SE519555C2 - Metod för kontinuerlig kokning av vedrådvara till cellulosamassa - Google Patents

Description

519 555 2. modifiera kokvätskan så att alkalinivån höjs samt att halten utlöst organiskt material kan hållas på rimlig nivå. Detta kräver väl fungerande avdragssilar även i kokaren, där man kan dra av förbrukad kokvätska, och via centralrör tillsätts ny kokvätska eller tvättvätska.

Vid kokning av pinnflis samt sågspån, vilka vedråvaror brukar betraktas som spillavfall och som ofta eldas upp i barkpannor, uppkommer speciella problem då dessa vedråvaror innehåller mycket av eller enbart finfraktioner av vedråvaran. Dessa finfraktioner kan typiskt utgöras av finmaterial som har en partikelstorlek som är normalfördelat runt 1-3 mm's diameter, dvs mindre än 1/1 O-del av normal flisstorlek. Speciellt vid kokning av sågspån uppkommer stora problem vid försök att cirkulera samt avdra kokvätska genom och från bädden av sågspån. Vid användning av silar riskerar dessa att sätta igen på mycket kort tid eller vid minsta störning i processen, vilket kan medföra att processen måste avbrytas för att rengöra dessa silar.

Koksystem för kokning av sågspån har levererats där själva kokaren gjorts sillös och där man har en strikt medströmskokning l kokaren, och där efterföljande tvätt utförs i en trycksatt diffusör, vilken bibehåller trycket på massan tills avslutat tvätt.

Vid kokning av sågspån har även använts en så kallad astma-kokare, vilken genom en slussmatare med ånginblåsning driver in sågspånet i slussens ficka till en ångfas i kokarens övre del. Ljudet som skapas vid inblåsningen av sågspånet från slussmataren har gett kokaren dess karaktäristiska namn. Här sker uppvärmningen till koktemperatur i kokarens övre ångfas, genom extern tillsättning av varm ånga, normalt mellantrycksånga 6-12 bar. Exempel på sådan astma-kokare visas i Tappis handbok "Pulp and Paper manufacture", volym 5, 1989, sid 166-173. lTappis handbok visas astma-kokaren med en motströmstvätt i botten på kokaren, där tvättfiltrat avdrages med silförsett centralrör som sticker in i kokaren från botten. l US,A,6.325.888 visas ett system för kokning av sågspån där man helt har tagit bort silarna från själva kokkärlet, och där sågspånsblandningen innan inmatningen till kokarkärlet värms upp till full koktemperatur, 250-350 F 0237.doc 10 20 30 519 555 3 (motsvarande 121-l76°C). För att lyckas med denna uppvärmning med liten åtgång av ånga användes en förtjockningsapparat och en ångmixeri serie, där förtjockningsapparaten först dränerar sågspånsblandningen till 20-40% konsistens, innan slutgiltig uppvärmning till full koktemperatur skeri ångmixern och innan inmatning till kokarkärlet. Efter kokningen i den sillösa kokaren matas massan till en efterföljande tryckdiffusör där massan under bibehållet tryck tvättas ut från utlöst organiskt material.

Denna lösning medför att man trots allt måste ha en väl fungerande dräneringsapparat för den svårdränerade sågspånsblandningen, vilket ställer stora krav på silarna och dess förmåga att motverka igensättning. Dessutom blir system dyrt och komplicerat, där man erfordrar en flisficka, en matarskruv med ångförvärmning, en flispump, en dräneringsapparat, en ångmixer, ett kokarkärl samt en avslutande trycksatt diffusörtvätt. Denna utrustning blir oftast så dyr att investeringskostnaden inte kan bäras av den intäkt sågspånskokningen kan inbringa, varför denna vedråvara inte kan tillgodogöras för tillverkning av cellulosamassa.

Då sågspånskokning ger en cellulosamassa med lägre kvalitet, som oftast användes som utfyllnadsmassa eller baskomponent i enklare pappersprodukter, är investeringskostnaden mycket pressad för att man överhuvudtaget skall kunna motivera en separat process för kokning av sågspån. Processen måste också vara mycket stabil och störningskänsliga processer har oftast ställts av om de inte klarar av att fungera i kontinuerlig drift.

Uppfinningens syfte och ändamål Det huvudsakliga syftet med uppfinningen är att koka sågspån i en kontinuerlig process där man inte behöver några förtjockningssteg och som kan utföras med ett minimum av processapparater, och sålunda kräver minsta möjliga investeringskostnad.

