FI103816B - Menetelmä ja laite massan valkaisemiseksi - Google Patents

Description

103816

MENETELMÄ JA LAITE MASSAN VALKAISEMISEKSI

Keskisakean hienojakoisen selluloosapitoisen kuituisen suspension (paperimassan) otsonivalkaisu on sinänsä tunnet-5 tua tekniikkaa. Vaikka aiemmat menetelmät ovat tehokkaita, on nyttemmin havaittu, että otsonin ja massan välinen reaktio on vieläkin nopeampi kuin aiemmin on oletettu, ja joissain olosuhteissa on parempi käyttää yksinkertaisempaa laitetta, joka paremmin hyödyntää lyhyen reaktioajan.

10

On havaittu, että suurin osa (esim. yli 80-90%) massan valkoisuutta parantavasta otsonireaktiosta keskisakealla massalla tapahtuu, on luokkaa 1-5 sekuntia. Siksi niin kauan kuin massa saadaan pidettyä tehokkaasti otsoniin 15 sekoittuneena tänä aikana (ilman kaasun erottumista), ei reaktioaikana massan rakenteella ole kovin suurta merkitystä. Esillä olevan keksinnön mukaisesti massa pidetään tiiviissä kosketuksessa otsonia sisältävän kaasun kanssa kriittisen, valkoisuutta parantavan ensimmäisen noin 2-5 20 sekunnin jakson ajan liikuttamalla massaa ja otsonia yhdessä suhteellisen suurella nopeudella, esimerkiksi yli noin 1 m/s, edullisesti 2-5 m/s. Sitten massan nopeus hidastuu, koska massa virtaa halkaisijaltaan suurempaan virtaus-kanavaan niin, että jäljellä oleva materiaali saa jatkaa 25 reagoimista, edullisesti toisen noin 0.5-5 minuutin jakson ajan. Yksikön korkeus voidaan silti pitää alle noin 30 metrissä (100 jalkaa), jolloin se voidaan tehdä suoraksi. Massa liikkuu näiden ensimmäisen ja toisen jakson aikana edullisesti ensimmäisenä, jatkuvana, yleensä pystysuorana 30 virtauksena.

Esillä olevan keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti on saatu aikaan menetelmä sakeudeltaan koko käsittelyn ajan 6-15%:ssa pysyvän paperimassan valkaisemiseksi otsonilla 35 sekoitinta käyttäen. Menetelmä käsittää seuraavat peräkkäiset vaiheet: P996KFI/FIK2 2 103816 (a) kantokaasussa olennaisesti yli 1 barin paineessa olevan otsonin syöttäminen yhdessä sakeudeltaan noin 6-15% olevan massan kanssa sekoittimeen; (b) massan ja otsonin sekoittaminen tehokkaasti sekoittimes-5 sa; (c) otsonin ja massan seoksen johtaminen ensimmäisenä olennaisesti pystysuorana virtauksena sekoittimesta nopeudella, joka on vähintään noin 1 m/s (edullisesti 2-5 m/s), noin 1-5 sekunnin jakson ajan niin, että kaasu ja 10 massa eivät erotu liikkeen aikana ensimmäisellä nopeudella ensimmäisen jakson aikana ja suurin osa massan valkaisureak-tiosta massan ja otsonin välillä tapahtuu; ja (d) massan ja kaasun seoksen nopeuden alentaminen, vaikka seos jatkaa matkaansa ensimmäisenä virtauksena toisen jakson 15 ajan niin, että reaktio menee loppuun massan siirtyessä halkaisijaltaan laajemmalle virtauskanavan osalle. Vaihe (c) toteutetaan edullisesti halkaisijaltaan pienessä (esim. 0.15-0.6 metriä (0.5-2 jalkaa)) virtauskanavassa, kun taas vaihe (d) toteutetaan halkaisijaltaan suuremmassa virtaus-20 kanavassa (esim. 1.5-10 kertaa suuremmassa) virtauskanavien liittyessä toisiinsa välikappaleen avulla. Otsonin määrä sekoittimeen syötetyssä otsonia sisältävässä kaasussa on noin 3-12% ja reaktio-olosuhteet ovat tyypilliset, esim. lämpötila noin 25-90°C. Vaihe (d) kestää noin 0.5-5 minuut-25 tia, jonka jälkeen massa johdetaan toiseen selvästi ensimmäisestä poikkeavaan virtaukseen.

