SE531019C2 - Förfarande för transport av fibermaterial till ett behandlingssteg - Google Patents

Description

53% Üflå Först vid mitten och slutet av 1800-talet när man fick tillgång till drivmaskiner med höga varvtal kunde eiïektivt nyttjas principen för centrifilgalpumpen. Centrifugalpumpen nyttjar för sin funktion huvudsakligen centritixgalkraften.

Förutom nämnda två huvudtyper av pumpar finns andra, som arbetar enligt speciella principer, tex. olika former av strålpumpar, den s.k. hydrauliska Väduren samt mammutpumpen.

Pumpar tillverkas för mycket olika arbetsförhållanden med n-yckölcrxingar från de allra lägsta, dvs. ren cirkulation, med värden omkring 0,05 bar och upp till hundratals bar. De största pumpanläggníngarna har ett effektbehov av 50 MW och däröver. Även det pumpade mediets art påverkar en pumps konstruktion. Det gäller t.ex. för hetvätskepumpar och massapumpar. En enda fabrik inom cellulosaindustrin kan innehålla hundratals pumpar fór hantering av massa- suspensioner med mk fiân <1 % upp till 20 %.

En pumptyp som kan transportera, som exempelvis massafibrer vid hög mk utgör monopumpen vars väsentliga del är en skruvformigt vriden cylinder, som excentriskt roterar i ett pumphus, vars innervägg likaledes är skruvformigt utformad, men med dubbla gänghöjden. Vid rotorns rotation sker pumpningen genom att det i mellanrummen mellan rotor och pumphus ínneslutna materialet törskjuts i axiell riktning.

Nackdelar med känd teknik Vid mk >15 % blir det otta svårt att med kända pumpar transportera massan till ett blektorn. Vid mk >20 % är problemen legio och en orsak till problemet är att pumpen får så att säga inte grepp på massan. Detta kan ibland-medföra överhettning av vâtskanoch orsaka kavitation som kan skada pumpen. Givetvis kan hög temperatur även orsaka skador på det material som ska lörflyttas. Vid kavitation bildas bubblor, kaviteter, i en vätska när trycket understiger ångtrycket och vätskan lokalt övergår till ånga (ångkavitation). Dä trycket återigen stiger över àngtrycket kondenseras ångan, och bubblan kollapsar med mycket höga lokala tryck som följd. Sker kollapsen intill en vägg kan dessa tryck ge erosionsskador. Andra etïekter är nedsättning av verkningsgrad och uppkomst av tryckpulser som orsakar vibrationer eller uppfattas som buller.

Monopumpen, som i och för sig klarar att transportera tärnligen tjocka material, har en nackdel i att det vid tillfälligt stopp (strypning) kan pumpens inre mekaniska delar törstöras. 531 019 Angivna nackdelar står med andra ord i bjärt kontrast med fördelen av att bleka vid hög mk. Det är således ur flera synpunkter angeläget lösa problemen med att transportera till exempel pappersmassa vid hög tration.

Beskrivning av uppfinningen Avsikten med uppfinningen är att kunna transportera bland annat pappersmassa och utföra tblelcrring eller aiman förädling vid högre mkän vid användning avktärid teknik. Hårvidavses blekning av fibennateflal som används för tillverkning av bland annat papper, kartong och hygien-produkter (mjukpapper). I första hand avses m1 törflytta materialet med hjälp av en pump.

Inom ramen för uppfinningen kan även nyttjas härför lämpad skruvtransportör.

Vid förfarandet enligt uppfinningen avses temporär utspädning av massa, som i en tidigare medhjälpav filteroehleller prwstíll en (mkfliögreän 18 %. Vid exempelvis en mk av 31 % efter partiell avvattning späds massan till en mk som understiger 18 % och företrädesvis understiger 15 %. I enlighet med uppfinningen späds förtjockad massa, som ska ßras till ett blektorn eller något annat behandlingssteg, med rent vatten eller med vatten som innehåller organisk substans. Genom intern recirkulation i en mæsafabrücärdavæügtaüpræeswaunetimehåflaenlåghahavfibmæhudöstmbæms som exempelvis lignin, hemicellulosa ooh extmktivärnnen. Spädväfskan kan även innehålla restkeinikalier. Alternativt kan inom ramen för uppfinningen tillsättas kemikalier såsom komplexbildare (EDTA, DTPA), blekkernikalier och/eller magnesium-eller kalciumföreningar.

