SE520396C2 - Förfarande och system för återvinning och användning av energi från kokavluter - Google Patents

Description

520 396 2 närvarande, eller en risk för utsläpp av dylika oönskade illaluktande föreningar till omgivningen.

I den publicerade FCT-ansökningen WO 97/29236 visas olika förfaranden för återvinning och användning av värmen hos kokavlut. Dessa innefattar användningen av lut-lutvärmeväxlare, reflux-kokare och förångare. Även om denna PCT-ansökan visar en process som är lik processen visad i WO 96/32531, i vilken en källa för "ren' ånga är anordnad, visar eller föreslår denna ansökan emellertid inte användningen av en process enligt föreliggande uppfinning .

Föreliggande uppfinning innebär en förbättring av uppfinningen enligt WO 96/32531 genom att sänka temperaturen av ångan som kan produceras med återkokaren eller med en annan ångalstrande anordning så att mer energi i form av värme kan återvinnas från kokavluten och återanvändas på och omkring massafabriken.

I sin vidaste utföringsform innefattar eller består föreliggande uppfinning av ett förfarande och en anordning för ökning av energieffektiviteten hos ett värmeåtervinningssystem i en cellulosakokare genom att (a) inmata en slurry av finfördelat cellulosahaltigt fibermaterial och vätska i ett behandlingskärl för att framställa kemisk massa; (b) behandla materialet i kärlet med behandlingskemikalie vid en temperatur som är högre än 140 °C och vid ett tryck högre än 5 bar övertryck för att producera ett behandlat material och en behandlingsavlut, inkl. svavelföreningar; (c) avdraga behandlingsavluten från kärlet vid en första temperatur; (d) föra avluten till indirekt värmeväxlingsförbindelse med en svalare vätska som har en andra temperatur som är lägre än den första temperaturen för att producera ånga (till exempel väsentligen ren ånga) vid ett första tryck och vid en tredje temperatur som ärhögre än den andra temperaturen; (e) höja trycket hos ångan till ett andra tryck som är högre (dvs. åtminstone 10 % högre och/eller åtminstone med ca 0.2 bar övertryck och/eller till åtminstone 0.2 bar övertryck) än det första trycket; och (f) använda ångan vid det andra trycket efter behov i kokarsystemet.

Vid utförande av förfarandet som beskrivits ovan kan steget (e) utföras genom att använda en fläkt eller kompressor, eller en ej ektor, varvid ånga vid ett tryck av ca 3 - 10 15 20 25 30 520 396 3 13 bar övertryck blandas i ångan från steget (d) i ejektom för att höja trycket hos ångan från steget (d). När steget (e) utförs så att det andra trycket är åtminstone 0.2 bar övertryck (till exempel 0.4 bar övertryck eller mer), utförs steget (e) företrädesvis så att ångan är vid en temperatur av åtminstone 105° C (till exempel 105° - lO9° C eller mer), och steget (f) kan därefter utföras för att basa flnfördelat cellulosamaterial som inmatas i behandlingskärlets matningssystem. Enligt en annan aspekt kan steget (d) utföras genom att inmata väsentligen svavelfri vätska, eller "ren" vätska, t.ex. väsentligen rent vatten för att användas som kylvätska så, att den producerade ångan är väsentligen ren ånga, t.ex. innehållande en liten mängd eller inga svavelföreningar.

I en vidare utföringsform av uppfinningen ingår i uppfimiingen ett vidare steg (g) som utförs under steget (d) och i vilket en svalare kokavlut frambringas ur avluten och åtminstone en del av denna svalare kokavlut används som källa för kylvätska i steget (a). Även vid utförande av det ovan beskrivna förfarandet år avluten som avdras i steget (c) typiskt svartlut vid en temperatur av ca 140° - l60° C, och förfarandet innefattar vidare ett steg (h), där svartluten förs till indirekt värmeväxlingsförbindelse med en tredje vätska för att återvinna en del av svartlutens värme i den tredje vätskan före utförandet av steget (d). Typiskt uppnås detta genom att föra den heta svartluten till värmeväxlingsförbindelse med en eller flera vätskor i en eller flera värmeväxlare.