Ett annat syfte är att etablera en kontinuerlig process för kokning av sågspån där systemet håller blandningen vid konsistens under 15% och i allt väsentligt 0237.doc 20 25 30 519 555 4 förs det i kokvätska uppslammade sågspånet tillsammans från det att det uppslammas i första basningskärl till dess att massan tvättats ut efter koket.

Ytterligare ett syfte är att på ett energieffektivt sätt koka flisen, vilket möjliggörs genom att en större del av kokvätskan etableras direkt med det tvättfiltrat som förträngs vid högre temperatur i avslutande diffusionstvätt. I en föredragen utföringsform kan tvättfiltratet tryckavlastas med följd att temperaturen sänks till cirka 100°C, och frigjord ånga användes för uppvärmning av sågspånen, varigenom värmen bättre kan tas tillvara än om detta tvättfiltrat istället skulle värmeväxlas mot färsk kallare kokvätska.

Ritningsförteckning Figur 1, visar schematiskt ett arrangemang medelst vilket man kan praktisera den uppfinningsenliga metoden.

Detaljerad Beskrivning av föredragna utföringsformer I figur 1 visas en uppfinningsenlig process där man kontinuerligt kokar vedråvara i form av sågspån för tillverkning av cellulosamassa.

Sågspånen matas lämpligen kontinuerligt genom blåsning till en cyklon där luft avskiljs uppåt och sågspånen nedåt till toppen på ett atmosfärsikt basningskärl 2, företrädesvis ett basningskärl som är öppet och som saknar slussorgan för inslussning av sågspån, I basningskärlet 2 sker därefter en basning/värmning av sågspånen med ånga LPST. Ångan, som lämpligen utgöres av på massabruket rikligt förekommande lågtrycksånga som håller 4-6 bar atö, tillföres lämpligen basningskärlet genom injicering av ånga till sågspånen via munstycken 3 genom basningskärlets vägg på en injiceringsnivå SL som ligger över kokvätskenivån LL1 men under sågspånens övre nivå CL1. I en föredragen utföringsform utgörs ångan åtminstone till del av den ånga som erhållits vid tryckavlastning av ett tvättfiltrat från efterföljande tvätt.

Impregnering med kokvätska i botten på basningskärlet tar därefter vid, genom att vann kokvätska tillföres i botten på basningskärlet 2 för Impregnering av sågspånen via munstycken 4 genom basningskärlets vägg 0237.doc 10 20 25 30 519 555 5 , ._ på en nivå FL som ligger under injiceringsnivån för ångan SL och under den i basningskärlet etablerade kokvätskenivån LL1.

Efter impregnering med varm kokvätska utmatas en blandning av sågspån och kokvätska från basningskärlets botten, efter det att de i kokvätska uppblandade sågspånen uppvärmts till en temperatur i intervallet 80-110°C i basningskärlet.

Blandningen av sågspån och kokvätska trycksätts med en pump P för vidare befordran till toppen på ett kokarkärl 5 där en nivå CL2 på sågspånen etableras som ligger över en kokvätskenivå LL2 i kokarkärlet. l arrangemanget i figur 1 visas en konventionell slussmatare 6, av typ högtryckskik, vilken har genomgående fyllningsfickor som kan indexeras fram från en fyllningsposition (visad med heldragna linjer på fickan) till en tömningsposition (visad med streckmarkerade linjer på fickan). I fyllningspositionen kan sågspånsblandningen strömma genom fickan där sågspånsblandningen förtränger ut den koklut som finns i fickan, och ut till pumpen P, vilken återför den förträngda kokluten trycksatt till en ficka som är i tömningspositionen. Högtryckskiken 6 ger en bra isolering mellan systemets trycksatta del och dess atmosfäriska del, men kan i en enkel utföringsform på systemet undvaras och helt ersättas med en eller två pumpar anordnade i serie.

Först när sågspånsblandningen tillförts kokarkärlet tillsätts av ånga MPST till toppen på kokarkärlet 5 så att sågspånen som ligger över kokvätskenivån uppvärmes till full kokartemperatur inom intervallet 130-160°C i kokarkärlets ångfas. Kokvätskenivån i kokarkärlet regleras genom avdrag av kokvätska lämpligen från kokarkärlets botten, företrädesvis som visas med en rörformad avdragssil som sticker upp genom kokarens botten, och vilken varma avdragsvätska återföres åtminstone till del till basningskärlet 2 som visas i flguri. lnnan inmatningen till kokkärlet håller sågspånsblandningen en temperatur som väl understiger koktemperaturen i kokarkärlet, och företrädesvis understiger kokartemperaturen i kokarkärlet med minst 15°C, företrädesvis minst 25-30°C. 0237.doc 20 30 519 555 ó Efter uppvärmning av sågspånen i ångfasen till full koktemperatur sker en kokning av sågspånen i kokvätskan under det att sågspånen sjunker nedåt och får en koktid, dvs. uppehållstid i kokvätskan, inom intervallet 60-200 minuter.

