SE512869C2 - Förfarande och anordning för framställande av cellulosamassor med förbättrad kvalitet - Google Patents

Description

20 25 30 512 869 2. av finmaterialet ökar styrkan och ljusspridningsförmågan hos papperetFör att fránskilja fibrer med god bindnings-förmåga har det föreslagits att använda silar eller hydrocykloner. Silar frånskiljer efter partikelstorlek och hydrocykloner efter specifik yta. Silrejekt innehåller emellertid också långa fibrer, vilka borde återvinnas. Rejektraffinering ökar fibrernas bindningsförmåga.

Faktorer, som särskilt påverkar en hydrocyklons fiberfraktioneringsförmàga är tryckfall, rejektförhållande, hydrocyklongeometri och massasuspensionens inmatningskonsis-tens.

Sammanfattning av uppfinningen Föreliggande uppfinning hänför sig till ett förfarande för framställning av förbättrade cellulosamassor, vid vilket defibrerade cellulosamassor silas för avlägsnande av spet, fibrer med låg bindningsförmàga avlägsnas i hydrocykloner och rejekt fràn hydrocyklonbehandlingen behandlas i rejektraffinör, vilket förfarande kännetecknas av en kombination av följande kännetecken: a) basändens utloppsdiameter (Db) på hydrocyklonerna är mindre än 14 mm b) avståndet (Lu) mellan basändens inre utloppsöppning och den trångaste delen på spetsöppningen är större än 400 mm, och c) förhållandet mellan det volumetriska flödet genom spetsöppningen (Qa) och det volumetriska flödet genom inloppsöppningen (Qf) på hydrocyklonerna regleras till att ligga inom intervallet 010-060 Enligt detta förfarande är det möjligt att uppnå tillfredsställande fraktionering efter fiber-bindningsförmäga i hydrocykloner och framställa en massa, som ger ett papper med förbättrad dragstyrka, rivstyrka, Ijusspridningsförmåga och ytjämnhet.

Med en modifierad version av förfarandet enligt uppfinningen, i vilken parametern a) ovan utbytes mot anordnandet av ett centralt och axiellt placerat blockeringsorgan (B) med cirkulärt tvärsnitt i basändens utflödesöppning, är det möjligt att ytterligare förbättra förfarandet så, att det ger ett papper, vilket förutom förbättrad dragstyrka, rivstyrka, Ijusspridningsförmåga och ytjämnhet också får ett mycket lågt spetinnehåll. 10 15 20 25 30 512 869- 2> Denna modifierade process hänför sig sålunda till ett förfarande för framställning av förbättrade cellulosamassor, vid vilket defibrerade cellulosamassor silas för avlägsnande av spet, fibrer med låg bindningsförmàga avlägsnas i hydrocykloner och rejekt från hydrocyklonbehandlingen behandlas i raffinör, vilket förfarande kännetecknas av en kombination av följande kännetecken: a) Avståndet (Lu) mellan basändens inre utflödesöppning och den trångaste delen på spetsöppningen hålles större än 400 mm b) förhållandet mellan det volumetriska flödet (Qa) genom spetsöppningen och det volumetriska flödet (Qf) genom inloppsöppningen på hydrocyklonerna regleras till att ligga inom ett intervall av från 0.08 till 0.60, och c) basutflödeskanalen på hydrocyklonerna är utrustad med ett centralt och axiellt anordnat blockeringsorgan (B) med cirkulärt tvärsnittt, varvid förhållandet mellan diametern (Dc) på blockeringsorganet och diametern på basändens utloppsöppning (Db) hålles inom ett intervall av från 0.1 ti||1.2.

Uppfinningen hänför sig även till en anordning för utförande av förfarandet, i vilket cellulosamassor silas, innefattande hydrocykloner C för separation av fibrer med låg bindningsförmàga och organ RR för raffinering av rejekt från hydrocyklonerna C, vilken kännetecknas av en kombination av följande kännetecken: a) basändens utloppsdiameter Db på hydrocyklonerna är mindre än 14 mm b) avståndet Lu mellan basändens inre utloppsöppning och den trångaste delen av spetsutloppsöppningen är större än 400 mm c) organ P,V för åstadkommande ett volumetriskt flöde Qa genom spetsutloppet på hydrocyklonerna, som förhåller sig till det volumetriska flödet Qf genom inloppsöppningen på hydrocyklonerna så, att förhållandet Qa/Qf ligger inom området 0104160. ^ i Uppfinningen inkluderar en modifierad anordning för tillämpning av förfarandet enligt uppfinningen, vilken resulterari ett mycket lågt spetinnehåll, i vilken basutloppskanalen på hydrocyklonerna försetts med. ett centralt och axiellt anordnat blockeringsorgan B med cirkulärt tvärsnitt. Den modifierade anordningen hänför sig sålunda till en anord-ning för tillämpning av förfarandet enligt uppfinningen, i vilket cellulosamassor silas, innefattandehydrocykloner C för 10 15 20 25 30 512 869 L, separation av fibrer med låg bindningsförmåga och organ RR för rafffinering av rejekt från hydrocyklonerna C, vilken anordning kännetecknas av en kombination av följande kännetecken: a) avståndet Lu mellan basändens inre utloppsöppningar och den trångaste delen på spetsutloppsöppningarna på hydrocyklonerna är större än 400 mm b) organ P;V för âstadkommande av ett volumetriskt flöde Qa genom spetsutloppsöppningarna på hydrocyklonerna, som förhåller sig till det volumetriska flödet Qf genom hydrocyklonernas inloppsöppningar på sådant sätt, att förhållandet Qa/Qf ligger inom ett intervall av från 0.08 till 0.60, och c) basändens utloppskanal på hydrocyklonerna är utrustad med ett centralt och axiellt anordnat blockeringsorgan B med cirkulär tvärsektion, varvid förhållandet mellan diametern Dd på blockeringsorganet och diametern Db på basutlopps- öppningen ligger inom intervallet från 0.1 till 1.2.

