SE443383C - Forfarande for tvettning av cellulosamassa - Google Patents

Description

8100179-4 10 15 20 ZS 30 på mekanisk väg till enskilda fibrer före massans tvättning och/eller silning. Vid silningen fås en anríkning av ej defibrerade vedrester, s.k. rejekt, vilka vanligen defibreras i ett separat steg till enskilda fibrer, som sedan återförenas med massa- strömmen. l Tvättningen av den efter delignifíeringen er- hållna massasuspensionen kan utföras på olika kända sätt. Den äldsta metoden är tvättning i s.k. diffu- sörer, dvs. en satsvis utförd förträngningstvätt i stora behållare. En numera vanlig metod utgör tvättning på trumfilter, vanligen i flera steg. Antalet använda trumfílter kan variera, men uppgår vanligen till 3-4 stycken. Vid en annan och nyare metod för tvättning av massa utnyttjas pressar, varvid större volymer vätska än vid filter kan avlägsnas, vilket resulterar i effek- tivare återvinning av kemikalier och organiska ämnen.

Redogörelse för uppfinningen Tekniska problemet Ovan beskrivna tvättteknik efterlämnar dock betydande mängder restkemikalier och icke önskvärd organisk substans i massan, vilket resulterar i onödigt hög förbrukning av blekkemikalier, om massan senare skall blekas samt ger oönskat stora utsläpp till omgivningen av miljöstörande ämnen. Ur såväl ekonomisk som miljösynpunkt är det vidare önskvärt att höja återvinningsgraden för de i cellulosaprocesserna använda kemikalierna.

Lösningen Föreliggande uppfinning löser ovan nämnda problem samt möjliggör en höjning av återvinningsgraden för kemikalier. I enlighet härmed avser uppfinningen l0 15 20 3 8100179-4 ett förfarande för förbättrad tvättning av oblekt cellulosamassa, framställd av lignocellulosahaltiga material, varvid utgångsmaterialet utsättes för de- lignifiering genom kemisk uppslutning (kokning) och, efter en eventuell mekanisk defibrering, på känt sätt tvättas i flera steg under tillförande av vatten.

Förfarandet kännetecknas av, att massan efter att ha blivit partiellt tvättad utsattes för mild upprepat tryckande, knådande och skjuvande bearbetning under en elenergiinsats inom intervallet 7 till 200 kWh/ton mellan ett par av eller mellan flera av tvättstegen.

Vid tillämpning av sättet enligt uppfinningen har reningseffekten visat sig bli särskilt god, om vid den partiella tvätt, som föregår den milda mekaniska behandlingen, minst 10% av de i massasuspensionen ursprungligen befintliga föroreningarna avlägsnas.

Minst 10% av kokavlutens torrsubstanshalt bör med andra ord tvättas bort innan massasuspensionen utsätts för den milda mekaniska behandlingen.

Särskilt lämpligt har vidare visat sig vara, att före den milda mekaniska behandlingen höja massakoncen- trationen till mellan 10 och 50%, företrädesvis till mellan 14 och 40% och lämpligen till mellan 20 och 35%.

Sedan den milda mekaniska behandlingen genomförts, spädes massan till en koncentration av mellan 0.5 och l3% i samband med blandning med tvättvätska i det efterföljande tvättsteget. Om tvättningen utföres på filter är den lämpligaste massakoncentrationen mellan 0.5 och 6%, under det att tvättning-urvattning i ex- empelvis en press lämpligen utföres vid en ingående massakoncentration av mellan 2 och 13%.

Bearhetningen av den partiellt tvättade massan enligt uppfinningen kan utföras vid alla praktiskt förekommande temperaturer. Särskilt lämpligt är emeller- tid temperatnrintervaiiet 20-11o°c och företrädesvis intervaller ss-9o°c. ' s1oo179-4 4 10 15 30 35 Den milda upprepat tryckande, knådande och skjuvande bearbetningen av massasuspensionen vid ovan nämnda koncentrationer genomföres företrädesvis under en elenergiinsats inom intervallet 10 till 100 kWh per ton torrtänkt massa.

Särskilt lämpligt har det visat sig vara, att utföra den milda mekaniska bearbetningen enligt upp- finningen i en skruvdefibrör av den typ, som innefattar tvâ roterbara bladförsedda skruvar, vilka är anordnade parallellt med varandra i ett med inlopp och utlopp försett hus och står i justerbart ingrepp med varandra för att åstadkomma den milda mekaniska bearbetning av materialet, som ovan beskrivits. Skruvbladen på de roterbara skruvarna uppvisar lämpligen också inbukt- ningar pä Omkretsen av åtminstone några skruvvarv för bildande av tänder mellan nämnda inbuktningar. Skruv- defibrörer av ovan beskriven typ marknadsförs av MoDoMekan AB under handclsnamnet FROTAPULPERR.

