SE522811C2 - Förfarande och anordning för behandling, i synnerhet blekning, av fibermaterial - Google Patents

Description

20 25 30 -~35 522 811 Ändamålet med uppfinningen är därför att åstadkomma ett förfa- rande, som övervinner nackdelarna hos de kända förfarandena och leder till ett homogent och jämnt blekningsresultat utan fiber- förstöring. Detta uppnås enligt uppfinningen därigenom, att fibermaterialet före tillförsel till bulkmaterialet finfördelas och i största utsträckning homogent genomträngs av det gasfor- miga mediet, i synnerhet ozon.

Först sönderdelningen och finfördelningen av fiberknippena till enskilda fibrer i förbindelse med utformningen av processen resp. reaktorn enligt uppfinningen möjliggör en god reaktion av det gasformiga mediet med fibrernas yta och sålunda ett till- fredsställande behandlings-, i synnerhet blekningsresultat.

En fördelaktig vidareutveckling av uppfinningen kännetecknas av att fibermaterialets permeabilitet i behandlingstornet motsva- rar en tryckförlust av mindre än 0,02 bar/m av bulkmaterialet höjd, företrädesvis under 0,001 bar/m, exempelvis mindre än 0,0002 bar/m av bulkmaterialet höjd. På grund av fibermateria- lets höga permeabilitet, som ástadkommes med en lämplig tor- rivare, kan det gasformiga mediet på lämpligt sätt och utan hög energiinsats strömma genom bulkmaterialet och en icke önskad kanalbildning undviks.

En fördelaktig utformning av uppfinningen kännetecknas av att det sönderdelade resp. finfördelade fibermaterialets lösvikt i behandlingstornet uppgår till i storleksordningen från 30 till 170 kg torrsubstans (TS) per m3, företrädesvis mellan 50 och 150 kg TS/m3, exempelvis 120 kg TS/m3. Genom den ringa lösvikten finns mellan de enskilda fibrerna tillräckligt utrymme för att låta det gasformiga mediet, t.ex. ozon, strömma igenom, varvid också möjliggörs en relativt homogen genomträngning.

En lämplig utformning av uppfinningen kännetecknas av att genomträngningen av fibermaterialet av det gasformiga mediet, i synnerhet ozon, i bulkmateriealet sker med en gashastighet mel- 23034A.DOC; 1997-09-09 lO 15 20 25 1,935 522 811 lan 5 och 500 mm/sek med avseende på det totala tvärsnittet, i synnerhet mellan 10 och 100 mm/sek. Vid de nämnda genomström- ningshastigheterna säkerställs en optimal kontakttid mellan det gasformiga mediet och bulkmaterialet(fibermaterialet) och en motsvarande uppehållstid i behandlingstornet.

En fördelaktig utformning av förfarandet enligt uppfinningen kännetecknas av att fibermaterialet fördelas jämnt över bulkma- terialet yta. Genom denna jämna fördelning uppnås ett likfor- migt genomströmningsmotstånd och en oönskad kanalbildning und- viks. Därigenom undviks också att några fibrer knappast får kontakt med det gasformiga mediet och att andra fibrer skadas av den intensiva kontakten med det gasformiga mediet. Som ytterligare följd uppnås därigenom också en likformig behand- ling, t.ex. blekning.

En gynnsam vidareutveckling av uppfinningen kännetecknas av att bulkmaterialets höjd i mitten är högst 0,2 gånger högre än höj- den vid den yttre radien. Dá bulkmaterialskiktets höjdskillnad ligger inom det angivna området, har hittills de bästa resulta- ten uppnåtts.

En ytterligare fördelaktig vidareutveckling av uppfinningen kännetecknas av att fibermaterialets konsistens uppgår till mellan 20 och 60 viktprocent. Vid en sådan konsistens hos fibermaterialet har uppfinningen särskilt gynnsam verkan.

En gynnsam utformning av uppfinningen kännetecknas av att kappavärdet vid ingången till blekningssteget ligger mellan 1 och 20. Med fördel uppgår kappavärdet för kraftmassa till 5-15, för sulfitmassa till 2-8 och för returpapper till 1-10, varvid kappavärdet efter reaktorn är mindre än vid inloppet.

En fördelaktig vidareutveckling av uppfinningen kännetecknas av att vitheten vid inloppet i reaktorn uppgår till mellan 40 och 80 % ISO. Företrädesvis uppgår vitheten därvid för kraftmassa till 40-65 % ISO, för sulfitmassa till 60-80% ISO och för 23034A.DOC; 1997-09-09 lO 15 20 25 30 35 522 811 returpapper till 40-80% ISO, varvid vitheten är högre vid ut- loppet från reaktorn än vid inloppet.

