FI82079C - Foerfarande och anordning foer kontinuerlig kokning av cellulosa - Google Patents

Description

1 82079

Menetelmä ja laite selluloosan jatkuvaksi keittämiseksi Tämä keksintö kohdistuu menetelmään ja laitteeseen selluloosan jatkuvaksi keittämiseksi ja erityisesti sellaiseen menetelmään ja laitteeseen, jossa haketta ensin kyllästetään valkolipeällä erillisessä imeytystornissa, minkä jälkeen näin kyllästetty hake siirretään pystykeittimen yläosaan keittoa varten ja jossa keittimestä saadut kuumat jäteliemet saatetaan altiiksi paisuntahaihdutukselle lämmön talteenot-tamiseksi niistä höyryn muodossa ennen jätelienten johtamista kemikaalien talteenottoon.

Edellä mainittua tyyppiä olevissa kaksiastiakeittimissä puuhake ja keittolipeä syötetään ensin paineen alaiseen esi-imeytystorniin, jossa lämpötila on noin 125°C. Tässä keiton ensimmäisessä vaiheessa puuhake kyllästetään keit-tolipeällä ja siinä tapahtuu valtaosa reaktioista, jotka eivät ole delignifiointia, mutta jotka kuluttavat alkalia. Keittoon tarvittavasta alkalista voi kulua 60-70 %. Tämän jälkeen hake ja keittoliemi siirretään varsinaiseen keittimeen, jossa lämpötila nostetaan niin korkeaksi, että delignifiointi tapahtuu. Lämpötila on yleensä 160-170°C ja lämmitys suoritetaan joko johtamalla korkeapainehöyryä suoraan keittimeen tai käyttäen lämmönvaihtimia, joiden kautta keittolientä kierrätetään. Hake-keittoliemiseosta pidetään keittolämpötilassa, kunnes haluttu delignifioin-tiaste on saavutettu. Tämän jälkeen seoksesta erotetaan kuuma jätelipeä, joka korvataan keittimen jäähdytys- tai pesuvyöhykkeestä saatavalla kylmemmällä pesulipeällä. Pesu-lipeämäärästä riippuen keittimestä erotettu jätelipeän ja pesulipeän seos eli jäteliemi on kylmempää tai suurin piirtein samassa lämpötilassa kuin keittovyöhyke. Sulfaattime-netelmällä suoritetussa keitossa lientä kutsutaan mustali-peäksi.

Tavallisesti näin saatu jäteliemi johdetaan yhden tai useamman paisuntahaihdutusastian kautta varastosäiliöön ja edelleen tehtaan keittokemikaalien talteenottolaitoksille.

2 82079

Mainituissa paisuntahaihdutusastioissa on portaittain pienenevä paine. Jäteliemestä erottuu näissä paisuntahaihdutusastioissa höyryä ja samalla liemi jäähtyy painetta vastaavaan tasapainolämpötilaan. Muodostunutta höyryä käytetään hyväksi mm. keiton alkuvaiheen lämmitykseen, hakkeen pasu-tuksessa, keittimen pesuvaiheen lämmitykseen ja kuuman veden valmistukseen.

Viimeaikaiset tutkimustulokset muunnetuista keitto-olosuhteista antavat aiheen olettaa, että jos sulfaattikeitossa käytetään keiton alkuvaiheessa mustalipeää lämmitykseen ja imeytykseen, niin massan lujuus ja laatu saadaan parannetuksi merkittävästi. Nämä tulokset on saatu jaksottain toimivassa niin kutsutussa eräkeitinlaitoksessa. Jatkuvatoimiseen keittämöön ei menetelmää ole sovellutettu.

