SE468053B - Saett vid kontinuerlig uppslutningskokning av cellulosahaltigt fibermaterial - Google Patents

Description

468 053 10 15 20 25 30 Det nya vid sättet enligt uppfinningen består i huvudsak däri att förutom vitlut tillföres till motströmszonen en förutbestämd mängd svartlut. Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen till- sättes svartlut till motströmszonen i en sådan mängd att ett förutbestämt högt vätskezvedförhållande erhålles i kokarens in- lopp. Detta förhållande är lämpligen 2,0:1 till 4,5:1, företrädes- vis 3,D:1 till 3,5:1.

Uppfinningen kommer i det följande att förklaras närmare med hän- visning till ritningen, som schematiskt visar ett flödesschema för kontinuerlig uppslutningskokning av fibermaterial, vilket impreg- neras i enlighet med föreliggande uppfinning.

Den i figuren visade anläggningen innefattar ett horisontellt bas- ningskärl A, ett vertikalt impregneringskärl B och en vertikal kokare C. Det sönderdelade fibermaterialet, som företrädesvis ut- göres av träflis, matas från en flisficka 1 genom en lågtrycks- sluss 2 till basningskärlet A. Lågtrycksånga med ett tryck av t.ex. 1 atö tillföres till basningskärlet A genom en ledning 3, och avdriven luft avlägsnas genom en ledning 4. Från basningskär- let A, som flisen passerar under en tid av 2-5 min., faller flisen ned i en högtryckssluss 5, som omfattar en i ett hölje vridbar, med fickor eller diametrala kanaler utbildad kik. Därifrån pumpas flisen upp till toppen av impregneringskärlet B med hjälp av en cirkulerande vätska, som medelst en pump 6 bringas att strömma genom en tillförselledning 7 och en returledning 8. Vätskan rycker med sig flis från högtrycksslussen 5 och driver flisen i suspen- sion genom tillförselledningen 7 till impregneringskärlets topp, där en sil (ej visad) finns anordnad för avskiljning av en viss del vätska för cirkulation. Den vätska, som avsilas, återföres genom returledningen 8 till högtrycksslussen 5. Tillförselledning- en 7 och returledningen 8 bildar följaktligen en inmatningscirku- lation för vätskeburen flis.

Flisen inmatas i högtrycksslussens 5 fickor med hjälp av vätska, 10 15 20 25 30 468 053 som medelst en pump 9 cirkuleras i en ledning 10. Vätska som slus- sas tillbaka till lågtryckssidan, går från denna ledning 10 till en nivåtank 11, som är ansluten till toppen av impregneringskärlet B via en ledning 12 för återföring av vätskan till högtryckssidan med hjälp av en i ledningen 12 anordnad pump 13. Cirkulationsled- ningen 10 är ansluten till ett flisinmatningsrör 14 före hög- trycksslussen 5 via en sandseparator 15 och ett par silar 16 för avsilning av överskottsvätska. Från sandseparatorn 15 uttages sand och liknande icke önskade partiklar via en ledning 17.

Impregneringskärlet B utgöres av en vertikal långsträckt behållare med cirkulärt tvärsnitt, som lämpligen vidgar sig i riktning ned- åt. Impregneringskärlet bildar eller ingår i ett slutet impregne- ringssystem, som vid det visade utförandet består av en medströms- zon 52 och en motströmszon 53. Vid impregneringskärlets botten finns en anordning (ej visad) för kontinuerlig utmatning av flis, som under sin kontinuerliga rörelse nedåt impregneras med till- förda vätskor. Impregneringskärlet B är försett med en i väggen insatt sil 18 för avdragning av en förutbestämd mängd vätska QA från flissuspensionen. Den genom silen 18 avdragna vätskan ledes genom en ledning 19 till den andra av två seriekopplade avspän- ningscykloner 21, 22, som är förbundna med varandra genom en led- ning 20.

Till impregneringskärlets B topp inpumpas genom ledningen 12 en bestämd mängd svartlut, som genom en ledning 23 tillföres från den andra avspänningscyklonen 22. Om så önskas kan en mindre mängd vitlut tillföras till toppen av impregneringskärlet från ett för- råd via en ledning 24, en grenledning 25 och ledningen 12.

