SE525751C2 - Förfarande vid massakokning med reglerad temperatur vid basning och matning till kokaren - Google Patents

Description

ånga, som kondenseras i flisen. Då de med kondens mättade flisen exponeras för kokvätska kommer de lättare att absorbera och behålla kokvätskan än om det skulle existera luftfick- or. Denna idealiska jämna absorbering av kokvätska främjar en likformig behandling av flisen - vilket kräver mindre energi och mindre kokvätska - och resulterar i en starkare, en- hetligare massaprodukt.

Typiskt för konventionella kontinuerliga massakokningssystem är att basningsprocessen inleds i cylindriska kärl, eller flisbingar, som på bottnen har omrörare vilka rör om flispela- ren och säkrar en kontinuerlig utmatning av flisen. Typiskt inmatar man ånga till dessa kärl med atmosfärtryck för att inleda basningsprocessen. Flisens rörelser i kärlet är emellertid typiskt oenhetliga på grund av den begränsande geometrin hos dessa kärl och på grund av omröringen. Detta resulterar i att exponeringen för ånga och uppehållstiden i dessa kärl även typiskt är oenhetlig. På grund av denna oenhetliga basning i sådana kärl följs dessa kärl typiskt av kärl för tryckbasning, t ex horisontella basningskärl med en skruvtranspor- tör. Denna förbehandling med tryck förbättrar basningsprocessens effekt, men kommer även i och för sig att höja flisens temperatur.

Efter denna behandling med ånga tillsätter man traditionellt kokvätska till flisen för att åstadkomna en uppvärmd suspension av flis och kokvätska. Typiskt kommer denna sus- pension sedan att transporteras via en högtrycks överföringsanordning, t ex en högtrycks- kik, High-pressure Feeder, som säljs av Ahlstrom Machinery, till ett kokkärl, m a o till en kokare eller ett impregneringskärl. Under denna överföring kommer flisen typiskt att ytter- ligare uppvärmas genom att de exponeras för hetare kokvätska. Suspensionens temperatur höjs ytterligare till koktemperaturen (140 - 180 °C) före kokaren eller i den.

Nyligen har man emellertid upptäckt att en för stark uppvärmning av det finfördelade fi- berhaltiga cellulosamaterialet under basningen eller under överföringsprocessen kan ha skadliga effekter på den tillverkade massans kvalitet. T ex, som en följd av en för stark uppvärmning i förbehandlingsstadiet kommer det att utlösas en mindre mängd oönskat lig- nin ur materialet, d v s att det sker en svagare delignifiering i det regelrätta kokstadiet. En för stark uppvärmning kan även skada cellulosamaterialet, så att styrkan hos det resulteran- l0 15 20 25 's 'l ff] 3 C l ..._13 de papperet minskar. Föreliggande uppfinning avser ett förfarande och en anordning för behandling av finfördelat fiberhaltigt cellulosamaterial så att materialets uppvärmning re- gleras för att minimera de skadliga effekter en för stark uppvärmning under förbehand- lingsstadiet har på delignifieringsgraden och det resulterande papperets styrka. Denna pro- cess är även energieffektivare än konventionella processer för massakokning. Uppfinning- en omfattar även massa tillverkad i denna process. l US-patentet 5,500,083 presenteras en ny anordning och ett nytt forfarande för basning av finfördelat fiberhaltigt cellulosamaterial. Denna anordning, som säljs under varumärket DIAMONDBACK® av Ahlstrom Machinery, Glens Falls, NY, använder i flisbingen en geometri som har en enkel (endimensionell) konvergens med sidosläppning, vilken tillåter dramatiskt förbättrad behandling av flisen. Förutom att det eliminerar behovet av omröring vid det vertikala basningskärlets utgång förbättrar DIAMONDBACK® basningskärlet dra- matiskt likfonnigheten med vilken flisen exponeras för ånga. Då t ex en konventionell bas- ning av flisen vid atmosfäriska förhållanden i en cylindrisk flisbinge med vibrerande ut- matning kräver separat basning under tryck, t ex i ett horisontellt basningskärl av skruvtyp, exponeras däremot flisen i ett DIAMONDBACK® kärl likformigt för ånga under atmosfä- riska förhållanden, så det inte behövs basning med tryck, och inte heller ett tryckkärl. Den- na likformiga basningstid kan för närvarande erhållas endast i ett DIAMONDBACK® bas- ningskärl. För att erhålla den kvalitet vid basningen som är möjlig i ett DIAMONDBACK® basningskärl krävs det i konventionella system mycket längre expone- ringstider, d v s längre uppehållstider. Sådan förlängd exponering för ånga i konventionella utrustningar resulterar endast i en olikforrnig behandling och cnergispill. Dessutom, efter- som basningen av flisen är så mycket likformigare och effektivare i en DIAMONDBACK® binge behöver processen inte utföras vid övertryck. Detta ger den yt- terligare fördelen att flisen inte i förtid exponeras för höjda temperaturer, d v s för basning med överhettad ånga, före den regelrätta massakokprocessen. Därmed tillåter nu DIAMONDBACK® bingen en behandling av flisen vid lägre temperaturer än vad det hit- tills varit möjligt före det regelrätta kokct. 10 15 20 25 I US- patentet 6 248 208 (inlämnat 2.6.1995, vars innehåll härvid infogas som referens) introducerades en ny process för behandling av ñniördelat fiberhaltigt cellulosamaterial före det kemiska koket. I denna ansökning visades att före eller under förbehandlingen av det finfördelade fiberhaltiga cellulosamaterialet, t ex flis av barrved, med alkalisk kokväts- ka kan naturligt existerande sura ämnen i mäldsammansättningen förstöra cellulosamateria- let och ha en negativ inverkan på den resulterande massans styrka. För att minimera effek- ten av dessa sura ämnen på massans styrka visar US-patentet 6 248 208 en process för att förbehandla materialet med en alkalisk vätska vid en relativt låg temperatur, t ex under 1 10 °C (230 °F) under ca 0,5 - 72 timmar, fördelaktigt 1 - 4 timmar, med ett relativt lågt alkali- innehåll (t ex 1,0 mol/liter eller mindre), så att bildandet av skadliga sura ämnen fórdröjs, eller t o m helt förhindras.

Sedan dess har man ytterligare fimnit att då man vid den verkliga driflen i en massafabrik sänker temperaturen vid förbehandlingen, t ex impregneringen, kommer kokningsgraden - vilken indikeras av den resulterande massans “kappatal” - överraskande att öka. Då tidigare en sänkning av temperaturen vid förbehandlingen som väntat borde ha åstadkommit ett sti- gande kappatal, d v s mindre utlösning av lignin, kom kappatalet i själva verket att minska då temperaturen sänktes. I ett fall då temperaturen vid förbehandlingen sänktes från ca 115 °C (240 °F) till ca 93 °C (200 °F) minskade kappatalet från ca 23 till ca 20. I ett annat fall då temperaturen vid förbehandlingen sänktes från ca 113 °C (235 °F) till ca 102 °C (215 °F) minskade kappatalet från ca 20 till ca 18. Båda dessa temperatursänkningar innebär en betydande energiinbesparing vid massatillverkningen. Det minskade kappatalet antyder också att man kan nå betydande inbesparing av blekningskemikalier.

