NO315525B1 - Fremgangsmåte og apparat for fremstilling av cellulosemasse med forbedret kvalitet - Google Patents

Abstract

Det er frembrakt en fremgangsmåte og et apparat for fremstilling av forbedret cellulosemasse, og hvor defibrert masse siktes for fjerning av platerester, mens fibre med lav bindeevne fjernes i hydrosykloner, og avvist materiale fra hydrosyklonene behandles i raffineringsverk. Ved denne fremgangsmåte anvendes en spesiell kombinasjon av særtrekk for hydrosyklonene og volumstrømmen med det formål å fremstille masse som gir produkter med forbedret kvalitet, slik som høyere strekkstyrke, rivestyrke, lysspredning, overflatejevnhet og spesielt lavere planterestinnhold.

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder en fremgangsmåte for fremstilling av forbedret cellulosemasse som gir papir med forbedret strekkstyrke, rivestyrke, dyse-spredning og lavt planterestinnhold, samt et apparat for fremstilling av slik masse.

Ved fremstilling av cellulosemasse, slik som termomekanisk masse (TMP) og kjemitermomekanisk masse (CTMP) legges fiberne fritt i forhold til hverandre og fritt fra lignin. Defibreringsprosessen må utføres på en slik måte at fiberskjæ-ring unngås i så høy grad som mulig, da lange fibre gir høy rivemotstand for det papir som fremstilles fra massen. De fibre som fremdeles er heftet sammen danner såkalte planterester (shives) som kan forårsake banebrudd i papirmaskinen eller en nedsetting av kvaliteten for det papir som fremstilles. For å oppnå høy strekkstyrke og for å unngå fiberstigning ved offsettrykning når papiret utsettes for fukt av vann, kreves det sterk binding mellom fiberne. For å sikre fibre med god bindeevne må fiberne utvikles, hvilket vil si at de må behandles slik at fiberveggen myknes og fiberoverflatene behandles slik at størstedelen av det tynne ytre lag, nemlig primærveggen, blir fjernet og fibriler løsnes fra sekundærveggen. Derved oppnås bedre kontakt mellom sekundærveggene, og eventuelle rester av de lig-ninrike hydrofobe midtre lameller fjernes. Bøyelige fibre er en forutsetning for å kunne oppnå et papir med jevn overflate og som derfor er egnet for å påføres be-legg, særlig for fremstilling av lettvektsbelagt papir.

Den masse som kommer fra siktningsavdelingen inneholder både fibre som er velegnet for fremstilling av papir, og en viss andel av materiale som enten må

viderebehandles, slik som ufullstendig behandlede fibre og planterester, eller også fjernes fra anlegget, slik som sand og barkpartikler. Det finnes også en viss andel av finpartikler, som består av små stykker av midtlamellen og primærveggen, deler av fibriler fra sekundærveggen, parenchymceller, samt korte stykker av avskårne fibre. Mesteparten av finpartikkel-materialet øker papirets styrke og lysspredende evne. For å separere ut fibre med god bindeevne, er det blitt foreslått å bruke sik-ter eller hydrosykloner. Siktene er istand til å separere etter partikkelstørrelse og hydrosykloner kan separeres i overensstemmelse med spesifikt overflateområde. Siktene avviser imidlertid også visse lange fibre, som faktisk burde bli gjenvunnet. Raffinering av det avviste materiale øker fibernes bindingsevne.

Faktorer som særlig påvirker fiberfraksjoneringsevnen for en hydrosyklon er trykkfall, awisningsforhold, hydrosyklongeometri samt den tilførte masseoppslem-ningskonsistens.

Foreliggende oppfinnelse gjelder en prosess for fremstilling av forbedret cellulosemasse og hvor defibrert cellulosemasse siktes for fjerning av planterester, fibre med lav bindingsevne fjernes fra hydrosyklonene, og avvist materiale fra hydrosyklonbehandlingen behandles i et raffineringsverk for avvist materiale, hvor denne masse er da karakterisert ved en kommunikasjon av følgende særtrekk: a) utløpsdiameteren (Db) av hydrosyklonenes basisende er mindre enn 14 mm b) avstanden (Lu) mellom den indre basisendes utløpsåpning og den mest innsnevrede del av spissåpningen er større enn 400 mm, og c) forholdet mellom volumstrømmen gjennom hydrosyklonenes spissåpning (Qa) og volumstrømmen gjennom deres innløpsåpning (Qf) reguleres til å ligge

innenfor intervallet 0,10 - 0,60.

Ut i fra denne prosess er det i hydrosykloner mulig å oppnå tilfredsstillende fraksjonering i samsvar med fiberbindingsevnen og å fremstille en cellulosemasse som gir et papir med forbedret strekkstyrke, rivestyrke, lysspredningsevne og overflatejevnhet.

I en modifisert versjon av oppfinnelsens fremgangsmåte, og hvor det er anordnet en sentralt og aksialt plassert blokkeringsinnretning (B) med sirkulært tverrsnitt i basisendens utløpsåpning for å erstatte parameteren a) ovenfor, er det mulig å ytterligere forbedre prosessen, slik at den er istand til å frembringe papir, som i tillegg til forbedret strekkstyrke, rivestyrke, lysspredningsevne og overflatejevnhet, også har et meget lavt planterestinnhold.

