FI123023B

FI123023B - Menetelmä ja laitteisto suovan erottamiseksi

Info

Publication number: FI123023B
Application number: FI20090313A
Authority: FI
Inventors: Auvo Kimmo Juhani Kettunen
Original assignee: Andritz Oy
Priority date: 2009-09-01
Filing date: 2009-09-01
Publication date: 2012-10-15
Also published as: FI20090313A0; CA2772497A1; BR112012004579A2; US9163358B2; US20120193050A1; CL2012000540A1; EP3249098A1; EP2473670A1; FI20090313A; US20160040356A1; WO2011027029A1; CL2014000304A1; EP2473670A4

Description

Menetelmä ja laitteisto suovan erottamiseksi (001) Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto suovan erottamiseksi selluloosatehtaan suodoksista ja mustalipeästä paineellisessa laitteessa sekä 5 menetelmän mahdollistamat uudet prosessikytkennät. Edullisesti keksinnön mukainen menetelmä ja laitteisto soveltuvat ruskean massan pesun ja valkaisun suodosten sekä keittämön ja haihduttamon mustalipeiden käsittelyyn. Erityisen edullisena käyttökohteena voidaan mainita sulfaattiselluloosatehtaan keittämöön pumpattava pesemön suodos ja keittämöltä haihduttamolle menevä mustalipeä.

10 (002) Puussa olevat uuteaineet ja pihka reagoivat sulfaattiselluloosan keittoprosessissa alkalisten keittokemikaalien kanssa ja muodostavat erilaisia yhdisteitä, joita kutsutaan yleisnimellä suopa. Suovan määrä havupuumassaa keitettäessä on tyypillisesti noin 20 -80 kg per tonni massaa. Lehtipuumassaa keitettäessä suopaa saadaan huomattavasti 15 vähemmän. Tekniikan tason mukaisissa ratkaisuissa suopa pestään pois massasta keittimessä ja ruskean massan pesussa ja se kulkeutuu haihduttamolle mustalipeän mukana. Haihduttamolla suopa erotetaan mustalipeästä ja hapotetaan mäntyöljyksi. Mäntyöljy myydään raaka-aineeksi kemian teollisuudelle tai se poltetaan. Osa mäntyöljystä voidaan palauttaa lehtipuukeittoon tehostamaan uuteaineiden liukenemista 20 massasta. Vaikka suopa onkin käyttökelpoinen raaka-aine, väärään paikkaan joutuessaan se häiritsee sellutehtaan eri toimintoja suuresti. Jos suovan erotus ei toimi haihduttamolla ja merkittäviä määriä suopaa pääsee mustalipeän mukana haihdutusyksiköihin, aiheuttaa se siellä haihduttimien likaantumista ja tukkeentumista sekä lipeän kuohaamista, jolloin haihduttamon lauhteet likaantuvat käyttökelvottomiksi. Ruskean massan pesussa suopa 25 häiritsee pesuveden virtausta massan läpi ja heikentää pesureiden pesutehokkuutta suuresti. Suovan mukaan sekoittuu helposti ilmaa, joka myös häiritsee massan pesua.

C\J

ς Myös pesemöllä suopa nopeuttaa laitteistojen likaantumista. Keittämöllä suopa ja sen c\i . mukana mahdollisesti tuleva ilma voivat aiheuttaa toimintahäiriöitä ja laitteiston m 1 ° likaantumista. Näistä monista haittatekijöistä johtuen sekä suovan ja mäntyöljyn saannon ^ 30 maksimoimiseksi suovan tehokas erottaminen suodoksista ja mustalipeästä olisi hyvin

X

£ edullista. Tekniikan tason mukaisissa ratkaisuissa suopa erotetaan suodoksista ja co mustalipeästä erilaisissa ilmakehän paineessa olevissa säiliöissä, joissa suopa, o tiheydeltään suodoksia ja lipeää kevyempänä aineena, nousee pinnalle. Haihduttamolla o säiliön pinnalla oleva suopa poistetaan säiliöstä esimerkiksi ylikaadon kautta erilliseen C\1 35 säiliöön jatkokäsittelyä varten. Jos suodoksen tai lipeän viipymäaika ei ole riittävä tai jos suopa ei muista syistä, kuten lipeän väärä kuiva-ainetaso tai alkaliteetti, erkane 2 normaalisti, huomattavia määriä suopaa pääsee häiritsemään haihdutusprosessia. Myös pesemön suodossäiliöissä suopaa erottuu säiliössä olevan suodoksen pinnalle, josta sitä joissain tapauksissa poistetaan ylikaadon kautta ja viedään haihduttamolle mustalipeän mukana. Yleensä suopaa ei pyritä erottamaan pesemön alueella millään tavoin, vaan se 5 muutetaan liukoisempaan muotoon erilaisten kalliiden kemikaalien avulla ja pestään haihduttamolle. Jos suopa ei pääse poistumaan kunnolla, se rikastuu suodossäiliöön ja suodoskiertoihin, kunnes tasapainotaso saavutetaan. Tällaisissa tapauksissa suopapitoisuudet ja prosessihäiriöt voivat olla hyvin suuria. Jos keitinpesu/keittimessä suoritettava massan pesu onnistuu hyvin, pääosa suovasta syrjäytyy suoraan 10 mustalipeään ja ruskean massan pesuun sitä kulkeutuu vain vähäisiä määriä. Useimmissa keittimissä pesu ei ole kuitenkaan riittävä ja merkittäviä määriä suopaa kulkeutuu ruskean massan pesuun, jossa se voi rikastua hyvinkin korkeisiin pitoisuuksiin. Tyypillinen paikka, missä tällaista rikastumista tapahtuu, on keittimen ja ensimmäisen ruskean massan pesurin väliset suodoskierrot.

15 (003) Edellä kuvatut suovan erotusmenetelmät ovat kalliita, tehottomia ja häiriöherkkiä. Suovan erottamiseksi tarvitaan suuria säiliöitä ja kalliita kemikaaleja. Esillä olevan keksinnön mukaisessa ratkaisussa suopa erotetaan suodoksista ja/tai mustalipeästä tehokkaasti, edullisesti ja yksinkertaisesti yhden tai useamman hydrosyklonin tai jonkin 20 muun paheellisen erotuslaitteen avulla. Suovan erottaminen paheellisella laitteella antaa tekniikan tasoon nähden kaksi merkittävää etua. Ensinnäkin paineen ansiosta voidaan toimia yli 100 ‘O lämpötiloissa. Toinen etu on se, että suovan sisältämät kaasu- ja höyrykuplat puristuvat paineen noustessa kasaan ja suovan tilavuus pienenee. Esimerkiksi imujalan avulla toimivissa pesureissa imujalassa on alipainetta ja suodoksen 25 paine vastaa jossain imujalan osassa suodoksen höyrynpainetta ja höyrykuplia muodostuu. Suovassa muodostuvat höyry- ja kaasukuplat pysyvät tyypillisesti ehjinä

C\J

£ suodoksen virratessa suodossäiliöön ja suodossäiliön pinnalle muodostuu kuohaa. Vaikka

CM

^ kuoha saataisiinkin erotettua ylikaadon avulla, on sen käsittely suuren tilavuuden takia ° hankalaa. Hydrosyklonin lisäksi muita paheellisia suovanerotuslaitteita voisivat olla ^ 30 esimerkiksi paheellinen suodossäiliö tai erilaisia pyöriviä osia sisältävät laitteet, kuten

X

£ centrifugit tai pumput, joista voidaan erottaa tiheydeltään kevyempää ja raskaampaa co jaetta. Hydrosyklonissa ei ole pyöriviä tai liikkuvia osia, joten se soveltuu o yksinkertaisuutensa ansiosta tehtävään erinomaisesti.

