SE512301C2 - Förfarande och anordning för fluidisering av en massasuspension i samband med inblandning av kemikalier, gas eller ånga - Google Patents

Description

.HJHJI 10 15 20 25 30 35 'i 512 501 2 passera ett flertal fluidiseringsstationer utplacerade i serie längs massaledningen.

Uppfinninqens syfte Syftet med föreliggande uppfinning är att undanröja ovan nämnda problem genom att utföra fluidiseringen på ett sådant sätt att den erforderliga axeleffekten kan sänkas betydligt utan medföljande försämring av anordningens fluidiserings- och gas/kemika1ieinblandningsegenskaper.

Härvid minskar energiförbrukningen och därmed associerade kostnader: Lösning Ovan nämnda syfte uppnås genom att uppfinningen till- handahåller ett förfarande och en anordning för fluidise- ring av en massasuspension av ett cellulosahaltigt fiberma- terial, enligt efterföljande patentkrav 1 respektive 7.

Kort beskrivning av ritninqër Uppfinningen kommer nedan att beskrivas i närmare detalj med hänvisning till medföljande ritningar, på vilka: Fig. 1 visar en förenklad perspektivvy av en första utföringsform av ndxeranordningen enligt uppfin- ningen, placerad i. ett massaledningsrör markerat med streckade linjer.

Fig. 2 visar en snittvy i massaledningens längsled av mixeranordningen enligt den första utföringsformen i fig. 1.

Fig. 3 'visar en ovanvy av en Inixeranordning enligt en andra utföringsform av uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 'i 512 301 3 Fig. 4 visar en snittvy längs linjen IV-IV i fig. 3.

Fig. 5 visar en förenklad vy av en alternativ utförings- form av uppfinningen, innefattande radiellt mas- sainlopp och tangentiellt massautlopp.

Fig. 6 visar en förenklad vy av ännu en alternativ utför- ingsform av uppfinningen, innefattande axiellt mas- sainlopp och tangentiellt massautlopp.

Fig. 7 visar en förenklad vy av ytterligare en alternativ utföringsform av uppfününgen, innefattande tan- gentiellt massainlopp och tangentiellt.massautlopp. finnin en Beskrivnin _föredra na utförin sformer av u I fig. 1. visas» en första utföringsfornx av anordningen enligt uppfinningen. Mixeranordningen visas härvid in- placerad i ett rakt massaledningsrör, förenklat ritat med streckade linjer. Anordningen innefattar ett massainlopp 2 genom vilket massasuspensionen matas in i pilens 3 rikt- ning. Massasuspensionen kan exempelvis utgöras av så kallad MC-massa med 5-25 % torrhalt, företrädesvis 7-20 % och mest föredraget 8-17 % torrhalt. Suspensionen matas fram i massaledningen 1 medelst ett ej visat matningssystem exempelvis innefattande en pmmp. Efter massainloppet 2 bringas massasuspensionen genomströmma en vinkelrätt mot anströmningsriktningen orienterad rotorenhet 4 varefter den lämnar mixeranordningen via ett massautlopp 5 i pilens 6 riktning. I den utföringsform som visas i fig. 1, är således såväl massainloppet 2 som massautloppet 5 radiellt orienterade relativt rotorenheten 4. Rotorenheten 4 består av en inre cylindrisk rotorbur 7 omgiven av en koaxiellt anordnad, motroterande yttre cylindrisk rotorbur 8. Båda rotorburarna 7, 8 är härvid försedda med fluidiserings- bommar 10 för accelerering och flocknedbrytning av massasu- 10 15 20 25 30 35 '_ 512 301 4 spensionen till fluidiserat 'tillstånd. Såsom framgår i figuren roterar den inre rotorburen 7 och den yttre rotorburen 8 med motsatta rotationsriktningar indikerade med pilarna 12 och 13.

