[go: up one dir, main page]

FI20185213A1 - Menetelmä liukosellun valmistamiseksi - Google Patents

Menetelmä liukosellun valmistamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI20185213A1
FI20185213A1 FI20185213A FI20185213A FI20185213A1 FI 20185213 A1 FI20185213 A1 FI 20185213A1 FI 20185213 A FI20185213 A FI 20185213A FI 20185213 A FI20185213 A FI 20185213A FI 20185213 A1 FI20185213 A1 FI 20185213A1
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
pulp
cooking
alkali
filtrate
fibrous material
Prior art date
Application number
FI20185213A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI130070B (fi
Inventor
Auvo Kerttunen
Sampsa Laakso
Tiina Haatainen
Markus Paananen
Original Assignee
Andritz Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to FI20185213A priority Critical patent/FI130070B/fi
Application filed by Andritz Oy filed Critical Andritz Oy
Priority to PCT/FI2019/050176 priority patent/WO2019170962A1/en
Priority to CA3093032A priority patent/CA3093032A1/en
Priority to EP19718419.5A priority patent/EP3762535A1/en
Priority to BR112020018106-4A priority patent/BR112020018106B1/pt
Priority to US16/978,462 priority patent/US20210040688A1/en
Priority to JP2020546415A priority patent/JP7292296B2/ja
Priority to RU2020132767A priority patent/RU2793493C2/ru
Priority to CN201980017562.8A priority patent/CN111819323B/zh
Publication of FI20185213A1 publication Critical patent/FI20185213A1/fi
Priority to CL2020002312A priority patent/CL2020002312A1/es
Application granted granted Critical
Publication of FI130070B publication Critical patent/FI130070B/fi

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C1/00—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting
    • D21C1/04—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting with acid reacting compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
    • C08B37/0057—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid beta-D-Xylans, i.e. xylosaccharide, e.g. arabinoxylan, arabinofuronan, pentosans; (beta-1,3)(beta-1,4)-D-Xylans, e.g. rhodymenans; Hemicellulose; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B9/00—Cellulose xanthate; Viscose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08H—DERIVATIVES OF NATURAL MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08H8/00—Macromolecular compounds derived from lignocellulosic materials
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C1/00—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting
    • D21C1/02—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting with water or steam
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C11/00—Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
    • D21C11/0007—Recovery of by-products, i.e. compounds other than those necessary for pulping, for multiple uses or not otherwise provided for
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C11/00—Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
    • D21C11/0021—Introduction of various effluents, e.g. waste waters, into the pulping, recovery and regeneration cycle (closed-cycle)
    • D21C11/0028—Effluents derived from the washing or bleaching plants
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/02—Pulping cellulose-containing materials with inorganic bases or alkaline reacting compounds, e.g. sulfate processes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/02—Pulping cellulose-containing materials with inorganic bases or alkaline reacting compounds, e.g. sulfate processes
    • D21C3/022—Pulping cellulose-containing materials with inorganic bases or alkaline reacting compounds, e.g. sulfate processes in presence of S-containing compounds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/04—Pulping cellulose-containing materials with acids, acid salts or acid anhydrides
    • D21C3/045—Pulping cellulose-containing materials with acids, acid salts or acid anhydrides in presence of O2 or O3
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/22—Other features of pulping processes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/001—Modification of pulp properties
    • D21C9/002—Modification of pulp properties by chemical means; preparation of dewatered pulp, e.g. in sheet or bulk form, containing special additives
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/001—Modification of pulp properties
    • D21C9/002—Modification of pulp properties by chemical means; preparation of dewatered pulp, e.g. in sheet or bulk form, containing special additives
    • D21C9/004—Modification of pulp properties by chemical means; preparation of dewatered pulp, e.g. in sheet or bulk form, containing special additives inorganic compounds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/02—Washing ; Displacing cooking or pulp-treating liquors contained in the pulp by fluids, e.g. wash water or other pulp-treating agents
    • D21C9/06—Washing ; Displacing cooking or pulp-treating liquors contained in the pulp by fluids, e.g. wash water or other pulp-treating agents in filters ; Washing of concentrated pulp, e.g. pulp mats, on filtering surfaces
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
    • D21C9/1068—Bleaching ; Apparatus therefor with O2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää liukosellun valmistamiseksi hienonnetusta puupohjaisesta kuituaineksesta. Menetelmä käsittää seuraavia perättäisiä vaiheita: hienonnetun kuituaineksen keittäminen alkalipitoisella keittolipeällä kraftkeittoprosessissa massan tuottamiseksi; keitetyn massan käsittely alkaliuutossa lämpötilassa 60-110 °C ja tehollisen alkalin konsen traatiossa 60-120 g/l ainakin 5 minuuttia, ja alkaliuutetun massan happidelignifiointi.