Enligt en utformning av uppfinningen kan fibermaterialet som skall behandlas vara kemisk massa, massa av ved (mekanisk massa) eller returpappersmassa. Vid sådana fibermaterial kan uppnås ett särskilt gott blekresultat.

En särskilt fördelaktig variant av uppfinningen kännetecknas av att det gasformiga mediet, i synnerhet ozon, blandat med fiber- materialet tillförs bulkmaterialet och/eller inleds i gasrummet över eller under bulkmaterialet. Om det gasformiga mediet in- blandas i fibermaterialet redan tidigare, t.ex. i torrivaren, kan redan där en del av mediet reagera med fiberytorna, varige- nom uppnås ett homogenare resultat. Om eventuellt dessutom in- förs gasformigt medium, så kan detta såväl i medström som i motström fördelaktigt påverka behandlingsresultatet.

En fördelaktig vidareutveckling av uppfinningen kännetecknas av att bulkmaterialets höjd uppvisar ett förhållande till behand- lingstornets diameter, i synnerhet blektornets, av mer än 0,5, företrädesvis mer än 1. Därigenom uppnås alltid ett optimalt förhållande på genomströmningstvårsnittet vid en lämplig uppe- hållstid av det gasformiga medlet liksom av fibermaterialet. Ändamålet med uppfinningen är också att åstadkomma en anordning för genomförande av förfarandet. Detta uppnås genom att fiber- materialet direkt från blandaren/raffinören tillförs bulkmate- rialet i behandlingstornet, i synnerhet blektornet, och att företrädesvis anordningar för jämn tillförsel resp, för utjäm- ning av bulkmaterialets yta är anordnade. Genom denna utform- ning säkerställs en i största utsträckning jämn bulkmaterial- höjd samtidigt som man undviker att de i flockningsanordningen sönderdelade fiberknippena lägger sig mot varandra och därige- nom möjliggör en homogen genomträngning av bulkmaterialet av det gasformiga mediet, t.ex. syre och/eller ozon. 23034A.DOC; 1997-09~09 lO l5 20 25 30 '35 522 81.1 En gynnsam vidareutveckling av uppfinningen kännetecknas av att en roterande fördelartallrik är anordnad, vilken kan uppvisa en störtränna. Genom denna fördelartallrik och i synnerhet en störtränna säkerställs en jämn avlämning av fibermaterialet på bulkmaterialytan.

En fördelaktig utformning av uppfinningen kännetecknas av att åtminstone en roterande arm är anordnad. Den roterande armen åstadkommer en avjämnande avstrykning av bulkmaterialets yta.

Om t.ex. en ytterligare, förskjutet anordnad arm anordnas, kan armarnas läge anpassas på sådant sätt, att en homogen uppluck- rad yta uppnås på bulkmaterialet.

En lämplig utformning av anordningen enligt uppfinningen känne- tecknas av att en medroterande tvärbalk är anordnad, vilken kan vara upphängd i kedjor. Dessa tvärbalkar stryker ytan jämn.

Stiger bulkmaterialet i nivå, ökar också motståndet. Balken vrider sig då kraftigare, varigenom kedjorna höjer balken och automatiskt anpassar den till nivån.

En fördelaktig vidareutveckling av uppfinningen kännetecknas av att anordningarna för jämn tillförsel resp. för avjämning av bulkmaterialets yta är förbundna med och roterar med behand- lingstornets, i synnerhet blektornets, utmatningsanordning.

Därigenom är ingen extra vridning erforderlig och rotationen också kopplad till utmatningen och dess hastighet.

En särskilt lämplig utformning av uppfinningen kännetecknas av att behandlingstornet, i synnerhet blektornet, uppvisar ett förhållande mellan höjden och diametern av mer än 0,5, företrä- desvis mer än l. Genom detta utförande av behandlingstornet kan uppnås en särskilt gynnsam fördelning av bulkmaterialet och en jämn uppehällstid för gasen och fibermaterialet.

Uppfinningen förklaras nu med hänvisning till ritningarna, var- vid fig. 1 visar en blandare/torrivare med anslutande blektorn, fig. 2 visar en variant av en fördelaranordning i blektornet, 23034A.DOC; 1997-09-09 10 15 20 25 30 35 522 811 fig. 3 visar en ytterligare variant av en fördelaranordning i blektornet och fig. 4 visar en ytterligare variant av en förde- laranordning i blektornet.