I syfte att uppnå vibrationsfri drift då respektive rotorburs 7, 8 fluidiseringsbommar 10 passerar varandra med motsatta riktningar, är den yttre rotorburens 8 fludise- ringsbommar 10 spiralvridna. Fluidiseringsbommarna 10 på den inre rotorburen 7 är däremot raka i det visade utföran- det. Sökanden har erfarit att denna lösning fungerar väl för uppnående av jämn drift, men uppfinningen rymmer även alternativa lösningar där spiralvridna fluidiseringsbommar 10 förekommer på antingen den inre rotorburen 7 eller den yttre rotorburen 8 alternativt på båda dessa. Såsom vidare framgår av fig. 1 är rotorburarna 7, 8 försedda med varsin drivaxel 15 respektive 16, vilka i en fördelaktig utför- ingsform är avsedda för sinsemellan oberoende drivning medelst var sin motor, varigenom rotorburarnas 7, 8 inbördes varvtalsförhållande steglöst kan varieras. I en alternativ utföringsform roterar den yttre rotorburen 8 med avsevärt lägre varvtal än den inre rotorburen 7, och i ett extremfall kan varvtalet vara noll, vilket således medför att den yttre rotorburen 8 är stationär.

Rotorenheten 4 är monterad i ett massaledningsrör 1 eller reaktionskolonn med en diameter något överstigande den yttre rotorburens 8 ytterdiameter. Massaledningsrörets 1 diameter är härvid mellan 0,15-1 m, företrädesvis 0,3-0,8 m och mest föredraget 0,4-0,6 m. Såsom framgår av fig. 2 är enligt uppfinningen stoppkammar 18 placerade i massaledningsröret 1 på ömse sidor om rotorenheten 4 i nära anslutning till den yttre rotorburens 8 periferi, i syfte att minska internläckage av ofluidiserad massasuspension förbi rotorenheten 4. Således är stoppbommarna 18 anordnade <| i! ell 10 15 20 25 30 35 * 512 301 5 parallellt med rotorenheten 4 samt uppvisar ett avrundat triangulärt tvärsnitt.

Den inre rotorburens 7 drivaxel 15 är med fördel försedd med en genomgående axiell kanal 20 för tillsättning av gas, kemikalier eller ånga rakt in i den fluidiserade delen av massasuspensionen som inrymmes i den inre rotorburen 7.

Kanalens 20 inlopp i drivaxeln 15 visas i fig. 1. En motsvarande kanal kan finnas genom den yttre rotorburens 8 drivaxel 16, i vilket fall den inre rotorburens 7 fluidise- ringsbommar 10 är infästa :i en ringformig gavel 9 som tillåter gasen, kemikalierna eller ångan att passera in till den fluidiserade delen av massasuspensionen.

Mixeranordningen enligt uppfinningen utmärks av höga skjuvhastigheter vid måttliga varvtal eftersom rotorerna roterar mot varandra. De höga skjuvhastigheterna uppnås i spalten mellan den inre rotorburen 7 och den yttre rotorbu- ren 8. Detta innebär i praktiken att mixeranordningen kan byggas kompakt trots att den fortfarande utsätter massasu- spensionen för erforderliga skjuvkrafter för uppnående av fludisering. Vidare minskas den erforderliga axeleffekten för gas/kemikalieinblandning i massasuspensionen jämfört med kända mixeranordningar på marknaden.

Mixningsförfarandet utföres på så sätt att massasuspensio- nen bringas att anströmma och genomströmma rotorenheten radiellt varvid massan fluidiseras av rotorburarnas 7, 8 motroterande fludiseringsbommar 10. Den huvudsakliga fluidiseringen sker därvid i spalten 22 mellan den inre rotorburen '7 och den. yttre rotorburen 8. I den. visade utföringsformen tillsättes även kemikalier, gas eller ånga massasuspensionen via den genomgående kanalen 20 genom drivaxeln 15, eventuellt även axeln 16, direkt in i den fluidiserade delen av massa-suspensionen som inrymmes i den inre rotorburen 7. I en alternativ, ej visad utföringsform 10 15 20 25 30 35 " 512 301 6 tillsättes gas, kemikalier eller ånga massasuspensionen omedelbart före inträdet i den yttre rotorburen (8).