Description

MENETELMÄ LIUKOSELLUN VALMISTAMISEKSI
Esillä oleva keksintö koskee menetelmää liukosellun valmistamiseksi.
Viime vuosina on syntynyt voimakas tarve kehittää uusia kuituraaka-aineita vaate5 teollisuuden ja muun polymeeriteollisuuden tarpeisiin. Eräänä ratkaisuna kuitujen tuottamiseksi on liukosellun valmistamisen lisääminen, jolloin viskoosikuidut korvaavat osaltaan puuvillaa tekstiiliteollisuudessa, mutta niillä on useita muitakin käyttökohteita.
Liukosellu poikkeaa paperinvalmistukseen tarkoitetusta sellusta sekä ominaisuuk10 siltaan että kemialliselta koostumukseltaan. Liukosellun valmistuksessa pyritään aikaansaamaan massaa, jonka selluloosapitoisuus on mahdollisimman korkea ja hemiselluloosapitoisuus, kuten ksylaanipitoisuus, mahdollisimman matala, kun taas valkaistusta paperisellusta pyritään poistamaan ligniini keitossa ja valkaisussa siten että paperiselluun jää mahdollisimman paljon selluloosaa ja hemisellu15 loosaa. Paperisella voi sisältää pääkomponentin selluloosan - jota kuvataan aselluloosana - lisäksi hemiselluloosaa 25 %:iin asti, kun taas liukosellu sisältää aselluloosaa aina yli 90 % ja hemiselluloosamäärän pitää tyypillisesti olla noin alle 5 prosentin.
Liukosellun matalaan hemiselluloosapitoisuuteen pyritään tyypillisesti käsittele20 mällä haketta ja/tai massaa sekä voimakkaan aikalisissä että happamissa olosuhteissa. Liukosellua on perinteisesti tehty joko sulfiittimenetelmällä tai happamalla esihydrolyysillä varustetulla sulfaattimenetelmällä. Jos liukosellun valmistuksessa on käytetty hyväksi sulfaattimenetelmää, niin silloin ennen alkalista keittoa on tehty puuhakkeelle ns. esihydrolyysi, jossa happamissa oloissa on poistettu mer25 kittävä määrä hemiselluloosia ennen alkalista keittoa. Esikäsittelyn intensiivisyyttä kuvaa P-tekijä, joka normaalisti esihydrolyysillä varustetutulla sulfaattimenetelmässä vaihtelee 500-1000 välillä riippuen käytetystä puulajista. P-tekijän konsepti on selitetty esimerkiksi ”Handbook of Pulp, Voi. 1,2006, p. 343-345. Loppukuitulinjalla massaa käsitellään paperimassan kaltaisissa valkaisuvaiheissa, jolloin 30 tärkeimpänä erona ovat alkaliset valkaisuvaiheet, jotka tehdään korkeammissa lämpötiloissa kuin saantoa maksimaalisesti säästävissä valkaisuissa. Sekä sulfaattikeitossa että sulfiittikeitossa viskoosimassan valmistamiseksi on tyypillisesti keitetty alhaisempaan kappaan kuin paperimassan valmistuksessa.
20185213 PRH 07-03- 2018
Kuten yllä kuvataan, niin tyypillisesti liukosellun valmistuksessa happaman keittoprosessin jälkeen tehdään alkaliuutto tai ennen alkalista keittoa tehdään hakkeelle hapan esihydrolyysivaihe korkeassa lämpötilassa ja paineessa. Hakkeen keittäminen happamissa olosuhteissa on vaativampaa kuin aikalisissä olosuhteissa.
Happamat olosuhteet vaativat parempia materiaaleja ja laitteiden kuluminen on voimakkaampaa, kun alkalin liukastava vaikutus jää pois. Tästä syystä olisi edullista pystyä valmistamaan liukosellua ilman hakkeen keittämistä happamissa olosuhteissa tai käyttämällä mahdollisimman lievää hapanta käsittelyä. Happaman käsittelyn ongelma voi olla myös se, että hemiselluloosan poistumisen lisäksi halo pan käsittely johtaa myös selluloosasaannon laskuun ja siten massan saanto jää tyypillisesti sitä matalammaksi mitä voimakkaampi hapan käsittely on tehty.
Havupuussa hemiselluloosa koostuu pääasiassa glukomannaanista ja ksylaanista. Lehtipuun hemiselluloosa koostuu lähes pelkästään ksylaanista. Ksylaania liukenee tyypillisesti voimakkaan aikalisissä olosuhteissa.
Selluloosan keitossa mukana olevan keittokemikaalin määrä ilmaistaan massanvalmistuksessa käyttämällä siitä nimitystä tehollinen alkali. Tehollisen alkalin pitoisuusarvo kuvaa keittolipeän hydroksidi-ioni- eli OH-väkevyyttä. Tässä hakemuksessa tehollinen alkali (g/l) ilmoitetaan NaOH:na.
Eräs varsin tehokas menetelmä hemiselluloosan liuottamiseksi keiton jälkeisestä 20 massasta on alkaliuutto, jossa keitettyä massaa käsitellään alkalilla. Käsittelymenetelminä on joko kylmäalkaliuutto tai kuuma-alkaliuutto. Kylmäalkaliuutossa tehollisen alkalin konsentraatio on tasolla 60-110 g/l ja lämpötila on tyypillisesti tasolla 20-50 O. Toinen käytetty menetelmä on kuuma- alkaliuutto, jossa tehollisen alkalin konsentraatio on tyypillisesti tasolla 4-20 g/l ja lämpötila 80-140 O. Näitä menetelmiä on käsitelty laajasti julkaisussa Rydholm, S., Pulping Processes, 1967, s. 992-1023. Kuuma-alkaliuuton tehokkuus on huomattavasti heikompi kuin kylmäalkaliuuton ja sitä käytetäänkin yleensä vain happamien sulfiittikeittojen yhteydessä. Kuuma-alkaliuuton heikko teho johtuu siitä, että korkea alkalikonsentraatio on avaintekijä hemiselluloosan liuottamisessa. Teollisessa prosessissa kylmäalkaliuuton matala lämpötila on hankala, koska se vaatii ylimääräistä jäähdyttämistä ja koska kylmän massan peseminen on huomattavasti hankalampaa heikomman suotautuvuuden takia. Alkaliuutto voidaan tunnetusti tehdä väkevällä natriumhydroksidiliuoksella tai keitossa käytettävällä valkolipeällä. Esimerkiksi patenttihakemuksessa WO 2013/178608 on esitetty ratkaisu, jolla voidaan nor
20185213 PRH 07-03- 2018 maaleissa kraft-keiton alkalikonsentraatioissa valmistetusta massasta tuottaa liukosellua alkaliuuton avulla, joka tehdään jopa 65 °C lämpötilassa. Tässä ratkaisussa kylmäalkaliuutto suoritetaan keiton ja happivaiheen jälkeen ja alkaliuuton jäännöskemikaaleja hyödynnetään happivaiheessa ja rinnakkaisella keittolinjalla.
Menetelmässä ksylaanirikas alkaliliuos voidaan käyttää rinnakkaisella linjalla keitossa. Tämän ratkaisun eräs hankaluus on se, että valkolipeän jäännössulfidi joudutaan hapettamaan kemikaaleilla ennen massan happamaa käsittelyä, ettei muodostuisi vaarallista rikkivetyä. Hapan käsittely voi olla esimerkiksi ensimmäinen valkaisuvaihe.
Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut ongelmat ja tarjota menetelmä, jossa alkaliuuton jäännösalkali voidaan hyödyntää saman kuitulinjan keitossa ilman merkittävää ksylaanin takaisinsorptiota ja jossa liukosellun valmistuksessa olevia happamia olosuhteita voidaan lieventää verrattuna liukosellun valmistukseen ilman alkaliuuttoa.
