SE506703C2 - Impregnering av fibermaterial i medström vid kontinuerlig kokning - Google Patents

Description

506 10 15 20 25 30 35 703 Ändamålet med föreliggande uppfinning är att förbättra impregneringen genom att skapa sàdana förutsättningar att vissa parametrar kan styras till olika värden under olika delar av impregneringen.

Sättet enligt uppfinningen kännetecknas av att vätska avdrages vid ett andra ställe beläget i början av den andra medströmsimpregneringszonen och bringas att cirku- lera i en impregneringscirkulation som mynnar i centrum av kärlet vid ett ställe beläget mellan nämnda första och andra ställen för avdragning av vätska så att ett fritt vätskeflöde bildas från centrum av kärlet i, i huvudsak radiell riktning, och att nämnda ytterligare impregne- ringsvätska, som består av en eller flera av vätskorna svartlut, vitlut, grönlut, vätska från en överförings- cirkulation mellan impregneringskärlet och en kokare och tvättlut tillföres nämnda impregneringscirkulation för fortsatt impregnering av fibermaterialet i den andra medströmsimpregneringszonen. Sättet enligt uppfinningen innebär således en kontinuerlig 2-stegs impregnering i ett och samma kärl.

Svartlut som tillföres till nämnda impregneringscir- kulation har lämpligen en temperatur av 120-l70°C.

Vid en lämplig utföringsform av uppfinningen, där svart- lut avdrages från kokaren och överföres till ett flertal seriekopplade avspänningscykloner, är den genom nämnda inmatningssystem tillförda svartluten en del av svart- som luten, avdrages från kokaren, eller av effluenten från en av nämnda avspänningscykloner, företrädesvis den näst sista avspänningscyklonen. Under samma förutsätt- ningar kan pà samma sätt svartlut som tillföres till nämnda impregneringscirkulation lämpligen vara en del av svartluten, som avdrages från kokaren, eller av effluen- ten från en av nämnda avspänningscykloner. 10 15 20 25 30 35 506 703 Det är enligt uppfinningen fördelaktigt att impregne- ringsvätskorna väljes, fördelas och tillföres pà sådant sätt att HS'/OH'-förhållandet i inmatningssystemet blir så högt som möjligt och lämpligen högre än i impregne- ringscirkulationen.

Det är enligt uppfinningen lämpligt att temperaturen i den första medströmsimpregneringszonen A är 100-140°C, företrädesvis 120-l30°C, och i den andra medströmsimpreg- neringszonen B 120-l60°C, företrädesvis 130-l50°C.

Vidare är det enligt uppfinningen lämpligt att fibermate- rialets uppehàllstid i den första medströmsimpregnerings- zonen A är minst 15 minuter och i den andra medströms- impregneringszonen B minst 10 minuter.

Uppfinningen beskrives närmare i det följande med hänvis- ning till ritningarna.

Figur 1 visar schematiskt-ett flödesschema av en anlägg- ning för kontinuerlig kokning av cellulosahaltigt fiber- material, som impregneras i enlighet med en första utfö- ringsform av föreliggande uppfinning.

Figur 2 visar en liknande anläggning men modifierad för impregnering enligt en andra utföringsform.

Den i Figur 1 schematiskt visade anläggningen innefattar ett vertikalt basningskärl 1, ett horisontellt bas- ningskärl 2, ett vertikalt impregneringskärl 3 och en vertikal kokare 4. Fibermaterialet, som exempelvis utgö- res av flis, matas genom en ledning 5 till det vertikala basningskärlet 1, till vilket lågtrycksånga tillföres genom en ledning 6 för att uppvärma flisen och minska dess innehåll av luft. Avdriven luft avlägsnas genom en ledning 7, som är ansluten till det horisontella bas- 506 705 10 15 20 25 30 35 ningskärlet 2. Denna förbasning utföres vid atmosfär- tryck. Den värmda flisen doseras med en flismätare, som är anordnad i en förbindelse 8 mellan de två basnings- kärlen, vilken förbindelse 8 dessutom innehåller en låg- tryckskik 9, som slussar flisen in i det horisontella basningskärlet 2, i vilket trycket är 1-1,5 bar över- tryck. Från tryckbasningskärlet 2 faller flisen ner i ett stup 10, i vars nedre del en högtryckskik ll är monterad.

En bestämd vätskenivå upprätthàlles i stupet 10.

