NO165601B - Behandling av hoeyutbyttemasse. - Google Patents

Description

Nærværende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for behandling av mekaniske masser som er fremstilt av vegetabilsk råmateriale, hovedsakelig vedmateriale. På grunn av at råma-terialet inneholder harpiks som ikke fjernes på kjemisk vei eller annen måte ved selve fremstillingen av den mekaniske massen, som fremstilles ved hjelp av mekaniske midler som f.eks. ved sliping av stokker eller ved raffinering av ved-flis bør harpiksen fjernes fra massen etter at massen er fremstilt.

Harpiks er en ikke ønskelig bestanddel av massen, og utgjør

en komplisert blanding av komponenter som finnes i veden, og som er innelukket i margstråleceller, parenkymceller og har-pikskanaler. Blant harpiksens bestanddeler kan nevnes: steroler, vokser, glycerider, harpikssyrer, terpener og fett-syrer. I mekaniske masser som også går under benevnelsen høy-utbyttemasser på grunn av at en betydelig større del av veden nyttiggjøres sammenlignet med mekaniske masser, så har harpiksen følgende negative egenskaper: - gir lukt og smak til livsmidler som pakkes i kartonger som inneholder høyutbyttemasse (spesielt væskekartong) - harpiksen har en hydrofob natur og hydrofoberer fibrene, hvilket er en ulempe for absorberende massekvaliteter såsom tissue- og fluffmasse.

I forbindelse med fremstillingen av massen etterstrebes således en fjerning av harpiksen fra fibrene.

Den vanlige anvendte metoden for dette innebærer at massen fortynnes til 3-5% konsentrasjon, hvoretter den oppbevares un-. der 15 - 30 minutter i en tank ved 50 - 80°C. Deretter pumpes massen til en presse, hvor den presses til et tørrstoffinn-hold som vanligvis overstiger 30%. Den avpressede væsken, det såkalte pressatet, inneholder da bl.a. en del av harpiksma-terialet som derved avskilles fra massen. Massen fortynnes deretter i ytterligere en tank med 15 - 30 minutters oppholdstid, presses på nytt etc. Et fritt antal valgte pressetrinn kan således anordnes i serie inntil den ønskede harpiksreduksjonen i massen er oppnådd.

Nærværende oppfinnelse etterstreber å forenkle harpiksfjerningen, og da spesielt med henblikk på å redusere den relativt lange tiden som medgår ved konvensjonelle metoder. Her-ved kan på markedet forekommende maskiner og utrustning ut-nyttas på en ny og mer effektiv måte, samtidig som man oppnår andre fordeler slik det fremgår av nedenstående. Nærværende oppfinne]se bygger på at det overraskende er funnet at dersom massen utsettes for fullt utviklet turbulens uten forutgående oppholdstid i en tank eller lignende umiddelbart før avvanning eller pressing, blir harpiksavskillingen vel så effektiv som den som oppnås ved pressing ifølge det konvensjonelle systemet som forutgås av 15 - 30 minutters oppholdstid i en tank. Videre oppnås den etterstrebede harpiksav-skillings-effekten ved hjelp av kun høyturbulensbehandling uten nevneverdig oppholdstid også ved så høy massekonsentrasjon som 7 - 20%, fortrinnsvis 8 - 15%, hvilket resulterer i mindre væske til avløp og mindre pumpearbeide. Den kraftige turbulensen avstedkommes på forskjellige måter, f.eks. ved anvendelse av en eller annen type kvern, f.eks. skivekvern, d.v.s. en såkalt raffinør eller noe annet apparat som avsted-kommer fullt, utviklet turbulens, og da eventuelt i kombina-sjon med pumping, siling eller blanding av massen. De karak-teristiske trekk ved oppfinnelsen fremgår av de etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere beskrives under hen-visning Ml følgende tegningsflgurer, hvor: Fig. 1 viser en skjematisk skisse av deloperasjoner med to trinn for å fjerne harpiks, og som består av fortynning - turbulensgenerering - avvanning; Fig. 2 viser det samme som fig. 1, men med massen resirkuler-ende delvis gjennom første turbulenstrinnet; Fig. 3 viser en skjematisk skisse som mer konkret viser et eksempel med pumpe - skruepresse - fortynning - pumpe - skruepresse; Fig. 4 viser en skjematisk skisse med 2-trinns turbulensgc-nerering med pumpe og sil i serie for avvanningen; Fig. 5 viser en skjematisk skisse med lagring mellom turbu-lenstrinnene i fig. 4, i dette tilfelle med et ned-strømstårn; Fig. 6 viser en skjematisk skisse med turbulenspumpen etterfulgt av en valsepresse før avvanningen; og Fig. 7 viser en skjematisk skisse av en raffinør som høytur-bulensgenerator før uttynning og vanning.