I syfte att belysa olika dimensioners och varvtals inverkan på massasuspensionens fluidisering och erforderlig axel- effekt ges här följande exempel: Rotorenheten 4 placeras vinkelrätt mot.massasuspensionens anströmningsriktning:ien T-anslutning såsom ritats in med streckande linjer i fig. 1. Den yttre rotorburen 8 har en ytterdiameter och en innerdiameter på 310 respektive 230 mm, medan den inre rotorburen 7 är anpassad därtill med en ytterdiameter och en innerdiameter på 220 respektive 160 mm. Vid inträdet till den yttre rotorburen 8, som i detta exempel antages rotera med varvtalet 1500 rpm, blir skjuvhastigheten = (0,3l * n * 1500)/60 = 24,3 m/s. I spalten 22 mellan den inre och yttre rotorburen 7 respektive 8 blir skjuvhastig- heten på motsvarande sätt = (0,225 * n * 2 * 1500)/60 = 35,34 m/s, där faktorn 2 i täljaren avser rotorburarnas rotation i motsatta rotationsriktningar. Om det är önskvärt att minska denna skjuvhastighet till en nivå motsvarande* inträdet till den yttre rotorburen 8, dvs. 24,3 m/s, kan varvtalet för den inre rotorburen 7 halveras jämfört med den yttre rotorburens 8 varvtal vid ovan angivna rotordia- metrar. Härvid uppnås en synnerligen gynnsam besparing i erforderlig axeleffekt.

I en fördelaktig utföringsform är upp till fyra rotoren- heter 4 av den typ som visas i fig. 1 och 2 placerade i serie längs massaledningsröret 1.

Spalten 22 som är definierad mellan den inre rotorburens 7 ytterdíameter och den yttre rotorburens 8 innerdiameter har enligt uppfinningen en radiell höjd motsvarande 1-5 % av den inre rotorburens 7 innerdiameter. 10 15 20 25 30 35 -7 512 301 7 I fig. 3 visas en andra utföringsform av uppfinningen där massasuspensionen anströmmar rotorenheten 4 axiellt enligt pilen 3 och lämnar den radiellt enligt pilen 6. I detta fall är massainloppet 2 axiellt anslutet till rotorenheten 4 medan massautloppet 5 är radiellt anslutet till densamma.

Såson\ framgår av fig. 3 är rotorburarna 7, 8 i denna utföringsfornnförsedda.med koaxiella drivaxlar 15 respekti- ve 16 anslutna till en gemensam kuggväxel 24 för åstadkom- mande av rotorburarnas 7, 8 sinsemellan motsatta rotations- riktningar. Båda rotorburarna 7, 8 drivs då av ett gemen- samt kuggdrev 25 via kuggingreppen 26 respektive 27. I en alternativ utföringsform kan drivaxlarna 15 och 16 emeller- tid vara anslutna till separata kuggväxlar. Rotorburarna 7, 8 drivs med erforderligt varvtal för att uppnå fluidisering av massuspensionen, och kan även varvtalsanpassas gentemot varandra genom val av olika diameterförhållanden för rotorburarnas 7, 8 kuggkransar 28, 29. Rotorburarna 7, 8 kan emellertid även drivas av separata drivanordningar. En ytterligare möjlighet är att låta en av rotorburarna 7, 8, i första hand den yttre, förbli stillastående.

I likhet med den första utföringsformen som beskrivits med hänvisning till fig. 1 och 2, är den yttre rotorburen 8 försedd med spiralvridna fluidiseringsbommar 10 medan den inre rotorburens 7 fluidiseringsbommar 10 är' raka. Här skall emellertid återigen betonas att detta förhållande kan omvändas så att den inre rotorburens 7 fluidiseringsbommar 10 är spiralvridna medan den yttre rotorburens 8 fluidise- ringsbommar är raka. Alternativt kan fluidiseringsbommarna 10 vara spiralvridna på båda rotorburarna för att uppnå ytterligare förbättrad vibrationsfri drift då respektive rotorburs 7, 8 fluidiseringsbommar 10 passerar varandra med motsatta rotationsriktningar. Även denna utföringsform är försedd med en genomgående kanal 20, här ritad med streckade linjer, genom den inre 10 15 20 25 30 35 'i ' 512 301 8 rotorburens 7 drivaxel 15 för tillsättning av gas, kemika- lier eller ånga till massasuspensionen.

I fig. 3 och fig. 4, vilken är en snittvy längs linjen IV-IV i fig. 3, framgår att den inre rotorburen 7 uppvisar en öppen frontyta 30 mot den anströmmande massasuspensio- nen. Då denna utföringsform användes, har det visat sig särskilt lämpligt att låta massasuspensionen passera upp till tre separata rotorenheter 4 placerade i följd.

Fördelarna med minskad erforderlig axeleffekt uppnås även medelst denna utföringsform varvid mixeranordningen kan byggas kompaktare än andra nu kända mixertyper vid samma fluidiseringsgrad av massasuspensionen.