Efter fullbordad kokning i kokarkärlet matas sågspånsblandningen till en trycksatt diffusionstvätt 7 vilken med tvättvätska TV förtränger kokvätska från sågspånen under det att trycket bibehålls, och där den förträngda kokvätskan bildar ett tvättfiltrat TF.

Tvättvätskan som användes utgörs lämpligen av filtrat från efterföljande behandlingssteg, konventionellt syrgasdelignifiering, vilken tvättvätska håller en temperatur på cirka 70-90°C. Efter förträngning av den heta kokvätskan, som håller en temperatur på 130-160°C, erhålls ett tvättfiltrat TF som har förhöjd temperatur på cirka 120-145°C.

Om temperaturen på massan in i diffusionstvätten 7 är cirka 150°C, och vid tvätten användes 12m3 tvättvätska som håller 80°C för att förtränga ut 10 m3 varm kokvätska i massan (utan förändring i konc), så får tvättfiltratet en temperatur på cirka 138°C (10*150+2*80=12*X :> X=138).

Detta tvättfiltrat leds till basningskärlet 2 där det tillföres sågspånen vid denna förhöjda temperatur. Om så erfordras kan det erhållna tvättfiltratet TF först kylas, antingen i en värmeväxlare 8 och/eller genom tryckavlastning i en cyklon 8b. Värrneväxlaren kan såsom visas i figuren vara en indirekt värmeväxlare som kyls med kallt vatten.

För en energieffektiv kokprocess så användes ångan från cyklonen 8b som uppvärmningsånga i basningskärlet 2, samt leds åtminstone delar av den totala mängden tvättfiltrat från diffusören 7 direkt till basningskärlet för bildande av en del av kokvätskan.

Tvättfiltratet TF utgör en andel av den totala mängden kokvätska överstigande 50%, och företrädesvis i en mängd motsvarande 3,5-6 ton, företrädesvis cirka 5 ton tvättfiltrat per ton sågspån.

Vitlut WL tillsätts till basningsskärl 2 och eventuellt även under pumpning till kokarkärlet för att bilda del av den totala kokvätskan. Erforderlig mängd vitlut motsvarar 1-2,5 ton vitlut per ton sågspån.

O237.doc 10 20 25 30 5 1 9 5 5 5 7 Med total tillsåttning av tvättfiltrat, viltlut samt ångkondensat etableras ett vätske-ved förhållande (VN) som i olika positioner i systemet uppgår till; -ut från basningskärlet 3 VN 2 6.0 (motsvarar drygt 16% konc.) -in till kokarkärlet :> VN 2 7.0 (motsvarar drygt 14% konc.); -ut från kokarkärlet 3 VN z 6.0 (motsvarar drygt 16% konc.).

Ovan beräkning baserad på ursprungligt vedinnehåll, och då massan under kokningen delignifieras och utlöst organiska material (främst lignin) avdrages till återvinning, så blir den faktiska koncentrationen betydligt lägre ut från kokarkärlet (vid 60% utbyte från koket, 9,6% konc).

Vid ett vätske-ved förhållande på 7.0 motsvarar detta -kondensat cirka 1 ton per ton sågspån -vitlut cirka 1 ton per ton sågspån -tvättfiltrat(svartlut) cirka 5 ton per ton sågspån Den stora mängden svartlut som vid förhöjd temperatur återförs till basningskärlet medför en mycket energieffektiv process, och i huvudsak behöver bara sågspånen (håller oftast omgivningens temperatur, cirka 20°C) samt vitluten (som dock normalt håller 70-85°C) värmas upp.

Under hela processen hålls konsistensen på det i kokvätska uppslammade sågspånet så att dess konsistens ej överstiger 20%, och lämpligen hålles vid maximal konsistens i intervallet 15-17%. Processtekniskt innebär den lägre konsistensen ett mycket lätthanterligt system som ger minimalt med processavbrott. Ett väsentligt särdrag i processen är att mer än 95% och företrädesvis 100% av den kokvätska som tillsätts sågspånen från första uppblandningen med kokvätska och till dess den överförts till kokaren, medföljer sågspånen i en blandning kokvätska-sågspån ända till dess att kokningen är avslutad i kokarkärlet.