I efterföljande anläggningstest upptäcktes att en sänkning av törbehandlingstemperatiiren tillät att operatörema som skötte anläggningens kokare kunde sänka koktemperaturen. Då t ex en konventionell förbehandling med “hög” temperatur krävde en koktemperatur i kok- zonen som var ca 167 °C (332 °F) för att erhålla ett önskat kappatal, kunde man använda en koktemperatur av endast ca 161 °C (322 °F) då man använde en lägre temperatur vid förbehandlingen i samband med processen som visas i US-patentet 5,489,363 (och som 10 15 20 25 FÛÜFÉ ".'l','_4 u! n.. az' i a; l marknadsförs under varumärket LO-SOLIDS av Ahlstrom Machinery), under det att man fortfarande erhöll en önskad grad av delignifiering, dvs ett önskat kappatal. Ytterligare, och ännu mera överraskande och i linje med det som presenterats i US-patentet 6 248 208, öka- de massans styrka vid tillverkning i en svalare íörbehandling trots att massans delignifie- ring ökade. Då man t ex använde denna törbehandling vid låg temperatur i LO-SOLIDS massakokning vid tester i laboratorieskala ökade rivstyrkan 30 % för en massa, jämfört med en massa som tillverkades av samma mäld genom att använda typiska högre tempera- turer i förbehandlingen.

I motsats till tolkningen av upptäcktema i US-patentet 6 248 208 anser man att denna minskning av kappatalet, eller kokningsgraden, i allmänhet beror på den minskade kon- sumtionen av kokvätska, d v s aktivt alkali (AA) under törbehandlingsprocessen, trots att man inte helt förstår den verkliga mekanismen. Det kan antas att eftersom det konsumeras mindre kokvätska under törbehandlingen för samma kemiska sats kommer mera kemikalier att vara tillgängliga under kokningsstadiet. Den ökade mängden kokvätska som finns till hands i kokningsstadiet kommer vid samma koktemperatur att accelerera reaktionen mellan kokvätska och material i satsen. Men å andra sidan verkar reaktionen mellan kokvätska och cellulosa överraskande att fördröjas så att massan resulterande fiberstyrka ökar, trots att delignifieringsreaktionen verkar accelerera och resultera i ett lägre kappatal.

Processen enligt denna uppfinning kan ha en dramatisk inverkan på konventionella massa- kokníngsmetoder för kontinuerlig kokning och satsvis kokning. Metoderna och anordning- ama tör konventionella sätt att överföra och törbehandla ñntördelat fiberhaltigt cellulosa- material före den kemiska kokningen är emellertid inte utan vissa modifikationer tillgäng- liga för användning av denna íörbehandling vid lägre temperatur. Till exempel, på grund av att teknikens ståndpunkt kräver basning med övertryck och därav följande uppvärmning, förhindras överföring och behandling vid låg temperatur. Man kan använda någon forrn av kylningsmekanism mellan basningen vid övertryck och en förbehandling vid låg tempera- tur, men ett sådant driftsätt är mycket ineffektivt med avseende på energin. Å andra sidan tillåter basningen utan övertryck enligt US-patentet 5,500,083, d v s genom att använda ett 10 15 20 25 Fflïi' i \_i _... \. '7714 DIAMONDBACK® basningskärl, att basningen och förbehandlingen utförs utan den oönskade uppvärmningen och utan energispill.

Ett annat förfarande och en annan anordning vilka är idealiskt lämpliga för denna behand- ling vid låg temperatur visas i US-patentet 5,476,572 och marknadsförs under varumärket LO-LEVELW av Ahlstrom Machinery, Glens Falls, NY. LO-LEVEL matningssystemet kan i sig själv överföra finfördelat fiberhaltigt cellulosamaterial till en kokare, antingen kontinuerligt eller satsvis, vid en lägre temperatur, typiskt under 110 °C (230 °F), fördelak- tigt under 105 °C (221 °F), idealiskt under ca 100 °C (212 °F), och är sålunda fördelaktig för att tillämpa den där beskrivna behandlingen vid låg temperatur. Driften av andra kon- ventionella system för inmatning och behandling av finfördelat fiberhaltigt cellulosamate- rial före kokningen kan emellertid modifieras för att tillåta de lägre temperaturema av den- na uppfinning.

I US-patentet 5,302,247 visas ett förfarande och en anordning för avkylning av överfö- ringslinjen d v s “toppcírkulationslinjen” eller “TC-linjen” mellan en högtryckskik och en kontinuerlig kokare. Förfarandet och anordningen som visas i 5,302,247 används emeller- tid endast för att kyla överföringslinjen för att förhindra vätskeslag och skador på överfö- ringsutrustningen. Ingenstans i detta patent påvisas det att sådana kylningsorgan kunde an- vändas för att åstadkomma en behandling av den överförda suspensionen för att förbättra resultatet av kokningsprocessen. Trots att man inte röjer suspensionstemperaturen i överfö- ringslinjen kan en fackman endast anta att en fördelaktig suspensionstemperatur skulle vara lika som det vanligen är, d v s mellan ca 110 °C (230 °F) och 121 °C (250 °F). Eftersom detta temperaturområde kan överskridas då kokvätska används in en nedströms modifierad kokningsprocess används kylningsorganen från detta patent för att hålla överföringslinjens temperatur inom detta område.

Enligt en aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahåller man ett förfarande för behand- ling av finfördelat fiberhaltigt cellulosamaterial för tillverkning av cellulosamassa. Förfa- randet omfattar följande steg: a) Basning av materialet för att driva ut luften ur det och för att värma materialet till en temperatur under 110 °C. b) Väsentligen omedelbart efter steg 10 15 20 25 a) att göra en suspension av materialet med lut, inklusive kokvätska, vars temperatur är 110 °C eller lägre, så att suspensionens temperatur är 110 °C eller lägre (d v s utan några mel- lanliggande positiva kylnings- eller lagringssteg eller liknande. c) Att åstadkomma över- tryck i suspensionen och att hydrauliskt överföra den till ett behandlingskärl, varvid man håller suspensionens temperatur vid ca 110 °C eller lägre då den exponeras för tryck och matas till behandlingskärlet. Och d) att i behandlingskärlet höja suspensionens temperatur till en koktemperatur av minst 140 °C genom att bringa materialet i kontakt med het väts- ka. Den tillverkade massan (isyrmerhet då den högsta temperaturen i stegen a) - c) är ca 100 °C (eller lägre)) har typiskt styrkeegenskaper som är minst 10 % högre (t ex minst 20 % högre) än en massa som tillverkats då temperaturen i stegen a) - c) är över 110 °C.

