SE513746C2 - Silarrangemang i en kontinuerlig kokare - Google Patents

Description

513 746 2 Uppfinningen avser speciellt (men inte exklusivt) ett fördelaktigt apparaturmässigt arrangemang för att åstadkomma en kokning enligt det nya sättet, framförallt avseende kokare byggda enligt en äldre princip bestående av en övre medströms kokzon och en nedre motströms tvättzon.

Arrangemanget är nödvändigt p g a vissa praktiska problem som följer som en konse- kvens av en isotermisk kokprocess. Ett första sådant problem är svårigheten att effek- tivt komma upp i och hålla temperaturen i den nedre delen av kokaren, d v s den del som normalt utnyttjas för tvättning.

Huvudsyftet är att skapa en effektivare silanordning för att förbättra cirkulationen och som en konsekvens härav även temperaturdistributionen i kokaren. Det har härvid visat sig vara fördelaktigt att använda ett nytt koncept för kokarsilsarrangemang framför allt i samband med byggande av nya kokare av alla typer, helst enligt den nya processen, men även i förbindelse med ombyggnad av befintliga kokare.

Vidare är det ett syfte med uppfinningen att skapa ett effektivt backspolningssystem för att rensa silytorna effektivt. Speciellt har arrangemanget av rör och ventiler i detta avseendet som syfte att vara av en fördelaktig sort, kostnadsbesparande, etc.

Kort figurbeskrivning I figurblad 1 jämföres i tre diagram mellan isoteiïnisk kokning och s k modifierad kon- ventionell kokning (MCC). I figurblad 2 visas ett diagram som beskriver delignifie- ringsgrad och viskositet (viskositeten anses normalt ange massans hållfasthetsegen- skaper) och i figur 3A, B och C visas hur man kan bygga om en befintlig kokare med användning av cirkulära silar som används enligt den nya processen och speciellt olika utföranden av backspolningssystem.

Figur 4 visar den lägre delen av en kokare sett från sidan, vilken kokare har ett lägst anordnat silarrangemang av en konventionell sort som har en header och över vilket lägre silarrangemang det är anordnat en föredragen sort av fyrkantiga silarrangemang.

Figur 5 visar ett tvärsnitt av kokaren enligt krav 4 längs en horisontell linje. Figur 6 visar ett tvärsnitt i perspektiv av ett föredraget utförande av en rektangulär sil enligt uppfinningen. Figur 7 visar den lägsta delen av en foredragen sil i tvärsektion längs en - 513 746 3 vertikal linje. Figur 8 visar en föredragen sil sedd framifrån och fig 9 är en sidovy av samma sil.

Detaljerad beskrivning I den första figursidan visas tre stycken diagram som jämför olika resultat vid iso- termisk kokning och konventionell modifierad kokning (MCC). Dessa överraskande positiva resultat visar enligt det övre diagrammet att man vid en given mängd satsad alkali erhåller väsentligt lägre kappatal med isotermisk kokning. Vidare visar det andra diagrammet att man erhåller påtagligt bättre hållfasthetsegenskaper vid kokning ner till samma kappatal. Därutöver visar det tredje diagranunet att man även vinner fördelen att spillmängden ved (spethalten) minskar. Lägger man dessutom till att man totalt sett gör väsentligen energibesparingar vid konstanthållning av temperatumivån förstås att resultaten kan uppfattas som överraskande positiva. I figur 2 påvisas dessutom att man med hjälp av den uppfinningsmässigajjletoden kommer ned i mycket låga kappatal vid bibehållen god hållfasthet hos massan (viskositet kring ca 1000) efter oxygendeligni- fiering. Således kan man vid användning av den uppfinningsmässiga metoden i efter- följande bleksteg använda så kallade miljövänliga blekkemikalier, såsom peroxid och ozon, utan att riskera för låg hållfasthet för blekning upptill den ljushetsnivå och där- med också den renhetsnivå som marknaden kräver. l figur 3A visas den nedre delen av en kokare 1, som skall symbolisera ett befintligt kokarskal till vilken anordnats ett nytt kokarsilsatrangemang 2 för att kunna höja tem- peraturen i motströmszonen. Kokarengäárgav den typ som har en övre medströmsdel och en undre motströmsdel. I medtrömszonen upprätthålles normalt i en sådan kokare full koktemperatur (d v s ca I62°C för lövved och ca l68°C för batrved) medan i mot- strömsdelen, som i huvudsak är en tvättzon, är temperaturen ca 135°C i nivå med undre silen.