En väsentlig och känneteeknande del av uppñnningen- är att- inblandningen- av ovan nämndes vätskor för utspädning sker före en -transportanordning som står i nära eller direkt anslutning till ißrtjockníngsanordning, som härelter benämns som enbart fbrtjockare. Med begreppet nära anslutning avses att denna förtjockningsanordning står i förbindelse med till exempel en pump utan mellanliggande apparat med specifik funktion. Således utgörs enda förbindelsen mellan pump och törtjockiiingsanordning av ett rör eller av en slang. Istället för en pumpkan- användas en skruvtransportör.

I korthet kan uppfinningen beskrivas enligt följande schematiska _I schemat har valts användning av en pump. I Bål 019 Avvjming 1 till hög mk-> till låg mk töre pump->Avvattriing 2 till hög mk-Mranspgrt Kombinationen av transport (exempelvis pump) och törtjockningssteg kan installeras och utföras med hjälp av kända maskiner. Vad avser val av pump hänvisas till alternativ vilka kan väljas bland de som redovisats under avsnittet Känd teknik. Som förtjockare kan nyttjas skruvurvattnare med kärna eller urvattnare utan kärna, som transporterar vätska och substans med hjälp av en spiral (exempelvis en sådan som går under varumärket Spirac). I princip omges skruven eller spiralen av ett rör med öppningar på sin mantelyta. Mantelytans utsida eller insida kan vara beklädd med en vira av plast eller stål. Ytterligare altemativ utgör avvattnare med roterande paddlar eller pinnar anslutna till en centrumaxel.

Med stöd av fig 1 ska i det följande förfarandet enligt uppfinningen och känd teknik beskrivas.

Uttö ' gsçxemæl enligt känd teknik I en fabrik där massor iör olika ändamål tillverkas törtjockas silad massa 1 på ett trumfilter 2.

Därvid erhålls vanligtvis en törüockning av massasuspensionen írán ca 2 % mk upp till ca 14 % mk. Filtratet 3 från trumfilnet törs till en processvattenbinge 4. Förtjockad massa 5 törs därefter med hjälp av skruvmatare (ej visad i fig.) till en skruvpress 6 vari sker ytterligare höjning av mk från ca 14 % till ca 30 %. Filtratet 7 fi°ån skruvpressen törs till tidigare nämnda binge (4). Till i skruvpressen avvattnad massa 8 satsas 2 vikts-% natriumhydroxid och 2 % väteperoxid (respektive sats räknat på torr massa) varefter blandningen utsätts för en mekanisk behandling i en dubbelsknivdefibrör 9 med varumärket FROTAPULPER. Tillsatsen av kemikalier ger endast en marginell sänkning av mk till ca 29 %. För att erhålla optimal effekt vid den mekaniska behandlingen är det viktigt att hålla hög mk. Efier den mekaniska behandlingen törs massan 10 via skruvtransportörer (ej visad i fig.) till en pump 11, som trycker massan 12 vidare för sluttöring av kemiska reaktioner i exempelvis i ett tom 13 vari massan törs från tornets bottenzon upp till dess topp. Före det att massan törs till pumpen späds massan med processvatten 14 till en massakonccntration av ca 15 %. Försök har gjorts att pumpa massa med högre mk, men detta har misslyckats emedan pumpen inte har klarat av att pumpa massan vid högre mk än ca 15 %. 531 Üiå 5 Enligt ovan måste mk i tornet hållas vid relativt låga 15 %. Uppehållstiden i tornet ligger vid ca en timme. På toppen av tomet späds massan till cirka 2 % mk varefter suspensionen 15 förs till ett trumfilter (ej visad i fig.) varvid erhålls en förtjoolming till cirka 15 % mk. Inom ramen för uppfinningen kan filtratet användas som spädvätska och föras till tigare nämnda pump 1 1.