Stegen b) och c) utförs fördelaktigt så att materialets temperatur är ca 105 °C eller lägre vid ca 0,2 bar (3 psig) eller mindre, fördelaktigare ca 100 °C eller lägre vid väsentligen atrno- sfärtrycket. Även steget a) kan utföras under en tidsperiod mellan ca 10 - 60 minuter, för- delaktigare mellan ca 15 - 35 minuter, och fördelaktigast mellan ca 20 - 30 minuter, vid väsentligen atmosfärtrycket i ett DIAMONDBACK® basningskärl eller flisbinge (med en- dimensionell konvergens och sidosläppning). DIAMONDBACK® flisblingama har en överdel och en botten, samt en transportör innehållande ett hölje (t ex ett väsentligen hori- sontellt, avlångt rör) med en intem axel och ett transporterande element som kan anordnas ovanför basningskärlet för att mata finfördelat cellulosamaterial till basningskärlet. Sedan kan det finnas ett ytterligare steg e) för att anordna en intem pluggtätrring i transportörens hölje och en utgång från den till basningskärlet, genom att anordna en begränsning vid det (d v s intill utgången). Steget e) kan utföras genom att anordna en svångbar platta intill ut- gången från transportörens hölje till basningskärlet, eller genom att anordna en stationär platta och reglera axelns rotationshastighet, såsom beskrivs i US-patentet 5 766 418.

Den föreliggande uppfinningen kan även utföras genom att använda konventionella överfö- ringsanordningar. Den föreliggande uppfinningens nya natur med låg temperatur kräver emellertid att man för att utföra en sådan behandling måste modifiera konventionella sy- stem, eller driva dem på ett okonventionellt sätt. 10 15 20 25 .fffirf . '75/1 1 l 8 Såsom det redan dryftades ovan utförs kokningen av det finfördelade fiberhaltiga cellulo- samaterialet vid temperaturer som ligger nära eller över vattnets kokpunkt, d v s 100 °C, och vid vanligt atmosfärtryck. Eftersom lösningarna som används för behandling av mate- rialet typiskt är vattenhaltiga lösningar med kokpunkter tillnärmelsevis lika med vattnets måste man minimera möjligheten att vätskan kokar eller att det sker snabb expansion (“fla- shing”), isyrmerhet vid överföring av vätskan, t ex med pumpar. Flashing stör inte enbart processens kemi, utan den kan även skada kärl, rör och andra komponenter. Typiskt hindrar man flashing genom att höja systemets tryck över atmosfärtrycket, så att vätskans kokpunkt typiskt stiger över 100 °C. Vätskeöverföringsutrustningens, t ex centrifugalpumparnas pre- standa är emellertid mycket känsliga för vätskans gällande kokpunkt. Man måste t ex an- passa pumpens så kallade nettosughöjd (NPSH, net positive suction head), då man hanterar vätskor vid eller över deras kokpunkt.

Såsom förklaras i publikationen Cameron Hydraulic Data, 1981, är den nettosughöjd som krävs, NPSHR (net positive suction head required), det tryck som bör existera vid pmnpens ingång för att pumpen skall nå specificerade prestanda, d v s tryck och flödesvolym som framgår ur pumpkurvan. Ett systems tillgängliga nettosughöjd, NPSHA (net positive suc- tion head available) som överstiger NPSHR, är en funktion av ett flertal variabler, bl a: sy- stemets gällande gastryck, vätskenivån ovanför pumpens ingång, tryckfallet över möjliga mellanliggande anordningar, den pumpade vätskans ångtryck, vätskans tryck och tempera- tur, dynamiska linjeförluster i anslutna rörsystem och pumpen som kommer till använd- ning. Trots att en eller alla av dessa variabler kan varieras för att erhålla en NPSHA som ligger över NPSHR, finns det flera fördelaktiga möjligheter att åstadkomma detta.

Enligt föreliggande uppfinning kan man åstadkomma en anordning för att behandla en sus- pension av finfördelat fiberhaltigt cellulosarnaterial vid en temperatur under 110 °C (230 °F) och att överföra det till en kokare. Anordningen kan omfatta: Organ för att inmata fin- fördelat fiberhaltigt cellulosamaterial. Ett kärl för basning av materialet vid atmosfärtryck eller något högre, för att avlägsna överskottslufi och för att inleda uppvärmingsprocessen, med en utgång (d v s en flisbinge, ett DIAMONDBACK® basningskärl, eller motsvaran- 10 15 20 25 de). En överföringsledning med en första ände ansluten till basningskärlets utgång och med en andra ände (d v s ett flisstup). En högtrycks överfóringsanordning (d v s en högtrycks- kik; HPF, high-pressure feeder) med en lågtrycksingång ansluten till den andra änden, en lågtrycksutgång, en högtrycksingång och en högtrycksutgång, som kommunicerar med ko- karen. En pump (d v s en cirkulationspump vid flisstupet) med en ingång ansluten till lågtrycksutgången för att suga in suspension till högtryckskiken och en utgång. En cirkula- tionsslinga (d v s cirkulation vid flisstupet) med en första ände ansluten till pumpens ut- gång och en andra ände ansluten till överiöringsledningen. Och organ för att reglera tempe- raturen och trycket vid pumpens ingång så att den nettosughöjd som krävs (NPSHR) av pumpen överskrids medan suspensionstemperaturen inte överskrider 110 °C.

Suspensionens temperatur är fördelaktigt så låg som möjligt, medan det inte påverkar drif- ten av andra utrustningar, t ex pumpen, eller ställer för stora energikrav på massafabriken.

Suspensionens temperatur kan vara under 105 °C (221 °F), eller fördelaktigt under 100 °C (212 °F).

Ett sätt att säkra nettosughöjden NPSHR som krävs vid pumpens ingång är att använda en pump med lägre NPSHR. Man kan t ex använda en centrifugalpump med en inducer, så- som en “HydrostaP-purnp som tillverkas av Wemco, Salt Lake City, Utah. Denna pumptyp eller motsvarande har en NPSHR och som typiskt är minst 20 % lägre än hos konventionel- la centrifugalpumpar.

En annan möjlighet som kan användas för att begränsa NPSHR är att variera pumpens has- tighet. Man kan t ex använda en motor med variabel hastighet för att variera pumpens has- tighet och för att sålunda minska pumpens NPSHR. Typiskt beror den hastighetsändring som krävs för att ändra den använda pumpens NPSHR. Ett annat sätt för att säkra en till- räcklig tillgänglig nettosughöjd NPSHA är att höja vätskeståndet eller det statiska trycket så att det är större än hos högtryckskiken eller hos pumpen.