Siten tunnetaan esim. FI-patentista 33722 johdannossa mainittua tyyppiä oleva menetelmä ja laite lastujen kyllästämiseksi keittoliuoksella varsinaisesta selluloosan keit-timestä erillisessä ja suljetussa impregnoimistilassa, jolloin kyllästettyjen lastujen kuljettamiseen keittimeen on ehdotettu käytettäväksi kuumaa jäteliuosta. Tästä jäte-liuoksesta on kuitenkin jo tekniikan tason mukaisesti tavanomaisella tavalla otettu talteen lämpöä paisuntahaihdut-tamalla.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on näin ollen ensinnäkin parantaa tällaisten keittimien lämpötaloutta ja sen lisäksi parantaa keitetyn massan laatua, tärpätin saantoa, alentaa keittokemikaalien kulutusta, jäteliemen viskositeettia ja parantaa keittimen toimintavarmuutta.

Keksinnön pääasialliset tunnusmerkit ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 1.

Esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä olennaisesti koko keittimestä erotettu kuuma ja keittimen paineessa oleva jäteliemimäärä käytetään kyllästetyn hakkeen siirtämiseen keittimen yläosaan, jolloin jäteliemen sisältämä lämpöener-

II

3 82079 gia saadaan mahdollisimman tehokkaasti käytetyksi hyväksi keittoprosessissa. Vasta tämän jälkeen, kun siirtoon käytetty liemi on erotettu keittimen yläosassa hakkeesta, saatetaan osa tästä siirtoliemestä altiiksi paisuntahaihdutuk-selle tavanomaiseen tapaan lämmön talteenottamiseksi siitä höyryn muodossa ennen sen johtamista kemikaalien talteenottoon. Keittimestä erotettu jäteliemi sekoitetaan siten kokonaisuudessaan kyllästettyyn hakkeeseen, kun taas sitä vastaava osa keittimen yläosasta erotetusta siirtoliemestä johdetaan paisuntahaihdutukseen ja siitä edelleen kemikaalien talteenottoon.

Esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteella voidaan siten entistä suurempi osa keittimestä poistetun jäteliemen lämpösisällöstä käyttää suoraan hyväksi keiton lämmitykseen ilman, että ensin tarvitsisi paisuntahaihduttaa tätä jätelientä höyryn kehittämiseksi, jota sitten käytettäisiin keiton lämmitykseen. Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan siten keittimeen siirrettävän kyllästetyn hakkeen lämpötila nostaa tavanomaisesta noin 125°C:sta noin 140-145°C:seen. Höyryä tarvitaan tällöin vain noin puolet tavanomaisesta kulutuksesta. Tästä huolimatta voidaan jäte-liemestä edelleenkin ottaa talteen lämpöä paisuntahaihdut-tamalla sitä, jolloin siitä saatava höyrymäärä edelleenkin hyvin riittää keiton alkuvaiheen lämmitystarpeisiin. Kokonaisuutena keksinnön mukainen menetelmä parantaa siten jatkuvatoimisen keittimen lämpötaloutta merkittävästi.

Tutkimukset ovat osoittaneet, että sulfaattikeitossa saatava mustalipeän viskositeetti alenee jos sitä pidetään alkali-sena korkeassa lämpötilassa. Tästä on etua lipeän jatkokäsittelyssä, sen haihduttamisessa, pumppaamisessa, varastoinnissa ja polttamisessa. Keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteella on mahdollista pitää jäteliemi korkeassa lämpötilassa valinnanvaraisen ajan ja näin saada otolliset olosuhteet niille reaktioille, jotka johtavat liemen viskositeetin pienenemiseen. Keksinnön suositussa suoritusmuodossa keitosta erotettua kuumaa paineen alaista mustali- 4 82079 peää johdetaan siten suljetun jäteliemiastian kautta viiveellä siirtoliemikiertoon.

Jatkuvatoimisessa sulfaattikeittämössä tärpättiaineiden talteenotto on tunnetusti epätäydellistä. Tärpättiaineet rikastuvat keittimen kiertoihin, jolloin suuri osa seuraa massan mukana ja haihtuu myöhemmin eri tuotanto-osastoilla ilmaan. Keksinnön mukaisella menetelmällä on mahdollista parantaa tärpätin talteenottoa, sillä että nämä aineet nyt rikastuvat täydellisemmin mustalipeään.

