SE531688C2 - Avsättningskontroll i ett papperstillverkningssystem - Google Patents

Description

25 30 531 BBB 2 ovannämnda komponenterna hos en avsättning kan variera mycket, och i extremfallet kan varje komponent förekomma i en halt av från 1 till 99 % torr- vikt. I en mer typisk situation är halten av varje komponent mellan 5 och 90 % räknat på torr vikt. Slutligen kan i några fall varje komponent förekomma i lika mängder.

WO 2006/097578 A1 visar ett förfarande för att kontrollera bildande av biofilm med användning av en kombination av hypoklorit och ett ämne som kallas BCDMH. Användningen av ammoniumbromld eller ammoniumsulfati kombination med hypoklorit är också en välkänd strategi för att förhindra bil- dande av biofilm.

Artikeln New Microbiological Growth Control Treatment Programme for the Pulp and Paper Industry; Paper Technology vol 48, nr 3 sid 38-40 (2007) beskriver ett förfarande för att kontrollera bildande av biofilm med användning av en sammansättning innefattande sulfonerat lignin och ett ytaktivt ämne.

US 5 282 976, US 6 355 214 och US 6 144 950 visar alla förfaranden för att kontrollera bildande av inkruster bildade genom utfällning av salt pà ytor. Dessa referenser exemplifierar användningen av vissa polymerer som är kända inom området för sin effektivitet i att kontrollera bildande av inkruster.

Sådana produkter kallas inkrusterhämmare.

Typiskt involverar idag kontroll av avsättningar av blandad samman- sättning användning av fyra olika produkter. Vidare är det också ett vederta- get arbetssätt att avlägsna avsättningar under produktionsstopp med rengö- rande kemikalier, vilket involverar användning av ytterligare produkter. Det finns således ett behov inom området av förbättrade förfaranden för att för- hindra och kontrollera avsättningar i pappersproduktionssystem.

Sammanfattnigg av uppfinningen Ett syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla sätt för för- bättrad kontroll av bildande av avsättning. l synnerhet är det ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett förbättrat förfarande för att för- hindra bildande av avsättningar, och ett medel för användning i ett sådant förfarande. 10 15 20 25 30 53% E38 3 l en aspekt hänför sig uppfinningen till ett medel för att förhindra pap- persmaskinavsättningar, vilket medel innefattar en första komponent som in- nefattar en vattenlöslig sulfonerad polymer och en andra komponent som in- nefattar hypoklorit. Nämnda första komponent väljs företrädesvis ur gruppen bestående av lignosulfonat och en polymerisationsprodukt av formaldehyd och naftalensulfonat och kombinationer därav.

Användningen av medlet enligt uppfinningen involverar en minskning av antalet kemiska produkter som används i produktionen av papper och kar- tong för att förhindra och kontrollera maskinavsättningar. Som ett resultat härav blir produktionsprocessen säkrare, mer kostnadseffektiv och bekväma- re.

Medlet enligt uppfinningen har också visat sig vara särskilt effektivt i att förhindra avsättningar på pappers- och kartongmaskiner.

Eventuellt innefattar nämnda första komponent vidare ett ytaktivt ämne och/eller ett bromidsalt.

Eventuellt innefattar nämnda andra komponent vidare ett ytaktivt ämne och/eller ett bromidsalt och/eller en inkrusterhämmare.

Genom att anpassa sammansättningen av den första respektive den andra komponenten kan en kombinerad effekt på avsättningen, vilken typiskt består av flera olika sorters avsättning, erhållas som förbättrar medlets pre- standa.

När ett bromidsalt används i den första och/el ler den andra komponen- ten väljs bromidsaltet företrädesvis ur gruppen bestående av ammonium- bromid och natriumbromid.

I en annan aspekt hänför sig uppfinningen till användningen av nämn- da medel för att förhindra bildande av avsättning i ett papperstillverknings- system. l en annan aspekt hänför sig uppfinningen till ett förfarande för att för- hindra pappersmaskinavsättningar i ett papperstillverkningssystem innefat- tande stegen att - identifiera en sammansättning av en avsättning; välja ut en första komponent som åtminstone innefattar en vattenlöslig sulfonerad polymer; 10 15 20 25 30 531 BBB 4 - välja ut en andra komponent som åtminstone innefattar hy- poklorit; och - sätta nämnda första komponent och nämnda andra kompo- nent till nämnda papperstillverkningssystem under nämnda systems drift.