Uttrycket "hydrocyklonefl ovan och i det följande avses betyda en eller flera parallellt förbundna hydrocykloner inklusive så kallade multihydrocyklonaggregat.

Ehuru speciellt tillämpligt på TMP och CTMP kan förfarandet och anordningen enligt uppfinningen också användas på andra typer av cellulosamassor, där förbättrad bind-ningsförmåga önskas, såsom mald kemisk massa och massa gjord på returfiber. Förhållandet Qa/Qf, som skall ligga inom intervallet 010-060, kan företrädesvis hållas inom specifika gränser, beroende av vilken massa, som behandlas. För kemiska massor är förhållandet Qa/Qf företrädesvis 0.10-0.25, medan motsvarande föredraget intervall för TMP är 020-040 och för CTMP 010- 0.30.

Processen att avskilja fibrer med låg bindningsförmåga kan utföras i ett eller flera hydrocyklonsteg med olika Qa/Qf-förhållanden i varje steg. Om till exempel två hydrocyklonsteg användes, kan förhållandet Qa/Qf i första steget hållas inom intervallet 010-040, medan förhållandet i andra steget kan hållas på en lägre nivå, såsom 005-025.

Vad beträffar dimensionerna på hydrocyklonerna för separering av fibrer med låg bindningsförmåga i det fall inget blockeringsorgan användes, så hålles företrädesvis förhållandena mellan längden (Lc) och största kondiametem (Dc) inom intervallet 52-65, förhållandet mellan basutloppsdiametern (Db) och största 10 15 20 25 30 512 869 5 kondiametern (Dc) inom intervallet 0.10-0.20, förhållandet mellan spetsutlopps- diametern (Da) och största kondia-metern (Dc) inom intervallet 018-030 och förhållandet mellan basutloppsdiametem (Db) och spetsutloppsdiametern (Da) mindre än 1.

Då blockeringsorgan användes, är dimensionema pä hydrocyklonerna desamma, som beskrivits ovan med undantag för förhållandet mellan basutloppsdiametern (Db) och största kondiametern (Dc), som hälles inom området 015-035.

Förhållandet mellan diametern (Dd) pà blockeringsorganet vid änden (E) till diametern (Db) på basutloppsöppningen hälles företrädesvis inom ett intervall av från 0.1 till 09, då blockeringsorganet har anordnats inom ett centralt utloppsrör (T) vid basänden på hydrocyklonen och sträcker sig axiellt från basutlopps- öppningen in i hydrocyklonkammaren. Denna sträckning kan företrädesvis vara från 0 till 5 gånger diametern (Db) på basutloppsöppningen. Det är också möjligt att anordna blockeringsorganet inom det centrala röret (T) vid hydrocyklonens basände på sådant sätt, att det sträcker sig axiellt med sin ände (E) inom detta rör och med ett avstånd av från 0 till 5 gånger diametern (Db) på basutlopps- öppningen i flödesriktningen fràn basutloppsöppningen. l sistnämnda fall är det också möjligt att utföra centralröret (T) så, att det vidgar sig i flödesriktningen och göra diametern (Dd) på änden (E) på blockeringsorganet större än diametern (Db) på basutloppsöppningen. l enlighet med uppfinningen är det också lämpligt att behandla rejektet från hydro- cyklonerna för separation av fibrer med låg bindningsförmàga i en eller flera hydrocykloner utformade för avskiljning av sand, bark och tunga partiklar och denna behandling kan utföras i ett eller flera hydrocyklonsteg. l detta fall föredrages, att förhållandet Qa/Qf hälles inom intervallet 0.05-0.10 och förhållandet mellan basut-loppsdiametern (Db) och spetsutloppsdiametern (Da) hälles större än 1.

Kort beskrivning av ritningarna Figur 1 visar schematiskt en anläggning för tillämpning av förfarandet och anordningen enligt uppfinningen, där spet, fibrer med otillfredsställande 10 15 20 25 30 512 869 bindningsförmåga och bark avskiljes från massan.

Figur 2 visar schematiskt en sidovy av en hydrocyklon enligt uppfinningen.

Figur 3 visar en vy av hydrocyklonen i Figur 2, sedd från basänden.

