SE439786B - Kontinuerligt sulfit- eller bisulfitforfarande for cellulosakokning - Google Patents

Description

7909838-0 cellulosans papperstekniska egenskaper. Nämnda ojämna eller sna- rare bristfälliga impregnering har gjort bl.a. den talldomine- rade flisens användning som råmaterial oekonomisk.

I hittills kända kontinuerliga processer har en olägenhet dessutom varit flisens osäkra matning till kokningsprocessen, speciellt när koklösningens pH sjunker så lågt att fri S02 av- skilts ur koklösningen, t.ex. i fråga om natriumbas på nivån pH = 3,5 - 4,0, vilket annars vore lämpligt för processen. Vi- dare är det icke möjligt vid nu kända kontinuerliga kokare att returnera sekundär expansionsånga från den ur kokaren avskilda restluten till flisförvärmningen, emedan koklösningens styrka på grund av den bristfälliga impnanæringen fått hållas hög ända till kokets slut. Expansionsångorna har sålunda innehållit bl.a. fri S02, förorsakat försvagning-av massans blekhet. som när den letts in i flisen före impregneringen, Detta har inneburit en onödigt svag värmeekonomi för proces- sen, dels genom att expansionsångorna kommit att användas för sekundära ändamål och dels genom onödigt stora kemikaliemängder i kretsloppet för deras tillvaratagning.

För att undanröja ovannämnda nackdelar vid känd teknik, karaktäriseras förfarandet enligt uppfinningen av att massan im- pregneras före koket i huvudsak vid kokarens tryck, men vid lägre temperatur än koktemperaturen och med eventuell förbasning vid lägre tryck och av att det enda ämne som cirkuleras till- baka till koket är den från kokarens restlut expanderade eller avskilda sekundära lågtryckångan.

Förfarandet enligt uppfinningen definieras närmare i föl- jande beskrivning under hänvisning till bifogade figurer l och 2.

Figur l visar schematiskt en kokare som användes vid det uppfinningsenliga förfarandet. Enligt en tillämpningsform trans- porteras flisen pneumatiskt genom röret 41 till fliscyklonen ll.

Från cyklonen faller flisen i flistratten 12 och vidare på mät- anordningen 13, som kan vara en dubbelskruvmatare enligt figur l med uppgift att hålla flisströmmen konstant. Från dubbelskruv- mataren faller flisen i en mataranordning 14 försedd med fickor, vars ändamål är att tjäna som en tryckspärr mellan förbasnings- kärlet 15 och trycket i atmosfären. Från lågtrycksmataranord- ningen faller flisen i nämnda förbasningskärl 15, som är försett med transportskruv för flisens matning vidare i pilens a rikt- ning till högtrycksmataranordningen l6 och härifrån vidare via bälgutjämnaren l7 och röret 18 till impregmxingsanordningen 19. s. 7909838-0 Enligt den beskrivna tillämpningsformen utgöres denna av ett cy- lindriskt snedställt kärl 19 försett med transportskruven 61 för flisens förflyttning i pilens d riktning. I impregneringskärlet befinner sig impregneringslösningens ytor på exempelvis nivåerna b och c, varvid b kommer i nivå med utloppsöppningen och czs läge bestämmes av tryckskillnaden mellan ångtrumman A och B.