Genom att erhålla information om sammansättningen av en avsättning som bildats i papperstillverkningssystemet, och således identifiera de olika avsättningskomponenterna och deras respektive mängder, kan ett avsätt- ningskontrollmedel som är utformat för att effektivt förhindra bildandet av lik- nande avsättningar anbringas. Således medger förfarandet enligt uppfinning- en mer effektiv användning av avsättningskontrollmedel och uppnår ett mer tillfredsställande resultat.

Företrädesvis sätts nämnda första och andra komponent samtidigt till papperstillverkningssystemet. Genom samtidig eller nästan samtidig tillsats av komponenterna uppnås en förbättrad kombinationseffekt av komponenter- na av medlet enligt uppfinningen.

Detalierad beskrivning av uppfinningen Uppfinnarna har överraskande funnit att avsättningar som består av alla tre typer av avsättning, det vill säga organiskt innehåll, oorganiskt innehåll och mikrobiologiskt innehåll, framgångsrikt kan behandlas med användning av ett medel som är en kombination av två sammansättningar. Detta medel innefattar en första komponent innefattande en vattenlöslig sulfonerad poly- mer och en andra komponent innefattande hypoklorit. Vidare har uppfinnarna utvecklat ett förfarande för att kontrollera pappersmaskinavsättningar i ett papperstillverkningssystem vilket innefattar användning av ett sådant medel.

I allmänhet innefattar förfarandet enligt uppfinningen följande på var- andra följande steg att: (i) Erhålla information om (det vill säga identifiera) avsättningens sammansättning; (ii) Välja ut de lämpliga ingredienserna för de två komponenterna baserat pàden information som erhållits i steg (i) ovan; och 10 15 20 25 30 531 BBB 5 (iii) Mata in de två komponenterna samtidigt i pappers- eller kar- tongtillverkningssystemet.

Eventuellt kan steg (iii) följas av att verifiera förfarandets verkan och efterföl- jande anpassning av den första komponentens och/eller den andra kompo- nentens ingredienser.

Identifiering av avsättningens sammansättning involverar typiskt ke- misk och/eller fysikalisk karakterisering av ett avsättningsprov. Exempel på metoder som kan användas innefattar konventionella organiska analytiska tekniker, såsom infraröd spektroskopi, diverse kromatografiska tekniker (ex- empelvis gaskromatografi och gelkromatografi), NMR och C13, röntgenspekt- roskopi och andra konventionella våtkemiska metoder. Konventionella mikro- biologiska metoder kan också användas.

Det prov som skall analyseras kan samlas in vid vilken punkt som helst i papperstillverkningsprocessen. I synnerhet kan ett prov samlas in vid ett ställe som är känt att vara känsligt för bildande av avsättning, såsom en yta i bakvattentanken eller en yta i papperstillverkningsmaskinens inloppslåda.

Baserat på ovannämnda identifiering av avsättningssammansättning väljs en första komponent och en andra komponent av medlet enligt uppfin- ningen. De två komponenternas respektive sammansättningar väljs således med hänsyn till sammansättningen av den avsättning som skall förhindras så att deras verkan optimeras. Även den första och den andra komponentens relativa tillsatshastigheter sätts typiskt med hänsyn till avsättningens sam- mansättning. Komponenternas sammansättning och lämpligt väljande därav kommer att beskrivas nedan.

Medlet enligt uppfinningen kan således betraktas som en sats innefat- tande en första komponent och en andra komponent.

Den första komponenten innefattar typiskt en vattenhaltig lösning av en sulfonerad polymer. Exempelvis kan lignosulfonat eller en polymerisations- produkt av sulfonerad naftalen och formaldehyd användas som den sulfone- rade polymeren. Den sulfonerade polymeren kan förekomma i medlet enligt uppfinningen vid en halt av 1 till 55 % av medlets totala vikt. I utföringsformer av uppfinningen kan ytterligare ämnen innefattas i den första komponenten.