Kokeissa on yllättäen havaittu, että ksylaani liukenee selektiivisesti keitetystä valkaisemattomasta massasta myös korkeammissa lämpötiloissa tasolla 60-110 Ό, kun tehollisen alkalin konsentraatio on tasolla 60-120 g/l. Mitä korkeampi alkalikonsentraatio on, sitä enemmän ksylaania pystytään liuottamaan. Näin ollen myös korkeammassa lämpötilassa tehdyllä alkaliuutolla voidaan poistaa lehti20 puumassasta hemiselluloosaa huomattavia määriä. Sitä vastoin on todettu että havupuun toinen merkittävä hemiselluloosakomponentti glukomannaani ei liukene näissä olosuhteissa merkittävästi.
Uusi menetelmä liukosellun valmistamiseksi hienonnetusta lehtipuupohjaisesta kuituaineksesta, joka menetelmä käsittää seuraavia perättäisiä vaiheita:
hienonnetun kuituaineksen keittäminen alkalipitoisella keittolipeällä kraftkeittoprosessissa massan tuottamiseksi;
keitetyn massan käsittely alkaliuutossa lämpötilassa 60-110 Ό ja tehollisen alkalin konsentraatiossa 60-120 g/l ainakin 5 minuuttia, ja alkaliuutetun massan happidelignifiointi.
Keksinnön mukaisessa ratkaisussa, joka sopii erityisesti jatkuvatoimista keittoa varten, mutta voidaan soveltaa myös panoskeitolle, yhdistetään alkaliuutto kraftkeittoon, jolloin päästään tehokkaammin massan matalaan ksylaanipitoisuuteen
20185213 PRH 07-03- 2018 kuin tunnetuilla menetelmillä. Alkaliuutto suoritetaan keiton ja happivaiheen välissä, jolloin alkaliuuton jäännösalkali voidaan hyödyntää samalla keittämöllä yksinkertaisin kytkennöin. Alkaliuutetusta massasta erotetaan suodosta, jonka tehollisen alkalin pitoisuus on ainakin 50 g /I, tyypillisesti 60-110 g/l, ja joka johdetaan keittoon. Suodosta erotetaan esimerkiksi puristimella tai fraktioivalla pesurilla, jolloin tavoitteena on saada alkalin suhteen mahdollisimman väkevä suodos. Fraktioidun pesun avulla saadaan tehostettua alkalin akkumuloitumista ja alkalikonsentraation nousua alkaliuuttovaiheessa. Kun alkaliuuttoa edeltävään pesuvaiheeseen, esimerkiksi keitinpesuun, syötetään alkalikonsentraatioltaan mahdol10 lisimman väkevää pesunestettä, tästä pesuvaiheesta tulevan massan alkalikonsentraatio nousee. Tällöin valkolipeälisäyksen jälkeen saavutetaan korkeampi alkalikonsentraatio, jonka seurauksena saadaan entistä väkevämpää pesunestettä alkaliuuttoa edeltävään pesuvaiheeseen. Fraktioidussa pesussa alkaliuuton jälkeen laimeampi suodos johdetaan keittoon eikä se näin pääse laimentamaan alkaliuuttoa. Samalla keiton loppuvaiheen ai kali väkevyys on korkea, jolla minimoidaan ksylaanin takaisinsorptio massaan keiton aikana.
Keksinnön mukainen menetelmä käsittää erään edullisen suoritusmuodon mukaan seuraavia perättäisiä vaiheita:
a) hienonnetun kuituaineksen käsitteleminen happamissa olosuhteissa siten, että 20 osa puun sisältämistä hemiselluloosista liukenee; b) kuituaineksen keittäminen alkalisella keittolipeällä keittolämpötilassa noin 120 - 175 Ό massan valmistamiseksi, c) alkalisen pesunesteen syöttäminen massan joukkoon sen jäähdyttämiseksi ja/tai pesemiseksi ennen massan poistamista keittoprosessista; d) valkolipeän syöttäminen ja sekoittaminen keitettyyn massaan, e) massan käsittely 6025 110 O:ssa ainakin 5 minuuttia, edullisesti 5-120 m inuuttia; f) ensimmäisen suodoksen poistaminen massasta vaiheen e) jälkeen, jolloin saadaan suodosta, joka johdetaan massan pesunesteeksi vastavirtaan massavirran suhteen; ja g) toisen suodoksen erottaminen massasta vaiheen e) jälkeen, joka johdetaan vaiheeseen
b) muodostamaan ainakin osa keittolipeästä; ja h) massan johtaminen jatkokäsit- telyyn vaiheen g) jälkeen.
Vaiheessa a) muodostuu hapanta jätekeittoliemeä, joka voidaan tarvittaessa poistaa kuituaineksesta. Vaiheessa d) valkolipeä voidaan syöttää massaan keittimen pohjalla tai keittimestä poistettuun massaan.
20185213 PRH 07-03- 2018
Tavoitteena vaiheissa f) ja g) on erottaa massasta ainakin kaksi suodosta, joista ensimmäisen suodoksen tehollisen alkalin pitoisuus on mahdollisimman korkea. Massasta erotetaan ensin suodos, jonka tehollisen alkalin pitoisuus on korkea, ainakin 50 g NaOH/l. Tämä suodos käytetään massan pesunesteenä vastavirtaan 5 massavirran suhteen vaiheessa c). Uutetusta massasta erotetaan myös toinen suodos, jonka alkalipitoisuus on alempi kuin ensimmäisen suodoksen. Tämä suodos käytetään keittimessä alkalilähteenä ja lisätään vaiheeseen b). Ensimmäinen suodos voi olla esimerkiksi fraktioivan pesurin sakeutusvaiheessa syntynyt suodos, joka siten sisältää uutetusta massasta erotettua liuosfaasia. Toinen suodos 10 on tyypillisesti pesuvaiheessa syntynyt suodos. Suodokset voivat muodostua samassa laitteessa, kuten fraktioivassa pesurissa tai peräkkäisissä puristimessa ja pesupuristimessa. Myös muunlaiset järjestelyt ovat mahdollisia. Alkaliuutto voidaan tehdä myös ilman fraktioitua pesua. Fraktioidun pesun etuna on se, että sen avulla päästään korkeampaan alkalikonsentraatioon ja tehokkaampaan hemisellu15 loosan poistoon.
Massaa ei happidelignifioida ennen alkaliuuttovaihetta. Kun alkaliuutto tehdään ennen mahdollista happivaihetta, jäännössulfidin muuttumista vetysulfidiksi alkaliuuton ja happivaiheen jälkeisissä happamissa vaiheissa ei tapahdu.
Happidelignifiointivaihe on sinänsä tunnettu alkalinen vaihe, joka tapahtuu tyypilli20 sesti paineenalaisena ja jossa ainakin osalla reaktion ajasta on happea läsnä kuitujen ympärillä. Happivaihe voi olla yksi-, kaksi- tai jopa useampiportainen, jolloin reaktioportaaseen kuuluu kemikaalin sekoitus ja reaktioastia tai putkella toteutettu reaktioviive. Happivaiheeseen annostellaan tavallisimmin happea ja alkalia sekä mahdollisesti jotakin metallien aiheuttamaa kuitujen vaurioitumista estävää inhi25 biittoria, tai muulla tavoin poistetaan tai käsitellään epäreaktiivisiksi kuidun mukana kulkevia metalleja.
Erään suoritusmuodon mukaan keittovaihe toteutetaan jatkuvatoimisessa yksi- tai kaksiastiaisessa hydrauli- tai höyry-nestefaasikeittimessä. Menetelmä voidaan toteuttaa yhdessä tai useammassa keitinastiassa, esimerkiksi keittimen ja i esi30 hydrolyysiastian yhdistelmällä.
Erään suoritusmuodon mukaan keittovaihe toteutetaan panoskeitinprosessina.
