SE522358C2 - Kontinuerlig lågtemperaturgasfaskokare - Google Patents

Description

- « - . .- Pl395setxl hydrauliska kokaren uppvärms suspensionen av finfördelat cellulosahaltigt typiskt och koklut typiskt vätskecirkulation, dvs en eller flera återcirkulationskretsar. Vätska avlägsnas typiskt fiberrnaterial, vedflis, medelst en uppvärmd från kokaren t.ex. genom att använda ett ringforrnigt silaggregat och en pump, värmd med ånga medelst en indirekt värmeväxlare och återinmatad i materialet i kokarkärlet genom att använda ett centralt anordnat rör. I ångfaskokaren uppvärms flisen typiskt genom att utsätta flisen för ånga. Denna ånguppvärmning utförs typiskt då flisen inmatas i den ångfyllda zonen i toppen av kokaren.

Förutom vad uppvärmningsmetoden beträffar, skiljer sig den hydrauliska och ångfaskokaren från varandramed avseende på sättet att övervaka och reglera flis- och vätskenivån i kokarkärlet. Emedan den hydrauliska kokaren är helt fylld med vätska, behöver endast flisnivån övervakas. F lisnivån i en hydraulisk kokare övervakas typiskt genom att använda mekaniska paddlar vilkas böjning detekteras medelst elektroniska töjningsmätare eller liknande anordningar. Typiskt är två eller flera, företrädesvis tre eller flera, sådana elektromekaniska anordningar anordnade på den hydrauliska kokarens inneryta. Närvaron eller frånvaron av flis på paddelns nivå bestäms på grundvalen av den av flisen íörorsakade graden av böjning eller rörelse av paddeln.

Paddelns rörelse detekteras av töjningsmätama och en ungefärlig flisnivå i den hydrauliska kokaren, uttryckt i procent, bestäms genom en matematisk algoritm.

Maskinskötaren kan variera flistplvödet genom att ändra inmatningen av flis eller utrnatningen av massa från den hydrauliska kokaren.

I en ångfaskokare måste två nivåer övervakas och regleras: flisnivån, såsom i den hydrauliska kokaren, och vätskenivån. F lisen i en ångfaskokare är till skillnad från den hydrauliska kokaren inte nedsänkt i vätska i toppen av kokaren. På grund av ångfaskokarens natur, som kräver att flisen direkt utsätts för ånga för uppvärmning, befinner sig flisnivån i en ångfaskokare ovanför vätskenivån. Den ovanför vätskenivån ånga) detekteras typiskt medelst en liggande flisnivån (som utsätts för sändar/detektoranordning som är anordnad på sidan av kokarkärlet. Vätskenivån i en 10 15 20 25 30 . n ø . a. 522 358 Pl395selxl ångfaskokare detekteras medelst en konventionell vätsketryckgivare, t.ex. en s.k. dp- cell.

Flisen inmatas vidare i de två typerna av kokare genom att använda olika mekaniska anordningar. Vedflisen eller annat finfördelat cellulosahaltigt fiberrnaterial matas typiskt till en kontinuerlig kokares inlopp genom att använda ett separat matarsystem.

Matarsystemet inbegriper typiskt utrustning för avluftning, uppvärmning, trycksättriing och inmatning av koklut i flisen innan en suspension av flis och lut överförs till kokaren. I en hydraulisk kokare inmatas suspensionen av flis och lut i en nedåtriktad transportör av skruvtyp, inom branschen kallad "toppskruv". I ångfaskokaren, där suspensionen inrnatas i ett gasutrymme, matas suspensionen av flis och lut uppåt i en transportör av skruvtyp, där flisen och luten strömmar över transportörens övre ända och faller fritt ned i den ångfyllda atmosfären. Denna uppåtriktade strömning och överströmning av flis och lut lämpar sig ytterst väl för ångfaskokaren, emedan den förhindrar läckage av gas då suspensionen inmatas i kokarkärlet och tillhandahåller en överfallsreservoir för avlägsning av överflödig vätska. Denna anordning kallas inom branschen "omvänd toppskruv". Båda anordningama avlägsnar överloppsvätska från suspensionen så att den kan returneras till matarsystemet (t.ex. en konventionell högtrycksmatare) som en källa till suspensionsvätska. Anordningarna har samma funktion, men de är avsedda för var sin typ av kokare.

Därtill är den hydrauliska kokarens och ångfaskokarens konstruktion och verkningssätt traditionellt tydligt avvikande från varandra. En fackman skulle inte komma på idén att använda kokaren av den ena typen på samma sätt som den andra, åtminstone inte utan att att utföra stora ändringar i kokaren. Ångfaskokaren har t.ex. typiskt inte samma antal ringfonniga silar eller vätskecirkulationer som krävs för uppvärmning i en hydraulisk kokare. Den hydrauliska kokaren har inte någon anordning för detektering av flisnivån ovanför vätskenivån, vilket ångfaskokaren däremot behöver. De två typema av toppskmvar är vidare av olika konstruktion och verkningssätt. 10 15 20 25 30 . . ~ . .- 522 358 Pl 395sctxt Ångfaskokaren har flera nackdelar jämfört med den hydrauliska kokaren. Att utsätta vedflisen för direkt ånga kan t.ex. vara skadligt för flisens fibrer. Den typiskt plötsliga temperaturökningen i en flispartikel som utsätts för ånga kan förorsaka en ojämn behandling av denna. Om flispartikeln t.ex. inte blir jämnt impregnerad med kokkemikalie, kan den ökade temperaturen förorsaka en icke-homogen reaktion av kokkemikalierna med flisens cellulosa- och icke-cellulosakomponenter. Detta kan yttra sig i en sämre massakvalitet, t.ex. förorsaka minskad styrka hos papperet eller en icke- homogen delignifiering. Den jämnare uppvärmning och behandling som den vätskefyllda hydrauliska kokaren erbjuder är mindre ägnad att förorsaka ojämn behandling av flisen som är nedsänkt i lut. Ångfaskokaren är även känsligare för variationer i de relativa flis- och vätskenivåema.

Emedan den huvudsakliga omständigheten som inverkar på uppvärmningen av flisen till koktemperatur är uppehållstiden i ångatrnosfaren, betyder varje minskning av uppehållstiden en minskning av uppvärmningen. Flisnivån i en ångfaskokare måste därför alltid hållas tillräckligt mycket ovanför vätskenivån för att säkerställa korrekt uppvärmning. En minskad uppehållstid i ångatrnosfären resulterar i minskad uppvärmning av flisen, vilket yttrar sig i en ökad mängd okokade flispartiklar eller rejekt i den framställda massan. Av denna orsak måste vätskenivån i förhållande till flisnivån i ångfaskokaren kontinuerligt övervakas och regleras. Detta problem förekommer inte i en vätskefylld hydraulisk kokare där värmningen sköts med vätskecirkulationer.

Flishögen ovanför vätskenivån i en ångfaskokare åstadkommer en ojämn tryckfördelning och sålunda en icke-homogen vertikal rörelse av flisen i kokaren, dvs. den åstadkommer en "flispelarrörelse". Då flisen är nedsänkt i vätska motverkas flisens vikt i viss mån av vätskans bärande kraft. En flishög som inte är nedsänkt i vätska utövar en icke-motverkad belastning på flisen under denna som är beroende av fördelningen av flisen över kokartvärsnittet. Då flisen typiskt inmatas i närheten av kokarens mittlinje uppstår en konisk hög som utövar en större nedåtriktad belastning i 10 15 20 25 30 n - . . .- 522 358 Pl395sctxt mitten av flispelaren än vid kokarens vägg. Denna större belastning i mitten tillsammans med den av kokarens vägg förorsakade friktionen åstadkommer en rörelse av flisen ned längs kokarns mitt, dvs. kanalisering. Denna icke-homogena rörelse av flisen förorsakar en ojämn behandling av flisen. Detta kan resultera i ökad rejektmängd och minskad styrka hos pappret samt ökad förbrukning av kokkemikalier och sämre kontroll över kokarens funktion. Den vätskefyllda hydrauliska kokaren är inte lika benägen för dylika variationer i pelarbelastningen eller ojämnheter i flisens rörelse.

Förmågan att åstadkomma en nedåtriktad kraft när så erfordras kan emmellertid vara en fördel. Då flishögens nedåtriktade rörelse förhindras kan en icke-nedsänkt flishög bidra med en extra nedåtriktad belastning, t.ex. vid störningar, vilket främjar flispelarens nedåtriktade rörelse. Att kunna variera flishögens nivå i förhållande till vätskenivån enligt önskan kan ge maskinskötaren extra flexibilitet för reglering av kokaren. Denna möjlighet står ej till förfogande i konventionella hydrauliska kokare på grund av deras natur. Denna möjlighet är väsentligen förbjuden i konventionella gasfaskokare på grund av den kritiska erforderliga uppehållstiden i ångfaskokarens ångszon. Att åstadkomma en kokare med en dylik förmåga är sålunda någonting nytt.