o o

CM

35 (004) Hydrosykloni on laite, jossa fluidi, tässä tapauksessa suodoksen/mustalipeän ja suovan seos, ohjataan voimakkaaseen pyörteiseen liikkeeseen, jolloin tiheydeltään 3 kevyemmät jakeet ohjautuvat laitteen keskelle/pituusakselin ympärille ja tiheydeltään painavammat jakeet ohjautuvat laitteen reunoille/vaipan sisäpinnalle. Tämän ilmiön avulla kevyet jakeet, tässä tapauksessa suopa ja ilma, saadaan hydrosyklonin ylitteenä erotettua painavammista jakeista, tässä tapauksessa suodos/mustalipeä, jotka poistuvat 5 hydrosyklonin alitteena. Hydrosykloneja käytetään yleisesti sellutehtailla esimerkiksi hiekan erottamiseen suodoksista tai epäpuhtauksien erottamiseen laimeista massaseoksista. Näissä tapauksissa valtaosa syötettävästä nesteestä poistuu laitteen keskustan/kanteen sijoittuvan keskeisen poistoaukon kautta kevyempänä jakeena ja pieni osa epäpuhtauksien mukana laitteen reunojen/vaipan sisäpintaa pitkin tavallisimmin 10 laitteen vastakkaiseen päätyyn sijoittuvan poistoaukon kautta. Keksinnön mukainen ratkaisu toimii päinvastoin ja valtaosa nesteestä poistuu reunojen/vaipan sisäpintaa pitkin tavallisesti laitteen vastakkaiseen päätyyn sijoittuvan poistoaukon kautta ja vain pieni osa kevyempänä jakeena keskustan/laitteen kanteen sijoittuvan keskeisen poistoaukon kautta. Vastaavalla tavalla hydrosykloneja käytetään muun muassa sovelluksissa, joissa 15 öljyä poistetaan vedestä. Pieni määrä kevyempää öljyä poistuu keskustan/laitteen kanteen sijoittuvan keskeisen poistoaukon kautta ja suuri määrä raskaampaa vettä reunojen/vaipan sisäpintaa pitkin laitteen vastakkaiseen päätyyn sijoittuvan poistoaukon kautta. Sovellutuksesta riippuen voidaan käyttää yksittäistä hydrosyklonia tai useampaa rinnakkain tai sarjaan kytkettynä. Öljyn ja veden erottamiseen käytetään tyypillisesti 20 yksikköjä, joissa on useita pieniä rinnan kytkettyjä hydrosykloneja. Tällaisilla laitteilla saadaan öljy ja vesi erotettua erittäin tehokkaasti toisistaan. Vaikka alla puhutaan useimmiten yhdestä hydrosyklonista, voidaan vastaavassa kohteessa käyttää aina useampaakin hydrosyklonia useita erilaisia kytkentöjä soveltaen.

25 (005) Esillä olevalle keksinnön mukaiselle menetelmälle suovan erottamiseksi puunjalostusteollisuuden nestekierroista on siten tunnusmerkillistä, että suopaa ja kaasua

C\J

q ja/tai muuta kevyttä ainesta erotetaan mainitusta nestekierrosta paheellista laitetta

(M

^ käyttämällä.

o i sj- ^ 30 (006) Esillä olevalle keksinnön mukaiselle laitteistolle suovan erottamiseksi

X

£ puunjalostusteollisuuden suodoksista ja/tai mustalipeästä on siten tunnusmerkillistä, että £2 laitteistoon kuuluu paheellinen erotuslaite, joka on kytketty keittimen ja/tai pesulaitteen

CO

o yhteyteen.

o o

CM

35 (007) Muut esillä olevan keksinnön mukaiselle menetelmälle ja laitteistolle tunnusmerkilliset piirteet käyvät ilmi oheisista patenttivaatimuksista.

4 (008) Seuraavassa esillä olevaa keksintöä selitetään yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista kuvio 1 esittää erästä tekniikan tason mukaista jatkuvatoimisen keittimen ja 5 painediffusöörin välistä kytkentää, kuvio 2 esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista keittimen ja painediffusöörin välistä kytkentää, kuvio 3 esittää keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaista kytkentää sekä säätömallia keittimen ja painediffusöörin välisten virtausten epätasapainosta johtuvan 10 ongelman ratkaisemiseksi, kuvio 4 esittää keksinnön erään kolmannen edullisen suoritusmuodon mukaista hydrosyklonien kytkentää kaksivaiheisen painediffusöörin yhteydessä, kuvio 5 esittää erästä tekniikan tason mukaista tapaa erottaa suopaa mustalipeästä ennen mustalipeän johtamista haihdutinyksiköihin, 15 kuvio 6 esittää keksinnön erään neljännen edullisen suoritusmuodon mukaista tapaa erottaa suopaa mustalipeästä hydrosykloneilla ennen mustalipeän johtamista haihdutinyksiköihin, kuvio 7 esittää keksinnön eräänä viidentenä edullisena suoritusmuotona suovan erotusta hydrosyklonilla tilanteessa, jossa massa pestään ns. Drumdisplacer™ pesurilla, 20 kuviot 8a ja 8b esittävät tekniikan tason ja keksinnön erään kuudennen edullisen suoritusmuodon mukaisia imujalkaa käyttävän DrumDisplacer™ pesurin suodoskytkentöjä, kuvio 9 esittää keksinnön erään seitsemännen edullisen suoritusmuodon mukaisen kuitulinjan ja haihduttamon kytkentöjä, ja 25 kuvio 10 esittää keksinnön vielä erään kahdeksannen edullisen suoritusmuodon mukaisen valkaisimon, jossa pesut hoidetaan painediffusööreillä.

C\J

δ

CM

^ (009) Kuviossa 1 on esitetty tekniikan tason mukainen jatkuvatoimisen keittimen ja ^ painediffusöörin välinen kytkentä. Jatkuvatoimisesta keittimestä 1 virtaava massa ^ 30 ohjataan painediffusööriin 2. Massa 4 pestään painediffusöörissä noin 3 - 6 barin

X

£ paineessa syrjäyttämällä massarenkaan läpi puhtaampaa pesuvettä 6. Pääosa keittimestä £2 tulleesta nesteestä syrjäytyy ulos suodoksena 7 ja pääosa pesuvedestä jatkaa matkaa

CO

o pestyn massan 5 mukana seuraavaan vaiheeseen. Suodoksen poistoa paineettomaan o suodossäiliöön 3 ohjataan virtausmittauksen ja säätöventtiilin 10 avulla. Suodossäiliössä 3 35 suodoksessa mahdollisesti oleva ilma ja suopa pääsevät erkanemaan suodoksesta. Ilma poistuu kaasauksen/kaasunerotuksen 11 kautta, mutta suopa ei yleensä pääse 5 poistumaan, vaan rikastuu suodossäiliöön 3, kunnes tasapainotaso saavutetaan. Suodossäiliöstä 3 suodos 8 pumpataan keittimen 1 pohjaan, jossa se pesee ja laimentaa keittimestä tulevaa massaa. Pääosa keittimen 1 pohjaan pumpattavasta suodoksesta ja suovasta palaa massan mukana takaisin painediffusööriin 2. Osa suodoksesta voidaan 5 pumpata myös keittimen muihin osiin 12 tai suoraan haihduttamolle 9 menevän mustalipeän sekaan. Tällöin osa suovasta pääsee poistumaan keittimen 1 ja painediffusöörin 2 välisestä kierrosta. Pääosa suodoksesta pumpataan kuitenkin keittimen 1 pohjaan, koska vain pohjaan pumpattava suodos osallistuu täysimääräisesti keittimessä suoritettavaan pesuun, ns. keitinpesuun. Suodossäiliössä 3 olevan suodoksen pintaa 10 pyritään pitämään halutulla tasolla. Pinnan laskiessa pintasäätö ottaa painediffusöörin 2 pesuvettä 13 suoraan suodossäiliöön 3. Pinnan noustessa pintasäätö ajaa enemmän suodosta keittimen 1 ohi haihduttamolle 9 menevän mustalipeän sekaan. Tekniikan tason mukaisessa ratkaisussa ongelmana on se, että suopa ei poistu tehokkaasti keittimen ja painediffusöörin välisestä kierrosta, vaan rikastuu siihen. Kemikaaleja käyttämällä suovan 15 liukenevuus paranee ja tasapaino saavutetaan matalammassa suopapitoisuudessa, jolloin ongelmat eivät ole niin suuria. Joskus suopaa erotetaan suodossäiliöstä ylikaadon kautta ja ylikaadosta saatu suodosjae pumpataan haihduttamolle menevän mustalipeän sekaan. Tässä tapauksessa suopaa pystytään poistamaan kierrosta ja suovan rikastuminen on vähäisempää. Käytännössä painediffusöörin suodossäiliö on usein kuitenkin liian pieni 20 eikä suopa ehdi erkaantua tehokkaasti. Pinnalle noussut suopa voi aiheuttaa helposti myös tukkeentumia, koska se kulkeutuu ylikaadosta pumpulle pelkästään painovoiman ajamana.