Denne modifiserte fremgangsmåte gjelder således en prosess for fremstilling av forbedret cellulosemasse, hvor defibrert cellulosemasse siktes for fjerning av planterester, fibre med lav bindingsevne fjernes sammen med gjenværende planterester i hydrosykloner, og det avviste materiale fra hydrosyklonbehandlingen videre behandles i et raffineringsverk, slik at nevnte fremgangsmåte er karakterisert ved en kombinasjon av følgende særtrekk: a) avstanden (Lu) mellom utløpsåpningen i indre basis og den mest innsnevrede del av hydrosyklonens spissåpning holdes mindre enn 400 mm b) forholdet mellom den volumetriske strømning (Qa) gjennom hydrosyklonenes spissåpning og den volumetriske strømning (Qf) gjennom deres innløps-åpninger reguleres det å ligge innenfor intervallet fra 0,08 til 0,60, og c) hydrosyklonenes basisutløpskanal forsynes med en sentralt og aksialt anordnet blokkeringsinnretning (B) med sirkulært tverrsnitt, hvor forholdet mellom

denne blokkeringsinnretningsdiameter (Dd) og diameteren av basisutløpsåp-ningen (Db) holdes innenfor intervallet fra 0,1 til 1,2.

Oppfinnelsen gjelder også et apparat for utførelse av denne prosess og hvor cellulosemasse siktes, idet apparatet omfatter hydrosykloner C for utseparering av fibre med lav bindingsevne samt en innretning RR for å raffinere vraket materiale fra hydrosyklonene C, slik at apparatet er karakterisert ved en kombinasjon av følgende særtrekk: a) basisendens utløpsdiameter Db i hydrosyklonene er mindre enn 14 mm b) avstanden Lu mellom utløpsåpningen ved den indre basisende og den

mest innsnevrede del av hydrosyklonenes spissåpning er større enn 400 mm

c) utstyr P, V er anordnet for å opprette en slik volumetrisk strømning Qa gjennom hydrosyklonenes spissåpning at den sammenheng med den volumetriske strømning Qf gjennom hydrosyklonenes innløpsåpning i et forhold Qa/Qf som ligger innenfor intervallet 0,10-0,60.

Oppfinnelsen omfatter et modifisert apparat for utøvelse av oppfinnelsens fremgangsmåte og som har som resultat et meget lavt planterestinnhold, hvor hydrosyklonenes basisutløpskanal er utstyrt med en sentralt og aksialt anordnet blokkeringsinnretning B med sirkulært tverrsnitt. Dette modifiserte apparat utgjør således et apparat for utførelse av oppfinnelsens fremgangsmåte og hvor cellulosemasse siktes, idet apparatet omfatter hydrosykloner C for utseparering av fibre med lav bindingsevne og en innretning RR for raffinering av vraket materiale fra hydrosyklonene C, slik at apparatet da er karakterisert ved en kombinasjon av følgende særtrekk: a) avstanden Lu mellom den indre basisendes utløpsåpninger og den mest innsnevrede del av hydrosyklonenes spissåpning er større enn 400 mm, b) utstyr P, V er anordnet for å opprette en slik volumetrisk strømning Qa gjennom hydrosyklonenes spissåpninger at dens sammenheng med den volumetriske strømning Qf gjennom hydrosyklonenes innløpsåpninger i et forhold Qa/Qf som ligger innenfor intervallet fra 0,08 til 0,60, og c) basisendens utløpskanal i hydrosyklonene er utstyrt med en sentralt og aksialt anordnet blokkeringsinnretning med sirkulært tverrsnitt, hvor forholdet mellom blokkeringsinnretningens diameter Dd og diameteren Db av basisutløpsåp-ningen ligger innenfor intervallet fra 0,1 til 1,2.

Uttrykket «hydrosykloner» ovenfor og i det følgende er ment å bety en eller flere parallellkoplede hydrosykloner, innbefattet såkalte multihydrosyklonaggre-gater.

Skjønt de er spesielt anvendbare på TMP og CTMP, kan fremgangsmåten og apparatet i henhold til oppfinnelsen også anvendes i forbindelse med andre typer cellulosemasser hvor forbedret bindingsevne er ønsket, slik som slagbe-handlet kjemisk masse og masse fremstilt fra gjenvunnede fibre.

Forholdet Qa/Qf som bør ligge innenfor intervallet 0,10-0,60 kan fortrinnsvis holdes innenfor spesifiserte grenser, avhengig av den masse som behandles. For kjemiske masser er forholdet Qa/Qf fortrinnsvis 0,10-0,25, mens det tilsvarende foretrukne intervall for TMP er 0,20-0,40, samt for CTMP 0,10-0,30.

Den prosess som går ut på utseparering av fibre med lav bindingsevne kan utføres i en eller flere hydrosyklon-trinn med forskjellig Qa/Qf-forhold i hver trinn. Hvis f.eks. to hydrosyklon-trinn anvendes, kan forholdet Qa/Qf i det første trinn holdes innenfor intervallet 0,10-0,40, mens forholdet i det andre trinn kan holdes på et lavere nivå, slik som 0,05-0,25.