De gammastrålssändare/detektorer som typiskt används för att övervaka och reglera flispelarens nivå i en ångfaskokare är vidare inte önskvärda. En strålesändande apparat är inte önskvärd i en fabrik med tanke på säkerheten och behovet av kvalificerad personal för att sköta och underhålla denna. En kokare som ej kräver en dylik apparat, såsom en hydraulisk kokare, föredras av fabriksledningen och underhållspersonalen.

En hydraulisk kokare kan erbjuda en effektivare och jänmare uppvärmning av flisen. En hydraulisk kokare med en motströmsvärmecirkulation har visat sig fördela värme och kokkemikalier till flispelaren effektivare och jänmare. En hydraulisk kokare som utnyttjar Lo-Solids®-kokning, som marknadsförs av Ahlstrom Machinery och beskrivs i US-patenten 5,489,363; 5,547,0l2 och 5,536,366, kan ha en ström av uppvärmd kok- och spådlut som, då de förs i motström genom en nedåtströmmande flismassa, 10 15 20 25 30 522 358 Pl 395setxt åstadkommer en jämnare uppvärmning av flispelaren och en jämnare fördelning av lut till flispelaren. En kokare som ursprungligen konstruerats som en ångfaskokare kan ombyggas så att den väsentligen fungerar som en hydraulisk kokare med en och förbättrar uppvärmningen och motströmsvärrnecirkulation ersätter kemikalier SOIII fördelningen av som åstadkoms genom den ursprungliga ångfaskonstruktionen. Att uppvärma flis genom att direkt utsätta denna för ånga är inte ett effektivt sätt att utnyttja ångenergi varigenom, förutom att cellulosafibem skadas, systemet även tillförs extra vätska. Den extra väskan, dvs ångkondensatet, späder ut vätskan som behövs i flisen. Denna extra vätska är en följd av att flisen utsätts direkt för ånga. Direkt utsättning för ånga ökar vätske/vedförhållandet med 0,1 - 0,3 enheter i en ångfaskokare jämfört med en hydraulisk kokare. Denna extra vätska medför inga fördelar i kokningsprocessen, utan ökar endast indunstningsbehovet i återvinningssystemet. Värmemediet, dvs. den kondenserade ångan, går dessutom förlorat för den återstående delen av massatillverkningssystemet. Detta i motsats till indirekt ånguppvärmning där värmemediet väsentligen blir kvar och återcirkuleras i ångkretsen och kan användas någon armanstans eller återanvändas för att alstra ånga. I föreliggande uppfinning undviks denna ineffektiva användning av energi och vätska.

Kokaren enligt föreliggande uppfinning har inte endast tydliga fördelar jämfört med ångfaskokare utan föreliggande uppfinning kan även användas för att modifiera eller ombygga en befintlig ångfaskokare så att den fungerar effektivare på samma sätt som en hydraulisk kokare.

Befintliga ángfaskokare kan inte fungera som hydrauliska kokare på grund av de tydliga skillnadema i utrustningen och verkningssättet. I synnerhet ångfaskokare kan typiskt inte fungera som hydrauliska kokare emedan ångfaskokare baserar sig på att flisen utsätts direkt för ånga innan den blir nedsänkt i vätska. Föreliggande uppfinning gör det emellertid möjligt att omvandla en ångfaskokare så att den fungerar som en hydraulisk kokare med alla dess funktions- och prestationsfördelar, varvid samtidigt en erforderlig fördelaktig mekanism för uppvärmning av flisen tillhandahålls. 10 15 20 25 30 a . - . nu 522 358 P l 395sctxl Verkningssättet av ångfastyp har vissa fördelar. Det gasfyllda utrymmet ovanför flis- och vätskenivån kan minska variationema i vätskeflöden till kokaren för tryckreglering.

I en vätskefylld kokare regleras trycket i kokaren genom att reglera mängden lut som inmatas, t.ex. tvättfiltrat som inmatas via en konventionell tryckregleringsventil. Under i övrigt varierande förhållanden kan detta leda till våldsamma variationer i det tryckreglerade flödet. Trycket i en ångfaskokare regleras emellertid genom att reglera gastrycket i det gasfyllda utrymmet. Detta görs typiskt medelst trycklufi via ett inlopp i närheten av det gasfyllda utrymmet i toppen av kokaren. Inmatningen av gas i kokarens topp inverkar ej nedanför på vätskeströmmama eller pelarens rörelse nedåt. Ett dylikt gasfyllt utrymme innehållande ånga eller tryckluft dämpar sålunda variationema och möjliggör ett stabilare lutflöde till kokaren.

Det är vidare även fördelaktigt att kunna växla om från ett sätt att uppvärma till ett annat. Om värmecirkulationssilarna t.ex. blir tilltäppta under uppvärmingen med vätska, har maskinskötaren för kokaren enligt föreliggande uppfinning valmöjligheten att uppvärma flisen till koktemperatur genom att inmata ånga i kokarens topp medan uppvärmingssilar är inaktiva eller blir "putsade" av flispelaren för att avlägsna tilltäppningen eller t.o.m. backspolade.

I en del tidigare kända ångfaskokare kan flisen behandlas i motström med koklut. I dessa kokare utförs emellertid typiskt förhydrolys före kraftkokning. F örhydrolys är en sur behandling av cellulosamaterial för att avlägsna hemicellulosakomponenter ur cellulosan så att en relativt ren form av cellulosa uppstår. Dessa s.k. viskosmassor eller dissolvingmassor används som utgångsmaterial vid framställning av rayonfiber eller cellulosafilm, såsom cellofan. Såsom visas t.ex. i US-patentet 3,380,883, hydrolysbehandlas flisen i en kontinuerlig kokares gasfas och sänks sedan ner i en alkalisk vätska för att avbryta den sura hydrolysreaktionen och inleda den alkaliska kraftkokningsreaktionen. Denna alkaliska behandling utförs i motström. 10 15 20 25 30 522 358 Pl 395sctxt Viskosmassatillverkningsprocessen skiljer sig från kraftprocessen enligt föreliggande uppfinning (som inte avser tillverkning av viskosmassa). Det är inte endast icke önskvärt att avlägsna hemicellulosa från kraftmassa (hemicellulosan är viktig bl.a. med tanke på kraftmassans styrkeegenskaper), utan behandlingen som beskrivs i US-patentet 3,3 80,883 är klart och tydligt specifikt inriktad på en hydrolysbehandling som efterföljs av en kraftbehandling. Motströmsflödet av alkalisk vätska är klart och tydligt avsett att medverka till att avskilja den sura vätskan från den alkaliska vätskan.

Föreliggande uppfinning avser en kokare och ett förfarande för drift av en kokare med ett gasfyllt utrymme som inbegriper en förbehandling eller impregneringszon i kokarens topp. I konventionella ångfaskokare utsätts flisen som inmatas i kokarens topp typiskt omedelbart för högtemperatursânga, dvs, ånga med en temperatur högre än 130°C, typiskt högre än 150°C. Kokningsprocessen börjar vid dessa temperaturer och någon förbchandling eller impregnering är inte påtänkt. Orsaken till detta är att den konventionella ångfaskokaren baserar sig på att ångan uppvärmer flisen till den önskade koktemperaturen, dvs. 160 - l70°C.

Föreliggande uppfinning är inte begränsad till att kokningen börjar i kokarens topp.

Genom att uppvärma flisen till koktemperatur nedanför kokarens topp kan kokarsektionen ovanför uppvärrnningszonen används för förbehandling, t.ex. vid en lägre temperarur. Kokarens övre del kan t.ex. användas för medströms- eller moströmsimpregnering av flis vid en temperatur som ligger under koktemperaturen.

Temperaturen i denna behandlingszon kan vara 80 - l50°C, typiskt 90 - l40°C och företrädesvis 100 - 130°C. Denna förbehandlingstemperatur kan separat regleras i förhållande till temperaturen i kokningszonen genom att reglera trycket och temperaturen hos ångan som inmatas i det gasfyllda utryrmnet. Behandlingen kan vara 5 min till 2 timmar, men är företrädesvis 10 - 60 minuter lång.