(0010) Kuviossa 2 esitetyssä keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisessa 25 menetelmässä painediffusööristä 2 tuleva suodos 7 johdetaan hydrosykloniin 16 ennen kuin se viedään suodossäiliöön 3. Hydrosyklonissa kevyet jakeet 14, kuten suopa ja ilma

C\J

q erkanevat tehokkaasti suodoksesta 7 hydrosyklonin 16 ylitteenä ja suodossäiliöön

(M

^ viedään hydrosyklonin 16 alitteena saatavaa puhdasta suodosta. Erotettu ilma ja ^ suopajae 14 viedään suoraan painediffusöörin 2 paineella haihduttamolle menevään ^ 30 linjaan 9 ilman tukkeentumisongelmia. Nyt keittimen 1 pohjaan menevä suopavapaa

X

£ suodos syrjäyttää massasta suopapitoista suodosta, jolloin keittimestä tulevan massan £2 suopapitoisuus alkaa laskea, jolloin massa peseytyy painediffusöörissä paremmin. Kun co o massan suopataso laskee, suovan ja ilman aiheuttamat häiriöt ja likaantuminen o vähenevät ja massa peseytyy tehokkaammin pesulaitteissa ja keittimessä. Hydrosyklonin 35 16 avulla suopa erottuu häiriöttömästi ja tehokkaammin kuin suodossäiliössä perinteisellä menetelmällä. Suodosten suopapitoisuus asettuu matalammalle tasolle ja pesulaitteet 6 toimivat paremmin. Hydrosykloni 16 hyödyntää painediffusöörin 2 painetta eikä lisäpumppausta tarvita. Muut pesulaitteet kuin painediffusööri toimivat ilmakehän paineessa tai vain lievässä ylipaineessa. Tällöin suodos joudutaan ohjaamaan pumpun kautta hydrosykloniin riittävän paineen ja virtauksen aikaansaamiseksi. Myös tässä 5 kytkennässä hydrosykloni toimii ja poistaa suopaa tehokkaasti. Hydrosykloni aiheuttaa kuitenkin joka tapauksessa painehäviön, joka joudutaan korvaamaan tuottamalla suodossäiliön 3 pumpulla 15 korkeampi paine. Myös suodossäiliössä 3 olevan suodoksen pinnalle voi päästä kertymään suopaa, joka voi aiheuttaa häiriöitä. Vaikka hydrosyklonilla 16 saavutetaan enemmän etuja painediffusöörin 2 yhteydessä, voidaan sillä erottaa 10 tehokkaasti suopaa ja ilmaa myös muiden pesulaitteiden ja niiden suodossäiliöiden yhteydessä edellä kuvatuin edellytyksin.

(0011) Painediffusöörin suodossäiliöllä on seuraavia tehtäviä: poistaa ilmaa ja suopaa suodoksesta sekä toimia pinnanvaihtelun kautta puskurisäiliönä keittimen ja 15 painediffusöörin välillä. Painediffusööristä tulevan suodoksen määrä poikkeaa yleensä keittimeen pumpattavan suodoksen määrästä. Edellä kuvattu suodossäiliön pinnansäätö tasapainottaa tilanteen. Energiatehokkuusmielessä suodossäiliö on hyvin epätaloudellinen ratkaisu, koska painediffusöörin pesuvesi pumpataan ensin korkeaan paineeseen, sitten se syrjäyttää painediffusöörissä suodosta, jonka paine tapetaan venttiilin avulla 20 suodossäiliön eli ilmakehän paineeseen. Suodossäiliön jälkeen suodoksen paine nostetaan taas korkeaan keittimen paineeseen. Keksinnön mukainen hydrosykloni poistaa suodoksesta ilman ja suovan tehokkaasti eli hoitaa suodossäiliön ensimmäisen tehtävän. Keittimen ja painediffusöörin välisten virtausten epätasapaino voidaan ratkaista kuviossa 3 esitetyn keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisen säätörnallin avulla. 25 Säätömallissa keittimeen 1 ajetaan haluttu suodosmäärä 8 ja painediffusööristä 2 otetaan pois painediffusöörin kannalta sopiva suodosmäärä 7. Painediffusööristä 2 tulevaa

OJ

5 suodosmäärää säädetään painediffusöörin 2 ohitusventtiilillä 18 ja keittimen

(M

^ ohitusventtiilillä 17. Jos keitin käyttää enemmän suodosta 8 kuin mitä painediffusööristä 2 ^ halutaan ottaa, painediffusöörin 2 ohitusventtiili 18 avautuu ja/tai keittimen 1 ohitusventtiili ^ 30 17 sulkeutuu halutun painediffusöörin suodosvirtauksen 7 saavuttamiseksi. Jos keitin 1

X

£ käyttää vähemmän suodosta 8 kuin mitä painediffusööristä 2 halutaan ottaa, keittimen £2 ohitusventtiili 17 avautuu ja/tai painediffusöörin ohitusventtiili 18 sulkeutuu. Tämän

CO

o kytkennän ansiosta painediffusöörin suodosvirtausta 7 ei kuristeta missään vaiheessa o venttiilillä eikä suodoksen paine putoa merkittävästi. Suodoksen paineen korottamiseen 35 keittimen 1 paineeseen tarvitaan huomattavasti vähemmän pumppausenergiaa. Tässä kytkennässä hydrosyklonin ylitevirtaus 14 toimii samalla keittimen ohitusvirtauksena.

7

Keittimen ohivirtausventtiiliä 17 voidaan ohjata siten, että hydrosyklonista 16 otetaan tietty minimivirtaus, jota voidaan kasvattaa painediffusöörin 2 suodosvirtauksen säädön tarpeiden mukaan. Laitteiston vaatima tila on huomattavasti pienempi, kun suodossäiliö jää pois. Keksinnön mukaisessa kytkennässä hydrosykloni korvaa suodossäiliön 3, 5 suodossäiliön pumpun 15 ja painediffusöörin suodosvirtauksen säätöventtiilin 10 (ks. kuviot 1 ja 2), jolloin saadaan tekniikan tasoa yksinkertaisempi, kompaktimpi ja energiataloudeltaan parempi ratkaisu. Oleellista tässä ratkaisussa on se, että suovan ja ilman erotus tapahtuu paheellisessa laitteessa ja että seuraavaan pesuvaiheeseen syötettävän suodoksen painetta ei pudoteta sen poistuessa painediffusööriltä.

10 (0012) Monissa pesulaitteissa, kuten esimerkiksi atmosfäärinen diffusööri tai DD-pesuri, voi olla useampi kuin yksi pesuvaihe yhdessä pesulaitteessa. Kaksivaiheisia painediffusöörejä ei kuitenkaan ole valmistettu. Yksi syy sille, ettei kaksivaiheista painediffusööriä ole rakennettu, on se, että vaiheiden välillä suodoksen paine jouduttaisiin 15 pudottamaan suodossäiliön eli ilmakehän paineeseen ja sen jälkeen uudestaan korottamaan painediffusöörin paineeseen. Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisessa ratkaisussa tältä paineen pudottamiselta vältytään, mikä parantaa kaksivaiheisen painediffusöörin energiatehokkuutta. Kuviossa 4 on esitetty hydrosyklonien kytkentä kaksivaiheisen painediffusöörin 20 yhteydessä. Massan kulkusuunnassa 20 ensimmäisen pesuvaiheen suodos 7 viedään hydrosyklonin 16 alitteena keittimeen 1 ja ylitteenä keittimen 1 ohi haihduttamolle 14 menevän mustalipeän joukkoon. Ensimmäisen vaiheen pesuvetenä 21 on toisen pesuvaiheen suodos 23, joka on puhdistettu toisella hydrosyklonilla 22. Koska suopa poistetaan tehokkaasti ensimmäisen pesuvaiheen suodoksesta 7 hydrosyklonilla 16, toisen pesuvaiheen suodos on melko puhdasta ja 25 toisen pesuvaiheen hydrosyklonilta 22 tarvitaan vain hyvin pieni ylitevirta 24 haihduttamolle tai toisen pesuvaiheen hydrosykloni 22 voidaan jättää kokonaan pois.

