SE522273C2 - Förfarande för framställning av mekaniskt raffinerad pappersmassa - Google Patents

Description

522 273 fluidmässigt förbundnai serie. Av enkelhetsskäl skall uppfinningen enligt dessa utföringsexempel eller -varianter hänvisas till som RTS2-systemet eller RTS2- PIOCCSSCII.

Då man vid laboratorietester enligt den föreliggande uppfinningen använt gran- mäld uppnåddes latency chest freeness-nivåer vid 200 ml, med krav på en total specifik energi för raffinören på endast 1348 kWh / ODMT . Relativt konventionell TMP-massa kan processen enligt den föreliggande uppfinningen uppnå förbätt- rade hållfasthetsegenskaper och lägre spetinnehàll, samtidigt med besparingar på mer än 400 kWh / ODMT i energikrav.

En ytterligare förbättring av RTSQ-systemet och -processen kan uppnås genom noggrant val av olika raffinörplåtxnönster, temperatur, effektiv uppehållstid samt raffinörhastighet i den andra raffinören. I vissa fall kan det vara att föredra att förhållandena i den sekundära zonen är något mindre hårda än i den primä- ra zonen, dvs. ett tryck inom intervallet 65-85 psi, en uppehållstid i intervallet under 30 sekunder och en rafñnörhastighet av 1800-2600 varv per minut i den sekundära zonen, att jämföra med ett tryck i intervallet 75-95 psi, en uppehålls- tid av 15 sekunder eller mindre och hastigheter på 2000-2600 varv per minut i den primära zonen. I ett utfórlngsexempel där de primära och sekundära raffi- neringszonerna föreligger i en enda maskin och skivrotationshastigheterna kan antas vara identiska föredras det, att förvärmningsuppehållstiden och - temperaturen i den sekundära zonen är något mindre än i den primära zonen.

Exempelvis kan det sekundära raffineringstxycket vara upp till en bar längre än det primära raffineringstrycket.

Kort beskrivning av ritningarna Dessa och andra syften och fördelar med uppfinningen kommer att framgå för fackmän inom detta område utgående från den följande beskrivningen, vilken är ord med hänvisning till de bifogade figurerna, pà vilka: 522 275 Fíg. 1 är en systemåtergivning av ett första utföringsexempel på uppfinningen, i vilket de primära och sekundära raffinörerna är åtskilda; Fig. 2 är en systemätergivning av ett andra utföringsexempel på uppfinningen, där de primära och sekundära raffineringszonerna är placerade inuti en enda raffineringsmaskin; Fig. 3 är en schematisk återgivning av en alternativ raffineringsmaskin för an- vändning i utföringsexemplet enligt fig. 2, där en ängseparator är placerad mel- lan den primära raffineringszonens utlopp och matningsmekanismen för den sekundära raffineringszonen; Fig. 4 är en grafisk jämförelse av freeness-tal mot applicerad energi enligt upp- finningen i jämförelse med konventionell TMP; Fig. 5 och 6 är grafiska jämförelser av dragindex avsatt mot freeness-tal och av- satt mot applicerad energi, för den föreliggande uppfinningen jämförd med kon- ventionell TMP; Fig. 7 och 8 är grafiska jämförelser av spetirinehåll avsatt mot freeness-tal och avsatt mot applicerad energi för den föreliggande uppfinningen jämförd med konventionell TMP; Fig. 9 och 10 är grafiska jämförelser av spridningskoefficienten avsatt mot free- ness-tal och avsatt mot applicerad energi, för den föreliggande uppfinningen jämförd med konventionell TMP; Fíg. 1 1 ochl2 är grafiska jämförelser av opacitet avsatt mot freeness-tal och av- satt mot applicerad energi, för den föreliggande uppfinningen jämförd med kon- ventionell TMP; 522 273 4 Fig. 13 och 14 är grafiska jämförelser av klarheten avsatt mot freeness-tal och avsatt mot applicerad energi, för den föreliggande uppfinningen jämförd med konventionell TMP; Beskrivning av de föredragna utföringsexemplen Fig. 1 återger ett parti av en massaraffineringsanordning 10, vilken inkluderar den föreliggande uppfinningen och i vilken lignocellulosahaltigt material, såsom träilis, levereras till en pluggskruvmatare 12, vilken har en roterande skruv 14 associerad till en avsmalnad vägg 13 och medelst vilken matningsmaterialet transporteras för behandling samtidigt som det bildas en tryckbarriär i form av en plugg vid pluggskruvrnatarens 12 utlopp. Flismaterialet deponeras via en ångseparator 18 för gravitationsmatning till ett förvärmnirigskärl 20, vilket vid sin botten har en hastighetsvarierbar högtryckstransportskruv 22. Skruven 22 avsätter det förvärmda flíset via en ångseparator 24 på matningsmekanismen, typiskt en bandskruv 30, vilken är associerad med den primära raffinören 32.