Möjligheten att reglera förbehandlingens temperatur enligt uppfinningen är speciellt fördelaktig när det gäller behandling av flis med tillsatsämnen som höjer utbytet eller 10 15 20 25 30 ø u u | n: o 522 358 Pl395selxt styrkan, såsom antrakinon och dess derivat och ekvivalenter eller polysulfid och dess derivat och ekvivalenter. Behandling med antrakinon är t.ex. typiskt begränsad till temperaturområdet 90 - l10°C och behandling med polysulfid är typiskt begränsad till temperaturområdet 90 - 140°C. Att inmata sådana behandlingsmedel i kokarens topp i en konventionell ångfaskokare vore ineffektivt, emedan de höga ångtemperaturena typiskt skulle inverka på eller helt enkelt nedbryta tillsatsämnena.

Föreliggande uppfinning kan även tillämpas på flerkärlskokarsystem, t.ex ett tvåkärlssystem med ett impregneringskärl framför kokaren. Föreliggande uppfinning ger samma flexibilitet till flerkärlssystemen som den ger till system med ett enda kärl.

Impregneringstiden i ett tvåkärlssystem kan t.ex. förlängas genom att upprätthålla en temperatur lägre än koktemperaturen i det andra kärlets topp. Nuvarande tväkärlsångfassystem är begränsade genom att högtemperatursånga inmatas i det andra kärlets topp.

En utföringsform av föreliggande uppfinning avser ett förfarande för ombyggnad av en befintlig ångfaskokare för cellulosamassa med en topp och en botten och en omvänd toppskmv i toppen, en anordning för avkänning av flisnivån ovanför vätskenivån i kokaren, en första vätskenivå i kokaren belägen på ett första avstånd från den omvända toppskruven och en trimcirkulation innehållande en pump (men typiskt ingen uppvärmningsanordning), så att den ftmgerar som en hydraulisk kokare. Förfarandet innefattar följande steg: (a) Anordningen för avkänning av flisnivån avlägsnas eller deaktiveras. (b) En andra vätskenivå vertikalt belägen på ett andra avstånd från den omvända toppskruven som är mycket mindre än det första avståndet; och (c) trimcirkulationen förses med en uppvärminingsanordning eller ersätts med en cirkulation försedd med en uppvärmningsanordning för uppvärmning av vätskan i cirkulationen. Vätskenivådetektom utgörs av en s.k. dp-cell som inte behöver flyttas för att variera nivån. En dp-cell avkärmer tryckhöjden av en vattenpelare ovanför en referenspunkt. 10 15 20 25 30 522 358 Pl395sctxt 10 Förfarandet kan innefatta ett ytterligare steg (d) där ett silaggregat anordnas för avdragning av vätska från kokaren mellan cirkulationen som är försedd med en uppvärrnningsanordning och den omvända toppskruven. Förfarandet kan innefatta ytterligare steg efter stegen (a) - (d) där (e) den ombyggda kokaren drivs så att en vätskenivå åstadkoms i kokaren ovanför flisnivån men nedanför den omvända toppskruven; (f) en gasfylld zon upprätthålls ovanför vätskenivån vid en temperatur av under 160°C och ett tryck av 50 - 200 psig; och (g) cellulosamassa avdras i närheten av kokarens botten. Gastrycket i den gasfyllda zonen är typiskt högre än det atmosfäriska, t.ex. 50 - 200 psig, företrädesvis 80 - 150 psig. Gastemperaturen i den gasfyllda zonen är lägre än 160°C, typiskt lägre än l40°C, företrädesvis lägre än 130°C. Gasen i den gasfyllda zonen kan bestå av luft, kväve eller någon annan gas, eller ånga även om tryckluft är att föredra.

En annan utföringsfporm av föreliggande uppfinning avser ett förfarande för drift av_ en cellulosamassakokare med en topp och en botten, en omvänd toppskruv i toppen och ett utlopp i bottnen. Förfarandet innefattar följande steg: (a) En suspension av finfördelat cellulosahaltigt fibermaterial och koklut (t.ex. lcraftkoklut) inmatas i kokaren genom den omvända toppskruven. (b) En vätskenivá åstadkoms i kokaren nedanför den omvända toppskruven. (c) En nivå av cellulosahaltigt fibermaterial åstadkoms i kokaren nedanför toppskruven (t.ex. nedanför vätskenivån). (d) En gasfylld zon ovanför vätskenivån åstadkoms vid en temperatur av under 160°C och ett tryck av 50 - 200 psig; och (e) cellulosamassa (t.ex. kraftmassa) avdras i närheten av kokarens botten.

Steget (d) utförs så att temperaturen i den gasfyllda zonen hålls under ca 130°C och trycket vid 80 - 150 psig. Det kan finnas ett ytterligare steg (f) där cellulosamaterialet uppvärms jämnt i kokaren i närheten av dess topp genom att bilda ett motströmsflöde av uppvärmd koklut som kommer i kontakt med cellulosamaterialet nedanför vätskenivån. Steget (f) kan utföras genom att vätska avdras vid en hög nivå av upplöst organiskt material, en cirkulationskrets bildas och avdragen vätska uppvärms i cirkulationskretsen och koklut och ersättningsvätska inmatas åtskilt från kokluten, varvid ersättningsvätskan har en lägre halt av upplöst organiskt material. 10 15 20 25 30 n u ; . nu u 522 358 Pl395sctxt ll En annan utföringsforrn av föreliggande uppñnning avser ett kontinuerligt kokarsystem för framställning av kemisk cellulosarnassa av cellulosaflis. Systemet innefattar följande komponenter: Ett kontinuerligt kokarkärl med en topp och ett botten. En avskiljare i kokarkälets topp som inmatar flis och vätska i kokarkärlet och avskiljer en del av vätskan ur flisen. Anordningar för åstadkommande av en vätskenivå i kokarkärlet nedanför avskiljaren. Anordningar för åstadkommande av en flisnivå i kokarkärlet nedanför avskiljaren (t.ex. nedanför vätskenivån). Anordningar för uppvärmning av flisen i kokarkärlet medelst vätska till koktemperatur. Anordningar för åstadkommande av en gasfylld zon i kokarkärlet ovanför vätskenivån; och anordningar för avdragning av massa i närheten av kokarkärlets botten.

Avskiljaren innefattar företrädesvis en omvänd toppskruv, även om någon annan avskiljaranordning som möjliggör en vätskenivå med gas ovanför denna kan användas.

Anordningarna för åstadkommande av en gasfylld zon innefattar företrädesvis anordningar för inrnatning av trycksatt gas i den gasfyllda zonen, men vilken som helst denna funktion kan användas.

Anordningarna för upvärmning av flisen medelst vätska i kokaren inbegriper amian konventionell konstruktion som utför företrädesvis en átercirkulationskrets i närheten av kokarens topp som innehåller en återcirkulationssil, en pump, en indirekt uppvärmningsanordning och en ledning, varvid vätska som avdras genom silen av pumpen uppvärms av uppvärmningsanordningen och återförs till kokaren gemom ledningen; vilken som helst annan konventionell konstruktion kan emellertid användas för utförande av denna funktion. Anordningarna för uppvärmning av flisen medelst vätska innefattar emellertid typiskt ytterligare en avdragningssil mellan återcirkulationssilen och avskiljare för åstadkommande av ett motströmsflöde av uppvärmd vätska för att uppvärma flisen.

Som en del av anordningarna för etablering av en viss flisnivå innehåller kokaren typiskt anordningar för avkärming av flisnivån, t.ex. ett eller flera elektromekaniska organ, såsom en konventionell mekanisk paddel försedd med elektroniska 10 15 20 25 30 o u o | ao 522 358 Pl395sctxl 12 töjningsmätare. Någon annan lämplig konventionell konstruktion för utförande av denna funktion kan emellertid användas som anordning för etablering flisnivån.

Likaledes, även om anordningarna med vilka vätskenivån etableras företrädesvid innefattar en dp-cell, kan vilken som helst arman lämplig konventionell konstruktion som utför denna funktion användas för etablering av vätskenivån.

En annan utföringsform av föreliggande uppfinning avser ett förfarande för drift av ett kontinuerligt cellulosakokarkärl med en topp och en botten. Förfarandet innefattar följande steg: (a) F lis och vätska inmatas i kokarkärlet och en del av vätskan avskiljs ur flisen i en avskiljningszon. (b) En vätskenivå åstadkoms i kokarkärlet nedanför avskiljningszonen. (c) En flisnivå åstadkoms i kokarkärlet nedanför avskiljningszonen (t.ex. nedanför vätskenivän). (d) Flisen värms medelst vätska i kokarkärlet till koktemperatur. (e) En gasfylld zon åstadkoms i kokarkärlet ovanför vätskenivån; och (f) massa avdras i närheten av kokarkärlets botten. Steget (e) kan utföras genom att tillföra trycksatt (t.ex. inert) gas i kokarkärlets topp ovanför vätskenivån, varvid den gasfyllda zonen företrädesvis har en temperatur av under 140°C och ett tryck av 80 - 200 psig. Steget (d) utförs företrädesvis genom att avlägsna vätska från flisen nedanför flisnivån och så att temperaturen är minst ca 130°C (t.ex. 160 - l80°C eller högre) och återcirkulera den uppvärmda vätskan tillbaka till kokaren vid en återimnatningszon nedanför flisnivån.