Fig. 1 visar uppbyggnaden av en anordning, vid vilken fiberma- terialet 1 via ett matarorgan, som t.ex. en pluggskruv, till- förs en blandare/torrivare 3. I denna blandare/torrivare 3 kan införas en gas 4, som t.ex. syre eller en syre-ozonblandning. I detta fall tillförs gasen i området för malskivorna och blandas med de frilagda fibrerna. Blandningen 5, bestående av frilagda fibrer och ett blekmedel, som t.ex. ozon, i vilken redan en del av gasens reaktion med fibrernas yta har skett, införs nu i ett blektorn 6. Fibermaterialet faller pà en roterande fördelar- tallrik 7, som lutar, och fördelas därifrån på bulkmaterialets 9 yta 8. Genom den lösa fördelningen av fibermaterialet - de frilagda fibrerna - uppkommer en fyllning med hög permeabili- tet. Genom fördelartallriken 7 undviks den vanliga bulkmate- rialkonen och de därmed förbundna nackdelarna av en ojämn genomträngning av bulkmaterialet 9 med gas 10 (t.ex. ozon) och en relativt jämn bulkmaterialyta 8 uppnås. Gasen 10 strömmar likformigt genom bulkmaterialet och reagerar även likformigt med de enskilda fibrernas yta, så att ett likformigt blekre- sultat uppnås utan av kanalbildning betingad förstöring av en- skilda fibrer på grund av allt för stor kontakt med blekmedlet.

Restgasen 11 samlas i en dubbelmantel 12 till blektornet 6 och avleds. Eventuellt fortfarande kvarvarande rester av t.ex. ozon förstörs och restsyret upparbetas för ozonframställning om så önskas.

Bulkmaterialet 9 (den högkonsistenta fibermaterialblandningen) utförs vid blektornets 6 undre ände av en utmatningsanordning 13. I många fall tillförs genom utmatningsanordningen 13 späd- vatten 14 och späds fibermaterialsuspensionen till en läg- eller mellankonsistens av cirka 3-15%. Denna suspension 16 tillförs medelst en pump 15 ett följande förfarandesteg. Förde- lartallriken 7 är här via en axel förbunden med utmatnings- anordningen 13 och roterar med denna. 23034A.DOC; 1997-09-09 va» u l0 15 20 25 522 811 7 Fig. 2 visar en variant av en fördelaranordning, vid vilken fördelartallriken 7 uppvisar bulkmaterialrännor 17, för att säkerställa en riktad fördelning av fibermaterialet på bulkma- terialets 9 yta 8. Genom fördelaranordningens rotation erhålls en jämn avgivning och sålunda också en jämn yta 8.

Fig. 3 visar en ytterligare variant av en fördelaranordning, varvid utan denna anordning skulle uppkomma en bulkmaterialkon i enlighet med de streckade linjerna 8. Av armarna 18 resp. l8', som kan vara i form av rör, stryks bulkmaterialets 9 övre skikt jämnt samt uppluckras och utjämnas ytterligare av armarna l8'f Armarna 18 och 18' kan inställas i enlighet med den önskade bulkmaterialhöjden.

Fig. 4 visar en variant av en fördelaranordning, vid vilken en tvärbalk 19 är upphängd i kedjor 20. Också denna fördelaranord- ning roterar med utmatningsanordningen 13. Om nu bulkmateria- lets 9 nivå höjs, så ökar också motståndet mot rotation. Däri- genom sker en vridning och genom kedjorna 20 också en höjning av tvärbalken 19, så att denna åter stryker längs bulkmateria- lets 9 yta 8 och jämnt fördelar det tillförda fibermaterialet.

Först genom dessa utföranden resp. den motsvarande fluffkvali- teten möjliggörs en jämn genomträngning av bulkmaterialskiktet.

Den därav resulterande likformiga uppehállstiden resp. kontakt- tiden resulterar i sin tur i ett likformigt blekresultat, som motsvarar dagens kvalitetskrav. Med hittillsvarande förfaranden och anordningar kunde dessa resultat inte uppnås. 23034A.DOC; 1997-09-09

Claims (23)

10 15 20 25 30 52,2 811 i 8 Patentkrav

1. Förfarande för behandling av fibermaterial (1) med ett gasformigt reaktionsmedi- um (4), innefattande de stegen, att gasformigt reaktionsmedium (4) och en massa av fibermaterial (1) inledes i en torri- vare (fluffer) (3), och nämnda gasformiga reaktionsmcdium och massa i blandning (5) ledes genom nämnda torrivningszon i nämnda torrivare till att bilda en partiellt reagerad, fluffad massa; varvid sagda torrivare är positionerad direkt ovanför ett blektorn (6), nämnda partiellt reagerade, fluffade massa utledes nedåt från nämnda torrivare (3) till att falla fritt ned i nämnda blektom (6) genom ett massainlopp vid toppen av nämnda tom och på en fördelningsanordning för att fördela massan väsentligen jämnt i nänmda torn till att bilda *en massabädd som har en väsentligen jämn och homogen bäddyta och bäddjup; och det gasformiga reaktionsmediet (4) likfonnigt ledes jämnt genom nämnda massa- bädd.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att fibermaterialets (1) permea- bilitet motsvarar en tryckförlust av mindre än 0,02 bar/m höjd av bulkmaterialet (9), företrä- desvis mindre än 0,001 bar/m, exempelvis mindre än 0,0002 bar/m höjd av bulkmaterialet.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att det finfördelade fi- bermaterialets (1) störtvikt i tornet uppgår till i området från 30 till 170 kg TS/m3, företrädes- vis mellan 50 och 150 TS/m3, exempelvis 120 TS/m3.