Raffinören 32 innehåller en roterande skiva (icke visad), som konfronterar en stationär eller motroterande skiva, för att därigenom definiera en primär raffine- ringszon mellan dessa. Den roterande skivan är monterad på en rotor, som i sin tur är driven av en motor 33, vilken företrädesvis också roterar bandmataren 30.

Det ovannämnda systemet kan anses vara ett kopplat system, så tillvida att trycket och temperaturen är väsentligen konstant mellan den tryckbarriär, som definieras nära pluggskruvmatarens 12 utgång och det högtryck som etableras mellan de relativt varandra roterande skivorna i raífinören 32. Förhållandena mellan tryckbarriären vid pluggskruvmatarens 12 utgång och raffinörens 32 utlopp via ventilen 43 till blåsledningen 42 är väsentligen enhetliga och med en måttnadstemperatur/mättnadstryck som är högre än konventionellt och ligger i I området 75-95 psi (manometertryck), vilket motsvarar ungefär 90-110 psi (ab- solut tryck); 517-655 kPa (manometertryck); 618-756 kPa (absolut tryck) ; 320-335°F och l60-170°C. 522 273 Förvärmningsmíljön med mättad ånga har ett högt energiinnehåll och ångan kan sugas bort via separatorerna 18 och 24 genom ledningen 26 för eventuell återanvändning i anläggningen via ledningen 16. Eventuellt kan kemikalier eller andra fluider via ledningen 28 introduceras i matningsmaterialet under för- värmningen. Även om ett konventionellt ångkärl 20 visas i fig. 1 bör det drivas i enlighet med RTS-processen genom vidmakthållande av en mycket låg flisnivå, så att över- gångstiden från pluggskruvmatarens 12 utgång till införing vid bandmataren 30 huvudsakligen bestäms av den valda hastigheten hos den hastighetsvariabla överföringsskruven 22. Förvärmningsuppehållstiden (i detta utfóringsexempel från pluggskruvmatarens 12 utgång till bandmataren 30) skall vara mindre än 30 sekunder, företrädesvis inte mer än ungefär 15 sekunder, och i många fall helst i intervallet 5- 1 0 sekunder.

Skivrafñnören 32 arbetar med hög hastighet, företrädesvis över 2000 varv per minut, och med en särskilt föredragen hastighet av 2300-2600 varv per minut.

Alternativt skulle en dubbelskiverafñnör (dvs. en som har motroterande skivor eller liknande) arbeta över 1500 varv per minut, med en särskilt föredragen has- tighet av åtminstone 1800 varv per minut, t.ex. 2300 varv per minut.

Enligt en önskvärd variant är ångkärlet eliminerat, och pluggskruvmataren 12 matar den trycksatta överföringssknlven 22 direkt via ångseparatorn 18. Hos varje variant gäller att så snart matningsmaterialet har höjts till den höga tem- peraturen, dvs. tillräckligt för att fibrerna i detta skall vara över glastransitions- temperaturen Tg, företrädesvis 10-20°C eller mer, upplever inte materialetme- kanisk kompression.

Matningsmaterialet kan emellertid i förväg konditioneras före förvärmningsste- get genom komprimering vid förhöjda temperaturer och tryck, såsom beskrivs i den internationella ansökan PCT/US98/ 14710 publicerad den 18 februari 1999, med titeln "Method of Pretreating Lignocellulose Fiber Containing Material for the Pulp Making Process". 522 273 Den partiellt raffinerade massan töms ut via blåsledningen 42, vilken vid öpp- ningen av ventilen 43, efter ett primärt rafñneringstryck av 85 psi, ligger vid ett tryck på typiskt 30 till 60 psi. Det partiellt rafñnerade materialet färdas längs blåsledningen 42 och matas direkt in i en sekundär högkonsistensskivraffinör 44 via en matningsmekanisrn, såsom en bandskruv 45. Skivraffinören 44 kan drivas av en motor 46 med vilken känd utformning som helst.

I enlighet med den föreliggande uppfinningen är den raffineringsprocess som är associerad med den sekundära rafíinören 44 också optimerad inom ett R, T, S- fönster. Av enkelhetsskäl skall Rl, T1, S1 beteckna de primära förhållandena och RQ, Tg, S2 beteckna de sekundära förhållandena.