Typiskt utförs steget (d) genom att använda en ångalstrande anordning, till exempel en återkokare, och kan vidare innefatta avsiktlig kylning av avluten efter den passerat genom den ångalstrande anordningen. Denna avsiktlig kylning kan igen utföras genom att föra vätskan till vårmeväxlingsförbindelse med en eller flera vätskor i en eller flera värmeväxlare efter utförandet av steget (d).

I en föredragen utföringsfonn utförs den avsiktliga kylningen av avluten efter den ångalstrande anordningen genom att föra avluten till indirekt värmeväxlingsforbindelse med en fjärde vätska för att sänka avlutens temperatur under lutens rådande koktemperatur (typiskt ca l0O° C) så att avluten kan lagras i ett icke trycksatt tillstånd, till exempel i en icke trycksatt förrådstank, före fortsatt behandling. 10 15 20 25 30 520 596 4 Enligt en annan aspekt på föreliggande uppfinning tillhandahålls ett förfarande för att producera ånga i ett kokarsystem, vilken ånga innehåller mindre okondenserbara gaser än ångan som produceras genom avspärming av svartlut, inkl. svavelföreningar, direkt till ånga. Förfarandet innefattar följande steg: (a) het svartlut, inkl. svavelföreningar, passerar vid en temperatur av ca 120° - 165° C från en kokare genom en värmeväxlare; (b) en indunstbar vätska som skall indunstas förs genom värmeväxlaren till värmeväxlingsförbindelse med den heta svartluten så att den indunstbara vätskan uppvärms för att slutligen indunstas för att producera ånga som innehåller mindre kondenserbara gaser än ångan som produceras genom avspänning av svartlut, inkl. svavelföreningar, direkt till ånga; (c) trycket hos ångan från steget (b) höjs med åtrninstone 0.2 bar övertryck; och (d) ångan från steget (c) används i kokarsystemet.

I detta förfarande är den indunstbara vätskan som används i steget (b) företrädesvis väsentligen fri från svavelföreningar, och steget (b) utförs för att producera väsentligen ren ånga. Steget (c) kan utföras genom att använda en ejektor, fläkt eller kompressor, såsom beskrivs ovan, för att producera väsentligen ren ånga vid ett tryck av åtminstone 0.2 bar övertryck och vid en temperatur av åtminstone 105° C.

Förfarandet kan också innefatta ett steg (e), där den heta svartluten förs till indirekt värmeväxlingsförbindelse med en annan vätska för att återvinna en del av svartlutens värme i den andra vätskan före utförandet av steget (b). I en fóredragen utföringsforrn utgörs de okondenserbara gaserna som reduceras företrädesvis av en eller flera TRS- gaser, såsom beskrivs ovan.

Enligt en annan aspekt på föreliggande uppfinning tillhandahålls ett kokarsystem som innefattar: en kokare försedd med ett utlopp för het behandlingsavlut; ett matningssystem för inmatning av finfördelat cellulosamaterial i kokaren; en ångalstrande anordning som är funktionellt ansluten till utloppet för het behandlingsavlut för att utnyttja behandlingsavlutens värme för ångalstring från en arman vätska, vilken ångalstrande anordning är försedd med ett ångutlopp och ett utlopp för het behandlingsavlut; en tryckhöjningsanordning som är ansluten till ångutloppet för att höja trycket hos ångan från den ångalstrande anordningen; och en lO 15 20 25 30 520 396 5 utnyttjande anordning som är funktionellt ansluten till tryckhöjningsanordningen för att utnyttja ångan som avgår därifrån.

I kokarsystemet kan tryckhöjningsanordningen vara en fläkt, kompressor eller ejektor. Systemet kan också innefatta en indirekt värmeväxlare anordnad mellan utloppet för behandlingsavlut och den ångalstrande anordningen för att återvinna en del av den heta behandlingavlutens värme innan luten förs till den ångalstrande anordningen, och en mellan tryckhöjningsanordningen och den utnyttjande anordningen anordnad flödesreglerventil reglerad av feedback från den utnyttjande anordningen, i vilket fall den utnyttjande anordningen företrädesvis omfattar matningssystemet (till exempel en flisbehållare därinne).