Från impregneringskärlet 19 faller flisen och även den mängd impregneringslösning som svarar mot mängden i impregneringskärlet inledd lösning, via kokarens bälgutjämnare 20 och den normalt öppna stängningsventilen 2l ned i kokaren 22. I kokaren bildar flisen en flispelare, vars övre yta representeras av den streckade linjen e. vätskan intager sådant läge att dess övre yta bildar planet f. Flisens ythöjd uppmätes av den radioaktiva mätanord- ningen 60, enligt vars utslag den mängd massa som bör avlägsnas från kokaren regleras så, att ythöjden e hålls konstant. Vätskans ythöjd f, som även kan vara lägre än nämnda plan t.ex. f' (visat med streckade linjer), hålles konstant genom att reglera utström- ningen via ledningen 52. Givetvis kan även den till kokaren 22 matade mängden flis och/eller koklösning regleras. Massan avlägs- nas från kokarens botten antingen via ledningen 42 eller ledningen 43. För att underlätta massans avgång har i kokarens botten an- ordnats en roterande bottenplog, vars vingar 24 förflyttar massan till kokarens mitt och härifrån vidare till blåsröret 42 eller 44. Till blåsröret 42 respektive 44 har anordnats en koncentra- tor 27 respektive 28, vars uppgift är att avlägsna vätska ur massan och på så sätt göra den tjockare. Koncentratorn kan till konstruktionen vara t.ex. ett rörformat eller cylindriskt stycke 27, 28. Innanför dettas yttermantel och på ett givet av- stånd från dess inneryta har ett annat rör eller innermantel av silplåt anordnats, i vilket massan inledes från blåsröret 42, 44 och vidare härifrån till defibratorn 29, 30. Silröret och koncent- ratorn har slutna ändar och det vatten som runnit genom springorna i silrörets väggar kan avlägsnas genom rörstutsarna 62, 63. Ovan- nämnda innermantel kan med fördel vara tillverkad av silplåt av springtyp med de avlånga springorna i massans rörelseriktning.

I koncentratorn kan rummet mellan ytter- och innermanteln vara indelat i två delar eller kammare t.ex. genom en mellanvägg i rörets 28, 29 radiella riktning. Härvid kan man med hjälp av ur eller andra anordningar (framgår ej av ritningen) på bestämda tider taga avgående vätska endast från den ena kammaren, enligt ritningen t.ex. den vänstra kammaren och den vänstra rörstutsen 63. ÉPBEQïÉIE 7909838-0 4_ Den högra kammaren befinner sig då i viloskede och springorna i dess innermantel rengörs. I följande skede befinner sig den vänstra kammaren i vila och vätskan tages från den högra kammaren och högra rörstutsen 62, 63. Arbets- och viloskedena kan sålunda vari- ras.

I blåsröret har anordnats en defibrator 29 resp. 30, genom vilken massan ledes i defibrerad form till blåsröret 43 respek- tive 45 och vidare till blåsbehållaren (framgår ej av ritningen).

Då massa kontinuerligt strömmar i blâsröret kan defibratorn med tanke på massans behandling anses praktiskt taget följa omedel- bart efter kokaren, trots det rätt korta blåsröret 42 respektive 44, när någon blåsbehållare icke förekommer mellan kokaren och defibratorn. Defibratorn kan härvid vara t.ex. en s.k. skivmalar- typ försedd med regulator för malspalten.

Enligt figur 2 kan impregneringskärlet även vara försett med skruven 31 för flisens nedsänkning i impregneringslösningen, i fall flisen är så torr att den inte sjunker av egen vikt.

När blâsrören 42, 43, koncentratorn 27 och defibratorn 29 är i bruk, kan blåsrören 44, 45, koncentratorn 28 och defibra- torn 30 vara ur bruk och först tagas i bruk t.ex. när driftstörning inträffar i blåsrören 42, 43, koncentratorn 27 och/eller defibra- torn 29 och tills störningen avlägsnats. De parvis förekommande an- läggningarnas drift kan sålunda vid behov skiftas om eller användas samtidigt.

Enligt figur l ledes kokvätskan, som består av en vatten- lösning av någon löslig bas (ammonium, natrium eller magnesium) och svaveldioxid från återvinnings- och kemikalietillverknings- inrättningen (ej utsatt i figuren) genom ledningen 46 till kok- lösningsbehållaren 32, som även kan vara ett tryckkärl beroende på koklösningens egenskaper vid ifrågavarande temperatur. Från behållaren 32 ledes koklösningen med hjälp av en pump (ej utsatt i figuren) via ledningen 47, värmeväxlaren 33 och vidare via led- ningen 48 till impregeringskärlet 19, under ytan c. Koklösningen blir härvid uppvärmd till impregneringstemperaturen, lämpligen 90 - l30oC och med fördel till l00 - l20°C, omedelbart eller praktiskt taget omedelbart innan den kommer till impregnerings- rummet, varvid lösningen strömmar kontinuerligt genom värmeväx- laren 33 och härifrån via röret 48 till kärlet 19. Härvid kommer koklösningen icke att stå längre tid het i rören eller någon mellanliggande behållare, vilket kunde få skadliga följder ifråga om koklösningens sammansättning och speciellt i hett tillstånd s. 7909838-0 då kemiska reaktioner och dylikt har stor benägenhet att äga rum.