Med hänsyn till den sekundära rafñneringen kan förvärmningsuppehållstiden Rg för det matningsmaterial som skall matas in i den sekundära rafñnören 44 mätas från punkt A till punkt B såsom visas i fig. l. På liknande sätt kan tem- peraturen T2 över glastransitionstemperaturen för materialet bibehållas från punkt A till punkt B. Det skall inses att ångtemperaturen kan vara något lägre än den temperatur, vid vilket fliset förvärms innan det förs in i den primära raf- finören 32. Vid det sekundära raffineringssteget är matningsmateríalet massa snarare än träflis. De ligninrika mellanlamellerna är därför direkt exponerade för ångan vid Tz, vilken bör hållas vid en lägre temperatur än Ti för att minime- ra termiska förmörkningsreaktioner. Därför kan den nedre änden hos tempera- turintervallet hos T 2 ligga under den för T1, dvs. Tg ligger i området 60-85 psi och Ti i området 75-95 psi. Uppehållstidsintervallet RQ skall typiskt ligga vid eller under den nedre änden för intervallet för primär raffinering, dvs. i området 1-10 sekunder, företrädesvis 2-5 sekunder. Om den sekundära rafñnören 44 är en raffinör med enkel skiva, bör höghastighetsrotationen S2 vara inom samma intervall som för den primära raffinören 32, dvs. 2000-2600 varv per minut, och om den är en raffinör med dubbla skivor, bör intervallet vara 1800- 2300 varv per minut. Den helt raffinerade massan töms ut från raffinören 44 via ventilen 49 och en blåsledning 48 för efterföljande behandling. Blekningsmedel eller andra kemikalier kan eventuellt från en källa 40 föras in via ledningarna 34 och 36 efter en mätning vid ledningen 38. 522 273 I ett laboratorietest som är analogt med den systemutformning som visas i fig. 1 raffinerades granträflis i det första steget genom användning av en 36 tums, trycksatt enkelskiveraffinör, följt av ett andra steg i en separat 36 tums, tryck- satt enkelskíveraffinör, för utvärdering av den såsom ovan summerade RTSg- processkonñgurationen. I ett första test gjordes körningar med samma tvårikta- de raffinörplattmönster (D14B001, erhållbar från Durametal Corporation, Mun- cy, Pennsylvania) som arbetar på rotorn och statorn i både de primära och se- kundära raffinörerna. Tabell 1 summerar de optimala förhållanden som uppnås utifrån dessa körningar.

Tabell 1 Primär Sekundär TMP RTS TMP RTS RTS2 Tryckskruvniatare (rpm) 1 8 18 40 40 40 Utspädning (gpm) 3,0 3,0 2,0 2,0 2,0 Tryck (psig) 40 85 40 40 70 Kvarhållning (minuter) 3,0 0,1 5 * * * Rafñnörhastighet (rpm) 1 800 2600 1800 1 800 2300/ 2600 Asterisken i Tabell 1 indikerar att en liten starttid fordrades vid påbörjandet av körningarria (15 sek) för att etablera en stabil nivå i det vertikala ängrör, som matar den sekundära raffinörens matningstransportör. Vid verklig anläggnings- drift är uppehållstiden för matning till det sekundära raffineringssteget lägre, för att möjliggöra ytterligare förbättrad lastbarhet och bättre optiska egenskaper efter det sekundära rafñneringssteget, dvs. direkt blåsníngsmatning via en pri- mär, trycksatt cyklon vid verklig anläggningsdríft.

Ett raffineringstryck pä 70 psi valdes för det andra raffineringssteget för att mi- nimera de termiska fórmörkningsreaktionerna och för att minimera nivåerna med avseende på kemiskt syrebehov (COD=chemical oxygen demand). Detta tryck är också önskvärt, eftersom det representerar ett praktiskt intervall för 522 27s implementering av uppfinningen i den konstruktion som skall beskrivas nedan med hänvisning till fig. 2 och 3, genom modifiering av känd utrustning (dvs.

HXD 64-raffinören, tidigare erhällbar från Kvaerner Hymac, Inc., nu tillgänglig från Andritz lnc. Muncy, Pennsylvania).

I ett annat test användes plâtmönstret Dl4BOO2 i rotorn och statorn hos den primära raffinören, men ett rafñnörplåtmönster med variabel stigning 36AOOl användes i rotorn och statorn hos den sekundära raffinören. En liknande plåt med variabel stigning beskrivs i USA-patentet 5 893 525 med titeln "Refinder Plate with Variable Pitch", vars beskrivning härmed införlivas som referens. En- ligt en variant har den primära rafñnören en riktad rotorplåt (modell 36604, till- gänglig från Andritz Inc., Muncy, Pennsylvania), och en statorplàt med variabel stigning, medan den sekundära raffinören har plätmönstret med variabel stig- ning på både statorn och rotorn. Resultat visas i Tabell 2: Tabell II Massakvalitetsjämförelse D14BOO2 mot 36604/ 36SAOO1 i primärsteget PRJMÄRRLÅTAR D14Boo2 R/s 366o4R/36sAoo1s SEKUNDARPLÅTAR 36sA0o1 R/s 36sA001R/s Primärt tryck (psi) 85 85 85 hastighet (ipm) 2600 2600 2600 Sekimdârt tryck 70 70 70 Sekimdär hastighet 2300 2300 2300 Frccness-tal (ml) 323 3 07 343 Specifik energi kWh/MT 998 1264 1245 Bulk 2,98 2,82 2,85 Sprängindex 1,5 1,9 1,8 Rivindex 10,9 1 1,0 1 1,3 Dragindex 27,9 3 5,7 34,8 Töjning 1,64 2,08 1,92 TEA 18,37 32,75 28,21 Spridningskoefficient 47,3 50,1 50,7 Klarhet (ISO) . 51,5 53,6 52,8 Spetirinehåll (%) 0,92 0,16 0,22 +28 maskstorlek (%) 39,9 41,4 40,6 -200 maskstorlek (%) 27,8 22,6 27,3 522 273 Mönstret med variabel stigning enligt 36SA00 l-plåten tillät högre nivåer av ap- plicerad last och stabilare raffinering jämfört med det mer konventionella, två- riktade Dl4B002-mönstret i det sekundära raffineringssteget. Den konfigura- tion som kombinerar 36604R/ 36SA00lS (primärsteg) och 36SAOO1R/ S (sekun- dërsteg) gav högre totala hållfasthetsegenskaper och bättre optiska egenskaper.