Med hensyn til dimensjonene av de hydrosykloner som anvendes for utseparering av fibre med lav bindingsevne og uten at det anvendes noen blokkeringsinnretning, holdes de foretrukne forhold mellom lengden (Lc) og den største konusdiameter (Dc) innenfor intervallet 5,2-6,5, mens forholdet mellom basis-utløpsdiameterens (Db) og den største konusdiameter (Dc) holdes innenfor intervallet 0,10-0,20, forholdet mellom spiss-utløpsdiameteren (Da) og den største konusdiameter (Dc) holdes innenfor intervallet 0,18-0,30, og forholdet mellom basi-sutløpsdiameteren Db og spiss-utløpsdiameteren (Da>) bibeholdes mindre enn 1. Når en blokkeringsinnretning anvendes, er hydrosyklonenes dimensjoner de samme som beskrevet ovenfor bortsett fra at forholdet mellom basisutløpsdia-meteren (Db) og den største konusdiameter (Dc), som holdes innenfor intervallet 0,10-0,26.

Forholdet mellom blokkeringsinnretningens diameter (Dc) ved ytterenden

(E) og diameteren (Db) av basis-utløpsåpningen holdes fortrinnsvis innenfor intervallet fra 0,1 til 0,9 når blokkeringsinnretningen er anordnet inne i et sentralt ut-løpsrør (T) ved hydrosyklonens basisende og strekker seg aksialt fra basis-

utløpsåpningen og inn i hydrosyklonkammeret. En slik utstrekning kan fortrinnsvis være fra 0 til 5 ganger diameteren (Db) av basis-utløpsåpningen. Det er også mulig å anordne blokkeringsinnretningen inne i sentralrøret (T) ved hydrosyklonens basisende, idet den da strekker seg aksialt med sin ytterende (Db) inne i dette rør i en avstand fra 0 til 5 ganger diameteren (Db) av basis-utløpsåpningen i strøm-ningsretningen fra denne basis-utløpsåpning. I det sistnevnte tilfelle er det også mulig å utføre sentralrøret (T), slik at det utvider seg i strømningsretningen, samt diameteren (Dd) av ytterenden (E) av blokkeringsinnretningen større enn diameteren (Db) av basis-utløpsåpningen.

I henhold til oppfinnelsen er det også hensiktsmessig å utføre behandling av det avviste materiale fra hydrosyklonene for utseparering av fibre med lav bindingsevne i en eller flere hydrosykloner som er utført for å separere ut sand, bark og tunge partikler, og denne behandling kan utføres i et ett eller flere hydrosyklon-trinn. I dette tilfelle er det da å foretrekke at forholdet Qa/Qf holdes innenfor intervallet 0,05-0,10, og forholdet mellom basis-utløpsdiameteren (Db) og spiss-utløpsdiameteren (Da) holdes da større enn 1. Fig. 1 viser skjematisk et produksjonsanlegg hvor oppfinnelsens fremgangsmåte og apparat kan anvendes, idet planterester, fibre med utilfredsstillende bindeevne, samt bark separeres fra massen. Fig. 2 viser skjematisk og sett fra siden en hydrosyklon i samsvar med oppfinnelsen.

Fig. 3 viser en skisse av hydrosyklonen i fig. 2, sett fra basisenden.

Fig. 4 viser en blokkeringsinnretning anordnet inne i et sentralt rør med sin ene ytterende, hvor diameteren av denne ende av blokkeringsinnretningen er stør-re enn basis-utløpsåpningens diameter. Fig. 5 viser skjematisk to hydrosyklontrinn for utseparering av fibre med lav bindeevne, og hvor de to trinn er forbundet med hverandre. Fig. 1 viser et fabrikkanlegg for fraksjonering av termomekanisk masse (TMP) og hvor den masse som kommer ut fra raffinererne behandles for utseparering av planterester, utilstrekkelig utviklede fibre, sand og bark.

. Siktede utvaskede og forvarmede flis (chips) fibreres i to raffineringstrinn R1 og R2 (hvert trinn kan inneholde flere raffineringsverk i parallell). Massen utspes med vann til en konsistens på 3-4%, og føres til en ventetidsbeholder L1, hvor forskjellige former for mekaniske spenninger (latens) i fiberne, og som forår-

sakes av raffineringsprosessen, utløses. Massen blir så pumpet med en konsistens på omkring 1,5% gjennom sikten S, hvor siktplatene enten har huller eller slisser, og hvor størstedelen av planterestene separeres ut. Uutviklede fibre som sammen med sand, bark og eventuelle korte planterester er blitt godtatt av sikten S, separeres så ut fra de utviklede fibre ved hjelp av spesielle hydrosykloner C1 og C2, som sammen danner en syklonkaskade, samt trekkes ut gjennom ventilen V4. Det materiale som strømmer ut gjennom ventilen V1 består derfor hovedsakelig av godt utviklede fibre med god bindeevne samt fine partikler. Masseoppslem-ningen pumpes gjennom syklonene ved hjelp av pumper P1 og P2.

Den fraksjon som forlater C2 gjennom ventilen V4 inneholder uutviklede fibre, korte planterester, sand og bark. Den overføres til syklonkaskaden beståen-de av trinnene D1, D2 og D3, som mates av pumpene P3, P4 og P5. Disse sykloner er konstruert for å utføre en effektiv fraskilling av sand og bark fra fiber-materialet. Den godtatte masse fra D1 forlater denne gjennom ventilen V5, fore-nes med det planterest-holdige avviste materiale fra sikten S, og den kombinerte strømning sendes gjennom fortykkeren U til et spesielt raffineringsverk RR for avvist materiale. Her utsettes fiberne for en ytterligere behandling for å øke deres bindeevne, og fiberne blir da fibrert. Massen passerer fra awisningsraffinerings-verket til en vente-beholder L2, og derfra tilbake til hovedstrømmen, hvor den atter siktes i S og fraksjoneres i C1. Det vann som trekkes ut fra massen i fortykkeren U kan anvendes for fortynning i ventebeholdere L2. Fibre og planterester som separeres ut under den første passasje, og som fremdeles er utilstrekkelig utviklet eller fibrert, sendes til awisnings-raffineringsverket på nytt. Det endelige vrakede materiale fra syklonene i trinn D3 forlater anlegget gjennom ventilen V10, og inneholder da sand og annet tungt, ikke-fibrøst materiale.