Den förbrukade koklösningen eller den s.k. avluten avlägs- nas från kokaren genom silanordningar 23 till ledningen 52 och vidare till expansionsbehållaren 34, där den får expandera. Den erhållna ångan strömmar via ledningarna 53 och 54 eller 53 och 55 till förbasningskärlet 15, där den användes för uppvärmning av flisen. Den vid mataranordningen 14 befintliga delen av ledningen 55 är icke utsatt på ritningen. Vid behov kan den avskilda rest- luten ledas via ledningen 56 till följande expansionskärl 35, varifrån den expanderade ångan strömmar via ledningen 57 och 57a exempelvis till tvättvattenuppvärmningen (ej utsatt i figu- ren). Alternativt kan ångan även ledas till flisuppvärmningen via ledningarna 57 och 57b. Den avskilda avluten ledes via ledningen 58 till indunstningshuset (icke utsatt på ritningen) för vidare behandling.

De ångmängder som behövs för att hålla kokarens tryck och temperaturer uppe kan ledas, vid de ställen pilarna 49, 50 och 5l utvisar (framgår icke alla på ritningen), via rör och ventiler till anläggningen. För massans avkylning till lämplig blås- och defibreringstemperatur ledes avlut från tvätteriet (icke utsatt på ritningen) till kokarens botten via ledningen 59, som står i förbindelse med bottenplogens 24 vingar. Via i dessa placerade munstycken sprider sig lösningen över kokarens botten.

Ovan och senare här beskrivna anordningar och delar kan vara kända i och för sig och använda inom cellulosaindustrin, varför alla inte beskrives närmare här.

Förutom ovannämnda komponenter ingår i systemet ett stort antal stängnings- och regleringsventiler, justeringsanordningar samt andra hjälpmedel och rörledningar, pumpar etc.

Med det uppfinningsenliga förfarandet och ovan beskrivna anläggning har i fabriksskala cellulosa för tidnings- och tryck- papper närmast framställts istället för den hittills använda sulfatmassan. Av de uppnådda resultaten må som exempel följande nämnas: råmaterial: fabriksflis, 60% tall, 40% gran koklösning: S02-halt 4%, pH 4,3 massa : kappatal 95 utbyte 66% blekhet 61,5 SCAN extrakt 0,4 diklormetan rivning 2,3 m2 6_ massa(finisJ : malningsgrad 260/SR Vid användning av ovan anförda cellulosamassa som pappers- ingrediens istället för sulfatmassa, har pappers- och tryckpres- sarna visat sig fungera normalt utan påvisade störningar. Detta innebär en betydlig besparing i vedåtgång vid jämförelse t.ex. mellan 45 % utbyte av sulfatmassa och 65 % utbyte av bisulfit- massa med motsvarande egenskaper.

Nämnda goda egenskaper hos cellulosamassan beror bl.a. på följande faktorer. Före impmflneringen åstadkommes primär hög- trycksförångning med möjligast hög luftavgång från flisen, vil- ket betingar ordentlig impregnering före koket och låg rejek- tion, tillräckligt jämna kokningsbetingelser samt ordentlig och under korrekta betingelser utförd defibrering. När defibratorr befinner sig omedelbart eller praktiskt taget omedelbart efter kokaren, kan massan med fördel av kokartrycket matas till defibra- torn. Omedelbart efter koket kommer massan härvid i lämpligare form till defibratorn med mindre energiförbrukning vid defibreringen.

Genom att göra massan lämpligt tjock kan malspalten i defibratorn härvid hållas större än annars. Härav följer dessutom att den större parten av fibrerna blir defibrerade enbart genom att stryka mot varandra. Härvid kommer defibratorns spalt att stöta på färre fibrer i den genom defibratorn gående massan och åsamkar därför mindre skada på dessa.

Massans egenskaper, t.ex. dess blekhet förbättrar även den omständigheten, att den från kokningszonen i gasform kommande sva- veldioxiden genom impregneringszonens 19 spärrlösning inte kan komma i kontakt med icke impregnerade flis.

