SE505528C2 - Impregnering av flis med het svartlut i ett kontinuerligt enkärlssystem - Google Patents

Description

sos 528 2 'fi-__- . _* tillsammans med vätska från ett lågtryckssystem, till ett högtryckssystem. Vätskan separeras därefter huvudsakligen från flisen med hjälp av en toppseparator i kokar- toppen och återförs till högtryckskiken. Om denna återförda vätska har en temperatur överstigande kokpunkten i lågtryckssystemet, kommer vätskan att flasha i högtrycks- kiken, vilket yttrar sig som smällar.

Genom US 3,303,088 (Gessner) är förut känt ett sätt att kontinuerligt uppslutningskoka cellulosahaltigt fibermaterial i ett enkärlssystem, varvid flis inmatas i en första ände av kokaren, vitlut satsas vid en position i närrmda forsta ände, flisen impregneras i en med- ströms impregrreringszon, flisen kokas i en impregneringszonens efterföljande kokzon, het svartlut avdrages från åtminstone ett silparti, svartlut tillsätts nämnda irnpregnerings- zon, och kokt massa utmatas i kokarens andra ände. Gessner visar vidare att avdraget från det första silparti som finns anordnat efter tillsättningspositionen för den heta svartluten återförs kokaren genom att först tillföras en behållare vari vitlut och avdragen impregnerings- respektive kokvätska blandas. På grund av denna återcirkulering får man en hög haltuppbyggnad av bl a lättflyktiga svavel- och terpenföreningar i impregne- rings- och kokvätskan. Därutöver gäller att ett förfarande enligt Gessner ej ger en tillräckligt snabb uppvärmning av kokvätskan för att uppnå optimala processför- hållanden. Även i övrigt frarngår att Gessners förfarande att kontinuerligt upp- slutningskoka cellulosahaltigt material är i avsaknad av process-parametrar som är nöd- vändiga att erhålla optirnala förhållanden, såsom exempelvis rätt vätske/ved-förhållande för att få önskad rörelse av flispelaren i kokaren.

Genom WO 94/23120 (Collins) är det känt att terrniskt isolera högtryckskiken från kokaren genom att utanför kokaren, i överföringsledningen fiân högtryckskiken till kokaren, ersätta en första, relativt kall vätska med en andra, relativt het vätska. Denna vätskeväxling genomföres företrädesvis med hjälp av en fristående, uppåtmatande toppseparator. Den första, relativt kalla vätskan återföres till högtryckskiken, varigenom en första cirkulation inom överföringscirkulationen erhålles. Den andra, relativt heta 3 505528 vätskan utgörs till en signifikant del av vätska från kokarens topp, vilken vätska värms upp ytterligare innan den föres till vätskeväxlaren. Genom vätskeåterfóringen från kokartoppen till vätskeväxlaren åstadkommes en andra cirkulation inom överförings- cirkulationen. I WO 94/23120 har dock problemställningen vad gäller svartluts- impregnering i enkärls kokare ej berörts. Systemet som beskrivs kan för övrigt ej utnyttjas för tillförsel av erforderlig mängd het svartlut i samband med överföringen eftersom det i WO 94/23120 lärs ut att vätskan i den andra, hetare cirkulationen till signifikant del skall utgöras av vätska som återförts från kokartoppen.

Ytterligare en nackdel med systemet enligt WO94/23120 är att den vätskeväxlare som användes innefattar en slitsad silkorg, med relativt liten öppen area. Detta leder till en stor inkrusteringsbenägenhet, vilken ytterligare skulle öka om svartlut tillfóres. Även andra typer av konventionella vätskeväxlare, till exempel med stavstilar i sil- korgen, uppvisar nackdelar som kan visa sig vara förödande. En sådan silkropp bestå- ende av silstavar ger till exempel dålig stabilitet mot vridpåkânningar. Det är således vanligt att silkroppen defonneras på grund av de vridpåkäriningar den utsättes for under drift genom inverkan av skruven och den därigenom passerande flisen och även av skrot som fastnar mellan skruvbladen och silstavama. Hela silkroppen kan förstöras och måste då ersättas med en ny. På grund av den komplicerade uppbyggnaden av en kon- ventionell silkropp är det inte möjligt att uppnå tillräckligt små toleranser med avseende på silkroppens innerdiarneter, vilket innebär att den skruv som skall ingå i separatom måste tillverkas i efterhand med utgångspunkt från silkroppens dimensioner. Sillcropp och skruv måste således tillverkas parvis och då silkroppen på grund av deforrnering måste utbytas är det nödvändigt att även ersätta skruven med en helt ny skruv som är anpassad till den nya silkroppen. 505 528 4 __* Lösning och fördelar Ändamålet med föreliggande uppfirming är att åstadkomma ett förbättrat sätt att kon- tinuerligt uppslutningskoka fiberhaltigt cellulosamaterial, företrädesvis av barrved, vilket eliminerar ovan nämnda nackdelar. Uppfinningen är speciellt lämplig att utnyttja i samband med ombyggnad av befintliga enkärls kokare till att innefatta svartluts- impregnering i medströmszonen. Kärmetecknande för uppfinningen är att flisen, när den lämnar högtryckskiken, är innesluten i en första vätska, vilken forsta vätska huvud- sakligen separeras från flisen i en vätskeväxlare installerad i överföringsledningen, och ersätts med en andra vätska.