Et anlegg for fremstilling av kjemimekanisk masse (CTMP) vil være av hovedsakelig samme utførelse, hvor hovedforskjellen vil være behandling av treflise-ne forut for hovedstrømmens raffineringsverk, og den måte som disse raffineringsverk drives på.

Hovedstrøm-syklonene C1 og C2 separerer først og fremst ut fibre med lav bindeevne. I motsetning til det som finner sted i siktene, forekommer det ingen fraksjonering i samsvar med fiberlengden i disse sykloner. Også sand og andre typer tunge forurensninger utskilles sammen med korte planterester. Den kombinerte prosess som går ut på fraksjonering henholdsvis i samsvar med bindeevnen og utskilling av tunge forurensninger oppnås delvis ved hjelp av syklonenes spesielle utførelse og delvis ved å kjøre syklonene på enn spesiell måte.

Når det gjelder syklonenes utførelse, er deres størrelse ganske forskjellig fra det som er vanlig for fremre hydrosykloner som anvendes for utskilling av planterester, sand og bark fra TMP. Mens de normale sykloner har en største indre konusdiameter Dc (se fig. 2) på 150-300 mm og en lengde Lc på 1000-1200 mm, er de tilsvarende dimensjoner for fraksjoneringshydrosyklonene C1 og C2 er Dc = 80 mm, og Lc = 475 mm. Videre er diameterne både for innløpet og for de to utløp av stor betydning. I de sykloner som anvendes i produksjonsanlegget og som er vist i fig. 1, har de dimensjoner som er angitt i tabell 1 og tabell 2 nedenfor vist seg å gi en tilfredsstillende fraksjoneringsvirkning, samtidig som også tunge forurensninger effektivt utskilles:

I hydrosykloner med dimensjoner i henhold til tabell 1 og tabell 2, og som drives under de betingelser som er beskrevet og vil bli angitt i det følgende, vil størstedelen av fiberne med god bindeevne - hvilket vil si bøyelige fibre med stor spesifikk overflate drives ut gjennom basisåpningen, mens ututviklede fibre vil hovedsakelig passere gjennom spissåpningen sammen med sand og planterester.

Forholdet Db/Da er en meget viktig konstruksjonsparameter. I vanlige sykloner som anvendes for rensning, nemlig TMP og CTMP, ligger dette forhold ofte nær 2, mens dette er mindre enn 1 i de fraksjonerings-hydrosykloner som anvendes i samsvar med oppfinnelsen. I denne sammenheng ligner disse sykloner de hydrosykloner som anvendes for å separere ut lette forurensninger, hvilket vil si plastmaterialer, fra fibre, nemlig såkalte omvendte sykloner. Når imidlertid slike hydrosykloner drives på vanlig måte, vil de rensede fibre (de godtatte) løpe ut gjennom spissutløpet, mens forurensningene, (det vrakede materialet) løper ut gjennom basisutløpet sammen med en relativt liten andel av disse fibre. I de fraksjonerings-sykloner som beskrives her, følger fiberne et ganske annerledes strømningsmønster, slik det vil bli beskrevet i det følgende. Hvor stor andel av de forskjellige fibre og forurensninger som vil strømme ut gjennom hver av de to åpninger bestemmes av væskefordelingen i syklonen. Denne fordeling, som også kalles columstrøm-oppdelingen, er gitt ved forholdet Xq = Qa/Qf, hvor Qa er vo-lumstrømmen gjennom spissåpningen, og Qf er den innmatede volumstrøm i syklonen. Fibre med meget sterk bindeevne strømmer alltid til basisåpningen, mens fibre med meget svak bindeevne alltid strømmer til spissåpningen i en syklon som er konstruert i samsvar med oppfinnelsen. Parameteren Xq har imidlertid en sterk påvirkning på hvorledes fibre med bindeevne mellom disse to ytterpunkter blir for-delt. En økning av Xq, hvilket vil si i den relative andel av strømmen som løper ut gjennom spissen, vil føre til et lavere innhold av mindre utviklede fibre i basisfraksjonen, mens samtidig en større andel av de godt utviklede fibre vil løpe ut i spissfraksjonen. Med hensyn til det totale resultat, vil det normalt være fordelaktig å drive syklonene i trinn C1 på en slik måte at en liten andel av de godt utviklede fibre tillates å strømme ut sammen med spissfraksjonen, slik at innholdet av ikke-fullt utviklede fibre i basisfriksjonen vil bli meget lavt. Dette vil også sikre at praktisk talt all sand og bark og andre tunge komponenter føres videre til hydrosyklonen D1 gjennom ventilen V4 i fig. 1. Denne andel avhenger naturligvis av hvorledes man velger å drive de primære raffineringsverk R1 og R2. Ventilene V1, V2, V3 samt V4 anvendes for å regulere strømningsfordelingen i hydrosyklonene C1 og C2.

