SE461280B - Behandling av ett fiberhaltigt material foere kokning till massa - Google Patents

Description

461 zso 10 l5 20 25 ovannämnda amerikanska patentskrift 3 620 9ll och även i amerikanska patentskriften 2 913 362, som hänför sig till en diskontinuerlig metod för framställning av cellulosamassa. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förbätt- rat sätt att framställa en massa för kokning, där den kemiska väts- kan fördelas mycket mer likformigt genom hela massan för att kompen- sera för den naturliga ojämna kemikalieupptagningen, innan massan matas in i kokaren. Lite eller ingen tillsats av kokvätska till kokaren är nödvändig, eftersom massan redan är noggrant impregnerad helt igenom de olika typerna av fibervävnader. Den impregnerade massan kokas sedan mycket jämnare under en kortare tid och kräver mindre ånga i förhållande till tidigare använda metoder. Dessutom erhålles ett maximalt utbyte och kvalitet.

Enligt uppfinningen uppnås nämnda ändamål i huvudsak genom att i följd utföra följande steg: a) förimpregnering av nämnda fibermaterial genom blandning med kok- vätska så att en fibersuspension bildas som har en fiberkoncentra- tion av omkring 5-15 viktprocent, b) impregnering och fluidisering av nämnda fibersuspension under ett tryck över atmosfärtrycket genom att inmata fibersuspensionen i en centrifugalpump, som innefattar fluidiseringsorgan som utövar skjuv- krafter på fibersuspensionen så att fiberknippen separeras från varandra och åtminstone partiellt sönderdelas, c) matning av nämnda fibersuspension till en press med hjälp av nämnda centrifugalpump under det att nämnda tryckimpregnering av fibermaterialet med kokvätska i fibersuspensionen fortsätter, d) förtjockning av nämnda fibersuspension genom avvattning i nämnda press under det att fibersuspensionen underkastas en slutimpregne- l0 l5 20 25 461 280 ring under ett tryck över atmosfärtrycket så att en i huvudsak full- ständigt impregnerad massa bildas som har en fiberkoncentration av omkring 20-40 viktprocent, företrädesvis 20-30 viktprocent, och e) inmatning av den erhållna massan i en kokare med hjälp av det tryck som i huvudsak eller fullständigt skapas av centrifugalpumpen.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare i det följande med hänvis- ning till åtföljande ritningar.

Figur l visar schematiskt en anläggning för beredning av en massa av ett fiberhaltigt cellulosamaterial av årliga växter i överensstäm- melse med sättet enligt föreliggande uppfinning.

Figur 2 visar ett flödesdiagram av sättet enligt uppfinningen under utnyttjande av den anläggning som i huvudsak visas i figur l och ytterligare uppströms belägen utrustning för framställning av massan ur råmaterialet.

Med hänvisning till figur l visas schematiskt däri en anläggning för impregnering och kokning av fiberhaltigt cellulosamaterial av årliga växter, vilken anläggning innefattar ett kärl l, som har ett in- loppsorgan 2 för tillförsel av basat fiberhaltigt cellulosamaterial av årliga växter. Inloppsorganet kan bestå av en icke tryckpåverkan- de matningsanordning, såsom en transportör, eller, särskilt om ett lätt övertryck användes eller önskas i kärlet l, av ett konventio- nellt matningssystem med en roterande fickventil. Dessutom har kär- let l en inloppsledning 3 för tillförsel av kokvätska och ett utlopp 4 för blandningen av nämnda cellulosamaterial och kokvätska. Utlop- pet 4 är anslutet till en centrifugalpump 5, som innefattar ett fluidiseringsorgan, såsom "Kamyr MC-pumpen". Centrifugalpumpen 5 är medelst en ledning 6 ansluten till en kokare 7 via en press 8, såsom exempelvis en skruvpress. Pressen 8 är'konstruerad för att motstå koktrycket. Den kokta massan överföres via en utloppsledning 9 till 4e1 2so_ 10 _l5 20 25 30 en blâstank (ej visad). Kokvätska satsas till kärlet l från en tank 10 genom nämnda ledning 3. I pressen 8 utpressas överskottsvätska som matas till tanken l0 via en ledning l2. Tillsatskemikalier såsom exempelvis vitlut, svartlut eller koncentrerade kokkemikalier till- sättes till tanken l0 genom en ledning ll under noggrant reglerade förhållanden.

Under drift blandas det basade fibermaterialet i sönderdelad form med kokvätska i kärlet l för att inleda ett förimpregneringssteg vid atmosfärtryck.