Fördelar Det nya sättet enligt uppfinningen, att mekaniskt behandla massasuspensionen mellan två av eller flera av stegen i en tvättsekvens, har helt överraskande visat sig ge en renare massa samt resultera i högre återvin- ningsgrad, mindre utsläpp av föroreningar och högre torrsubstanshalt i avgående tvättvatten än vad tidigare varit fallet vid tillämpning av konventionell tvätt- teknik.

Vid tillämpning av uppfinningen kan man sålunda erhålla en massa med bättre renhet, vilket är en stor fördel. Detta ger sig bl.a. tillkänna genom en väsent- lig sänkning av massans extrakthalt och dess kappatal.

Till fördelarna hör också möjligheten att höja halten torrsubstans, dvs. halten organiskt material jämte halten oorganiska kemikalier, i den från massans tvättning avgående vätskan. Härigenom höjes tvättväts- kans bränslevärde, vilket medför en värdefull energibe- 10 15 20 25 30 8100179-4 sparing. I samma mån som en större mängd föroreningar går till indunstning och förbränning och en större mängd kemikalier återvinnes, minskas mängden utsläppta miljöstörande ämnen, vilket är en väsentlig fördel och eftersträvansvärt ur miljövårdssynpunkt. Kostnaden för behandling och destruktion av utsläppta míljöstörande ämnen kan således minskas vid tillämpning av uppfin- ningen.

En ytterligare fördelaktig och överraskande effekt, som uppnås vid tillämpning av uppfinnigen, är, att förbrukningen av blekkemikalier, såsom klor, klordioxid, hypoklorit, väteperoxid och syrgas, märk- bart reduceras vid en eventuell blekning av den färdig- tvättade massan.

En annan överraskande effekt, som visat sig í samband med införandet av den milda mekaniska behand- lingen enligt uppfinningen, är, att avvattningen av den erhållna massasuspensionen märkbart förbättras - ett förhållande som medför avgjorda fördelar vid massans vidarebehandling.

Fördelarna med förfarandet enligt uppfinningen framgår vidare av nedan i beskrivningen följande ut- föringsexempel.

Figurbeskrivning Figuren visar schematiskt en lämplig utförings- form av förfarandet enligt uppfinningen använd vid tvättningsförsök med björksulfatmassa och kemimekanisk granmassa i tre steg, vart och ett utrustat med en press. Mellan första och andra tvättstegen har vid dessa försök installerats en skruvdefibrör av den typ, som marknadsförs under handelsnamnet FROTAPULPEÅÉQ Bästa utföringsform Försök enligt en föredragen utföringsform av det beskrivna förfarandet har genomförts och återfinnes i 8100179-4 10 15 25 30 35 6 nedanstående utföringsexempel tillsammans med de resul- tat, som därvid uppnåtts.

I nedan beskrivna parallellförsök tvättades björksulfatmassa respektive kemimekanisk granmassa i tre steg dels enligt uppfinningens förfarande med mild mekanisk behandling mellan första och andra tvättstegen (Exempel 1 och 2), dels enligt konventionell teknik (Kontrollförsök 1 oh 2) utan någon som helst mekanisk behandling av massasuspensionen mellan tvättsekvensens olika steg.

Det i Figuren visade processchemat kom till an- vändning vid samtliga försök, varför sifferbeteckning- arna nedan refererar till motsvarande beteckningar i figuren.

Exempel 1 Oblekt och otvättad björksulfatmassa infördes genom en ledning 1 till en tank 2, där massasuspension- en späddes med pressavlut tillförd via en ledning 22 tills en massakoncentration av ca. % erhölls. Från tanken 2 fördes massasuspensionen via en ledning 3 till ett första tvättsteg 4 bestående av en press, varifrån den i pressen behandlade till 33.3% massakoncentration förtjockade massasuspensionen fördes via en ledning 5 till en skruvtransportör 6, vilken matade massasuspen- sionen vidare via en ledning 7 och en ledning 8 till en skruvdefibrör 10 försedd med två roterande skruvar, försedda med inbuktningar på skruvbladen, i vilken massasuspensionen utsattes för en mild mekanisk behand- ling, varefter den fördes vidare via en ledning ll till en andra skruvtransportör 12. Massasuspensíonens tempe- ratur uppmättes vid inloppet till skruvdefíbrören 10 till 68°C och vid utloppet från densamma till 7l°C. El- energiförbrukningen vid den milda mekaniska behand- lingen i skruvdefibrören 10 uppmättes till 15 kWh per ton torrtänkt massa. Vid detta tillfälle var ledningen 9 avstängd.