En annan utföringsform av föreliggande uppfinning avser ett förfarande för drift av en cellulosamassakokare med en topp och en botten, en omvänd toppskruv i toppen, ett utlopp vid bottnen, en första del vid toppen med en diameter av ca 3 - 5 meter och en andra del med en diameter av minst ca sju meter (t.ex. 7 - 12 meter) nedanför toppdelen. Förfarandet innefattar följande steg: (a) En suspension av finfördelat cellulosahaltigt fibermaterial och kraftkoklut innehållande fri lut inmatas i kokaren genom den omvända toppskruven i delen med den första diarnetem. (b) En vätskenivå åstadkoms i kokaren nedanför den omvända toppskruven. (c) En nivå av cellulosahaltigt fibermaterial åstadkoms i kokaren nedanför toppskruven (företrädesvis, 10 15 20 25 30 : o n o 10 o a 522 358 Pl395setxl 13 men inte nödvändigtvis, i delen med den andra diametern). (d) En gasfylld zon åstadkoms ovanför vätskenivån vid en temperatur av under 160°C och ett tryck av 50 - 200 psig; och (e) mera än ca 1000 t/d kraftmassa avdras i närheten av kokarens botten.

Steget (d) utförs såsom ovan beskrivits. I kokare där vätskenivån och flísnivån är belägna i den smalare övre delen utförs steget (c) för åstadkommande av flísnivån i den övre delen.

Förfarandet kan innefatta ett ytterligare steg där vätska avdras från den omvända toppskruven på åtminstone ett ställe (t.ex. på ett flertal ställen på ett avstånd från varandra) för att avlägsna väsentligen all den fria luten (t.ex. över 90 %) från den inmatade suspensionen av finfördelat cellulosahaltigt fibermaterial och inmata lut i kokaren (t.ex. ovanför nivån av cellulosahaltigt fibermaterial) för att åtminstone delvis åstadkomma vätskenivån i steget (b).

Stegen (a) och (b) utförs företrädesvis genom att avdra vätska från den omvända toppskmven på två (eller flera) ställen (t.ex. på ett avstånd av 30 - l80° från varandra längs Omkretsen) i två olika ledningar och använda vätskan i de två olika ledningarna för olika ändamål. Steget (b) utförs typiskt genom att åstadkomma en vätskenivå i delen med den första diametem. Det kan finnas ytterligare steg där (f) vätska avdras från delen med den andra diametem (t.ex. ovanför flísnivån), (g) den avdragna vätskan återcirkuleras och uppvärms, och (h) den avdragna vätskan återimnatas nedanför vätskenivån i delen med den första diametern. Steget (h) kan utföras genom att återinmata vätskan på flera ställen längs omkretsen i delen med den första diametern.

En annan utföringsfonn av föreliggande uppfinning avser ett förfarande för drift av ett kontinuerligt cellulosakokarkärl med en topp och en botten, som innefattar följande steg: (a) Flis och vätska inmatas i kokarkärlet och en del av vätskan avskiljs ur flisen i kokarkärlet nedanför en avskiljningszon. (b) En vätskenivå åstadkoms i avskiljningszonen. (c) En flisnivå åstadkoms i kokarkärlet nedanför avskiljningszonen så att det finns en fri lutmängd mellan flísnivån och vätskenivån. (d) Flisen värms 10 15 20 25 30 - - o - n 522 558 P l 395sctxi 14 medelst vätska i kokarkärlet genom att vätska avdras från den fria lutmängden, den avdragna vätskan uppvärms och den uppvärmda vätskan återinmatas i kokarkärlet nedanför vätskenivån. (e) En gasfylld zon åstadkoms i kokarkärlet ovanför vätskenivån; och (f) massa avdras i närheten av kokarkärlets botten. En omvänd toppskruv kan vara anordnad i avskiljarzonen, varvid förfarandet kan innefatta ytterligare steg där vätska avdras från den omvända toppskruven på åtminstone ett ställe (företrädesvis på ett flertal ställen anordade på ett avstånd från varandra) för att avlägsna väsentligen all den fria luten från det inmatade finfördelade cellulosahaltiga fibennaterialet; och lut inmatas i kokarkärlet (t.ex. ovanför nivån av cellulosahaltigt fiberrnaterial) för att åtminstone delvis åstadkomma vätskenivån i steget (b).

En arman utföringsfonn av föreliggande uppfinning avser ett kontinuerligt kokarsystem för framställning av kemisk cellulosamassa av cellulosaflis innefattande följande komponenter: Ett kontinuerligt kokarkärl med en topp och en botten, en del med en första diameter av ca 3 - 5 meter vid dess topp och en del med en andra diameter av minst ca 7 meter nedanför toppdelen. En omvänd toppskruv i kokarkärlets topp i delen med den första diametern, som inmatar flis och vätska i kokarkärlet och avskilj er en del av vätskan från flisen. Anordningar för åsatadkommande av en vätskenivå i kokarkärlet nedanför den omvända toppskruven, men i delen med den första diametem.

Anordningar för åstadkommande av en flisnivå i kokarkärlet nedanför vätskenivån (t.ex. i delen med den andra diametem). Anordningar för uppvärmning av flisen medelst vätska i kokarkärlet till koktemperatur. Anordningar för åstadkommande av en gasfylld zon i kokarkärlet ovanför vätskenivån; och anordningar för avdragning av massa i närheten av kokarkärlets botten.

Den omvända toppskruven innefattar företrädesvis åtminstone en första och en andra avdragningsledning som är belägna på ett avstånd från varandra längs Omkretsen för att avlägsna vätska, varvid avdragningsledningarna är anslutna till olika konstruktioner utanför kokaren. Kokarkärlet har företrädesvis ett skulderparti mellan delarna med den första och andra diametem, och en avdragningssil är anordnad omedelbart nedanför 10 15 20 25 30 522 358 P I 395sctxt 15 skulderpartiet och delen med den första diametern. Anordningarna för uppvärmning av flisen i kokaren medelst vätska inbegriper avdragningssilen, en återcirkulationskrets som är förenad med avdragningssilen, som innehåller en pump, en indirekt uppvärrnningsanordning och en ledning, varvid vätskan som avdras genom silen medelst pumpen uppvärms av uppvärrnningsanordningen och sedan återinmatas i kokaren genom ledningen. Ledningen återinmatar företrädesvis vätska i kokaren på flera ställen belägna på ett avstånd från varandra längs omkretsen av delen med den första diametem.

En annan utföringsforrn av föreliggande uppfinning avser ett kontinuerligt kokarsystem för framställning av kemisk cellulosamassa av cellulosaflis innefattande följande komponenter: Ett kontinuerligt kokarkärl med en topp och en botten, en del med en första diameter vid dess topp och en del med en andra diameter nedanför toppdelen, varvid den andra diametern är minst 20 % (t.ex. 100 - 300 %) större än den första diametem och ett skulderparti mellan delarna med den första och den andra diametem.

En avdragningssil anordnad omedelbart nedanför skulderpartiet i delen med den andra diametern. En omvänd toppskruv i kokarkärlets topp i delen med den första diametern, som inmatar flis och vätska i kokarkärlet och avskiljer en del av vätskan från flisen.

Anordningar för åstadkommande av en vätskenivå i kokarkärlet nedanför den omvända toppskruven men i delen med den första diametern. Anordningar för åstadkommande av en flisnivå i kokarkärlet nedanför vätskenivån (t.ex. i delen med den andra diametem).

Anordningar för uppvärmning till koktemperatur av flisen i kokarkärlet. Anordningar för åstadkommande av en gasfylld zon i kokarkärlet ovanför vätskenivân; och anordningar för avdragning av massa i närheten av kokarkärlets botten.