Alkaliuuttosuodoksen mukana keittoon joutuu liuennutta ksylaania. Kun keitossa ylläpidetään riittävän korkea tehollisen alkalin konsentraatio, ainakin 20 g NaOH/l
20185213 PRH 07-03- 2018 alkaliuutossa liuennutta ksylaania ei saostu haitallisessa määrin kuituaineeseen, kuten hakkeeseen, keiton loppuvaiheessa. Keiton alkuosassa voi olla matalampikin alkalikonsentraatio, jolloin ksylaania voi jossain määrin saostua, koska saostunut ksylaani liukenee uudestaan keiton alkalikonsentraation noustua korkealle 5 tasolle.
Keksinnön mukaisessa ratkaisussa kaikki tai suuri osa, ainakin 60 %, tyypillisesti ainakin 80 %, edullisimmin yli 90 %, keiton tarvitsemasta valkolipeästä syötetään ja sekoitetaan ruskean massan alkaliuuttoon keiton jälkeen. Alkaliuutto suoritetaan keiton ja happivaiheen välissä lämpötila-alueella 60-110 Ό, tyypillisesti 7010 110 0, edullisesti 80-100 O. Alkaliuutossa voidaa n käyttää alkalilähteenä valkolipeää. Valkolipeän tehollisen alkalin pitoisuus on 90-130 g/l NaOH, tyypillisesti 100-120 g/l. Uuden ratkaisun mukaisesti ei tuoretta keittolipeää, so. valkolipeää tuoda lainkaan tai sitä tuodaan korkeintaan 40 %, tyypillisesti alle 20 %, keittimeen tai itse keittovaiheeseen.
Alkaliuuton jälkeisen massan sakeutuksen ja/tai pesun suodos tai suodokset ajetaan vastavirtaan massavirtaukseen nähden kohti keitintä tai keittämöä. Siten syötetty valkolipeä rikastuu näihin kiertoihin, jolloin päästään alkaliuuton vaatimiin alkalikonsentraatioihin. Toisin sanoen, alkalia rikastuu keitin pesun ja alkaliuuton jälkeisen massan sakeutuksen ja/tai pesun väliin, kun suodoksia kierrätetään vas20 tavirtaan. Vaadittava alkalikonsentraatiotaso saavutetaan täten, vaikka massan sakeus on tyypillisesti 8-12 %.
Valkolipeää ja suodoksia voidaan käsitellä tarpeen mukaan, niin että saavutetaan alkaliuuton tarvitsema lämpötilataso, joka on 60-110 O, edullisesti 70-110 O, edullisimmin 80-100 O. Teollisessa mittakaavassa I ämpötila on tyypillisesti 70-95 25 O. Käsittelyaika alkaliuutossa on yli 5 minuuttia, tyypillisesti 5-120 minuuttia. Alkaliuutossa massasuspension liuosfaasin tehollisen alkalin pitoisuus on 60-120 g/l, edullisesti 65-110 g/l, edullisimmin 70-110 g/l. Osa massan pesurin tai pesureiden alkalirikkaista suodoksista viedään keittovaiheeseen, osa syötetään keittovaiheen loppuun, kuten keittimen pohjaan. Oleellista on, että kaikki tai lähes kaikki 30 suodokset, ainakin 80 %, kiertävät keittimen kautta, koska keittimen ohi haihduttamolle ajettavan suodoksen mukana menisi arvokasta kemikaalia hukkaan. Keittovaiheesta saatava alkalirikasmustalipeä, jonka tehollisen alkalin pitoisuus on yli 20 g NaOH/Ι, kierrätetään edelleen keittoprosessin alkupäähän, jossa alkali kuluu
20185213 PRH 07-03- 2018 ja saavutetaan tavanomainen jäännösalkalitaso, alle 10 g NaOH/l, haihduttamolle vietävässä mustalipeässä.
Uuden menetelmän oleellisen piirteen mukaan massaa ei happidelignifoida keiton ja alkaliuuton välillä. Alkaliuuton jälkeen massa viedään jatkokäsittelyyn, johon tyypillisesti kuuluu aluksi happivaihe. Kun alkaliuutto suoritetaan ennen happivaihetta, massan jäännössulfidi hapettuu happivaiheessa eikä riskiä rikkivedyn muodostumiselle happivaiheen jälkeisissä happamissa käsittelyissä ole.
Massa voidaan edelleen käsitellä valkaisuvaiheissa, joita esimerkiksi ovat: happamat A-, Z- ja D-vaiheet sekä alkaliset E- ja P-vaiheet. Jatkokäsittelyvaiheissa 10 voidaan edelleen pienentää massan ksylaanipitoisuutta. Ksylaanin poistoa voidaan tehostaa edullisesti happovaiheessa, A-vaiheessa, jossa lämpötila voi olla 100-130 Ό ja pH 2-3. A-vaihe tehdään alkaliuuttov aiheen jälkeen ja edullisesti happivaiheen jälkeen.
Keksinnön mukaisen ratkaisun erään edullisen suoritusmuodon mukaan hemisel15 luloosan poistoa voidaan tehostaa myös happamilla käsittelyillä esimerkiksi tavanomaisen esihydrolyysivaiheen avulla tai massan erilaisilla happamilla käsittelyillä. Keksinnön mukaiseen ratkaisuun voidaan edullisesti yhdistää kevyt hapan käsittely ennen keittoa, jolloin happamessa hydrolyysissä P-tekijä on 5-250. Tällainen hapan käsittely voidaan tehdä esihydrolyysiastiassa, kuten yleensäkin esi20 hydrolyysi-sulfaattikeittomenetelmää käytettäessä, mutta käyttämällä normaalia matalampaa lämpötilaa tai lyhyempää viivettä. Kevyt hapan käsittely voidaan tehdä myös keittoastian yläosassa joko höyry tai nestefaasissa. Jatkuvatoimisella keittämöllä haketta pasutetaan tyypillisesti ilmakehän paineessa olevassa hakesiilossa, jossa on noin 10-45 minuutin viive. Kevyt hapan käsittely voidaan aikaan25 saada paineistamalla hakesiilo noin 1-10 bar paineeseen, jolloin pasutuslämpötila voidaan nostaa tasolle yli 120 Oja hydrolyysireaktioita alkaa tapahtua. Tavoitteena hakesiilossa on P-tekijän arvo 5-50. Edullisesti hakesiilon painetaso voisi olla noin 2 bar ja lämpötila noin 135 Ό, jolloin atmosfääriseen hakesiiloon tarvitaan vain pieniä muutoksia ja hakkeet voidaan syöttää siiloon matalapainesul30 kusyöttimen avulla. Kun hydrolyysikäsittely tehdään hakesiilossa höyryfaasissa, varsinainen hakkeensyöttö keittimeen voi tapahtua aikalisissä olosuhteissa ja vältetään happamien olosuhteiden aiheuttamaa siilon ulkopuolisen hakkeen syöttölaitteiston kulumista. Höyryfaasi-hydrolyysin aikana muodostuvaa lauhdetta voi
20185213 PRH 07-03- 2018 daan ottaa talteen ja kierrättää takaisin siiloon tulevaan hakkeeseen, jolloin hakkeen pH laskee nopeammin ja hydrolyysireaktiot nopeutuvat.
Uutta menetelmää selitetään yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joissa kuvio 1 esittää kaaviomaisesti erästä keksinnön suoritusmuotoa.
Kuvio 1 esittää erään tyypillisen järjestelmän, jolla uusi menetelmä voidaan toteuttaa. Järjestelmä käsittää ainakin keitinastian 2, kylmäuuttoastian 3 ja pesurin 4. Keitin 2 on höyryfaasikeitin, mutta se voi olla myös hydraulinen keitin. Menetelmä voidaan toteuttaa yhdessä tai useammassa keitinastiassa, esimerkiksi keittimen ja esihydrolyysiastian yhdistelmällä. Etenkin useamman keitinastian järjestelyssä 10 menetelmän toteutus voi poiketa tässä kuvatuista yksityiskohdista, mutta samat toimintaperiaatteet pätevät. Järjestelmään kuuluu valinnaisesti myös hydrolyysireaktori 5, jossa on yläerotin 6, joka vastaanottaa hienonnettua lehtipuupohjaista kuituaineslietettä, kuten hakelietettä, hakkeensyöttöjärjestelmästä (ei esitetty) linjaa 7 pitkin.