Figur 4 visar ett blockeringsorgan anordnat inom ett centralt rör med en ände belägen inom centralröret, varvid diametern på denna ände av blockeringsorganet är större än diametern på basutloppsöppningen.

Figur 5 visar schematiskt två hydrocyklonsteg för avskiljning av fibrer med låg bind-ningsförmåga, vilka steg är förbundna med varandra.

:Beskrivning av föredragna utföringsformer Figur 1 visar ett fabrikssystem för fraktionering av termomekanisk massa (TMP), i vilket massa, som kommer från raffinörerna, behandlas för separation av spet, ofullständigt utvecklade fibrer, sand och bark.

Silad, tvättad och förvärmd spet defibreras i två raffinörsteg R1 och R2 (varje steg kan innehålla flera parallella raffinörer). Massan utspädes med vatten till en konsistens av 3-4 % och ledes till ett latency-kar L1, där olika former av mekanisk stress (latency) i fibrerna, orsakade av raffineringsprocessen, upplöses. Massan pumpas sedan vid en konsistens av omkring 1.5 % genom silen S, där silplåtarna antingen har hål eller slitsar och där det mesta av speten frånskiljes. Outvecklade fibrer tillsammans med sand, bark och eventuella korta spetor, som kan ha accepterats av silen S, separeras från de utvecklade fibrerna i de speciella hydrocyklonerna Cl och G2, som bildar en cyklonkaskad, och uttages genom ventilen V4. Det material, som avgår genom ventilen V1, består därför mest av väl utvecklade fibrer med god bindningspotentialoch finmate-rial.

Massasuspensionen pumpas genom cyklonerna medelst pumparna P1 och P2.

Den fraktion, som lämnar C2 genom ventilen V4, innehåller outvecklade fibrer, korta spetor, sand och bark. Den föres till en cyklonkaskad, bestående av stegen D1, D2 och DS och matas av pumparna P3, P4 och P5. Dessa cykloner är utformade för att ge en effektiv separation av sand och bark från fibermaterialet.

Acceptet från D1, som avgår genom ventilen V5, förenas med det spetinnehàllande rejektet från silen S och det kombinerade flödet sändes via upptjockaren U till en speciell rejektraffinör RR. Här ges fibrerna ytterligare en 10 15 20 25 30 512 869 behandling för att öka sin bindningsförmåga och fibrerna defib-reras. Massan går från rejektraffinören till ett latency-kar L2 och därifrån åter till huvud-strömmen, där den åter silas i silen S och fraktioneras i C1. Det vatten, som avdrages från massan i upptjockaren U, kan användas för utspädning i latency-karet L2. Fibrer och spet, som avskiljes i första passagen och som fortfarande är ofullständigt utveck-lade eller defibrerade, sändes till rejektraffinören igen. Det slutliga rejektet från cyk-lonerna i steget D3 lämnar systemet genom ventilen V10 och innehåller sand och andra tunga, icke fibrösa material.

Ett system för kemimekanisk massa (CTMP) skulle ha väsentligen samma utformning - den huvudsakliga skillnade bestående i behandlingen av träflisen före huvudraffinö - rerna och det sätt, på vilket dessa raffinörer köres.

Cykloner för fraktioneringen Hydrocyklonerna C1 och C2 för huvudströmmen separerar primärt fibrer med låg bind-ningsförmàga. Till skillnad från vad, som äger rum i silar, sker ingen fraktionering efter fiberlängd i dessa cykloner. Även sand och andra typer av tunga föroreningar frånskiljes tilsammans med korta spetor. Den kombinerade processen av fraktionering efter bindningsförmåga och separation av tunga föroreningar uppnås dels genom den speciella utformningen av cyklonerna, dels genom körning av cyklonerna på ett speciellt sätt.

Vad beträffar cyklonernas utformning så är storleken helt annorlunda än vad som är vanligt i rättvända cykloner, använda för separation av spet, sand och bark från TMP.Medan de normala cyklonerna har en största inre kondiameter Dc (Se figur 2) på 150 - 300 mm och en längd Lc av 1000 - 1200 mm, så är motsvarande dimensioner på de fraktionerande hydrocyklonerna C1 och C2 Dc = 80 mm och Lc = 475 mm. Vidare är diametrarna både på inloppet och de två utloppen av stor betydelse. I de cykloner, som användes ifabriksanläggningen och beskrivits i Figur 1, har de dimensioner, som anges i Tabell 1 och Tabell 2 nedan visat sig ge en tillfredsställande fraktionerings-effekt samtidigt som de tunga föroreningarna också effektivt frånskiljes. 10 15 20 25 30 512 869 8 Tabell 1.

Dc = 80.0 mm (Lu/Dc = 5.94) Di = 13.5 " .(tvà inlopp) Db = 12.0 ” (Db/Dc = 0.150) Da = 18.0 " (Da/Dc = 0.225) Tabell 2.

