SE502039C2 - Sätt och anordning för kontinuerlig kokning av massa - Google Patents

Description

502 039 den å andra sidan angriper i huvudsak inte kolhydratema utan ligninet (vid koktempe- ratur, dvs över ca 150°C) och har därför inte samma fiberförsvagande inverkan.

Man har sedan länge vetat att avluten från ett sulfatcellulosakok, svartlut, irmehåller en mycket liten restmängd natriurnhydroxid men en relativt stor andel sulfider.

Genom att använda svartlut som impregneringsvätska vinner man således fördelen att vissa lättlösliga ligniner löses samtidigt som fiberstyrkan i allt väsentligt bevaras.

Därutöver kan man rent värmeekonomiskt göra stora törtjänster genom att utnyttja värmen i den heta avdragna svartluten direkt genom att utan någon väsentlig avkyl- ning tillsätta den i samband med impregnering. En ytterligare fördel med svartlut- simpregiieiing är att man erhåller en mycket jänm genomfuktning av flisen vid en re- lativt hög temperatur som får till följd att vitluten då den tillsättes mycket snabbt dif- funderar in i varje enskild flisbit. I vår ovan beskrivna ansökan redogöres för ett för- farande varvid vi försökt att dra nytta av ovan nämnda fördelar i samband med svart- lutsimpregnering.

Utiustningsmässigt firms emellertid, vissa nackdelar med det av oss tidigare fore- slagna förfarandet, bl a existensen av upptill anordnande, nedåt hängande centralrör.

Lösning och fördelar Vi har nu kommit fram till att man genom användande av ett tvåkärlssystem där själ- va kokkärlet ett ångfassystem kan vinna avsevärda fördelar i samband med kokning av sulfatcellulosarnassa med en föregående svartlutsirnpregnering, varvid vitlut tillfö- res fibermaterialet i toppen av kokaren, så att bl a fördelen virmes att impregne- ringskärlets bottenskrapa ej får någon egentlig fiberstyrkenedsättande påverkan på fi- berrnaterialet eftersom någon vitlut då ej är tillstädes.

Enligt en föredragen utföringsfonn av uppfinningen kan man dessutom eliminera be- hovet av eentralrör varigenom en anläggning göres betydligt enklare och väsentligt billigare.

US 502 039 F igurbeskrivning I det följande skall hänvisas till de bifogade figurema i vilka: figur 1 visar en föredra- gen utföringsform av ett kontinuerligt kokeri enligt uppfinning, figur 2 visas ett alter- nativt utförande enligt ett "no-blow" system , som förväntas ytterligare bidraga till re- ducerad nedbrytning av fibrema, speciellt för långfibriga vedslag.

Detalibeskrivning I figur 1 visas en föredragen utföringsform av en del av en fiberlinje för framställning av kemisk massa enl uppfinningen. De väsentligaste huvudkomponenterna i systemet består av ett impregneiingskärl 1 samt en ångvätskefaskokare 6. Impregneiingskärlet 1 har en inmatningsanordning 2 i toppen, vilken inmatningsordning är av konventio- nell typ, d v s en skmvmataranordning som matar flisen i nedåtgående riktning sam- tidigt som transportvätska avdrages. Nedtill uppvisar impregneringskärlet en utmat- ningsanordning 3 omfattande en bottenskrapa. Vidare finns en ledning 17 för tillsätt- ning av het svartlut i bottnen. Någonstans i impregneringskärlets mittre parti återfm- nes en avdragssil 4, som är ansluten till en frånledning 15 som i sin tur leder till en flashcyklon 16. Flisen matas till impregneiingskärlet via en ledning 18 som är anslu- ten till en högtryckskik 19. Kiken 19 är på känt vis via ett stup anordnad under ett basningskärl 20 och ansluten till nödvändiga vätskecirkulationer resp påfyllning.

Från bottnen av impregneringskärlet 1 leder en ledning 21 upp till toppen 5 av koka- ren 6 för transport av flis. Ledningen 21 mynnar nedtill i en matningsanordning 7 som medelst en skruv matar i uppåtgående riktning. Med hjälp av silen avdrages vätskan med vilken flisen transporteras upp till toppen. Ungefarligen i höjd med, lämpligen något ovanför, silens övre kant (över vilken flisen trillar ut) fmns anordnat ett hålför- sett ringrör 23. Ringröret 23 är anslutet till en ledning 24 som leder till en vitlutsbe- hållare (ej visad). All ovarmärrmd kokarapparatut fmns placerad i själva ångmmmet i kokaren 6. Ungefär rnitt på kokaren 6 fmns ett silgördelparti 8 anordnat i samband med en step-out. Avdrag fiån detta silgördelparti 8 kan via ledning 17 ledas direkt till impregneringskärlet 1 och/eller via ledning 28 ledas till en andra flashcyklon 9.