En ytterligare aspekt av uppfinningen är att sagda andra vätska innefattar svartlut i en mängd överstigande 40 %, företrädesvis överstigande 50 % och mer föredraget överstigande 60 % av totala vätskemängden.

Enligt en ytterligare aspekt av uppfinningen användes i vätskeväxlaren en silkorg i en- lighet med SE-C-501 110. En sådan silkropp är utformad så att den motstår de påkän- ningar som normalt förekommer under drift, utan att allvarligt deforrneras. En sådan silkorg behöver för övrigt ej samtillverkas med skruven. Då en sådan silkorg dessutom har ca 30 % mer öppen area än en slitsad silkorg, kan systemet köras väsentligt längre tid utan underhåll. Indikationer föreligger att systemet kan köras ca tre gånger längre tid utan underhåll.

Enligt en ytterligare aspekt av uppfinningen bör vätske/ved förhållandet i nänmda impregneringszon överstiga 3/1, företrädesvis överstiga 3,5/ 1, eller mer föredraget vara lika med eller mer än 4/1. Dessutom bör avdraget från den första silgördel som finns anordnad efter tillsättnirigs-positionen för nänmda svartlut i huvudsak, d v s över- stigande 50 %, företrädesvis överstigande 70 % mer föredraget överstigande 90 %, bortföras från kokaren. 5 505 528 Enligt en ytterligare aspekt av uppfinningen tillföres vitlut till sagda första och / eller sagda andra vätska samt lämpligen till en eller flera kokcirkulationer och eventuellt till motströmstvätten om förlängd kokning önskas.

En fördel med uppfmningen är att ett bättre pluggflöde erhålls i kokarens övre del. Detta beror dels på att nedåtgående vätskeflöde är stort samt dels på att en ökad skillnad i densitet mellan flisbitar och vätska uppnås, jämfört med i kokare med lägre temperatur i toppen.

Ytterligare en fördel är att antalet kokcirkulationer efter nämnda första silgördel kan minskas, eftersom uppvärmning till stor del sker externt, utanför kokaren. Ännu en fördel är att risken för igensättning av kokarens toppsil, och därmed risken för stopp i produktionen, minskar. Detta beror på att det, när uppfinningen tillämpas, firms två separatorer, nämligen en i överföringsledningen och en i kokar-toppen, som kan dela på inkrusteringsbelasmingen.

Vid ombyggnad av äldre, befintliga kokare ger föreliggande uppfmning en möjlighet att åstadkomma ett jämnt och selektivt kok med åtföljande förbättrad massakvalitet. Detta gäller speciellt i kombination med införandet av en extra cirkulation med vitlutssatsning och högt flöde i motströmstvätten, varigenom så kallad isotermisk kokning, ITCTM, enligt patentansökan SE 9203462, kan uppnås.

Ytterligare en fördel är att smällar på grund av flashande vätska i högtryckskiken, kan undvikas. 505 528 flc' ._ ._~..

Detaljbeskrivniirig Uppfinningen kommer i följande att förklaras närmare med hänvisning till ritningen, som schematiskt visar ett föredraget flödesschema för kontinuerlig uppslutningskoknirig av fibermaterial i enlighet med föreliggande uppfinning.

Den i figuren visade ariläggriingen innefattar en flissilo (A), ett horisontellt basningskärl (B) och en kokare (1). Det sönderdelade fibermaterialet, som företrädesvis utgöres av Iräflis, matas från flissilon (A) på känt vis genom basningkärlet (B) till en högtryckskik (2). Högtryckskikens funktion är att slussa flisen från ett relativt lågt tryck till ett högre tryck på cirka 10 bar exklusive statisk höjdskillnad. Från högtryckskiken matas flisen, som är innesluten i en första, relativt kall vätska med en temperatur nmt l15° C, genom en överföringsledning (ZA) upp mot kokartoppen (3) (se exempelvis SE B 468053).