Från botten av impregneringskärlet B överföres den impregnerade flisen till toppen av kokaren C medelst vätska, dvs koklut, genom en tillförselledning 26, som är ansluten till ett utlopp 28 vid impregneringskärlets botten, varvid en sil (ej visad) finns anord- nad i toppen av kokaren för avskiljning av en viss del vätska för »o 468 053 10 15 20 25 30 cirkulation. Cirkulationsvätskan återföres genom en returledning 27, i vilken är insatt en pump 29, medelst vilken en så kraftig vätskeström upprätthålles i ledningarna 26, 27 att flis ryckes med och spolas ut genom utloppet 28. Tillförselledningen 26 och retur- ledningen 27 bildar följaktligen en överföringscirkulation för suspensionen av impregnerad flis och kokvätska.

För att uppnå en jämn fördelning av det alkali, som föres i mot- ström, och ge bästa möjliga förutsättningar för reaktionen mellan alkali och ved insättes med fördel en sil 47 mellan avdragssilen 18 och impregneringskärlets botten. Från denna sil 47 uttages en vätskemängd, som cirkulerar genom en ledning 48 och pumpen 29 till botten av impregneringskärlet. Motströmsflödet i den nedre delen av motströmszonen blir därmed större än uppflödet i den övre del av motströmszonen som är belägen ovanför silen 47.

Den huvudsakliga uppvärmningen av kokvätska och vedmaterial sker indirekt medelst tillsättning av högtrycksånga genom en ledning 33 till en värmeväxlare 34 i returledningen 27, genom vilken den cir- kulerande kokvätskan strömmar. Denna uppvärmning medför en ökning av reaktionshastigheten mellan ved och effektivt alkali i mot- strömszonen.

Kokaren är försedd med en sil 30 för cirkulation av vätska genom en ledning 31 med hjälp av en pump 32, varvid vätskan värmes i en värmeväxlare 55. Ledningen 31 innefattar ett centralrör som är anordnat i kokarens centrum för att utmynna vid silen 30. I den nedre delen av kokaren utföres motströmstvättning av det kokta fibermaterialet med tvättvätska, som tillföres genom en ledning 35 och inpumpas med en pump 36 i kokarens nedre ände i en mängd, som regleras på sådant sätt, att kokaren hålles fylld med vätska.

Tvättvätskan uppvärmes indirekt med ånga, som tillföres en värme- växlare 37, som är anordnad i en ledning 38 för cirkulation av tvättvätska medelst en pump 39, varvid tvättvätskan uttages genom en sil 40 och återföres genom ett centralrör, som sträcker sig 10 15 20 25 30 468 055 från kokarens botten och utmynnar vid siïen 40. Den så uppvärmda tvättvätskan drives i motström upp genom den sakta nedåt rörïiga fïispeiaren och undantränger därvid dennas innehåïï av förbrukad kokiut, som avdrages genom en avdragssii 41 och iedes via en 1ed- ning 42 ti11 den första av de två avspänningscykïonerna 21, 22.

Nedanför avdragssiien 41 finns en ytterligare si1 49 för cirkuïa- tion av vätska genom en ïedning 50 medeist en i denna anordnad pump 51, varvid vätskan cirkuïeras via ett centrairör, som har sitt utiopp vid si1en 49. Effïuent från den andra avspänningscyk- ïonen 22 som inte tiïïföres impregneringskäriet 1edes genom en 1edning 56 ti11 en återvinningsaniäggning. Det kokta fibermate- riaïet utmatas vid kokarens botten medeist en ïämpiig skrapanord- ning och avïedes genom en ïedning 57 för fortsatt behandïing.

Förutom indirekt värmning av kokvätska och ved i den nämnda över- föringscirkuiationen 26, 27 sker en direkt värmning med ånga, som tiiïföres toppen av kokaren genom en ïedning 44.

Siïen 18 i impregneringskärïet B är så pïacerad att en ti11räck1ig uppehåïïstid för medströmsimpregnering med svartïut och eventue11t en mindre mängd vitïut erhå11es. Avståndet ti11 kärïets botten är så anpassat att en ti11räck1igt ïång tid för motströmsimpregnering med vitïut erhå11es. Lämpïiga uppehålistider kan exempeïvis vara 10-20 minuter för medströmsimpregnering med svart1ut och 10-20 minuter för motströmsimpregnering med vitïut.