I vanlige rensningsanlegg av type TMP og CTMP, ligger verdien av Xq for syklonene i C1 -posisjonen normalt omkring 0,10. Av denne grunn er da det tilsvarende C2-trinn vesentlig mindre enn det er i fraksjoneringsanlegget i henhold til oppfinnelsen, da en meget mindre strømning kommer fra C1. Det er derfor ikke praktisk mulig å oppnå noen vesentlig fraksjonering i en gitt vanlig kjent installa-sjon bare ved å øke spissmengdestrømmen i C1, bortsett fra det forhold at disse sykloner i seg selv vil være uegnet for dette formål. En annen viktig driftsparame-ter i prosessen er konsistensen av det som mates inn i syklonene i C1 i fraksjoneringsanlegget i henhold til oppfinnelsen. Generelt vil fraksjonerings-effektiviteten være høyere ved lavere enn ved høyere konsistenser. På den annen side vil imidlertid lave konsistenser også føre til store strømningsvolumer. Den optimale mat-ningskonsistens for fraksjonerings-hydrosyklonene vil derfor vanligvis ligge i området 0,3-1,2%.

Ved de syklondimensjoner og driftsbetingelser som er angitt i de forutgåen-de avsnitt, vil fiberfraksjoneringen finne sted i samsvar med tabell 3. Dette skjema viser gjennom hvilken syklonåpning det fibrøse materiale fortrinnsvis vil løpe ut, alt etter deres overflatetilstand og bøyelighet. Jo mer bøyelig fiberne er, og jo større deres spesifikke overflate er, jo sterkere vil deres tendens til å løpe ut gjennom basisutløpet være. Fibre som er bøyelige og også har en stor overflate (på grunn av delvis løsnede fibriler på fiberveggen) vil ha den beste bindeevne.

Sykloner for å skille ut forurensninger med høy spesifikk vekt.

Den strøm som forlater hydrosyklonen C2 gjennom ventilens V4 i fig. 1 består for størstedelen av uutviklede fibre og planterester, sammen med sand, bark og andre forurensninger med høyere spesifikk vekt enn fiberne. Dette tunge materialet separeres ut fra det fibrøse materialet ved hjelp av hydrosyklonene i trinnene D1, D2 og D3. Disse sykloner er konstruert på en annen måte enn syklonene i C1 og C2, og drives ved andre verdier for Xq, normalt i området 0,05-0,10. Deres h overdimensjoner som vist i fig. 2 vil være som angitt i tabell 4.

Lengden av syklonkammeret Lc er 475 mm. Disse sykloner er således mindre enn de som vanligvis anvendes for utseparering av sand etc. i vanlige anlegg, hvor f.eks. Dc = 150 - 300 mm og Lc = 1000 -1200 mm. I motsetning til visse avfraksjonerings-hydrosyklonene C1 og C2, er deres basisutløp større enn deres spissutløp, hvilket vil si at Db/Da er større enn 1. Det er ikke innlagt noen blokkeringsinnretning i basisende-utløpet for disse sykloner.

Oppfinnelsen kan anskueliggjøres ved følgende utførelseseksempler.

Eksempel 1

I et produksjonsanlegg for fremstilling av avispapir og av type TMP i samsvar med fig. 1, ble det tatt ut massestikkprøver i to tilfeller med forskjellige sett av verdier for volumoppdelingen i syklonene C1 og C2. Stikkprøveposisjonene er vist i fig. 5. Hver stikkprøve ble utprøvet med hensyn til strekkindeks, riveindeks og lyssprednings-koeffisient. Prøveresultatene er angitt i tabell 5 og tabell 6, hvor

D = strekkindeks i Nm/g

R = riveindeks Nm<2>/kg

L = lysspredningskoeffisient i m<2>/kg

De verdier for Xq som er anvendt i de forskjellige prøver er også angitt i disse tabeller

De angitte data i tabellene viser klart at ved begge de volumoppdelinger som er anvendt, vil den masse som behandles i samsvar med oppfinnelsen i ho-vedlinjeposisjonen 2 ha vesentlig høyere, hvilket vil si bedre, verdier for alle tre kvalitetsparametere enn den innkommende masse ved posisjon 1, samt at den masse som videreføres for ytterligere behandling, nemlig ved posisjon 4, er meget svakere og gir mindre lysspredning.

Eksempel 2

Den store forskjell i styrke mellom basisfraksjonen og spissfraksjonen fra fraksjoneringshydrosyklonene har vært antatt å skrive seg fra et meget lavere innhold av finmateriale i spissfraksjonen, samt også fra det forhold at dette finmateriale sannsynligvis hadde mindre styrkeøkende evne enn materialet i basisfraksjonen. Denne hypotese kan imidlertid avvises, slik det vil fremgå av følgende prøver: Stikkprøver ble tatt fra basisfraksjonen og spissfraksjonen i syklontrinnet C1 i samme produksjonslinje som beskrevet ovenfor, og strekkindeks ble målt både i stikkprøven som helhet og i ytterligere stikkprøver oppdelt langs fiberlengden i en fraksjonator av type Bauer-McNett. Maskeviddefraksjonen 16-30, hvilket vil si fibre som har passert gjennom sikten med maskevidde 16, men tilbakeholdes på sikten med maskevidde 30, inneholdt verken planterester eller finmateriale (planterestene tilbakeholdes av maskevidde 16, mens finmaterialene passerer gjennom maskevidde 30). Strekkindeks for denne fraksjon, som i prøven omfattet omkring 15% av hele stikkprøven, ble ansett å være et godt mål på hvor godt utviklet fiberne var. De observerte strekkindeks-verdier, som er angitt i tabell 7 nedenfor, viser klart at hele stikkprøven, så vel som maskeviddefraksjonene 16-30 og 50-200 fra spiss-strømmen hadde nedsatt kvalitet, sammenlignet med prøvene fra basisstrømmen. Det er derfor åpenbart at styrkeforskjellen mellom basis-strømmen og spiss-strømmen ikke forårsakes av forskjeller i mengdeandelen eller kvaliteten av finmaterialene.

