SE422340B - Sett och anordning for framstellning av mekanisk massa fran flis av lignocellulosahaltigt material - Google Patents

Description

7810876-8 10 l5 20 25 30 35 den inmatas i förvärmarkärlet. För att under sistnämnda förhål- landen få tillräckligt med ånga för att flisen skall kunna basas till 90°C och tryck och temperatur konstanthâllas vid defibre- ringen, måste defibreringsenergin uppgå till minst 230 kWh/ton massa. Är således elenergibehovet för defibreringen lägre, måste friskånga tillföras även om i defibrören genererad ånga helt el- ler delvis återföres till förvärmarkärlet. Denna återföring av ânga har hitintills ej blivit löst pâ ett tekniskt tillfreds- ställande enkelt sätt, till stor del beroende på den lilla tryck- skillnaden mellan defibrörens utloppssida och det med defibrören sammanbyggda förvärmarkärlet.

Enligt uppfinningen har man emellertid funnit en enkel och effektiv lösning på återföring av ånga från defibrörens utlopps- sida till förvärmarkärlets inmatningssida, genom att förvärmningen sker i två trycksteg av vilka det första steget, i vilket den basade färska flisen inmatas, står i förbindelse med defibrörens utloppssida och under ett något lägre tryck än det andra tryck- steget som står i förbindelse med defibrörens inloppssida och hål- les under konstant tryck och temperatur, varvid frammatningen av flisen mellan det första och det andra trycksteget sker på ett sådant sätt, att läckage av ånga från det andra till det första trycksteget förhindras.

En anordning för förfarandets genomförande består däri, att förvärmningen sker i två seriekopplade tryckkärl av vilka det första kärlet, i vilket den basade flisen inmatas, står i förbin- delse med defibrörens utloppssida och under ett något lägre tryck än det andra kärlet som är sammanbyggt med defibrörens inlopps- sida och hâlles under konstant tryck och temperatur och att fram- matningen av varm flis från det första kärlet till det andra kär- let sker med en anordning som hindrar läckage av ånga från det andra till det första kärlet t.ex. en skruvmatare som komprime- rar flisen till en framglidande ângtät plugg. Pâ så sätt kan en tillräckligt stor tryckskillnad åstadkommas mellan defibrörens utloppssida och det första kärlet för att ånga snabbt skall kunna tillföras nämnda kärl, och lämpligt tryck och temperatur under- hållas i kärlet. Tryckskillnaden kan uppgå till 0,5-2 kg/cmz l0 l5 20 25 30 35 7810876-8 (ca 50 kPa - 200 kPa) beroende på det vegetabiliska materialets natur och styckestorlek utan att nämnvärd förlust av värme äger rum. För att upprätthålla tryck och temperatur i det andra kärlet vilket motsvarar defibreringsbetingelserna måste en mindre mängd ånga av lämpligt tryck tillföras kärlet, antingen som färskånga eller helt eller delvis som i defibrören genererad ånga. Detta sker dock under förutsättning att den genererade ângmängden är större än den som åtgår för att hålla det första kärlet under lämp- ligt tryck och temperatur. Skulle i speciella fall den i defibrö- ren genererade ängan vara otillräcklig för att kosntanthâlla tryck och temperatur i det andra kärlet, måste tillsatsen av frisk- ånga ökas i motsvarande grad, vilket lämpligast sker genom att öka ångmängden till nämnda kärl.

För att på bästa sätt kunna återföra en fiberfri ånga till tryckkärlen bör defibrörens utlopp vara anslutet till ett uppsam- lingskärl stående under samma tryck som råder i defibrören och utformat för effektiv avskiljning av massa från ångan, t.ex. som ett cylindriskt kärl med tangentiellt inlopp och centralt utlopp för ånga. Massan som förts ut i uppsamlingskärlet utmatas till lett expansionskärl med en anordning som hindrar fri ånga att sam- tidigt avgå från uppsamlingskärlet till expansionskärlet, t.ex. en skruvmatare som komprimerar massan till en framglidande ång- tät massaplugg. Expansionskärlet kan stå under atmosfärstryck, undertryck eller övertryck dock lägre än i defibrören, allt be- roende på om den erhållna massan skall raffineras och under vilka temperaturbetingelser detta skall ske och för vilket ändamål massan är avsedd att användas. Den ånga som frigöres ur massan i expansionskärlet vid trycksänkningen avledes och kan beroende på ängans tryck och temperatur användas för basning av ingående färsk flis, framställning av varmvatten etc.