En annan utföringsform av föreliggande uppfinning avser ett förfarande för drift av en kontinuerlig cellulosakokare, av ovan beskrivet slag. Förfarandet innefattar följande steg: (a) Flis och vätska inmatas i delen med den första diarnetem av kokarkärlet och en del av vätskan avskiljs ur flisen i en avskiljningszon. (b) En vätskenivå åstadkoms i kokarkärlet nedanför avskiljningszonen, men i delen med den första diarnetem. (c) En lO 15 20 25 30 522 358 Pl395sclxl 16 flisnivå åstadkoms i kokarkärlet nedanför avskiljningszonen (t.ex. nedanför avdragningssilen i delen med den andra diametern). (d) Flisen uppvärms medelst vätska i kokarkärlet genom att avdra vätska ovanför flisnivån genom avdragningssilen, den avdragna vätskan uppvärms och den uppvärmda vätskan återinmatas i kokaren nedanför vätskenivån i delen med den första diametem. (e) En gasfylld zon åstadkoms i kokarkärlet ovanför vätskenivån; och (f) massa avdras i närheten av kokarkärlets botten.

Dessa och andra ändamål med uppfinningen framgår av följande detaljerade beskrivning av ritningama och de bifogade patentkraven.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA FIG. 1 visar schematiskt en sidovy delvis i tvärsnitt och delvis i planvy av en typisk inlopps- och övre del av en konventionell ångfaskokare; FIG. 2 visar en liknande vy som FIG. 1 av en typisk inlopps- och övre del av en konventionell hydraulisk kokare; FIG. 3 visar en liknande vy som FIG. 1 och 2 av en typisk inlopps- och övre del av en kokare enligt föreliggande uppfinning för utförande av förfarandet enligt föreliggande uppfinning; och FIG. 4 visar en liknande vy som FIG. 3 av en arman utföringsforrn av en kokare enligt föreliggande uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA FIG. 1 och 2 visar toppdelen av två konventionella kontinuerliga kokare. Toppen av en ångfaskokare 10 visas i FIG. 1 och toppen av en hydraulisk kokare 20 visas i FIG. 2. lO 15 20 25 30 | 4 . . o. 522 358 Pl395sclxl 17 Dessa kokare kan vara de enda kokarkärlen i massatillverkningssystemet eller kan utgöra det ena av två kärl. Systemet kan t.ex. innehålla ett andra kärl, såsom ett s.k. impregneringskärl. Dessa kokare mottar typiskt en suspension av fintördelat cellulosahaltigt fibennaterial, typiskt vedflis, i koklut, såsom kraftvitlut. Suspensionen behandlas typiskt först i ett matarsystem, t.ex. ett Lo-LevelTM-matarsystem som säljs av Ahlstrom Machinery, Glens Falls, NY, USA. Ångfaskokaren enligt FIG. 1 matas typiskt med en suspension av flis och lut i ledningen 11. Suspensionen inmatas i kokaren genom att använda en konventionell vertikalriktad skruvtransportör 12 inom branchen kallad "omvänd toppskmv". Suspensionen transporteras uppåt i toppskmven 12 och flis och lut utmatas i övre ändan av denna såsom pilama 13 visar. Då suspensionen transporteras uppåt avlägsnas överflödig vätska genom att använda en cylindrisk sil 14 och återtörs till matarsystemet genom ledningen 15. F lisen och luten som utmatas från toppskruven 12 faller ned genom en gasfylld zon 16 på en flishög 17. För att fortsätta ånguppvärrnningen av flisen hålls flishögens 17 nivå ovanför koklutens 18 nivå såsom visas i figuren. Efter ånguppvärmningen sänks flisen ned i koklut så att de hamnar under vätskenivån 18 och kokningsprocessen fortsätter.

För att förbättra värmetördelningen över flispelaren och flishögen 17, innehåller en ångfaskokare typiskt även en sil för lutavlägsningssil 19 och en lutcirkulation 21 för avdragning av lut radiellt utåt, avlägsning och återföring av luten via ett centralt anordnat rör 24 till flispelaren. Cirkulationen 21 innehåller en pump 19 och kan innehålla en lutuppvärrnningsanordning 25'. Lutavlägsningssilen 19 och den därmed anslutna cirkulationen 21 (inklusive pumpen 25 och röret 24) kallas inom branschen "trimcirkulation". Nedanför trimcirkulationssilen 19 fortsätter kokningsprocessen med en jämnare fördelning av värmet och kemikaliema.

Flishögens 17 nivå i ångfaskokaren 10 övervakas typiskt med en garnmastrålssändare och detektor som visas schematiskt vid 26 respektive 26' i FIG. 1 belägna mitt emot 10 15 20 25 30 » . - ~ se 522 358 Pl395sctxl 18 varandra i närheten av flishögen 17. Sändaren/detektom 26, 26' avkänner närvaron eller frånvaraon av flis i högen 17 och flisnivån kan regleras genom att variera inströmningen av suspension till kärlet 10 eller utsrörnningen av massa ur kärlet 10.

Massan utmatas från kärlets 10 botten genom att använda konventionella utmatningsanordningar.

Förutom flisnivån, måste även lutnivån övervakas och regleras i en ångfaskokare 10.

Lutnivån 18 övervakas typiskt genom att använda en konventionell lutnivådetektor visad schematiskt vid 27 i FIG. 1, t.ex. en dp-cell eller liknande, som avkärmer en vätskepelares höjd över en referenspunkt.

Trycket och temperaturen i den vätskefyllda zonen 16 måste även övervakas i en ångfaskokare 10. Trycket i zonen 16 upprätthålls typiskt genom att använda en luftkompressor som matar tryckluft (eller gas som är inert mot de kemiska processerna i kokaren 10, såsom praktisk taget ren kvävegas) in i kokarens 10 topp då trycket faller under referenstrycket. Ett för högt tryck, t.ex. ett tryck som härrör av gaser som inmatats med den inkommande flissuspensionen, avlastas typiskt genom att använda en konventionell tryckbegränsningsventil visad schematiskt vid 28 i FIG. 1. Temperaturen i zonen 16 övervakas och regleras genom att tillföra trycksatt ånga via ledningen 22 från en angkäiia 23.

På samma sätt som ångfaskokaren i FIG. 1, mottar den konventionella hydrauliska kokaren 20 i FIG. 2 en suspension av flis och lut från ett matarsystem via ledningen 60.

Suspensionen imnatas i kokaren 20 med hjälp av en konventionell toppskruv 61 , som är en nedåtriktad skruvtransortör. Luten som inmatas av toppskruven 61 är utmärkt med en dubbelpil 62, flisen med en enkel pil 63. När suspensionen transporteras nedåt av toppskruven 61, avlägsnas överflödig lut från suspensionen genom en cylindrisk sil 64 och återtörs till matarsystemet (t.ex. en högtrycksmatare) eller till ett impregneringskärl genom ledningen 65. 10 15 20 25 30 522 358 Pl39Ssctx1 19 Flisen som inmatats av toppskruven 63 alstrar en flisnivå 66. Emedan kokaren 20 är vätskefylld är zonen 67 ovanför flisnivån 66 fylld med vätska så att det typiskt inte finns någon gaszon. Flisnivån i det vätskefyllda kärlet 20 övervakas typiskt genom att använda en eller flera mekaniska paddlar 68 (säljs t.ex. av Ahlstom Machinery Inc, Glens Falls, NY, USA under benänmingen K-1000) anordnade längs kärlets inneryta och försedda med elektroniska töjningsmätare. Närvaron eller frånvaron av flis detekteras genom paddlarnas 68 rörelse och flisnivån beräknas i procent baserad på en matematisk algoritm. Någon gamrnastrålsutrustrring (såsom 26, 26' i FIG. l) behövs inte. Såsom i ångfaskokaren, regeleras flisnivån genom att variera inströmningen av suspension eller utströmningen av kokad flis.

I motsats till kokaren 10 i FIG. l, uppvärms flisen i övre ändan av pelaren 66 typiskt inte till full koktemperatur, men måste uppvärmas innan kokningen börjar. Detta görs typiskt genom att utnyttja en eller flera uppvärmda kokcirkulationskretar 70.

Uppvärmningen kan ske i medström eller motström; cirkulationskretsen 70 i FIG. 2 uppvärmer flisen i motström. Suspensionen passerar först en lutavlägsnings- (avdragnings-) sil 7l som avlägsnar lut ur suspensionen genom ledningen 78. Lut som avlägsnats via ledningen 78 kan föras vidare till kemikalieåtervinningen eller kan användas för förbehandling av flisen före kokaren 20. Genom denna lutavlägsning dras fri lut, utmärkt med en dubbelpil 76, i motström förbi den nedåtströmmande flisen, utmärkt med en enkel pil 77. Den uppvärmda luten 76 erhålls från cirkulationen 70.