Eksempel 3

TMP for avispapir ble fraksjonert i en laboratorieprøve med det formål å fastlegge andelen fibre med lav bindeevne i massen, og derved også behovet for fraksjonering og størrelsen av raffineringsutstyr for å oppfylle dette behov. Fraksjoneringen ble utført i tre trinn i samsvar med fig. 6. De anvendte hydrosykloner var av samme type som de hydrosykloner C, som er angitt i fig. 1. Stikkprøver ble tatt og utprøvet for å fastlegge strekkindeks. For disse prøver, ble også fiber-strømmens oppdeling Xm også utledet i tillegg til volumstrømmens oppdeling Xq. Xm er definert som forholdet mellom spissåpningens massestrøm og syklonens tilførte massestrøm. Resultatet er vist i tabell 8.

Tabell 8 viser at når avispapirmassen ble fraksjonert, så hadde basisfrak-sjonene fra alle tre trinn en høyere strekkindeks enn den opprinnelige masse som ble tilført syklon 1. Spissfraksjonen fra syklon 3 innholder 25% av anleggets mas-sestrøm, og hadde en meget lav strekkindeks. Denne fraksjon kunne da antas å bestå hovedsakelig av fibre med meget lav bindeevne og ha behov for ytterligere behandling i raffineringsverk.

Eksempel 4

TMP for LWC (belagt lettvektspapir) ble fraksjonert i en laboratorieprøve med det formål å fastlegge mengdeandelen av fibre med lav bindeevne i massen samt behovet for fraksjonering samt størrelsen av det nødvendige raffineringsutstyr. Fraksjoneringen ble utført i samsvar med fig. 6. De anvendte hydrosykloner var av samme type som hydrosyklonene C som er angitt i fig. 1. Stikkprøver ble tatt og utprøvet for å fastlegge strekkindeks og fiberoppdelingen Xm ble utledet. Masse for LWC er normalt defibrert med en meget høyere energitilførsel til raffineringsverkene i hovedlinjen enn ved avispapir-TMP, hvilket fører til en større andel av fullt utviklede fibre. Virkningen av fraksjoneringen kunne derfor vært forventet å ligge lavere. Resultatet av prøven er vist i tabell 9.

Resultatene i tabell 9 viser overraskende at ikke bare basisfraksjonen fra syklon 1, men også basisfraksjonen fra syklon 2 hadde en høyere strekkindeks enn det som var tilfelle for den innmatede masse til anlegget. Vrakningsmaterialet fra syklon 3, som omfatter 16% av den innmatede masse i anlegget, oppviste en betraktelig lavere strekkindeks, enn den opprinnelige masse. Fraksjoneringen i henhold til oppfinnelsen er følgelig fordelaktig selv for TMP som anvendes for

LWC.

I de ovenfor angitte eksempler er oppfinnelsesgjenstanden beskrevet som bruker av et separat raffineringsverk for den avviste masse fra hydrosyklonene. I henhold til oppfinnelsen er det imidlertid også mulig å returnere avvisningene fra hydrosyklonene til raffineringsverkene i hoved-produksjonslinjen.

Eksempel 5

I et fremstillingsverk for produksjon av avispapir TMP i samsvar med fig. 1, ble masse-stikkprøvene tatt fra basisutløpet og spissutløpet fra hydrosyklonens C1, både mer en blokkeringsinnretning (A) og uten en slik blokkeringsinnretning

(B). Stikkprøvene ble utprøvet med hensyn til strekkindeks, lysspredningskoeffisient og planterest-utvidelse. Innløpskonsistensen var 0,52% med Xq = 0,25.1

prøve (A) hadde syklonene de mål som er angitt i tabell 1, mens hydrosyklonen med en blokkeringsinnretning i prøve (B) hadde de dimensjoner som er angitt i tabell 2, samt ytterenden av blokkeringsinnretningen på samme nivå som basis-utløpsåpningen. Resultatene er angitt i tabell 10, hor D = strekkindeks i Nm/g,

L = lysspredningskoeffisient i m<2>/kg, og S = planterest-separeringens virknings-grad angitt i % for planterester av lengde henholdsvis 2 og 4 mm:

De angitte data i denne tabell viser klart at den masse som behandles i samsvar med modifikasjonen (B) hadde betraktelig forbedret separasjons-virkningsgrad for planterester, når en blokkeringsinnretning som beskrevet ovenfor anvendes. Det foreligger også en forbedring i strekkstyrke og lyssprednings-koeffisient.