Jäteliemen jäännösalkali voi monestakin syystä olla korkea. Suuri jäännösalkalin määrä merkitsee suurempaa kustannusta keittokemikaalien talteenotossa ja tarkoitukseen tarvitaan myös suuremmat talteenottolaitokset. Eräässä tapauksessa jäännösalkalien määrä voi olla jopa kolmannes keittoon annostelluista aktiivisista keittokemikaaleista. Keksinnön mukaisessa menetelmässä palautetaan jäännösalkalia ja näin mahdollistetaan myös pienempi keittokemikaalien kulutus. Tämän seikan merkitys korostuu niin kutsutussa jatketussa keittomenetelmässä. Keksinnön mukaisessa menetelmässä puu-haketta kyllästetään siten ainoastaan oleellisesti niin suurella määrällä keittolipeää kuin kyllästys tässä vaiheessa edellyttää, kun taas loput keittolipeästä johdetaan keittimen yläosaan ennen keittovyöhykettä.

Tavanomaisessa jatkuvatoimisessa keittimessä poistetaan keittoliemi keittimen paineesta säätöventtiilin kautta huomattavan alhaiseen paineeseen. Liemen erottamiseen on keittimessä sihdit. Mikäli sihdit tukkeutuvat, voi niiden yli syntyä jopa 10 baarin paine-ero. Sihdit eivät yleensä ole rakennettu kestämään näin korkeita paineita, joten ne rikkoutuvat helposti. Keksinnön suositussa suoritusmuodossa ei sihtien yli voi syntyä näin suurta paine-eroa, mikä parantaa keittimien käyttöturvallisuutta. Keksinnön eräässä suoritusmuodossa jäteliemiastian ja siirtoliemiastian yläosa on yhdistetty keittimen yläosaan, niin että kaikissa ylläpidetään sama höyrynpaine. Jäteliemiastia on tällöin edullisesti alempana kuin keittovyöhykkeen ja pesuvyöhykkeen

II

5 82079 välissä oleva sihti paine-eron aikaansaamiseksi keittimen ja jäteliemiastian välillä. Tässä suoritusmuodossa sihdin yli ei voi syntyä mitään suuria paine-eroja vaan korkein paine-ero on nestepintojen korkeuseron synnyttämä hydrostaattinen paine.

Keksintöä selostetaan alla lähemmin viitaten oheiseen piirustukseen, joka esittää virtauskaaviota keksinnön suositusta suoritusmuodosta.

Piirustuksessa on imeytystorni merkitty yleisesti viitenumerolla 1 ja painekeitin yleisesti viitenumerolla 2. Hake 11 syötetään hakesiiloon 7 ja annostellaan siitä edelleen pasutusastiaan 8, jossa haketta pasutetaan höyryllä 22. Haketta voidaan jo hakesiilossa 7 lämmittää höyryllä 23. Pasutusastiasta 8 haketta syötetään imetystorniin 1 keit-tolipeällä 10, jota johdetaan keittolipeäkiertoon 28, kun taas ylimääräinen keittolipeä erotetaan imeytystornin 1 yläosasta ja palautetaan keittolipeäkiertoon 28. Keittolipeää 10 lisätään niin paljon kuin mitä tarvitaan imeytykseen, se on ainoastaan niin paljon alkalia kuin mitä imeytyksessä kuluu. Imetystornin 1 alaosassa 27 kyllästettyyn hakkeeseen sekoitetaan jätelientä johdosta 14 niin paljon, että hake saadaan johdossa 12 siirretyksi painekeittimen 2 yläosaan. Keittimen 2 yläosassa on erotuslaite 26, jolla hake erotetaan kiertoliemestä, joka palautetaan johdossa 13 ja edelleen johdossa 14 imeytystornin alaosaan 27.