När det förimpregnerade fibermaterialet kommer in i centrifugalpum- pen 5 utsätter dess fluidiseringsorgan fibermaterialet för skjuv- krafter så att suspensionen överföres till ett fluidiserat till- stånd. En lämplig pump av detta slag beskrives i amerikanska patent- skriften 4 435 l22. Genom denna fluidisering separeras de enskilda fiberknippena från varandra så att varje fiberknippe kommer att mot- taga en nödvändig mängd kokkemikalier. Pâ detta sätt exponeras alla typer av vävnader för att mottaga kokvätska, dvs även de vävnader som är tätare, kompaktare och hårdare. Fluidiseringen resulterar även i en homogenare blandning av fibermaterial och kokvätska. Cen- trifugalpumpen 5 köres för att ge ett tryck som är omkring 50-l00 % av trycket i kokaren 7 mätt vid pressens inlopp. Samtidigt som blandningen av fibermaterial och kokvätska fluidiseras kommer den att underkastas en impregnering vid det ökade trycket som åstadkom- mes av centrifugalpumpen 5. Denna tryckimpregnering fortsätter när blandningen matas av centrifugalpumpen 5 genom ledningen 6 till pressen 8, i vilken effekten av tryckimpregneringen ökas ytterli- gare.

Pressen 8 âstadkommer en slutlig tryckimpregnering av blandningen av fibermaterial och kokvätska och säkerställer en ytterligare inträng- ning av kokvätska in i fibrerna och fiberknippena. Detta är särskilt betydelsefullt när fibermaterialet innehåller tätare och mer kompak- 10 l5 20 25 30 461 280 ta fiberknippen som måste impregneras med kokvätska i tillräcklig utsträckning.

Pressen 8 tjänar ett flertal syften. Den avlägsnar överskott av kok- vätska från fibermaterialet innan blandningen matas in i kokaren.

Den åstadkommer en slutlig tryckimpregnering av alla slags vävnader, även de som är svårare att penetrera under normala förhållanden. Den ökar fiberkoncentrationen av den utmatade blandningen till en önskad nivå. Förutom att åstadkomma en slutlig tryckimpregnering verkar pressen med andra ord som en förtjockningsanordning genom att av- vattna blandningen av fibermaterial och kokvätska till en konsistens som är lämpad för koksteget. Tack vare den lilla tryckskillnaden mellan utlopps- och inloppsändarna hos pressen är det möjligt att utnyttja alkaliska kokvätskor, som normalt ger massan en slipprig konsistens, som kan orsaka problem särskilt i skruvpressar, där höga tryckskillnader föreligger. Den kokvätska som kvarhålles i fiberma- terialet kontrolleras och regleras genom tidigare tillsatser och av- vattningsprocesser så att fibermaterialet innehåller en tillräcklig mängd kokkemikalier för kokprocessen. Såsom beskrivits ovan cirku- leras överskottet av kokvätska som uttages ur pressen 8 till för- râdstanken lD.

Massan matas från pressen 8 in i kokaren 7, som kan vara av vilken som helst lämplig typ, t.ex. en kontinuerlig horisontell eller ver- tikal kokare. Det skall förstås, att det tryck som erfordras för att mata massan in i kokaren i huvudsak âstadkommes av pumpen 5. Tryck- skillnaden över pressen är relativt liten, såsom omkring l~2 bar.

Det tryck som upprätthålles i kokaren kan exempelvis vara omkring 7 bar, varigenom pumpen 5 åstadkommer ett matningstryck av omkring 5-6 bar mätt vid pressens inlopp. I allmänhet håller centrifugalpumpen 5 hela delen av systemet fram till pressen 8 under ett högt tryck. Om så önskas kan ett sönderdelningsorgan anordnas i utmatningsänden av pressen eller i ledningen mellan pressen och kokaren. Den fiberplugg som bildas kommer emellertid att vara mycket mindre hoppressad än 4e1 280 l0 l5 20 25 30 vad som är vanligt i konventionella kokningssystem under användning av skruvmatare. Centrifugalpumpen 8 minskar till ett minimum proble- met med bakåtriktad utblåsning från kokaren 7. Som en säkerhetsåt- gärd kan emellertid en backventil placeras i ledningen mellan cent- rifugalpumpen 5 och pressen 8.

Figur 2 visar ett flödesdiagram, som förutom i huvudsak anläggningen enligt figur l innefattar utrustning för förbehandling av det fiber- haltiga av årliga växter bestående cellulosamaterialet till en sön- derdelad form som är lämpad för att matas in i kärlet l.

Râmaterialet, såsom från märg befriad bagass från sockerrör med en fiberkoncentration av omkring 8-l0 %, lagras i ett förråd l3, från vilket fibermaterialet matas i en fiberlinje l4 till den kontinuer- liga kokaren 7 efter att ha passerat ett flertal olika behandlings- steg i fiberlinjen l4 i enlighet med en utföringsform av föreliggan- de uppfinning.