Nedtill i kokarbottnen 10 fmns en utmatningsanordning innefattande ett skraporgan 22, som företrädesvis är integrerat med en standpipe 14. 502 039 Enl ett föredraget altemativ genomföres "cold-blow", varvid temperaturen på massan i kokarbottnen nedkyles med hjälp av relativt kall (företrädes 70-80°C) vätska som tillsättes medelst slcraporganet 22 och/eller andra vid bottnen vätsketillsättningsanord- ningar 25 (lämpligen ringrör), för att därefter ledas i motström uppåt. I syfte att kunna framställa ITCTM-massa (högkvalitativ massa med lågt kappatal) upprätthålles en s.k high-heat zon (företrädesvis med väsentligen samma temperatur som i övrig kokzon) så långt som möjligt i nedre delen av kokaren med hjälp av en nedre cirkulation 11, 12, 13, 14 ,en s.k ITCTM-cirkulation. Denna nedre cirkulation består av ett silgördel- parti 12 som fmns anordnat på tillräcklig höjd ovanför den nedre vätsketillsättningen 22 och/eller 25, så att en önskad strömning från sist nämnda vätsketillsättning mot silpartiet 12 kan åstadkommas, vilken höjd är beroende av kokarens bottenutfonnning (sfarisk botten eller ej) samt dess diameter. Normalt bör silpartiets mitt därmed hamna ca 3-5 meter ovanför skraporganet 22 och i extremfall vara placerat mer än 2 meter ovanför skrapan 22 men lägre än 7 meter ovanför den samma. Avdraget fiån nämnda silgördel 12 recirkuleras (för förträngning av svartlut i motström till av- dragssilen 8) in i kokaren med hjälp av ett stående rör 14 (stand-pipe) som myrmar ungefärligen i nivå med närrmda silgördelparti 12, företrädesvis strax ovanför silgör- delns 12 övre kant. Längden på röret 14 bör på grund av konstruktionsskäl försöka göras så kort som möjligt men bör i enlighet med ovan ej understiga ca 2 meter. För att tåla stora sidokrafter bör godstjockleken överstiga 10 mm, företrädesvis överstiga 14 mm, och/eller förstyvas/stärkas med hjälp av inuti röret 14 anordnade strukturer. I ledningen 11 som förbinder silgördeln 12 med röret 14 fmns också en värmeväxlare 13 för temperaturreglering (höjning av temperaturen av den återinförda vätskan) samt en pump. Via en grenledning 26 är recirkulationsslingan 11 även ansluten till vitluts- tillförseln, så att färskt alkali kan tillföras och i fonn av motströmskokning erbjuda möjligheten att ytterligare reducera kappatalet. Utmärkande för den beskrivna kokar- konstmktionen är avsaknanden av uppifrån anordnade och nedåthängande centralrör samt därtill anslutna matarrör och andra för eirkulationema nödvändiga delar.

En föredragen anläggning enl uppfinningen fungerar enl följande. På konventionellt vis matas flisen in i en flissilo och föres via basningskärlet 20 och ett stup till hög- tryckskiken 19, med hjälp av vilken flisen inmatas i ledning 18 tillsammans med transportvätskan. Den till toppen på impregneringskärlet på detta vis matade flisen och vätskan håller en temperatur av ca 110-1 15°C och har ett vätskevedförhållande på ca 3,5-1 till kokaren (exklusive recirkulerad transportlut).

I 502 039 Optimal temperatur på "slunyn" är beroende av trycket som upprätthålls i bas- ningskärlet. Temperaturen bör nämligen inte överstiga ångbildningsvärdet för det tryck som råder i stupet till högtryckskiken, eftersom det armars kan uppstå "smällar" i samband med förångning till stupet från basningskärlet. Enl ett föredraget utförande användes ett övemyck av ca 1-2 bar, varvid alltså lämplig temperatur vid impregne- ringskärlets topp är ca 110-1 l5°C.