I fig. 1 mates den mekaniske høyutbyttemassen fra venstre mot høyre, og fortynnes i trinn 10 til en konsentrasjon pa 7 - 20-s, hvoretter massen med denne konsentrasjon ledes videre til turbulenstrinnet 11, hvor temperaturen kan ligge mellom ca. 50 - 150°C, fortrinnsvis ca. 70 - 120°C, hvoretter massen etter behov Jean fortynnes til 5 - 20%, fortrinnsvis 10 - 15% innen den føres inn i avvanningstrinnet 12, hvor en del av væsken i massen fjernes som pressat 16. I dette tilfelle ledes massen videre til en lignende behandling i serie, nemlig fortynning i trinn 13, turbulens i trinn 14 og avvanning i trinn 15, og da tilsvarende trinnene 10, 11 og 12. Deretter forlater massen slik som antydet med pil 18 harpiksfjernings-systemet, og går til en etterfølgende behandling, eller hvis så ønsket til ytterligere fortynning - turbulens - avvanning.

Høyturbulensbehandlingen i trinn 11 og 14 ovenfor kan ha en varighet på opp til 60 sekund, fortrinnsvis 0,2 - 10 sek. i hvert trinn, og noe lengre hvis massen delvis resirkuleres gjennom turbulensgeneratoren som vist i fig. 2 nedenfor.

Temperaturen ved turbulensbehandlingen er som nevnt ca. 50 - 150°C, men man kan vente seg høyere effekt ved høyere temperatur. Hvis den mekaniske massen er fremstilt i en raffinør har massen normalt en temperatur på 100°C eller høyere, mens temperaturen i selve malesonen i raffinøren ligger høyere enn temperaturen på den utgående massen.

I samband med høyturbulensbehandlingen kan det være hensiktsmessig i dette trinn å blande inn eventuelle hjelpekjemika-lier for å forbedre harpiksfjerningen, som f.eks. pH-juster-ende kjemikalier eller dispergeringshjelpemidler. Kjemika-Jiene kan da tilføres turbulenssonen hvor blandingseffekten er stor.

Oet fremgår at prosessen vel kan tenkes å arbeide under over-trykk inklusive ett eller flere under trykk værende avvannings-eller pressetrinn.

Ved iiertrinnsavvanning håndteres pressatet hensiktsmessig i motstrøm mot massestrømmen, slik at pressat fra et trinn anvendes for fortynning før forutgående turbulens- og avvann-ingstrinn. På grunn av at det er ønskelig med en høy temperatur :i hele systemet, må man regne med å forvarme tilført fortynningsvann. Hvis massen kommer fra et raffineringstrinn er den,som nevnt ovenfor,normalt i seg selv varm, og inneholder dessuten vann og damp av høy temperatur. Ved å la dampen kon-densere på massen og derved varme tilført fortynningsvann, så kan behov for separat forvarming av fortynningsvann minskes.

