze wytwarza sie cisnienie hydrostatycznie wieksze niz podcisnienie w skrap¬ laczu 40.Zawiesine masy wlóknistej ochlodzona w sepa¬ ratorze 34 doprowadza sie za pomoca przewodu 52 i pompy 53 do drugiego rafinera 54, napedza¬ nego silnikiem 56. W tym rafinerze 54 miele sie nastepnie zawiesine przy podwyzszonej tempera¬ turze w ten sposób, ze zawiesina masy ponownie sie ogrzewa do 60°C w przewodzie wylotowym 58. Za pomoca przewodu 60 z umieszczonym za¬ worem dlawiacym 62, mozna czesc zmielonej ma¬ sy skierowac z powrotem do separatora 34 do po¬ nownego ochlodzenia, a nastepnie zemlec w rafi¬ nerze 54.Przewód 58 laczy sie za pomoca zaworu dlawia¬ cego 64 z drugim warnikiem 66, w którym panuje podcisnienie, dzieki temu jak w separatorze 34 tak, ze wskutek parowania wody, zawiesina masy wlóknistej ponownie sie chlodzi do 40°C. Wytwo¬ rzona para wodna uchodzi przez przewód 68 do skraplacza 70, który laczy sie przewodem 72 z pompa prózniowa 46 i do którego doprowadza sie wode chlodzaca przewodem 42. Skropliny od¬ plywaja ze skraplacza 70 przez przewód 74, w któ¬ rym znajduje sie slup cieczy, wyrównujacy pod¬ cisnienie w skraplaczu. Przewód 74 biegnie ponizej zwierciadla cieczy w zbiorniku 76 w taki sam spo¬ sób jak przewód 48.Z warnika 66 wychodzi przewód 78, w którym przewidziano pompe 79. Przewód ten laczy sie z trzecim rafinerem 80, napedzanym silnikiem 82.W tym rafinerze miele sie dalej mase wlóknista.Zmielona masa wydostaje sie przewodem 84, za¬ opatrzonym w zawór 86 do dalszej przeróbki.Przerabianie to nie wchodzi w zakres tego wyna¬ lazku. Temperatura wydostajacej sie zawiesiny masy wlóknistej z rafinera wynosi w tym przy¬ padku równiez 60°C. Czesc masy wlóknistej mozna przeslac z powrotem do warnika 66 za pomoca przewodu 88 z dlawiacym zaworem 89.W celu unikniecia gotowania masy w rafine¬ rach miedzy elementami mielacymi, wskazane jest 5 wykorzystanie dzialania pomp i jak wynika z po¬ wyzszego ópistf nalezy zwiekszyc cisnienie rafi¬ nera za pomoca zdlawienia przewodu wylotowe¬ go i/lub za pomoca ustawienia warnika na takiej wysokosci, aby otrzymac odpowiednie przeciwcis- 10 nienie hydrostatyczne.Jezeli rafinowanie prowadzi sie z rosieniem chlodzonej masy rafinowanej, mozna pracowac przy nieco wyzszym cisnieniu i odpowiednio wyz¬ szej temperaturze odprowadzanej zawiesiny masy 15 wlóknistej, przy czym temperatura nie przewyz¬ sza dopuszczalnej temperatury podczas procesu mielenia. W przypadku, gdy nie wystepuje recyr¬ kulacja, przepustowosc rafinerów wzrasta i za¬ wiesina przejmuje wiecej ciepla na stopien wzros- 20 tu temperatury.Jezeli rafiner skonstruowano w specjalny spo¬ sób, to mozna w nim bezposrednio wytwarzac próznie, a powstajaca przy tym pare wodna moz¬ na odprowadzac w takt jej wytwarzania sie 25 i w ten sposób prowadzic mielenie przy stalej temperaturze.Fig. 2 i 3 przedstawiaja schematycznie takie wy¬ konanie. Rafiner 90 zaopatrzony jest w poziomy cylinder 91 nie obracajacy sie, w którym zamo- 30 cowano obracajacy sie element mielacy 92. Ele¬ ment 92 wykonany jest w srodku z czworobocz¬ nej belki 93, w ksztalcie skrzynki. Z koncami bel¬ ki 93 polaczono czopy walu 94, 96. Czop walu 94 laczy sie z silnikiem napedowym 98. Element mie- 35 lacy 92 ma cztery