Luten avlägsnas först ur suspensionen genom en sil 72 via ledningen 73 och en pump 79, uppvärms i den indirekta uppvärrnningsanordningen 74 (t.ex. till en temperatur av 135 - 170°C) och återförs till närheten av silen 72 genom en centralt belägen returledning 75. Koklut, t.ex. kraftvitlut, tillsätts typiskt i denna cirkulation. Om Lo- Solids®- kokning, beskriven i US-patenten 5,489,363; 5,547,012 och 5,536,366 och marknadsförd av Ahstrom Machinery, utförs i kärlet 20, kan en del av luten som avlägsnas via ledningen 73 föras till kemikalieåtervinningen och ersättas med en vätska med en låg halt av upplöst material, såsom en kombination av koklut och spädvätska eller -vatten. 10 15 20 25 30 522 358 P|395sctxt 20 Efter uppvärmning till koktemperatur i cirkulationen 70 kan suspensionen kokas och behandlas vidare på annat sätt nedanför silen 72.

FIG. 3 visar en kokare 30 för utförande av en föredragen utfóringsform av uppfinningen. Kokaren 30 kan konstrueras genom att en kokare 10 modifieras genom att detektorelementet 26, 26' avlägsnas eller deaktiveras, paddlar 68 tilläggs och en uppvärmningsanordning 74 tilläggs i trimcirkulationen 21 och denna eventuellt fórflyttas. Vanligtvis behöver inte dp-cellen 27 fórflyttas eller ersättas. Alternativt kan kokaren 30 byggas som en nykonstruktion.

På liknande sätt som vid användning av systemet enligt FIG. 1 inmatas en suspension av flis och lut i kokarens 30 topp via en ledning 31 och en konventionell omvänd toppskmv 32, som säljs av Ahlstrom Machinery. Suspensionen inmatas typiskt i kokaren 30 vid en temperatur av mellan 90 och 130°C, beroende på behandlingen av flisen i matarsystemet före kokaren 30. Om t.ex. matarsystemet utgörs av ett Lo- LevelTM-matarsystem marknadsfört av Ahlstrom Machinery Inc, Glens falls, NY, USA och beskrivet i US-patentet 5,476,572 och US-ansökan 08/428,302 ingiven 25 april 1995, kommer suspensionen in kokaren vid en temperatur av ca 95 - 100°C. Då flisen inmatas genom ett konventionellt matarsystem, t.ex. ett system med ett trycksatt horisontellt basningskärl, kommer suspensionen in i kokaren vid 115 - l20°C. Såsom vanligt, avlägsnar toppskruven 32 överflödig vätska ur suspensionen då den fórflyttar denna uppåt och utrnatar flis och vätska såsom pilarna 33 visar. Den avlägsnade vätskan återfors via en ledning 34 till uppströms belägna steg, t.ex. till en High Pressure Feeder högtrycksmatare) eller Irnpregnation Vessel (basningskärl) som säljs av Ahlstrom Machinery.

Flisen 33 utsätts for en gasatrnosfár 35 innan den kommer in i luten på nivå 36 och faller ned på flispelaren 37. Gasatmosfåren 35 ovanför vätskenivån 36 innefattar eller består typiskt av luft eller gaser som inmatas i kokaren 30 med suspensionen av flis och 10 15 20 25 30 o a « ~ .a 522 358 Pl395setxl 21 lut. Om så erfordras eller önskas kan denna luft kompletteras med andra gaser, såsom ånga, kväve eller någon annan lämplig gas som kan användas för behandling eller för att upprätthålla det önskade trycket. I sulfitmassasystem är gasutryrnmet 35 typiskt fyllt med svaveldioxidgas (S02). Atmosfären 35 hålls vid en temperatur av under 160°, typiskt under 140° och företrädesvis under 130° (och t.o.m. under 120°) och vid ett tryck mellan 50 och 200 psig, företrädesvis mellan 80 och 200 psig, t.ex. mellan 80 och 150 psig. För att hålla trycket på önskad nivå i utrymmet 35 vilket är typiskt enligt det kända sättet, kan trycksatt gas matas in via ledning 38 ur källa 39. Också, på det kända högt tryck trycksänkningsanordning 80. I kokarkärlets 30 topp strömmar flisen, utmärkt med pil sättet, kan för sänkas genom att använda en konventionell 42, medströms med luten, utmärkt med dubbelpil 43.

Lutnivån 36 övervakas typiskt med en konventionell nivåvisare, såsom en dp-cell 27, men också andra anordningar kan användas. Vätskenivän kan varieras genom att vätskeflödet in i eller ut ur kokaren 30 regleras t.ex. genom att reglera flödet ut ur ledning 51 eller vilken som helst annan lärnplig ledning för avlägsning eller inmatning av vätska till kokaren 30. Flisnivån 37 övervakas också skilt för sig medelst en eller flera mera konventionella mekaniska paddlar och töjningsmätare 68, som monterats i kokarkärlets 30 vägg i närheten av flisnivån 37. Enligt sedvanligt förfarande kan flisnivån 37 regleras genom att öka eller minska strömningen av flis till kokaren 30 eller genom att öka eller minska strömningen av massa ut ur kokaren 30.

Eftersom den inkommande flisen företrädesvis inte utsätts för ånga i gasatmosfären 35, uppvärms flisen till koktemperatur företrädesvis med vätska, t.ex. genom att använda en eller flera uppvärmda lutcirkulationer. Ett föredraget förfarande för behandling av flisen är att använda silaggregat 40 och 41. Lut avlägsnas via ett silaggregat 41 genom en ledning 44, typiskt med hjälp av en konventionell pump 53. Den avlägsnade luten uppvärms med ånga medelst en indirekt värmeväxlare 45 (t.ex. till åtminstone ungefär 130°) innan den åter leds genom ledning 46 till närheten av silen 41. Typiskt tillsätts kokkemikalie, t.ex. kraft vitlut eller svartlut, till cirkulationen 44 genom ledning 47. lO 15 20 25 ~ n s | nu 522 358 P I 395setx1 22 Företrädesvis utförs Lo-Solidstæ-kokningen i kokaren 30, beskriven i US-patenten 5,489,363; 5,547,012; och 5,536,366 och marknadsförd av Ahlstrom Machinery. I detta fall kan vätska med låg halt av upplöst organiskt material, såsom spädlut, t.ex. tvättfiltrat, filtrat från blekeri eller svag svartlut, tillsättas i ledningen 44 genom ledningen 48.

Den uppvärmda luten som återinrnatats i kokaren 30 via ledningen 46 strömmar företrädesvis i motström, såsom dubbelpilen 49 visar, till den nedåtströmmande flisen, såsom med pilen 49 visas. Luten 49 dras i motström i ledningen 51, på grund av den lut som avlägsnats genom silen 40. Luten 49 upphettar typiskt den nedåt strömmande flisen 50 till en koktemperatur av 140 - l80°. Trots att lutflödet i FIG. 3 sker i motström, kan ett uppvärmt flöde i medström användas i ställed för flödet i motström till sammans med ett flöde i motström. Luten i ledningen 51 kan vidare ledas till det kemikalieåtervinningssystemet eller kan användas för att íörbehandla flis före eller under behandlingen i kokaren 30. En valfri återcirkulation 52 kan också anordnas.

När den uppvärmda flissuspensionen har passerat silen 41, hålls den typiskt vid en temperatur som tillåter fortsättningen av defibreringsprocessen eller att massan kan behandlas vidare i kokarens 30 efterföljande zoner, innan den tas ut.

Tack vare atmosfárens 35 låga temperatur (företrädesvis 130° eller lägre), kan massan, innan den ínmatas i kärlet 30 och utan att tillsatsärrmena förstörs, behandlas med utbytes- och/eller styrkehöjande tillsatsärrmen, såsom antrakinon och derivat, och/eller polysulfid och derivat eller ekvivalenter. Atmosfárens temperatur borde hållas vid 90 - l10° i fall behandling (eller fortsatt behandling) med antrakinon eller ämnen härledda från det sker i atmosfären, och mellan 90 och 140°, om behandling (eller fortsatt behandling) med polysulfid och ämnen härledda från det eller ekvivalenta med det äger rum i den. Behandlingen i atmosfären 35 kan vara mellan fem minuter och två timmar, företrädesvis ungefär tio till sextio minuter, och de erforderliga förhållandena 10 15 20 25 30 » n n | nu u Pl395sctxt 522 358 23 upprätthålls genom att reglera temperaturen och trycket av ångan som inmatats vid 38 i FIG. 3.

FIGUR 4 illustrerar en annan utföringsform 100 av denna uppfinning som är likadan som utföringsforrnen visad i FIGUR 3. Många detaljer i F IGUR 4 är liknande, om inte identiska med dem som visas i FIGUR 3, och har utmärkts med siffran "l" framför motsvarande siffra i F IGUR 3. Till exempel den omvända toppskruven 132 i FIGUR 4 är liknande som den omvända toppskruven 32 i F IGUR 3.

