SE504644C2 - Vätskecirkulation i ett kärl för impregnering av flis - Google Patents

Description

nä 504 644 10 15 20 25 30 35 cera spethalten i massan efter kokningen till en ännu lägre nivå än vad som hittills varit möjlig, och såsom temperaturen för att därigenom förbättra värmeekonomin. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förbättrat sätt att impregnera fibermaterialet så att ovannämnda problem åtminstone väsentligt reduceras.

Sättet enligt uppfinningen kännetecknas av att vätska dessutom avdrages vid ett andra ställe beläget vid den övre delen av motströmsimpregneringszonen B och bringas att cirkulera i en impregneringscirkulation som mynnar i centrum av kärlet vid ett ställe beläget efter nämnda första ställe för avdragning av vätska för återvinning så att ett vätskeflöde bildas från centrum av kärlet i, i huvudsak radiell riktning; att en första andel av nämnda ytterligare impregneringsvätska tillföres vid den nedre delen av motströmsimpregneringszonen B för att etablera motström i riktning mot nämnda första avdragsställe, och en andra andel tillföres nämnda impregneringscirkulation; och att den nämnda första andelen maximeras så att fiber- materialets rörelse nedåt i kärlet säkerställes.

Svartlut som tillföres till nämnda impregneringscirkula- tion har lämpligen en temperatur av 120-l70°C.

Vid en lämplig utföringsform av uppfinningen, där svart- lut avdrages från kokaren och överföres till ett flertal seriekopplade avspänningscykloner, är den genom nämnda inmatningssystem tillförda svartluten en del av svart- luten, som avdrages från kokaren, eller av effluenten från en av nämnda avspänningscykloner, företrädesvis den näst sista avspänningscyklonen. Under samma förutsätt- ningar kan på samma sätt svartlut som tillföres till nämnda impregneringscirkulation lämpligen vara en del av svartluten, som avdrages från kokaren, eller av effluen- ten från en av nämnda avspänningscykloner. 10 15 20 25 30 35 504 644 Det är enligt uppfinningen fördelaktigt att impregne- ringsvätskorna väljes, fördelas och tillföres pà sådant sätt att HS'/OH'-förhållandet i inmatningssystemet blir så högt som möjligt och lämpligen högre än i impregne- ringscirkulationen.

Det är enligt uppfinningen lämpligt att temperaturen i medströmsimpregneringszonen A är 100-140%L företrädesvis 120-130°C, och i motströmsimpregneringszonen B 120-160°C, företrädesvis 130-l50%L Vidare är det enligt uppfinningen lämpligt att fibermate- rialets uppehàllstid i medströmsimpregneringszonen A är minst 15 minuter och i motströmsimpregneringszonen B minst 10 minuter.

Uppfinningen beskrives närmare i det följande med hänvis- ning till ritningarna.

Figur 1 visar schematiskt ett flödesschema av en anlägg- ning för kontinuerlig kokning av cellulosahaltigt fiber- material, som impregneras i enlighet med en första utfö- ringsform av föreliggande uppfinning.

Figur 2 visar en liknande anläggning men modifierad för impregnering enligt en andra utföringsform.

Den i Figur 1 schematiskt visade anläggningen innefattar ett vertikalt basningskärl 1, ett horisontellt bas- ningskärl 2, ett vertikalt impregneringskärl 3 och en vertikal kokare 4. Fibermaterialet, som exempelvis utgö- res av flis, matas genom en ledning 5 till det vertikala basningskärlet 1, till vilket làgtrycksànga tillföres genom en ledning 6 för att uppvärma flisen och minska dess innehåll av luft. Avdriven luft avlägsnas genom en ledning 7, som är ansluten till det horisontella bas- 504 644 10 15 20 25 30 35 ningskärlet 2. Denna förbasning utföres vid atmosfär- tryck. Den värmda flisen doseras med en flismätare, som är anordnad i en förbindelse 8 mellan de tvà basnings- kärlen, vilken förbindelse 8 dessutom innehåller en låg- tryckskik 9, som slussar flisen in i det horisontella basningskärlet 2, i vilket trycket är 1-1,5 bar över- tryck. Från tryckbasningskärlet 2 faller flisen ner i ett stup 10, i vars nedre del en högtryckskik 11 är monterad.

En bestämd vätskenivà upprätthàlles i stupet 10.

Högtryckskiken ll är försedd med en rotor med fickor, varvid en ficka alltid är i lágtrycksposition för att stå i öppen förbindelse med basningskärlet 2 och en ficka alltid samtidigt är i högtrycksposition för att stå i öppen förbindelse med impregneringskärlet 3 via en inmat- ningsledning 12, som är ansluten till toppen av impregne- ringskärlet 3. Vätska i en med en pump 13 försedd cirku- lationsslinga 14 matar flisen från stupet 10 in i hög- tryckskiken ll så att en av rotorns fickor fylls.