De sönderdelande förändringarna i koklösningen främjas av tillförda organiska ämnen, vilket försämrar den erhållna cellu- losans egenskaper. Under dylika omständigheter har man i allmän- het ansett det vara ofördelaktigt att låta några som helst rest- produkter från koket cirkulera tillbaka till detta. Enligt uppfin- ningen är dock den erhâllna restångan i sådan utsträckning ren, speciellt särdeles fri från skadlig svaveldioxid, att ångan kan cirkuleras tillbaka i processen. Detta innebär betydande bespa- ring i värmekostnader. På grund av ovannämnda orsaker cirkuleras dock endast ånga tillbaka. Restlösning och dylika produkter re- cirkuleras ej.

Ovan anförda exempel innefattar givetvis endast en tillämp- ning av uppfinningen, som i hög grad kan varieras inom patent- kravens ram. Nämnda pH-område 3,5 - 4 utgör t.ex. ingen gräns, ïšfx ø.____m___ sk: förfan \_'“"'*~== vit. a.- --_., m” ~ ~- x uu J vä/gnåš-mi . » ufo! ___*- 7- 7909838-0 utan pH-värdet kan även vara lägre.

Anordningarna kan till konstruktionen även vara annorlunda, t.ex. kan mataranordningen vara försedd med fickor istället för en dubbelskruv, fickmataranordningarna 14 och 16 kan vara propp- skruvar istället för en fickmatare, silanordningen 23 kan bestå av endast en silskiva, som anordnats i kokarens vägg istället för en självrensande sil osv.

Den ovan beskrivna uppfinningen kan användas vid något eller nâgra av följande förfaranden l, 2, 3 och 4. görfarande l Kontinuerligt förfarande för cellulosakokning där cellulosa- haltigt fiberämne under stegrat tryck matas till kokaren, varvid mellan den egentliga kokaren 22 och spärrmataren 16 anordnats en zon, lämpligen en impregneringszon 19 med spärrlösning, som hind- rar gasformig svaveldioxid från kokzonen 22 att komma till koka- rens mataranordning 14 och sålunda i beröring med flis som icke- -absorberad koklösning.

Vid detta förfarande kan spärrlösningen vara koklösning som ledes till kokarens spärrzon, lämpligen impregneringszonen, vid lägre temperatur än koktemperaturen, lämpligen vid temperaturen 90 - l30OC och med fördel vid temperaturen l00 - l20OC. Spärr- lösningen kan även fungera som impregneringslösning, varvid dess kemikaliehalt utformas så, att den kemikaliemängd som absorberas i det cellulosahaltiga fiberämnet är lämplig för att utföra kok- ning i vätske- eller ångfas.

Nivâdifferensen mellan spärrlösningens ytor b, c kan regle- ras till önskat värde antingen med hjälp avext cellulosahaltigt fiberämne, t.ex. flis, matande matarskruv 6l eller med hjälp av tryckskillnaden mellan kokarens 22 ångrum och ångrummet l8 före spärrvätskezonen.

För förfarandets genomförande kan man bygga en kontinuerligt arbetande kokare 22 jämte anslutande anläggningar med ett vid steg- rat tryck befintligt,i huvudsak vattenånga innehållande ångrum l5 för inledning i detta av cellulosahaltigt fiberämne och häri- från vidare till det av spärrvätska delvis uppfyllda med trans- portskruv försedda rummet 19 och sedan lämpligen lodrätt till kokaren 22, varvid nämnda spärrvätska skiljer ângrummen före och efter detta från varandra.

Härvid kan det av spärrvätskan delvis uppfyllda rummet 19 vara ett snedstående och med transportskruven 61 försett avlångt kärl, till vilket ett härifrån utskjutande rum A för det cellu- 7909838-0 8- losahaltiga ämnets ledning kan vara anslutet, ävensom eventuellt en separat transportskruv 31 för det cellulosahaltiga ämnets nedsänkning i spärr- eller impregneringsvätskan, varvid nämnda transportskruv 31 befinner sig vinkelrätt eller ungefär vinkel- rätt mot tidigare nämnda transportskruv 61.