Genom att använda systemet som beskrevs ovan i steget b) kan det tidigare beskrivna förfa- randet tillämpas på ett speciellt sätt. Det betyder att steget b) tillämpas genom att använda: 10 15 20 25 10 ett väsentligen vertikalt flisstup från ett horisontellt basningskärl; en högtryckskik vid stu- pets nedre ände, varvid stupet omfattar en lågtrycksingång till högtryckskiken; en låg- trycksutgång från högtryckskiken; en högtrycksingång till och en högtrycksutgång från högtryckskiken; och en lågtryckspump ansluten mellan lâgtrycksutgången från högtrycks- kiken och stupet; och varvid lågtryckspumpen har en nettosughöjd NPSHR som krävs och som är mindre än den tillgängliga nettosughöjden NPSHA, varvid den tillgängliga netto- sughöjden är NPSHA=PSV+H1-APHPF+H2-HVP>NPSHR (1) varvid PSV är trycket vid det horisontella basningskärlets utgång; H1 är det statiska trycket hos vätskan ovanför högtryckskiken; APHpp är tryckfallet över högtryckskiken; H1 är det statiska trycket mellan högtryckskiken och lågtryckspumpens ingång; och Hvp är ångtryck- et hos vätskan mellan högtryckskikens lågtrycksutgång och lågtryckpumpens ingång, var- vid värdet på Hvp beror på vätskans temperatur; och varvid stegen b) och c) utförs så att temperaturen i stupet regleras så att nettosughöjden NPSHR som krävs för lågtryckspum- pen tillgodoses medan stupets temperatur hålls vid 110 °C eller lägre.

Enligt en annan aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahåller man ett förfarande för behandling av finfördelat fiberhaltigt cellulosamaterial genom att använda en högtrycks överföringsanordning och en vätskeöverföringsanordning. Förfarandet omfattar följande steg: a) Basning av materialet för att avlägsna luft från det och för att värma materialet till en temperatur av 110 °C eller lägre. b) Väsentligen omedelbart efter steget a) att göra en suspension av materialet med lut, inklusive kokvätska, vars temperatur är 110 °C eller läg- re, så att suspensionens temperatur är 110 °C eller lägre. c) Att suga suspensionen från steg b) till högtrycks överföringsanordningen genom att använda vätskeöverföringsanordningen. d) Att åstadkomma övertryck i suspensionen i högtrycks överföringsanordningen och att hydrauliskt mata suspensionen från högtrycks överföringsanordningen till ett behandlings- kärl, varvid suspensionens temperatur hålls vid ca 110 °C eller lägre under det man åstad- kommer övertiycket och överför suspensionen till behandlingskärlet. Och e) att i behand- lingskärlet höja suspensionens temperatur till en koktemperatur av minst 140 °C genom att bringa materialet i kontakt med het vätska. lO l5 20 25 ll Steget c) tillämpas typiskt genom att använda såsom vätskeöverfóringsanordning en pump som har en NPSHR och som är lägre än NPSHA, t ex en centrifugalpump med en inducer som har en NPSHR som är ca 20 % lägre än hos konventionella centrifugalpumpar. Stegen a) - e) utförs fördelaktigt för att tillverka en massa vars styrkeegenskaper är minst ca 10 % högre (t ex minst ca 20 % högre) än hos en massa som tillverkats då temperaturen i stegen a) - d) är över 110 °C.

Enligt en annan aspekt av föreliggande uppfinning åstadkommer man en anordning för be- handling av finfördelat cellulosamaterial för att tillverka cellulosamassa. Anordningen om- fattar följande komponenter: Organ för basning av materialet till en temperatur av 110 °C eller lägre vid ett tryck av ca 0,3 bar (5 psig) eller mindre för att driva ut luften ur det. En högtryckskik (HPF) med en ingång ansluten till basningsorganet och en utgång. Organ för att inmata basat material från nämnda basningsorgan och suspensionvätska till högtrycks- kiken, så att suspensionen producerad i högtryckskiken har en temperatur av 110 °C eller lägre. Och en kokare som driftmässigt är ansluten till högtryckskikens utgång.

Kokaren kan vara en kontinuerlig kokare eller satsvis kokare, och den kan vara direkt an- sluten till högtryckskikens utgång eller driftmässigt ansluten till ett impregneringskärl eller liknande.

Anordningen för basning av materialet kan omfatta ett horisontellt basningskärl eller en flísbinge med endimensionell konvergens och sidosläppning, eller konventionella flisb- lingar eller andra konventionella basningsmekanismer, som typiskt används med kontinu- erliga kokare. Man kan även inkludera lågtrycks inmatningsventiler. Basningsorganet hålls emellertid fördelaktigt vid ett tryck av ca 0,2 bar (3 psig) eller mindre, typiskt väsentligen vid atmosfärtryck.

Organen för att inmata basat material kan omfatta organ för att tvinga suspensionen in i högtryckskikens ingång, eller för att suga suspension till ingången. Då sugning utnyttjas kan inmatningsmedlen omfatta en pump med en NPSHR och som är mindre än NPSHA, såsom t ex en centrifugalpump med en inducer som placerats på den motsatta sidan av 10 15 20 25 12 högtryckskiken sett från basningsorganet. Altemativt kan man använda andra pumpar, bara de inte resulterar i skadliga följder som beskrivits ovan och här nedan.

Då inmatningsorganen tvingar suspensionen in i högtryckskikens ingång kan inmatnings- organen omfatta en pump (såsom en centrifugalpump med en inducer, eller andra konven- tionella pumpar) som anordnats mellan basningsorganet och högtryckskiken. Pumpen an- sluts fördelaktigt till basningsorganet genom en ledning som innehåller ett avrundat knä så att suspensionsflödet från basningsorganet till pumpen är jämnt och obehindrat, utan över- gångar vilka kunde orsaka stockningar av flödet.

Uppfinningens ändamål framgår vid en studie av uppfinningens detaljerade beskrivning och de bifogade patentkraven.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Figurerna 1 - 4 är olika grafiska framställningar av flisen som funktion av tiden i en flis- binge.

Figur 5 är en kurva som illustrerar flisdensiteten som en funktion av förbehandlingstiden med ånga.

Figur 6 är en schematisk framställning som illustrerar en exempelanordning för att tillärn- pas vid framställning av en suspension vid låg temperatur av finfördelat fiberhaltigt cellu- losamaterial enligt den föreliggande uppfinningens forfarande.

Figur 7 är en framställning lik den i figur 6 som endast visar olika värden vilka används för att säkra en lämplig drift av pumpen som anslutits till högtryckskikens lågtrycksutgång.

Figur 8 är en framställning lik den i figur 6 som endast visar en altemativ konfiguration av utrustningen, och Figur 9 är en schematisk sidovy av en flisbinge med endimensionell konvergens och sido- släppning for basning av flis, och som kan användas antingen i konventionella processorer eller för att framställa suspensioner vid låg temperatur enligt uppfinningen. 10 15 20 25 13 DETALJERAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Figurema 1 - 4 illustrerar den dramatiska förbättring i effektiviteten hos basning av finför- delat fiberhaltigt cellulosarnaterial under atmosfárfórhållanden som kan erhållas då man använder ett DIAMONDBACK® basningskärl som säljs av Ahlstrom Machinery och som beskrivits i US-patentet 5,500,083 (vilket här inlemmas som en referens). Figurema 1 - 3 visar den typiska norrnaltördelningen enligt en klockkurva av exponeringstider eller uppe- hållstider för vedflis som matas genom konventionella flisbingar med vibrationsfórsedda utgångar. Såsom visas i figur 2 kräver flisens olikformiga rörelser i sådana bingar verkliga uppehållstider som varierar från ca 5 till mer än 20 minuter, trots att man önskar en typisk uppehållstid av endast mellan 5 och 10 minuter. Figur 3 visar hur denna distribution förvär- ras då flisen behandlas med ånga. Figur 4 illustrerar den effekt som användningen av ett DIAMONDBACK® basningskärl kan ha på uppehållstiden. Den likformiga rörelsen hos flisen i ett sådant kärl resulterar i en dramatiskt likformigare uppehållstid. Denna likformi- ga uppehâllstid för flisen åstadkommer en likformigare basning av flisen. En likformigare basning resulterar i en likformigare absorption av kokvätska och en likforrnigare massa- kokningsprocess, vilket resulterar i en likformigare och starkare massa.