C\J

ς Toisen pesuvaiheen suodosvirtausmäärä ja ensimmäisen pesuvaiheen pesuveden

CM

^ virtausmäärä säädetään pumpun 25 ja säätöventtiilin avulla. Pumpun 25 ° nostokorkeustarve on pieni. Pumppua 25 tarvitaan vain ensimmäisen ja toisen ^ 30 pesuvaiheen välisen virtauksen painehäviöiden voittamiseksi. Toisen pesuvaiheen

X

£ pesuvetenä käytetään prosessissa seuraavan pesulaitteen suodosta. Painediffusöörillä 20 £2 on se etu muihin pesulaitteisiin verrattuna, että massan paine pysyy korkeana koko

CO

o pesuvaiheen ajan. Tämä mahdollistaa muun muassa sen, että painediffusöörissä 20 o massan pesu voidaan suorittaa selvästi yli 100 °C lämpötilassa. Korkeammassa 35 lämpötilassa pesu- ja syrjäytystapahtuma on matalamman viskositeetin ansiosta tehokkaampi. Käytännössä yli 100 °C lämpötiloihin ei ole kuitenkaan päästy, koska 8 suodos paisuu ilmakehän paineessa olevassa suodossäiliössä 100 °C tasolle. Suodossäiliössä suodoksen raju paisuminen aiheuttaa kuohaamista ja hajupäästöjä, joten sitä halutaan välttää. Tästä syystä suodoksia yleensä jäähdytetään siten, että lämpötila pysyy alle 100 ‘O. Keksinnön mukaisessa suodossäiliöttömässä ratkaisussa suodos 5 pysyy koko ajan paheellisena eikä pääse paisumaan, vaikka lämpötila olisikin selvästi yli 100 °C. Tämä mahdollistaa prosessille paremman pesutehokkuuden ja energiatalouden. Suodosten jäähdyttäminen keittimen ja painediffusöörin välissä olisi tässä tapauksessa tarpeetonta eikä tähän tarkoitukseen tekniikan tasossa käytettyä jäähdytintä tarvita.

10 (0013) Kun suopa poistetaan ruskean massan pesusta pesureiden tehokkuus paranee.

Samoin painediffusöörin lämpötilan nosto parantaa pesutehokkuutta. Nämä seikat huomioiden kaksivaiheisella painediffusöörillä voidaan massa pestä riittävän puhtaaksi happivaihetta varten. Tämä mahdollistaa kuviossa 4 esitetyn erittäin kompaktin ruskean massan pesun ja happivaiheen kytkennän. Massa virtaa keittimen 1 paineella 15 kaksivaiheisen painediffusöörin 20, jossa massa pestään riittävän puhtaaksi happivaihetta ajatellen, läpi. Painediffusööristä 20 massa johdetaan suoraan painetta alentamatta mixerille tai MC-pumpulle 26, joka sekoittaa happivaiheen kemikaalit ja nostaa tarvittaessa massan painetta. Seuraavaksi massa virtaa edelleen suoraan happireaktoriin 27, joka antaa riittävän viipymäajan happivaiheen reaktioille. Happivaihe 9 voidaan 20 suorittaa myös kahdessa tai useammassa erillisessä reaktorissa, kuten nykyään on usein tapana. Kahden (tai useamman) reaktorin tapauksessa massavirtauksen painehäviöt kasvavat ja paineen korottaminen MC-pumpulla 25 on useimmiten tarpeellista. Reaktorin 27 huipulla on reaktorin paineensäätöventtiili, jossa massan paine laskee ilmakehän paineeseen. Venttiililtä massa virtaa massasäiliöön 28, jossa happivaiheen höngät 25 pääsevät poistumaan. Putkistossa tapahtuvien painehäviöiden pienentämiseksi happivaiheen tarvitsema alkali 29 voidaan syöttää heti painediffusöörin jälkeen massan

OJ

5 joukkoon tai vaihtoehtoisesti jopa painediffusööriin syötettävään pesuveteen 30.

(M

^ Alkalirikas massa liukuu helpommin massaputkessa 31 ja painehäviöt ovat pienemmät.

° Happivaiheen tarvitsema happi ja höyry 32 syötetään mixerin/MC-pumpun etupuolelle.

^ 30 Koska painediffusööriä voidaan operoida jopa yli 100 °C lämpötilassa, lisälämmitystarve

X

£ höyryllä on hyvin vähäistä. Tarvittava massan lämmitys voidaan suorittaa myös £2 lämmittämällä painediffusööriin syötettävää pesuvettä lämmönvaihtimessa epäsuoralla

CO

o höyryllä. Tällöin höyryn lauhde ei jää laimentamaan massaa, kuten tekniikan tason o mukaisissa ratkaisuissa, vaan lauhde saadaan otettua talteen. Painediffusööriin

(M

35 syötettävään pesuveteen voidaan alkalin lisäksi syöttää myös happea. Tällöin saadaan luotua happivaiheen reaktioille suotuisat olosuhteet jo painediffusöörissä ja painediffusööri 9 toimii samalla ensimmäisenä happireaktorina. Happivaiheen jälkeen massasta poistetaan oksat ja rejekti, jonka jälkeen se pestään ja valkaistaan. Tämän kytkennän etu on myös se, että koko kuitulinjalla tarvitaan vain yksi massan varastosäiliö. Tekniikan tason mukaisissa ratkaisuissa on tyypillisesti ollut massan varastosäiliö sekä keiton jälkeen että 5 valkaisun syötössä.

(0014) Kuitulinjalta suopa kulkeutuu mustalipeän mukana haihduttamolle, jossa se pyritään erottamaan mahdollisimman hyvin ennen mustalipeän johtamista haihdutinyksiköihin. Tekniikan tason mukaisessa ratkaisussa, kuvio 5, erottaminen 10 tapahtuu haihduttamon syöttömustalipeäsäiliöissä 40, jossa kuitulinjan mustalipeän 39 mukana tuleva suopa 41 nousee pintaan. Suopaköyhä mustalipeä 46 pumpataan syöttömustalipeäsäiliön 40 pohjalta haihdutinyksiköihin. Suopa 41 kuoritaan mustalipeän pinnalta ylikaadon 42 kautta toiseen säiliöön 43. Suovan mukana menee ainakin joskus merkittäviä määriä rnustalipeää. Mustalipeää ja suopaa erotetaan vastaavalla tavalla vielä 15 noin 2 - 4 sarjassa olevalla säiliöllä 43, 44 ja 45 ennen kuin saadaan riittävän puhdasta suopaa 47 mäntyöljyn keittoa varten. Näissä säiliöissä 43-45 mustalipeä painuu pohjalle, josta se pumpataan pois ja viedään sopivan käsittelyn jälkeen haihdutettavaksi haihdutinyksiköihin. Suopakerros sijaitsee kaikissa säiliöissä 40, 43 ja 44 mustalipeää korkeammalla ja se pumpataan sieltä seuraavaan säiliöön. Kuten kuviosta 5 nähdään, 20 tekniikan tason mukainen ratkaisu on varsin monimutkainen ja kallis lukuisine säiliöineen ja pumppuineen. Suovan 41 erottaminen syöttömustalipeäsäiliössä 40 vaatii sen, että säiliössä 40 on oltava riittävä viipymäaika. Tästä syystä syöttömustalipeäsäiliöt ovat hyvin suuria ja niissä joudutaan käyttämään korkeaa pintaa koko ajan. Vaikka säiliössä on suuri tilavuus, säiliön pinnan muutoksilla voidaan ottaa vastaan kuitulinjan ja haihduttamon 25 erilaisia tuotantotasoja vain vähäisessä määrin. Jos keittämön tuotantotaso jostain syystä muuttuu, haihduttamon tuotannon on muututtava myös varsin nopeasti. Jos

C\J

5 syöttömustalipeäsäiliön pinta nousee liikaa, mustalipeää menee ylikaadon kautta säiliöön

(M

^ 43. Jos pinta puolestaan laskee liikaa, suovanerotus heikkenee ja suopaa pääsee ° haihdutinyksiköihin, joissa se aiheuttaa pahoja ongelmia.