Det huvudsakliga ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma förbättrad återvinning och effektiv användning av energi från kokavlut under behandlingen av kemisk massa. Detta och andra syften med uppfinningen framgår vid genomläsning av den detaljerade beskrivningen av uppfinningen och av de bifogade patentkraven.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA FIG. 1 visar schematiskt ett typiskt behandlingssystem för kemisk massa enligt tidigare teknik, av vilket system föreliggande uppfinning utgör en förbättring; FIG. 2 visar schematiskt ett system, i vilket föreliggande uppfinning kan användas i samband med kokaren visad i FIG. l; FIG. 3 och FIG. 4 visar schematiskt två föredragna utföringsfonner av trycksättningsanordningen och förfaringsandelen enligt föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 30 520 596 6 DETALJERAD BESKRIVNING AV RITNDIGARNA FIG. 1 visar ett system 10 för behandling av finfördelat cellulosahaltigt fibennaterial ll, till exempel träflis, enligt tidigare känd teknik, av vilket system föreliggande uppfinning utgör en förbättring och med vilket system föreliggande uppfinning kan förenas. Systemet 10 innefattar ett matningssystem 12 för inmatning av träflis 11 och igångsättning av behandlingen, och ett kokarsystem 13, i vilket flisen behandlas för att producera en kemisk massa 14. Även om det visade systemet 13 är ett system med kontinuerlig kokare, är det underförstått att föreliggande uppfinning kan också tillämpas på ett system med diskontinuerlig, eller satsvis, kokare. Även om vilket som helst matningssystem kan användas för inmatning av flis i systemet 10, är det visade systemet och det föredragna systemet vid tillämpning av föreliggande uppfinning det system som beskrivs i US-patenten 5,476,572; 5,622,598; 5,635,025; 5,736,006; 5,753,075; 5,766,4l8 och 5,795,438. Detta matningssystem marknadförs genom varumärket Lo-Level® av Ahlstrom Machinery Inc. av Glens Falls, NY.

Träflisen ll inmatas genom en konventionell transportör (ej visad) till exempel i en isoleringsanordning 16. Isoleringsanordningen 16 isolerar matningssystemet från atmosfären och kan vara av vilken som helst typ av en konventionell isoleringsanordning, till exempel en 'Chip Gate' som säljs av Ahstrom Machinery, men är företrädesvis en skruvtransportör försedd med en viktbelastad lucka med US-patentet 5,766,4l6.

Isoleringsanordningen 16 matar flis in i ett retentions- och basningskärl 17. Igen, gångjärn vid sitt utlopp såsom beskrivs i vilken som helst typ av ett retentions- eller basningskärl kan användas, men det föredragna kärlet 17 är ett sådant som beskrivs i US-patenten 5,500,083; 5,617,975; 5,628,873; 4,958,74l och 5,700,355 och marknadsförs DIAMONDBACK® av Ahlstrom Machinery. DIAMONDBACK®-basningskärlet kännetecknas av att åstadkomma en jämn basning av träflis, utan att kräva någon genom varumärket form av vibration eller omskakning vid utmatningen. Den jämna utmatningen utan omskakning uppnås genom att använda en enastående geometri med en enkel 10 15 20 25 30 520 396 7 konvergens. Ånga tillförs kärlet 17 genom en eller flera dysor 18. Såsom är typiskt, innefattar kärlet 17 en eller flera konventionella gammastrålningsnivågivare (ej visade), en utloppsledning 20 för samling av gaser som kan ackumulera sig i kärlet 17 och ett tryckregleringsutlopp 21.

Kärlet 17 leder till en doseringsanordning 22 som kan vara en Chip Meter av Ahlstrom Machinery, såsom visas, eller en eller flera doseringsskruvar.

Doseringsanordningen leder flisen altemativt till en konventionell tryckisolerande anordning, såsom till exempel en tryckisolerande anordning av stjärntyp, till exempel en Low Pressure Feeder av Ahlstrom Machinery, men företrädesvis leds den basade flisen direkt till en ledning 24, till exempel en Chip Tube eller Chip Chute som säljs av Ahlstrom Machinery. Den genombasade och lätt trycksatta flisen kommer först i kontakt med koklut i ledningen 24. Kokluten matas in genom en eller flera ledningar 27. Kokluten kan vara vilken som helst form av sulfat- (till exempel vitlut) eller sulfitkoklut och kan innehålla utbytes- eller styrkeförbättrande tillsatsämnen. Ånga kan också inmatas i ledningen 24 genom en eller flera ledningar 25. Ledningen 24 kan också ha ett gammastrålningsnivågivarsystem (ej visat) för reglering av flisnivån i ledningen 24.