Figur 5 illustrerar en typisk kurva som erhållits vid verkliga test i fabriksskala och som vi- sar förhållandet mellan effektiviteten hos flisens fórvärmning med ånga och tiden som fli- sen exponeras for ånga i ett DIAMONDBACK® basningskärl. Effektiviteten hos bas- ningsprocessen visas på ordinatan genom flisdensitet i gram per mi1liliter(g/ml). En densi- tet av ca 1,10 g/ml visar i allmänhet att flisen har helt impregnerats med mättad ånga och att väsentligen all luft trängt ut ur flisen. Abskissan är tiden i minuter, under vilken flisen exponerades for ånga. Kurvan l5l visar att då man använder ett DLÅMONDBACK® kärl vid atmosfártryck blir flisen tillräckligt basade på ca 20 - 30 minuter. Kurvan 152 visar vil- ken inverkan basningen har vid förhållanden som överstiger de atmosfäriska, t ex vid bas- ning vid ca 15 psig (skalan l bar) och 121 °C (250 °F). Märk att man kan erhålla drama- tiskt förkortade basningstider med övertryck i processen. Här visas inte den typiska uppe- hållstiden som krävs för att basa flisen vid atmosfäriska förhållanden i konventionella flis- 10 15 20 25 14 bingar, t ex sådana med vibrerande utgångar. Sådana data är inte tillgängliga. Försöken att erhålla tillräcklig basning i en konventionell atmosfärisk flisbinge, utan därpå följande bas- ning med övertryck, har misslyckats. En sådan drift förhindras av bl a för hög kanalisering av flisen. För att i konventionella system säkra lämplig basning av flisen på en rimlig tid måste basningsprocessen sålunda utföras vid förhållanden som överstiger de atmosfäriska, d v s man måste använda övertryck i processen. Då man använder ett DIAMONDBACKTM basningskärl behöver processen emellertid inte utföras under tryck, d v s basningen kan utföras vid ca 100 °C eller något lägre, beroende på atmosfärtrycket. Sådan basning vid låg temperatur och lågt tryck tillåter att flisen transporteras vid lägre temperaturer till ett kok- kärl. Sådan behandling vid låg temperatur är inte möjlig om man använder konventionell utrustning, utan att på något sätt anpassa utrustningen till den inverkan som detta har på pumpamas NPSH och på tryckfallet över annan utrustning.

I figur 6 visas ett system 10 enligt föreliggande uppfinning för inmatning av finfördelat fi- berhaltigt cellulosamaterial, t ex flis av barrved. Då systemet i figur 6 används på ett ty- piskt konventionellt sätt enligt teknikens ståndpunkt inmatas vid ll vedflis som förbehand- lats t ex genom basning till en horisontell skruvtransportör 12, t ex ett basningskärl som säljs av Ahlstrom Machinery. Typiskt lägger man transportören 12 under ett tryck av ca 0,7 - 1,7 bar (10-25 psig) och flisen inmatas typiskt till kärlet via en tryckisolerande anordning (visas ej), t ex en konventionell Low-pressure Feeder (lågtryckskik) som säljs av Ahlstrom Machinery. Ytterligare ånga kan introduceras via ledningen 18 till den horisontella trans- portören, så att då flisen matas ut från transportörens utgång 13 har de uppvärmts till mel- lan 121 °C och 132 °C (250 °F - 270 °F) och ligger under ett tryck mellan ca 0,7 och 1,7 bar ( 10-25 psig).

De uppvärmda flisen som ligger under övertryck utmatas från utgången 13 till ett vertikalt stup eller rör 14, där de typiskt först exponeras för kokvätska. Detta rör, t ex ett flisstup som säljs av Ahlstrom Machinery, transporterar flisen från utgången 13 till lågtrycksin- gången 15 i en överföringsanordning 16, såsom en High-Pressure Feeder (HPF, högtrycks- kik) som säljs av Ahlstrom Machinery. Kokvätska, t ex krañvitlut, svartlut, grönlut eller 10 15 20 25 r* m rr R \J h- 2.1' n "vi 4 1' V* I 15 deras blandningar (vilka kan innehålla tillsatsärnnen såsom polysulfid eller antrakinon eller motsvarande, vilka ökar styrkan eller utbytet) inmatas via ledningen 17, så att man i stupet 14 erhåller en lutnivå 19.

Förutom lågtrycksingången 15 har överíöringsanordningen 16 även en lågtrycksutgång 20, en högtrycksingång 21 och en högtrycksutgång 22. Högtrycksutgången 22 leder via led- ningen 25 till en kokare, antingen en kontinuerlig kokare eller en satsvis kokare, eller till ett törbehandlingskärl, t ex ett impregneringskärl (IV, impregnation vessel) som säljs av Ahlstrom Machinery, om man använder flera än ett kokkärl. Högtrycksingången 21 är an- sluten till en högtryckspump 23 via ledningen 43. Pumpen 23 tar emot lut från kokaren el- ler någon annan lutkälla via ledningen 24. Lågtrycksutgången 20 är ansluten via ledningen 26 till pumpen 27, som har en ingång 27”. Pumpen 27 återför luten till stupet 14 via led- ningarna 28 och 17. I denna cirkulationsslinga ingår även en konventionell dränagelåda 29 i linjen, en nivåtank 30, och en pump 31 för tillskottslut, vilka även levereras av Ahlstrom Machinery. Typiskt tillsätts kokvätska 39 till detta system via ledningama 40, 41 och 42 vid ingången till pumpen 31 för tillskottslut och leds sedan in i returflödet 24 via ledningen 32.

Högtryckskiken 16 som visas i figur 6 innehåller typiskt en innesluten rotorsammansätt- ning som i följd tar emot och levererar flissuspension då den roterar och exponeras för flis- suspensionen i stupet 14 respektive högtryckspumpen 23. Suspensionen i stupet 14 sugs in i i högtryckskikens 16 fickor med hjälp av undertrycket från pumpen 27. Lågtrycksutgången innehåller även typiskt en sil eller ett filter (visas ej), som tillåter vätskan att passera men som håller kvar flisen. Ett sådant system kallas “genomsugningsïsystem eflersom flissus- pensionen sugs genom högtryckskiken 16. Flisen som hålls kvar av silen överförs tillsam- mans med den av pumpen 23 utmatade luten till kokaren via ledningen 25. Andra konven- tionella högtryckskikar kan även användas.

I konventionella övertöringssystem har suspensionen som utmatas från högtryckskiken 16 till ledningen 25 typiskt en temperatur av mellan ca 110 °C och 127 °C (230 °F - 260 °F).