Den förbättrade klarheten med denna konfiguration beror förmodligen på bättre ängevakuering med 36SA00l-plåten. Stabil sekundärraffinörbelastning utfördes med framgång från 700 kWh / t till över 1000 kWh / t.

Tabell III jämför effekten av hög hastighet/ högt tryck vid sekundär raffinering mot standardförhållanden. Vid detta test avslutades de primära massorna med RTS-förhållanden.

Tabell III Effekt av hög hastighet / högt trvck vid sekundärstegsraffinering av primär RTS- maSSâ.

PROCESS RTS RTSfi RTS2 RTS? RTS RTS? Primär hastighet 2600 2600 2600 2600 2600 2600 Primärt tryck 85 85 85 85 85 85 Primär kvarhållning 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 0,16 mönster --------------------- --36604R/SA001 ---------------------- -- 36604R/ SA001 S Sekundàrt uyck 40 70 70 70 40 70 Sekundär hastighet 1800 2300 2600 2600 1800 2300 Sekundär-t mönster 36SA001 36SA00 1 36SA00 1 36SA001 36SA00 1 Freeness-tal (m1) 330 333 307 343 175 164 Bulk 3,13 2,98 2,82 ~ 2,85 2,71 2,58 Sprängindex 1,5 1,7 1,9 1,8 “ 1,9 2,2 Riv-index 10,9 11,1 11,0 11,3 8.8 9,5 Dragindex 31,1 32,7 35,7 34,8 35,6 40,9 Töjning 1,74 1,88 2,08 1,92 1,97 2,16 TEA 21,65 25,40 32,75 28,21 29,12 36,25 Opactct 91,5 92,6 94,4 93,3 94,9 94,2 Sprídningskoefficient 46,5 48,0 50,1 50,7 57,0 52,1 Klarhet (ISO) 52,6 52,9 53,6 52,8 51,6 52,5 Spetirmeháll (%) 0,36 0,36 0,16 0,22 0,16 0,08 +28 maskstorlek (%) 45,9 4 1,7 41,4 40,6 33,2 34,7 -200 maskstorlek (%) 22,7 23,6 22,6 27,3 27,4 26,5 Specifik energi 1513 1330 1264 1245 1644 1470 Energiskillnad -- 183 249 269 -- 174 (kWh/ MT) De RTS2-massor som producerades vid hög hastighet/ högt tryck i det sekundä- ra raffineringssteget hade förbättrade totala hällfasthetsegenskaper och lägre spetinnehåll än de RTS-massor de jämfördes med. Reduktionen i speciñk energi sträckte sig från 174 kWh / t - 183 kWh/ t (vid 2300 varv per minut) till 246-268 522 273 10 kWh/ t (vid 2600 varv per minut) i jämförelse med de motsvarande RTS-massor- l na vid ett liknande freeness-tal.

En ytterligare serie av tester kördes under användande av den riktade rotorn och statorn med variabel stigníng, i både de primära och sekundära raffine- ringspositíonerna. Tabell TV visar resultaten av dessa tester.

Tabell IV Jämförelse av TMP och RTS2-processer ínterpolerade vid 200 ml PROCESS TMP RTS2 Primär hastighet (rmp) 1 800 2600 Primärt tryck (psi) 40 85 Primär kvarhällning (min) 3,0 0, 16 Primärt mönster 36604R/ 36604R/ 36SA001S 36SA001S Sekundärt tryck (psi) 40 70 Sekundär hastighet (rpm) 1800 2300 Sekundärt mönster 366+4R/ 36604R/ SÖSAOOlS 36SAOO 1S Freeness-tal (ml) 200 200 Bulk (emil/g) 2,69 2,72 Sprängindex 2, l 2,2 Rivindex 1 0, 1 1 0,2 Dragindex 35,9 38,5 Töjning 1,90 1,98 TEA 30,8 32,5 Opacitet 92,9 92,8 Spridníngskoefficient 49,2 50, 3 ISO klarhet 52,2 5 1,4 Spetinnehåll (%) O, 1 8 0, 1 2 +28 maskstorlek (%) 4 1, 1 42,9 -200 rnaskstorlek (%) 2 1,3 1 7, 5 Specifik energi (kWh / MT 1766 1348 Energibesparing (kWh / MT) --- 4 18 Större kvantiteter av primär massa producerades och blandades för att möjlig- göra 3-4 sekundärkörníngar vid olika nivåer av specifik energi. Detta gjorde det möjligt att fastställa skillnader i krav på specifik energi mellan TMP- och RTS?- processerna. Tabell IV jämför de två processerna interpolerade vid ett freeness- tal av 200 ml. RTS2-massorna hade en minskning av kravet på specifik energi 522 273 ll med 418 kWh/ t i jämförelse med TMP-massan vid likadan freeness-talnívå.