Uppfinningen kan modifieras på ett flertal sätt inom ramen för bifogade patentkrav. Exempelvis kan en enkel sillös cirkulation 11 användas i kokarkärlet, där den kokvätska och mindre andel medföljande sågspån kan 0237.doc 5 1 9 5 5 5 8 återföras till kokarkärlets topp. En sådan enkel cirkulation kan ge utformas utan restriktioner som riskerar att sättas igen och genom att anordna utloppet 12 ovanför den etablerade övre ytan på sågspånsnivån, så kan återförd kokvätska samt sågspån fördelas i kokaren utan hinder. 02371100

Claims (1)

1. 20 30 1 _ 519 555 “i PATENTKRAV Metod för kontinuerlig kokning av vedråvara i form av sågspån för tillverkning av cellulosamassa, k ä n n e t e c k n a d av att sågspänen kontinuerligt och i en sekvens (a) först matas till toppen på ett basningskärl (b) därefter sker basning/värmning av sågspånen med ånga i ett basningskärl, (b) impregnering med kokvätska i botten på basningskärlet (c) och därefter utmatas en blandning av sågspån och kokvätska från basningskärlets botten och trycksätts med en pump för vidare befordran till toppen på ett kokarkärl där en nivå på sågspånen etableras som ligger över en kokvätskenivå i kokarkärlet, (d) tillsättning av ånga till toppen på kokarkärlet så att sågspänen som ligger över kokvätskenivån uppvärmes till full kokartemperatur inom intervallet 130-160°C i kokarkärlets ångfas, (e) kokning av sågspånen i kokvätskan under en koktid inom intervallet 60- 300 minuter, (f) utmatning till en trycksatt diffusionstvätt vilken med tvättvätska förtränger kovätska från sågspånen under det att trycket bibehålls, och där den förträngda kokvätskan bildar ett tvättfiltrat, (fl) där tvättfiltrat tillsätts basningskärlet för bildande en del av kokvätskan och där tvättfiltratet utgör en andel av den totala mängden kokvätska överstigande 50% , (f2) och där vitlut tillsätts till impregneringskärl och eventuellt även under pumpning till kokarkärlet för att bilda del av den totala kokvätskan, samt (f3) där konsistensen på det i kokvätska uppslammade sågspånet under processen aldrig ges en konsistens överstigande 2O°/0, och lämpligen hålles vid maximal konsistens i intervallet 15-17%. Metod enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a d av att tvättfiltratet som erhålls från steg (f) tillförs till basningskärlet via en tryckavlastande cyklon (8b) 02371100 10 20 25 30 5 'l 9 5 5 5 /O från vilken erhålls ånga som åtminstone till del bildar den ånga som användes i steg (b). _ Metod enligt krav 2 k ä n n e t e c k n a d av att de i kokvätska uppblandade sågspånen uppvärmes till en temperaturi intervallet 80- 110°C i basningskärlet. . Metod enligt krav 3 k ä n n e t e c k n a d av att de i kokvätska uppblandade sågspånen innan inmatning till kokarkärlet ges en temperatur som understiger kokartemperaturen i kokarkärlet med minst 15°C. _ Metod enligt krav 3 k ä n n e t e c k n a d av att kokvätskenivån i kokarkärlet regleras genom avdrag av kokvätska från kokarkärlets botten, och vilken avdragsvätska återförs åtminstone till del till basningskärlet. . Metod enligt krav 3 k ä n n e t e c k n a d av att basning/värmning av sågspånen med ånga i basningskärlet sker genom injicering av ånga till sågspånen via munstycken genom basningskärlets vägg på en injiceringsnivå som ligger över kokvätskenivån men under sågspånens övre nivå. . Metod enligt krav 6 k ä n n e t e c k n a d av att tillförsel av kokvätska i botten på basningskärlet för impregnering av sågspånen sker genom via munstycken genom basningskärlets vägg på en nivå som ligger under injeceringsnivån för ångan och under den i basningskärlet etablerade kokvätskenivån. _ Metod enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a d av att mer än 95% och företrädesvis 100% av den kokvätska som tillsätts sågspånen från första uppblandningen med kokvätska och till dess den överförts till kokaren, medföljer sågspånen i en blandning kokvätska-sågspån ända till dess att kokningen är avslutad i kokarkärlet. 0237.doc