4. F örfarande enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t av att genomträng- ningen av fibermaterialet (1) med det gasformiga mediet (10), i synnerhet ozon, i bulkmateria- let (9) sker vid en gashastighet av mellan 5 och 500 mm/sek med avseende på det totala tvär- snittet, i synnerhet mellan 10 och 100 mm/sek.

5. F örfarande enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a t av att fiberrnaterialet (1) fördelas jämnt över bulkmaterialets (9) yta (8).

6. Förfarande enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att bulkmaterialets (9) höjd i mitten är högst 0,2 gånger högre än höj den vid den yttre radien.

7. Förfarande enligt något av kraven 1-6, k ä n n e t e c k n a t av att fibermateria- lets (1) konsistens uppgår till mellan 20 och 60 viktprocent.

8. Förfarande enligt något av kraven 1-7, k ä n n e t e c k n a t av att kappavärdet vid ingången i bleksteget ligger mellan 1 och 20.

9. Förfarande enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a t av att kappavärdet efter reaktorn är lägre än vid ingången. K:\Pfltent\l 100-\l l005\l lOO57700\020924p.d0c 10 15 20 25 30 522 811 “l

10. F örfarande enligt något av kraven l-9, k ä n n e t e c k n a t av att vitheten vid ingången till reaktorn uppgår till mellan 40 och 80 % ISO.

11. F örfarande enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a t av att vitheten vid utgången ur reaktorn är högre än vid ingången.

12. Förfarande enligt något av kraven 1-l 1, k ä n n e t e c k n a t av att det behand- lade fibermaterialet (1) är kemisk massa.

13. Förfarande enligt något av kraven 1-11, k ä n n e t e c k n a t av att det behand- lade ñberrnaterialet (1) är massa av ved.

14. Förfarande enligt något av kraven 1-11, k ä n n e t e c k n a t av att det behand- lade fiberrnaterialet (1) är returpappersmassa.

15. Förfarande enligt något av kraven 1-14, k ä n n e t e c k n at av att det gasfor- miga mediet (10), i synnerhet ozon, blandat med fibermaterialet (1) tillförs bulkmaterialet (9) och/eller inleds i gasrummet över eller under bulkmaterialet.

16. Förfarande enligt något av kraven 1-15, k ä n n e t e c k n a t av att bulkmateri- alets (9) höjd har ett förhållande till behandlingstomets, i syrmerhet blektomets (6), diameter av mer än 0,5, företrädesvis mer än 1.

17. Anordning för behandling av massa av fiberrnaterial (1) med ett gasforrnigt re- aktionsmediurn (4), och innefattande: en torrivare (fluffer) (3) för torrivning och rafñnering av massan i närvaro av sagda gasformiga reaktíonsmedium (4) till att bilda en partiellt reagerad massa; ett blektorn (6) som har ett inlopp anbragt direkt under nämnda torrivare (3): en roterande tördelningsanordning, vilken är anbragt i sagda tom (6) på avstånd ne- dantör nämnda inlopp, för att mottaga den torrivna massan för att väsentligen likforrnigt för- dela nämnda massa över tornets (6) diameter.

18. Anordning enligt krav 17, k ä n n e te c k n a d av att den roterande fördelaran- ordningen är anordnad som en roterande fördelningstallrik (7), företrädesvis lutande i förhål- lande till det horisontala planet.

19. Anordning enligt krav 18, k ä n n e t e c k n a d av att fördelartallriken (7) in- kluderar en störträrina (17).

20. Anordning enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone en horisontell arm (18, 18°) är anordnad som roterar rtmt en väsentligen vertikal axel.

21. Anordning enligt krav 17, k ä n n e te c k n a d av att en tvärbalk (19) är an- ordnad vilken är kopplad till en roterande axel företrädesvis genom ett par kedjor (20). K:\Patent\l 100-\l 1005\l 10057700\020924p.d0c 5 2 2 8 1 1 I O

22. Anordning enligt något av kraven 17-21, k ä n n e t e c k n a d av att den ro- terande fordelningsanordningen är förbunden med blektomets utmatningsanordning. och roterar tillsammans med denna utmatningsanordning.

23. Anordning enligt något av kraven 17-22, k ä n n e t e c k n a d av att behand- lingstornet, i synnerhet blektornet, har en höjd till diameterförhâllande av mer än 0,5 och företrädesvis mer än 1. K:\Patent\l 100-\l l005\l l0057700\03l20lp.doc