I fig. 2 er det vist et system som stort sett ligner det som er vist i fig. 1, og da med fortynning i trinn 20, turbulens

I i rinn 21, avvanning i trinn 22 og fortynning i trinn 23, hvoretter massen kan gå til ytterligere turbulens etc. Her er det imidlertid vist en resirkulasjonsledning 24 for masse om-kring turbulenstrinnet, hvorved en del av massen går gjennom turbulens trinnet to ganger for om mulig å få noe høyere effekt på systemet.

Fig. 3 viser hvilke maskiner eller anordninger som kan anvendes for et system ifølge fig. 1, hvor massen først føres til en pumpe 31, som kan være en sentrifugalpumpe som er forsynt med turbulensgenerator, og som er i stand til å pumpe masse av mellomkonsentrasjon, d.v.s. ca. 8 - 15%. Pumpen 31 pumper massen direkte inn i en skruepresse 32, hvorfra pressatet føres til en bortledende renne 30. Fra skruepressen 32 føres massen til pumpestupet 33, hvor fortynningsvæske 34 tilsettes og blandes inn i massen før pumpen 3 5 som er av samme type som pumpe 31, hvorfra massen føres til en andre skruepresse 36. Fra sistnevnte føres pressatet 37 i motstrøm tilbake, delvis som fortynningsvæske 39 før pumpen 31, og dels som fortynningsvæske 38 etter den første skruepressen 32.

De her viste pumpene 31 og 35 er av sentrifugaltype og arbeider etter det prinsipp at de i sine innløp har en spesiell fluidi-sator eller turbulensgenerator, som skaper store skyvekrefter og høy turbulens i den relativt tykke massen, som derved fluidiseres slik at den blir pumpbar. Eventuelt kan en eller flere høyturbulens-blandere innkoples i systemet for å gi ytterligere effekt, og da spesielt hvis det samtidig skal blandes inn kjemikalier. Høyturbulensen kan finne sted under en tid på maksimalt 60 sekund.

I fig. 4 vises et tilsvarende system for fjerning av harpiks som det som er beskrevet ovenfor, men da med den forskjell at det mellom pumpen og pressen er montert en sil. Fra pumpen 41 går massen til silen 42 og deretter til pressen 43. Fra silen er det vist en rejektmengde 44, og fra pressen et pressat 45. Silen er i stand til å sile masse av samme konsentrasjon som den som pumpes av pumpen, d.v.s. ca. 8 - 15%, og arbeider ifølge det prinsipp at massen i silen fluidiseres før og delvis under silingen.

Fig. 5 viser et system i likhet med fig. 4, men med lagrings-mulighet, med pumpe 51, tårn 52, pumpe 53, sil 54 og presse 55. Mellom pumpene for silen er det i dette tilfelle innsatt en lagringstank eller et tårn 52, hvilket i visse tilfeller kan være fordelaktig.

I fig. 6 er det vist et system med valsepresse 62 istedenfor skruepresse, og hvor pumpen 61 er innkoplet foran. Det er således klart at avvanningen ikke er knyttet til skruepressen eller noen spesiell type maskin, men at man kan anvende den ty-pe som i hvert enkelt tilfelle er hensiktsmessig.

I fig. 7 vises et eksempel på at turbulensen kan avstedkommes med en annen utrustning, og da i dette tilfelle av en raffinør 70 med fortynningsvæsketilsetning 72 etterfulgt av en skruepresse 71, men,som sagt ovenfor, kan også i dette tilfelle skruepressen erstattes med en annen type maskin.

EKSEMPEL

For ytterligere å eksemplifisere oppfinnelsen skal det nedenfor redegjøres for resultater fra en laboratoriefremstilt kjemi-termomekar.i.sk masse (CTMP-masse) . I en laboratorieraff inør ble det fremstilt en CTMP-masse med freeness på ca. 650 ml CSF (Canadian Standard Freeness) som var behandlet på følgende måte:

Behannling 1

Massen ble fortynnet til 5% konsentrasjon og oppbevart under langsom omrøring i et kar under 30 minutter ved 60°C. Deretter ble massen presset ved ren kompresjon til et tørrstoffinnhold på ca. 251. Harpiksmengden ble bestemt på den vaskede massen og i pressatet ifølge DKM-analysemetoden (DKM = diklormetan).