På grund av att kokvätskans och vedmaterialets reaktion är av en exotermisk natur har lu- 10 15 20 25 lfföšf 'Vlffi 16 ten som återförs från kokaren via ledningen 24 typiskt en temperatur som är något högre, eller ca 112 °C - 130 °C (234 °F - 266 °F). Även i systemet som visas i US-patentet 5,302, 247 (d v s att kyla TC-linjen då modifierad kokning utförs) är den typiska temperaturen i överföringsledningen 24 mellan 110 °C och 127 °C (230 °F - 260 °F). Enligt föreliggande uppfinning har man emellertid överraskande funnit att då temperaturen i ledningen 25 sänks så mycket som möjligt, t ex under 110 °C (230 °F), fördelaktigt under 105 °C (221 °F), eller fördelaktigast under 100 °C (212 °F), och då man sedan kokar flisen vid en tem- peratur mellan 140 °C och 180 °C (284 °F - 356 °F) för att framställa massa, utvinner man en massa som innehåller mindre lignin och starkare fibrer.

Ett sätt att nå denna lägre temperatur i ledningen 25 är att införa en avkyld källa 39 för kokvätska. Att t ex inmata en kallare källa av vitlut till ledningen 40 kommer att sänka lu- tens temperatur i ledningarna 32 och 24. Då denna kallare lut matas in i högtryckskiken kommer det att sänka suspensionens temperatur i ledningen 25 på ett önskat sätt. Typiskt är temperaturen hos denna avkylda lut 39 under 71 °C (160 °F) och fördelaktigt under 54 °C (l30°F) (t ex ca 37 - 54 °C, eller 100 - 130 °F). Luten kan kylas med en indirekt värmeväx- lare, eller luten kan expanderas för att kyla ner den, eller man kan ta en kombination av båda metoderna, eller man kan använda någon arman metod som sänker kokvätskans tem- peratur. En fördelaktig metod för kylningen är att införa en kylande värmeväxlare 44 nå- gonstans i ledningarna 28 och 17. Fördelarna av att använda en sådan metod i stället för att kyla kokvätskan är att man undviker möjliga fallningar i den mer koncentrerade kokväts- kan, och att den är energieffektivare än en kylning av kokvätskan till en lägre temperatur.

Såsom visas i figur 6 kan den kallare luten inmatas i ledningen 24, eller den kan inmatas någonstans i överföringssystemet, där det är fördelaktigast att kyla suspensionen innan den kommer till ledningen 25. Detta inkluderar att inmata kallare lut i ledningarna 26, 28, 17, eller direkt i stupet 14.

Det är emellertid i och för sig termiskt ineffektivt att avkyla suspensionen efter det att fli- sen har basats till temperaturer över 110 °C. Det är helt enkelt termiskt slöseri att först värma flisen och att sedan avkyla dem. Detta är en av orsakerna till att det anses fördelak- 10 20 25 17 tigt att inte överhuvud värma flisen. Ett sätt att sänka flisens temperatur i kärlet 12 är att sänka temperaturen hos ångan som inmatas i kärlet 12, d v s att basa vid ett lägre tryck. I stället för att värma flisen i kärlet 12 med ånga upp till ca 121 °C (250 °F) och 1 bar (15 psig) är det fördelaktigare att värma flisen endast till 110 °C (230 °F) vid 0,4 bar (6 psig) eller mindre, fördelaktigt till ca 105 °C (221 °F) vid 0,2 bar (3 psig) eller mindre, eller t o m till ca 100 °C eller mindre vid väsentligen atmosfärtryck. Denna lägre temperatur hos flisen som lämnar kärlet 12 kommer att minska graden av avkylning som behövs för att erhålla den lägre temperaturen i ledningen 25. Såsom ovan diskuterades med hänvisning till figurerna 1 - 5, är DIAMONDBACK® flisbingen som säljs av Ahlstrom Machinery speciellt lämplig för basning vid en sådan låg temperatur, fördelaktigt i atmosfärtryck.

Temperaturen hos flisen som lämnar kärlet 12 dikterar emellertid trycket i kärlet 12. Tryck- et i kärlet 12 påverkar dessutom den tillgängliga nettosughöjden NPSHA för att åstad- komma den nettosughöjd NPSHR som krävs för pumpen 27. Detta framgår tydligare då man diskuterar det med hänvisning till figur 7. Figuren inkluderar endast kärlet 12, stupet 14, kiken 16, ledningen 26 och pumpen 27, vilka visades i figur 6. Där visas även ett flertal parametrar med anknytning till trycket. Dessa inkluderar trycket i kärlet 12, PSV; det statis- ka trycket hos vätskan ovanför kiken 16, H1; tryckfallet över kiken 16, APHpp; det statiska trycket hos vätskan i ledningen 26, H2; vätskans ångtryck i ledningen 26, Hvp (som är en funktion av temperaturen); vätskans temperatur i stupet 14, Tl; suspensionens temperatur i ledningen 25, Tg; vätskans temperatur i ledningen 26, Tg; och den nettosughöjd NPSHR som krävs vid ingången till pumpen 27.

Förhållandena mellan de i figur 7 angivna parametrama till nettosughöjden NPSHR som krävs, och till den tillgängliga nettosughöjden NPSHA är NPSHA =P5v+H1-APHpp+H2-Hvp>NPSHR (1) För att säkra en riktig funktion hos pumpen 27 måste NPSHA vid pumpens ingång 27” vara större än pumpens NPSHR. NPSHR definieras av purnpens egenskaper och tillhandahålls av pumptillverkaren. 10 15 20 25 18 Såsom ekvationen (1) visar kommer trycket PSV i kärlet 12 att påverka den tillgängliga net- tosughöjden NPSHA. Den andel som PSV har i att uppnå NPSHR kommer emellertid att minska då temperaturen T; hos flisen som lämnar kärlet 12 sänks såsom beskrevs ovan.

Därför måste man justera de andra variablerna i ekvationen (1) för att säkra att man når NPSHR då driften baseras på förfarandet enligt denna uppfinning, d v s med lägre suspen- sionstemperaturer T1 och T2.

Ett sått att säkra att man når pumpens 27 NPSHR är att öka längdema på stupet 14 och led- ningen 26, för att öka värdena Hl och H2 i ekvationen (1). En nackdel med detta alternativ är att man blir tvungen att göra anpassningar till den ökade höjden med ökade kostnader för stödstrukturer och tillhörande utrustningar.

Ett annat sätt är att minska tryckfallet APHP; över överföringsanordningen t ex genom att öka dess rotationshastighet, att öka dess storlek, eller att strömlinjeforma geometrin i dess ingång. Ett annat sätt är att minska pumpens 27 NPSHR-värde genom att antingen använda en pump med ett lägre NPSHR-värde, såsom en centñfugalpump med en inducer (som t ex har ett NPSHR-värde minst 20 % lägre än konventionella centrifligalpumpar), t ex en “HydrostaP-pump som beskrevs tidigare, eller att driva pumpen med en lägre hastighet.