Dc = 80.0 mm (Lu/Dc = 5,94) Di = 13.5 ” (två inlopp) Db = 18.0 (DblDc = 0.22) Da =18.0 " (Da/DC = 0.22) I hydrocykloner med dimensioner i enlighet med Tabell 1 och Tabell 2 och vilka köres vid de villkor, som beskrives i det följande, så avgår det mesta av fibrerna med god bindningsförmàga (dvs. flexibla fibrer med stor specifik yta) genom basöppningen, medan outvecklade fibrer passerar huvudsakligen genom spetsöppningen tilsammans med sand och spet.

Förhållande Db/Da är en mycket viktig konstruktionsparameter. I konventionella cyk-loner, som användes för rening av TMP och CTMP är detta förhållande ofta nära 2, medan det är mindre än 1 i de fraktionerande hydrocykloner, som användes i upp-finningen. I detta hänseende liknar dessa cykloner sådana hydrocykloner, som användes för att frånskilja lätta föroreningar, t ex plast från flbrer, så kallade omvända cykloner. När emellertid sådana hydrocykloner köres på konventionellt sätt, så avgår de renade fibrerna (acceptet) genom spetsutloppet och föroreningarna (rejektet) avgår genom basutloppet tilsammans med en relativt liten del av fibrerna. I de fraktionerande cykloner, som här beskrives, följer fibrerna ett helt annat flödesmönster, såsom kommer att beskrivas i det följande.

Hur mycket av de olika fibrerna och föroreningarna, som kommer att avgå genom var och en av de två öppningarna, bestämmes av fördelningen vätska i cyklonen.

Denna fördelning, som också kallas volymflödesfördelningen, anges av förhållandet Xq=.Qa/Qf, där Qa är volymflödet genom spetsöppningen och Qf är 10 15 20 25 30 512 869 9 inmatningens volymflödeshastighet i cyklonen. Fibrer med mycket stor bindningsförmåga går alltid till basöppningen och fibrer med mycket låg bindningsförmåga går alltid till spetsöpp-ningen i en cyklon, som konstruerats enligt uppfinningen. Parametern Xq har emellertid ett starkt inflytande på hur fibrer med bindningsförmåga mellan dessa två extremvärden fördelas. En ökning i Xq, dvs. i den relativa mängden av, som avgår genom spetsen, leder till ett lägre innehåll av mindre utvecklade fibrer i basfraktionen, medan samtidigt mer av de väl utvecklade fibrerna kommer att avgå i spetsfraktionen.Med tanke på totalresultatet är det vanligen fördelaktigt att köra cyklonerna i steg C1 på sådant sätt, att en liten del av de välutvecklade fibrerna får avgå med spetsfraktionen, varvid innehållet av icke fullt utvecklade fibrer i basfraktionen blir mycket làgt.Detta säkrar också, att praktiskt taget all sand och bark och andra tunga partiklar sändes vidare till hydrocyklonen D1 genom ventilen V4 i figur 1. Denna mängd beror naturligtvis på hur man väljer att köra de primära raffinörerna R1 och R2. Ventilerna V1, V2, V3 och V4 användes för att reglera flödesdistributionen i hydrocyklonerna C1 och C2. l konventionella system för rening av TMP ochCTMP är Xq för cyklonerna i C1- posi-tionen normalt omkring 0.10. Av detta skäl är motsvarande C2-steg avsevärt mindre än det är i fraktioneringssystemet enligt uppfinningen, eftersom ett mycket mindre flöde kommer från C1. Det är därför inte praktiskt möjligt att uppnå någon betydande fraktionering i en konventionell installation bara genom att öka spetsflödeshastigheten i C1, helt bortsett från det faktum, att cyklonerna själva skulle vara olämpliga för det ändamålet. En annan viktig processoperations- parameter är konsistensen på inmat-ningen till cyklonerna i C1 i fraktio- neringssystemet enligt uppfinningen. Allmänt sett är raktionerings-effektiviteten högre vid lägre konsistenser än vid högre sådana. Å andra sidan resulterar låga konsistenser också i stora flödesvolymer. Den optimala inmat-ningskonsistensen för de fraktionerande hydrocyklonerna ligger därför vanligen inom området 0.3 - 1.2 %.

Med de cyklondimensioner och operationsvillkor, som angivits i föregående stycken sker fiberfraktioneringen enligt TABELL 3. Detta schema visar genom vilken cyklon-öppning det fibrösa materialet företrädesvis kommer att avgå med 10 15 20 25 512 869 to hänsyn till sin yta och flexibilitet. Ju mer flexibla fibrerna är och ju större deras specifika yta är, desto starkare är deras tendens att avgå genom basutloppet.

Fibrer, som är flexibla och också har stor yta (beroende på partiellt lossade fibriller i fiberväggen) har den bästa bindningsförmågan.

Tabell 3.

