SE421019B - Forfarande for kemikaliereglering vid behandling av en substans, speciellt massa, med gas - Google Patents

Description

-B0o5959f5 n ' 3 2 slutet av reaktionen, vilket resulterar i en för liten deligni- fiering, dvs ett för högt kappatal på den färdigbehandlade massan.

För att säkerställa en effektiv kontroll av kappatalet är det därför viktigt att syretillsättningen kan justeras automatiskt under behandlingen i huvudsak för att kompensera variationer i tvättförluster och den oblekta massans kappatal. Föreliggande uppfinning syftar till att lösa detta problem på ett enkelt och effektivt sätt. Vad som härvid sökes skyddat framgår av de efter- följande patentkraven.

Uppfinnlngen bygger på den observation, att trycket i ett slutet kärl fyllt med massa, vari är inblandat syrgas, sjunker eftersom syrgasen förbrukas. Genom att utnyttja denna observation har man genom praktiska försök lyckats komma fram till en enkel metod för mätning av syreförbrukningen i ett kontinuerligt arbetande bleknings-eller delignifieringssteg i industriell skala. Således har man genom experiment visat att av en ursprungligen väl inblandad syremängd motsvarande 28 kg/ton abs torr massa (kg/BDMT), följande mängder var återstående efter 0-40 min i ett slutet kärl, samtidigt som trycket sjönk enligt följande tabell: Återstående 02 gryck, kp/cmz Tid, min % kg/BDMT 0 100 2s- t 5,9 1 70,7 ' 19,9 ' i 4,4 2 56,4 15,8 ' 3,5 3 46,3 13,1 7 a a 3,1 4 40,75 11,4 2,9 5 35,0 9,8 5 i 2,1 10 5 17,9 5 5,0 a 5 1,3 520 13,2 3,7 0,8 30 8,2 ' 2,3 0,5 40 5 3,6 1,0 0,4 Vid syrgasblekning av massa under praktisk drift i industrin matas massa av mediumkonsistens med väl inblandad syrgas, så att gasen föreligger som små bubblor och eventuellt andra kemikalier i en kontinuerlig ström till den ena änden av en reaktionsbehållare, vari upprätthålles ett praktiskt talat konstant tryck. Temperaturen ligger normalt över 80°C och kan t ex ligga vid 95-l20°C. Från behållarens andra ände leds massan till en avspänningscyklon eller 8005959-5 en annan behandlingsapparat. Pga att trycket i behållaren hålles konstant kommer den ovan påvisade förbrukningen av gas i massan att motsvaras av en reduktion av bubblornas volym, vilket i sin tur innebär att massan med sina gasbubblor under reaktionen er- håller en ökande densitet.

Med utgångspunkt i ovanstående tabell över återstående syrgastryck får man, om man förutsätter ett arbetstryck på 8 bar abs, ett ångtryck vid l05°C på 1,3 bar och med användning av gas- lagen p x v = n x R x T, där p = 6,7 bar, n = q och g är mängden 32 02 i kg, att v = q x 0,14 m3. Följande tabell kan då uppställas: 3 Densitet, kg/m Gasvolym, m3 Total volym, m3 Tid, min 0 3,92 _ 14,06 0,71 1 2,77 12,91 0,77 2 2,21 12,35 0,31 3 5 1,83 11,97 0,84 4 1,50 11,73 0,85 5 1,37 11,51 0,07 10 0,70 10,84 0,92 20 0,52 10,65 0,94 30 0,32 10,45 0,95 40 0,14 10,28 0,97 Härvid har man utgått från l ton absolut torr massa utspädd till 10% för vilken gäller: Vätska 9,0 ton, densitet 0,95, volym 9,47 m3 Massa 1,0 ton, densitet 1,50, vol m 0,66 m Total volym 10,14 m I praktisk drift kan gasförbrukningen bestämmas genom att mäta massans densitet vid en tidpunkt efter att gasen har blandats in i massan och fördelats till små bubblor. Samtidigt mäts massans tryck och temperatur varefter gasförbrukningen framkommer som skillnaden mellan tillsatt och beräknad restgas vid den aktuella tidpunkten. Med ledning härav regleras sedan gastillsättningen till massan under hänsyn till det slutliga behandlingsresultat som önskas. Bättre regleringsmöjlighet fås om densiteten mäts och rest- gashalten beräknas vid flera tidpunkter efter tillsättningen. Man kan även jämföra förbrukningen mellan två eller flera sådana tid- punkter och på så vis få en bild av reaktionsförloppet under behand- _80Û5959-$ på 4 lingstiden. Istället för en densitetsmätning vid en specifik tid- punkt kan det praktiskt vara fördelaktigt att räkna fram den genom- snittliga densiteten under en eller flera korta tidsperioder.