Förutom själva fiberna i veden medför den till impregneringskärlet även sin egen fukt (vedfukten) som utgör ca 50% av urspnmgsvikten. Därutöver återfinns kondensat från basningen, d v s åtminstone en del av den ånga (företrädesvis lågnycksånga) som till- förts basningskärlet kyls till så låg nivå att den kondenserar och återfinns sedan som vätska tillsammans med veden och transportvätskan.

I inmatningssilen som är av konventionell typ och matar med hjälp av en skruv upp- ifrån och nedåt, avdrages vätska (ca 3,5 m3 per ton ved) och recirkuleras till hög- tiyckskiken 19 för användning som ny transportvätska. Transportvätskan består hu- vudsakligen av flisfukt, kondensat och make-up.

Flisen som utmatas nedtill ur toppsilen rör sig sedan sakta nedåt i ett pluggílöde ge- nom impregneringskärlet li ett vätske/vedförhållande av ca 3,5/ 1. Nedtill i impregne- ringskärlet 1 tillsättes, företrädesvis i bottnen, het svartlut, via ledning 17, som avdra- ges från kokarens avdragssil 8. Den heta svartluten fönränger i motström till flispela- ren bort kondensat, transportvätska och vedfillct, som avdrages med hjälp av impreg- neringskärlets avdragssilgördel 4. Den höga temperaturen hos svartluten, företrädes- vis överstigande l50°, mer föredraget ca l60°C, borgar för en snabb uppvärmning av flisen vilket i sin tur medför att en effektiv förträngning av vedfukten kan åstadkom- mas. Dessutom irmebär svartlutens relativt höga pH, överstigande pH 10, att eventu- ellt surt kondensat som medföljer flisen neutraliseras, varigenom inkrusterbildningar, s k scaling, motverkas. En ytterligare fördel med användning av svartlut i impregne- ringskärlet är att svartlutens höga sulfidinnehåll i förhållande till hydroxidinnehållet medför att fibrernas styrkeegenskaper ej påverkas negativt av impregneringen, efter- som sulfidema ej angriper kolhydraterna i fibrema utan enbart vissa lättlösliga ligni- ner, till skillnad från hydroxiden. Vidare undanröjer man nackdelarna som föreligger i samband med vitlut i impregneringen, som visar sig i en förlust i fiberstyrka i sam- band med den mekaniska påverkan som bottenskrapan i impregneringskärlet l utver- kar på flisen i samband med utmatningen och överföringen till toppen av kokaren 6. 502 039 Mängden svartlut som matas till impregneringskärlet 6 regleras företrädesvis med hjälp av temperaturen på avdraget från avdragssilen. Helst bör temperaturen på den avdragna vätskan överstiga temperaturen hos den i toppen inmatade blandningen, vil- ken lämpligen regleras med hjälp av flödet fi-ån avdragssilen 2. Eftersom impregne- ringskärlet är helt fyllt med vätska, hydrauliskt, så kommer automatiskt en ökning av avdraget från detta innebära en ökning av mängden svartlut som tillföres impregne- ringskärlet. För att helt säkerställa god genomimpregnering bör temperaturen på den avdragna vätskan ligga ca 5-10°C över temperaturen på den i toppen 2 till impregne- ringskärlet 1 inmatade vätske/ved-blandningen.

Den på detta vis genomimpregnerade och delvis delignifierade flisen, matas till top- pen av kokaren 6 och fores in i den uppåtmatande toppsilen. Även här är det föredra- get att försöka upprätthålla ett vätske/vedförhållande på ca 3,5/ l (mellan 2,5-4,5/1).

Flisen matas således uppåt genom silen för att slutligen falla ut över silens kant ner genom ångrummet. I samband med det fiia fallet duschas flisbitama med vitlut (vilket är i sig förut känt genom SE-B-330819, som dock ej avser svartlutsimpregnering) som tillföres medelst det perforerade ringröret 23. Mängden vitlut som tillsättes motsvarar den mängd vitlut som erfordras för att erhålla en fullständig delignifiering av veden.