Esillä olevan keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesti on saatu aikaan menetelmä, jossa vaiheet (a) ja (b) 30 ovat samat kuin edellä, ja lisäksi menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: (c) tehokkaasti toisiinsa sekoittuneiden massan ja otsonin johtaminen sekoittimesta ensimmäisenä olennaisesti pystysuorana virtauksena ensimmäisellä nopeudella ja ensimmäi-35 sen jakson ajan siten, että kaasu ja massa eivät erotu ensimmäisellä nopeudella liikkeen aikana, ja suurin osa P996KFI/FIK2 3 103816 massan valkaisureaktiosta otsonin ja massan välillä tapahtuu ensimmäisen jakson aikana massan virratessa ylöspäin halkaisijaltaan pienessä virtauskanavassa; ja (d) massan ja kaasun seoksen nopeuden alentaminen seoksen kulkeutuessa 5 ensimmäisenä virtauksena sen liikkuessa ylöspäin yläpuolella olevaan halkaisijaltaan suureen pienemmän virtaus-kanavan kanssa avoimessa yhteydessä olevaan virtauskanavaan.

Vielä erään esillä olevan keksinnön suoritusmuodon mukaises-10 sa menetelmässä vaiheet (a) ja (b) ovat samoja, ja niiden lisäksi toteutetaan seuraavat vaiheet: (c) tehokkaasti toisiinsa sekoittuneiden massan ja otsonin johtaminen sekoittimesta ensimmäisellä nopeudella, noin 1-5 m/s, noin 1-5 sekunnin jakson ajan niin, että kaasu ja massa eivät 15 erotu liikkeen aikana ensimmäisellä nopeudella, ja niin, että suurin osa valkoisuutta parantavasta reaktiosta otsonin ja massan välillä tapahtuu; (d) massan ja kaasun seoksen nopeuden alentaminen, kun se jatkaa liikettään ensimmäisenä virtauksena toisen noin 0.5-5 minuuttia pitkän jakson 20 ajan; ja (e) massa kuljettaminen toisena virtauksena, joka selvästi poikkeaa ensimmäisestä.

Esillä olevan keksinnön pääasiallinen tavoite on saada aikaan yksinkertainen, mutta tehokas menetelmä keskisakean 25 paperimassan otsonivalkaisuun. Tämä ja keksinnön muut " tavoitteet selostetaan seuraavassa viittaamalla oheiseen piirustukseen, joka esittää kaaviomaisesti ja esimerkinomaisesti laitetta, joka toteuttaa esillä olevan keksinnön mukaisen otsonidelignifiointimenetelmän.

30

Kuviossa 1 kuvataan esimerkinomaista laitetta esillä olevan keksinnön mukaisen otsonidelignifiointimenetelmän toteuttamiseksi viitenumerolla 10. Laite 10 koostuu pääasiallisesti fluidisoivasta sekoittimesta 12, edullisesti olennaisesti 35 pystysuorasta halkaisijaltaan pienestä virtauskanavasta 14 (halkaisija esim. noin 0.15-0.6 m (0.5-2 jalkaa)), joka P996KFI/FIK2 4 103816 on järjestetty sekoittimen 12 yläpuolelle, ja halkaisijaltaan suuresta kanavan 14 yläpuolelle välikappaleella 15 yhdistetystä virtauskanavasta 16.