Enligt uppfinningen installeras i denna ledning en vätskeväxlare (4), företrädesvis en uppåtmatande separator av den typ som nonnalt användes i toppen av ett behandlings- kärl. SE C 501110 utgör ett exempel på en silanordning som kan användas i en sådan vätskeväxlare. Flisen matas härvid uppåt i en silkorg samtidigt som den första vätska, vari flisen är innesluten, avdrages och återcirkuleras (2B) till högtryckskiken.

Härigenom bildas en första överföringscirkulation (ZA, 2B). En andra, relativt het vätska tillföres (4B) flisen i vätskeväxlaren och flisen länmar därefter vätskeväxlaren och föres till kokartoppen i en överföringsledning (4A). I toppen av kokaren (3) finns en sil anordnad för avskiljning av en viss del av vätskan med vilken flisen transporteras upp till toppen. Denna vätska återcirkuleras via en pump (4C) och eventuellt en eller flera värmeväxlare (4D, 4E), med vars hjälp temperaturen kan höjas ytterligare, till vätskeväxlaren (4), varigenom en andra överföringscirknlafion (4A, 4B) bildas.

Den i figuren visade föredragna utföringsforrnen enligt uppfinningen visar på använd- ningen av en hydraulkokare, som till skillnad från ångvätskefaskokare alltså är hydrau- liskt fylld med vätska och därför använder en nedåt matande skruv i toppsilen för ut- 7 505 528 *__-__ ._>_ matning av fliseii. Flisen rör sig sedan sakta nedåt med flispelaren i etfvätske/ved- förhållande som är ca 2,0/ 1 till 4,5/ l, företrädesvis mellan 3/1 och 4/1. Temperaturen i denna övre del (3) av kokaren är normalt ca 110° - 120°C, ibland dock upp mot l35°C.

Vätskan rör sig i denna övre del i medström i förhållande till flispelaren. Svartlut (7) avdrages från kokaren vid avdragssilpartiet (8) och matas till en del via ledningen (7A) till en forsta flashcyklon (10) och en andra del föres via ledningen (7B) med hjälp av en purnp (7 C) till den andra överföringscirkulationen (4A, 4B), företrädesvis till sugsidan av pumpen (4C).

På visst avstånd kokartoppen, fmns ett första silparti (1 1) anordnad. Zonen ovanför detta silparti kallas impregneringszonen (5). Vid detta första silparti (1 1) avdrages (12) en sådan mängd impregneringslut att önskat vätske/ved förhållande efter vitlutstillsats erhålles. För att hålla nere uppbyggnaden av utlöst material föres enligt en föredragen utföringsfonn en huvudsaklig del av detta avdrag (12) bort till en andra flashcyklon (13), fiån vilken luten (14) föres till återvinning. Avångan från andra flash (13) användes som är brukligt på armat ställe i systemet. En mindre del av avdraget (12A) kan återföras till den andra överföringscirkulationen (4A, 4B), huvudsakligen i syfte att åstadkomma tèmperaturutjärnning, företrädesvis till sugsidan av pumpen (4C).

Svartluten (7) från avdragssilpartiet (8) har en temperatur av ca 155° - l65° C och tillföres den andra övertöringscirkiilationen i en sådan mängd att vätske/ved- förhållandet i impregneringszonen (5) företrädesvis ökar med åtminstone 1/2 enhet, företrädesvis med 1 enhet och i vissa fall med så mycket som 11/2 enheter. Enligt uppfinningens mest föredragna fonn göres en tillräckligt stor tillsättning av het svartlut för att erhålla ett vätske/ved-förhållande på mellan 4/1 till 5/1. Vid 4/1 består vätskan av ca knappt en del vitlut, en del vedvätska och drygt två delar svartlut, enligt ett föredraget exempel. Vätskan i den andra överföringscirkulationen bör irmefatta svartlut i en mängd överstigande 40 %, företrädesvis överstigande 50 % och mer föredraget överstigande 60 % av totala vätskemängden. Temperaturen som erhålles därvid i impregneringszonen asus 528 isï ._~_. blir ca l20° - 155° C, företrädesvis 140° - 160° C och än mer föredraget 150° - 160° C.

Enligt en aspekt av uppfinningen uppvärmes vätskan i den andra överföiingscirkul- ationen (4A, 4B) i en eller flera värmeväxlare (4E, 4D). Företrädesvis utnyttjas två kalorisatorer, där den första (4D) tillför 80 % av energibehovet och en andra (4E) justerar temperaturen så att den blir så nära önskad koktemperatur som möjligt.