Då man säkrat att pumpens 27 NPSHR kan uppnås då man modifierar ett konventionellt överföringssystem, måste systemet konstrueras så att man säkrar att trycket under högtryckskiken 16 inte sjunker under ångtrycket HVp hos vätskan i ledningen 26. Med and- ra ord, om inte följande gäller Psv + H1 - APHPF Z HvP (2) kommer luten som lämnar högtryckskiken via lågtrycksutgången 20 att expandera i ut- gången eller i ledningen 26 och störa driften. Om man antar att trycket PSV i kärlet 12, som igen beror på temperaturen i kärlet 12, har sänkts så mycket som möjligt, och att möjlighe- ten att höja det statiska trycket H1 ovanför kiken 16 är begränsad, då är tryckfallet APHpp över kiken 16 den enda variabeln som kan modifieras. Såsom ovan nämndes, finns det oli- ka tillgängliga sätt att minska detta tryckfall. Om man minskar tryckfallet över kiken 16 utan att minska flödesmängden som levereras av pumpen 27 till röret 14 kommer det emel- 10 15 20 25 19 lertid att öka flödesmängden av lut genom kiken 16. Om detta flöde inte kan styras kom- mer den ökade flödesmängden att orsaka turbulens i flödet genom kiken 16 och att medföra att luft följer med luten in i och under kiken i ledningen 26. Detta är inte önskvärt eftersom de medföljande luftbubbloma orsakar kavitation i det minskade trycket i och under kiken och i pumpens ingång. För att hindra sådan medtagning av luft placerar man i en fördelak- tig utförandeform av uppfinningen någon form av flödesreglering i flisstupets cirkulations- ledningar 28 och 17. Ett exempel visas i figur 6, och den innehåller en flödesmätare 42, en reglerventil 46 för flödet, och en flödesregulator 47. Som ett altemativ till flödesreglering, eller som ett tillägg till flödesreglering, kan man minska flödeshastigheten genom högtryckskiken 16 genom att leda en del av den utmatade mängden från pumpen 27 till ledningen 26, som t ex visas med den streckade ledningen 45 i figur 6.

Figur 8 illustrerar ett annat system 110 för att tillämpa denna uppfinning. Systemet som visas i figur 8 motsvarar det nya systemet som presenterats i US-patentet 5,476,572, och som marknadsförs under varumärket LO-LEVELTM av Ahlstrom Machinery. Många av fö- remålen i figur 8 är identiska med de i figur 6, och identifieras genom att lägga till en “l” till det ursprungliga referensnumret i figur 6.

Såsom visas i US-patentet 5,476,572 (vars innehåll härvid infogas som referens) ersätts det horisontella basningskärlet 12 och flisstupet 14 i figur 6 med ett vertikalt basningskärl 50 och en suspensionspump 52. Basningskärlet är fördelaktigt ett kärl med enkel konvergens och sidosläppning, som presenterats i US-patentet 5,500,083 och marknadsförs av Ahl- strom Machinery under varumärket DIAMONDBACK®. Basningskärlets 50 utgång leder via ledningen 51 till suspensionspumpens 52 ingång. Ledningen 51 innehåller fördelaktigt ett avrundat knä så att flödet från kärlet 50 till pumpens 52 ingång är jämnt och obehindrat.

Ledningen 51 innehåller t ex inga övergångar vilka kunde stocka flödet till pumpen. Åter- flödet från ledningen 126 via dränagelådan 129 i linjen (eller från luttanken, ej visad) inma- tas tangentiellt in i knät, så att flödet till pumpen 52 befordras av den inmatade luten. Den- na inmatning till pumpen 52 kan befordras av existensen av en luttank (ej visad), såsom visas i US-patentet 5 622 598 (25.4.l995, vilket här inlemmas som en referens). Suspen- 10 15 20 25 l-Ûf" Vi: |“f - l J ...à 20 sionspumpen kan vara en pump av centiifugaltyp, såsom en pump som säljs av Wemco under namnet Hydrostal.

I motsats till systemet som visas i figur 6 är systemet som visas i figur 8 ett “genompump- nings”-system, där suspensionen av flis och lut pumpas in i högtryckskiken 16, och pum- pen 27 (se figur 6) blir överflödig. En av fördelarna med detta system i jämförelse med teknikens ståndpunkt är att pumpens 27 NPSHR inte behöver uppfyllas genom ett statiskt tryck H1 eller H2 (se figur 7), och systemets höjd kan minskas. Systemet som visas i figur 8 är ett fördelaktigt system för drift enligt föreliggande uppfinning, eftersom man med detta system undviker bekymren med inverkan på pumpens 27 NPSHR då man sänker tempera- turen Tg.

Förbehandlingen som utförs i kärlet 50, t ex basningen, kan även typiskt utföras vid atino- sfariska förhållanden, så att temperaturen hos flisen som inmatas i ledningen 51 är lägre än hos flisen som lämnar kärlet 12 i figur 6. Då flisen i kärlet 12 i figur 6 exponeras för högre temperaturer, vilket baseras på behovet att utföra en övertrycksbehandling vilket diskutera- des ovan, är en sådan övertiycksbasning onödig i ett system som använder ett DIAMONDBACK® basningskärl. För kärlet 12 i figur 6 begränsas likaså sänkningen av temperaturen i kärlet till kraven på pumpenx 27 NPSHR, och typiskt kan temperaturen vara endast ca 115 till 127 °C (240 - 260 °F). Flisen som lämnar kärlet 50 i figur 8 kan vara mycket kallare, t ex ca 100 °C (212 °F) eller kallare. Eftersom kallare flis inmatas i kiken 116 i figur 8 behöver man utföra mindre kylning i systemet enligt figur 8 än för systemet i figur 6, eller ingen kylning alls.

Då man t ex tillämpar föreliggande uppfinning vid en omsättning av 200 ton per dag av luñtorra fibrer kräver systemet i figur 6 med flis som läinnar kärlet 12 vid ca 121 °C (250 °F) ca 30.000 BTU per minut mera kylning än systemet i figur 8 där flisen matas ut från kärlet 50 vid ca 100 °C (212 °F).

I figur 9 visas en tördelaktig utíörandeform av systemet i figur 8. I figur 9 ersätts det verti- kala kärlet 50 i figur 8 av en DIAMONDBACK® flisbinge 150, som presenteras i US- 10 15 20 25 21 patentet 5,500,083. Kärlet 150 matas med hjälp av en horisontell skruvtransportör 200, som drivs av en elmotor 201. Motom kan vara en motor med variabel hastighet som styrs av en regulator 202. Transportören 200 har en ingångsände 203 för att motta finfördelat fiberhaltigt cellulosamaterial 211, t ex flis av barrved, och en utmatningsände 204 för att leverera material till kärlet 150 via utgångsledningen 205. Materialet inmatas så att materi- alnivån 206 i kärlet 150 kan behållas, och detta övervakas med en nivåindíkator (ej visad), t ex med en strålningskälla och -detektor. Kärlet 150 innehåller typiskt även en ventil 210 för utblåsning av gaser till systemet för icke-kondenserande gaser (NCG, non-condensable gas). Ånga förs till kärlet 150 m h a en eller flera ingångar som fördelats runt kärlet 150 och som matas av en ångkälla 208, t ex via en eller flera reglerventiler 209. Enligt uppfinningen sker basningen i kärlet 150 fördelaktigt vid väsentligen atmosfäriska förhållanden, så att det ba- sade materialet lämnar kärlet vid ca 100 °C (212 °F) eller mindre. Det basade materialet matas ut från kärlets 150 utgång utan omrörning eller vibration, fördelaktigt genom att leda det genom en eller flera utgångsövergångar med en geometri med enkel konvergens och sidosläppning. Från kärlet 150 leds materialet till ett basningskärl 12 såsom i figur 6; eller till en suspensionspump 52 såsom i figur 8; eller direkt till en högtrycks överföringsanord- ning 16, 116, t ex en högtryckskik som säljs av Ahlstrom Machinery.