Fiber flexibilitet låg hög fullt utvecklade både till nästan / fibrer stor bas och allt till Specifik spets bas yta nästan mest liten allt till till spets spets Cykloner för separation av föroreningar med hög specifik vikt Den ström, som lämnar hydrocyklonen C2 genom ventilen V4 i Figur 1 består till största delen av outvecklade fibrer och spet tillsammans med sand, bark och andra föroreningar, som har en specifik vikt högre än fibrernas. Detta tunga material avskiljes fràn det fibrösa materialet av hydrocyklonerna i stegen D1, D2 och D3. Dessa cykloner är utformade pà annat sätt än de i C1 och C2 och köres med andra värden på Xq, nor-malt 005-010. Deras huvudsakliga dimensioner med referens till Figur 2 visas i Tabell 4. 10 15 20 25 512 869 11 Tabell 4.

Dc = 80.0 mm (Lu/Dc = 5.94) Di = 13.5 mm (tvâ inlopp) Db = 26.5 mm (Db/Dc = 0.331) Da = 18.0 mm (Da/Dc = 0.225) Cyklonkammarens längd Lc är 475 mm. Dessa cykloner är sålunda mindre än de, som vanligen användes för separation av sand etc. i konventionella system, där Dc = 150-300 mm och Lc = 1000-1200 mm. l kontrast mot några av de ' fraktionerande hydro-cyklonerna C1 och C2 sä är deras basutlopp större än deras spetsutlopp, dvs. Db/Da är större än 1. Det finns inget blockeringsorgan i basändesutloppet på dessa hydrocykloner.

Uppfinningen belyses av följande utföringsexempel.

Exempel 1. l en fabrik för framställning av tidningspapper av TMP i enlighet med Figur 1 togs prover vid två tillfällen med olika uppsättning värden på volymflödesfördelningen i cyklonerna C1 och C2. Provställena visas i Figur 5. Varje prov undersöktes i fråga om dragindex, rivindex och ljusspridningskoefficient. Provningsresultaten visas i Tabell 5 och Tabell 6, i vilka D = dragindex Nm/g R = rivindex Nm* L = ljusspridningskoefficient mz/kg De volymflödesfördelningar Xq, som användes i varje försök angives också i tabell-ema. 10 15 20 25 30 512 869 1.2 Tabell 5. Tabell 6.

Pos. D R L Pos. D R L 1 30.4 7.0 45.4 1 28.6 6.8 47.1 2 36.6 8.0 53.7 2 38.5 7.5 53.6 3 27.8 6.4 45.7 3 ej observerat 4 9.0 2.2 32.3 4 7.9 1.9 31.5 Xq i C1 = 0.24 Xq i C1 = 0.20 XqiC2=0.1. XqiC2=0.08 _ Data i tabellerna visar klart, att vid båda de använda voIymflödesfördelningarna har massan, som behandlats enligt uppfinningen i huvudledningen- position 2- avsevärt högre, dvs. bättre värden för alla tre kvalitetsparametrarna jämfört med den inkommande massan - position 1- och att den massa, som skickas vidare för ytterligare behandling -position 4 - är mycket svagare och ger mindre ljusspridning.

Exempel 2.

Den stora skillnaden i styrka mellan bas- och spetsfraktionerna från de fraktionerande hydrocyklonerna har föreslagits bero på ett mycket lägre innehåll av finmaterial i spets-fraktionen och även på, att finmaterialet där troligen har mindre styrkeökande kapacitet än det i basfraktionen. Denna hypotes kan emellertid förkastas, vilket visas i följande försök: Prov uttogs från bas- och spetsfraktionerna i_ cyklonsteget C1 i samma produktionslinje, som ovan beskrivits och dragindex uppmättes både i hela provet och i prov uppdelade efter fiberlängd i en Bauer-McNett-fraktionator. Fraktionen 16-30 Mesh, dvs fibrer, som passerat genom 16-Mesh-silen men kvarhålles på 30- Mesh-silen, innehåller varken spet eller finmaterial (spet kvarhålles på 16 Mesh, medanfinmaterial passerar 30 Mesh,). Dragindex för denna fraktion, som i försöket omfattade omkring 15 % av hela provet, kan anses vara ett bra mått på hur väl utvecklade fibrerna är. De observerade dragindexvärdena, som visas i Tabell 7 10 15 20 25 512 869 15 nedan, utvisar klart, att hela provet, såväl som 16-30- och 50-200-Mesh- fraktionerna från spetsflödet ar av lägre jämfört med värdena från basflödet. Det är därför uppenbart, att styrkeskillnaden mellan bas- och spets-flödena inte orsakas av skillnaden i mängden eller kvaliteten på finmaterialet.

Tabell 7.

Dragindex för massa från C1, Nm/g Fraktion Bas Spets Hela provet 38.6 21.5 16-30Mesh - 9.0 4.8 50-200 Mesh 54.4 20.5 Exempel 3.

TMP för tidningspapper fraktionerades i ett laboratoríeförsök för att bestämma mängden fibrer med låg bindningsförmåga i massan och därmed behovet av fraktionering och storleken på efterföljande raffineringsutrustning. Fraktioneringen utfördes i tre steg i enlighet med Figur 6. De använda hydrocyklonema var av samma typ som hydrocyklonerna C, som beskrivits i Figur 1. Prov uttogs och testades på dragindex. För dessa försök angives också fiberflödesfördelningen Xm, förutom volymflödesfördelningen Xq. Xm definieras såsom förhållandet i cyklonen mellan massaflödeshastigheten i spetsen och den tillförda massans flödeshastighet. Resul-taten visas i Tabell 8. 10 15 20 25 512 869 'lä Tabell 8.