Förfarande 2 Kontinuerligt förfarande för cellulosakokning där flis av barrträd eller blandning av barrträd av vilka slag som helst uppslutes i bisulfitkoklösning för framställning av cellulosa med s.k. högt utbyte och hög kvalitet beträffande sina pappers- tekniska egenskaper, varvid flisen ledes till en impregnerings- lösning vid kokarens tryck, lämpligen nämnda bisulfitkoklösning, och genom det vid kokartrycket befintliga ångrummet 15 och/eller 18, i vilket ångrum flisen dröjer från nâgra sekunder till 3 minu- ter, lämpligen dock högst 2 minuter och varvid flisen från im- pregneringslösningen kontinuerligt kan ledas vidare till koka- ren 22.

Härvid kan ångan i rummet 15 och/eller 18 före impregne- ringslösningen vara maximalt mättad vattenånga. Flisen kan matas från ängrummet 18 till impregneringslösningen genom sin egen vikt eller med hjälp av skruven 62.

För förfarandets genomförande kan man bygga en kontinuer- lig kokare 22 jämte tillhörande anläggningar, varvid till nämnda ångrum och impregneringsrummet ansluter sig ett i huvudsak lod- rätt rör 18 och härefter ett i snett läge anordnat cylindriskt rum 19, i vilket förekommer en transportskruv 61. I samband med den i nämnda sneda läge befintliga transport- eller s.k. impreg- neringsskruven 61, huvudsakligen vinkelrätt mot dess axel, kan en skruv 31 vara anordnad för matning av flis till impregnerings- lösningen. Till ângrummet 15, som befinner sig före impregne- ringsrummet och som har huvudsakligen samma tryck som kokaren, kan flisen matas med hjälp av den i och för sig kända facklik- nande spärrmataren 13 eller den i och för sig kända proppskru- ven 14.

Förfarande 3 Kontinuerligt sulfit- eller bisulfitförfarande för cellu- losakokning, där koklösningen består av en vattcnlösning av någon eller några s.k. lösliga baser, såsom ammoníum, natrium och magnesium, samt SO2,och där före det egentliga koket impreg- nering utföres i huvudsak vid kokarens tryck och vid lägre tem- peratur än koktemperaturen och där det cellulosahaltiga ämnet i! _7__ V V V V J vi s. 7909838-0 utgöres av vilket som helst barrträd eller vilken som helst blandning av barrträd, i avsikt att framställa cellulosa med högt utbyte och högvärdiga papperstekniska egenskaper, varvid koklösningen uppvärmes till impregneringstemperaturen omedel- bart före inledning i impregneringsrummet. Den som impregne- ringslösning använda koklösningen kan tillsammans med flisen ledas vidare till kokaren 22, där den när den nedfaller i denna uppvärmes till koktemperaturen med hjälp av direkt ånga.

För förfarandets genomförande kan man bygga en kontinuer- lig kokare 22 jämte tillhörande anläggningar, där flisen matas till den kontinuerliga kokarens 22 impregneringsrum 19 via det huvudsakligen vid kokarens tryck befintliga ångrummet 18 och där flisen ledes till impregneringsrummet och härifrån vidare till kokaren 22, och varvid till koklösningens matarledning anslutits en värmeväxlare 33 omedelbart eller praktiskt taget omedelbart innan impregneringsrummet. Impregneringsrummet kan vara så anordnat, att en mängd koklösning som svarar mot den till im- pregneringsrummet 19 ledda koklösningsmängden tillsammans med flisen ledes vidare till det i kokarens 22 övre del befintliga ångrummet B, där dess temperatur höjes till koktemperaturen med direkt ånga. Från impregneringsrummet 19 kan impregneringslös- ningen strömma över till kokaren 22.

Förfarande 4 Kontinuerligt sulfit- eller bisulfitförfarande för cellu- losakokning, där koklösningen består av en vattenlösning av någon eller några s.k. lösliga baser såsom ammonium, natrium och magnesium, samt svaveldioxid, och där fiberråmaterialet ut- göres av nâgot barrträd eller någon blandning av barrträd, i avsikt att framställa cellulosa med högt utbyte och högvärdiga papperstekniska egenskaper, och varvid det enda ämne som cir- kuleras tillbaka till koket är den från kokarens restlut expan- derade eller avskilda sekundära lågtrycksångan, vars S02-halt blivit så låg genom impregnering, som skett före koket i huvud- sak vid kokarens tryck, men vid lägre temperatur än koktempera- turen och med eventuell förbasning vid lägre tryck, att en dy- lik ånga kan inmatas i flisen för att basa och/eller uppvärma denna och vid sidan av och istället för detta användas för andra i varje särskilt fall ifrågakommande ändamål i samband med cellu- losans framställning.