En returledning 15 förbinder impregneringskärlets 3 övre del med högtryckskiken ll för retur av vätska, som avskiljes medelst en i impregneringskärlet 3 anordnad toppseparator 19. Inmatningsledningen 12 och returled- ningen 15 bildar ett inmatningssystem med en slinga för cirkulation av vätska med hjälp av en pump 16, som är anordnad i returledningen 15. När en fylld rotorficka kommer i högtrycksläge, dvs. i direkt förbindelse med cirkulationsslingan 12, 15, spolas den ren av returväts- kan från returledningen l5.

Cirkulationsslingan 14 är via en ledning 17 förbunden med en nivàtank 18, som i sin tur via en ledning 20 är anslu- ten till returledningen 15.

Impregneringskärlet 3 har vid sin botten ett utlopp 21 för den impregnerade flisen, från vilket flisen överföres till toppen av kokaren 4 via en matarledning 22. En sil 10 15 20 25 30 35 5 504 644 23 är anordnad i toppen av kokaren 4 för att separera en viss mängd vätska, som återföres till botten av impregne- ringskärlet 3 via en returledning 24, som innehåller en pump 25 för att pumpa flisen till kokaren medelst den separerade vätskan. I ledningen 24 finns även en värme- växlare 55. Matarledningen 22 och returledningen 24 bil- dar en överföringscirkulation för suspensionen av flis och kokvätska.

Kokaren 4 har övre, mittre och nedre avdragssilar 26, 27, 28 för avdragning av lut på olika nivåer. Den mittre avdragssilen 27 är med en ledning 29 ansluten till en första avspänningscyklon 30, som är ansluten till en andra avspänningscyklon 31 via en ledning 32 och till nämnda nivátank 18 via en ledning 33. Effluent fràn den andra avspänningscyklonen 31 ledes via en ledning 34 till en àtervinningsanläggning (ej visad). Den i avspännings- cyklonerna 30, 31 bildade ángan ledes genom ledningen 35 och ledningen 6 till stupet 10 respektive basningskärlet 1. Den nedre avdragssilen 28 är förbunden med en ledning 36, som är försedd med en pump 37 och värmeväxlare 58, och som sträcker sig till den övre delen av kokaren för att där ansluta sig till ett centralrör 38, som utmynnar nedanför den nedre avdragssilen 28. Genom denna cirkula- tion erhálles en ökad strömningshastighet på svartluten så att utmatningen av den kokta flisen underlättas via ett utlopp 39, som är anordnat vid kokarens 4 botten. Den kokta massan avledes genom en ledning 40 för fortsatt behandling.

Impregneringskärlet har en första avdragssil 41, som är anordnad vid mitten av impregneringskärlet 3 eller strax nedanför mitten, för avdragning av vätska som avledes via en ledning 42 till den andra avspänningscyklonen 31. Pà avstånd fràn impregneringskärlets 3 botten och pà ett litet avstånd nedanför den första avdragssilen 41 finns en andra avdragssil 43 för avdragning av vätska i en cir- 504 644 6 10 15 20 25 30 35 kulationsslinga bestående av en ledning 44, som sträcker sig till den övre delen av impregneringskärlet 3, och ett centrumrör 45, till vilket ledningen 44 ansluter sig, varvid ledningen 44 innehåller en pump 46 för cirkulation av vätska genom ledningen 44 och centrumröret 45. Cent- rumröret 45 utmynnar vid avdragssilens 43 övre ände. Den pumpade vätskan strömmar ut ur centrumröret med hög has- tighet i huvudsak radiellt ut mot avdragssilens silytor.

Från ett förråd tillföres systemet vitlut via en huvud- ledning 47, som dels med en ledning 48 är ansluten till ledningen 36 för tillförsel av en viss mängd vitlut till kokarens utmatningscirkulation, dels med en ledning 49 är ansluten till returledningen 24 för tillförsel av en viss mängd vitlut till överföringscirkulationen mellan impreg- neringskärlet 3 och kokaren 4, dels med en ledning 50 är ansluten till den nedre delen av kärlet 3 för tillförsel av en viss mängd vitlut till slutfasen av impregneringen, dels med en ledning 51 är ansluten till högtryckskikens ll flisutlopp, som ansluter sig till inmatningsled- ningen 12.