Den totaia vätskemängden ti11 impregneringskärïets B topp inkïu- derande fïisfukt, ångkondensat, svartiut och eventue11 vitïut, ska11 vara så stor att den är tiïlräckïig för att deïs fu11stän- digt mätta fïisen med vätska, de1s ge ett visst överskott av i f1isen icke bunden vätska. Den i fïisen bundna vätskan QB är för ta11 1,8 och för björk 1,3 m3/ton torr ved. Den fria vätskemängden QF, som tiïïföres impregneringskäriets topp, bör inte understiga 0,5 m3/ton torr ved. För att förbättra strömningsförhå11andena för fïisen kan den fria vätskemängden QF med fördeï ökas ti11 1,0 10 15 20 25 30 m3/ton torr ved och under vissa förhåïïanden upp ti11 2,5 m3/ton torr ved e11er högre.

Från si1en 18 avdrages en vätskemängd QA, som ska11 vara större än den fria vätskan QF i impregneringskäriets övre de1. Ski11na- den ska11 vara så stor, att ett uppfiöde från impregneringskärïets botten möter den nedåtgående fiisen och att effektivt a1ka1i i den vitïut som dras uppåt förbrukas genom reaktion med vedmateriaïet.

Uppfiödet bör begränsas så att resthaïten av effektivt a1ka1i i den avdragna vätskan QA är av ungefär samma storïeksordning som haïten restaïkaïi i den 1ut, som avdrages från kokaren ti11 kemi- kaïieåtervinningen via siïen 41, ïedningarna 42, 20, 23 och en ïedning 54.

Ti11 impregneringskärïets B botten tiïïföres en för kokets genom- förande erforderïig mängd vitïut genom en ïedning 45, som förbin- der iedningen 24 med returiedningen 27. Med normaï vitïutskoncen- tration b1ir denna mängd 0,8 - 1,6 m3/ton torr ved beroende på hur stor dei av vitïuten som tiïïföres veden ti11 impregneringskäriets topp via ïedningarna 25 och 12, vitiutens koncentration av effek- tivt a1ka1i och vedens förbrukning av a1ka1i. Tiiïsammans med vit- 1uten satsas i enïighet med föreïiggande uppfinning även en be- stämd mängd svartiut, som ti11föres från avspänningscykïonen 21 genom en ïedning 46. Mängden svart1ut anpassas så att önskat vätskezvedförhåïïande erhå11es i kokarens medströmskokzon. Norma1t är detta förhåïïande 2,0:1 ti11 4,5:1, men i vissa fa11 kan vätskemängden vara iägre än 2,0 ton/ton torr ved e11er högre än 4,5 ton/ton torr ved.

Med vätske:vedförhå11ande avses totaïa vätskemängden av vedfukt + ångkondensat + vit1ut + svart1ut per ton torr ved.

Temperaturen i impregneringskärlets topp ïigger i aiïmänhet vid omkring 110-120°C och i dess botten, dvs i överföringscirkuïa- tionen 26, 27, vid omkring 130-160°c. Den genom siïen 18 avdragna imj bl) 10 15 20 468 053 Iuten har en temperatur av omkring 120-135°C, medan den från koka- ren genom si1en 41 avdragna svartiuten har en temperatur av om- kring 150-170°C. En dei av värmeinnehåïiet i de två avdragen e11er svart1utarna från impregneringskäriet och kokaren utvinnes i de två avspänningscyk1onerna 21, 22, varvid svartiutseffiuenten från den första avspänningscykïonen 21 kan ha en temperatur av t.ex. 125°C, medan svartiutseffiuenten från den andra avspänningscyk1o- nen 22 kan ha en temperatur av t.ex. 102°C. Från de två avspän- ningscykionerna 21, 22 kan såïedes svartïutar återföras ti11 pro- cessen med värmeinnehåïï som 1igger nära de temperaturer som ska11 upprätthåïias i impregneringskär1ets topp respektive botten. Detta är av stort värde ur värmeekonomisk synpunkt. Det är givetvis möj- ïigt att ti11 impregneringskäriets botten ti11föra svartïut, som he1t e11er deïvis utgöres av avdrag från kokaren. Sådant avdrag tiilföres särskiït om detta är fördeïaktigt ur värmeekonomisk syn- punkt. För detta ändamåi anordnas en förbindelse 54 me11an 1ed- ningarna 42 och 46.