Hällfasthetsegenskaperna och spridningskoefficienten för RTSQ-massan var hög- re. Klarheten var approximativt 0,8 ISO lägre. Detta kan vara ett resultat av la- boratoríebegränsning hos matningssystemet, vilket är konstruerat för träflis snarare än prímärmassa. Vid verklig drift med direktblåsning vid den sekundä- ra rafñnören (såsom visas i fig. 1) skulle klarheten hos RTS2-massorna kunna förväntas vara högre på grund av den kortare uppehållstiden mellan rafñne- ringsplåtarna (dvs. såsom observerats vid RTS-drift). Fig. 4-14 illustrerar en jämförelse av RTS2- och TMP-massakvalitetresultat med RTS2- raffmörplåtkonñguration enligt Tabell IV.

Fig. 2 illustrerar ett andra utföringsexempel på RTSQ-systemet 100, där de kom- ponenter som har likadana hänvisningsbeteckningar utför likadana funktioner med hänsyn till det utföringsexempel som visats och beskrivits för fig. 1. Dess- utom indikerar hänvisningssiffror med primtecken (') en konstruktion med lik- nande funktion, medan strukturer som inte tidigare beskrivits med hänvisning till fig. 1 har helt nya hänvisningsbeteckningar.

I det andra utfóringsexemplet 100 är förvärmningsbehandlingen identisk med den som beskrivits med hänvisning till utföringsexemplet enligt ñg. 1, så tillvida, att det förvärmda materialet går in i rafñneringsmatningsmekariísmen 30', där det skruvfonnade bandet snabbt levererar materialet in i raffinörhöljet. I detta utföringsexempel omsluter höljet de primära och sekundära raffinörerna, repre- senterade av den primära raffineringszonen 32' och den sekundära raffinerings- zonen 44'. Dessa zoner är definierade av en central rotor som har primära och sekundära sidor 50, 54, med rotorplåtar roterade av en gemensam drivmotor 332 En primär stator 52 med en därtill associerad plåt är anordnad med av- stånd från den primära rotorplåtens 50 yta för att definiera den primära raffine- ringszonen 32' mellan dessa. Hölj et är så format eller uppdelningsstrukturen är så posítíonerad, att det material som underkastas primär raffinering i zonen 32' inte går direkt till den sekundära raffineringszonen 44' utan snarare töms ut via ventilen 43' till blåsledningen 42' för införing i matningsmekanismen 45' till det sekundära raffineringssteget. Denna skulle typiskt också vara ett skruvformat 522 273 12 band som tillsammans med det primära matningsbandet 30' roteras av motorn 332 Det partiellt raffinerade materialet transporteras av matningsmekanismen 45' för introduktion i den sekundära rafñneringszonen 44', vilken är belägen mellan den sekundära rotorplåten 54 och en därtill associerad, sekundär stator med plåt 56. Det fullständigt rafñnerade materialet töms sedan ut via blåsled- ningen 48' för ytterligare behandling i enlighet med konventionell praxis.

Det skall inses att tryckskillnaden över ventilen 43' i blåsledningen 42' etableras genom skillnaden i raffineringstryck i den primära zonen 32' och den sekundära zonen 44'. Det skall emellertid inses att, såsom det är väl känt inom det aktuella teknikområdet, tryckprofilen mellan den rotor och den stator som definierar var- je zon inte nödvändigtvis är enhetlig på grund av genereringen av ånga under raffineringen av materialet.

Som ett implementerande exempel på det utföringsexempel på uppfinningen som representeras i fig. 2 är sex punkter identifierade vid P1, P2, ...P6. Trycket vid Pl kan varai intervallet 75-95 psi, trycket vid P2, P3, P4 och P5 i intervallet 60-85 psi, och trycket vid P6 mindre än 60 psi.

Fig. 3 representerar en variant 200 på det utföringsexempel som visas i fig. 2, varvid det material som töms ut från den primära rafñneringszonen 32' via led- ningen 42' blåses till en cyklon 66 för att separera en del av ångan från fibrerna. Ãnga extraheras via riktningen C och det partiellt raffinerade massamaterialet drivs med propeller nedåt i pilens D riktning. Fig. 3 visar också schematiskt vis- sa ytterligare detaljer som beskrevs men inte explicit visades i fig. 2. l förväg uppvärmt flismaterial kommer in på primärsidan i pilens A riktning via inloppsinsatsen 62 för transport via den primära raffinörmatarmekanismen 30' till den primära raffmörzonen 32'. Denna zon är definierad mellan den rotorski- va 58 som bär primärplåtar 50, och den intilliggande statorn 55, vilken bär pri- märstatorplåtar 52'. Den partiellt raffinerade massan ackumuleras i plenum g och töms ut via blåsledningen 42' under styrning av styrventilen 43', för intro- ducering i ångseparatorn 66. Den primära massan färdas i riktningen D in i den 522 275 13 sekundära zonens inloppsinsats 68 för introduktion i den sekundära matarme- kanismen 45'. Materialet passerar sedan genom den sekundära raffineringszo- nen 44', vilken är definierad mellan sekundära rotorplåtar 54 och sekundära statorplåtar 56, som bärs på statorn 59.