Högtryckskiken 11 är försedd med en rotor med fickor, varvid en ficka alltid är i lágtrycksposition för att stå i öppen förbindelse med basningskärlet 2 och en ficka alltid samtidigt är i högtrycksposition för att stå i öppen förbindelse med impregneringskärlet 3 via en inmat- ningsledning 12, som är ansluten till toppen av impregne- ringskärlet 3. Vätska i en med en pump 13 försedd cirku- lationsslinga 14 matar flisen från stupet 10 in i hög- tryckskiken ll så att en av rotorns fickor fylls.

En returledning 15 förbinder impregneringskärlets 3 övre del med högtryckskiken 11 för retur av vätska, som avskiljes medelst en i impregneringskärlet 3 anordnad toppseparator 19. Inmatningsledningen 12 och returled- ningen 15 bildar ett inmatningssystem med en slinga för cirkulation av vätska med hjälp av en pump 16, som är anordnad i returledningen 15. När en fylld rotorficka kommer i högtrycksläge, dvs. i direkt förbindelse med cirkulationsslingan 12, 15, spolas den ren av returväts- kan från returledningen 15.

Cirkulationsslingan 14 är via en ledning 17 förbunden med en nivåtank 18, som i sin tur via en ledning 20 är anslu- ten till returledningen 15.

Impregneringskärlet 3 har vid sin botten ett utlopp 21 för den impregnerade flisen, från vilket flisen överföres till toppen av kokaren 4 via en matarledning 22. En sil 10 15 20 25 30 35 m c: o\ -a c: (_~I 23 är anordnad i toppen av kokaren 4 för att separera en viss mängd vätska, som återföres till botten av impregne- ringskärlet 3 via en returledning 24, som innehåller en pump 25 för att pumpa flisen till kokaren medelst den separerade vätskan. I ledningen 24 finns även en värme- växlare 55. Matarledningen 22 och returledningen 24 bil- dar en överföringscirkulation för suspensionen av flis och kokvätska.

Kokaren 4 har övre, mittre och nedre avdragssilar 26, 27, 28 för avdragning av lut på olika nivåer. Den mittre avdragssilen 27 är med en ledning 29 ansluten till en första avspänningscyklon 30, som är ansluten till en andra avspänningscyklon 31 via en ledning 32 och till nämnda nivåtank 18 via en ledning 33. Effluent från den andra avspänningscyklonen 31 ledes via en ledning 34 till en återvinningsanläggning (ej visad). Den i avspännings- cyklonerna 30, 31 bildade ångan ledes genom ledningen 35 och ledningen 6 till stupet 10 respektive basningskärlet 1. Den nedre avdragssilen 28 är förbunden med en ledning 36, som är försedd med en pump 37 och värmeväxlare 58, och som sträcker sig till den övre delen av kokaren för att där ansluta sig till ett centralrör 38, som utmynnar nedanför den nedre avdragssilen 28. Genom denna cirkula- tion erhålles en ökad strömningshastighet på svartluten så att utmatningen av den kokta flisen underlättas via ett utlopp 39, som är anordnat vid kokarens 4 botten. Den kokta massan avledes genom en ledning 40 för fortsatt behandling.

Impregneringskärlet har en första avdragssil 41, som är anordnad vid mitten av impregneringskärlet 3 eller strax nedanför mitten, för avdragning av vätska som avledes via en ledning 42 till den andra avspänningscyklonen 31. På avstånd från impregneringskärlets 3 botten och på ett litet avstånd nedanför den första avdragssilen 41 finns en andra avdragssil 43 för avdragning av vätska i en cir- 506 703 10 15 20 25 30 35 kulationsslinga bestående av en ledning 44, som sträcker sig till den övre delen av impregneringskärlet 3, och ett centrumrör 45, till vilket ledningen 44 ansluter sig, varvid ledningen 44 innehåller en pump 46 för cirkulation av vätska genom ledningen 44 och centrumröret 45. Cent- rumröret 45 utmynnar vid avdragssilens 43 övre ände. Den pumpade vätskan strömmar ut ur centrumröret med hög has- tighet i huvudsak radiellt ut mot avdragssilens silytor.