Svartlut matas till inmatningscirkulationen fràn den näst sista avspänningscyklonen 30, som vid den visade utfö- ringsformen är den första, genom ledningen 33 till nivå- tanken 18 och vidare genom ledningen 20 till returled- ningen 15. Dessutom överföres svartlut i en förutbestämd mängd frán kokarens mittre avdragssil 27 till den del av impregneringskärlet 3 som är belägen nedanför den första avdragssilen 41, vilken överföring sker via en med en pump 57 försedd ledning 52, som är kopplad till ledningen 29, och som har dels en förgrening 60, som ansluter sig till den nedre delen av kärlet 3 nära utloppet 21, dels en förgrening 61, som ansluter sig till cirkulationsled- ningen 44. 10 15 20 25 30 35 504 644 Impregneringen av flisen i impregneringskärlet 3 sker först i medström och sedan i motström. Den i toppen inma- tade impregneringsvätskan består av varm svartlut och en liten mängd vitlut. Om sà önskas kan även varm grönlut, modifierad grönlut eller annan sulfid- eller svavelhaltig lösning inga i impregneringsvätskan. Det i toppen inma- tade materialet har ett vätske/ved-förhållande av 2,5-4,0 eller högre. Impregneringskärlet 3 är uppdelat i en medströmsimpregneringszon A och en motströmsimpregne- ringszon B. Uppehàllstiden för flisen är minst 15 minuter i medströmsimpregneringszonen A och minst 10 minuter i motströmsimpregneringszonen B, varvid den sammanlagda uppehàllstiden kan vara minst 25 minuter. Temperaturen i de tvà impregneringszonerna A och B kan vara lika eller olika och ligger inom intervallen 100-140°C respektive 120-l6OW3. Av värmeekonomiska skäl är det fördelaktigt att hàlla en högre temperatur i motströmsimpregnerings- zonen B. I slutet av medströmsimpregneringszonen A avdra- ges vätska som överföres till den sista avspänningscyklo- nen 31 via ledningen 42.

Med hjälp av impregneringscirkulationen tillföres vitlut och het svartlut, som överföres fràn kokarens avdragssil 27, till den nedåt rörliga förimpregnerade flisen frán vilken en del av vätskeinnehàllet strax innan avdragits.

Impregneringscirkulationen åstadkommer ett högt vätske- flöde genom flisen, dá cirkulerad vätska kompletterad med het svartlut och vitlut strömmar ut i centrum av impreg- neringskärlet 3 i nivå med cirkulationssilen 43, vilket vätskeflöde får en i huvudsak radiell riktning. Cirkula- tionsflödet med sådan radialförträngning av vätska tjänar till att distribuera och utjämna den vitlut som konti- nuerligt tillsättes till impregneringscirkulationen liksom den svartlut som samtidigt tillföres för fortsatt och slutlig impregnering av flisen i motströmsimpreg- neringszonen B. Därigenom säkerställes en mycket jämn alkali- och temperaturprofil i motströmsimpregnerings- 504 644 10 15 20 25 30 35 zonen B. En första andel av den ytterligare impregne- ringsvätskan, som vid det i Figur 1 visade exemplet består av svartlut och vitlut, tillföres den nedre delen av motströmsimpregneringszonen B via ledningen 60, medan den resterande, andra andelen tillföres impregnerings- cirkulationen via ledningen 61. Den första andelen regle- ras till en sådan nivå, att flisen inte menligt hämmas i sin rörelse nedåt då samtidigt vätska i motström avdrages via avdragssilen 43. I varje enskilt driftsfall finns således en maximumgräns för nämnda första andel. Samti- digt finns ändå möjlighet att tillsätta erforderlig mängd ytterligare impregneringsvätska till motströmsimpregne- ringszonen i form av nämnda andra andel via impregne- ringscirkulationen.

Vid det beskrivna impregneringsförfarandet kan man i med- strömsimpregneringszonen A upprätthålla ett förhöjt, gynnsamt HS'/OH'-förhållande. Hög HS'-halt samtidigt som OH'-halten är låg möjliggör en maximal sorption av sul- fidjoner i flisen medan attacken mot hemicellulosans och cellulosans kolhydrater hålls låg. I impregneringens andra skede, dvs. i motströmsimpregneringszonen B, till- sätts alkali så att HS'/OH'-förhållandet blir lägre och på detta sätt kan man säkerställa att spethalten i massan efter koket kommer att ligga på en lägre nivå än vad som erhålles då ingen sådan styrning av nämnda förhållande sker. Med detta förfarande är det också möjligt att ha olika temperatur i de två zonerna. Temperaturen kan vara låg i det första skedet, medan man med hjälp av het svartlut höjer temperaturen i den nedre zonen B. Genom att på detta sätt direkt värma flisen med het svartlut förbättras också värmeekonomin.

Den i Figur 2 schematiskt visade anläggningen liknar den i Figur 1 med undantag endast för den vätska som tillfö- res motströmsimpregneringszonen. Enligt denna andra utfö- ringsform är en ledning 53 kopplad till returledningen 24 10 504 644 och förgrenar sig till ledningen 44 och kärlets 3 botten för tillförsel av överföringsvätska i stället för svart- lut till impregneringscirkulationen respektive kärlets botten.