Vid tillfällen då överskott på ånga kan uppkomma i defibrör- systemet avblâses överskottet från uppsamlingskärlet och kan om så befinnes lämpligt sammanföras med den vid trycksänkningen i ex- pansionskärlet frigjorda ångan.

I det fall den framställda grovmassan är avsedd att raffi- neras kan detta lämpligast ske i en till expansionskärlet anslu- ten raffinör, varigenom massan vid hög koncentration, som kan uppgå till ca 60%, tillföres raffinören. l0 l5 20 25 30 35 7810876-8 I de fall den färdiga massan, sâväl den oraffinerade som den raffinerade, skall ha högsta möjliga torrhalt kan man i alla de fall, då den färdiga massan erhålles med en temperatur omkring 80-l00°C, kyla den med luft och härvid fä en viss avdunstning av fukt. För att ytterligare öka avdunstningen av fukt kan luften förvärmas med det varmvatten av 80-l00°C som avpressas den för- värmda flisen vid dess inmatning i det första trycksteget.

Vid kompression av flis respektive massa i skruvmatare kan vatten komma att avpressas om den bildade pluggen skall bli kom- pakt nog för att hålla mot ångtrycket. Skruvmatarna måste därför vara så konstruerade att eventuellt avskilt vatten vid kompres- sionen kan avrinna och ânyo tillföras systemet efter skruvmata- ren eller i ett senare skede i processen om tryckförhållande så pâfordrar.

Det beskrivna systemet är synnerligen energisnålt vilket kan bekräftas med följande beräkningsexempel på äng- och elenergi- behov för en defibreringsanläggning för framställning av massa som i en ansluten raffinör arbetande vid atmosfärstryck ger en för fiberskivor lämplig massakvalitet, som också direkt utan extra torkning kan användas för framställning av fiberskivor enligt den halvtorra metoden. Exemplet beskrivs i samband med den på rit- ningen visade anläggningen för sättets utövande.

Exempel: Figuren visar ett flytschema för en sådan anlägg- ning. Beräkningarna är gjorda för l000 kg torrsubstans (ts) flis per timme som inkommer i anläggningen med 50% fukt och en tempe- ratur av 0°C. Med transportören l inkommer således 2000 kg flis kg är vatten och nedfaller i basningskärlet 2 och basas med 257 kg ånga av l00°C, som tillföres genom ledningen Zl och ger flisen en temperatur av 9000. Den basade flisen föres av transportskruven 3 till skruvmataren 4 i vilken den varma flisen komprimeras till en framglidande ångtät plugg med en torrhalt av 50-60% och som i föreliggande exempel antages vara 55% vid inmatningen i tryckkärlet 5 där det råder ett absolut ângtryck av 6,5 kg/cmz (el650 kPa) och en temperatur av l6l,2°C genom kontinuerlig tillförsel via ledningen 7 av l84 kg ånga av l70°C genererad vid defibreringen. I skruvmataren 4 avpressaS 425 kg kondensat och vedvatten av 90°C, som avgår genom ledningen 9 till varav.l000 10 15 20 25 30 35 7810876-'8 behållaren l0. Från tryckkärlet 5 transporteras den l6l°-iga flisen medelst skruvmataren 6 (eventuellt avpressat vatten avgår genom ledningen 9a) som komprimerar flisen till en framglidande ângtät plugg till tryckkärlet 8 som är ansluten till defibrören l2 och står under samma tryck 8 kg/cmz (ed 800 kPa) respektive temperatur 17000. För att i kärlet 8 höja det inkommande materia- lets temperatur till l70°C mäste 29 kg friskånga av l70°C till- föras genom ledningen 23. Den l70°-iga flisen matas med skruv- mataren ll till defibrören l2 som är ansluten till en elmotor l3 på 133 kw. Erhâllen grovmassa och ånga avgår till uppsamlings- kärlet l4, som står under samma tryck som defibrören och l84 kg ånga avledes till kärlet 5 genom ledningen 7 och massa som har en torrhalt av 54% matas medelst matarskruven l5 till expansions- kärlet 16, som står under atmosfärstryck. För att härvid förhindra att ånga samtidigt utbläses komprimeras den avgående massan i matarskruven till en framglidande ångtät plugg. Vid massapluggens ingång i expansionskärlet söndersprängs den vid trycksänkningen och l62 kg 1000-ig ånga frigöres och avgår genom ledningen 22 under det att den l000-iga massan som har en torrhalt av 59% medelst skruvmataren l7 inmatas i raffinören l8, som drives med elmotorn l9 om 75 kw. Utvecklad ånga och raffinerad massa blåses till cyklonen 20, varifrån ångan ledes till basningskärlet 2 genom ledningen Zl tillsammans med den ånga som avgår genom led- ningen 22. Användes större effekt än 75 kw vid raffineringen upp- kommer överskott pâ ånga som t.ex. kan avledas genom ledningen 25. Den 1000-iga raffinerade massan som har en torrhalt av 62- 63% föres genom slussen 24 till virvelbädden 30 och torkas med 3850 kg luft av l0°C och 60% RF som tillföras med fläkten 3l.