Systemet i FIGUR 4 innefattar en ledning 131 för inmatning av flissuspension och lut i kokaren 130. Suspensionen imnatas i separator 132, vilken förflyttar suspensionen uppåt i en skruvtransportör, medan lut avlägsnas från suspensionen genom en cylindrisk sil, plenum, och ledning 134 på känt sätt. F lisen och den resterande luten avlägsnas från separatom såsom visas med pilar 133 och utsätts för ånga eller gasatrnosfar 135.

Gasen eller ångan inmatas genom ledning 138 från källa 139. Flisen och den överflödiga luten faller i luten betecknad som lutnivå 136 och flisen samlas på flishög 137. Lutnivån och flisen regleras typiskt såsom beskrivits i samband med utföringsformerna i FIGURERNA 1, 2 och 3.

Kokarsystemet 100 skiljer sig från systemet som visas i FIGUR 3 i att systemet i FIGUR 4 innefattar en kokare 130 som har en del med första diameter (inloppsdel) 95, varvid diametem är mindre än delen med den andra diametern (huvuddelen) 98.

Diametem i del 98 är åtminstone 20 % större (t.ex. ungefär 100 % - 300 % större) än delens 95 diameter. Delen 95 är att föredra när material behandlas i en kokare med stor kapacitet, t.ex. en kokare 130 som producerar 1000 ton eller mer per dag. Delen 95 kan typiskt ha en diameter av endast ung. 3 - 5 m, medan kokarens 130 huvudkärl (den andra delen 98) kan ha en diameter av 7 till 12 m eller mera. Denna utförningsform är inte begränsad till kokare med en annan diameter i inloppsdelen än i huvudkärlet; tvärtom, delamas 95 och 98 diametrar kan vara lika och den föreliggande uppfinningen är ändå effektiv. Skillnaden mellan delarnas 95, 98 diametrar visar särskilt att 10 15 20 25 30 | | « - nu Pl 395sctxt 522 358 24 föreliggande uppfinning kan fogas till ett existerande kokarsystem, och speciellt ett existerande hydrauliskt tvåkärlskokarsystem. Sådana installationer skulle helt enkelt som den viktigaste modifikation endast kräva att en befintlig inlopps- eller toppskruv ersätts med en omvänd toppskruv 132 och ett inlopp 131, såsom visas i FIGUR 4.

Utföringsforrnen i FIGUR 4 innefattar även ett utlopp 86 för lut från toppskruv 132 för avlägsnande av lut från toppskruven, förutom den lut som avlägsnas via ledning 134.

Utloppen 134, 86 (liksom andra utlopp som också kunde anordnas) är företrädesvis ordnade på ett avstånd av 30-l20° från varandra längs omkretsen. Detta extra lututlopp 86 möjliggör avlägsnande av ytterligare lut från toppskruv 132, mera än det som typiskt avlägsnas genom ledning 134 för att förse en mataranordning med suspensioneringslut, t.ex. High Pressure Feeder eller Lo-Level® Feed-systemet, marknadsfört av Ahlstrom Machinery Inc., Glens Falls, Ny, eller till bottnen av ett tidigare behandlingskärl, till exempel ett impregneringskärls slussningslut. Utflödet genom ledning 86 kan variera mellan 0,5 och 5 kubikmeter per ton producerad massa (dvs. m3/tp), men är typiskt ungefär 1 - 3 m3/tp.

Andra tekniker kan också användas för att avlägsna huvudsakligen all. fri lut från den inmatade flissuspensionen. Till exempel sj älva toppskruven 132 kan utformas så att den avlägsnar suspension med litet (t.ex. typiskt mindre än 10 % av den ursprungliga fiia luten, företrädesvis mindre än ungefär 5 %) eller ingen fii lut, till exempel genom att anordna en längre skruv och avlägsningssildel för separatom 132 än vad 'som är sedvanligt, eller genom att anordna en konvergerande press av skruvtyputformning som fungerar väsentligen som en pluggmatare. Eller så kan mera vätska avlägsnas genom att helt enkelt anordna en tilläggsledning 86' som visas i FIGUR 4 från själva BC returledningen 134.

De ovan beskrivna sätten att avlägsna lut från den omvända toppskruven 132 är särskilt väl lämpade för att hålla behandlingsluten som inmatats i ledning 131 och använts i en tidigare behandling separerad från den lut som finns under separatom 132 och 10 15 20 25 30 52 2 s 5 s Pl 395sctx1 25 betecknas som lutnivå 136. Om till exempel behandlingen före kärlet 130 inbegriper en behandling med svalare lut, såsom beskrivs i ansökningen 08/9l1,366 ingiven den 7 augusti 1996 (ombuds ref. 10-1216), kan all överflödig lut som inte avdragits via lednigen 134 t.ex. avlägsnas genom ledningen 86, så att litet eller väsentligen ingen svalare lut inmatas i den varmare luten i lutnivå 136. Detta system är också fördelaktigt, när man vill hålla andra förbehandlingslutar separerade från luten i kärlet 130, t.ex. lutar som innehåller styrke- och utbyteshöjande tillsatsärnnen, såsom antrakinon eller polysulfid eller vätesulfid och derivat eller ekvivalenter. Luten som avlägsnas genom ledningen 86 kan ledas vidare till det kemikalieåtervinningssystemet eller användas där den behövs i pappersfabriken, inklusive blekeriet.

FIGUR 4 visar också uppvärmningscirkulation 85 i anslutning till en avdragningssil 87 som är anordnad precis under skuldran 99, med ledning 88, pump 89, ledning 90, indirekt ångvärmare 91, returledníng 92, lutfördelningsrör 93 och ett flertal inloppsmunstycken 94. Denna cirkulation kan användas för att avlägsna, uppvärma och tillsätta vid behov lut till luten nedanom toppskruven 132. Till exempel kan koklut, såsom krafivitlut eller svart lut eller andra lutar innehållande koktillsatsämnen eller spädlut med lägre koncentration av upplösta solida ämnen än luten vid silen 87 inmatas i cirkulationen 85 genom ledningen 96. På samma gång som lut inmatas genom ledning 96, eller i stället för det, kan lut också avlägsnas genom ledning 97. Lut kan avlägsnas genom ledning 97 utan att någon lut inmatas genom ledningen 96 till exempel då ett motströmsflöde av lut önskas i kokarensif130 övre del. Det i FIGUR 4 visade systemet är speciellt lämpligt för en modifikation av ett befintligt hydrauliskt tvåkärls kokarsystem där de befmtliga övre cirkulationssilama används som lutavlägsningssilar 87. Även enkärlskokare och ångfaskokare kan modifieras för tillämpning av den föreliggande uppfinningen.

På liknande sätt som vid driften av kokaren i FIGUR 3 inmatas vid driften av kokaren 130 via ledningen 131 i den omvända toppskruven 132 en suspension av finfördelat cellulosahaltigt fibermaterial, till exempel barrvedsflis från ett matarsystem eller 10 15 20 25 30 - . - - .u 522 358 Pl395sctxt 26 tidigare behandling, till exempel från ett impregneringskärl, och lut avdras från avskiljaren och återförs till det tidigare systemet eller kärlet genom ledningen 134 på ett känt sätt. Även på ett känt sätt transporterar avskiljarens 132 skruvtransportör suspensionen uppåt då lut avlägsnas, så att flisen och vätskan som finns där strömmar över avskiljarens 132 fördämning såsom pilarna 133 visar. Flisen som avdras ur avskiljaren 132 faller genom gas-/ångatmosfären 135 och vidare i luten som finns i kärlet 130 med beteckningen lutnivå 136. Flisen stannar sedan på flishögen 137 och behandlas sedan på önskat sätt, till exempel kan den behandlas med Lo-Solids®- kokprocess, som beskrivs i en eller flera av följande U.S. patent 5,489,363; 5,536,366; 5,547,012; 5,575,890; 5,620,562; 5,662,775 och andra eller med EAPCW-kokprocess som beskrivs i U.S.patentet 5,63 5,026. Enligt föreliggande uppfinning kan dock ytterligare lut avlägsnas från avskiljaren 132 genom ledningen 86. Avlägsnande av denna ytterligare lut görs företrädesvis för att begränsa eller väsentligen eliminera (dvs. så att endast ungefär 10 % eller mindre fri lut blir kvar) flödet av fi'i lut (dvs. lut som inte binds vid flisen) som inrnatades genom ledningen 131 i luten som betecknas med lutnivå 136. cirkulationen 85, såsom beskrivits ovan, t.ex. medelst en ventil i linje 96, som styrs av Därtill kan ytterligare uppvärmning eller lutinrnatning göras i en nivådetektor för nivå 136.