- 30

X

£ (0015) Kuvion 6 esittämässä keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisessa £2 menetelmässä suopa erotetaan mustalipeästä yhdellä 48 tai useammalla hydrosyklonilla

CO

o 49 ennen mustalipeän johtamista syöttömustalipeäsäiliöön 40. Hydrosyklonilla 48, 49 o puhdistettu mustalipeä 37 on niin puhdasta, että se voidaan viedä haihdutinyksiköihin 35 ilman lisäpuhdistuksia. Pienetkin suopapitoisuudet voivat pikkuhiljaa erottua syöttömustalipeäsäiliössä 40 mustalipeän pinnalle omaksi kerroksekseen. Jos tämä 10 kerros pääsee pinnan vaihtelujen seurauksena haihdutinyksikköön, se aiheuttaa siellä ongelmia. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa mustalipeä syötetään säiliöön 40 siten, että lipeä sekoittuu mahdollisimman tehokkaasti ja suopakerrosta ei pinnalle pääse muodostumaan. Tekniikan tason mukaisessa ratkaisussa tilanne on päinvastainen, 5 sekoittumista pyritään kaikin keinoin välttämään erottumisen maksimoimiseksi. Suopa 38 voidaan esillä olevassa keksinnössä puhdistaa useammassa hydrosyklonivaiheessa niin puhtaaksi, että se voidaan syöttää mäntyöljyn keittoon 47 varastosäiliöstään 45. Yksittäisen hydrosyklonin tilalla voidaan käyttää myös laitetta, jossa on monia pieniä hydrosykloneita rinnan. Tällaisella laitteella saavutetaan erittäin hyvä erotustehokkuus ja 10 jo yhden vaiheen tuloksena voi olla suopaa, joka on sinällään riittävän puhdasta mäntyöljyn keittoa varten. Keksinnön mukainen ratkaisu yksinkertaistaa haihduttamon suovanerotusprosessia erittäin paljon.

(0016) Keittimestä tuleva mustalipeä on yleensä 140-170 °C lämpötilassa. Ennen 15 haihdutusta mustalipeä on jouduttu jäähdyttämään alle 100 °C lämpötilaan, koska suovanerotus ja varastointi ovat tapahtuneet ilmakehän paineessa. Hydrosykloni 11 mahdollistaa suovan erottamisen selvästi yli 100 °C lämpötilassa. Tällöin mustalipeä voidaan viedä syöttömustalipeäsäiliön ohi suoraan haihdutinvaiheisiin tai jonkinlaiselle esihaihduttamolle yli 100 °C lämpötilassa, jolloin haihduttamon energiatehokkuus on 20 selvästi parempi. Höyrytaloutta parantavia haihduttamoratkaisuja, joissa kuuman keittomustalipeän lämpö hyödynnetään haihdutuksessa, on kehitetty lukuisia. Ne eivät ole kuitenkaan yleistyneet, koska niiden ongelmana on useimmiten ollut se, että suopapitoinen mustalipeä kuohaa ja aiheuttaa likaantumis- ja tukkeentumisongelmia. Kun suopa poistetaan kuumasta mustalipeästä hydrosyklonilla, kuohaamisongelmilta vältytään 25 ja keittämön kuuma mustalipeä voidaan viedä suoraan haihdutinyksikköön.

C\J

£ (0017) Aiemmin esitetystä pesemön suodosten käsittelystä on lisäksi huomattava, että

CM

^ vaikka edellä keksintöä on esitelty painediffusöörin yhteydessä käytettävänä, edellä ° esitettyä menetelmää voidaan käyttää luonnollisesti myös muun tyyppisten pesureiden ^ 30 yhteydessä. Oleellista on, että pesuriita tulevalla suodoksella on riittävä paine

X

£ hydrosyklonin painehäviöiden voittamiseksi. Tarvittaessa suodoksen painetta voidaan £2 korottaa pumpulla. Esimerkiksi DD-pesuri (DrumDisplacer™ washer) toimii lievässä

CO

o ylipaineessa. DD-pesurin 50 suodoksen 53 painetta voidaan kuvion 7 mukaisesti korottaa § pumpulla 51 ja syöttää se hydrosykloniin 52. Hydrosyklonissa suodos jakaantuu 35 puhtaaseen alitteeseen 54 sekä suopaa ja ilmaa sisältävään ylitteeseen 55. Edellä painediffusöörin yhteydessä esiteltyjä ratkaisuja voidaan soveltaa myös DD-pesurin 11 yhteydessä. Myös DD-pesuri voi toimia ilman suodossäiliötä. Tekniikan tason mukaisissa ratkaisuissa painediffusöörin suodosvirtausta säädetään venttiilillä, mutta DD-pesurilta suodosta otetaan ulos niin paljon kuin kulloinkin tulee. Ulostuleva suodos valuu vapaasti suodossäiliöön. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa DD-pesurilta ulosotettavissa olevaa 5 suodosmäärää kuvaa paine pumpun 51 imupuolella. Jos paine nousee, suodosta olisi käytettävissä enemmän kuin sitä käytetään. Jos paine laskee, suodosta käytetään enemmän kuin mitä sitä saadaan. Koska paine pumpun 51 imupuolella voi olla melko matala, on edullista käyttää pumppua, jonka NPSH-arvo (Net Positive Suction Head =imukorkeus) on matala. Suodoksen painesäätö ohjaa DD-pesurin tapauksessa 10 säätöventtiilejä samaan tapaan kuin suodoksen virtaussäätö painediffusöörin tapauksessa. Jos suodoksen paine laskee, DD-pesurin ohitusventtiili 56 avautuu tai ylitejakeen venttiili 57 sulkeutuu. Vastaavasti, jos paine nousee, ylitejakeen venttiili 57 avautuu ja DD-pesurin ohitusventtiili 56 sulkeutuu. Eli myös DD-pesuria voidaan operoida ilman suodossäiliötä, kuten edellä kuvattiin painediffusöörin yhteydessä. Jos DD-pesurin 15 suodos on kohtuullisen suopa- ja ilmavapaata, voidaan toimia sekä ilman suodossäiliötä että ilman hydrosyklonia. Tällöin suodoksen painetta säädetään edellä kuvatulla periaatteella DD-pesurin ohitusventtiilin ja jonkin pumpun painepuolella olevan venttiilin avulla.

20 (0018) Tekniikan tason mukaisissa ratkaisuissa, kuvio 8a, DD-pesurit sijaitsevat jopa yli kymmenen metrin korkeudella maanpinnasta riittävän imujalan aikaansaamiseksi. Suuret ja painavat DD-pesurit 50 vaativat noin korkealla ollessaan vahvat ja kalliit tukirakenteet. Suodossäiliön 61 pinta sijaitsee tyypillisesti 2 - 6 metrin korkeudella maanpinnasta. Mitä korkeammalla suodossäiliössä 61 olevan suodoksen pinta on, sitä pienempi on tehollinen 25 imujalka 60. Toisaalta mitä matalammalla suodossäiliön 61 pinta on (lyhyt erottumisaika), sitä heikompi on suovan ja ilman erottuminen suodoksesta.

C\l o

Ovi ^ (0019) Keksinnön mukaisessa ratkaisussa, kuvio 8b, painetaso pumpun 51 imupuolella ^ voi olla lähellä ilmakehän painetta. Tällöin DD-pesurin imujalkaa ajatellen tilanne on ^ 30 vastaava kuin, että suodossäiliön pinta sijaitsisi samalla tasolla. Eli keksinnön mukaisella

X

£ ratkaisulla saavutetaan sama imujalan tehokkuus kuin suodossäiliöratkaisussa, vaikka £2 DD-pesuri sijaitsisi 2 - 6 m alempana. DD-pesurien sijoittaminen 2-6 m matalammalle

CO

o antaisi huomattavia säästöjä rakennuskustannuksissa. Myös pesupuristimien suodoksia o voidaan käsitellä helposti kuvioissa 7 ja 8 esitetyillä tavoilla. Perinteisillä suotimilla 35 suodokseen voi sekoittua merkittäviä ilmamääriä. Suuren ilmamäärän poistaminen vaatii suuren ylitevirtauksen ja jonkinlaisen säiliön, josta ylitteen mukana kulkeutunut suodos 12 saadaan kerättyä talteen. Kun käsitellään kohtuullisen puhtaita suodoksia, ylitteen määrä voidaan pitää pienenä ja ylitevirtaus voidaan viedä ulos prosessista haihduttamolle tai valkaisulinjan jätevesiin tai johonkin muuhun kohteeseen. Myös ruskean massan pesun puhtaassa päässä pieniä ylitemääriä voidaan viedä jätevesiin ilman merkittäviä 5 kemikaalihäviöitä tai jätevesikuormitusta. Valkaisun alueella voidaan tarvittaessa viedä suuremmatkin ylitevirtaukset jätevesiin, koska sinne suodokset joka tapauksessa aikanaan päätyvät. Atmosfäärisestä diffusööristä kannattaa vielä huomata, että atmosfäärisen diffusöörin suodosvirtaus ei ole tasainen. Suodosvirtaus katkeaa diffusöörin sihdin alasmenon yhteydessä. Hydrosykloni kuitenkin toimii, vaikka virtaus katkeaakin 10 ajoittain. Epätasainen suodosvirta hankaloittaa kuitenkin atmosfäärisen diffusöörin kytkemistä suoraan muihin pesureihin, joten jonkinlainen säiliö, joka ottaa suodosvirtauksen vaihtelut vastaan saatetaan tarvita.