Från ett förråd tillföres systemet vitlut via en huvud- ledning 47, som dels med en ledning 48 är ansluten till ledningen 36 för tillförsel av en viss mängd vitlut till kokarens utmatningscirkulation, dels med en ledning 49 är ansluten till returledningen 24 för tillförsel av en viss mängd vitlut till överföringscirkulationen mellan impreg- neringskärlet 3 och kokaren 4, dels med en ledning 50 är ansluten till ledningen 44 för tillförsel av en viss mängd vitlut till impregneringscirkulationen, dels med en ledning 51 är ansluten till högtryckskikens 11 flisut- lopp, som ansluter sig till inmatningsledningen 12.

Svartlut matas till inmatningscirkulationen från den näst sista avspänningscyklonen 30, som vid den visade utfö- ringsformen är den första, genom ledningen 33 till nivå- tanken 18 och vidare genom ledningen 20 till returled- ningen 15. Dessutom överföres svartlut från kokarens mittre avdragssil 27 till impregneringscirkulationen genom en med en pump 57 försedd ledning 52, som är kopp- lad mellan ledningen 29 och cirkulationsledningen 44.

Impregneringen av flisen i impregneringskärlet 3 sker hela tiden i medström. Den i toppen inmatade impregne- ringsvätskan består av varm svartlut och en liten mängd vitlut. Om så önskas kan även varm grönlut, modifierad grönlut eller annan sulfid- eller svavelhaltig lösning ingå i impregneringsvätskan. Det i toppen inmatade mate- rialet har ett vätske/ved-förhållande av 2,5-4,0 eller 10 15 20 25 30 35 506 703 högre. Genom cirkulationssilen 43 uppdelas impregne- ringskärlet 3 i en första medströmsimpregneringszon A och en andra medströmsimpregneringszon B, som inledes med cirkulationssilen 43. Uppehållstiden för flisen är minst 15 minuter i den första medströmsimpregneringszonen A och minst 10 minuter i den andra medströmsimpregneringszonen B, varvid den sammanlagda uppehàllstiden kan vara minst 25 minuter. Temperaturen i de två medströmsimpregnerings- zonerna A, B kan vara lika eller olika och ligger inom intervallen 100-l40°C respektive 120-l60°C. Av värmeeko- nomiska skäl är det fördelaktigt att hålla en högre tem- peratur i den andra medströmsimpregneringszonen B. I slu- tet av den första medströmsimpregneringszonen A avdrages vätska som överföres till den sista avspänningscyklonen 31 via ledningen 42.

Med hjälp av impregneringscirkulationen tillföres vitlut och het svartlut, som överföres från kokarens avdragssil 27, till den passerande förimpregnerade flisen från vil- ken en del av vätskeinnehållet strax innan avdragits.

Impregneringscirkulationen åstadkommer ett högt vätske- flöde genom flisen, då cirkulerad vätska kompletterad med het svartlut och vitlut strömmar ut i centrum av impreg- neringskärlet 3 i nivå med cirkulationssilen 43, vilket vätskeflöde får en i huvudsak radiell riktning. Cirkula- tionsflödet med sådan radialförträngning av vätska tjänar till att distribuera och utjämna den vitlut som konti- nuerligt tillsättes till impregneringscirkulationen liksom den svartlut som samtidigt tillföres för fortsatt och slutlig impregnering av flisen i den andra medströms- impregneringszonen B. Därigenom säkerställes en mycket jämn alkali- och temperaturprofil i den andra medströms- impregneringszonen B.

Vid det beskrivna impregneringsförfarandet, som således kan betecknas som ett tvåstegsförfarande, kan man vid det första skedet upprätthålla ett förhöjt, gynnsamt HS'/OH'- 506 705 10 15 20 25 -förhållande. Hög HS'-halt samtidigt som OH”-halten är låg möjliggör en maximal sorption av sulfidjoner i flisen medan attacken mot hemicellulosans och cellulosans kol- hydrater hâlls låg. I impregneringens andra skede till- sätts alkali så att HS'/OH'-förhållandet blir lägre och på detta sätt kan man säkerställa att spethalten i massan efter koket kommer att ligga på en lägre nivå än vad som erhålles då ingen sådan styrning av nämnda förhållande sker. Med detta tvåstegsförfarande är det också möjligt att ha olika temperatur vid de två faserna. Temperaturen kan vara låg i det första skedet, medan man med hjälp av het svartlut höjer temperaturen i det andra skedet. Genom att på detta sätt direkt värma flisen med het svartlut förbättras också värmeekonomin.