5 Keskisakea massa (sakeudeltaan esim. noin 6-15%, edullisesti noin 8-12%) syötetään lähteestä 18 pumpulla 20 sekoittimeen 12 kanavan 21 kautta, ja samanaikaisesti otsonia sisältävä kaasu syötetään lähteestä 22 sekoittimeen 12 kanavan 23 kautta. Otsoni on tavallisesti happeen sitoutuneena (happi 10 toimii kantokaasuna), ja tyypillisesti sitä on noin 3-12% sekoittimeen syötetyn kaasun määrästä. Kaasun paine on olennaisesti yli 1 bar, mutta se voi olla jopa 4-20 bar (esim. 7-20 bar). Sekoitin 12 on edullisesti massaa flui-disoivaa sekoitintyyppiä, jota Kamyr Inc. Glens Fallsista 15 (NY, USA) myy tavaramerkillä MCR, ja samoin pumppu on edullisesti Kamyr Inc:n MCR-pumppu.

Sekoittimen 12 poistoyhdeosa 25 on edullisesti suunnattu ylöspäin ja halkaisijaltaan pienellä virtauskanavalla 14 on 20 suunnilleen sama sisähalkaisija kuin osalla 25. Joka tapauksessa virtauskanavan 14 ominaisuudet ovat sellaiset yhdistettyinä sekoittimesta 12 tulevan massan ja kaasun seoksen ominaisuuksiin, että seos virtaa tarpeeksi suurella nopeudella kanavassa 14 niin, että kaasu ei erotu massasta, 25 ja suurin osa (esim. noin 80-90%) massan valkoisuutta parantavasta reaktiosta tapahtuu ensimmäisen noin 1-5 sekunnin jakson aikana. Nopeus ensimmäisen jakson aikana on tyypillisesti noin 1 m/s tai enemmän, edullisesti 2-5 m/s, ja virtauskanavan 14 korkeus on edullisesti noin 3-20 30 metriä.

Halkaisijaltaan suuremman virtauskanavan 16 halkaisija on edullisesti noin 1.5-10 kertaa suurempi kuin virtauskanavan 14 niin, että seoksen virtausnopeus kanavan 16 sisällä 35 laskee verrattuna kanavaan 14. Nopeus virtauskanavassa 16 on tyypillisesti olennaisesti alle 1 m/s, vaikka se voi olla P996KFI/FIK2 5 103816 enemmänkin riippuen alkuperäisestä nopeudesta. Massa pidetään virtauskanavassa 16 noin 0.5-5 minuuttia niin, että jäljellä olevat reaktiot ehtivät tapahtua. Kuitenkin kanavan 16 suurempi halkaisija sallii sen, että yksikön 5 korkeus voidaan pitää jopa alle 30 m:ssä (100 jalkaa). Merkittävää kaasun ja massan erotusta ei tapahdu virtaus-kanavassa 16.

Massan käsittely virtauskanavissa 14, 16 tapahtuu edullises-10 ti ensimmäisenä, olennaisesti pystysuorana virtauksena ja tavanomaisissa keskisakean massan otsonivalkaisuoloissa, esim. lämpötilassa noin 25-90°C. Valkaisureaktion loputtua virtauskanavassa 16 massa johdetaan toisena virtauksena, esim. virtauskanavan 27 läpi (tai U-putken kaltaisen 15 järjestelyn 28 läpi) jatkokäsittelyyn 29.