I skruvtransportören 12 utspäddes den behandlade massasuspensíonen till en massakoncentration av 8% med 10 15 20 25 30 8100179-4 7 via en ledning 21 tillförd pressavlut, som blandades effektivt med massasuspensionen under dess transport genom skruvtransportören 12. Den utspädda massasuspen- sionen fördes därefter via en ledning 13 till ett andra tvättsteg 14 bestående av en likadan press, som den i första tvättsteget använda. I pressen 14 tvättades och förtjockades massasuspensionen ånyo till en massakon- centration av 33.3%. Pressavluten från pressen 14 fördes via en ledning 22 till tanken 2 där den utnytt- jades för spädning av inkommande massasuspension. I andra tvättsteget tvättad och förtjockad massasuspen- sion fördes därefter via en ledning 15, en skruvtrans- portör 16 och en ledning 17 till ett tredje tvättsteg utrustat med en likadan press 18 som i de båda föregå- ende tvättstegen. Massasuspensionen späddes och blanda- des i skruvtransportören 16 på likadant sätt som i föregående skruvtransportör 12 ehuru med rent vatten tillfört via en ledning 20 till en massakoncentration av 8%. Efter tvättning och förtjockning till en massa- koncentration av 33.3% i pressen 18 uttogs färdig- tvättad massasuspension genom en ledning 19.

För analyser uttogs under försöket pressavlutar från ledningarna Zl och 22. Vidare uttogs prov på färdigtvättad massa från ledningen 19. Analysresul- taten har sammanställts i Tabell 1. Pressavlut från första tvättsteget i pressen 4 uttogs via en ledning 23 och fördes till en återvinningsanläggning (ej visad i Figuren) för indunstning och förbränning. Denna press- avlut innehöll, genom att tvättvätskan förts motströms och genom massasuspensionens mekaniska behandling, en hög halt av organisk substans (ca. 13%) och hade sam- tidigt ett högt bränslevärde. 8100179-4 10 15 20 Kontrollförsök l Vid detta försök tvättades björksulfatmassa uttagen vid samma tillfälle och-användes Sfimmaanlägg- ning som i Exempel 1 dock med den skillnaden att massasuspensionen ej utsattes för någon mild mekanisk behandling mellan första och andra tvättstegen. Sålunda ströps allt flöde av massasuspension genom ledningen 8 så, att massasuspensíonen i stället fördes via led- ningen 9 direkt till den andra skruvtransportören 12.

Efter massasuspensionens tvätt och förtjockning i andra tvättstegets press 14 erhölls i detta fall en massakoncentration av 26%. Efter tvätt och förtjockning i tredje tvättstegets press 18 erhölls likaledes en massakoncentration av 26%. Härvid är att märka, att massasuspensíonens massakoncentration vid ingången till pressarna 14 respektive 18 även i detta försök var 8% samt att pressarnas ansättning var densamma som i för- söket i Exempel 1.

Analysprover uttogs i detta försök vid samma positioner som vid försöket i Exempel 1. Analysresul- taten har sammanställts i Tabell l nedan. 8100179-4 9 Tabell 1 Kontroll- Exempel l Massasuspensíonens torrhalt (mk): försök 1 effer 2:a tvättstegets press, % 26.0 33.3 efter 3:e tvättstegets press, % 26.0 33.3 Mängd pressavlut erhållen i: 2:a tvättpressen, ms/ton 8.65 9.50 3:e tvättpressen, m°/ton 8.65 9.50 Tbrrsubstanshalt i pressavlut från: 2:a tvättpressen, % 3.50 3.70 3:e tvättpressen, % 1.62 1.89 längd natrium i pressavlut från: 2:a tvättpressen, g/1 Na 6.55 7.02 3:e tvättpressen, g/l Na 2.83 3.38 Totalt uttvättat från massasuspensionen i 2:a och 3 som torrsubstans, kg per ton torrtänkt massa 450.0 som Na, kg per ton torrtänkt massa 80.9 Färdigtvättad massas egenskaper: Extrakthalt (enl. SCAN~C7:62), DKM % 0.34 viskositet (enl. SCAN-Cl5:62), cms/g 972 Kappatal (enl. SCAN-Cl:59) 17.5 :e tvättstegen: 532.0 98.5 0.18 969 14.7 Som framgår av tabellen har vid tillämpning av för- farandet enligt uppfinningen helt överraskande erhållits en betydligt bättre uttvättníng av massasuspensionen 8100179-4 10 15 ZO 25 30 35 10 än vid tvättning enligt känd teknik. Sålunda har exempelvis - trots att den milda mekaniska behandlingen utförts på enbart partiellt tvättad massasuspension - förfarandet enligt uppfinningen överraskande nog resul- terat i, att massa med betydligt lägre extrakthalt erhållits än vad som kan fås vid konventionell tvätt- ning utan mekanisk behandling mellan tvättstegcn.