I fortsättningen kommer den motströrnsfzuontlv kokaren som anordnas med ett ytter- ligare silarrangemang att refereras till som kokzon även om den enligt konventionell drift är att betraktas som en tvättzon. ' Det nya kokarsilsarrangemanget 2 (i figur 3A) består av ett antal cirkulära silar 2A för avdrag 3 av kokvätska i kokarens nedrgçlgl och är anordnat strax ovanför nedre sil- arrangemanget IB, företrädesvis max_p_l_,z§__meter ovanför och mer föredraget max l - 513 746 4 meter ovanför, mätt från övre kant på nedre kokarsilsarrangemanget till undre kant på det nyordnade kokarsilsarrangemanget. Tvättvätska tillföres den nedre delen av koka- ren genom en inflödesanordning 4 monterad i närheten av kokarens botten 1A och kokvätska (alkalitillsats) genom centralrören 5A, SB. Den kokade massan uthämtas via en ledning lE ifrån kokarens botten.

Det ena av dessa centralrör 5A, som tillhör kokarens ursprungliga system, förtränger till kokarens nedre silarrangemang IB varefter vätskan efter uppvärmning via den första värmevâxlaren 6A genom nämnda rör mynnar i nivå med sistnämnda kokarsils- arrangemang. Del av vätskan strömmar därefter motströms upp mot det nyanordnade kokarsilsarrangemanget 2. Avdraget från detta system passerar genom nämnda led- ningsarrangemang 3 och upphettas via en värmeväxlare 6B till önskad temperatur innan det via ett andra, nyanordnat centralrör SB mynnar strax ovanför det nyanord- nade kokarsilsarrangemanget 2. Del av den sålunda tillförda kokvätskan, som således har uppnått önskad temperatur (t ex l58°C), kemikaliestyrka och fördelning (spridning) över kokarens hela tvärsektion, strömmar vidare uppåt i kokaren. l ett mel- lersta kokarsilsarrangemang 1D avdrages den förbrukade kokvätskan tillsammans med utlösta vedsubstanser för vidare behandling.

Ytan på vardera silelement 2A göres relativt liten, företrädesvis understigande 0,3 m2, t ex om en kvadratisk sil används är ett mått på ca 500 mm x 500 mm att föredra. En fördel med silelement med liten area är att man kan erhålla en effektiv backspolning vilket ofta är av stor vikt för att cirkulationsflödet skall fungera effektivt. Det nya sil- arrangemanget 2 är företrädesvis anordnat med ringrör ZC ifrån vilket en enskild led- ning går till vait och ett av silelementen 2A. Med hjälp av en sådan konstruktion och ett därtill hörande ventilarrangemang kan man på ett effektivt sätt backspola ett be- gränsat antal (exempelvis 4) silenheter 2A i taget. Tack vare den relativt lilla totala silytan som då backspolas (exempelvis 0,5-1 m2) fås mycket effektiv backspolning som rensar silama vilket gör att cirkulationen blir högeffektiv.

I figur 3B visas ett första exempel på hur ett sådant backspolningssystem kan arrange- ras. Som ett exempel har backspolningssystemet visats i förbindelse med cirkulära silar, men kunde naturligtvis också användas för kantiga silar, t ex rektangulära silar.

Backspolningsvätskan sarnlas via en grenledning 7 (huvudledningen för backspolning) från vätskan som cirkulerar från silar 2A via ledning 3 och ut genom centralröret SB.

Vätskan som matas in i huvudbackspolningsledningen 7 matas därefter sekventiellt till - 513 746 5 de olika silama 2A med hjälp av ett antal ventiler 8,9 (se den förstorade delen av figur 3B). Förutom de två ventilema som är nödvändiga för varje sil 2A för att åstadkomma backspolningen är det också anordnat en huvudventil 10 som gör det möjligt att totalt stänga vätskeflödet från och till en sil. Vätskan dras av från silelement 2A via ett ring- rör 2C (och vidare via huviidrör 3) när således huvudventilen 10 och avdragsventilen 9 då är öppna medan backspolningsventilen 8 då är stängd.