Efter filtret togs ut prov ßr analys av hartshalt (extrakthalt), viskositet och ljushet.

Utföringsgxempgl l enligt uppfinninge_n Eftersom det genom tämligen omfattande laboratorieförsök visat sig att relativt hög mk resulterar i hög ljushet och låg haitshalt utfördes försök i enlighet med uppfinningen. Med hög mk avses mk >20 % och företrädesvis >25 %. Därför utfördes försök i samma massafabrik som vid utföringsexemplet enligt ”Känd teknik”.

Massasuspension (1) med en mk av 2 % förtjockades på ett trumfilter (2) till 16 % mk Filnatet (3) från trumfiltret fördes till en processvattenbínge (4).

Förtjockad massa (5) fördes därefter med hjälp av skruvmatare (ej visad i fig.) till skruvpressar (6) vari massakoneentrationen höjdes till 31 %. Filtratet (7) från skruvpressen fördes till tidigare nämnda binge (4).

Till den i skruvpressen avvattnade massan (8) satsades 2 vikts-% natriumhydroxid och 2 % väteperoxid (räknat på torr massa) varefter blandningen utsattes för en mekanisk behandling í befintlig dubbelskruvdefibrör (9). Tillsatsen av kemikalier resulterade i en sänkning av mk till cirka 29,8 %.

Efter den mekaniska behandlingen fördes massan (10) via skruvtransportörer (ej visad i fig.) till befintlig pump (11). I början av firsöket späddes massan med vanligt processvatten (14) före det att massan fördes till pumpen. Efter spädningen erhölls en massakoncentration av 14 %. Via pumpen trycktes den utspädda massan (12) till en för ändamålet installerad förtjoekare 16 av typ skruvurvatmare, som höjde mk från 15 % till 24 %. Höjningen av mk var överraskande stor med tanke på den relativt enkla avvattningsutrustningen. Anordningen kan enklast ses som ett koniskt rör vars mantelyta är försedd med små hål för dråiering av vätska. Skruvurvattnarens inloppsdel har större diameter än utloppsdelen.

Inom ramen fór uppfinningen kan användas både ett roterande rör och ett stillastående sådant vars inre mantelyta är försedd med spiralgående bafilar, vilka vanligen utgörs av långsmala 531 CVlB järnprofiler vilka sitter längs efter eller något snett i förhållande till mantelytan och till trummans axel.

Under ett inledande skede (cirka 15 rninnter) av försöket fördes överskottet av vätska 17 från slcruvurvattriaren till tidigare nämnda processvattenbinge (4).

Eiter den relativt korta inkörníngen fördes överskottsvätskart (17) till pumpens inlopp tör1att_ användas som spädvätska. Denna reeirktalatíon. innebär att. de kemikalier som följer med vätskan vid avvattningen Efter några minuters körning erhålls således enjârnvikt mellan kemikaliekoncentration före och efter skruvurvattnaren.

Emedan den törtj ockade massan 18 törs till ett tom(l3) med uppåtgående massaström och tornet är 26 m högt erhölls vid försöket ett hydrostatiskt motn-yck av 2,2 bar (massan har lägre täthet än vatten). Dessutom resulterade skruvurvattrtarens konicitet ïett ytterligare mottryck. Vid försöket noterades sàiedesett mottryck av 3,4- bar. Detska påpekasatt det áleciesirrte krävdesnågon* plunch ß: att skapaett motryck. Trots beslnivfna- omständigheter vilka skapat mottrycket uppträdde överraskande nog inga svårigheter i att transportera massapluggen upp genom tornet.

På toppen av tornet späddes massan till 2 % mk varefter suspensionen (15) fördes till ett trumfilter varvid erhölls en iörtjocloiing till 15 % mk. Efter filtret togs ut prov för analys av hartshalt (extrakthalt), viskositet och ljushet.