Altemativt utnyttjas en värmeväxlare plus en ånginjektor för detta ändamål.

Efter att ha passerat det första silpartiet (11) fortsätter flispelaren ner och möter strax under detta första silparti (11) en kokcirkulation (15), som har till uppgift att justera temperaturen hos kokvätskan upp till lämplig koktemperatur, dvs företrädesvis över- stigande 150° C, mer föredraget överstigande ca 155° C. I de flesta fall, då denna uppfinning ej tillärnpas, är det nödvändigt med åtminstone två dylika kokcirkulationer (15) för att med tillräckligt god fördelning uppnå önskad temperatur i flispelaren. I det föredragna fallet av uppfinningen räcker det dock med en kokcirkulation, eftersom uppvärmning till största delen sker utanför kokaren. Kokcirkulationen (15) är placerad ganska nära, d v s strax under, nämnda första silparti (11).

Avdraget från kokarsilen (15) recirkuleras på känt vis genom att en pump (15A) pumpar kokvätskan genom en värmeväxlare (15B), där önskad uppvärmning erhålles och åter- introduceras i kokaren företrädesvis tillsammans med nysatsad vitlut med hjälp av ett centralrör vars mynning (l5C) mynnar ungefär i nivå med själva silpartiet (15). Flödet i denna cirkulation bör vara minst 15 m3 / lufttorr massa, företrädesvis minst 20 m3 / lufttorr massa. Efter kokarsilen (15) har flispelaren och dess omgivande vätska uppnått önskad koktemperatur varvid den inträder i en kokzon (6) och fortsätter röra sig nedåt.

Efter en längre sträcka motsvarande en uppehållstid på ca 1 - 2 timmar har flisen rört sig ner i nivå med avdragssilpartiet (8), som redan omnämnts ovan. Detta avdragssilparti motsvarar den sorts avdragssilar som normalt sett alltid finns anordnad på en konti- nuerlig kokare. Större delen av detta avdrag föres således till första flashcyklonen (10) och föres därefter vidare till återvinning. Under nivån för avdragssilpartiet (8) inträder flispelaren i en kokzon med motström. Flisen möter därvid kokvätska som avdragits vid 9 505 528 -~:-.. _ _» det nedre silpartiet (16), uppvärmts i en nedre värmeväxlare (16B) och med hjälp av en pump (16C) återcirkulerats via ett centralrör vars mymiing (16A) utmynnar i nivå med silpartiet (16).

I kokarens nedre ände (17) tillsättes tvättvätska (18) som alltså på konventionellt vis rör sig i motström och förtränger het lut ur fiberrnaterialet, vilket möjliggör senare kall- blåsning. Normalt sett fmns även ett silparti (19) med tillhörande cirkulation i denna nedre del av kokaren. Massan matas därefter ut genom en i sig känd matningsanordning och föres ut genom en ledning (9) för vidare behandling.

Vitlut (20) tillsättes enligt uppfinningen i ett föredraget fall vid tre positioner. Dels tillsättes den till den första överföringscirkiilationen (2A, 2B) och till den andra över- föringscirkulationen (4A, 4B), dels tillsättes den i kokcirkulationen (15). Största delen av satsningen sker till den andra överföringscirkulationen (4A, 4B) och till kokcirku- lationen (15). Det är naturligtvis även möjligt att tillsätta vitlut även i den nedre cir- kulationen (16) så att alkalikoncentrationen ökas i motsüömszonen, varvid lärnpligen ungefär samma temperatur upprätthålles i samtliga kokzoner så att vår patentsökta metod ITCTM användes.

Fackmarmen inser att uppfinningen inte är begränsad av det ovan visade utan kan varieras inom ramarna av de efterföljande patentkraven.. Även ett MCC-utförande är naturligtvis tänkbart enligt fackmannen. Likaså är det fullt möjligt att utnyttja konceptet även för kokning av lövvedsmassa. Även i övrigt inser fackrnarmen att ett flertal modi- fikationer kan göras inom rarnen för uppfinningen såsom exempelvis utval av det exakta temperatur- och alkalikoncentrationer mm.

Vidare kan man istället för att pumpa het svartlut direkt från avdragssilen (8) till den andra överföringscirkulationen (4A, 4B), pumpa den heta svartlut som uthärntas från första flash (10) upp till den andra överföringscirkulationen. Temperaturen på svartluten 10 505 528 ._~.. blir därvid lâgrezmen man vinner fördelen att svanluten innehåller mindre luft vilket kan vara en stor fördel i samband med eliminering av skunmingsproblem i kokaren.