I det föïjande ïämnas ett exempeï på kokning av ta11 i enïighet med föreiiggande uppfinning. Med i figuren och nedan angivna be- teckningar beräknas totaïa vätskemängden QT per ton torr ved i kokarens medströmszon enïigt föïjande ekvation: QT = (Qß+QF) ~ OA + (Q5+Qv) + QÅ 468 053 10 15 20 25 Vätskemängderna per ton torr ved är de följande: Fiisfukt 1,0 m3 Ångkondensat till basningskärlet 0,3 m3 Vitlut till impregneringskärlets topp 0,4 m3 Svartlut till impregneringskärlets topp 1,5 gå Total vätskemängd i impregneringskärlets medströmszon Sza 3,2 m3 Bunden vätska i flis (veddensitet 0,40 ton/m3)..QB = 1,8 m3 Fri vätska i impregneringskärlets medströmszon (3,2-03) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..QF = 1,4 m3 Avdrag från sil i impregneringskärl . . . . . . . . . . . ..QA = 2,0 m3 Uppflöde i impregneringskärlets motströmszon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..QA-QF = 0,6 m3 Vitlut till impregneringskärlets botten.........Qv = 1,2 m3 Ängkondensat till kokarens topp . . . . . . . . . . . . . . . ..QÅ = 0,2 m3 För att uppnå ett vätske:vedförhållande av 3,2:1 i kokaren beräknas erforderlig mängd svartlut QS till impregneringskärlets botten enligt följande ekvation: 05 Qï - (Qß+QF) + OA ' Qv ' QÅ QS = 3,2 - (1,a+1,4) + 2,0 - 1,2 - 0,2 QS = 0,6 m3 Balansförhållandet för effektivt alkali som Na0H är ungefär det följande för de två vitlutstillsättningarna: Effektivt alkali till impregnerings- kärlets topp Effektivt alkali till impregnerings- kärlets botten Total sats av effektivt alkali 45 kg Na0H/ton torr ved 135 kg Na0H/ton torr ved Sza 180 kg Na0H/ton torr ved *VÄ å» 10 15 20 25 30 468 053 Förbrukningen av effektivt a1ka1i i impregneringskäriet B fördeias enïigt föijandez I medströmszonen 52 I motströmszonen 53 Tota1_förbrukning i impregneringskäriet 40 kg Na0H/ton torr ved 50 kg Na0H/ton torr ved Sza 90 kg Na0H/ton torr ved I avdraget QA från impregneringskäriet finns effektivt a1ka1i i en mängd av 15 kg Na0H/ton torr ved. Resterande effektivt a1ka1i ti11 kokaren b1ir därmed 180 - 90 - 15 = 75 kg Na0H/ton torr ved, viiket motsvarar en koncentration av effektivt a1ka1i i början av kokarens kokzon av§%å- = 23 g Na0H/1 kokvätska.

Den erhå11na koncentrationen av effektivt a1ka1i 23 g/1 räknat som Na0H är ti11räck1igt 1åg för att inte orsaka någon nämnvärd ned- brytning av massans koihydrater under initiaiskedet av uppsiut- ningskokningen. Sku11e en ännu iägre koncentration vara önskvärd, kan detta åstadkommas genom att dra ett vätskefiöde från trimsi1en 30 i kokaren tiil överföringscirkuiationen. På grund av förbruk- ning av effektivt a1ka1i i kokarens övre dei, är koncentrationen av effektivt a1ka1i i trimcirkuïationen genom si1en 30 ïägre än i returen av överföringscirkuiationen. Därigenom erhå11es en ytter- iigare sänkning av ha1ten effektivt aikaii i överföringscirku1a- tionen.

Sättet enïigt uppfinningen kan även tiiïämpas i s.k. tvåkropps hydrauikokare, där vätskan i överföringscirkuiationen värmes ti11 fun koktemperatur, avs 1so-17o°c.

Vid den i figuren visade utföringsformen är impregneringen kombi- nerad med medströmskokning i kokaren C. Den kan även med stor för- del tiïiämpas vid s.k. förïängd kokning, där även kokningen ut- föres i två steg med ett första medströmssteg och ett andra mot- strömssteg. 468 055 10 Sättet enïigt uppfinningen kan även tiïïämpas i kontinuerïigt arbetande kokare, där impregnering och kokning utföres i samma kärl med impregneringssteget i kärïets övre de1 och koksteget därunder.

'I l! q;

Claims (12)

10 15 20 25 468 053 ll EAIEEIEEA!