Det som är kännetecknande för LO-LEVEL®-matningssystemet 14, såsom visas i ovannämnda US-patent, är att ledningen 24 matar in en slurry av flis och lut i inloppet av en slurrypump 28. Slunypumpen 28 kan typiskt vara en HlDROSTAL-pump som säljs av Wemco av Salt Lake City, Utah, även om andra motsvarande pumpar kan också användas. Tillsatsvätska kan tillföras pumpens 28 inlopp från en luttank 29 och en ledning 30. Flisslurryn förs av pumpen 28 till lågtrycksinloppet av en högtrycksöverföringsanordning 31 genom en ledning 32. Anordningen 31 är typiskt en högtrycksmatare som säljs av Ahlstrom Machinery, även om vilken som helst typ av en överföringsanordning kan användas. Högtrycksmataren 31 innefattar en med fickor försedd rotor som mottar en flisslurrry från ledningen 32 och genom rotation utsätter slurryn för ett flöde av högtrycksvätska från en pump 33 som inom tekniken är känd som en Top Circulation Pump. Slurryn trycksätts till 5 - 10 bar och överförs till kärlets 34, dvs. kokarens, övre del genom en ledning 35. Överflödig lut som matas in i kokaren 34 genom ledningen 35 avskiljs genom att använda en 10 15 20 25 30 520 396 8 avskiljningsanordning 36, till exempel en Top Separator, och återförs till matningssystemet 12 genom en ledning 37 för att blandas i vätskan som trycksätts av pumpen 33.

Matningssystemet 12 utnyttjar också konventionell utrustning som typiskt ingår i dylika system, inkl. en Sand Separator 38, en In-line Drainer 39, en Level Tank 40, en Feed Circulation Liquor Cooler 26 och en Make-up Liquor Pump 41, vilka alla säljs av Ahlstrom Machinery. Kokkemikalie, till exempel kraftvit-, grön- eller svartlut, inmatas typiskt i matningssystemet 12 genom ledningarna 42, 43 och 27.

Kokaren 34 kan bestå av ett enda kärl, såsom visas, eller den kan innefatta flera kärl, till exempel ett impregneringskärl och en kokare. Kokaren 34 innefattar typiskt åtminstone två eller flera ringformiga silarrangemang 44, 45, 46 och 92. Vilken som helst typ av behandling kan utföras i kärlet 34, men företrädesvis innefattar eller består behandlingen av en eller flera processer visade i US-patenten 5,489,363; 5,536,366; 5,547,0l2; 5,575,890; 5,620,562 och 5,662,775 och marknadsförs genom varumärket LO-SOLIDS® av Ahlstrom Machinery.

I FIG. 1 visas till exempel en form av en LO-SOLIDS-process, där lut avdras från kärlet 34 genom en sil 44 och ledr1ingar 47 och 48 och vätskan i ledningen 47 vidareförs till behandling utanför kokaren 34, till exempel till avspänningsindunstning i ett avspänningskärl 49 genom en ledning 60. Vätskan som avdras från silen 44 genom ledningen 48 kan återcirkuleras genom en pump 51, uppvännningsanordning 52, ledning 53 och en central fördelningsledning (ett 'centerrör") 54 och återinföras i kokaren 34 i närheten av silen 44. Uppvärmningsanordriingen 52 kan även förbigås genom ledningen 53. Koklut eller utspädningslut kan matas in i ledningen 53 genom en ledning 55.

Kokaren 34 innefattar också en cirkulering förenad med silen 45. Luten som dras genom silen 45 suppleras företrädesvis i en ledning 59 med koklut och utspädningslut genom ledningama 15 och 56. Koklut matas typiskt in genom ledningarna 42, 23 och 15 och trycksätts med en vitlutspump 19 eller dess reservpump 19".