Transportören 200 kan innehålla en förtrångning 212 vid utgångsänden 204, så att det bil- das en väsentligen gastät tätning mellan materialet som transporteras och transportörens hölje, såsom visas i US-patentet 5 766 418.

Medan uppñnningen här har visats och beskrivits så som för närvarande anses vara dess mest praktiska och fördelaktiga utförandefonn är det för en fackman uppenbart att man kan göra många modifikationer till den inom uppfinningens omfattning, vilken skall ges den vidaste tolkningen av de bifogade patentkraven så att den omfattar alla ekvivalenta förfa- randen, system och anordningar.

PATENTKRAV

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

1. Förfarande för behandling av finfördelat fiberhaltigt cellulosamaterial, kännetecknat av att det omfattar följande steg: a) basning av materialet för att driva luften ur det och för att värma materialet till en temperatur av ll0°C eller lägre; b)att väsentligen omedelbart efter steget a) göra en suspension av materialet med lut, inklusive kokvätska, vars temperatur är ll0°C eller lägre; c) att därefter utan ytterligare behandling åstadkomma övertryck i suspensionen och att hydrauliskt överföra den till ett hydrauliskt behandlingskärl, varvid suspensionens temperatur hálles vid ca ll0°C eller lägre då den exponeras för tryck och matas till behandlingskärlet; och d) att i behandlingskärlet höja suspensionens temperatur till en koktemperatur av minst l40°C genom att bringa materialet i kontakt med het vätska.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att stegen b) och c) utförs så att materialets temperatur är ca lOO°C eller lägre under det att det exponeras för övertryck och matas till behandlingskärlet.

3. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att steget a) utförs under en period av ca 15-35 minuter vid ett tryck av ca 0,2 bar (3 psig) eller mindre, och så att materialets temperatur är ca l05°C eller lägre.

4. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att steget a) utförs under en period av ca 20 - 30 minuter så att materialets temperatur är ca lOO°C eller lägre vid väsentligen atmosfärtrycket, och varvid stegen b) och c) utförs så att oo I. o 0 I Û . .. I I o 2 0"' °"' J.. nu I 10 15 20 25 30 35 ooøuov a 0 0 0 00 0 0 I 0 nu un bn n con . 0 season :non :nov once coca 0 1 :son q I nu 0 0 0 annu goa 0 23 suspensionens temperatur hålls vid ca lOO°C eller lägre under det att den läggs under tryck och matas till behandlingskärlet.

5. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att steget b) utförs genom att avsiktligt kyla minst en del av den lut som används för att göra materialsuspensionen. »

6. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat att steget b) ett väsentligen vertikalt stup från ett horisontellt utförs genom att använda basningskärl, en högtryckskik vid stupets botten, varvid stupet omfattar en làgtrycksingàng till hög- tryckskiken, en làgtrycksutgàng från högtryckskiken, en högtrycksingång till och en högtrycksutgång från högtryckskiken, och en lågtryckspump som anslutits mellan lgåtrycksutgången från högtryckskiken och stupet; och varvid lågtryckspumpen har en nettosughöjd (NPSHR) som krävs och är mindre än den tillgängliga nettosugshöjden (NPSHA), varvid den tillgängliga nettosughöjden är NPSHA = PSV+-H1- APHn~+H2..HW,>NPSHR varvid P$,är trycket i det horisontella basnings- kärlets utgång; H1 är det statiska trycket hos vätskan ovanför nämnda högtryckskik; APHH-är tryckfallet över högtryckskiken; H2 är det statiska trycket mellan högtryckskiken och lågtryckspumpens ingång; och HW är àngtrycket hos vätskan mellan högtryckskikens lågtrycksutgång och lågtryckpumpens ingång, varvid värdet på HW beror på temperaturen hos materialet i stupen, temperaturen hos materialet i högtryckskikens högtrycksutgång, och temperaturen mellan högtryckskikens lågtrycksutgàng och làgtryckpumpens ingång; och varvid stegen b) och c) utförs så att r I: 10 15 20 25 30 35 E: f) f: r; ï o I u! 0 ,..o O.. '..' Å..f n. t! .~ -J :"-2";; :. :t - g gz". . -' §“.š 'u 'n I' z .z ..§. . .u- .fl- °:"' 24 stupets temperatur regleras så att lågtryckpumpens nettosughöjd (NPSHR) som krävs tillgodoses medan stupets temperatur hålls vid ca llO°C eller lägre.

7. Förfarande enligt något av patentkraven 1-5, kännetecknat av att steget c) utförs genom att använda organ, företrädesvis pumporgan, som tvingar suspensionen från steg b) in i en högtryckskiks làgtrycksingàng. '

8. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att stegen a) - d) utförs så att den tillverkade massans styrkeegenskaper är minst 10% högre än för en massa som tillverkats då temperaturerna i stegen a) - c) är över llO°C.

9. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att stegen a) - d) utförs så att den tillverkade massans styrkeegenskaper är minst 20% högre än för en massa som tillverkats då temperaturerna i stegen a) - c) är över llO°C. f

10. Förfarande enligt något av patentkraven 1-6, kännetecknat av att man vänder en högtrycks överföringsanordning och en vätskeöverförings- anordning, varvid man suger suspensionen från steg b) in i högtrycks överföringsanordningen genom att använda vätskeöverföringsanordningen och åstadkommer övertryck i suspensionen i högtrycks överförings- anordningen och hydrauliskt matar suspensionen från högtrycks överföringsanordningen till behandlingskärlet.

11. ll. Förfarande enligt patentkrav 10, kännetecknat av att man som vätskeöverföringsanordning använder en pump, där nettosughöjden (NPSHR) som krävs är mindre än den tillgängliga nettosughöjden (NPSHA). . n co I o ao ananas lO

12. Förfarande enligt patentkrav 10, kännetecknat av att man som vätskeöverföringsanordning använder en centrifugalpump med en inducer där nettosughöjden (NPSHR) konventionella centrifugalpumpar. som krävs är minst 20% mindre än i

13. l3. Förfarande enligt något av patentkraven 10-12, kännetecknat av att det utförs Tör att tillgverka en massa med styrkeegenskaper som är minst 10% högre än för en massa som tillverkas av material med en temperatur över llO°C under den tid stegen a) - d) utförs.