NO164851B - PROCEDURE FOR REDUCING ENERGY CONSUMPTION BY REFINING CELLULOSE-CONTAINING MATERIAL. - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte for redusering av energiforbruket ved raffinering/maling av celluloseholdig materiale ved tilsetning av alkali til materialet for nøytralisering av syregrupper som er bundet til fiberveggen. Ifølge oppfinnelsen måles pH-verdien i massesuspensjonen ved raffinr-utløpet, alkaliet tilsettes i en mengde som avhenger av den målte pH-verdi for nøytralisering uten overskudd i malingssonen eller umiddelbart før materialet kommer inn i samme, i en mengde på 0,05 - 9 kg/tonn, fortrinnsvis 0,5-5 kg/tonn, passende 1-4 kg/tonn beregnet som NaOH.Process for reducing the energy consumption by refining / grinding cellulosic material by adding alkali to the material for neutralizing acid groups bound to the fiber wall. According to the invention, the pH value in the pulp suspension is measured at the refinery outlet, the alkali is added in an amount which depends on the measured pH value for neutralization without excess in the paint zone or immediately before the material enters the same, in an amount of 0.05-9 kg / ton, preferably 0.5-5 kg / ton, suitably 1-4 kg / ton calculated as NaOH.

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte for redusering av energiforbruket ved raffinering av celluloseholdig materiale, som er i form av flis- eller fibersuspensjon, til foreskrevne, fysiske egenskaper. This invention relates to a method for reducing the energy consumption when refining cellulose-containing material, which is in the form of chip or fiber suspension, to prescribed physical properties.

Fremstilling av mekanisk masse av flis og maling av Production of mechanical pulp from tiles and painting

fibrert masse for å oppnå ønskete egenskaper, krever betydelig tilførsel av energi. Energikostnadene for fremstilling av slik masse og for behandling av massen med sikte på å oppnå gode papirformings-egenskaper, utgjør en vesentlig del av fremstil-lingskostnadene, og i årenes løp har man gjort store anstrengelser for å redusere dette energiforbruk. fibrous pulp to achieve the desired properties requires a significant input of energy. The energy costs for the production of such pulp and for processing the pulp with the aim of achieving good paper-forming properties constitute a significant part of the production costs, and over the years great efforts have been made to reduce this energy consumption.

Noen av disse anstrengelser var rettet mot forbedring av konstruksjonsdetaljer ved de anordninger som ble benyttet for raffinering/maling, såkalte raffinører, men også helt nye konstruksjoner er blitt foreslått og tatt i bruk. Videre er raffineringselementene, raffinørskive-segmentene, som inngår i raffinørene og er essensielle for utførelse av raffineringen, blitt vesentlig forbedret både med hensyn til konstruksjon av segmentmønstrene og av materialvalget samt fremstillingsmetoden. Some of these efforts were aimed at improving the construction details of the devices used for refining/painting, so-called refiners, but completely new constructions have also been proposed and put into use. Furthermore, the refining elements, the refiner disc segments, which are included in the refiners and are essential for carrying out the refining, have been significantly improved both with regard to the construction of the segment patterns and the choice of material as well as the manufacturing method.

Når det gjelder raffinering av flis, har en forbehandling av flisen vist seg å utgjøre et stort fremskritt. Ved denne behandling ble vanndamp under trykk anvendt ved fremstilling av termomekanisk masse, men også kjemikalier ble brukt ved fremstilling av kjemimekanisk masse. Denne utvikling av fremstillingsmetodene var imidlertid ikke bare beregnet på å redusere energiforbruket, men også å oppnå forbedrete egenskaper ved massen, og følgelig også ved det fremstilte papir, samt å oppnå nye avanserte produkter. When it comes to chip refining, a pre-treatment of the chip has proven to be a major advance. In this treatment, steam under pressure was used in the production of thermomechanical pulp, but chemicals were also used in the production of chemical mechanical pulp. However, this development of the production methods was not only intended to reduce energy consumption, but also to achieve improved properties of the pulp, and consequently also of the manufactured paper, as well as to achieve new advanced products.

Denne utvikling i raffinør-teknikken har betydd store fremskritt, men det høye energiforbruk er fremdeles et stort problem. This development in refiner technology has meant great progress, but the high energy consumption is still a major problem.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å rette opp denne situasjon. The purpose of the present invention is to correct this situation.

Oppfinnelsen er basert på den tanke at der bør være et forhold mellom energiforbruket ved malingen/raffineringen til en viss masse-egenskap og det kjemiske miljø i raffinøren, og særlig i det område i raffinøren hvor fiberen ved transport av materialet gjennom utstyret frilegges og behandles, nemlig i malingssonen mellom de roterende raffinørskiver. The invention is based on the idea that there should be a relationship between the energy consumption during the grinding/refining of a certain pulp property and the chemical environment in the refiner, and particularly in the area in the refiner where the fiber is exposed and processed during transport of the material through the equipment, namely in the grinding zone between the rotating refiner discs.