(0020) Kuviossa 9 on esitetty erään keksinnön mukaisen kuitulinjan ja haihduttamon 15 kytkennät. Hake 72 syötetään jatkuvatoimiseen keittimeen 1, jossa se keitetään massaksi. Jatkuvatoimisen keittimen sijaan hake voidaan keittää myös panoskeittämöllä. Massa pusketaan kaksivaiheiseen painediffusööriin 20, jossa se pestään. Yhden kaksivaiheisen painediffusöörin 20 tilalla voisi olla kaksi yksivaiheista diffusööriä, tai joitain muita pesureita, joilla saadaan haluttu pesutulos aikaiseksi. Painediffusöörin 20, laajemmin 20 ajatellen pesulaitteen, suodokset käsitellään hydrosykloneilla 16 ja 22, jolloin suodokset jaetaan kahteen osaan, ilmaa ja suopaa sisältäviin ylitevirtauksiin ja puhtaampiin suodosta sisältäviin alitevirtauksiin. Puhdistettu suodos viedään vastavirtapesun periaatteiden mukaisesti edelliseen pesuvaiheeseen. Suopa ja ilma poistetaan kuitulinjalta viemällä se haihduttamolle menevän mustalipeän sekaan. Suopa ja ilma voitaisiin viedä myös 25 suoraan haihduttamolle jatkokäsittelyä varten. Keittämöltä saatava mustalipeä, joka koostuu tyypillisesti puusta liuenneesta aineksesta, hakevedestä, valkolipeästä ja

C\J

5 ruskeanmassan pesusta saaduista suodoksista, paisutetaan paisuntasäiliössä 71, jossa

CM

^ mustalipeän paine laskee ja osa lipeästä muuttuu höyryksi. Hydrosyklonien 16 ja 22 ^ ylitejae kannattaa syöttää mustalipeän sekaan paisuntasäiliön 71 jälkeen, koska ^ 30 mustalipeän paine on tässä pisteessä matalampi ja suopa voisi aiheuttaa kuohaamista

X

£ paisuntasäiliössä 71. Mustalipeän seassa olevat kuidut poistetaan ennen kuin mustalipeä £2 viedään haihduttamolle 70. Koska suopajakeessa voi olla kuituja, kannattaa se syöttää

CO

o mustalipeään ennen edellä mainittua kuitujen poistoa. Jos kuituja ei ole liikaa ja o suodoksista erotettu suopa on puhdasta, suopajae voidaan viedä suoraan haihduttamolle 35 70 jatkokäsiteltäväksi. Paisuntasäiliöstä 71 saadaan paisuntahöyryä, joka hyödynnetään suoraan tai epäsuorasti keittoon tulevan hakkeen 72 ilmanpoistossa eli pasutuksessa.

13

Paisuntasäiliöstä 71 otetaan höyryä vain pasutuksessa tarvittava määrä. Tekniikan tason mukaisissa ratkaisuissa mustalipeää paisutetaan ja jäähdytetään siten, että se pumpataan haihduttamolle 85 - 95 °C lämpötilassa. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa mustalipeä voidaan viedä haihduttamolle noin 90 -150 °C, edullisemmin noin 105 -150 °C 5 lämpötilassa. Haihduttamolla mustalipeää käsitellään yhdellä tai useammalla hydrosyklonilla 48 ja 49 siten, että saadaan mustalipeää, jonka suopapitoisuus on riittävän matala, jotta mustalipeä voidaan viedä haihdutinyksiköihin 70, ja suopaa, joka on riittävän puhdasta vietäväksi mäntyöljynkeiton syöttösäiliöön 45. Ainakin osa puhdistetusta mustalipeästä viedään yli 100 °C lämpötilassa suoraan sopivaan haihdutinyksikköön 70, 10 jossa mustalipeän korkea lämpötila saadaan hyödynnettyä ja haihduttamon höyrytaloutta parannettua. Mustalipeän voidaan antaa myös paisua erillisessä paisunta-astiassa, josta saatu paisuntahöyry johdetaan haihdutinyksiköihin. Osa mustalipeästä voidaan viedä esimerkiksi jäähdyttimen kautta mustalipeäsäiliöön, koska tällöin keittämöltä tulevan mustalipeän virtauksen vaihdellessa ei haihdutinyksiköihin menevän syöttövirtauksen 15 tarvitse vaihdella samaan tahtiin. Myös suopajae voidaan jäähdyttää jäähdyttimellä tai antaa sen paisua sopivaan lämpötilaan ennen sen johtamista mäntyöljynkeiton syöttösäiliöön 45.

(0021) Painediffusöörissä 20 pesty massa johdetaan suoraan happireaktoriin 27 20 pudottamatta massan painetta välillä ilmakehän paineeseen. Happireaktorissa 27 tai vaihtoehtoisesti kahdessa tai useammassa sarjassa olevassa happireaktorissa massaan jäänyttä ligniiniä liuotetaan alkalin ja hapen vaikutuksen alaisena. Osa alkalista ja hapesta voidaan syöttää painediffusöörin 20 toisen pesuvaiheen pesuveden sekaan. Tällöin happivaiheen reaktioita alkaa tapahtua jo painediffusöörissä, jolloin painediffusööri 20 ja 25 sen jälkeinen massaputki toimivat kaksi- tai useampivaiheisen happivaiheen ensimmäisenä reaktorina. Samalla periaatteella happivaiheen ensimmäinen vaihe

C\J

ς voidaan toteuttaa myös atmosfäärisessä diffusöörissä, jossa myös on riittävä viive

CM

^ reaktioille. Pesuvesi syötetään painediffusööriin 20 useiden suuttimien kautta, joten ° kemikaalit sekoittuvat massaan kohtuullisesti, vaikkei varsinaista sekoitinta käytetäkään.

^ 30 Happivaiheen toinen vaihe alkaa sekoittimelta 26 ja tapahtuu varsinaisessa reaktorissa

X

£ 27. Happireaktorista 27 massa johdetaan massasäiliöön 28, jossa happivaiheen £2 jäännöskaasut pääsevät poistumaan massasta. Massasäiliö 28 toimii myös

CO

o puskurisäiliönä sitä edeltäneiden ja sitä seuraavien prosessivaiheiden välillä.