Under backspolning öppnas huvudventilen 10, avdragsventilen 9 är stängd och back- spolriingsventilen 8 öppen. Helst göres detta i ett sekvenssystem så att fyra silar back- spolas samtidigt medan de övriga silama, t ex 20 drar av vätska. Därför är i det före- dragna fallet trycket i huvudledningen för backspolning 7 i stort sett konstant.

I figur 3C visas en föredragen form för arrangemang av backspolningssystem (som också kan användas för kantiga silar). Även här finns en huvudledning 3 för avdrag av vätska och huvudledning 7 för tillsats av backspolningsvätska. Två silelement 2A är förbundna med varandra via en ledning som formar en s k loop. Denna loop har en öv- re del 13A som är förbunden med backspolningsledning 7 via grenledning 7A. En ventil 11 är anordnad i denna grenledning 7A. Den lägre delen av loopen 13B är för- bunden med en grenledning 3A som är kopplad till avdragsledning 3. En ventil 12 är anordnad i avdragsgrenledningen 3A. (Under avdrag är ventilen I 1 i den övre grenled- ningen 7A stängd medan avdragsventilen 12 är öppen. Vätska blir då avdragen från bägge silama 2A via den lägre delen av loop 13B och grenledning 3A och vidare in i avdragsledning 3. Under backspolningen som är Sekventiell är den övre ventilen l 1 öppen och den lägre ventilen 12 stängd och backspolningsvätska inmatas då via gren- ledning 7A genom den övre delen av loop 13A in i bägge silama 2A i avsikt att rensa silframsidorna. Fördelen med senast beskrivna system är att ventilantalet blir reducerat i förhållande till konventionellt arrangemang.

I figur 4 visas den lägre delen av en kokare som har blivit konstruerad för att möjlig- göra högeffektiv vätskedistribution i den lägre delen. Funktionen av kokaren är den samma som för den som visas i viktig skillnad är, dock, att kokaren som visas i figiir 4 har två silarrangemanger IB, 2 placerade inom den lägre cylindriska de- len IE (den s k lägsta step-out) av kokaren. Så som kan ses av figur 4 (se också figur 8) omfattar det andra silarrangemanget 2 ett antal av rektangulära (helst kvadratiska) sil- element 2A som är anordnade på ett schackformigt närliggande vis, över det lägre sil- arrangemanget IB. Det lägsta silarrangemanget lB (som redan har nämnts) är av kon- - 513 746 ' 6 ventionell typ omfattande en cirkulär rad av ett antal silar som vardera är i förbindelse med en header volym via vilken vätskan avdrages från silama in i cirkulationsflödet via en upphettningsanordning 6A och vidare in i centralröret 5A. Vidare visas i figur 4 att varje silelement 2A är försett med ett individuellt inlopp och utloppsrör 15 för av- dragsvätska resp backspohiingsvätska.

För att utföra backspolning kan vilken som helst av de två metodema beskrivna i för- bindelse med figurerna 3B och 3C användas men metoden enl 3C är att föredra. Vidare i denna förbindelse kan det noteras att effekten av backspolningen av varje sil är mot- satt proportionellt till antalet av silar som blir backspolade samtidigt då flödet är i huvudsak konstant, d v s det är mer effektivt att leda allt flöde till två silar än till fyra.

T ex kan fyra silar samtidigt bli avstängda från avdrag men endast 2 av dem bli back- spolade samtidigt. Om t ex varje sätt av fyra silar avstänges från avdrag för en period av 20 sekunder, kan endast två av dem bli backspolade under de 10 första sekunderna och därför det kvarstående paret under de sista 10 sekundema. Vid användning av detta system kommer varje sil att bli backspolad var fjärde minut under 10 sekunder. Ännu mer effektivt skulle det vara att backspola en sil i taget, t ex under 5 sekunder.

I figur 5 är visat ett tvärsnitt längs en horisontal linje av kokararrangemanget visat i figur 4. Det framgår av figuren att silarna inte går igenom väggen 1A av kokaren l utan enbart ett rör 15 för avdrag och tillsättning av vätskan.

Figur 6 visar i perspektiv en sil enl det föredragna utförandet av uppfinningen. Således visas att varje silelement 2A är svetsat till innerytan av kokarskalet 1. Det är viktigt att silen är svetsad till kokareväggen 1A på så vis att en tätriingsfunktion uppnås för att ha möjlighet till att backspola silama 2A på ett effektivt sätt.