Kuvion 1 mukaista laitetta käyttämällä saadaan aikaan menetelmä koko käsittelyn ajan keskisakeana (sakeudeltaan esim. noin 6-15%) pysyvän paperimassan valkaisemiseksi 20 sekoitinta 12 käyttäen. Menetelmä voi käsittää seuraavat peräkkäiset vaiheet: (a) kantokaasussa olevan otsonin syöttäminen (lähteestä 22, putkea 23 pitkin) yli 1 barin paineessa (jopa noin 4-20 barissa, esim. noin 7-20 barissa) yhdessä sakeudeltaan 25 noin 6-15% olevan paperimassan kanssa sekoittimeen 12; (b) massan (lähteestä 18) ja otsonin (lähteestä 22) sekoittaminen tehokkaasti sekoittimessa 12; (c) toisiinsa tehokkaasti sekoittuneiden otsonin ja massan johtaminen sekoittimesta ensimmäisenä, olennaisesti pys- 30 tysuorana, virtauksena (jota määrittää ensin virtauskanava 14, sitten virtauskanava 16) ensimmäisellä nopeudella, • noin 1 m/s tai enemmän, ensimmäisen noin 1-5 sekunnin jakson ajan (virtauskanavassa 14) niin, että kaasu ja massa eivät erotu liikkeen aikana ensimmäisen jakson aikana ja suurin 35 osa massan valkaisureaktiosta otsonin ja massan välillä tapahtuu; ja P996KFI/FIK2 103816 6 (d) massan ja kaasun seoksen nopeuden alentaminen, kun se jatkaa matkaansa ensimmäisenä virtauksena toisen jakson ajan (virtauskanavassa 16, edullisesti noin 0.5-5 minuuttia), poikkileikkaukseltaan suuremman virtauspolun osan salliessa 5 yksikön korkeuden minimoinnin; (e) massa johtaminen toisena virtauksena (27, 28), joka eroaa selvästi ensimmäisestä virtauksesta (14,16), esim. jatkokäsittelyyn 29.

10 Esillä olevan keksinnön mukaisesti on saatu aikaan yksinkertainen, mutta tehokas menetelmä, joka käyttää hyväksi otsonin erittäin lyhyttä reaktioaikaa otsonin reagoidessa keskisakean massan kanssa massan ja otsonia sisältävän kaasun säilyttäessä tiiviin kosketuksen ainoastaan sinä 15 aikana, edullisesti massan ja otsonin virratessa yhdessä suhteellisen suurella nopeudella.

Vaikka keksintöä on kuvattu edullisimman keksintöä toteuttavan suoritusmuodon yhteydessä, on ymmärrettävää, että 20 keksintö ei rajoitu esitettyyn suoritusmuotoon, vaan useat sovellutukset ovat mahdollisia oheisten patenttivaatimusten rajaaman keksinnön suojapiirin puitteissa. Siten on mahdollista järjestää useampia sekoittimia peräkkäin niin, että suurempienkin otsonimäärien tasainen ja luotettava sekoitta-25 minen onnistuu. Edullisen sekoittimien välimatkan on todettu • olevan luokkaa puolesta puoleentoista metriin. Tällöin ensimmäisessä sekoittimessa suspensioon lisätty otsoni ehtii reagoida jo riittävässä määrin ja sekoittumatta jäänyt tai ehkä suspensiosta erottunut kaasu voidaan 30 sekoittaa toisessa sekoittimessa uudelleen kaasumäärän ollessa jo jonkin verran vähentynyt.

P996KFI/FIK2

Claims (9)