I en ytterligare, ej visad utföringsform av uppfinningen anströmmar massasuspensionen rotorenheten 4 radiellt genom ett radiellt anslutet massainlopp 2 och lämnar den samma axiellt genom ett axiellt anslutet massautlopp 5. Denna utföringsform erhålles genom en omvändning av massasuspen- sionen strömningsriktning i den utföringsform som visas i fig. 3 och 4.

I fig. 5 till 7 visas förenklade vyer av ytterligare alternativa placeringar av massainlopp 2 och massautlopp 5.

Dessa utföringsformer är speciellt utformade för att undvika avlösning och gasseparation i massasuspensionen. I fig. 5 visas således en utföringsform med radiellt anslutet massainlopp 2 samt tangentiellt anslutet massautlopp 5.

Vidare, i fig. 6, visas en utföringsform. med axiellt anslutet massainlopp 2 (dvs. vinkelrätt inåt mot papperets plan i figuren) samt tangentiellt anslutet massautlopp 5.

I fig. 7 visas slutligen en utföringsform med tangentiellt anslutet massainlopp 2 och tillika tangentiellt anslutet massautlopp 5. /¿'| * 512 301 9 Uppfinningen är ej begränsad till ovan beskrivna, och på ritningarna illustrerade utföringsformer, utan kan fritt varieras inom ramen för efterföljande patentkrav. Exempel- vis kan fluidiseringsbommarnas 10 bredd och inbördes avstånd varieras med hänsyn till massasuspensionens sammansättning.

Claims (26)