Esihydrolyysiastia 5 voi olla höyryfaasireaktori tai hydraulinen astia, jossa on lämmityskiertovirta aineksen lämmittämiseksi haluttuun hydrolyysilämpötilaan.
Syöttöaines johdetaan astian 5 huipulla olevaan käänteiseen huippuerottimeen 6. Astian yläosa voi olla höyryfaasialue, jonka läpi kuituaines putoaa huippuerottimesta 6 neste- ja hakepylvään pinnalle. Huippuerottimessa kuituaineksesta erote20 taan nestettä, mikä viedään linjaa 8 pitkin hakkeensyöttöjärjestelmään. Höyryä ja paineistettua ilmaa voidaan syöttää aikaansaamaan sopiva paine ja lämpötila hydrolyysiä varten. Kuituaineksen lämpötila nostetaan yli autohydrolyysilämpötilan, mikä voi olla yli 140 Ό, kuten esimerkiksi 15 5 Ό, ja pidetään tässä lämpötilassa hydrolyysin edistämiseksi. Tavoitteena on P-tekijän arvo 5-250, joten olo25 suhteet määräytyvät sen mukaan. Autohydrolyysi tapahtuu, kun orgaanisia happoja vapautuu kuituaineksesta. Vaihtoehtoisesti hydrolyysilämpötila voi olla alle 150 Ό, esimerkiksi 150 ja 120 O:en välillä, jos I aimeita happoja lisätään. Kuituaines ja neste virtaavat samansuuntaisesti alaspäin astiassa 5. Muodostuva hydrolysaatti voidaan poistaa sihtien 9 kautta linjaan 10 ja viedä jatkokäsittelyyn.
Hydrolyysiastian 5 pohjalla kuituainekseen lisätään laimennuslipeää keitinastiasta 2 linjaa 11 pitkin edesauttamaan kuituaineksen kuljetusta linjan 12 kautta keittimen 2 huippuerottimeen 13. Palautuslinjassa 11 oleva laimennuslipeä on alkalista, joten se tekee kuituaineksen alkaliseksi, kun aines virtaa esihydrolyysiastiasta
20185213 PRH 07-03- 2018 keittimeen 2. Linjaan 11 voidaan tuoda linjan 15 kautta rejektiä mustalipeäsuotimesta, mikä rejekti sisältää kuituja ja keittymätöntä kuituainesta.
Kuituaines on alkalisessa tilassa, kuten esim. pH:ssa 13 tai lähellä sitä, esim. 12 14. Esimerkkinä kuituaines voidaan pitää keittimessä lämpötila-alueella 120-175 5 Ό, tai 130 -160 Ό, riippuen mm. viipymäajasta, ai kalipitoisuudesta keittimessä.
Lämpötila keittimessä 2 nostetaan ja kontrolloidaan lisäämällä höyryä ja mahdollisesti ilmaa tai inertia kaasua. Keitin voi olla höyryfaasi- tai hydraulisesti täynnä oleva astia. Paine hydrolyysiastian pohjalla on höyryn paineen ja kuituaines- ja nestepylvään hydraulisen paineen kombinaatio. Tämä yhdistetty paine on korke10 ampi kuin paine keittimen huipulla. Tämä paine-ero kuljettaa kuituaineksen linjan kautta keittimen huippuerottimeen. Lisäksi ja milloin keitin on hydraulinen keitinastia, kuumennuslipeäkiertoa voidaan käyttää kuituaineksen kuumentamiseksi haluttuun lämpötilaan.
Keitin voi käsittää useita myötävirtaisia ja vastavirtaisia keittovyöhykkeitä. Ylin 15 keittovyöhyke voi olla kuituaineksen ja lipeän myötävirtainen vyöhyke.
Keittimeen kuuluu sihdit 16, 17 ja 18. Kuituaines käsitellään tällä keittolipeällä vyöhykkeellä I. Lämpötila vyöhykkeellä I, jota säädetään höyryä syöttämällä, on esimerkiksi 144 O. Syötetyn keittolipeän tehollise n alkalin pitoisuus on tyypillisesti 20-50 g NaOH/l, jota kulutetaan vyöhykkeessä I niin että sihdin 16 kautta pois20 tettavan jätekeittolipeän tehollisen alkalin pitoisuus on alle 10 g NaOH /I, esimerkiksi 4 g NaOH/Ι ja lämpötila esimerkiksi 151 Ό. V yöhykkeen I jätekeittolipeä johdetaan linjaa 19 pitkin tyypillisesti haihduttamolle.
Keittovyöhykettä I seuraa vastavirtainen keittovyöhyke II, joka on sihtien 16 ja 17 välillä. Vaikka tämä käsittely on kuvattu vastavirtaisena, se voi olla myös myötä25 virtainen. Vyöhykkeen II lopusta poistetaan jätekeittolipeää kiertoon 20, johon kuuluu yksi tai useampia sihtejä 17, pumppu 21 ja epäsuora lämmönsiirrin 22. Keittolipeää lisätään kierron 20 aineksen joukkoon linjan 23 kautta. Suuri osa keiton tarvitsemasta alkaliannoksesta, esimerkiksi 50 %, lisätään kuituaineslietteeseen linjan 23 kautta kiertoon 20. Näin keittimeen muodostuu korkea tehollisen 30 alkalin pitoisuus, joka on yli 25 g NaOH/Ι edullisesti yli 35 g/l. Lämmitetty kierto 20 kuumentaa tyypillisesti kuituaineslietteen keittolipeineen keittolämpötilaan, joka on tyypillisesti 120-175 Ό, ennen lietteen virtaamista myötävirtaiseen keittovyöhykkeeseen III. Korkean alkalipitoisuuden ja korkean pH:n saavuttamiseksi yhteen 23
20185213 PRH 07-03- 2018 kautta lisättävällä keitto lipeällä voi olla seuraavat ominaisuudet: kokonaisalkali puusta laskettuna n. 8-16%, tehollisen alkalin pitoisuus n. 40 - 80 g/l (tyypillisesti n. 50-70 g/l) NaOH:na mitattuna, ja virtaus joka on n. 2,0 - 6,0 m3/BDMT (m3/absoluuttisen kuivaa metristä tonnia) massaa, tyypillisesti n. 3,0 - 5,0 m3/BDMT massaa. Linjan 14 keittolipeän tehollisen alkalin pitoisuus on esimerkiksi 58 g NaOH/l ja lämpötila esimerkiksi 94 Ό.
Kiertoon 20 voidaan tarvittaessa tuoda valkolipeää linjan 20’ kautta.
Kuituaines kulkee keittolämpötilassa keittimen vyöhykkeellä III myötävirtaan alaspäin keittoreaktion edetessä. Keittimen alaosassa kuuma jätekeittolipeä poiste10 taan nyt keitetystä kuituaineksesta, kuten hakkeesta, sihtilaitteiston 18 avulla. Jäljempänä sijaitsevan massapesurin pesusuodosta syötetään keittimen pohjalle yhden tai useamman yhteen 27 kautta keittoreaktion päättämiseksi ja keitetyn hakesuspension lämpötilan alentamiseksi.
Massa poistetaan sen jälkeen keittimestä poistolaitteen 25 kautta yhteeseen 26.
Kuuma jätekeittolipeä poistetaan keittimestä sihtilaitteiston 18 ja yhteen 24 avulla. Tämän kuuman lipeän käyttämättömän alkalin ts. jäännösalkalin pitoisuus on suhteellisen korkea. Yhteen 24 lipeän tehollisen alkalin pitoisuus on tyypillisesti ainakin 20 g/l, edullisesti vähintään n. 25 g/l, esimerkiksi 41 g/l. Tämä lipeä, joka sisältää sekä alkalia että sulfidia, johdetaan yhdettä 24 pitkin palautuslinjaan 11 käy20 tettäväksi syötettävän puuhakkeen esikäsittelyssä tai vyöhykkeellä I. Yhteen 24 lipeän lämpötila voi esimerkiksi olla 143 Ό.