1. 7 103816
2. 1. Menetelmä sakeudeltaan koko käsittelyn ajan noin 6-15%:ssa pysyvän paperimassan otsonivalkaisuun sekoitinta 5 käyttäen, joka menetelmä käsittää seuraavat peräkkäiset vaiheet: (a) otsonin syöttäminen kantokaasussa (lähteestä 22) olennaisesti yli 1 barin paineessa yhdessä sakeudeltaan noin 6-15% olevan massan kanssa sekoittimeen; ja 10 (b) massan ja otsonin sekoittaminen toisiinsa tehokkaas ti sekoittimessa, tunnettu vaiheista c) , jossa johdetaan toisiinsa tehokkaasti sekoittuneet otsoni ja massa sekoittimesta ensimmäisenä, olennaisesti 15 pystysuorana, virtauksena (14, 16) ensimmäisellä nopeu della noin 1 m/s tai nopeammin, ensimmäisen, noin 1-5 sekunnin (virtauskanavassa 14) jakson ajan niin, että kaasu ja massa eivät erotu liikkeen aikana toisistaan ensimmäisellä nopeudella ensimmäisen jakson aikana ja 20 suurin osa massanvalkaisureaktiosta otsonin ja massan välillä tapahtuu; ja . d), jossa alennetaan massan ja kaasun seoksen nopeutta seoksen jatkaessa kulkuaan ensimmäisenä virtauksena toisen jakson (virtauskanavassa 16) aikana, jolloin 25 virtauksen poikkileikkaus on suurempi, ja reaktio jatkuu edelleen. * · 2. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheessa (d) massa ja kaasu pidetään virtauksessa 30 toisen, noin 0.5-5 minuutin jakson ajan sekä vaiheesta (e) massan johtamiseksi toiseksi selvästi ensimmäisestä virtauksesta eroavaksi virtaukseksi (27). 8 103816
3. 3. Vaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheessa (c) massa johdetaan ylöspäin halkaisijaltaan pienessä virtauskanavassa (14), jonka korkeus on noin 3-20 m. 5
4. 4. Vaatimuksen 3 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että vaiheessa (d) massa johdetaan ylöspäin halkaisijaltaan pienen kanavan yläpuolella ja sen kanssa avoimessa yhteydessä olevaan halkaisijaltaan suureen virtauskana- 10 vaan (16) .
5. 5. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheessa (c) massa johdetaan ylöspäin ensimmäisenä virtauksena ensimmäisen jakson ajan nopeudella noin 2-8 15 m/s.
6. 6. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheessa (c) suurin osa massan valkaisureaktiosta otsonin ja massan välillä tapahtuu ensimmäisen jakson 20 kuluessa massan kulkeutuessa ylöspäin halkaisijaltaan pienessä virtauskanavassa (14); ja että vaiheessa (d) alennetaan massan ja kaasun seoksen nopeutta sen jatkaessa kulkuaan ensimmäisenä virtauksena massan liikkuessa ylöspäin halkaisijaltaan pienen kana-25 van yläpuolella sen kanssa avoimessa yhteydessä olevaan halkaisijaltaan suurempaan virtauskanavaan (16). [ 7. Vaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheessa (c) massa kulkee ylöspäin halkaisijaltaan 30 pienessä virtauskanavassa (14), jonka korkeus on 2-20 m. 1 Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toisiinsa hyvin sekoittuneet otsoni ja massa johde- 9 103816 taan vaiheessa (c) sekoittimesta ensimmäisenä virtauksena (14, 16) ensimmäisellä nopeudella, joka on noin 1-8 m/s (kohdassa 14), ja että massan ja kaasun seoksen nopeutta alennetaan vaiheessa 5 (d) seoksen jatkaessa matkaansa ensimmäistä virtaustietä pitkin (virtauskanavassa 16) ja jäljellä olevien reaktioiden tapahtuessa toisen jakson 0.5-5 minuutin aikana; ja että massa johdetaan vaiheessa (e) toiseksi selvästi ensimmäisestä poikkeavaksi virtaukseksi (27).
7. 9. Vaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheet (a)-(d) toteutetaan massan sakeuden säilyttämiseksi noin 8-12 %:ssa koko käsittelyn ajan, ja vaiheessa (d) massaseosta johdetaan halkaisijaltaan pienes- 15 tä virtauskanavasta (14) halkaisijaltaan suureen vir-tauskanavaan (16), jonka halkaisija on 1.5-10 kertaa pienen kanavan halkaisija, jonka läpi massaseos kulkee vaiheessa (c).
8. 10. Jonkin yllä mainitun vaatimuksen mukainen menetel mä, tunnettu siitä, että sekoittamiseen käytetään yksi tai useampia päällekkäin olevia sekoittimia (12) halkaisijaltaan pienessä kanavassa (14) .
9. 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sekoittimien välillä on 0.5-1.5 m suoraa putkiosuutta. 10 103816