Den komprimerade gasen/ångan som inmatats vid 139 inmatas företrädesvis på sarrnna sätt och för att åstadkomma samma förhållanden som i utföringsformen i FIGUR 3.

Den föreliggande uppfinningen, som beskrivits med hänvisning till FIGURERNA 3 och 4, avser ett förfarande för behandlandet av finfördelat cellulosahaltigt fibermaterial för att producera trämassa, eller för ombyggnad av en befintlig ångfaskokare för framställning av kraftmassa, som främjar en jänmare uppvärmning och behandling av flis, är mindre känslig för flisnivåvariationer, har mindre böj else till kanalisering, avskaffar behovet att ha en strålningskälla för att detektera flisnivån, åstadkommer en kokare som är lättare att använda. Även om uppfinningen här har presenterats och beskrivits i vad just nu anses vara den mest praktiska fonnen av uppfinningen, måste Pl395setxl 5 2 2 3 5 8 27 man förstå att uppfinningen kan modifleras på många sätt inom ramen för bifogade patentkrav, som måste ges en möjligast vid tolkning så att de täcker alla ekvivalenta anordningar och förfaranden.

Claims (24)

10 15 20 25 30 . - ø n n n I I ' ' '° u 'S22 358 ZX » | a n ~ v u - | - u a ' I ' ' " PATENTKRAV

1. l. Förfarande för drift av en cellulosamassakokare för cellulosamassa med en topp och en botten, en omvänd toppskruv i toppen och ett utlopp i bottnen, kännetecknat av följande steg: (a) en suspension av finfördelat cellulosahaltigt fiberrnaterial och lcrafrkoklut inmatas i kokaren genom den omvända toppskruven; (b) en vätskenivå etableras i kokaren nedanför den omvända toppskruven; (c) en nivå av cellulosahaltigt fiberrnaterial åstadkoms i kokaren nedanför toppslcruven; (d) en gasfylld zon åstadkoms ovanför vätskenivån vid en temperatur av under 160°C och ett tryck av 50 - 200 psig; och (e) krafirnassa avdras i närheten av kokarens botten.

2. Förfarande enligt patentkravet l, kännetecknat därav, att steg (d) utförs så att temperaturen i den gasfyllda zonen hålls vid under ungefär l20°C och trycket vid lOO - 150 psig.

3. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att steg (d) utförs vid (dl) 110° eller mindre, eller (d2) 140° eller mindre; och att det innefattar ett ytterligare steg där massan behandlas med antrakinon eller derivat, om understeg (dl) utförs, eller polysulfid eller dess derivat eller ekvivalenter, i fall antingen (dl) eller (d2) utförs, innan massan går in i gaszonen.

4. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av ett ytterligare steg (f) varvid cellulosamaterialet uppvärms järrmt i kokaren nära dess topp genom att anordna ett flöde i motström av uppvärmd koklut, som kommer i kontakt med cellulosamaterialet under vätskenivån.

5. Förfarande enligt patentkravet 4, kännetecknat därav, att steget (f) utförs genom att avdra vätska med en hög halt av upplöst organiskt material, anordna en cirkulationskrets och upphetta den avdragna vätskan i cirkulationen och inmata koklut och ersättningsvätska avskilt från kokvätskan, varvid ersättningsvätskan har en låg halt av upplöst organiskt material.

6. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av ytterligare steg (g) att avdra vätska från den omvända toppskruven vid åtminstone ett 10 15 20 25 30 ; ø c . n o o n I I I' o 522 358 29 vu . . I u nu n n Q ø ø | u - u o oc ställe för att avlägsna väsentligen all den fiia luten från det inmatade finfördelade cellulosahaltiga fibennaterialet.

7. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat därav , att steg a) utförs med en temperatur på fibennaterialet av mellan 90°C och l30°C.

8. Förfarande enligt patentkrav 7, kärmetecknat därav att temperaturen är mellan 95°C och 100°C.

9. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat därav, att temperaturen i kokarens övre zon är 80-150°C, typiskt 90-l40°C och företrädesvis 100-130°C.

10. l0.Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat därav, att fibennaterialet behandlas i kokarens övre zon under 5 min till 2 timmar, företrädesvis 10-60 min.

11. ll. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat därav, att fibermaterial uppvärms till koktemperatur hydrauliskt nedanför kokarens övre zon och att kokarens övre zon används för förbehandling.

12. Förfarande enligt patentkrav ll, kännetecknat därav, att den [övre zonen används för medströms - eller motströmsimpregnering.

13. F örfarande för drift av en kontinuerlig cellulosakokare med en topp och en botten, kännetecknat därav, att (a) flis och vätska inrnatas i kokarkärlet och en del av vätskan avskiljs ur flisen i en avskiljningszon; (b) en vätskenivå åstadkoms i kokarkärlet nedanför avskiljningszonen; (c) en flisnivå åstadkoms i kokarkärlet nedanför avskiljningszonen; (d) flisen uppvärms hydrauliskt till koktemperatur medelst vätska i kokarkärlet; (e) en gasfylld zon åstadkoms i kokarkärlet ovanför vätskenivån; och (f) massa avdras i närheten av kokarkärlets botten, varjämte steget (e) utförs genom att tillföra trycksatt gas i kokarkärlets topp ovanför vätskenivån, varvid den gasfyllda zonen har en temperatur av under 140°C och ett tryck av 80 - 200 psig.

14. Förfarande enligt patentkravet 13, kännetecknat därav, att steget (d) utförs genom att avlägsna vätska från flisen nedanför flisnivån för att höja dess 10 15 20 25 30 ~ o o o ø n u n o o oi »5122 358 åo n o . : u u v | u o nu temperatur så att temperaturen är minst ca 130°C och återcirkulera den uppvärmda vätskan tillbaka till kokaren vid en återinmatningszon nedanför flisnivån.

15. Förfarande enligt patentkravet 14, kännetecknat därav, att steget (d) vidare utförs genom att avdra vätska från kokaren mellan återinmatningszonen och flisnivån för att åstadkomma ett motströmsflöde av upphettad vätska.

16. System för frarnställning av kemisk cellulosamassa av cellulosaflis i kontinuerlig kokare, kännetecknat av ett kontinuerligt kokarkärl med en topp och en botten; en avskiljare i kokarkärlets topp, som inmatar flis och vätska i kokarkärlet och avskiljer en del av vätskan från flisen och som innefattar en omvänd toppskruv; anordningar för åstadkommande av en vätskenivå i kokarkärlet nedanför den omvända toppskruven; anordningar för åstadkommande av en flisnivå i kokarkärlet nedanför vätskenivån; anordningar för åstadkommande av en gasfylld zon ovanför vätskenivån; anordning för hydraulisk uppvärmning till kokternperatur av flisen i kokarkärlet; och anordningar för avdragning av massa i närheten av kokarkärlets botten.

17. System enligt patentkravet 16, kännetecknat därav, att anordningen för åstadkommande av en gasfylld zon innefattar anordning för inmatning av gas i den gasfyllda zonen.

18. System enligt patentkravet 16 eller 17, kännetecknat därav, att anordningen för hydraulisk uppvärmning av flisen i kokaren innefattar en cirkulationskrets nära kokarens topp, som omfattar en återcirkulationssil, en pump, en indirekt uppvärmare, en ledning, varvid vätskan som medelst pumpen avdras genom silen värms upp med uppvärmaren och leds sedan tillbaka till kokaren via ledningen.

19. System enligt patentkravet 18, kännetecknat därav, att anordningen för hydraulisk uppvärmning av flisen ytterligare innefattar en avdragningssil mellan återcirkulationssilen och avskiljaren för att åstadkomma ett flöde i motström av upphettad vätska för uppvärmning av flisen.

20. System enligt något av patentkraven 16-19, kännetecknat därav, att kokarkärlet har en toppdel med en första diameter och en del dämedanför med en diameter som är minst 20% större än den första diametem, med ett skulderparti däremellan. 10 522 558 3/ n- n n n ø . . Q I.

21. System enligt patentkravet 20, kännetecknat därav, att nämnda anordningar for åstadkommande av en vätskenivå åstadkommer vätskenivån i nämnda toppdel.

22. System enligt patentkravet 20 eller 21 och patentkravet 18, kännetecknat därav att återcirkulationssilen är anordnad omedelbart nedanför skulderpartiet.

23. System enligt patentkravet 22, kännetecknat därav att nämnda ledning matar ett íördelningsrör runtom toppdelen.

24. System enligt något av patentkraven 16-23, kännetecknat därav, att kokarkärlet i den kontinuerliga kokaren har en del med en första diameter vid dess topp av ungefär 3 - 5 m och nedanför toppdelen en del med en andra diameter av åtminstone 7 m.