Keitetty massa johdetaan linjaa 26 pitkin alkaliuuttoon astiassa 3. Astia 3 voi olla perinteinen keittimen puskusäiliö tai jokin muu astia. Keittimestä poistuvan massan tehollisen alkalin pitoisuus on 60-110 g NaOH/l, esim. 91 g/l ja lämpötila 60 25 110Ό, esim. 102 Ό . Keittoprosessin ja alkaliuuto n tarvitsema valkolipeä linjasta syötetään ja sekoitetaan linjassa 26 virtaavaan massaan. Valkolipeän tehollisen alkalin pitoisuus on 90-130 g/l NaOH, tyypillisesti 100-120 g/l, esim. 115 g/l. Alkaliuutto tehdään lämpötilassa 60-110 Ό, esim. 9 0 O:ssa. Keittimestä poistetun massan lämpötilaa voidaan sovittaa siihen keittimen pohjalla lisättyjen pe30 susuodosten lämpötilan säädöllä. Alkaliuuton kesto on 5-120 minuuttia.
Alkaliuutettu massa viedään astiasta 3 linjan 28 kautta massan sakeuttimeen tai pesuriin 4, joka voi olla esimerkiksi puristin, pesupuristin tai fraktioiva pesuri, joita voi olla yksi tai useampi. Pesuriin tuodaan pesunesteeksi vettä tai happivaiheen
20185213 PRH 07-03- 2018 tai valkaisuvaiheen suodosta linjan 33 kautta. Tavoitteena on erottaa massasta ainakin kaksi suodosta, joista ensimmäisen suodoksen tehollisen alkalin pitoisuus on korkea. Ensimmäinen suodos voi olla fraktioivan pesurin sakeutusvaiheessa syntynyt suodos, joka siten sisältää alkaliuutetusta massasta erotettua liuos5 faasia. Toinen suodos on tyypillisesti pesuvaiheessa syntynyt suodos. Suodokset voivat muodostua samassa laitteessa, kuten fraktioivassa pesurissa tai peräkkäisissä puristimessa ja pesupuristimessa.
Massasta erotetaan ensin suodos, jonka tehollisen alkalin pitoisuus on korkea, esim. 94 g NaOH/l. Tämä suodos suodossäiliöstä 29 käytetään keittimen pohjasit) sa pesunesteenä, jolloin alkaliuuton konsentraatiotaso saadaan mahdollisimman korkeaksi. Keittimen pesuvyöhyke on vastavirtainen, jossa linjan 27 alkalirikas pesuneste syrjäyttää keittovyöhykkeen III keittolipeää sihdin 18 kautta ulos keittimestä ja jatkaa massan mukana alkaliuuttoon astiassa 3.
Massasta saatu laimeampi suodos käytetään keittimessä alkalilähteenä ja vie15 dään suodossäiliöstä 30 linjan 23 kautta kiertoon 20, jonka kautta se lisätään keittovyöhykkeeseen. Suurin osa keiton tarvitsemasta alkaliannoksesta, ainakin 50 %, lisätään kuituaineslietteeseen linjan 23 ja kierron 20 kautta.
Mainitut suodokset sisältävät kuituaineksesta alkaliuutossa erotettua ksylaania.
Koska keiton loppuosassa ylläpidetään riittävän korkea tehollisen alkalin konsent20 raatio, ainakin 20 g NaOH /1, alkaliuutossa liuennutta ksylaania ei saostu haitallisessa määrin kuituaineeseen, kuten hakkeeseen, keiton aikana.
Linjan 23 suodosta voidaan lämmittää keittimestä poistettujen jätekeittolipeiden 24 ja/tai 19 lämmöllä järjestämällä epäsuoralämmönsiirrin (ei esitetty) linjojen yhteyteen.
Massa poistetaan pesurista 4 pudotusputken 31 ja linjan 32 kautta jatkokäsittelyyn, johon tyypillisesti kuuluu aluksi happivaihe. Massa voidaan edelleen käsitellä valkaisuvaiheissa, joita esimerkiksi ovat: happamat A-, Z- ja D-vaiheet sekä alkaliset E- ja P-vaiheet. Jatkokäsittelyvaiheissa voidaan edelleen pienentää massan ksylaanipitoisuutta.
Ksylaanin poistoa voidaan edelleen tehostaa edullisesti happamassa vaiheessa, A-vaiheessa, jossa lämpötila voi olla 100-130 Ό ja pH 2-3. A-vaihe on alkaliuuttovaiheen jälkeen ja edullisesti happivaiheen jälkeen.
20185213 PRH 07-03- 2018
Esimerkki 1:
Keksinnön mukaista menetelmää tutkittiin laboratoriossa. Raaka-aineena oli lehtipuuhaketta, jonka ksylaanipitoituus oli 12.1 %. Kun haketta keitettiin tavanomaisella alkaliprofiililla, keiton saanto oli 53.3% kappaluvussa 17,1 ja massan ksy5 laanipitoisuus oli 14.5%, jolloin hakkeen alkuperäisestä ksylaanista oli jäljellä 62%.
Kun haketta keitettiin menetelmän mukaisessa normaalia korkeammassa alkalikonsentraatiossa, keiton saanto oli 50.4% kappaluvussa 14,5 ja massan ksylaanipitoisuus oli 12.3% eli hakkeen alkuperäisestä ksylaanista oli jäljellä 50 %.
Kun tälle massalle tehtiin alkaliuutto lämpötilassa 50 Ό, saatiin massaa, jonka kappaluku oli 8.7 ja ksylaanipitoisuus oli 5.0 %. Tällöin hakkeen alkuperäisestä ksylaanista oli jäljellä enää 16 %. Kun vastaavan alkaliuuton lämpötila oli 90 Ό, massan kappaluku oli 8.8 ja ksylaanipitoisuus oli 5.9 % ja hakkeen alkuperäisestä ksylaanista oli jäljellä 20 %. Laboratoriokokeista havaitaan, että molempia masso15 ja voidaan käyttää liukoselluna etenkin sopivien jatkokäsittelyjen ja/tai esikäsittelyjen jälkeen, ja että alkaliuutto voidaan varsin onnistuneesti suorittaa myös ruskean massan pesun normaalilla lämpötila-alueella 70-100 Ό, ja että korkean alkaliprofiilin keitto luo normaalia paremman lähtötilanteen alkaliuuton onnistumiselle.
Esimerkki 2:
Keksinnön mukaista menetelmää tutkittiin laboratoriossa. Raaka-aineena oli lehtipuuhaketta, jonka ksylaanipitoituus oli 15.5 %. Kun hakkeelle tehtiin ensin esihydrolyysivaihe, jossa oli 200 P-tekijää, ja keittovaihe korkeassa alkalikonsentraatiossa, keiton saanto oli 44.2% kappaluvussa 10.2 ja massan ksylaanipitoisuus oli 5.5%. Siten hakkeen alkuperäisestä ksylaanista oli jäljellä 16%. Kun tälle massal25 le tehtiin alkaliuutto lämpötilassa 90 Ό ja alkali konsentraatiossa noin 80 g/l, saatiin massaa, jonka kappaluku oli 6.9 ja ksylaanipitoisuus oli 2.6%. Kokonaissaanto esihydrolyysin, keiton ja alkaliuuton jälkeen oli 42.3%. Tällöin alkuperäisestä ksylaanista oli jäljellä enää 7%. Kun samasta raaka-aineesta tehtiin laboratoriossa liukosellua perinteisen esihydrolyysikeiton avulla, jossa oli 500 P-tekijää, saanto oli 39.4%, kappa oli 6.6 ja massan ksylaanipitoisuus oli 2.5%. Näistä laboratoriokokeista havaitaan, että alkaliuuton avulla voidaan valmistaa hyvälaatuista liukosellua selvästi korkeammalla saannolla kuin perinteistä esihydrolyysimenetelmää käyttämällä.
Uuden ratkaisun etuja ovat:
Menetelmässä kytketään alkaliuutto aiempaa yksinkertaisemmin ja taloudellisemmin saman linjan keittoprosessiin, koska keiton alkaliprofiililla vältetään alkaliuuton ksylaanin liiallinen saostuminen hakkeeseen. Kun alkaliuutto tehdään en5 nen happivaihetta, jäännössulfidin muuttumista vetysulfidiksi seuraavissa happamissa vaiheissa ei tapahdu. Menetelmän mukaisen alkaliuuton avulla esihydrolyysivaihetta voidaan keventää selvästi tai jättää se jopa kokonaan pois, jolloin massan saanto paranee huomattavasti.