Exempelvis kan ett bromidsalt, såsom ammoniumbromid eller natriumbromid, 10 15 20 25 30 531 E88 6 innefattas i den första komponenten. Exempelvis kan en bromidhalt hos den första komponenten vara i området av O till 20 % av medlets totala vikt.

I utföringsformer av uppfinningen kan ett ytaktivt ämne innefattas i den första komponenten för att förstärka prestandan av medlet enligt uppfinningen i vissa tillämpningar. Typiskt är det ytaktiva ämnet anjoniskt eller nonjoniskt.

Det faller också inom uppfinningens ram att använda en kombination av ytak- tiva ämnen, såsom en kombination av ett anjoniskt och ett nonjoniskt ytaktivt ämne. Ett exempel på ett lämpligt ytaktivt ämne är ett alkoholetoxilat fram- ställt genom reaktion av cetylalkohol med etylenoxid. Det ytaktiva ämnet kan förekomma i den första komponenten vid en halt i området av från 0 till 20 % av medlets totala vikt.

Den första komponenten kan således utöver den sulfonerade polyme- ren vidare innefatta ett bromidsalt och/eller ett ytaktivt ämne.

Så som anges ovan innefattar den andra komponenten av medlet en- ligt uppfinningen hypoklorit. Hypoklorit är ett vanligt allmänt rengöringsmedel för såväl hushållsbruk som industriella tillämpningar. Vidare bör på grund av hypoklorits oxiderande aktivitet den andra komponenten innefattande hypok- lorit formuleras separat från den första komponenten, för att bibehålla båda komponenternas aktivitet. Hypoklorithalten hos den andra komponenten av medlet enligt uppfinningen kan vara i området av från 1 till 18 % av medlets totala vikt.

Vidare kan vilken konventionell inkrusterhämmare som helst eller vil- ken kombination som helst av polymerer som är kända att hämma bildande av inkruster också innefattas iden andra komponenten, Exempel på konven- tionella inkrusterhämmare innefattar polymerer, såsom polymerer med låg molekylvikt, och kelaterande medel, såsom EDTA och DTPA. En inkruster- hämmare kan förekomma vid en halt av från 0 till 20 % av medlets totala vikt. l utföringsformer av uppfinningen kan ett bromidsalt också innefattas i den andra komponenten enligt uppfinningen. En bromidhalt hos den andra komponenten kan vara i området av från 0 till 20 % av medlets totala vikt.

Vidare kan ett eller flera ytaktiva ämnen som är kända att vara stabila i hypokloritlösning och även kända att förstärka hypoklorits rengörande egen- skaper innefattas i den andra komponenten. Halten av det ytaktiva ämnet hos 10 15 20 25 30 53% E38 7 den andra komponenten av medlet enligt uppfinningen kan vara upp till 5 % av medlets totala vikt. Exempel på lämpliga ytaktiva ämnen innefattar amin- oxider. sammansättningen av det mikrobiologiska materialet bör utgöra grund för valet av och mängden av den första komponentens sulfonerade polymer.

Mikrobiologiska arter som är särskilt benägna att bilda avsättningar är väl- kända inom området. Således, om avsättningsprovet befinns innehålla stora mängder av visst mikrobiologiskt material, bör som en allmän regel halten av sulfonerad polymer då företrädesvis vara hög. Om avsättningsprovet tvärtom befinns ha en mindre halt av mikrobiologiskt material, minskas typiskt den första komponentens halt av sulfonerad polymer.

Sammansättningen av eventuella inkruster bör utgöra grund för valet av den inkrusterhämmare som används, och hur mycket av denna inkruster- hämmare som företrädesvis bör användas i förfarandet enligt uppfinningen.

Ju högre halt av inkruster i avsättningen, desto högre bör som en allmän re- gel således halten av inkrusterhämmare i den andra komponenten vara.

Llkaledes bör sammansättningen av och halten av det material som kan extraheras i organiska lösningsmedel utgöra grund för valet av och mängden av det ytaktiva ämne som används.