Loput keittolipeästä 10 lisätään esilämmittimessä 9 lämmitettynä keittimeen 2 ennen keittovyöhykettä 24. Keittovyö-hykkeen 24 alapuolella on pesuvyöhyke 25, jonka alapäähän lisätään pesulipeä 15 ja poistetaan pestyä massaa 16. Keitto- ja pesuvyöhykkeen välillä on sihti 19, jolla jätelipeän ja pesulipeän seosta eli jätelientä erotetaan keittimestä ja johdetaan putkijohdossa 18 suljettuun jäteliemiastiaan 3 ja siitä edelleen viiveellä siirtoliemikiertoon eli johtoon 14. Johtojen 13 ja 14 väliin voidaan lisäksi sovittaa siirtoliemiastia 4, joka johdon 21 välityksellä on yhdistetty ensimmäiseen paisuntahaihduttimeen 5, josta saadaan 6 82079 höyryä 22, ja edelleen toiseen paisuntahaihdutusastiaan 6, josta saadaan höyryä 23, ja josta saatu jäähtynyt liemi johdetaan edelleen haihduttamolle 17 kemikaalien talteenottoa varten. Siirtoliemiastiasta 4 poistetaan johtoa 21 pitkin paisuntahaihdutukseen yhtä suuri määrä lientä kuin mitä keittimestä 2 palautetaan jätelientä johdossa 18 jäte-liemiastian 3 kautta siirtoliemikiertoon.

Jäteliemiastia 3 ja siirtoliemiastia 4 on yläosastaan yhdistetty keittimen 2 yläosaan niin, että niiden höyrytilat ovat samassa paineessa. Tällöin jäteliemiastia 3 on sovitettu sellaiseen tasoon, että siinä olevan nestetaso on huomattavasti alempana kuin nestetaso keittimessä 2, edullisesti 10-50 metriä alempana keittimen ja jäteliemiastian koosta riippuen. Tällöin lientä valuu keittimestä 2 johtoa 18 pitkin jäteliemiastiaan 3 ainoastaan niiden välisen hydrostaattisen paine-eron ansiosta ja näin ollen sihtiin 19 ei voi kohdistaa niin suurta paine-eroa, että se saattaisi rikkoutua .

Keksinnön mukaisessa menetelmässä ja laitteessa jäteliemen 18 koko lämpömäärä tulee hyväksikäytetyksi kyllästetyn hakeen lämmitykseen johdossa 12 ja silti siirtoliemikierros-ta 12, 13 ja 14 poistetusta jäteliemestä 21 saadaan paisun-tahaihduttamalla 5 ja 6 riittävästi höyryä 22 ja 23 hakkeen lämmitykseen ja pasutukseen 8. Tärpättiaineiden talteenotto on myös entistä helpompaa, koska ne rikastuvat entistä täydellisemmin poistettuun jäteliemivirtaan (21). Koska jäteliemiastia 3 on samassa paineessa kuin keitin 2 ei sihtiin 19 kohdistu suuria paine-eroja, ainoastaan keittimen 2 ja jäteliemiastian 3 pinnan korkeuksien välisen eron määrittelemä hydrostaattinen paine-ero. Jäteliemiastia voidaan lisäksi tehdä niin suureksi, että jäteliemen viskositeetin pienenemiselle tarjoutuu riittävän pitkä reaktioaika .