Utspädningsvätskan 56 matas typiskt in genom ledningarna 25 och 56 och trycksätts 10 15 20 25 30 520 396 9 med en filtratpump 93. Även om tvättfiltrat visas som källa för utspädningsvätska i FIG. 1, är det underförstått att vilken som helst vätskekälla med lågt innehåll av upplöst organiskt material kan användas som utspädningsmedel.

Den ökade vätskevolymen i ledningen 59 trycksätts sedan med en pump 57 och förs genom en värmeväxlare 58 innan den återinförs i kokaren 34 i närheten av silen 45 genom centerröret 54. Kokluten som inmatas genom ledningen 59 och centerröret 54 flödar typiskt motströms träflisströmningen, eftersom vätska avdras genom silen 44 och ledningen 47. Detta motströmning av uppvärmd koklut höjer också slurryns temperatur mellan silama 44 och 45 till koktemperaturen, dvs. till en temperatur mellan ca l40° och 180° C. Kokningen fortsätter typiskt mellan silama 45 och 46 så att luten som avdras genom silen 46 är ungefär vid koktemperaturen och innehåller avfallskokkemikalie och upplösta produkter från kokningsreaktionen. I systemet enligt tidigare teknik visat i FIG. l fortsätter kokningsprocessen nedanför silen 46 med- eller motströms. Till exempel i en cirkulation förenad med det nedersta ringformiga silarrangemanget 93 avdras lut från kokaren 34 genom en ledning 94, suppleras med koklut genom en ledning 95 och med utspädningslut 96, trycksätts genom en pump 97, uppvärms med en uppvärrnningsanordning 98 och återförs till närheten av en sil 92 genom centerröret 54.

Kokningen slutförs genom att inrnata utspädningsvätska, till exempel tvättfiltrat, i ett eller flera ställen genom ledningar 99 och 100 i kokarens 34 nedre del.

Utspädningsmedlet kan kylas med en värmeväxlare 101, till exempel en Cold Blow Cooler som säljs av Ahlstrom Machinery. Den väsentligen genomkokta massan avlägsnas från kokarens 34 nedre del vid en temperatur av ca 80° ~ 120° C, typiskt med hjälp av en roterande utmatningsanordning 68, till ledningen 14 och förs till fortsatt behandling, till exempel till brunmassatvättning.

I typiska kokningssystem enligt tidigare teknik expanderas den genom silen 46, typiskt vid en temperatur av l40° - 180° C och vid ett tryck av 5 - 10 bar övertryck, avdragna heta avluten under kontrollerade förhållanden, dvs. 'avspänns' för att avlägsna vattenånga och andra flyktiga föreningar i luten som ånga, och för att sänka 10 15 20 25 30 520 396 l 0 dess temperatur och tryck. I FIG. 1 leds het lut som avdragits med silarna 44 och 46 genom respektive ledningar 60 och 61 till avspänningskärlet 49.

Den heta luten i ledningen 61, typiskt vid ca 140° - 160° C och 5 - 10 bar övertryck, kan föras genom en värmeväxlare 102 till att uppvärma andra vätskor. Värrneväxlaren 102 kan vara till exempel en Digester Steam Economizer, som säljs av Ahlstrom Machinery, genom vilken värmeväxlare utspädningsmedlet i ledningen 56 passerar för att uppvärma utspädningsmedlet innan det matas in i kokningscirkulationsledningen 59. Luten i ledningen 60, till exempel vid ca 1l5° - 125° C, är typiskt svalare än luten i ledningen 61, eftersom luten i ledningen 60 avdras tidigare eller innan flisslurryn värms upp till koktemperaturen. Således är temperaturen av de sammanblandade lutarna som inmatas i avspänningskärlet 49 enbart ca 120° - 140° C.

I avspänningskärlet 49 utsätts den heta trycksatta luten för ett lägre tryck, till exempel ett tryck av 0.8 - 1.5 bar övertryck, varvid en del av vattnet i luten indunstas hastigt eller °avspänns' till ånga. Ångan, som är typiskt vid en temperatur av ca 103° - 113° C och vid ett tryck av ca 0.1 - 0.6 bar övertryck, leds genom en ledning 64 för att användas i andra delar av anläggningen. En föredragen användning av ångan är som basningsmedium i flisbehållaren 17, inmatat genom ledningen 18.