Vidare bör det papperstillverkningssystem som skall behandlas och kvaliteten av det papper som skall produceras däri påverka valet av första och andra komponenter. Exempelvis är ett papperstillverkningssystem som arbetar vid hög hastighet mer känsligt för bildande av avsättning än ett sy- stem som arbetar vid lägre hastighet och kan kräva ett avsättningskontroll- medel av högre koncentrationer. Dessutom är en tunn pappersbana mer känslig för skada orsakad av avsättningar än en tjockare pappersbana och kan således kräva ett avsättningskontrollmedel av höga koncentrationer.

Enligt förfarandet enligt uppfinningen matas medlet in i papperstillverk- ningssystemet. Företrädesvis matas den första och den andra komponenten samtidigt eller endast med korta intervall in i systemet, så att blandning av de två komponenterna i papperstillverkningssystemet medges. Tillsatsen kan göras vid vilken punkt som helst i papperstillverkningsprocessen_ Eftersom processvattnet recirkuleras och återanvänds är den exakta tillsatspunkten inte 10 15 20 25 30 531 E88 8 kritisk. Eftersom det emellertid i allmänhet är viktigare att ha rena ytor i den korta cirkulationen runt en pappersmaskins formeringssparti är tillsats till eller kort före denna del av processen fördelaktig. Det är föredraget att ha viss res- terande hypokloritkoncentration ivattnet vid en pappersmaskins formerings- parti. Medlet enligt uppfinningen matas företrädesvis in i papperstillverknlngs- systemet under systemets drift och möjliggör således behandling av systemet utan att stoppa papperstillverkningsprocessen. Det kan även vara önskvärt att tillsätta den ena eller båda komponenterna vid en andra tillsatspunkt för att uppnå en maskinomfattande kontroll av avsättning.

Medlet och/eller förfarandet enligt uppfinningen kan även användas för att förhindra avsättningar i ett system för att framställa massa, exempelvis i en upptagnlngsmaskin för kommersiell massa. Såsom den används här är termen "papperstillverkningssystem" således avsedd att omfatta en maskin för framställning av trä- eller pappersmassa.

I utföringsformer av uppfinningen ett fjärde steg att bekräfta verkan av stegen (i) till (iii). En sådant steg kan innefatta analys av ett vått eller torrt prov taget från en maskinyta. l det fall en avsättning har bildats trots användandet av medlet enligt uppfinningen identifieras företrädesvis sammansättningen av denna avsättning och den första och den andra komponentens sammansätt- nig kan därefter på lämpligt vis anpassas för att ytterligare minska omfatt- ningen av bildande av avsättning.

Uppfinningen kommer att åskådliggöras ytterligare genom följande ex- empel.

Exempel Exempel 1 Ett prov av avsatt material insamlas från en pappersmaskins inlopps- låda. Sammansättningen av avsättningsprovet bestäms med användning av en kombination av konventionella metoder för kvantifiering och karakterise- ring av avsättningen med avseende på oorganiska beståndsdelar, organiska beståndsdelar och mikrobiologiska beståndsdelar. 10 15 20 25 30 511V! E88 9 Det torra avsättningsprovet har en organisk fetthalt av omkring 30 vikt%, en mikrobiologisk halt av omkring 50 vikt% och en oorganisk salt- halt av 10 vikt%. Den oorganiska salthalten består väsentligen av kalcium- oxalat. Återstående 10 % av avsättningen är träfibrer som inkorporerats l ma- trisen.

Ett avsättningskontrollmedel framställs enligt följande: en första kom- ponent formuleras genom att i vatten lösa 25 % lignosulfonat, 10 % ammoni- umbromid och 15 % dekanol som bringats i reaktion med 15 mol etylenoxid till att bilda ett nonjoniskt ytaktivt ämne, och en andra komponent formuleras genom att kombinera 5 % av det hypokloritstabila ytaktiva ämnet Triton W 30 (DOW Chemicals), 10 % av en inkrusterhämmare som är känd att förhindra kalciumoxalatavsättning och 15 % hypoklorit l vatten (återstående 20 %). Alla procenthalter är av avsättningskontrollmedlets totalvikt. Den första kompo- nenten och den andra komponenten sätts samtidigt till en pappersmaskin just före blandningspumpen under kontinuerlig drift av papperstillverkningspro- cessen.