Claims (10)

  1. PATENTTIVAATIMUKSET:
    20185213 PRH 07-03- 2018
    1. Menetelmä liukosellun valmistamiseksi hienonnetusta lehtipuupohjaisesta kuituaineksesta, joka menetelmä käsittää seuraavia perättäisiä vaiheita:
    hienonnetun kuituaineksen keittäminen alkalipitoisella keittolipeällä kraft5 keittoprosessissa massan tuottamiseksi;
    keitetyn massan käsittely alkaliuutossa lämpötilassa 60-110 Ό ja tehollisen alkalin konsentraatiossa 60-120 g/l ainakin 5 minuuttia, ja alkaliuutetun massan happidelignifiointi.
  2. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että valkolipeä,
    10 jonka tehollisen alkalin konsentraation on yli 90 g/l lisätään keitosta poistettuun massaan ennen alkaliuuttoa.
  3. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että alkaliuutetusta massasta erotetaan suodoksia.
  4. 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että ensimmäisen suodos poistetaan massasta alkaliuuton jälkeen, ja suodos johdetaan massan pesunesteeksi vastavirtaan massavirran suhteen.
    20 5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että toinen suodos erotetaan massasta, ja tämä suodos johdetaan keittoon muodostamaan ainakin osa keiton keittolipeästä.
    6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu
    25 siitä että hienonnettua kuituainesta käsitellään happamessa hydrolyysissä ennen keittovaihetta.
    7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että alkaliuutossa lämpötila on 70-110 Ό, ed ullisesti 80-100 Ό .
    8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että alkaliuutossa massasuspension nestefaasin tehollisen alkalin pitoisuus on 65-110 g/l, edullisesti 70-110 g/l.
    20185213 PRH 07-03- 2018
    9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 3-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että massaa käsitellään fraktioivassa pesussa suodosten muodostamiseksi.
  5. 5 10. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että ensimmäisen suodos johdetaan keitinpesuun.
    11. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että happidelignifioidun massan jatkokäsittelyyn kuuluu massan käsit-
  6. 10 tely happovaiheessa.
  7. 12. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä että happamessa hydrolyysissä P-tekijä on 5-250.
    15
  8. 13. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että keitto toteutetaan jatkuvatoimisessa yksi- tai kaksiastiaisessa hydrauli- tai höyry-nestefaasikeittimessä.
  9. 14. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-12 mukainen menetelmä,
    20 tunnettu siitä että keitto toteutetaan panoskeitinprosessina.
  10. 15. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä että se käsittää seuraavia vaiheita:
    a) hienonnetun kuituaineksen käsitteleminen happamissa olosuhteissa si25 ten, että osa puun sisältämistä hemiselluloosista liukenee; b) kuituaineksen keittäminen alkalisella keittolipeällä keittolämpötilassa noin 120-175 Ό massan valmistamiseksi, c) alkalisen pesunesteen syöttäminen massan joukkoon sen jäähdyttämiseksi ja/tai pesemiseksi ennen massan poistamista keittoprosessista; d) valkolipeän syöttäminen ja sekoittaminen kei30 tettyyn massaan, e) massan käsittely 60-110 O:ssa ainakin 5 minuuttia, edullisesti 5-120 minuuttia; f) ensimmäisen suodoksen poistaminen massasta vaiheen e) jälkeen, jolloin saadaan suodosta, joka johdetaan massan pesunesteeksi vastavirtaan massavirran suhteen; ja g) toisen suodoksen erottaminen massasta vaiheen e) jälkeen, joka johdetaan vaiheeseen
    35 b) muodostamaan ainakin osa keittolipeästä; ja h) massan johtaminen jatkokäsittelyyn vaiheen g) jälkeen.
FI20185213A 2018-03-07 2018-03-07 Menetelmä liukosellun valmistamiseksi FI130070B (fi)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20185213A FI130070B (fi) 2018-03-07 2018-03-07 Menetelmä liukosellun valmistamiseksi
CA3093032A CA3093032A1 (en) 2018-03-07 2019-03-06 Method of producing dissolving pulp
EP19718419.5A EP3762535A1 (en) 2018-03-07 2019-03-06 Method of producing dissolving pulp
BR112020018106-4A BR112020018106B1 (pt) 2018-03-07 2019-03-06 Método para produção de polpa dissolvente a partir de material fibroso à base de madeira dura fragmentada
PCT/FI2019/050176 WO2019170962A1 (en) 2018-03-07 2019-03-06 Method of producing dissolving pulp
US16/978,462 US20210040688A1 (en) 2018-03-07 2019-03-06 Method of producing dissolving pulp
JP2020546415A JP7292296B2 (ja) 2018-03-07 2019-03-06 溶解パルプの製造方法
RU2020132767A RU2793493C2 (ru) 2018-03-07 2019-03-06 Способ изготовления растворимой древесноволокнистой массы
CN201980017562.8A CN111819323B (zh) 2018-03-07 2019-03-06 生产溶解浆料的方法
CL2020002312A CL2020002312A1 (es) 2018-03-07 2020-09-07 Método para producir pulpa soluble