lO 15 20 25 30 'i 512 301 10 Patentkrav
1. l. Förfarande för fluidisering av en massasuspension av ett cellulosahaltigt fibermaterial i samband med inblandning av kemikalier, gas eller ånga i den fluidise- rade massasuspensionen, där nämnda massasuspension accele- reras och flocknedbrytes till fluidiserat tillstånd medelst roterande fluidiseringsbommar (10), k ä n n e t e c k - n a t d ä r a v, att massasuspensionen bringas genom- strömma en rotorenhet (4) innefattande en med nämnda fluidiseringsbommar (10) försedd inre cylindrisk rotorbur (7), helt eller delvis omgiven av en koaxiellt anordnad, motroterande yttre cylindrisk rotorbur (8), likaledes försedd med fluidiseringsbommar (10).
2. 2. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k - n a t d ä r a v, att massasuspensionen anströmmar och lämnar rotorenheten (4) radiellt.
3. 3. Förfarandeenligtpatentkrav1, k ä n n e t e c k - n a t d ä r a v, att massasuspensionen anströmmar rotorenheten (4) axiellt och lämnar den radiellt.
4. 4. Förfarande enligt.patentkrav 1, k ä n n e t e c k - n a t d ä r a v, att massasuspensionen anströmmar rotorenheten (4) radiellt och lämnar den axiellt.
5. 5. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k - n a t d ä r a v, att massasuspensionen anströmmar rotorenheten (4) radiellt och lämnar den tangentiellt. al] 10 15 20 25 30 35 * 512 301 11
6. 6. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k - n a t d ä r a v, att nmssasuspensionen anströmmar rotorenheten (4) axiellt och lämnar den tangentiellt.
7. 7. Förfarandeenligtpatentkrav14 k ä n n e t e c k - n a t d ä r a v, att massasuspensionen anströmmar och lämnar rotorenheten (4) tangentiellt.
8. 8. Förfarandeenligtpatentkrav1, k:ä n n e t e c k - n a t d ä r a v, att massasuspensionen huvudsakligen fluidiseras i spalten (22) mellan den inre rotorburen (7) och den yttre rotorburen (8).
9. 9. Förfarande enligt något eller några av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att gas, kemikalier eller ånga tillsättes massasuspensionen i den inre rotorburen (7).
10. 10. Förfarande enligt något eller några av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att gas, kemikalier eller ånga tillsättes massasuspensionen omedel- bart före inträdet i den yttre rotorburen (8).
11. 11. Anordning för fluidisering av en massasuspension av ett cellulosahaltigt fibermaterial i samband med inbland- ning av kemikalier, gas eller ånga i. den fluidiserade massasuspensionen, innefattande massainlopp (2) och massautlopp (5) samt roterande fluidiseringsbommar (10) för accelerering och flocknedbrytning av massasuspensionen till fluidiserat tillstånd, k ä n n e t e c k n a d a v en rotorenhet (4) bestående av en med nämnda fluidiserings- bommar (10) försedd inre cylindrisk rotorbur (7), helt eller delvis omgiven av en koaxiellt anordnad, motroterande yttre cylindrisk rotorbur (8), likaledes försedd med fluidiseringsbommar (10). 10 15 20 25 30 35 'I 512 301 12
12. 12. Anordningenliqtpatentkrav11, k ä11n.e t e c k - n a d d ä r a v, att såväl massainloppet (2) sonlmassaut- loppet (5) är radiellt anslutna till rotorenheten (4).
13. 13. Anordningenligtpatentkravll, k äxxrle t e c k - n a d d ä r a v, att massainloppet (2) är axiellt anslutet till rotorenheten (4) medan massautloppet (5) är radiellt anslutet till nämnda rotorenhet (4).
14. 14. Anordning enligt patentkrav 11, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att massainloppet (2) är radiellt anslutet till rotorenheten (4) medan massautloppet (5) är axiellt anslutet till nämnda rotorenhet (4).
15. 15. Anordningenligtpatentkrav11, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att massainloppet (2) är radiellt anslutet till rotorenheten (4) medan massautloppet (5) är tangentiellt anslutet till nämnda rotorenhet (4).
16. 16. Anordningenliqtpatentkrav11, k är1n.e t e c k - n a d d ä r a V, att massainloppet (2) är axiellt anslutet till rotorenheten (4) medan massautloppet (5) är tangentiellt anslutet till nämnda rotorenhet (4).
17. 17. Anordning enligt.patentkrav 11, 1< ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att såväl massainloppet (2) sonlmassaut- loppet (5) är tangentiellt anslutna till rotorenheten (4).
18. 18. Anordning enligt något eller några av patentkrav 11- 17, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att nämnda fluidiseringsbommar (10) på antingen den inre rotorburen (7) eller den yttre rotorburen (8) eller båda dessa är spiralvridna för att uppnå vibrationsfri drift då respek- tive rotorburs (7, 8) fluidiseringsbomar (10) passerar varandra med sinsemellan motsatta rotationsriktningar. 10 15 20 25 30 35 'i 5122 3.01 13
19. 19. Anordning enligt patentkrav 12, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att rotorenheten (4) är installerad vinkelrätt mot strömningsriktningen i ett massaledningsrör (1).
20. 20. Anordning enligt patentkrav 19, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att stoppkammar (18) är placerade i i massaledningsröret (1) på ömse sidor om rotorenheten (4) nära anslutning till den yttre rotorburens (8) periferi i syfte att.minska internläckage av ofluidiseradlnassasuspen- sion förbi rotorenheten (4).
21. 21. Anordning enligt patentkrav 12, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att rotorburarna (7, 8) är försedda med varsin drivaxel (15, 16) för sinsemellan oberoende drivning av varsin motor, varigenom rotorburarnas (7, 8) inbördes varvtalsförhållande steglöst kan varieras.
22. 22. Anordning enligt patentkrav 21, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att den inre rotorburens (7) varvtal är lägre än den yttre rotorburens (8) varvtal.
23. 23. Anordning enligt patentkrav 13 eller 14, k ä n - n e t e c k n a d d ä r a v, att rotorburarna (7, 8) är försedda med koaxiella drivaxlar (15, 16) anslutna till en kuggväxel (24) för åstadkommande av rotorburarnas (7, 8) sinsemellan motsatta rotationsriktningar.
24. 24. Anordning enligt patentkrav 21 eller 23, k ä n - n e t e c k n a d d ä r a v, att rotorburarnas (7, 8) drivaxlar (15, 16) är försedd med en genomgående kanal (20) för tillsättning av gas, kemikalier eller ånga till massa- suspensionen.
25. 25. Anordning enligt.patentkrav ll, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att en spalt (22) är definierad mellan IaHIiu I | 10 'd 512301 14 den inre rotorburens (7) ytterdiameter och den yttre rotorburens (8) innerdiameter, vars radiella höjdxmatsvarar 1-5 % av den inre rotorburens (7) innerdiameter.
26. 26. Anordningenligtpatentkravll, k ä n n e t e c k - n a d d ä r a v, att massaledningsrörets (1) diameter är mellan 0,15-1 m, företrädesvis 0,3-0,8 m och mest före- draget 0,4-0,6 m.