Exempel 2 Ett prov av avsatt material insamlas från en bakvattentank hos en mjukpappersmaskin som använder ätervunnet papper. Sammansättningen av avsättningsprovet bestäms med metoderna i exempel 1. Det torra avsätt- ningsprovet har en organisk halt av 65 vikt% innefattande en sammansättning av smältlim och klister, och en mikrobiologisk halt av 25 vikt%. väsentligen inget oorganiskt material förekommer i avsättningen. Träfibrer som inkorpore- rats i matrisen utgör återstående 10 %.

Ett avsättningskontrollmedel framställs enligt följande: En första kom- ponent formuleras genom att kombinera 30 % av en polymer som framställts genom att bringa sulfonerad naftalen i reaktion med formaldehyd med 10 % av ett ytaktivt ämne som framställts genom att bringa oleinsyra i reaktion med polyetylenglykol till att framställa ett diesterbaserat ytaktivt ämne. En andra komponent formuleras genom att sätta 10 % natriumbromid till 15 % hypo- kloritlösning. Alla procenthalter är med avseende på avsättningskontrollmed- lets totalvikt. lnkrusterhämmare används inte i någon av sammansättningar- 531 BBB 10 na, eftersom inkruster inte förekommer i avsättningen. Den första komponen- ten och den andra komponenten sätts samtidigt till bakvattentankens inlopp under papperstillverkningsprocessens drift.

Exemplen ovan kan användas som referenser för framställning av ett medel enligt uppfinningen. Såsom anges ovan bör de respektive halterna av den första komponentens ingredienser och den andra komponentens ingredi- enser anpassas på basis av information om avsättningssammansättningen och känsligheten hos pappret eller papperstillverkningssystemet.

Claims (10)

1. 0 15 20 25 30 537 BBB 1 1 PATENTKRAV Medel för att förhindra avsättningar i ett papperstlllverkningssystem, vilket medel innefattar (a) en första komponent som åtminstone innefattar en vattenlöslig sulfonerad polymer; och (b) en andra komponent som åtminstone innefattar hypoklorit.

2. Medel enligt krav 1, varvid nämnda första komponent väljs ur grup- pen bestående av lignosulfonat, en polymerisationsprodukt av form- aldehyd och naftalensulfonat och kombinationer därav.

3. Medel enligt krav 1 eller 2, varvid nämnda första komponent vidare innefattar ett ytaktivt ämne.

4. Medel enligt något av föregående krav, varvid nämnda andra kom- ponent innefattar ett ytaktivt ämne.

5. Medel enligt något av föregående krav, varvid nämnda första kom- ponent och/eller nämnda andra komponent innefattar minst ett bromidsalt.

6. Medel enligt krav 5, varvid nämnda bromidsalt väljs ur gruppen be- stående av ammoniumbromid, natriumbromld och kombinationer därav.

7. Medel enligt något av föregående krav, varvid nämnda andra kom- ponent innefattar en inkrusterhämmare.

8. Användning av ett medel enligt något av föregående krav för att förhindra bildande av avsättning i ett papperstillverkningssystem_ 53% B83 12

9. Förfarande för att kontrollera bildande av avsättningar i ett pappers- tillverkningssystem, vilket förfarande innefattar följande steg att i. erhålla information om en sammansättning av en avsättning; 5 ii. välja ut en första komponent enligt något av kraven 1 till 7 baserat på den ovan erhållna informationen; iii. välja ut en andra komponent enligt något av kraven 1 till 7 baserat på den ovan erhållna informationen; och 10 iv. sätta nämnda första komponent och nämnda andra komponent till nämnda papperstillverkningssystem under nämnda systems drift.

10. Förfarande enligt krav 9, varvid nämnda första och andra kompo- 15 nent sätts samtidigt till nämnda papperstillverkningssystem.