Ifølge oppfinnelsen ble det overraskende funnet at energiforbruket kan reduseres betraktelig,dersom alkali tilsettes cellulosemateriale i raffinøren,.og alkaliet tilsettes materialet i malingssonen eller umiddelbart, før materialet innføres i denne. Det er vesentlig at alkaliet tilsettes uten overskudd. Tilsetningen må nøyaktig tilpasses, og pH-verdien i massesuspensjonen må derfor måles og tilsetningen utføres i samsvar med målingen. According to the invention, it was surprisingly found that energy consumption can be reduced considerably if alkali is added to cellulose material in the refiner, and the alkali is added to the material in the paint zone or immediately, before the material is introduced into it. It is essential that the alkali is added without excess. The addition must be precisely adapted, and the pH value in the pulp suspension must therefore be measured and the addition carried out in accordance with the measurement.

Ifølge oppfinnelsen ble det også funnet at alkaliet må tilsettes i en viss kritisk mengde, nemlig.-,0,5 - 9 kg/tonn, beregnet som NaOH. De overraskende tekniske virkninger som derved oppnås er nærmere omtalt i det følgende i form av tabeller og tilhørende diagrammer. According to the invention, it was also found that the alkali must be added in a certain critical amount, namely 0.5 - 9 kg/ton, calculated as NaOH. The surprising technical effects that are thereby achieved are discussed in more detail below in the form of tables and associated diagrams.

Det er en fremgangsmåte som lenge har vært kjent å It is a method that has long been known to

tilsette forskjellige kjemikalier til en cellulosemasse som strømmer gjennom malingssonen i en raffinør.. Som eksempler på slike metoder kan nevnes tilsetninger av sulfitt-løsninger for å påvirke masseegenskapene. Ved peroksyd-bleking av mekaniske masser ble det foreslått å tilsette blekek,jemikaliene i malingssonen. Blekekjemikaliene kan foruten peroksyd inneholde silikat og sammensatte midler samt også alkali. Disse fremgangs-måter ligger imidlertid langt utenfor rammen av foreliggende oppfinnelse, og er derfor ikke videre omtalt. adding different chemicals to a cellulose mass that flows through the grinding zone in a refiner. Examples of such methods include the addition of sulphite solutions to influence the mass properties. In the case of peroxide bleaching of mechanical pulps, it was suggested to add the bleaching chemicals in the paint zone. In addition to peroxide, the bleaching chemicals may contain silicate and compound agents as well as alkali. However, these methods are far outside the scope of the present invention, and are therefore not discussed further.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i dét følgende ved hjelp av to eksempler som angir komparative tester og med henvisning til de medfølgende tegninger, hvor fig. 11 og 2 viser energiforbruket som en funksjon av mengden av tilsatt alkali ved en viss angitt hhv. slitindeks og lysspredningskoeffisient, og fig. 3 og 4 viser lysabsorpsjonskoeffisienten og ISO-lysheten som en funksjon av mengden av tilsatt alkali ved maling til likt energiforbruk. The invention is described in more detail in the following with the help of two examples which indicate comparative tests and with reference to the accompanying drawings, where fig. 11 and 2 show the energy consumption as a function of the amount of added alkali at a certain specified resp. wear index and light scattering coefficient, and fig. 3 and 4 show the light absorption coefficient and ISO lightness as a function of the amount of added alkali when painting at equal energy consumption.

Termomekanisk masse ble fremstilt i en pilot-fabrikk i henhold til følgende prinsipp: akseptfraksjonen fra et granflis-parti ble dampet ved 100°C i 15 minutter, hvoretter den ble vann-impregnert. Flisen, som da hadde et tørrstoffinn-hold på 39 %, ble forvarmet ved 127°C i 5 minutter med direkte damp. Flisen ble deretter raffinert i et raffinør-trinn til masse av forskjellige freenessgrader. Ved raffineringen ble 4 kg NaOH pr. tonn knusktørr flis tilsatt for oppnåelse av minimalt forbruk av elektrisk energi til en viss slitindeks og lysspredningskoeffisient ifølge oppfinnelsen. Se fig. 1 og 2. Referansemasse ble fremstilt på samme måte som ovenfor angitt, bortsett fra at bare vann ble tilsatt på vanlig måte ved raffineringen (fortynningsvann blir alltid tilsatt ved raffinering av flis for fremstilling av mekanisk masse). Også referansemassen ble fremstilt til forskjellige freenessgrader. Den alkali-behandlete masses og referansemassens karakteristika ble så sammenliknet i henhold til følgende tabell 1. Massenes egenskaper er i dette tilfelle sammenliknet på grunnlag av en bestemt slitindeks-verdi. Alle egenskaper bestemmes ifølge SCAN, bortsett fra STFI-flisinnholdet, som er en forholdsvis ny optisk metode beskrevet i STFI-informasjon serie A nr. 429 og lysabsorpsjonskoeffisienten, k, målt ved 457 nm ifølge SCAN-forskning nr. 107. Thermomechanical pulp was produced in a pilot plant according to the following principle: the acceptance fraction from a spruce chip batch was steamed at 100°C for 15 minutes, after which it was water-impregnated. The chip, which then had a dry matter content of 39%, was preheated at 127°C for 5 minutes with direct steam. The chip was then refined in a refiner step to pulp of different degrees of freedom. During the refining, 4 kg of NaOH per tonnes of dry chips added to achieve minimal consumption of electrical energy to a certain wear index and light scattering coefficient according to the invention. See fig. 1 and 2. Reference pulp was prepared in the same way as above, except that only water was added in the usual way during refining (dilution water is always added when refining wood chips for the production of mechanical pulp). The reference mass was also prepared to different degrees of freedom. The characteristics of the alkali-treated pulp and the reference pulp were then compared according to the following table 1. The properties of the pulps are in this case compared on the basis of a specific wear index value. All properties are determined according to SCAN, except for the STFI chip content, which is a relatively new optical method described in STFI Information Series A No. 429 and the light absorption coefficient, k, measured at 457 nm according to SCAN Research No. 107.