Nämnda basningsânga kan härvid användas för uppångning av den till kokaren matade flisen. _ __. .fi ..._...__....-..-_.._.._._.....__...._.._..._.r. i V i f_. ..-..~.__ -..i _ -..ii __... .__ __ i ,_ - -----r_.,,__,_ f* _ _ J? Ü Cïw T' 'firat ............____________* ~ V- L~......¿. dåfl-ïfiflà...

Claims (4)

7909838-0 10- Den från kokaren avskilda restlösningen kan expanderas i två skeden och den så erhållna sekundärångan användes till upp- ångning av den till kokaren matade flisen och/eller till uppvärm- ning av det till tvätteriet gående tvättvattnet. Den vid första expansionen erhållna sekundärångan med steg- rat tryck kan användas till ângning av flisen och sekundärångan från andra expansionen för uppvärmning av flisen före nämnda ång- ning. Den avlut som avskiljes från kokaren kan avskiljas i två eller flera steg och de härvid erhållna ångorna av olika tryck kan användas för ångning och/eller uppvärmning av flis och/eller för uppvärmning av cellulosans tvättvatten och/eller för uppvärm- ning av den till indunstningshuset gående avluten. För förfarandäs genomförande kan man bygga en kontinuerlig kokare 22, jämte tillhörande anläggningar, vilken kokares botten- del är försedd med vätskeseparatorer 23, lämpligen med silzon eller från varandra åtskilda silytor, varvid i silzonens utlopps- ledning 52 anordnats en eller flera expansionscykloner 34, 35 för expandering av den vid stegrat tryck befintliga vätskan och varvid cyklonen respektive cyklonerna är försedda med rörstutsar 53, 57, 58 för att leda vidare den vid expansionen frigjorda ångan och den avskilda vätskan till önskad punkt. När antalet expansionscykloner 34, 35 är två eller större, kan de vara seriekopplade så, att den från den första cyklonen 34 avskilda vätskan ledes till den andra cyklonen 35 för expan- dering och den avskilda vätskan från den andra cyklonen ledes till den tredje cyklonen för expandering osv., varvid de avskilda sekundärångorna ledes till sina separata användningspunkter. För såväl uppvärmning av cellulosans tvättvatten som luten från in- dunstningshuset eller för uppvärmning av endera (med separerad ånga) kan värmeväxlare indirekt användas. Den från den separerade kokavluten expanderade lågtrycks- ångans cirkulering tillbaka till lämpligt skede under kokningen, t.ex. för den matade flisens förbasning och/eller uppvärmning, är förutom för värmeregleringens skull, även annars av fördel för balansen avlaflwïs korrekta betingelser. Patentkrav:

1. l. Kontinuerligt sulfit- eller bisulfitförfarande för cellu- losakokning, där den från kokaren avskilda restlösningen expande- ras efter kokningen, k ä n n e t e c k n a t a v att massan impregneras före koket i huvudsak vid kokarens tryck, men vid lr 7909838-Û lägre temperatur än koktemperaturen och med eventuell förbasning vid lägre tryck och att det enda ämne som cirkuleras tillbaka till koket är den från kokarens restlut expanderade eller av- skilda sekundära lågtryckångan.

2. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k - n a t a v att impregneringstemperaturen är 90 - l3OOC, företrä- desvis 100 - 12o°c.

3. Förfarande enligt patentkrav l eller 2, k ä n n e - t e c k n a t a v att en del av den erhållna sekundärånqan användes till uppvärmning av det till tvätteriet gående tvätt- vattnet.

4. Förfarande enligt patentkrav 3,varvníden\dd Eksta expan- sionen erhållna sekundärångan med stegrat tryck användes till basning av flisen, k ä n n e t e c k n a t a v att sekundär- ångan från andra expansionen användes för uppvärmning av flisen före nämnda basning. :Qeiøieln