På konventionellt sätt kan den primära statorn 55 vara axiellt justerbar med hjälp av en styrmotor eller en hydraulkolvenhet med axel 60, 61. En tätning el- ler någon liknande restriktiv konstruktion 64 förhindrar material från att passe- ra från plenum g direkt till plenum b. Istället töms den helt raffinerade massan i plenum _t_> ut via blåsledningen 48' under styrning av ventilen 49'.

En av de större fördelarna med den föreliggande uppfinningen är att, med an- vändning av RTS i den primära rafñneringen, ñbertemperaturen har ökats till klart över den hos konventionell primär TMP. Detta representerar en hög nivå av termisk mjukgöring före den sekundära rafñneringen. Den initialt höga tem- peraturen i det primära steget uppnås med selektiv värmechock i flisform för att förhindra klarhetsförlust. Medan flis- /fibertemperaturen ligger över Tg förblir ligninets temperatur företrädesvis under T g. Detta slår igenom vid förberedelse för sekundärstegsrafñneringen med hög skivhastighet, dvs. hög hastighet kan utnyttjas utan fiberskada. Dessutom gör den höga RTS-fibertemperaturen det möjligt med om så önskas sekundärstegsdrift vid eller till och med under tempe- raturen för det primära steget.

Det skall sålunda inses att enligt en bred aspekt uppfinningen är inriktad på ett förfarande för producering av mekaniskt raffinerad massa utifrån matníngsma- terial som innehåller lignocellulosafiber, varvid matningsmaterialet förvärms vid en temperatur över glastransitionstemperaturen (Tg) och därefter omedelbart förs in i en primär högkonsistensraffineringszon mellan relativt varandra rote- rande skivor, där den relativa hastigheten för skivrotation är åtminstone 2000 varv per minut och där temperaturen i den primära raffineringszonen förblir över Tg. Den partiellt raffinerade massan töms ut från den primära raffinerings- zonen och introduceras i en annan, sekundär högkonsistensraffineringszon mellan inbördes roterande skivor, där den relativa skivrotationshastigheten är 522 273 14 åtminstone 2000 varv per minut och där temperaturen i den sekundära raffine- ringszonen förblir över Tg, varigenom mekaniskt raffinerad massa produceras.

Mättnadstrycket som associeras med den primära förvärmningen och rafflne- ringen, och den sekundära förvärmningen och raffineringen, kommer att vara över 65 psi.

I synnerhet kommer det tryck T 1 som är associerat till de primära förhållandena typiskt att vara över 75 psi, och företrädesvis i intervallet 80-90 psi. Det tryck TQ som associeras till de sekundära förhållandena kommer företrädesvis att vara i intervallet 70-80 psi, men det skall inses, att det primära trycket och det se- kundära trycket kan vara samma. De lägre sekundärtryckförhällandena, tex. under 75 psi, kan tänkas förekomma vid en implementering av RTS2, där bägge raffineringszonerna är inkluderade i en enda maskin. I en implementering där den primära och sekundära rafñneringen utförs på var sin sida om en enda ro- terande skiva är det sannolikt att de sekundära tryckförhållandena kommer att vara lägre än de primära förhållandena, med upp till 15 psi.

Uppehällstiden för det material Ri som matas in i den primära raffinören, och uppehållstiden eller färdtiden RQ mellan de primära och sekundära raffinörerna skall typiskt vara klart under 30 sekunder i vardera fallet, dvs. under 20 se- kunder och företrädesvis under 15 sekunder i vardera fallet. Utmärkta resultat uppnåddes med RTS-processen med primära förvärmningstider R1 på 5-15 se- kunder. Det optimala tidsintervallet för RQ bör vara mindre än R1 hos RTSQ- uppfinningen. Den mest effektiva implementeringen av RTS2-uppfinningen tycks vara möjlig att uppnå när förvärmningsuppehållstiden Ri ligger i intervallet 5-15 sekunder, och den sekundära förvärmningens uppehålls- eller fârdtid RQ ligger inom intervallet ungefär 1-5 sekunder.