Det första behandlingssteget innebär en pressning av râmaterialet i en lämplig press 15 för att avlägsna så mycket vätska från råmate- rialet som möjligt så att belastningen på svartlutindunstarna redu- ceras och kokvätska istället kan tillföras utan att utspädas på ett inte önskvärt sätt. En lämplig fiberkoncentration efter nämnda pressning är omkring 30-35 %, när râmaterialet är bagass. Pressväts- kan överföres till ett vattenreningssystem genom en ledning l6, me- dan bagassen matas till en rivapparat l7, som bryter upp och öppnar fiberklumparna som bildas i de tidigare pressoperationerna. Vid ut- loppet av rivapparaten l7 kan en förutbestämd mängd kokvätska till- sättas genom en ledning l8 för att minska fiberkoncentrationen. Ba- gassen matas sedan till en knådningsapparat l9, såsom FROTAPULPERR, i vilken den utsattes för en knådande verkan sâ att fiberknippena kommer att öppnas ytterligare och upptagningen av kemikalier för- bättras. Knâdningsverkan inleder även förimpregneringen om kokvätska har tillsatts tidigare, och resulterar i en mer likformig kemikalie- 10 l5 20 25 30 461 280 fördelning. Knådningsverkan kontrolleras och regleras mycket nog- grant genom ineffekten för att inte skada fibrerna. Någon ånga till- sättes inte till eller före knâdningsapparaten och därför hâlles kemikaliernas inverkan på en lâg nivå.

Den pâ detta sätt sönderdelade bagassen matas in i en ângblandare 20, till vilken ånga tillföres genom en ledning Zl för att höja temperaturen till en förutbestämd nivå, såsom 70-80°C. Den basade bagassen satsas sedan till kärlet l, till vilket en ytterligare mängd kokvätska tillsättes via ledningen 22 så att en fiberkoncen- tration av omkring 5-l5 % erhålles, dvs den resulterande massan eller suspensionen kommer att innehålla ett överskott av kokvätska.

Den suspension, som således erhållits genom den beskrivna mekaniska behandlingen av det basade fibermaterialet och tillsatsen av kok- vätska, matas sedan in i centrifugalpumpen 5, som innefattar ett fluidiseringsorgan som utsätter massan för skärkrafter så att massan överföres till ett fluidiserat tillstånd såsom beskrivits ovan.

Centrifugalpumpen 5 matar massan till en avlâng press 8, som har olika behandlingszoner. I en första presszon utsattes massan för en komprimering för att avlägsna överskottet av kokvätska. Denna efflu- ent matas genom en ledning 23 till tanken lO, som innehåller förrå- det av kokvätska. I en efterföljande eller mellanliggande zon av skruvpressen 8 tillsättes genom en ledning 24 färsk kokvätska, som således bildar en överskottsmängd och som absorberas i nämnda mel- lanliggande zon.

Efter denna absorptionszon finns en andra presszon, i vilken massan utsättes för en ytterligare komprimering för att avlägsna överskot- tet av kokvätska, som cirkuleras till tanken lO via en ledning 25.

De upprepade pressoperationerna i Skruvpressen åstadkommer slutlig impregnering av massan och säkerställer en ytterligare penetrering av kokvätska in i fibrerna och fiberknippena. Skruvpressen 8 ökar 461 280_ 10 l5 20 25 fiberkoncentrationen av den utmatade massan till en önskad nivå, sâscm omkring 25-35 %, företrädesvis omkring 30 %.

Den metod som beskrivits ovan med hänvisning till figur 2 möjliggör tillsatser av kokvätska till massan till åtminstone tre ställen av fiberlinjen l4, varvid den första tillsättningen sker i rivapparaten l7, den andra i kärlet l och den tredje tillsättningen till skruv- pressen 8. Om så önskas kan kokvätskan även tillsättas till centri- fugalpumpen 5. Förimpregneringen av massan i fiberlinjen 14 före skruvpressen 8, impregneringen av massan i centrifugalpumpen 5 och ledningen 6 samt den slutliga pressimpregneringen i skruvpressen 8 säkerställer att den massa som matas in i kokaren är fullständigt impregnerad och någon ytterligare tillsättning av kokvätska behöver normalt inte göras. Kokningen kan därför utföras vid maximalt möjlig konsistens under noggrant kontrollerade betingelser. Dessutom medför den högre fiberkoncentrationen att mindre mängd ånga behöver använ- das för kokningen och kokningscykeln kan reduceras till ett minimum så att utbyte, kvalitet och kostnader optimeras.