En alternativ beskrivelse av sammenlikningen mellom massene er vist i tabell 2 hvor sammenlikningen er utført ved samme forbruk av elektrisk energi. Massenes, egenskaper bestemmes på samme måte som ovenfor. An alternative description of the comparison between the masses is shown in table 2, where the comparison is carried out with the same consumption of electrical energy. The properties of the masses are determined in the same way as above.

Sammenlikningen ifølge tabell 1 viser at tiltross for en besparelse på opptil 450 kWh/t, oppnås ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen en masse som har samme, eller i visse tilfeller (slitindeks, STFI-flisinnhold, DKM og freeness) til og med bedre egenskaper. Ved sammenlikning ifølge tabell 2 er alle egenskaper av interesse, f.eks. for avispapir, øyensynlig blitt betydelig forbedret. The comparison according to table 1 shows that despite a saving of up to 450 kWh/h, the method according to the invention achieves a mass that has the same, or in certain cases (wear index, STFI chip content, DKM and freeness) even better properties. When compared according to table 2, all properties are of interest, e.g. for newsprint, has apparently been significantly improved.

Noen sikker forklaring på de betydelige forbedringer ved egenskapene og, alternativt, innsparingen i elektrisk energiforbruk, kan ikke gis. Det er imidlertid sannsynlig at nøytrali-seringen av syreendegruppene på grunn av det tilsatte alkali fører til en øking i svellingskapasiteten til fibrene i virket og massen, hvilket i sin tur øker dens evne til å oppta energi. Grunnen til at der er et optimum skulle i så tilfelle være at No certain explanation for the significant improvements in properties and, alternatively, the savings in electrical energy consumption, can be given. However, it is likely that the neutralization of the acid end groups due to the added alkali leads to an increase in the swelling capacity of the fibers in the wood and pulp, which in turn increases its ability to absorb energy. The reason why there is an optimum would in that case be that

Claims (1)

ved tilsetning av for meget alkali vil svellingen igjen avta på grunn av at syreendegruppene, som nå er negativt ladet, skjermes av et overskudd av positive ioner (fra alkaliet).if too much alkali is added, the swelling will decrease again because the acid end groups, which are now negatively charged, are shielded by an excess of positive ions (from the alkali). Oppfinnelsen er ikke begrenset til de viste eksempler, men kan varieres innenfor rammen av oppfinnelsestanken.The invention is not limited to the examples shown, but can be varied within the framework of the inventive idea. Fremgangsmåte for redusering av energiforbruket ved raffinering/maling av celluloseholdig materiale til forutbestemte styrker-egenskaper og med redusert flis- og harpiksinnhold, ved tilsetning av alkali til materialet for nøytralisering av syregrupper som er bundet til fiberveggen, hvor alkaliet tilsettes materialet i raffineringssonen eller umiddelbart før materialet kommer inn i raffineringssonen,karakterisert ved at alkaliet tilsettes som natriumhydroksyd i en mengde på 0,5 - 9 kg pr. tonn, fortrinnsvis 1 - 4 kg pr. tonn for nøytralisering uten overskudd.Method for reducing energy consumption when refining/grinding cellulosic material to predetermined strength properties and with reduced chip and resin content, by adding alkali to the material to neutralize acid groups that are bound to the fiber wall, where the alkali is added to the material in the refining zone or immediately before the material enters the refining zone, characterized by the alkali being added as sodium hydroxide in an amount of 0.5 - 9 kg per ton, preferably 1 - 4 kg per tonnes for neutralization without surplus.