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20185213A FI130070B (fi) 2018-03-07 2018-03-07 Menetelmä liukosellun valmistamiseksi

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20185213A1 true FI20185213A1 (fi) 2019-09-08
FI130070B FI130070B (fi) 2023-01-31

Family

ID=66223754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20185213A FI130070B (fi) 2018-03-07 2018-03-07 Menetelmä liukosellun valmistamiseksi

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20210040688A1 (fi)
EP (1) EP3762535A1 (fi)
JP (1) JP7292296B2 (fi)
CN (1) CN111819323B (fi)
CA (1) CA3093032A1 (fi)
CL (1) CL2020002312A1 (fi)
FI (1) FI130070B (fi)
WO (1) WO2019170962A1 (fi)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI129441B (fi) 2019-11-20 2022-02-28 Andritz Oy Menetelmä selluloosakarbamaatin tuottamiseksi
CN114775324A (zh) * 2022-03-17 2022-07-22 金光纸业(中国)投资有限公司 一种溶解浆及其制备方法
CN115075033B (zh) * 2022-05-31 2023-10-24 中国制浆造纸研究院有限公司 一种预水解硫酸盐浆制备浆粕的方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PT96722A (pt) * 1990-02-12 1991-10-31 Sappi Ltd Processo para a producao de polpa a partir de um material contendo lignocelulose
FI945783L (fi) * 1994-12-08 1996-06-09 Ahlstroem Oy Menetelmä pesun tehostamiseksi
US6057438A (en) 1996-10-11 2000-05-02 Eastman Chemical Company Process for the co-production of dissolving-grade pulp and xylan
AT503610B1 (de) * 2006-05-10 2012-03-15 Chemiefaser Lenzing Ag Verfahren zur herstellung eines zellstoffes
WO2012158075A1 (en) * 2011-05-13 2012-11-22 Metso Paper Sweden Ab Compact process for producing prehydrolyzed pulp
JP5953909B2 (ja) 2012-04-27 2016-07-20 王子ホールディングス株式会社 溶解パルプの製造方法
BR112014029701B8 (pt) * 2012-05-28 2022-02-08 Chemiefaser Lenzing Ag Processo para fabricação de polpa de dissolução, licor, e, polpa
JP6305715B2 (ja) 2013-09-30 2018-04-04 日本製紙株式会社 溶解パルプの製造方法
JP6197717B2 (ja) 2014-03-25 2017-09-20 王子ホールディングス株式会社 溶解パルプの製造方法
SE538064C2 (sv) * 2014-06-17 2016-02-23 Valmet Oy Metod för att producera dissolving massa från lignocellulosahaltiga material
SE540778C2 (en) * 2016-12-23 2018-11-06 Soedra Skogsaegarna Ekonomisk Foerening A method of manufacturing dissolving pulp using coniferous wood material

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019170962A1 (en) 2019-09-12
JP2021517215A (ja) 2021-07-15
EP3762535A1 (en) 2021-01-13
CL2020002312A1 (es) 2020-12-18
FI130070B (fi) 2023-01-31
BR112020018106A2 (pt) 2020-12-22
JP7292296B2 (ja) 2023-06-16
US20210040688A1 (en) 2021-02-11
CN111819323A (zh) 2020-10-23
CN111819323B (zh) 2023-05-16
CA3093032A1 (en) 2019-09-12
RU2020132767A3 (fi) 2022-04-07
RU2020132767A (ru) 2022-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5808795B2 (ja) 高アルファ溶解パルプの製造のための方法及びシステム
US5589033A (en) Production of prehydrolyzed pulp
US5779856A (en) Cooking cellulose material using high alkali concentrations and/or high pH near the end of the cook
FI120650B (fi) Menetelmä ja laitteisto massan käsittelemiseksi
JP5953909B2 (ja) 溶解パルプの製造方法
JP2001192990A (ja) 収率向上または強度増進剤によるパルプの処理方法
AU1484300A (en) Method and apparatus for pulp yield enhancement
RU2596453C2 (ru) Способ и установка для эффективного производства растворимой целлюлозы на линии по сульфатному производству целлюлозы, производящей целлюлозу для бумаги, варочным котлом непрерывного действия
EP0776394B1 (en) Enhancements in pulping with dissolved solids control
FI20185213A1 (fi) Menetelmä liukosellun valmistamiseksi
JP2010144273A (ja) リグノセルロース物質の化学パルプの製造方法
US5958181A (en) Continuous cooking with a two-stage cool impregnation
FI122655B (fi) Eräprosessi massan valmistamiseksi
JP6197717B2 (ja) 溶解パルプの製造方法
JP6187619B2 (ja) 溶解パルプの製造方法
RU2793493C2 (ru) Способ изготовления растворимой древесноволокнистой массы
FI120362B (fi) Menetelmä ja laite selluloosan keittämiseksi
JP4741797B2 (ja) セルロースパルプの製造方法及びその方法を実施する装置。
AU2008202566A1 (en) Processes and Systems for the Bleaching of Lignocellulosic Pulps Following Cooking with Soda and Anthraquinone
US20040089430A1 (en) Method for alkaline cooking of fiber material
FI121787B (fi) Menetelmä ja laitteisto massan jatkuvatoimiseksi valmistamiseksi
FI121788B (fi) Menetelmä ja laitteisto massan kraftkeittämiseksi
WO2021214387A1 (en) Method for prehydrolysis of lignocellulosic material
BR112020018106B1 (pt) Método para produção de polpa dissolvente a partir de material fibroso à base de madeira dura fragmentada
EP2537979A1 (en) Method of producing cellulose pulp

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 130070

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B