Claims (32)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av forbedrede cellulosemasser, og hvor defibrert cellulosemasse siktes for fjerning av planterester, fibre med lav bindeevne fjernes i hydrosykloner, og avvist materiale fra hydrosyklonbehandlingen viderebehandles i raffineringsverk, karakterisert ved en kombinasjon av følgende særtrekk: a) basisendens utløpsdiameter (Db) i hydrosyklonene er mindre enn 14 mm, b) avstanden (Lu) mellom den indre basisendes utstrømningsåpning og den mest innsnevrede del av spissåpningen er større enn 400 mm, og c) forholdet mellom volumstrømmen (Qa) gjennom spissåpningen og vo-lumstrømmen (Qf) gjennom en eller flere innløpsåpninger for hver hydrosyklon reguleres til å ligge innenfor intervallet 0,10-0,60.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, og hvor avvist materiale fra hydrosyklonbehandlingen viderebehandles i et separat raffineringstrinn.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 - 2, og hvor cellulosemassen er kjemisk masse og forholdet Qa/Qf holdes innenfor intervallet 0,10 - 0,25 i hovedfraksjone-ringstrinnet.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 - 2, og hvor cellulosemassen er termomekanisk masse (TMP) og forholdet Qa/Qf holdes innenfor intervallet 0,20 - 0,40, fortrinnsvis innenfor 0,15 - 0,35.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 - 2, og hvor cellulosemassen er kjemisk-mekanisk masse (CTMP) og forholdet Qa/Qf holdes innefor intervallet 0,10 - 0,30.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 - 5, og hvor utsepareringen av fibre med lav bindeevne utføres i flere forskjellige hydrosyklon-trinn.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, og hvor det anvendes to hydrosyklon-trinn, idet forholdet Qa/Qf i det første trinn holdes innenfor intervallet 0,10 - 0,40, og forholdet Qa/Qf i det andre trinn holdes innenfor intervallet 0,05 - 0,25.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 - 7, og hvor forholdet mellom lengden (Lc) av hydrosyklonkammeret og den største indre konusdiameter (Dc) for hydrosyklonene holdes innenfor intervallet 5,2 - 6,5.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 - 8, og hvor forholdet mellom basis-utstrømsåpningens diameter (Db) og den største konusdiameter (Dc) for hydrosyklonene holdes innenfor intervallet 0,10 - 0,20.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 - 9, og hvor forholdet mellom spissåpningens utløpsdiameter (Da) og den største konusdiameter (Dc) for hydrosyklonene holdes innenfor intervallet 0,18 - 0,30.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 -10, og hvor forholdet mellom basis-utstrømsåpningens diameter (Db) og spissåpningens utløpsdiameter (Da) for hydrosyklonene holdes på en verdi mindre enn 1.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 -11, og hvor avvist materiale fra hydrosyklonene ved utseparering av fibre med lav bindeevne, behandles i hydrosykloner konstruert for å separere ut sand, bark og tunge partikler.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 12, og hvor forholdet mellom volum-strømmen gjennom spissåpningen (Qa) og volumstrømmen gjennom innløpsåp-ningen (Qf) i hydrosyklonene for å separere ut tunge partikler, holdes innenfor intervallet 0,05 - 0,10, mens forholdet mellom basisutstrømingsdiameteren (Db) og spissutløpsdiameteren (Da) holdes større enn 1.

14. Fremgangsmåte som angitt i kravene 12 -13, og hvor utsepareringen av tunge partikler utføres i flere hydrosyklontrinn.

15. Modifikasjon av fremgangsmåtene i henhold til krav 1 -14 for fremstilling av forbedret cellulosemasse, og hvor defibrert cellulosemasse siktes for fjerning av planterester, fibre med lav bindeevne fjernes ved hjelp av hydrosykloner, og avvist materiale fra hydrosyklonbehandlingen viderebehandles i raffineringsverk, karakterisert ved at en kombinasjon av følgende særtrekk: a) avstanden (Lu) mellom innsiden av basisendens utstrømningsåpning og den mest innsnevrede del av spissåpningen holdes større enn 400 mm, b) forholdet mellom volumstrømmen (Qa) gjennom spissåpningen og vo-lumstrømmen (Qf) gjennom innløpsåpningen eller åpningene for hver hydrosyklon reguleres til å ligge innenfor intervallet fra 0,08 til 0,60, og c) basisendens utstrømningskanal for hver hydrosyklon utstyres med en sentralt og aksialt anordnet blokkeringsinnretning (B) med sirkulært tverrsnitt, hvor forholdet mellom diameteren (Dd) ved ytterenden (E) av denne blokkeringsinnretning og diameteren (Db) av basis-utstrømningsåpningen holdes innenfor intervallet fra 0,1 til 1,2.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 15, og hvor forholdet mellom blokkeringsinnretningens diameter (Db) og diameteren (Db) av basis-utstrømningsåpningen holdes innenfor intervallet fra 0,1 til 0,9.

17. Fremgangsmåte som angitt i krav 16, og hvor blokkeringsinnretningen er anordnet inne i et sentralt utløpsrør (T) ved basisenden av hydrosyklonen, og strekker seg aksialt fra basis-utløpsåpningen og inn i hydrosyklon-kammeret.

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 17, og hvor blokkeringsinnretningen er anordnet slik at den strekker seg over en avstand på 0 til 5 ganger diameteren av basis-utløpsåpningen (Db) innover i hydrosyklon-kammeret.

19. Fremgangsmåte som angitt i krav 15, og hvor blokkeringsinnretningen er anordnet inne i et sentralt utløpsrør (T) ved hydrosyklonens basisende, og forløper aksialt med sin ytterende (E) inne i dette rør.