Innan luften ingår på virvelbädden förvärmes den i ett värme- växlarkärl 33 till ca 30°C med 90°~igt varmvatten som tillföres genom ledningen 32 eventuellt även genom ledningen 9a. Den torka- de massan avgår genom avloppet 35 med en temperatur av 4006 och en torrhalt av 66,8 %.

Enligt ovanstående kan man med en energiförbrukning av l33 kwh i defibrören och 75 kwh i raffinören samt en friskånge- tillsats av 29 kg ånga av 8 kg/cmz framställa 1500 kg massa med 66,5% torrhalt ur 2000 kg flis med 50% torrhalt. 10 15 20 7810276-s För det fall ytterligare 20 kwh tillföres defibrören be- höver ingen friskânga tillföras utan erforderligt värme utvecklas vid defibrering och raffinering som då tillsammans förbrukar 228 kwh elenergi.

Om således förvärmarkärlet uppdelas i tvâ trycksteg, varav det första steget står under ett något lägre tryck än det som råder i defibrören och är mottagare av den inkommande basade färs- ka flisen och det andra steget stâr under samma tryck och tempe- ratur som råder i defibrören och frammatningen av flis mellan de båda stegen sker genom kompression av flis till en framglidande ångtät plugg, som hindrar överströmning av ånga mellan stegen, samt att inmatning av basad flis till det första steget och ut- matning av färdig massa sker i form av komprimerade ångtäta pluggar, kan man med enkel teknik framställa en mekanisk massa med hög torrhalt, 63-68%, och en malgrad mellan 600-800 ml CSF med en begränsad insats av energi.

Gäller det att framställa massa för t.ex. tidningspapper mäste väsentligt mer raffineringsenergi tillföras, l0-20 ggr mer, och som följd härav genereras avsevärda mängder ånga som endast till en ringa del kan utnyttjas vid defibreringen och därför måste tillvaratagas och utnyttjas för andra ändamål.

Claims (11)

7810876-8 PATENTKRÅV

1. l. Sätt att framställa mekanisk massa av flis av ligno- cellulosahaltigt material genom att flismaterialet defibreras i en atmosfär av ånga med en temperatur av 100-200°C och motsvaran- de ångtryck varvid den ingående färska flisen genom basning har bragts till en temperatur av 80-l00°C, k ä n n e t e c k n a t av att förvärmningen av flisen till defibreringstemperatur sker i tvâ trycksteg av vilka det första steget. i vilket den färska flisen inmatas, står i förbindelse med defibreringsstegets utlopps- sida och under ett något lägre tryck än det andra trycksteget som står i förbindelse med defibreringsstegets inloppssida och hâlles under konstant tryck och temperatur, varvid frammatningen av flisen mellan det första och det andra trycksteget sker på ett sådant sätt, att läckage av ånga från det andra till det första trycksteget förhindras.