Valet mellan de tvà utföringsformerna blir beroende av kraven på värmeekonomi. Mängden av den vätska som avdra- ges genom silen 41 är större än den fria vätskan i med- strömsimpregneringszonen A för att därigenom säkerställa ett motflöde av vätska fràn kärlutrymmet nedanför denna sil 41.

Claims (11)

504 644 10 15 20 25 30 35 10 P A T E N T K R A V

1. l. Sätt vid kontinuerlig kokning av cellulosahaltigt fibermaterial, vilket impregneras i ett kärl (3) med vätska i en medströmsimpregneringszon (A) och en efter- följande motströmsimpregneringszon (B), varvid impregne- ringsvätska tillföres i blandning med basat fibermaterial genom ett inmatningssystem till kärlet (3) och vätska för återvinning avdrages vid ett första ställe (41) beläget vid den nedre delen av medströmsimpregneringszonen (A), och varvid ytterligare impregneringsvätska tillföres till motströmsimpregneringszonen (B), kännetecknat av att vätska dessutom avdrages vid ett andra ställe (43) beläget vid den övre delen av motströmsimpregneringszonen (B) och bringas att cirkulera i en impregneringscirkula- tion (44, 45) som mynnar i centrum av kärlet (3) vid ett ställe beläget efter nämnda första ställe (41) för avdragning av vätska för återvinning så att ett vätske- flöde bildas från centrum av kärlet (3) i, i huvudsak radiell riktning; att en första andel av nämnda ytter- ligare impregneringsvätska tillföres vid den nedre delen av motströmsimpregneringszonen (B) för att etablera mot- ström i riktning mot nämnda första avdragsställe (41), och en andra andel tillföres nämnda impregneringscirkula- tion; och att den nämnda första andelen maximeras så att fibermaterialets rörelse nedåt i kärlet säkerställas.

2. Sätt enligt krav 1, kännetecknat av att den impregneringsvätska som tillföres inmatningssystemet består av en eller flera av vätskorna svartlut, vitlut, grönlut, annan sulfidhaltig lösning och annan svavel- haltig lösning.

3. Sätt enligt kravleller 2, kännetecknat av att nämnda ytterligare impregneringsvätska som tillföres motströmsimpregneringszonen (B) består av en eller flera av vätskorna svartlut, vitlut, grönlut, vätska från en 10 15 20 25 30 35 504 644 ll överföringscirkulation mellan impregneringskärlet (3) och en kokare (4) och tvättlut.

4. Sätt enligt krav 3, kännetecknat av att nämnda ytterligare impregneringsvätska som tillföres motströmsimpregneringszonen (B) består av svartlut.

5. Sätt enligt krav 1, vid vilket svartlut avdrages från kokaren (4) och överföres till ett flertal serie- kopplade avspänningscykloner (30, 31 ), k ä n n e t e c k - n a t a v att den genom nämnda inmatningssystem till- förda svartluten är en del av den svartlut, som avdrages från kokaren, eller av effluenten fràn en av nämnda avspänningscykloner (30, 31), företrädesvis den näst sista avspänningscyklonen (30) .

6. Sätt enligt krav 1, kännetecknat av att svartlut som tillföres till nämnda impregneringscirkula- tion har en temperatur av l20-170°C.

7. Sätt enligt krav 1 eller 6, vid vilket svartlut avdrages från kokaren (4) och överföres till ett flertal seriekopplade avspänningscykloner (30, 31), k ä n n e - att den svartlut som tillföres till nämnda impregneringscirkulation är en del av den svart- tecknat av lut, som avdrages frán kokaren, eller av effluenten fràn en av nämnda avspänningscykloner (30, 31).

8. Sätt enligt nágot av kraven 1-7, kännetecknat av att impregneringsvätskorna väljes, fördelas och tillföres pá sådant sätt att HS'/OH"-förhàllandet i inmatningssystemet blir sà högt som möjligt.

9. Sätt enligt nagot av kraven 1-7, kännetecknat av att impregneringsvätskorna väljes, fördelas och tillföres pà sådant sätt att HS'/OH'-förhàllandet i 504 644 10 12 inmatningssystemet blir högre än i impregneringscirkula- tionen.

10. Sätt enligt något av kraven 1-9, k ä n n e t e c k n a t a\r att temperaturen i medströmsimpregneringszonen (A) är 100-140°C, företrädesvis 120-l30°C, och i motströmsim- pregneringszonen (B) 120-l60¶3, företrädesvis 130-l50°C.

11. ll. Sätt enligt något av kraven 1-10, k ä n n e t e c k - naat ax: att fibermaterialets uppehàllstid i medströms- impregneringszonen (A) är minst 15 minuter och i mot- strömsimpregneringszonen (B) minst 10 minuter.