Själva densitetsvärdena kan mätas eller uträknas på flera olika sätt, av vilka den enligt uppfinningen föredragna består i att bestämma densiteten medelst mätning av skillnaden i statiskt tryck mellan olika mätpunkter. Eftersom i praktisk drift behand- lingen i vanliga fall försiggår i vertikala kärl, framstår det som synnerligen praktiskt att mäta tryckskillnaden medelst dp- celler mellan olika höjder på kärlet. Om massan inte innehöll någon gas skulle densiteten vara den normala för massan i fråga, men om massan innehåller gas av en viss volym vid en viss höjd på reak- torkärlet, blir densiteten en annan samtidigt som tryckskillnaden mellan två nivåer ändrar sig eftersom gas förbrukas och volymen minskar. Om inte tryck väljes för att bestämma densitetsändringar kan de bestämmas medelst känd apparatur, som utnyttjar radioaktiv strålning, t ex apparat som utnyttjar gammastrålning. Som ett tredje alternativ kan nämnas möjligheten att genom kontinuerlig vägning av reaktorkärlet med innehåll framskaffa mått på massans genomsnittliga innehåll av gas och hur detta vid olika satsningar av gas ändrat sig. _ Vilket system man än väljer, syftar det till att kunna reg- lera gassatsningen så, att massan när den lämnar reaktionskärlet har fått önskad behandlingsgrad; I fallet med massa spelar således 1 kappatalet en dominerande roll. Eftersom en kontinuerlig behandling är att föredraga, kan uppfinningen så som beskrivits mycket väl kunna användas i ett system, där massa bringas att medelst en pump eller högre tryck i ett framförliggande behandlingssteg, t ex i en kontinuerlig kokare, bringas att strömma genom reaktionskärlet med önskad hastighet. Densitetsmätningarna och gasregleringen måste justeras med avseende på genomströmningshastigheten, liksom för reaktionens aktuella tryck och temperatur.

Exemplet visar att man genom användandet av i och för sig kända fysikaliska principer.på ett enkelt sätt kan lösa ett regle- ringsproblem vid behandling av massa med i första hand syrgas, men det är klart att i huvudsak samma metod med fördel kan användas vid gasbehandling av andra substanser i flytande eller suspenderad åform, där det är aktuellt att behandla substansen med en gas som blandas in och som förbrukas med viss hastighet under reaktionen.

Uppfinningenär därför inte begränsad till ovan föredragna användning, utan kan varieras inom ramen för efterföljande patentkrav.

Claims (9)

8005959-5 PATENTKRAV

1. Förfarande vid gasbehandling av en substans i flytande eller suspenderad form, speciellt en massa bestående av cellulosafiber suspenderade i vätska, varvid under behandlingen medelst bestämning av förbrukad gasmängd mängden tillförd gas regleras så, att önskat behandlingsresultat uppnås, k ä n n e t e c k n a t av att a) en mängd gas tillsättes substansen, vari den finfördelas till små bubblor, b) man mäter substansens densitet vid minst en tidpunkt eller genomsnittliga densiteten under minst en tidsperiod, c) man mäter substansens temperatur och tryck svarande mot den- sitet mätt enligt b), d) man beräknar substansens restgashalt vid respektive tidpunkt eller tidsperiod med ledning av mätningar enligt b) och c), e) man beräknar gasförbrukningen som skillnaden mellan tillförd gasmängd enligt a) och restgashalt enligt d) eller mellan tvâ enligt d) beräknade restgashalter, och f) man reglerar gastillsättningen enligt a) med ledning av för- brukningen enligt e).

2. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t av att förfarandet utföres kontinuerligt genom att substansen rör sig i ett huvudsakligen jämnt volymflöde och att gas i en huvudsakligen jämn ström tillsättes och blandas in i substansen.

3. Förfarande enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t av' att substansen rör sig genom ett huvudsakligen vertikalt och vid huvudsakligen konstant överatmosfäriskt tryck och temperatur över SOOC arbetande kärl, till vars ena ände substansen med fördelad gas kontinuerligt inmatas och från vars andra ände substansen med eventuell restgas kontinuerligt lämnar kärlet.

4. Förfarande enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a t av att densitetsvärdena justeras med avseende på eventuella variationer i substansens genomströmningshastighet i kärlet.

5. Förfarande enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a t av att massa, i den mån den inte pumpas in i kärlet, tryckes genom kärlet medelst ett högre tryck i ett föreliggande behandlingssteg, t ex i en kontinuerlig kokare. ' s's@o5959-5

6. Förfarande enligt något av patentkraven 3-5, k ä n n e t e c k- n a t av att substansens densitetsändring mäts medelst statisk tryckskillnad mellan två eller flera nivåer i kärlet.

7. Förfarande enligt något av patentkraven 3-5, k ä n n e t e c k- n a t av att substansens densitet mäts medelst en mätmetod ut- nyttjande radioaktivitet.

8. Förfarande enligt något av patentkraven 3-5, k ä n n e t e c k- nat av att substansens genomsnittliga densitet i kärlet mäts genom f* Vägning av reaktionskärlet med innehåll.

9. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e- ,_ t e c k n a t av att substansen utgöres av massa av ca 5-15% kon- centration och att gasen är syre eller en syreinnehâllande gas. /5 .~ 8005959-5 SAMMANDRAG Förfarande vid gasbehandling av substans i flytande eller suspenderad form för reglering av tillförd gasmängd, så att önskat behandlingsresultat uppnås, varvid den tillförda gasmängden reg- leras med ledning av gasförbrukningen, vilken under behandlingen bestämmes medelst mätning av substansens densitetsändring. För- farandet används t ex i samband med behandling av massa med syre eller en syre innehållande gas.