2. Sätt enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t av att ånga som tillföras det första trycksteget helt eller del- vis utgöres av ånga genererad i defibreringssteget.

3. Sätt enligt kravet l eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att i defibreringssteget erhållen fibermassa och ånga avledes till ett uppsamlingssteg stående under samma tryck och temperatur som råder i defibreringssteget och att ånga från uppsamlingsste- get återcirkuleras till det första trycksteget.

4. Sätt enligt något av kraven l, 2 eller 3, k ä n n e - t e c k n a t av att då mer ånga genereras i defibreringssteget än som åtgår för det första trycksteget överskottet av ånga helt eller delvis tillföres det andra trycksteget.

5. Sätt enligt något av kraven l - 4, k ä n n e t e c k - n a t av att fibermassa från uppsamlingssteget överföras till ett under lägre tryck stående expansionssteg medelst ett ångtätt matningsorgan som förhindrar en samtidig utblåsning av ånga och att i expansionssteget vid trycksänkningen frigjord ånga avledes.

6. Sätt enligt något av kraven l - 5, k ä n n e t e c k - n a t av att efter expansionssteget är anslutet ett raffinerings- steg som står under samma tryck och temperatur som råder i expan- sionssteget, att nämnda temperatur kan variera mellan 60-l30°C vid motsvarande ângtryck och att i expansionssteget frigjord ånga liksom i raffinören genererad ånga avledes var för sig eller 7810876-8 sammanförda.

7. Sätt en1igt något av kraven 1 - 6, k ä n n e t e c k - n a t av att den avgående massans torrha1t höjs genom avdunst- ning av vatten med 1uft som kan ha förvärmts med varmt vatten som avpressats den basade f1isen vid dess inmatning i det första trycksteget.

8. Anordning för genomförande av sättet en1igt något av kraven 1 - 7, innefattande en defibrör i vi1ken f1is av ett 1igno~ ce11u1osaha1tigt materia1 defibreras i en ångatmosfär med en tem- peratur av 100-200°C och motsvarande ångtryck samt ett basnings- kari 1 viiket fiisen värmas :iii so-1oo°c, k ä n n a t e C k - n a d av en förvärmare för defibrören innefattande två serie- kopp1ade tryckkär1 (5, 8), av vi1ka det första (5) står i för- bindeïse (7) med defibrörens (12) ut1oppssida och har ett något 1ägre tryck än det som råder i denna, och det andra (8) står i förbinde1se med defibrörens in1oppssida (11) och har högre tryck och temperatur än det första tryckkärlet, varvid f1isens matning frân det första ti11 det andra tryckkär1et sker med matningsorgan (6) som förhindrar överströmning av ånga från det andra (8) ti11 det första (5) tryckkär1et, och att en sådan mängd ånga av 1ämp- 1igt tryck ti11föres det andra tryckkäriet (8) att tryck och tem- peratur konstanthå11es däri.

9. Anordning en1igt kravet 8, k ä n n e t e c k n a d av att i defibrören (12) erhå11en fibermassa och ånga av1edes ti11 ett uppsam1ingskär1 (14), som står under samma tryck och temperatur som råder i defibrörut1oppet och att en âterförings- 1edning (7) för ånga är anordnad från uppsam1ingskär1et (14) ti11 det första tryckkär1et (5).

10. Anordning en1igt kravet 9, k ä n n e t e c k n a d av att efter uppsam1ingskär1et (14) via ett ângtätt utmatnings- organ (15) som förhindrar utb1âsning av ånga är kopp1at ett expansionskärï (16) som står under 1ägre tryck än uppsam1ings- kär1et (14) och att en 1edning (22) är anordnad för bortförande av vid trycksänkningen frigjord ånga från expansionskär1et (16).

11. Anordning en1igt kravet 8 e11er 10, k ä n n e t e c k - n a d av att utmatningsorganen utgöres av skruvmatare (15) som komprimerar f1isen ti11 en framg1idande ångtät p1ugg.