Sättet enligt föreliggande uppfinning är särskilt tillämpbart på fibermaterial av icke-homogen struktur i form av fiberhaltigt ligno- cellulosamaterial av årliga växter, såsom sockerrörsbagass, bomulls- stjälkar, majsstjälkar, lin, kinagräs, hampa, sisalhampa, esparto- gräs och andra agrikulturella växtmaterial, såsom strån, stjälkar och skaft som vanligen levereras som restprodukter.

Alla typer av kokningsprocedurer är tillämpliga såsom kraftmassame- toden, sodametoden och den neutrala natriumsulfitmetoden. 91'

Claims (11)

l0 15 20 461 280 P A T E N T K R A V

1. l. Sätt att av ett fiberhaltigt cellulosamaterial framställa en massa för kokning i en kontinuerlig process, kännetecknat av att det omfattar följande i följd efter varandra utförda steg: a) förimpregnering av nämnda fibermaterial genom blandning med kok- vätska så att en fibersuspension bildas som har en fiberkoncentra- tion av omkring 5-l5 viktprocent, b) impregnering och fluidisering av nämnda fibersuspension under ett tryck över atmosfärtrycket genom att inmata fibersuspensionen i en centrifugalpump (5), som innefattar fluidiseringsorgan som utövar skjuvkrafter pâ fibersuspensionen så att fiberknippena separeras från varandra och åtminstone partiellt sönderdelas, c) matning av nämnda fibersuspension till en press (8) med hjälp av nämnda centrifugalpump (5) under det att nämnda tryckimpregnering av fibermaterialet med kokvätska i fibersuspensionen fortsätter, d) förtjockning av nämnda fibersuspension genom avvattning i nämnda press (8) under det att fibersuspensionen underkastas en slutlig im- pregnering under ett tryck över atmosfärtrycket så att en i huvudsak fullständigt impregnerad massa bildas som har en fiberkoncentration av omkring 20-40 viktprocent, företrädesvis 20-30 viktprocent, och e) inmatning av den erhållna massan i en kokare med hjälp av det tryck som i huvudsak eller fullständigt skapas av centrifugalpumpen (5).

2. Sätt enligt krav l, kännetecknat av att nämnda förimpregnering utföres vid atmosfärstryck eller vid ett ringa övertryck. 461 280' l0 l5 20 25 l0

3. Sätt enligt krav l eller 2, kännetecknat av att fibersuspen- sinnen avvattnas i minst tvâ på avstånd från varandra anordnade presszoner hos nämnda press (8) och att kokvätskan tillsättes i en mellanliggande zon av pressen (8).

4. Sätt enligt krav 3, kännetecknat av att en överskottsmängd av kokvätska tillsättes till nämnda mellanliggande zon av pressen (8) och att nämnda överskottsmängd av kokvätska avlägsnas i nämnda andra presszon av pressen (8).

5. Sätt enligt krav 4, kännetecknat av att nämnda avlägsnade överskottsmängder av kokvätska cirkuleras till fiberlinjen (l4).

6. Sätt enligt något av föregående krav, kännetecknat av att cen- trifugalpumpen (5) matar suspensionen till pressen med ett tryck, mätt vid inloppet till pressen, av omkring 50-100 % av det tryck som råder i kokaren (7).

7. Sätt enligt något av föregående krav, kännetecknat av att mas- san framställes av ett vattenhaltigt fibermaterial (l3), som har en fiberkoncentration under omkring 20 %, att nämnda fibermaterial före nämnda förimpregnering underkastas en avvattningsoperation (15) för att åstadkomma en fiberkoncentration av omkring 20-40 %, företrädes- vis 30-40 %, och att nämnda fibermaterial underkastas en sönderdel- ningsoperation (l7), under vilken kokvätska tillsättes för att bilda en suspension.

8. Sätt enligt krav 7, kännetecknat av att nämnda sönderdelnings- operation omfattar rivning och knâdning för att öppna fiberklumpar- na, separera individuella fiberklumpar från varandra, fördela kok- vätskan och initiera förimpregneringen.

9. Sätt enligt något av kraven 2-8, kännetecknat av att fiberma- terialet genom en inledande ângbehandling (20) uppvärmes till en 461 280 11 temperatur av omkring 70-120°C, företrädesvis 80-100°C.

10. Sätt enligt något av föregående krav, kännetecknat av att nämnda sïutïiga tryckímpregneríng utföres med hjälp av en skruvpress (8).

11. Sätt enïigt något av föregående krav, kännetecknat av att nämnda fiberhaïtiga ceïïuïosamateriaï är ett fiberhaltigt celïulosa- materiaï av årliga växter, såsom från märg befriad sockerrörsbagass.