Dragindex i TMP för tidningspapper, Nm/g Cykl.Tillfört Bas Spets 1 32.7 47.4 21.4 2 40.2 14.0 3 39.9 8.5 Xm i 1 = 0.50 Xm i 2 = 0.64 Xm i 3 = =0.78 Xq = 0.28 i alla stegen Tabell 8 visar, att när massa för tidningspapper fraktionerades, hade basfraktionerna i alla tre stegen ett högre dragindex än ursprungsmassan, som tillförts cyklon 1. Spetsfraktionen från cyklon 3 innehöll 25 % av massaflödet till systemet och hade mycket lågt dragindex. Denna fraktion kunde antagas bestå huvudsakligen av fibrer med mycket låg bindningsförrnàga i behov av vidarebehandling i raffinörer.

Exempel 4.

TMP för LWC (light weight coated paper = lättviktigt bestruket papper) fraktionerades i ett laboratorietest för att bestämma mängden fibrer med låg bindningsförmåga i massan och behovet av fraktionering och storlek på efterföljande raffineringsutrust-ning. Fraktioneringen utfördes i enlighet med Figur 6. De använda hydrocyklonerna var av samma typ som hydrocyklonema C, beskrivna i Figur 1. Prov uttogs och testades på dragindex och fiberfördelningen Xm noterades. Massa för LWC defibreras normalt med mycket högre energiinsats i huvudledningsraffinörerna än TMP för tidningspapper, vil-ket resulterar i en större mängd fullt utvecklade fibrerEffekten av fraktionering kunde därför väntas bli lägre. Försöksresultatet visas i Tabell 9. 10 15 20 25 512 869 15 Tabell 9.

Dragindex i TMP för LWC, Nm/g Cykl. Tillfört Bas Spets 1 46.6 55.3 39.8 2 49.9 30.5 3 44.1 19.4 Xmi 1 = 0.45 - Xm i 2 = 0.5 Xm i 3 = 0.64 Xq = 0.32 i alla steg Resultaten i Tabell 9 visar överraskande, att inte bara basfraktionen i cyklon 1 utan också basfraktionen i cyklon 2 hade ett högre dragindex än den till systemet tillförda massan. Rejektet fràn cyklon 3, som omfattade 16 % av massatilförseln till systemet, uppvisade ett anmärkningsvärt lägre dragindex än originalmassan.

Följaktligen är en fraktionering enligt uppfinningen fördelaktig till och med för TMP, som användes för LWC.

I ovanstående exempel har uppfinningen beskrivits med användning av en separat raffinör för rejektet från hydrocyklonema. Enligt uppfinningen är det emellertid också möjligt att returnera rejektet från hydrocyklonema till raffinörerna i huvudledningen.

Exempel 5. l en fabrik för framställning av TMP för tidningspapperi i enlighet med Figur 1 togs massaprover från basutflödet och från spetsutflödet på hydrocyklonen C1 utan blockeringsorgan (A) och med ett blockeringsorgan (B). Proven testades på dragindex, ljusspridning-skoefficient och s-petavskiljning. lnloppskonsistensen var 0.52 % och Xq = 0.25. l försök (A) hade hydrocyklonen de mått, som angivits i Tabell 1, medan i försök (B) hydrocyklonen med blockeringsorgan hade de 10 15 512 869 16 dimensioner, som anges i Tabell 2 och änden pà blockeringsorganet var pà samma nivå som basutflödesöppningen. Resultaten anges i Tabell 10, i vilken D = dragindex Nm/g, L = ljusspridnings-koefficienten mz/kg och S = spetavskiljningseffekt i % för spetor av längden 2 mm respektive 4 mm.

Tabell 10.

Cyklon S D 2_ mm 4 mm 31 20 10.1 B 82 99 12.1 7.4 13.9 Data i tabellen visar klart, att massan, som behandlats enligt modifikationen (B) har avsevärt förbättrad spetavskiljningseffekt, när ett blockeringsorgan, såsom ovan beskrivits, användes. Det föreligger också en förbättring i dragstyrka och ljussprid-ningskoefficient.

Claims (32)

10 15 20 25 30 512 869 H PATENTKRAV

1. Förfarande för framställning av förbättrade cellulosamassor, vid vilket deflbrerade cellulosamassor silas för avlägsnande av spet, fibrer med låg bindningsförmåga avlägsnas i hydrocykloner och rejekt från hydrocyklon- behandlingen behandlas i rafñnör, kännetecknat av en kombination av följande kännetecken: a) basändens utloppsdiameter (Db) på hydrocyklonema är mindre än 14 mm b) avståndet (Lu) mellan basändens inre utloppsöppning och den tràngaste delen på spetsöppningen är större än 400 mm och c) förhållandet mellan det volumetriska flödet (Qa) genom spetsöppningen och det volumetriska flödet (Qf) genom inloppsöppningen eller -öppningama på varje hydrocyklon regleras till att ligga inom intervallet 0.10-0.60.