Den genomimpregnerade flisen tillgodogör sig nu genom diffusion mycket snabbt de aktiva kokkemikaliema och rör sig sedan i medström ned genom kokaren 6 vid upp- rätthållande av optimal koktemperatur, ca 155-160°C. I den första relativt långa (i förhållande till konventionella kokare) medströmskokzonen sker den huvudsakliga delen av delignifieringen. Den med utlösta ligniner etc bemängda kokvätskan avdra- ges vid avdragssilen 8, genom att den vätska som inmatats med hjälp av röret 14 i motström förträngt den ur veden upp mot avdragssilen 8. Härigenom erhålles alltså förlängd delignifiering i kokaren 6. En förutsättning för att erhålla denna förlängda kokning är att temperaturen i denna nedre zon är tillräckligt hög, d v s helst översti- gande 140°C, företrädesvis ca l50-160°C för att lösa lignin. I det föredragna fallet eftersträvas att väsentligen samma temperatur upprätthålles i samtliga kokzoner (s k ITCTM-kokning, ITC=IsoThennal Cooking) varigenom många fördelar viimes, såsom god massakvalitet, låg kemikaliefbrbrulming, låg energiförbrukning etc. Lärnpligen satsas ca 5-10% vitlut i den nedre cirkulationen 11, 12, 13, 14. Temperaturen på vätskan som recirkuleras via röret 14 regleras med hjälp av en värrneväxlare 13 till att motsvara ungefärlig koktemperatur. 502 039 I det föredragna fallet så används "cold-blow" varvid temperaturen på massan i ut- loppsledningen 26 understiger 100°C. Således tillsättes på känt vis med hjälp av skraporganet och en vid bottnen anordnad yttre ringledning 25 tvättvätska med låg temperatur, företrädesvis ca 70-80°C. Denna vätska rörtränger således i motström uppåt den kokheta luten i massan och ger därmed en temperatur på den kvarvarande massan som kan kallblåsas, d v s avspännas och desintegreras utan egentlig styrkefór- lust.

I figur 2 visas ett alternativt utförande enl uppfmningen, varvid inte kallblåsning an- vändes utan massan utrnatas utan blåsníng. Figuren visar att den ur kokaren 6 via ledning 26 uttagna massan fóres i en ledning 30 till ett av två kärl 31, 32. Massan matas kontinuerligt in i ett av de två kärlen 31, 32. Fyra ventiler 3 IA, 3 IB, 32A, 32B styr förfarandet. När ett av kärlen 31 matas med ny massa töms det andra kärlet 32.

Trycket avspärmes med hjälp av ventilen 33 som är en strypventil som finns anordnad i en ledning 35 som upptill förbinder de båda kärlen och som enbart stryper i vätske- fas 36 utan närvaro av fibrer . Ventilerna är parvis öppna och stängda, varvid 31A och 32B är öppna när 3 IB och 32A är stängda och vice versa. Således är ventilema 3 IA och 32B samtidigt öppna då massa inmatas i kärlet 31. Samtidigt utströmmar massa ur behållaren 32 in i ledningen 34. Samtidigt som massan utrnatas ur behållare 32 avspännes massan i behållaren 31 genom ventilen 33. Så snart det ena kärlet är nästan fyllt och det andra kärlet 32 är nästan tömt stänger Ventilerna 32B och 3 IA och 32A och 3 IB öppnar för inmatning av en ny massa resp utrnatriing, varigenom en ny cykel har påbörjats (principen är känd per se från vårt patent SE 183 493).

Uppfrnningen är inte begränsad till det ovan visade utan kan varieras inom ramarna for de efterföljande patentkraven. Således finns det ett flertal altemativ till visade per- forerade ringröret 23 i syfte att jämnt dränka flisen med vitlut. Man kan exempelvis anordna ett centralt arrangerat tillopp med en spridaranordning som på känt vis ger en svarnpliknande filrn av vätska, eller en centralt anordnat duschorgan, eller ett iingrör med slitsar etc. Vidare inser fackrnaririen att det visade antalet silgördlar på intet vis är begränsande för uppfinningen utan att antalet kan variera i beroende av olika be- hov. Likväl är det uppenbart att uppfinningen på intet vis är begränsad till en viss ut- forrrining av silama och det förstås att exempelvis stavsilar såsom silar med i plåt ut- frästa slitsar kan användas. Vidare inser fackmarmen att man för att förstärka ITC-ef- fekten kan vidta åtgärder som minskar värmeförluster från kokaren, såsom exempel- vis isolering av kokarskalet och/eller maxirnering av volymen i förhållande till den utåt exponerade ytan, d v s öka tvärsnittsytan.