Beh andling 2

Massen ble fortynnet til 5% ved 60°C og ble deretter presset umiddelbart ved hjelp av kompresjon til ca. 25% tørrstoffinn-hold. DKM-harpiks ble bestemt i den vaskede massen og pressatet .

Bahandling 3

Massen ble fortynnet til 10% og fluidisert under ca. 2 sekund ved en romtemperatur på 60°C. Deretter ble massen presset ved hjelp av kompresjon til ca. 25% tørrstoffinnhold. DKM-harpiksen

ble bestemt i den pressede massen og pressatet.

Følgende tabell viser resultatene av de tre behandlingene:

Hvis man tar i betraktning usikkerheten ved målingene så fremgår det tydelig av tabellen at gjenværende harpiks, målt som DKM i massen, er den samme for behandling 1 og 3, d.v.s. kon-vensjonell forbehandling hhv. høyturbulensbehandling. Videre vil man se at det på grunn av den høyere inngående konsentrasjonen ved høyturbulensbehandlingen, så er konsentrasjonen av DKM-harpiks i pressatet mer enn dobbelt så høy som ved konven-sjonell forbehandling av massen. Således vil kanskje den vik-tigste konsekvensen av nærværende oppfinnelse være at avløpet fra en presseoperasjon blir betydelig mer konsentrert enn det som normalt er tilfelle. Andre fordeler vil være en lavere investeringsomkostning og energibesparing ved håndtering av væskestrømmen ved høy konsentrasjon.

Spesielt ved prosessystemer ifølge fig. 4 og 5 har man i til-legg til fjerningen av harpiks muligheter for å avstedkomme latency-fjerning. Et system for latency-fjerning ved hjelp av fluidisering av massen er beskrevet i den amerikanske patent-søknaden nr. 608,191 (innlevert 9. mai 1984).

Etter ovenfor ifølge oppfinnelsen beskrevne behandling av massen før fjerning av harpiks, er det i visse tilfeller ønskelig å bleke massen. Spesielt er det da hensiktsmessig å bleke med peroksyd i ett eller flere trinn. Herved kan også behandling med hydrosulfitt mellom peroksydtrinnene vise seg fordelaktig. Blekesekvensene kan deretter skje med eller uten vasking av masse, f.eks. ved hjelp av pressing mellom bleke-trinnene.

Nærværende oppfinnelse er ikke begrenset til ovenfor angitte eksempler samt anførte resultat og utrustninger, men kan vari-ere innenfor rammen av etterfølgende patentkrav.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for ved avvanning å fjerne harpiks i mekanisk høyutbyttemasse, karakterisert ved at massen før avvanning ved en konsentrasjon på ca. 7-20%, fortrinnsvis 8-15%, utsettes for høy turbulens i ett eller flere trinn, hvorved turbulensen avstedkommes ved hjelp av en anordning som bevirker fullt utviklet turbulens i massen under maksimalt 60 sek.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at turbulensen avstedkommes ved hjelp av enten en kvern, f.eks. skivekvern av raffinør-type, en separat turbulensgenerator, en sentrifugalpumpe, en sil eller en blander, som gir fullt utviklet turbulens i massen ved den aktuelle massekonsentrasjonen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at turbulensgeneratoren er plassert ved innløpet til en sentrifugalpumpe, og utgjør en del av denne.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at massen både utsettes for turbulens og avvanning flere ganger i serie med fortynning etter hver avvanning.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at en del av massen resirkuleres gjennom ett eller flere turbulenstrinn.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at ett eller flere turbulenstrinn avstedkommes ved hjelp av pumping og siling i serie.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at massen gis en viss oppholdstid, f.eks. i et tårn mellom pumping og siling.

8. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at temperaturen ved turbulenstrinnet eller -trinnene holdes ved ca. 50-150°C, fortrinnsvis ved ca. 70-120°C.