Den i Figur 2 schematiskt visade anläggningen liknar den i Figur 1 med undantag endast för den vätska som tillfö- res impregneringscirkulationen. Enligt denna andra utfö- ringsform är en ledning 53 kopplad mellan returledningen 24 och ledningen 44 för tillförsel av överföringsvätska istället för svartlut till impregneringscirkulationen.

Valet mellan de två utföringsformerna blir beroende av kraven på värmeekonomi. Mängden av den vätska som avdra- ges genom silen 41 är mindre än den fria vätskan i den första medströmsimpregneringszonen A för att därigenom förhindra ett motflöde av vätska fràn kärlutrymmet nedan- för denna sil 41.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 506 703 P A T E N T K R A V

1. Sätt vid kontinuerlig kokning av cellulosahaltigt fibermaterial, vilket impregneras i ett kärl (3) med vätska i en första medströmsimpregneringszon (A) och en efterföljande, andra medströmsimpregneringszon (B), var- vid impregneringsvätska tillföres i blandning med basat fibermaterial genom ett inmatningssystem till den första medströmsimpregneringszonen (A) och vätska för återvin- ning avdrages vid ett första ställe (41) beläget i slutet av den första medströmsimpregneringszonen (A), och varvid ytterligare impregneringsvätska tillföres till den andra medströmsimpregneringszonen (B) och vätska avdrages vid ett andra ställe (43) beläget i början av den andra med- strömsimpregneringszonen (B) och bringas att cirkulera i en impregneringscirkulation (44, 45) som mynnar i centrum av kärlet (3) vid ett ställe beläget mellan nämnda första (41) och andra (43) ställen för avdragning av vätska så att ett fritt vätskeflöde bildas från centrum av kärlet (3) i, i huvudsak radiell riktning, vilken ytterligare impregneringsvätska tillföres nämnda impregneringscirku- lation för fortsatt impregnering av fibermaterialet i den andra medströmsimpregneringszonen (B), k ä n n e t e c k - r1a t a'v att impregneringen av fibermaterialet hela tiden sker i medström, att som ytterligare impregne- ringsvätska tillföres till nämnda impregneringscirkula- tion en eller flera av vätskorna svartlut, vitlut, grön- lut, vätska från en överföringscirkulation mellan impreg- neringskärlet (3) och en kokare (4) och tvättlut, och att impregneringsvätskorna väljes, fördelas och tillföres på sådant sätt att HS"/OH'-förhållandet i inmatningssystemet blir högre än i impregneringscirkulationen.

2. Sätt enligt krav l, kännetecknat av att impregneringsvätskan, som tillföres genom inmatnings- systemet, består av en eller flera av vätskorna svartlut, 506 705 10 15 20 25 30 35 10 vitlut, grönlut, annan sulfidhaltig lösning och annan svavelhaltig lösning.

3. Sätt enligt krav l, vid vilket svartlut avdrages från kokaren (4) och överföres till ett flertal serie- kopplade avspänningscykloner (30, 31 ) , k ä n n e t e c k - n a t av att den genom nämnda inmatningssystem till- förda svartluten är en del av den svartlut, som avdrages från kokaren, eller av effluenten från en av nämnda avspänningscykloner (30, 31), företrädesvis den näst sista avspänningscyklonen (30).

4. Sätt enligt krav l, kännetecknat av att svartlut som tillföres till nämnda impregneringscirkula- tion har en temperatur av l20-l70°C.

5. Sätt enligt krav 1 eller 4, vid vilket svartlut avdrages från kokaren (4) och överföres till ett flertal seriekopplade avspänningscykloner (30, 31), k ä n n e - teckna t av att den svartlut som tillföres till nämnda impregneringscirkulation är en del av den svart- lut, som avdrages från kokaren, eller av effluenten från en av nämnda avspänningscykloner (30, 31).

6. Sätt enligt nàgot av kraven 1-5, kännetecknat av att temperaturen i den första medströmsimpregne- ringszonen (A) är lOO-l40°C, företrädesvis l20-l30°C, och i den andra medströmsimpregneringszonen (B) l20-l60°C, företrädesvis l30-150°C.

7. Sätt enligt något av kraven l-6, kännetecknat av att fibermaterialets uppehållstid i den första med- strömsimpregneringszonen (A) är minst 15 minuter och i den andra medströmsimpregneringszonen (B) minst lO minu- ter.