Primärskivrotationshastigheten för en enkelskiveraffinör är företrädesvis S1 = 2300-2600 varv per minut, och för en sekundär raffinör med enkelroteran- de skiva är det föredragna intervallet SQ = 2300-2600 varv per minut, även om, allt eftersom högre hastighetskapaciteter kommer att utvecklas i framtiden, de föredragna, höga hastigheterna mycket väl kan klättra över 2600 varv per mi- 522 273 15 nut. För raffinörer med dubbla skivor, som antingen används som primär eller sekundär raffinör, är det föredragna hastighetsområdet 1800-2300 varv per mi- nut för både S1 och S2, och även de föremål för framtida vidareutvecklingar med avseende pä höghastighetsteknologi. Naturligtvis kan den föreliggande uppfin- ningen implementeras under det att de primära och sekundära raffinörerna har olika konstruktion, dvs. den primära eller sekundära raffinören kan vara en en- kelskivraffinör och den sekundära eller primära raffinören kan vara en dubbel- skivraffmör. I samtliga dessa varianter behöver hastigheten S2 inte vara den- samma som hastigheten S1, men om de är olika kommer S2 sannolikt att vara lägre än S1.

I allmänhet inkluderar förhållandena för sekundär raffinering i RT S2 högt se- kundärt tryck och hög sekundär skivrotatíonshastighet, under det att materialet förblir över Tg under sin färd från den primära förvärmningen till dess att det töms ut ur den sekundära rafñneringszonen. Icke desto mindre uppvisar RTS2- processen betydande förbättringar i förhållande till både RTS och konventionell TMP om de sekundära tryclcförhållandena Tg är högre än trycket hos konventio- nella T MP-raffinörer. Medan konventionella rafñnörer typiskt drivs under 60 psi, kommer det sekundära trycket i RTS2-processen enligt uppfinningen i vilket fall som helst att vara åtminstone ungefär 65 psi. Baserat på experimentella under- sökningar fram till idag är de ideala resultaten erhållna med plåtmönstren (sta- var och spår) i den sekundära raffineringszonen skilj aktiga från dem i den pri- mära raffineringszonen. De sekundära raffineringsplätarna vid RTSQ-förhål- landen bör vara konstruerade för att upprätthålla en stabil massafyllning mel- lan raffinörplåtarna när dessa arbetar med den höga skivhastigheten.

Claims (23)

:anar ||>|a 5 g 2 2 7 3 - åk - QS: 16 Patentkrav

1. Förfarande för framställning av mekaniskt raffinerad pappersmassa ut- ifrån matningsmaterial som innefattar lignocellulosafiber, vilket innefattar för- värmning (22) av matningsmaterialet vid en temperatur över glastransitions- temperaturen (Tg) för ligninet i matningsmaterialet; omedelbar införing av det förvärmda matningsmaterialet i en primär högkonsistensrafñneringszon (32,32') mellan inbördes roterande skivor, varvid den relativa skivrotationshastigheten är större än 1800 varv per minut och temperaturen i den primära raffinerings- zonen ligger kvar över Tg, för att därigenom producera partiellt raffinerad pap- persmassa; tömning av den partiellt rafñnerade pappersmassan från den primä- ra raffineringszonen; introducering av den partiellt raffinerade pappersmassan i en andra högkonsistensraffineringszon (44,44') mellan inbördes roterande ski- vor, där den relativa skivrotationshastigheten är större än 1800 varv per minut och där temperaturen i den andra raffineringszonen ligger kvar över Tg, för att därigenom producera den mekaniskt raffinerade pappersmassan, känneteck- nat av att förvårmningstemperaturen, primärraffineringstemperaturen och se- kundärrafñneringstemperaturen motsvarar ett ångmättnadstryck över ungefär 65 psi och att materialet förvärms vid en temperatur över Tg i mindre än unge- fär 30 sekunder och den partiellt raffinerade pappersmassan hålls vid en tem- peratur över Tg i mindre än ungefär 30 sekunder då den befinner sig mellan den primära raffineringszonen och den sekundära raffineringszonen.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att den relativa skivrota- tionshastigheten i den primära raffmeringszonen är samma som den relativa skivrotationshastigheten i den sekundära rafñneringszonen.

3. Förfarande enligt krav 2, kännetecknat av att den primära raffinerings- zonen ligger på den ena sidan om en roterande skiva och att den sekundära raffineringszonen ligger på den andra sidan om samma roterande skiva.

4. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att matningsmaterialet för- värms i en miljö med mättad ånga vid en förvärmningsmättnadstemperatur, och »nian 522 273 17 att det förvärmda materialet därefter raffineras i den primära rafñneringszonen i en miljö med mättad ånga, vilken har väsentligen samma mättnadstemperatur som förvärmningsmättriadstemperaturen.

5. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att den partiellt raffinerade pappersmassan töms ut från den primära rafñneringszonen med ånga, och att en del av den utsläppta ångan separeras från den partiellt rafñnerade pappers- massan innan den partiellt rafñnerade pappersmassan introduceras i den andra raffineringszonen.

6. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att den partiellt raffinerade pappersmassan som töms ut frän den primära raffineringszonen ligger kvar över Tg till dess att den sekundära raffineringen är avslutad.

7. Förfarande enligt krav 5, kännetecknat av att den partiellt raffinerade pappersmassan som töms ut från den primära raffineringszonen ligger kvar över Tg till dess att den sekundära raffineringen är avslutad.

8. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att förvärmningstiden är mindre än ungefär 20 sekunder.

9. F örfarande enligt krav 8, kännetecknat av att den partiellt raffinerade pappersmassan har en färdtid mellan den primära raffineringszonen och den sekundära raffineringszonen av mindre än ungefär 15 sekunder.

10. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att den partiellt rafñnerade pappersmassan har en färdtid mellan den primära raffineringszonen och den sekundära rafñneringszonen av mindre än ungefär 15 sekunder.

11. 1 1. Förfarande enligt krav 9, kännetecknat av att den relativa skivrota- tionshastigheten i de primära och sekundära zonerna är åtminstone 2000 varv per minut. o. n nu o n. n 522 273 18

12. Förfarande enligt krav 9, kännetecknat av att den relativa skivrota- tionshastigheten i de primära och sekundära zonema är åtminstone 2300 varv per minut.

13. Förfarande enligt krav 1 1, kännetecknat av att matningsmaterialet för- värms i en miljö med mättad ånga vid ett förvärmningsmättnadstryck över un- gefär 80 psi, varefter det förvärmda materialet raffineras i den primära raffine- ringszonen i en miljö med mättad ånga, vilken har väsentligen samma mått- nadstemperatur som förvärmningsmättnadstemperaturen.

14. Förfarande enligt krav 1, innefattande: förvärmning av matningsmaterialet i en miljö som innefattar mättad ånga vid ett tryck av åtminstone 75 psi vid en temperatur över glastransitions- temperaturen (Tg) för ligninet i matningsmaterialet under en förvärmningstid som år mindre än ungefär 15 sekunder; omedelbar införíng av det förvärmda matningsmaterialet i en högkonsi- stensraffineringszon mellan inbördes roterande skivor, varvid den relativa skiv- rotationshastigheten är åtminstone 2000 varv per minut och temperaturen i den primära raffineringszonen ligger kvar över Tg, för att därigenom producera par- tiellt raffinerad pappersmassa; utsläpp av den partiellt rafñnerade pappersmassan från den primära raffineringszonen; kännetecknat av att man inom ungefär 15 sekunder introducerar den partiellt raffinerade pappersmassan i en sekundär högkonsistensraffineringszon mellan inbördes roterande skivor, varvid den relativa skivrotationshastigheten är åtminstone 2000 varv per minut och trycket i den sekundära raffineringszonen är åtmin- stone 65 psig, för att därigenom framställa den mekaniskt raffinerade pappers- lïlaSSaIl.

15. Förfarande enligt krav 14, kännetecknat av att den relativa skivrota- tionshastigheten i den primära raffineringszonen är densamma som den relativa skivrotationshastigheten i den sekundära raffineringszonen. :arsa »lim 522 275' 19

16. Förfarande enligt krav 15, kännetecknat av att den primära raffine- ringszonen ligger på en sida om en roterande skiva och att den sekundära raffi- neringszonen ligger på den andra sidan om samma roterande skiva.

17. Förfarande enligt krav 14, kännetecknat av att matningsmaterialet för- värms vid ett tryck inom intervallet 80-90 psi psig; den primära raffineringszonen ligger mellan en statorskiva och en rotor- skiva som roterar med åtminstone 2300 varv per minut; den partiellt raffinerade pappersmassan har en sekundärförvärmnings- färdtid från den primära raffineringszonen till den sekundära raffineringszonen av mindre än ungefär 10 sekunder, under det att den föreligger vid ett mätt- nadstryck i intervallet ungefär 70-80 psi.

18. Förfarande enligt krav 17, kännetecknat av att skivrotationshastigheten i den primära raffineringszonen är åtminstone 2600 varv per minut och skivro- tationshastigheten i den sekundära raffineringszonen är åtminstone 2300 varv per minut.

19. Förfarande enligt krav 17 , kännetecknat av att materialet ligger kvar över Tg från nämnda förvärmning fram till dess att det töms ut från den sekun- dära raffineringszonen.

20. Förfarande enligt krav 18, kännetecknat av att materialet förblir över Tg från nämnda förvärmning till dess att det töms ut från den sekundära raffine- ringszonen.

21. 2 1. Förfarande enligt krav 17, kännetecknat av att förvärmningstidsinter- vallet ärmindre än ungefär 10 sekunder och att sekundärförvärmningsfärdtiden är mindre än ungefär 10 sekunder. nu nu o c u. u u~ u u u n o. nu n > u n nn n p o. -1 a nu n. 1 . ~ a 0 u .- of n en n n n n. n c u. a. nu . u" 3 n o u n - a u u o oc o . a u o u o . .n u n e." u 20

22. Förfarande enligt krav 20, kännetecknat av att förvârmningstidsinter- vallet är mindre än ungefär 10 sekunder och sekundärförvårmningsfårdtiden är mindre än ungefär 10 sekunder.

23. Förfarande enligt krav 14, kännetecknat av att sekundärförvårmnings- färdtiden år mindre än förvärrnningstídintervallet. =|1>|