Claims (11)

502 059 8 PATENTKRAV

1. Sätt vid kontinuerlig framställning av massa varvid finfördelat fibermaterial, före- trädesvis träflis, impregneras i ett första kärl (1), företrädesvis genom att inmatas i toppen (2) och utmatas i bottnen (3) av nänmda kärl (1), varvid i allt väsentligt ko- kartryck råder i närrmda första kärl (1) och flisen uppvärms och impregneras med hjälp av förträngning av svartlut i motström och avdrag från nämnda första kärl (1) göres från åtminstone en avdragssil (4), varvid den med kokhet svartlut genomimp- regnerade flisen överfóres till toppen (5) av en ångfaskokare (6) som har en utmat- ning av massa i bottnen (10) och som uppvisar åtminstone en silgördel (8) för avdrag av avlut k ä n n e t e c k n a t a v a tt åtminstone 80%, företrädesvis 90% och mer föredraget hela den för koknjngsreaktionen erforderliga och tillmätta lutmängden tillföres sepa- rat till kokarens (6) ångrum (7), företrädesvis i form av fmfördelade droppar.

2. Sätt enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n at a v a t t nämnda koklut huvudsakligen tillföres fibermaterialet i samband med att detta genomgår ett fi-itt fall inuti ångrummet (7), varvid företrädes- vis användes en inuti kokartoppen (5) uppåtgående matningsanordning för fiberma- terialet.

3. Sätt enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n at a v a t t svartlut avdrages från nänmda avdragssil (8) och åt- minstone en del därav direkt tillföres nämnda första kärl (1).

4. Sätt enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a t a v a t t temperaturen på' den till nänmda första kärl (1) tillförda svartluten överstiger 140°, företrädesvis överstiger 150° och mer föredraget mellan l55°C - l65°C . 9 502 039

5. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n at a v a t t mängden het svartlut som tillföres impregneringskärlet 1 regleras med hjälp av att mäta temperaturen på den från impregneringskärlet av- dragna vätskan(T2), varvid företrädesvis mängden tillförd svartlut säkerställer att temperaturen på den avdragna vätskan (T2) överstiger temperaturen på den i toppen tillförda vätskan (T1), varvid företrädesvis T2 > T1 + 5°C och mer föredraget T2 > T1 + 10°C.

6. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v a t t tvättvätska med en temperatur understigande 100°C, fö- reträdesvis understigande 85°C och mer föredraget 70-80°C tillföres bottnen (10) av kokaren (6), varigenom kallblåsning möjliggöres.

7. Sätt enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a t a v en nedre koklutscirkulation (11), varmed genom ett silarar- rangemang (12) som befinner sig nära kokarbottnen (lO),vätska kan avdragas och med hjälp av en uppvärmningsanordnjrrg (13), återcirkuleras, företrädesvis med hjälp av en standpipe (14), för att mynna i en nivå i närheten av nämnda sil (12), varigenom zonen i bottnen med relativt låg temperatur på massan kan göras relativt kort.

8. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v a tt den från första kärlet avdragna vätskan (15) föres till en separat flash-anordning (16).

9. Anordning för utförande av sättet enligt patentkrav 1, omfattande ett första kärl (1) för impregnering, företrädesvis med inmatningsanordning i toppen (2) och utmat- ningsanordning i bottnen (3) och åtminstone en avdragssil (4), en ledning (21) för överföring till toppen (5) av en ångfaskokare (6) som har en utmatningsanordning for massa i bottnen (10) och som uppvisar åtminstone en silgördel (8) för avdrag av avlut kännete cknad av attvarkennämndaförstakärl (1) ellernämndaandrakärl (6) uppvisar något upptill anordnat nedåt hängande centralrör, så att väsentligen hela respektive kärls inre tvärsnittsyta utnyttjas. 502 059 ”

10. Anordning för utförande av sättet enligt patentkrav 1, k ä n n e te c k n a d av a tt en cirkulation (11) med en uppvärmningsanordning (13) finns anordnad med en mynning i nivå med en nedre silgördel ( 12), varvid före- trädesvis används ett rör (14) som är anordnat vid bottnen ( 10) av kokaren (6).

11. Anordning enligt patentkrav 10, k ä n n e t e c k n a d a v a tt nämnda rör (14) är integrerat med en skrapanordning (22).