1. Sätt vid kontinuerlig uppslutningskokning av cellulosahal- tigt fibermaterial, vilket impregneras med vätska i ett slutet system, som innefattar en medströmszon (52) och en motströmszon (53), vilken vätska i medströmszonen (52) innefattar svartlut och eventuellt vitlut och i motströmszonen (53) innefattar vitlut, varvid vätska avdrages från impregneringssystemet för återvinning vid ett ställe beläget mellan medströmszonen (52) och motströms- zonen (53), k ä n n e t e c k n a t a v att förutom vitlut tillföres till motströmszonen (53) svartlut i en sådan mängd att vätskezvedförhållandet i kokarens inlopp blir 2,0:1 till 4,5:1, företrädesvis 3,0:1 till 3,5:1.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att svartlut och eventuellt vitlut tillsättes till fibermaterialet i sådana mängder att mängden fri vätska i impregneringskärlets med- strömszon (52) är över 0,5 m3/ton torrt fibermaterial, företrädes- vis över 1,0 m3/ton torrt fibermaterial.

3. Sätt enligt något av kraven 1 och 2, k ä n n e t e c k - n a t a v att koncentrationen av effektivt alkali i kokarens inlopp är mindre än 30 g/l och regleras i huvudsak genom tillsätt- ningen av vitlut och svartlut och genom fibermaterialets uppe- hållstid i huvudsak i motströmszonen (53) av impregnerings- systemet.

4. Sätt enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t a v att fibermaterialets uppehållstid i medströmszonen (52) av impregneringssystemet är omkring 10-20 minuter och i motströms- zonen (53) omkring 10-20 minuter. 10 15 20 25 12

5. Sätt eniigt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t a v att koncentrationen av effektivt a1ka1i i kokarens iniopp även regieras genom cirkuiering av en mindre mängd de1vis för- brukad kokvätska ti11 kokarens iniopp.

6. Sätt eniigt något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k n a t a v att den tiii motströmszonen tiiiförda vitiuten uppgår ti11 0,8-1,6 m3/ton torr ved.

7. Sätt enligt något av kraven 1-6, k ä n n e t e c k n a t a v att den ti11 motströmszonen (53) tiiïförda svartiuten har en reiativt 1åg ha1t av effektivt a1ka1i.

8. Sätt enïigt något av kraven 1-7, k ä n n e t e c k n a t a v att den ti11 medströmszonen (52) tiiiförda svartiuten har en relativt iåg ha1t av effektivt a1ka1i och hög ha1t av suïfid.

9. Sätt enligt något av kraven 1-8, k ä n n e t e c k n a t a v att uppfïödet i motströmszonen (53) begränsas så att resterande ha1t effektivt a1ka1i i den avdragna vätskan är i huvudsak av samma storïeksordning som resterande hait effektivt aikaii i avdraget från kokaren.

10. Sätt eniigt något av kraven 1-9, k ä n n e t e c k n a t a v att avdragen från impregneringssystemet och koksystemet över- föres ti11 åtminstone två seriekoppïade avspänningscyk1oner (21, 22) för värmeåtervinning, att den ti11 impregneringssystemets mot- strömszon (53) ti11förda svartïuten i huvudsak innefattar effiuen- ten från den första (21) av avspänningscykionerna, viïken erhåïïer avdrag från kokaren, och att den ti11 medströmszonen (52) ti11- förda svartïuten utgöres av effïuenten från en efterföijande av- spänningscykion (22), som erhåïïer avdrag från kokaren via nämnda första avspänningscykïon (21) och avdrag från impregnerings- systemet. Ä f: I) 10 468 055 13

11. Sätt enïigt krav 10, k ä n n e t e c k n a t a v att den ti11 impregneringssystemets motströmszon (53) tiiïförda svartiuten även innefattar avdrag från kokaren som inte passerat den första avspänningscyk1onen (21).

12. Sätt enïigt något av kraven 1-11, k ä n n e t e c k n a t a v att mängden vätska, som avdrages från impregneringssystemet, är större än mängden fri vätska i medströmszonen, varvid ski11- naden me11an nämnda mängder är så stor att ett uppfïöde av vätska i motströmszonen möter det nedåtgående fibermaterialet och att effektivt a1ka1i i vitïuten av vätskan som dras uppåt i motströms- zonen i huvudsak förbrukas genom reaktion med fibermateriaiet.