Erhållna resultat sammanfattas nedan Enlïgt kandtelaiilc LjlIShtt, ÉSÛ % 83,8 85,1* Extraklhalt, DKM %- 0,17 Û, 11 Viskositet dm3/kg 916 949 Av resultaten framgår entydigt att det har erhållits bättre värden vid behandling i enlighet med uppfinningen. Särskilt överraskande är den markanta sänkningen av extrakthalten som erhållits vid tillämpning av uppfinningen. 531 013 Emedan det erhölls en signifikant höjning av ljusheten beslöts att utföra ytterligare försök med lägre peroxidsats vid behandling enligt uppfinningen. Före och efter försöket i enlighet med uppfinníngen mättes även ljusheter vilka erhölls enligt känd teknik. Därmed erhölls referensvärden enligt känd teknik. Dessutom mättes extrakthalt och viskositet.

Förutom ändrad peroxidsats vid försöket enligt känd teknik utfördes försöken vid betingelser som tidigare redovisats ovan. Vid detta andra försök enligt uppfinningen sänktes satsen av peroxid till 1,8 %, medan den normala satsen 2 % gällde vid blekning enligt känd teknik. Resultaten av försöken redovisas i följande tabell.

Enl. känd teknik Enligt uppfinníng nr 2 Enligt känd teknik (före enl. uppf.) (efter enl. uppf.) Ljushet, ISO % 83,9 84,1 84,2 Extrakthalt, DKM% 0,16 0,11 0,18 viskositet ams/kg 926 969 936 Det har överraskande nog visat sig möjligt att vid behandling enligt uppfinningen minska peroxidsatsen med 0,2 % och ändå behålla ljushetsnivån ijämförelse med känd teknik.

En annan positiv effekt är den högre viskositet uppfinningen resulterat i. Med andra ord har den lägre peroxidsatsen inneburit en mindre grad av eellulosans (kolhydrater) nedbrytning.

Fördelar Eftersom det är möjligt, att förädla och transportera material vid hög torrsubstanshalt (mk) med hjälp av uppfinningen erhålls bättre ekonomi. Det förbättrade ekonomiska utfallet beror på att vid relativt hög mk åtgår mindre kemikalier för att uppnå önskade resultat som exempelvis hög ljushet och låg hartshalt vid förädling av pappersmassa. Lägre förbrukning av kemikalier resulterar även i en mindre negativ inverkan på miljön.

Claims (1)

1. 53? Üfifi PAIENTKRAV Förfarande avseende förflyttning av material, som exempelvis fibrer inom massa- och pappersbnllr, varvid fibermaterialet (1,5) förtjockas till en massakoncentration >l 6 % före transport till ett behandlíngssteg, som innefattar kemiska reaktioner kännetecknat av att förtjockad massa (8,10) temporärt späds med vätska (l4,l7) före inträdet till en transportanordning (1 1) ansluten till en förtjoekare (16), som åter höjer massakoncentrationen varefter massan (18) förflyttas vidare med hjälp av transportanordningen. Förfarande enligt krav 1 kånnetecknat av att förtjockad massa (8,10) före inträdet till uansportanordningen (11) temporärt spâds med vätska (14,17) till en massakoncennation som är lägre än 15 %. Förfarande enligt krav 1 och 2 kännetecknat av att utspâdningen av förtjockad massa sker med processvatten med innehåll av organisk substans. Förfarande enligt krav 1-3 kännetecknat av att massakoncentrafionen med hjälp av en förtjockare höjs till minst 16 %. Förfarande enligt krav 1-4 kännetecknat av att överskottsvätska (17) från förtjocmen används som spädvätska före transportanordníngen. Förfarande enligt krav 1-5 kännetecknat av att temporärt utspädd massa ßrtjoekas med hjälp av en skruvurvattrrare. Forfarande enligt krav l~6 kännetecknat av att behandlingssteget, som innefattar kemiska reaktioner utförs i ett tom.