Den svalare luten med lägre tryck, som är typiskt vid en temperatur av ca 117° - 127° C och vid ett tryck av ca 0.8 - 1.5 bar övertryck, avdras från avspänningskärlet 49 till en ledning 63 och pumpas genom pumpen 66 till fortsatt behandling, till exempel till en filtreringsanordning för avlut och till kemikalieåtervinning. Ångan i ledningen 18 kan också suppleras med färsk ånga eller ånga från andra källor genom en ledning 67.

Eftersom ångan som leds ut i ledningen 64 alstras genom direkt indunstning av kokavlut (innehållande svavelföreningar), innehåller den olika mängder av TRS- gaser, såsom svavelväte (HZS) eller metylmerkaptan (CHgSH). Att mata in dessa svavelhaltiga gaser i matningssystemet 12 är inte önskvärt, eftersom något lämpligt arrangemang måste göras för att förhindra Iäckning av dessa illaluktande gaser till omgivningen, till exempel att använda för ett detta ändamål avsett NCG- 10 15 20 25 30 520 396 ll uppsamlingssystem. Det är svårt att förhindra utsläpp av TRS-gaser genom isoleringsanordningar och lufilås under inmatningen av finfördelat cellulosahaltigt fibermaterial i matningssystemet 12. Av denna anledning är det önskvärt att inte åstadkomma svavelhaltiga ångflöden för återanvändning i matningssystemet eller armorstädes på massafabriken.

I WO 96/32531 visas en lösningsmodell, där kokavluten 60, 61 inte avspänns, utan den heta luten används i stället som uppvärmningsmediurn för vätskor som innehåller bara några få eller inga svavelföreningar, för att producera väsentligen svavelfii ånga.

Denna tidigare uppfinning använde en anordning som kallades för en "återkokare" för att leda vätskan med reducerad svavelhalt till värmeväxlingsförbindelse med den heta kokavluten. Denna uppfinning är emellertid termodynamiskt begränsad genom trycket som krävs för "ren" ånga. Med andra ord förutsätter det tidigare systemet ett bestämt minimalt tryck som är tillräckligt för att den producerade ångan kan användas såsom behövs. Detta minimala tryck utgör en tennodynamisk begränsning för temperaturen av ångan som kan produceras och som resultat begränsar detta även den kylningsomfattning som kan utföras i den ångsalstrande anordningen, dvs. i återkokaren. Föreliggande uppfimiing övervinner denna nackdel inte bara genom att innefatta ett effektivare sätt att åstadkomma en väsentligen ren ångkälla, utan också genom att möjliggöra effektivare återvinnning av energi från den heta kokavluten.

FIG. 2 visar en utföringsfonn av ett system 110 enligt föreliggande uppfinning.

Systemet 110 innefattar en kokare 34 med tillhörande utrustning väsentligen lik kokaren 34 med tillhörande utrustning visad i FIG. 1 och är betecknat med samma hänvisningssiffror. Som tillägg innefattar FIG. 2 även en ångalstrande anordning eller en återkokare 71 som ersätter avspänningskärlet 49 enligt FIG. l.

På samma sätt som i systemet enligt WO 96/32531 leds den heta avluten i ledningen 61, 61', vid en temperatur av ll0° - 170° C, företrädesvis vid ca l20° - 150° C, genom en värrneväxlare 71, närmare bestämt en återkokare av kitteltyp, för att uppvärma en vätska 72 som innehåller bara fä eller inga svavelföreningar i syfte att åstadkomma en ångkälla 73 för att användas efier behov, företrädesvis för att basa flis i matningssystemet 12 enligt FIG. 1. Vätskan i ledningen 72 är typiskt fabriksvatten 10 15 20 25 30 520 396 12 vid en temperatur av ca 60° ~ 90° C, företrädesvis ca 70° - 80° C. Samtidigt kyls den heta luten i 61, 61" och utmatas till en ledning 74, vid ca 80° - 120° C, företrädesvis ca 90° - l10° C, och förs till fortsatt behandling, till exempel till en konventionell fiberfiltreringsanordning och därefter till ett värme- och kemikalieåtervinningssystem.