o Massasäiliöitä 28 lähtevä massa laimennetaan sopivaan sakeuteen, tyypillisesti noin 3-6 35 %, oksanerotusta 74 ja lajittelua 75 varten. Oksanerotuksessa 74 ja lajittelussa 75 massasta poistetaan keittymätön jae ja muut epäpuhtaudet. Näitä jakeita voidaan johtaa 14 takaisin aikaisempiin prosessivaiheisiin, esimerkiksi keittoon, tai ne voidaan poistaa kokonaan prosessista. Lajittelun jälkeen massa johdetaan, mahdollisen esisaostimen kautta, DD-pesurille 50, jossa massa pestään riittävän puhtaaksi valkaisua varten. DD-pesurilla 50 massan sakeus nousee riittävän korkeaksi valkaisua ajatellen. DD-pesurin 50 5 tilalla voi olla jokin muukin pesuri, kuten puristin tai suodinpesuri, jolla massa saadaan riittävän puhtaaksi ja sakeaksi (8 -15 %) valkaisua varten. Paine- ja atmosfääridiffusöörit toimivat huonosti laimealla massalla eivätkä ne pysty saostamaan massaa yhtä paljon kuin muut pesurit, joten ne eivät sovellu kovinkaan hyvin tähän kohteeseen. DD-pesurin 50 suodos johdetaan pesurin alapuolella olevalle pumpulle 51, joka pumppaa suodoksen 10 hydrosyklonin 52 kautta suodossäiliölle 73. DD-pesuri 50 ei tarvitse perinteistä suodossäiliötä, vaan pumpun 51 imupuolella pidettävä matala paine aikaansaa riittävän imujalan ja hydrosykloni 52 poistaa ylitteen kautta ilman ja muut kevyet epäpuhtaudet suodoksesta. Pieni ylitevirtaus voidaan johtaa kanaaliin, koska happivaiheen jälkeen suodokset ovat jo kohtuullisen puhtaita eikä merkittäviä kemikaali tai muita häviöitä synny. 15 Haluttaessa ylitevirta voidaan johtaa muuallekin, esimerkiksi massasäiliöön 28, jolloin mitään päästöjä ei synny. Suodossäiliö 73 ei ole DD-pesurin suodossäiliö, vaan suodoksen varastosäiliö, jolla kompensoidaan massan varastosäiliön pinnanvaihteluja. Kun massan sakeus on 10 %, siinä on 10 % kuivaa massaa ja 90 % suodosta. Massasäiliön 28 pinnan noustessa suodosta sitoutuu massasäiliöön 28, jolloin 20 suodossäiliön 73 pinta laskee. Massasäiliön 28 pinnan laskiessa massassa olevaa suodosta vapautuu ja suodossäiliön 73 pinta nousee. Pesutuloksen tasaisuuden kannalta on oleellista pitää massasäiliössä 28 ja suodossäiliössä 73 oleva kokonaissuodosmäärä tasaisena ja on tärkeää, että suodossäiliössä 73 on riittävästi tilavuutta kompensoida massasäiliön 28 pinnanvaihteluja. DD-pesurilta 50 massa johdetaan MC-pumpulle 76, 25 jolla massa pumpataan kemikaalisekoittimen kautta ensimmäiseen valkaisureaktoriin 77. Valkaisu voidaan suorittaa noin 2 - 5 vaiheessa käyttäen klooridioksidia, NaOH:ta ja/tai

OJ

5 muita sopivia valkaisukemikaaleja. Valkaisureaktorista 77 massa johdetaan suoraan tai

(M

^ erillisen pudotusputken ja MC-pumpun kautta seuraavalle DD-pesurille 50. Pesurille 50 ^ menevän massan sujuvan virtauksen varmistamiseksi voidaan ajaa pieni määrä suodosta ^ 30 reaktorilta lähtevän putken alkupäähän. Tämä suodos laimentaa massaa ja virtauksen

X

£ aiheuttama kitka pienenee. Edullisesti laimentava suodos syötetään siten, että se £2 laimentaa vain putken reunassa olevan massan, jolloin massan keskisakeus laskee vain

CO

o vähän, mutta kitkaa pienentävä vaikutus on suuri. DD-pesurilta massa johdetaan MC- o pumpulle, joka pumppaa sen seuraavaan valkaisuvaiheeseen. DD-pesurin suodos 35 viedään pumpulle, joka luo riittävän imujalan DD-pesurille. Valkaisun jätevedet johdetaan tyypillisesti kanaalien kautta jätevesilaitokselle, joten tämän ensimmäisen valkaisuvaiheen 15 jätevedet voidaan pumpata suoraan kanaaliin tai johonkin muuhun sopivaan kohteeseen. Seuraavat valkaisuvaiheet toimivat vastaavalla tavalla. Massa pumpataan reaktoriin 77, josta se johdetaan edelleen DD-pesurille 50. Pesurilta massa jatkaa seuraavan vaiheen MC-pumpulle ja suodos pumpulle 51. Valkaisun loppupään vaiheiden suodoksia voidaan 5 hyödyntää aikaisempien vaiheiden pesuvesinä jätevesien määrän pienentämiseksi. Näistä kierrätettävistä suodoksista on edullista poistaa ilma hydrosyklonin 52 avulla. Hydrosyklonin 52 alite viedään pesuvedeksi ja ylite kanaalin kautta jätevesilaitokselle. Valkaisun lopuksi massa pumpataan valkaistun massan varastosäiliöön 78. Kuvatussa ratkaisussa valkaisun pesureina toimivat DD-pesurit. Yhtä hyvin pesureina voisivat toimia 10 muutkin pesurit, kuten puristimet tai painediffusöörit.

(0022) Valkaisimo, jossa pesureina on painediffusöörejä, tarjoaisi mahdollisuuden yksinkertaistaa prosessia samaan tapaan kuin edellä kuvattiin keittimen ja happivaiheen yhteydessä. Reaktorin jälkeen massa johdetaan painediffusööriin ja sieltä edelleen 15 seuraavalle MC-pumpulle pudottamatta painetta säätöventtiilillä. Näin MC-pumpulla on jo valmiiksi imupainetta ja pumpun tarvitsee nostaa painetta selvästi vähemmän. MC-pumput pyörivät hitaammalla nopeudella ja niiden ottama sähköteho on pienempi. Samalla massan kuituja heikentävä mekaaninen rasitus jää pienemmäksi. Kuviossa 10 on esitetty keksinnön mukainen painediffusöörivalkaisimo ja ratkaisu sen 20 massanpumppauksen säätämiseksi. Ensimmäisen MC-pumpun 80 kierrosnopeus säätää valkaisuun syötettävää massamäärää joko virtaussäädön tai MC-pumpun pudotusputken pinnansäädön avulla. Seuraavien MC-pumppujen 81, 82, 83 pyörimisnopeudet säätävät painetta imupuolellansa. Tällöin kukin pumppu vie eteenpäin sen massamäärän, joka on niille tulossa. Jos imupuolen paine nousee, pumpun kierrokset nousevat ja eteenpäin 25 menevä massamäärä kasvaa. Tällä järjestelyllä saadaan massa pumpattua tasaisesti eteenpäin ja kunkin vaiheen painetaso reaktoreissa 84, 85, 86 saadaan pidettyä halutulla

C\J

5 tasolla. Koko valkaisun alueella massavirtausta ei tarvitse kuristaa yhdelläkään

CM

^ säätöventtiilillä ja pumppauksien kokonaistehontarve jää tekniikan tasoa pienemmäksi.

° Tämän ratkaisun yhteydessä on edullista käyttää painediffusöörejä 88, 89, 90, joissa ^ 30 massa virtaa ylhäältä alaspäin. Tällöin massaputki reaktorin huipusta painediffusöörin

X

£ syöttöön ja painediffusööriltä MC-pumpulle jää lyhyemmäksi. Painediffusöörit, joissa £2 massa virtaa alhaalta ylöspäin, soveltuvat myös, mutta niiden kytkeminen vaatii pidemmät o massaputket.

o o

CM

35 (0023) Kuten edellä esitetystä voidaan nähdä, on kehitetty uudentyyppinen menetelmä ja laitteisto suovan ja ilman erottamiseksi puunjalostusteollisuuden suodoksista, joka 16 yksinkertaista ja tehostaa kyseisen teollisuuden alan prosesseja oleellisesti. Samassa yhteydessä kuitenkin kannattaa huomata, että keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää myös monissa muissa kohteissa, joissa esiintyy suopapitoisia suodoksia tai mustalipeitä. Näistä mainittakoon muun muassa jatkuvatoimisen keittimen ja muiden 5 pesureiden kuin painediffusöörin kytkennät sekä panoskeittärnön ja erilaisten pesurien väliset kytkennät.

C\J

δ

(M

i tn o sj-

(M

X

Χ

CL

CO

δ o O) o o

(M

Claims

1. Menetelmä suovan erottamiseksi puunjalostusteollisuuden nestekierroista, tunnettu siitä, että suopaa ja kaasua ja/tai muuta kevyttä ainesta erotetaan mainitusta 5 nestekierrosta paheellista laitetta (16, 22,48,49,52) käyttämällä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pesulaitteen (2, 20, 50) suodosta viedään mainittuun paheelliseen erotuslaitteeseen (16, 22, 48, 49, 52), jossa mainittu suodos jaetaan kahteen osaan: suopajakeeseen ja olennaisesti 10 suopavapaaseen suodokseen.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että olennaisesti suopavapaa suodos johdetaan johonkin toiseen pesuvaiheeseen (2, 20, 50) pesunesteeksi. 15

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että olennaisesti suopavapaa suodos johdetaan joko keittimen (1) pohjaan tai johonkin muuhun kohtaan keitintä (1).