En viktig fördel ur energísynpunkt med den ökade uttvättningen av organisk substans är,att avlutens bränslevärde ökar. Vidare erhålles en högre återvin- ningsgrad för uppslutningskemikalierna.

Exempel 2 Det i Exempel l beskrivna försöket upprepades med kemimckanisk granmassa nedkokad till ett massaut- byte av 73%, räknat på absolut torr ved. Efter massa- suspensionens tvätt och förtjockning i andra tvättstegets press 14 erhölls vid detta försök en massakoncentration av 34%. Efter tvätt och förtjockning i tredje tvätt- stegets press 18 erhölls likaledes en massakoncentra- tion av 34%. Vid detta försök var ledningen 9 avstängd.

Kontrollförsök 2 Vid detta försök tvättades samma typ av kemi- mekanisk granmassa och utnyttjades samma anläggning som i Exempel 2 dock med den skillnaden att massasus- pensionen ej utsattes för någon mild mekanisk behand- ling mellan något av tvättstegen. Sålunda ströps allt flöde av massasuspensionen genom ledningen 8 så, att massasuspensionen i stället fördes via ledningen 9 direkt till den andra skruvtransportören 12. Efter andra tvättstegets press 14 uppmättes i detta försök en massakoncentration av 30%. Samma massakoncentration uppmättes efter tredje tvättstegets press 18.

En jämförelse mellan tvättning enligt känd teknik och tvättning enligt föreliggande uppfinning visar, att uppfínningsförfarandet resulterar i bättre 10 8100179-4 11 urvattning och bättre återvinning av kemikalier. Denna slutsats har baserats på det faktum, att volymen åter- vunnen avlut vid tillämpning av uppfinningen blev större trots att de ingående massakoncentrationerna till pressar- na vid båda försöken hölls vid konstant 7%. Enligt mät- ningar innehöll vidare tvättvattncn i Exempel 2 något större mängder torrsubstans än tvättvattnen i Kontroll- försök Z. Det kan således konstateras, att även bränsle- värdet hos de lutar, som erhölls vid tillämpning av för- farandet enligt uppfinningen, blev högre än hos motsva- rande lutar vid tvättning av kemimekanisk massa enligt konventionell teknik.

Claims (4)

10 15 20 25 11 8100179-4 PATENTKRAV

1. Förfarande för förbättrad tvättning av oblekt cellulosa- massa vid framställning av cellulosamassor från lignocellu- losahaltiga material, varvid utgängsmaterialet utsättes för delignifiering genom kemisk uppslutning och efter eventuell mekanisk defibrering, på känt sätt tvättas 1 flera steg under tillförande av vatten. k ä n n e t e c k n a t där- av. att massan efter att ha blivit partiellt tvättad utsät- tes för mild, upprepat tryckande, knâdande och skjuvande bearbetning vid oförändrad torrhalt hos massan och att nämn- da bearbetning genomföres i en sluten anordning, utrustad med relativt till varandra roterande och i varandra ingrip- ande skruvar. mellan ett par av eller mellan flera av tvätt- stegen under en elenergiinsats inom intervallet 7 till 200 kWh/ton.

2. förfarande enligt patentkravet l. n a t k ä n n e t e c k- därav, att minst 10% av kokavlutens torrsubstanshalt avlägsnas vid den partiella tvättning som föregår den milda mekaniska bearbetningen.

3. förfarande enligt patentkraven 1 och 2, k ä n n e- t e c k n a t därav. att den vid oförändrad torrhalt_hos massan genomförda milda mekaniska bearbetningen utföres vid en massakoncentration av mellan 10 och 50%, företrädesvis mellan 14 och 40% och lämpligen mellan 20 och 35%.

4. förfarande enligt patentkraven l-3, n a t k ä n n e t e c k- därav, att insatsen av elenergi vid den milda meka- niska bearbetningen hâlles intervallet 10 till 100 kWh/ton. inom