Il

Claims (8)

1. Menetelmä selluloosan jatkuvaksi keittämiseksi, jolloin a) puuhaketta (11) kyllästetään (1) keittolipeässä (10), b) keittolipeällä kyllästettyä puuhaketta sekoitetaan (27) jäteliemen (18) kanssa sen siirtämiseksi (12) painekeit-timen (2) yläosaan, c) edellisessä vaiheessa puuhakkeen siirtämiseen käytetty siirtoliemi erotetaan (26) kyllästetystä puuhakkeesta keittimen (2) yläosassa ja palautetaan (13, 14) edelliseen vaiheeseen, d) haketta johdetaan keittimessä (2) alaspäin keittovyöhyk-keeseen (24) ja edelleen pesuvyöhykkeeseen (25), e) keitto- ja pesuvyöhykkeen välistä (19) poistetaan jäte-ja pesulipeän seosta eli jätelientä (18), ja f) osa (21) keittimestä (2) poistetusta siirtoliemestä (13) paisuntahaihdutetaan (5, 6) lämmön talteenottamiseksi siitä höyryn (22, 23) muodossa, tunnettu siitä, että jäteliemi (18) johdetaan vaiheeseen b) kun taas sitä vastaava osa (21) keittimen (2) yläosasta erotetusta (26) siirtoliemestä (13) johdetaan vaiheeseen f) ja siitä edelleen kemikaalien talteenottoon (17).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jätelientä (18) johdetaan suljetun tilan (3) kautta viiveellä vaiheeseen b).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keittimen (2) ja mahdollisesti suljetun tilan (3) yläosa pidetään höyrytaasissa, edullisesti samassa paineessa.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puuhaketta (11) kyllästetään vaiheessa a) ainoastaan oleellisesti niin suurella määrällä keittolipeää (10) kuin kyllästys (1) tässä vaiheessa edellyttää kun taas loput keittolipeästä (10) johdetaan keittimen (2) yläosaan ennen keittovyöhykettä (24). 8 82079

5. Laite selluloosan jatkuvaksi keittämiseksi/ jossa on imeytystorni (1), painekeitin (2), putki (28) hakkeen (11) ja keittolipeän (10) syöttämiseksi imeytystornin (1) yläosaan, jonka alaosassa on elin (27) jäteliemen sekoittamiseksi kyllästettyyn hakkeeseen, johto (12) kyllästetyn hakkeen ja jäteliemen seoksen siirtämiseksi keittimen (2) yläosaan, jossa on laite (26) siirtoliemen erottamiseksi hakkeesta ja putkijohto (13, 14) siirtoliemen palauttamiseksi imeytystornin (1) alaosassa olevaan sekoituselimeen (27), tulojohto (15) pesulipeän johtamiseksi keittimen (2) alaosaan ja poistojohto (16) pestyn selluloosamassan poistamiseksi siitä, keittimen (2) keittovyöhykkeen ja pesuvyöhyk-keen välissä oleva sihti (19) jätelipeän ja pesulipeän seoksen eli jäteliemen erottamiseksi ja putki (18) erotetun jäteliemen poistamiseksi keittimestä (2), ja paisuntahaih-duttimia (5, 6) lämmön talteenottamiseksi keittimestä poistetusta liemestä höyryn muodossa, tunnettu siitä, että jäteliemen poistoputki (18) on jäteliemiastian (3) välityksellä yhdistetty siirtoliemikiertoon (12, 13, 14), josta sitä ennen on poistohaaroitus (21) paisuntahaihduttimien (5, 6) kautta kemikaalien talteenottoon (17).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että siirtoliemen poistohaaroitus (21) on yhdistetty siir-toliemikierrossa olevaan siirtoliemiastiaan (4).

7. Patenttivaatimuksien 5 ja 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että jäteliemiastian (3) ja siirtoliemiastian (4) yläosa on yhdistetty keittimen (2) yläosaan, niin että kaikissa saadaan ylläpidetyksi sama höyrynpaine.

7 82079

8. Patenttivaatimuksien 5, 6 tai 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että jäteliemiastia (3) on alempana kuin keittovyöhykkeen (24) ja pesuvyöhykkeen (25) välissä oleva sihti (19) hydrostaattisen paine-eron aikaansaamiseksi keittimen (2) ja jäteliemiastian (3) välillä. li 9 82079