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suopajae johdetaan joko suoraan haihduttamolle tai haihduttamolle menevän mustalipeän (9) joukkoon.

6. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pesulaitteena käytetään painediffusööriä (2). 25

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että painediffusööriin (2, C\J 5 20) syötetään pesunestettä, jonka syrjäyttämä suodos (7, 23) viedään paheelliseen (M ^ erotuslaitteeseen (16,22), jossa mainittu suodos jaetaan kahteen jakeeseen, joista ° olennaisesti suopavapaa jae (21) syötetään joko keittimeen (1) tai jonkin sopivan ^ 30 pesulaitteen pesunesteeksi. CC CL ^2 8. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että CO o pesulaitteena käytetään kaksivaiheista painediffusööriä (20). o o (M

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaksivaiheisen painediffusöörin (20) toiseen vaiheeseen syötetään pesunestettä, jonka syrjäyttämä suodos (23) viedään paheelliseen erotuslaitteeseen (22), jossa mainittu suodos jaetaan kahteen jakeeseen, joista olennaisesti suopavapaa jae (21) syötetään painediffusöörin (20) ensimmäisen vaiheen pesunesteeksi.

10. Patenttivaatimuksen 7 tai 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suodos (23) otetaan yli 100 asteen lämpötilassa painediffusöörin ensimmäisestä ja/tai (20) toisesta vaiheesta, käsitellään paheellisessa erotuslaitteessa (22) yli 100 asteen lämpötilassa ja viedään seuraavaan vaiheeseen yli 100 asteen lämpötilassa.

11. Patenttivaatimuksen 7 tai 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että painediffusööristä (2, 20) saatu suodos (7, 23) viedään paheelliseen erotuslaitteeseen (16, 22, 52), josta saatu olennaisen suopavapaa suodos (8, 21, 54) syötetään eteenpäin pitäen suodos jatkuvasti paheellisena.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syötetään keittimeen (1) haluttu määrä olennaisen suopavapaata suodosta (8) ja otetaan painediffusööristä (2) painediffusöörin kannalta sopiva suodosmäärä (7) siten, että painediffusööristä (2) tulevaa suodosmäärää säädetään painediffusöörin (2) ohitusventtiilillä (18) ja keittimen ohitusventtiilillä (17). 20

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keittimen (1) käyttäessä enemmän suodosta (8) kuin mitä painediffusööristä (2) halutaan ottaa, painediffusöörin (2) ohitusventtiiliä (18) avataan ja/tai keittimen (1) ohitusventtiiliä (17) suljetaan painediffusöörin (2) halutun suodosvirtauksen (7) saavuttamiseksi. 25

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keittimen (1) C\J 5 käyttäessä vähemmän suodosta (8) kuin mitä painediffusööristä (2) halutaan ottaa, (M ^ keittimen ohitusventtiiliä (17) avataan ja/tai painediffusöörin ohitusventtiiliä (18) suljetaan. o i ^ 30 15. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että X £ kaksivaiheisessa painediffusöörissä (20) pesty massa viedään suoraan ilman erillistä väli- £2 tai varastosäiliötä happivaiheeseen (27). cö o σ>

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että happivaiheen (27) 35 tarvitsemaa alkalia (29, 30) syötetään joko painediffusööristä (20) poistuvan massan (31) joukkoon tai painediffusöörin (20) pesunesteen joukkoon.

17. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että happivaiheen (27) tarvitsemaa alkalia ja happea (29, 30) syötetään painediffusöörin (20) pesunesteen joukkoon luoden otolliset olosuhteet happivaiheen reaktioille painediffusöörissä. 5

18. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pesurin (50) tai puristimen suodos viedään ilman suodossäiliötä paheelliseen erotuslaitteeseen (52) suovan erottamiseksi suodoksesta.

19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pesurilta (50) tai puristimelta poistuvan suodoksen painetta säädetään pesurin tai puristimen ohitusventtiilillä ja erotuslaitteen (52) ylitejakeen venttiilillä.

20. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kokoonpannaan ns. 15 painediffusöörivalkaisimo yhdestä tai useammasta sakeamassapumppu (MC-pumppu) (80, 81, 82, 83) - valkaisureaktori (84, 85, 86, 87) - painediffusööri (88, 89, 90) -kombinaatiosta.

21. Patenttivaatimuksen 20 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säädetään 20 valkaisimon ensimmäisen sakeamassapumpun (80) pyörintänopeus joko virtaussäädön tai pumpun (80) pudotusputken pinnankorkeuden avulla ja että säädetään kunkin seuraavan sakeamassapumpun (81, 82, 83) pyörimisnopeutta ko. pumpun (81, 82, 83) tulopaineen funktiona pyrkien pitämään tulopaine haluttuna.

22. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keitinpesusta saatavaa mustalipeää (39) viedään mainittuun paheelliseen erotuslaitteeseen (48, 49, C\J q 52), jossa mainittu mustalipeä jaetaan kahteen osaan: suopajakeeseen (52) ja (M ^ olennaisesti suopavapaaseen mustalipeään (50). o ^· ^ 30 23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suopajae (51) X £ viedään suoraan mäntyöljyn keittoon (47) ja olennaisesti suopavapaa jae (46) £2 haihduttamolle (70). n o 05

24. Patenttivaatimuksen 22 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erotetaan suopajae C\] 1 mustalipeästä yli 100 asteen lämpötilassa.

25. Patenttivaatimuksen 22 tai 23 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viedään olennaisesti suopavapaa mustalipeä yli 100 asteen lämpötilassa haihdutinyksikköön.

26. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kyseinen 5 paineelleen laite (16, 22, 48, 49,52) on hydrosykloni.

27. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erotus tapahtuu yli 100 asteen lämpötilassa.

28. Laitteisto suovan erottamiseksi puunjalostusteollisuuden suodoksista ja/tai mustalipeästä, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu paineelleen erotuslaite (16, 22, 48, 49, 52), joka on kytketty keittimen (1) ja/tai pesulaitteen (2, 20,50) yhteyteen.

29. Patenttivaatimuksen 28 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kyseinen paineelleen 15 erotuslaite (16) on järjestetty keittimen (1) ja sitä seuraavan pesurin (2,20) väliseen nestekiertoon käsittelemään pesurilta (2, 20) keittimelle vietävää suodosvirtaa (7).

30. Patenttivaatimuksen 28 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kyseinen paineelleen erotuslaite (48, 49) on järjestetty keittimen (1) ja haihduttamon välille käsittelemään 20 keittimeltä (1) saatavaa mustalipeää (39). 1 2 Patenttivaatimuksen 28 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kyseinen paineelleen erotuslaite (22) on järjestetty kaksivaiheisen painediffusöörin (20) yhteyteen käsittelemään vaiheiden välillä virtavaa suodosta (23). 25 2 Patenttivaatimuksen 28 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kyseinen paineelleen C\J q erotuslaite (52) on järjestetty pesurin (50) yhteyteen käsittelemään pesurin (50) suodosta. CM LO

33. Patenttivaatimuksen 32 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kyseinen paineelleen ‘'sf ™ 30 erotuslaite (52) on järjestetty käsittelemään pesurin (50) suodosta ilman suodossäiliötä X £ imujalkaa hyväksikäyttävän pesurin (50) yhteyteen, co CO

34. Patenttivaatimuksen 29 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu pesuri (2, 20) o on painediffusööri. 35

35. Patenttivaatimuksen 34 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että valkaisimo koostuu yhdestä tai useammasta sakeamassapumppu (MC-pumppu) (80, 81, 82, 83) -valkaisureaktori (84, 85, 86, 87) - painediffusööri (88, 89, 90) - kombinaatiosta ilman kyseiseen kombinaatioon sijoittuvaa massavirtausta säätävää venttiiliä. 5

36. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 28 - 35 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että paheellinen erotuslaite (16, 22, 48, 49, 52) on hydrosykloni. C\J δ (M i tn o sj- (M X Χ CL CO δ o O) o o (M