I detta utförandet (icke exklusivt) visas stavar 3 som utgör silytan 3A. Stavama är svet- sade till vertikala stänger 4. Stavama 3 har helst en höjd (H) som betydligt överskriver bredden (B). Avståndet mellan stavarna är normalt någonstans mellan 3 till 5 mm.

Stången 4 är företrädesvis gjord av ett material med exceptionell styrka, så att stavarna 3 kan få stöd utan andra stödjande delar. (Se vår patentansökan SE93 00504). En klack 7 stödjer varje stång 4 vid varje ände. Klackama 7 är också svetsade 9 till kokarskalet IA. _ 513 746 7 Så som redan har nämnts skall varje sil fästas på så sätt att en volym bildas bak silbak- delen 3B och mellan kokarskalet 1A som är huvudsakligen avtätad, d v s den kan en- bart kommunicera via gapet mellan stavarna 3 och utlopp och inloppsrör 15. För att möjliggöra detta tätningsarrangemang är silen arrangerad med L-forrnade stänger 10 längs sin periferi. (Se också figur 7). Vid den vertikala kanten av denna periferi är dessa L-forinade stänger 10 fästade på sig vertikalt utsträckande stöd 13, vilket stöd är svetsat till kokarskalet 1A och vilket stgöd>l§ har en höjd som vida överträffar den tota- la höjden av stavarna 3 och stängema 4. Höjden är anpassad på så sätt att stången 4 vilar på klacken 7 när insidan av den L-formade stången 10 vilar på den inåtvända ytan av stödet 13. Också längs den horisontella periferin av silen 2 används samma princip, d v s ett horisontellt arrangerat stöd 14 svetsat till kokarskalet 1A, vilket stöd är för- enat med en L-foimad del 5 av silen 2 som har en huvudsakligen horisontell utsträck- ning. l figur 8 och 9 visas att inlopps- respektive utloppsröret 15 är placerat i den lägre delen av silen för att möjliggöra effektivt avdrag av vätska. Den horisontella L-formade delen 5 av silen 2 är konstruerad på ett sätt så att hängning av massan undgås. Därför är den arrangerad på ett avstånd från silytan och har vinklar som är fördelaktiga for detta ändamål. Dessutom är slitsar SB anordiifiagle för att motta de utåtstickande hömen av stavama 3. När silen behöver att bli isärtagen tas svetsama som fixerar de L-formade stängema 5 och 10 på stöden 13, 14 bort (t ex med hjälp av slipning). Därefter kan en ny sil fästas till stöden 13, 14 på ett sätt motsvarande det som har beskrivits ovan. Det vertikala stödet 13 har en sådan bredd att två silar kan stödjas på det på ett sådant sätt ett gap bildas mellan de två bredvid varandra anordnade L-forrnade stängema l0, för att ge plats för svetsning respektive slipning.

Uppfinningen är inte begränsat till vad som har beskrivits ovan utan kan varieras inom ramen av de följande patentkraven. Således är det klart för en fackman att vilken som helst typ av kokare kan utrustas meddgegsovan beskrivna typ av sil och att denna typ av sil kan monteras vid vilken som helS_I_\Llivå___i_r¿gm en kokare. Således kan t ex en kokare av den s k MCC-typen eller den hydrauliska typen, också med fördel utrustas med ett kokarsilsarrangemang enl uppfinningen för kokning, s k isoterm-kokning eller icke isoterrn-kokning. I tillägg kan den föredragna metoden bli använd i förbindelse med alla typer av kokvätskor, även om metoden i huvudsak är avsedd för att producera sul- fatrnassa. Dessutom är det klart för critfltsßlqrian att uppfinningen inte är begränsad till de ovan som exempel angivna temperaturnivåema. Dock är det i denna förbindelse för- - 513 746 8 delaktigt att den genomsnittliga temperaturnivån i kokaren överstiger +I50°C men att den är lägre än +l65°C, och företrädesvis är mellan +150-155°C för lövved och mellan +160- 165°C för barrved, och mer föredraget att den genomsnittliga temperaturen i kokzonen/zonerna är ca +l51°C il°C när vedmaterialet är lövved och att den genom- snittliga temperaturen i kokaren är +159°C i1°C när vedmaterialet är barrved. I tillägg förstås att silarna kan avvika från en rent kvadratiskt form, t ex rektangulära silar kan också användas. Vidare kan påpekas att både gamla och nya kokare kan utmstas med silar enl uppfinningen. Vidare kan det noteras att baskonstruktionskonceptet också kan användas med andra silytor än stavsilar, t ex slitsade silytor. I ett extremt utförande kunde det möjligtvis användas andra typer av fastmetoder än svetsning så som limning, sanunanskruvning med tätningsmedel etc, för att framskaffa den tätade volymen bak varje silyta. Även om det är föredraget att använda ett rör 15 för varje sil 2A kan det naturligtvis vara möjligt att förbinda två eller flera silar till ett och samma rör.