Dessutom är det möjligt att i vissa befinthga kokare utnyttja befintligt silarrangemang och bortföra enbart en del av avdraget från den övre silgördeln och i likhet med en konventionell kokarcirkulation återcirkulera resterande del och därvid lämpligen också uppvärma och tillsätta vitlut. Även i samband med nybyggnation kan naturligtvis denna sistnämnda princip användas. Vidare kan enkärls ångfaskokare användas.

Claims (11)

505 528 Patentkrav

1. Sätt att kontinuerligt koka sulfaunassa i ett enkärls system (1), företrädesvis en enkärls hydraulkokare, varvid flis föres från en högtryckskik (2) i en överföringsledning (ZA, 4A) till en forsta ände (3) av kokaren (1), flisen impregneras, i en vätska inne- fattande svartlut, i en medströms impregneringszon (5), flisen kokas i en impregnerings- zonen efterföljande kokzon (6), het svartlut (7) avdrages från åtminstone ett avdrags- silparti (8) och kokt massa utmatas (9) i kokarens andra ände, kärmetecknat av att flisen, när den lämnar högtryckskiken (2), är innesluten i en första vätska, vilken första vätska huvudsakligen separeras från flisen i en vätskeväxlare (4) installerad i överföringsledningen (ZA, 4A) och ersätts med en andra vätska innefat- tande het svartlut.

2. Sätt enligt patentkrav 1, kännetecknat av att sagda andra vätska tillsätts svartlut i en mängd överstigande 40 %, företrädesvis 50 % och mer föredraget 60 % av totala vätskemängden, genom att en del (7B) av nämnda avdrag (7) recirkuleras till sagda andra vätska.

3. Sätt enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att temperaturen hos sagda andra vätska höjes i en eller flera upp- värrnningsanordningar (4E, 4D), där den första (4D) tillför minst 60 % av energi- behovet, företrädesvis minst 70 % och än mer föredraget minst 80 % och eventuellt efterkommande uppvännningsanordningar (4E) justerar temperaturen så att den blir så nära önskad koktemperatur som möjligt

4. Sätt enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att vätske/ved förhållandet i nämnda impregneringszon överstiger 3/1, företrädesvis 3,5/ 1, mer föredraget är lika med eller mer än 4/1 och att avdraget (12) från den översta silgördel (11) som finns anordnad i kokarens övre del i huvudsak, d.v.s ~_ 12 överstigande 50 %, företrädesvis överstigande 70 % mer föredraget överstigande 90 %, bortföres från kokaren.

5. Sätt enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att vitlut (20) satsas till sagda första vätska och/eller sagda andra vätska, företrädesvis i större mängd till den andra vätskan än till den första.

6. Sätt enligt patentkrav 2, kännetecknat av att nämnda avdrag (7B) återcirkuleras medelst en pump (7C) som pumpar het svartlut direkt (utan flashning) från avdragssilen (8) till sagda andra vätska, varvid temperaturen på nämnda heta svartlut överstiger 140°C, företrädesvis överstiger l50°C och mer föredraget överstiger l55°C.

7. Sätt enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att efter den översta silgördel (11) som finns anordnad i kokarens övre del finns en kokcirkulation (15), företrädesvis ej flera, varigenom erhålls en förut- bestämd uppvärmning av den recirkulerade kokvätskan och företrädesvis en förut- bestämd tillsättning av vitlut.

8. Sätt enligt patentkrav 1, kännetecknat av att sagda vätskeväxlare (4) innefattar en silkropp med ett flertal axiella silstavar och ett flertal på avstånd från varandra anordnade stödringar som omsluter sil- stavama och är förbundna med dessa.

9. Sätt enligt patentkrav 8, kännetecknat av att silkroppens stödringar på sina inre partier är försedda med lik- formiga jämnt fördelade radiella uitagningar för mottagande av fotpartier av silstavama, och att urtagningens bredd är anpassad till tjockleken av silstavens fotpartier så att sil- stavama glappfritt eller väsentligen glappfritt mottages i urtagningarna. 50.5 528 13

10. Sätt enligt patentkrav 8, kännetecknat av att silstavama är permanent förbundna med stödringarna genom svetsning, och att varje silstav har ett böjmotstånd W, som är större än 100 mm3, företrädes vis större än 150 mm3.

11. Sätt enligt patentlcrav 8, kännetecknat av att silstavarna har en största bredd överstigande 6 mm, företrädesvis överstigande 8 mm sarnt att de spalter som föreligger mellan silstavama har en bredd på 3-5mm.