20. Fremgangsmåte som angitt i krav 19, og hvor enden (E) av blokkeringsinnretningen er anordnet over en avstand på 0 til 5 ganger diameteren av basis-utløpsåpningen (Db) i strømningsretningen fra basis-utløpsåpningen.

21. Fremgangsmåte som angitt i krav 19-20, og hvor sentralrøret (T) utvides i strømningsretningen, og diameteren (Dd) ved ytterenden (E) av blokkeringsinnretningen holdes større enn diameteren (Db) av basis-utløpsåpningen.

22. Apparat for å utføre en fremgangsmåte som er angitt i kravenel -14, og hvor cellulosemasser siktes, apparatet omfatter hydrosykloner C for utskillelse av fibre med lav bindingsevne, samt en innretning R for å raffinere avvist materiale fra hydrosyklonene C, karakterisert ved en kombinasjon av følgende særtrekk: a) basisendens utløpsdiameter Db i hydrosyklonene er mindre enn 14 mm, b) avstanden Lu mellom innsiden av basisendens utløpsåpning og den mest innsnevrede del av hydrosyklonenes spissåpning er større enn 400 mm, og c) utstyr P, V for å opprette en slik volumstrøm Qa gjennom hydrosyklonenes spissåpning som forholder seg til volumstrømmen Qf gjennom hver hydrosyklons innløpsåpning, på en slik måte at forholdet Qa/Qf ligger innenfor intervallet 0,10-0,60.

23. Apparat som angitt i krav 22, og hvor forholdet mellom lengden Lc av hydrosyklon-kammeret og den største konusdiameter Dc for hydrosyklonene ligger innenfor intervallet 5,2 - 6,5, mens forholdet mellom basisutløpets diameter Db og hydrosyklonenes største konusdiameter Dc ligger innenfor intervallet 0,10 - 0,20, forholdet mellom spissåpningens utløpsdiameter Da og hydrosyklonenes største konusdiameter ligger innenfor intervallet 0,18 - 0,30, og forholdet mellom basisåpningens utløpsdiameter Db og spissåpningens utløpsdiameter Da er mindre enn 1.

24. Apparat for utøvelse av den fremgangsmåte som er angitt i kravene 15 - 21, og hvor cellulosemasse siktes, idet apparatet omfatter hydrosykloner for å separere ut fibre ved lav bindeevne, samt en innretning R for å raffinere avvist materiale fra hydrosyklonene C, karakterisert ved en kombinasjon av føl-gende særtrekk: a) avstanden Lu mellom innsiden av basisendens utløpsåpning og den nest innsnevrede del av spissåpningen i hydrosyklonene er større enn 400 mm, b) utstyr P, V for å opprette en slik columstrøm Qa gjennom hver hydrosyklons spissåpning i forhold til volumstrømmen Qf gjennom hver hydrosyklons inn-løpsåpning eller - åpninger, at forholdet Qa/Qf ligger innenfor intervallet 0,08 - 0,60. c) basisendens utløpskanal i hydrosyklonene er forsynt med en sentralt og aksialt anordnet blokkeringsinnretning B med sirkulært tverrsnitt, hvor forholdet mellom diameteren av denne blokkeringsinnretning og diameteren Dd av basisut-løpsåpningen ligger innenfor intervallet 0,1 til 1,2.

25. Apparat som angitt i krav 24, og hvor forholdet mellom diameteren Dd av blokkeringsinnretningen ved ytterende E og diameterens Db av basisutløps-åpningen ligger innenfor intervallet fra 0,1 til 0,9.

26. Apparat som angitt i krav 25, og hvor blokkeringsinnretningen B er anordnet inne i et sentralt utløpsrør med hydrosyklonens basisende, og strekker seg aksialt fra basis-utløpsåpningen inn i hydrosyklon-kammeret.

27. Apparat som angitt i krav 26, og hvor enden E av blokkeringsinnretningen B er anordnet i en avstand på 0 til 5 ganger diameteren Db av basisutløpsåpningen og blokkeringen strekker seg innover i hydrosyklon-kammeret.

28. Apparat som angitt i krav 24, og hvor blokkeringsinnretningen B er anordnet inne i et sentralt utløpsrør T ved hydrosyklonens basisende og strekker seg aksialt med sin ende E inne i dette rør.

29. Apparat som angitt i krav 28, og hvor ytterenden E av blokkeringsinnretningen er anordnet i en avstand på 0 til 5 ganger basisutløpsåpningens diameter fra basisutløpsåpningen i strømningsretningen.

30. Apparat som angitt i kravene 28 - 29, og hvor det sentrale rør T utvider seg i strømningsretningen, og diameteren Dd av blokkeringsinnretningens ytterende E er større enn diameteren av basis-utløpsåpningen Db.

31. Apparat som angitt i krav 24 - 30, og hvor forholdet mellom lengden Lc av hydrosyklonkammeret og hydrosyklonenes største konusdiameter Dc ligger innenfor intervallet 5,2 - 6,5, forholdet mellom basisåpningens utløpsdiameter Db og den største konusdiameter Dc ligger innenfor intervallet 0,15 - 0,35, forholdet mellom spissåpningens utløpsdiameter Da og den største konusdiameter Dc ligger innenfor området 0,18 - 0,30, og forholdet mellom basisutløpets areal og spissut-løpets areal er mindre enn 1.

32. Apparat som angitt i krav 22 - 31, og som også omfatter hydrosykloner D for å skille ut sand, bark og tunge partikler ved behandling av avvist materiale fra hydrosyklonene C.