2. Förfarande enligt krav 1, i vilket rejektet från hydrocyklonbehandlingen behandlas i ett separat raffinörsteg.

3. Förfarande enligt krav 1-2, i vilket cellulosamassan är kemisk massa och förhållandet Qa/Qf hålles inom intervallet 0.10-0.25 i huvudfraktioneringssteget.

4. Förfarande enligt krav 1-2, i vilket cellulosamassan är termomekanisk massa (TMP) och förhållandet Qa/Qf hålles inom intervallet 0.20-0.40, företrädesvis 015- 0.35.

5. Förfarande enligt krav 1-2, i vilket cellulosamassanär kemimekanisk massa (CTMP) och förhållandet Qa/Qf hålles inom intervallet 010-030.

6. Förfarande enligt krav 1-5, i vilket separationen av fibrer med låg bindningsförmåga utföres i flera olika hydrocyklonsteg,

7. Förfarande enligt krav 6, i vilket två hydrocyklonsteg användes, varvid Qa/Qf i första steget hålles inom intervallet 0.10-0.40 och Qa/Qfi andra steget hålles inom intervallet 0.05-0.25. 10 15 20 25 30 S12 869 18

8. Förfarande enligt krav 1-7, ivilket förhållandet mellan längden (Lc) på hydrocyklonkammaren och den största inre kondiametern (Dc) på hydrocyklonema hålles inom intervallet 5.2-6.5.

9. Förfarande enligt krav 1-8, i vilket förhållandet mellan basutloppsdiametern (Db) och största kondiametern (Dc) på hydrocyklonerna hålles inom intervallet 0.10-0.20.

10. Förfarande enligt krav 1-9, i vilket förhållandet mellan spetsutloppsdiametern (Da) och största kondiametern (Dc) på hydrocyklonerna hålles inom intervallet 018-030.

11. Förfarande enligt krav 1-10, i vilket förhållandet mellan basutloppsdiametern (Db) och spetsutloppsdiametern (Da) på hydrocyklonerna hålles mindre än 1.

12. Förfarande enligt krav 1-11, i vilket rejekt från hydrocyklonerna för separation av fibrer med låg bindningsförmàga behandlas i hydrocykloner konstruerade för separation av sand, bark och tunga partiklar.

13. Förfarande enligt krav 12, i vilket förhållandet mellan det volumetriska flödet genom spetsöppningen (Qa) och det volumetriska flödet genom inloppsöppningen (Qf) i hydrocyklonema för separation av tunga partiklar hålles inom intervallet 0.05-0.10 och förhållandet mellan basutloppsdiametem (Db) och spetsutlopps- diametem (Da) hålles större än 1.

14. Förfarande enligt krav 12-13, i vilket separationen av tunga partiklar utföres i flera hydrocyklonsteg.

15. Modifikation av förfarandet enligt krav 1-14 för framställning av förbättrade cellulosamassor; i vilket defibrerade cellulosamassor silas för borttagning av spet, fibrer med låg bindningsförmàga avlägsnas i hydrocykloner och rejekt från hydrocyklonbehandlingen behandlas i raffinör, kännetecknat av en kombination av _ följande kännetecken: 10 15 20 25 30 5 1 2 8 6 9 19 a) avståndet (Lu) mellan den inre basàndesutloppsöppningen och den trångaste delen av spetsöppningen hålles större än 400 mm b) förhållandet mellan det volumetriska flödet (Qa) genom spetsöppningen och det volumetriska flödet (Qf) genom inloppsöppningen eller -öppningarna på varje hydrocyklon regleras till att ligga inom intervallet från 0.08 till 0.60, och c)..basändesutloppskanalen på varje hydrocyklon är utrustad med ett centralt och axiellt anordnat blockeringsorgan (B) med cirkulärt tvärsnitt, varvid förhållandet mellan diametem (Dd) vid änden (E) på detta blockeringsorgan till diametern (Db) på basutloppsöppningen hålles inom ett intervall av från 0.1 till 1.2. '

16. Förfarande enligt krav 15, i vilket förhållandet mellan blockeringsorganets diameter (Dd) och basutloppsöppningens diameter (Db) hålles inom ett intervall av från 0.1 till 0.9.

17. Förfarande enligt krav 16, i vilket blockeringsorganet är anordnat inom ett centralt utloppsrör (T) vid hydrocyklonens basände och utsträcker sig axiellt från basutloppsöppningen in i hydrocyklonkammaren.

18. Förfarande enligt krav 17, i vilket blockeringsorganet är anordnat att utsträcka sig ett avstånd av 0 till 5 gånger diametem (Db) på basutloppsöppningen in i hydrocyklonkammaren.

19. Förfarande enligt krav 15, i vilket blockeringsorganet är anordnat inom ett centralt utloppsrör (T) vid basänden på hydrocyklonen och utsträcker sig axiellt med sin ände (E) inom detta rör.