Claims (10)

- 513 746 “7 PATENTKRAV

1. Kokare for kontinuerlig kokning under förhöjt tryck och temperatur av fiberrnaterial i en vertikal kokare(_l)varvid inmatning av fiberrnaterial och kokvätska sker i toppen av kokaren, avdrag av begagnad koklut göres från åtminstone ett forsta silsarrangemang (ID) mellan toppen och bottnen av kokaren, och fibermaterial utrnatas från bottnen (IC) av kokaren, varvid minst ett andra silarrangemang (2) är anordnat i den lägre halvan av kokaren, k än n e t e c k n a d a v att minstett av nämnda silarrangemang (1, 2) har minst ett silelement (2A) med en huvudform som är av kantigt utförande, företrädesvis rektangulär, mest föredragen kvadratisk, med en silyta (3A) med en total area mindre än lm* och som är fástad till kokarväggen ( 1A) så att det formas en avtätad volym (V) från vilken vätska enbart kan tillsättas eller avdrages via nämnda silyta (3A) och en inlopps- respektive utloppsanordning (15), som går igenom kokarväggen (IA).

2. 1. En kokare enl krav 1, k ännete cknad av attnärrmdasilelement(2A)består aven silytesarnmanställning (3, 4, 5, 10) som är stöttad på klackar (7) varvid nämnda klackar (7) understödjer varje ände av åtminstone en horisontellt arrangerad stång (4).

3. En kokare enl krav 2, kännetecknad av attnärrgndasilQA), somhelstärsarrrrnansattmed hjälp av svetsning, är ínfäst i kokarskalet med hjälp av svetsning.

4. En kokare enl krav l, k ä n n e t e c k n a d a v a t t närrgnda sil (ZA) är arrangerad inom den nedersta utvidgade delen, den s k lägsta step-out, av kokaren (lA).

5. En kokare enl krav 4, k ä n n e te c k n a d a v a tt ett antal närrmda silelement (ZA) är anordnade inom nänmda del av kokaren (1). 513 746 /Ö

6. En kokare enl krav 5, k ä n n e t e c k n a d a v a tt nämnda antal silar (2A) omfattar två cylindriska rader i vilka silama (2A) är anordnade i avsikt att forma ett schackforrnigt mönster.

7. En kokare enl krav 5, kännete cknad av att nämndaantalsilar(2A)ärf“örbundnatillett backspolningssystem (7) med hjälp av vilket ett begränsat antal silar (ZA), företrädesvis fyra, kan backspolas inom ett bestämt tidsintervall medan de återstående silarna (2A), företrädesvis 20, avdrager vätska fiån kokaren (1).

8. En kokare enl krav 1, k ä n n e te c k n a d a v a tt närrmda kokarsilsarrangemang (2) består av ett antal silar (2A) som är konstruerade för att avdraga förträngd vätska för tillsättning till ett centralrör (SB), som utmatar i närheten av, helst omedelbart ovanför, nämnda silarrangemang.

9. En kokare enl krav 8, k ä n n e t e c k n a d a v a tt åtminstone ett tredje sílarrangemang (lB) är anordnat nedanför nämnda andra silarrangemang (2) och att avståndet mellan den övre kanten av det tredje kokarsilsarrangemanget(1B) och den lägre kanten av det andra kokarsilsarrangemanget (2) är mindre än 5 meter, företrädesvis mindre än 2 meter och mest föredraget mindre än l meter.

10. En kokare enl krav 1 eller 9, k ä n n e t e c k n a d a v a tt det andra silarrangemanget (2) efterrnonterats i ett befintligt kokarskal (1).