lopatki 100, które podczas obra¬ cania sie elementu przygniataja mase do wewne¬ trznej scianki cylindra 91, przy czym ta wewnetrz¬ na scianka moze byc na przyklad pozlobkowana dla zwiekszenia tarcia. Czesc elementu mielacego 40 w postaci belki zawiera otwory 102, a czop walu 96 otwór obrobiony i laczy sie ze skraplaczem na¬ tryskowym 108 za pomoca urzadzenia dlawnico- wego 104 i nieruchomego przewodu rurowego 106.Do skraplacza natryskowego, w którym utrzyiiuje 45 sie podcisnienie za pomoca pompy prózniowej 112 doprowadza sie wode chlodzaca przewodem 110.Podczas pracy rafinera 90 utrzymuje sie próz¬ nia w cylindrze 91, która na przyklad odpowiada temperaturze wrzenia wody przy 55°C. Nastepnie 50 proporcjonalnie stezona (10—20%) zawiesine masy wprowadza sie ze zbiornika 114 do cylindra przez przewód 116, w którym znajduje sie zasuwa lub zawór dlawiacy 118. Mase podczas przechodzenia przez cylinder miele element mielacy 92, przy 55 czym wytworzone cieplo przechodzi do pary, któ¬ ra nieprzerwanie uchodzi do skraplacza 108 przez wydrazony czop walu 96. Cieplo przechodzi w en¬ talpie pary i w zawiesinie utrzymuje sie stala temperatura. 60 Zmielona mase przesyla sie przez przewód 120 do zbiornika 122, a z tego zbiornika pobiera sie go do dalszej przeróbki lub obróbki za pomoca prze¬ wodu 124, zawierajacego pompe 126 i zawór 128.Ze skraplacza 108 odchodzi przewód 130 do zbior- 65 nika 122 w celu utrzymania w nim przewidzia-53164 nego podcisnienia. Przez przewód 132, w którym umieszczono zawór 134 mozna zawiesine masy wlóknistej przepompowywac za pomoca pompy 126.Przewód 136 biegnie od skraplacza 108 w dól do zbiornika spustowego 138. Dlugosc tego przewodu jest wieksza niz dlugosc, odpowiadajaca podcisnie¬ niu w skraplaczu.Jezeli stezenie masy wzrasta podczas mielenia z powodu parowania wody, to przez caly czas mie¬ lenia trzeba doprowadzac wode, o ile stezenie chcemy utrzymac przy stalej wartosci.Wynalazek nie ogranicza sie, oczywiscie, do przedstawionych postaci wykonania i mozna wpro¬ wadzac warianty w ramach mysli przewodniej wynalazku. PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób ciaglego chlodzenia zawiesin masy jo wlóknistej podczas mielenia i rafinowania i utrzymywania stalej temperatury w dowol- 10 15 8 nie dobranej wartosci temperatury lub w do¬ wolnym przedziale temperatur 20—100°C, zna¬ mienny tym, ze zawiesine masy wlóknistej umieszcza sie pod cisnieniem nizszym od atmo¬ sferycznego w celu spowodowania odgotowy- wania wody i zwiazanego z tym chlodzenia ma¬ sy do temperatury, przy której zawiesine masy nalezy chlodzic lub przy której nalezy ja utrzy¬ mywac po ochlodzeniu. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pewna ilosc ochlodzonej masy rafinowanej za¬ wraca sie do rafinera. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiesine masy wlóknistej miele sie w sposób ciagly w dwóch lub wiecej stopniach w rafine¬ rach, polaczonych szeregowo i ze chlodzenie masy oczyszczonej wykonuje sie miedzy róz¬ nymi stopniami mielenia. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze ochlodzona mase oczyszczona zawraca sie do jednego lub kilku rafinerów polaczonych sze¬ regowo. r89 IL-88 \~% 8,84 ,86 v20 l22 24' x26 1 (53 I t -i5B Ir 1 MKP D 21 d PL