20. Förfarande enligt krav 19, i vilket blockeringsorganets ände (E) är anordnad på ett avstånd av 0 till 5 gånger diametem på basutloppsöppningen (Db) i flödesriktningen, räknat från basutloppsöppningen. i

21. Förfarande enligt krav 19-20, ivilket centralröret (T) vidgar sig i flödes- 10 15 20 25 30 512 869 .zo riktningen och diametern (Dd) på blockeringsorganets ände (E) hålles större än diametem (Db) på basutloppsöppningen.

22. Anordning för utförande av förfarandet enligt krav 1-14, i vilket cellulosa- massor silas, innefattande hydrocykloner C för separation av fibrer med låg bindningsförmàga och organ R för raffinering av rejekt från hydrocyklonema C, kännetecknad av kombinationen av följande kännetecken: a) basändesdiametem Db på hydrocyklonema är mindre än 14 mm b) avståndet Lu mellan den inre basändesutloppsöppningen och den trångaste delen av spetsöppningen på hydrocyklonema är större än 400 mm c) organ P,V för àstadkommande av ett volumetriskt flöde Qa genom spetsöppningen på hydrocyklonema, som förhåller sig till det volumetriska flödet Qf genom inloppsöppningen eller -öppningama på varje hydrocyklon så, att förhållandet Qa/Qj ligger inom intervallet O.10-O.60.

23. Anordning enligt krav 22, i vilken förhållandet mellan längden Lc på hydrocyklonkammaren och den största kondiametern Dc på hydrocyklonerna ligger inom intervallet 52-65, förhållandet mellan basutloppsdiametern Db och största kondiametem Dc på hydrocyklonema ligger inom intervallet 010-020, förhållandet mellan spetsutloppsdiametern Da och största kondiametern Dc på hydrocyklonerna ligger inom området 0.18-0.30 och förhållandet mellan basutloppsdiametern Db och spetsutloppsdiametem Da är mindre än 1.

24. Anordning för utförande av förfarandet enligt krav 15-21, i vilket cellulosamassor silas, innefattande hydrocykloner C för separation av fibrer med låg bindningsförmàga och organ R för raffinering av rejekt från hydrocyklonema C, kännetecknad kombinationen av följande kännetecken: a) avståndet Lu mellan den inre basändesutloppsöppningen och den trångaste delen av utloppsöppningen på hydrocyklonerna är större än 400 mm b) organ P,V för àstadkommande av ett volumetriskt flöde Qa genom r spetsöppningen på varje hydrocyklon, som förhåller sig till det volumetriska flödet Qf genom inloppsöppningen eller -öppningama på varje hydrocyklon så, en fçsrnàllendei Qe/Qf ligger inom intervallet obs-geo ' 10 15 20 25 30 512 869 21 c) basändesutloppskanalen på hydrocyklonerna är försedd med ett centralt och axiellt anordnat blockeringsorgan B med cirkulårt tvärsnitt, varvid förhållandet mellan diametem Dd på detta blockeringsorgan och diametern Db på basutloppsöppningen ligger inom ett intervall av från 0.1 till 1.2.

25. Anordning enligt krav 24, i vilken förhållandet mellan diametem Dd på blockeringsorganet vid änden E och diametem Db på basutloppsöppningen hålles inom ett intervall av från 0.1 till 0.9.

26. Anordning enligt krav 25, i vilken blockeringsorganet B är anordnat inom ett centralt utloppsrör T vid hydrocyklonens basände och utsträcker sig axiellt från basutloppsöppningen in i hydrocyklonkammaren.

27. Anordning enligt krav 26, i vilken änden E på blockeringsorganet B är anordnad på ett avstånd av 0 till 5 gånger diametern Db på basutloppsöppningen inne i hydrocyklonkammaren.

28. Anordning enligt krav 24, i vilken blockeringsorganet B är anordnat inom ett centralt utloppsrör T vid hydrocyklonens basände och utsträcker sig axiellt med sin ände E inom detta rör.

29. Anordning enligt krav 28, i vilken änden E på blockeringsorganet är anordnad på ett avstånd av 0 till 5 gånger diametem Db på basutloppsöppningen i flödes- riktningen räknat från basutloppsöppningen.

30. Anordning enligt krav 28-29, i vilken centrålröret T vidgar sig iflödesriktningen och diametem Dd på änden E på blockeringsorganet hålles större än diametem på basutloppsöppningen Db. '

31. Anordning enligt krav 24-30, i vilken förhållandet mellan längden Lc på hydrocyklonkammaren och största kondiametem Dc på hydrocyklonerna ligger inom intervallet 5,2-6.5, förhållandet mellan basutloppsdiametem Db och största kondiametem Dc ligger inom intervallet 0.15-0.35, förhållandet mellan 512 869 .22 spetsutloppsdiametern Da och största kondiametern Dc ligger inom intervallet 0.18-0.30 och förhållandet mellan basutloppsytan och spetsutloppsytan är mindre än1.

32. Anordning enligt krav 22-31, vilken också innefattar hydrocykloner D för avskiljning av sand, bark och tunga partiklar för behandling av rejekt från hydrocyklo nerna C.