Luten i ledningen 74 kan föras vidare till ytterligare en eller flera värmeväxlare, till exempel en Black Liquor Cooler 74" som säljs av Ahlstrom Machinery, för att vidare kyla luten till ca 80 - 100 °C och återvinna värme från den. Om återkokaren 71 är tillräckligt stor, kan emellertid väsentligen all kylning för värmeåtervinning utföras i återkokaren 71 och ingen fortsatt kyhiing är nödvändig. Detta kan vara synnerligen effektivt, när en reducerad ångvolym, eller ingen ånga alls, behövs i matningssystemet 12, till exempel när ingen basning äger rum i flisbehållaren 17. Överflödig uppvärmd svavelfii vätska leds ut till en ledning 75 och används efter behov på massafabriken.

I en föredragen utföringsform kan den heta luten 61 också föras till värmeväxlingsförbindelse med andra vätskor i en eller flera värmeväxlare 102 innan luten förs till återkokaren 71. Antalet använda värmeväxlare är beroende av bl.a. det önskade trycket och volymen av ångan som produceras av återkokaren 71, kapaciteten hos nämnda en eller flera värmeväxlare 102 och av den heta avlutens 61 temperatur. Det föredragna mediet som uppvärms i vänneväxlaren 102 är utspädningsfiltrat som matats till en eller flera Lo-Solids®-kokningscirkulationer som är anslutna till kokaren 34. Till exempel utspädningsvätska, såsom tvättfiltrat, indunstnings- eller värmeväxlarkondensat, eller rent vatten passerar företrädesvis genom en ledning 76, uppvärms i värmeväxlaren 102, till exempel i en Digester Steam Economizer, som säljs av Ahlstrom Machinery, och matas till Lo-Solids®- kokningscirkulationen 59 genom ledningen 56. I en föredragen utföringsfonn passerar endast den hetare luten som avdragits från silama 46 vid en temperatur av ca 140 - 160 °C genom värmeväxlaren 70. Den svalare avluten i ledningen 60 vid en temperatur av ca 100° - 130° C, företrädesvis ca l10° - 120° C, förbigår vänneväxlaren 102 och matas in i ledningen 61' nedströms värmeväxlaren 102. På detta sätt används endast den hetaste kokavluten som uppvärmningsmedium i värmeväxlaren 102. Föreliggande uppfinning är inte begränsad till blandning av lO 15 20 25 30 i 520 396 1 3 lutströmmama 60 och 61, utan kan också tillämpas på endera strömmen skilt för sig.

Till exempel enbart den hetare luten i ledningen 61 kan, genom eller utan att passera via värmeväxlaren 102, föras till återkokaren 71 för att uppfylla uppfinningens ändamål.

Enligt föreliggande uppfinning trycksätts den relativt rena av återkokaren 71 producerade ångan 73 av en trycksättningsanordning 77 innan den överförs genom en ledning 78 till förbrukaren eller till en anordning 79 för utnyttjande av ångan. Trycket hos ångan som förs till anordningen 79 regleras av en tryckreglerventil 90 som mottar en tryckregleringssignal genom en reglerkrets 91 från anordningen 79 som utnyttjar ångan. Den utnyttjande anordningen 79 kan vara ett kokarmatningssystem 12 (till exempel en flisbehållare 17) såsom visas i FIG. 1, eller den kan vara vilken som helst annan anordning, där en trycksatt källa för ren ånga kan användas. Genom att trycksätta ångan i ledningen 73 med anordningen 77, kan den i återkokaren 71 alstrade ångan produceras vid ett lägre tryck. Att tillåta återkokaren 71 att producera ånga 73 vid ett lägre tryck gör det termodynamiskt möjligt att lågtrycksångan kan produceras vid en lägre temperatur. Att ångan 73 produceras vid en lägre temperatur gör det möjligt att temperaturen av den avkylda avluten 74 är lägre och temperaturen av den överflödiga heta, väsentligen svavelfria vätskan 75 är högre.

I det tidigare systemet enligt WO 96/32531 utan trycksättning av ångan 73 genom anordningen 77 behöver till exempel trycket hos den av återkokaren 71 producerade ångan vara tillräckligt högt så att den kan föras till förbrukaren 79 av ångan. Om ångan används till exempel i kokarens 34 matningssystem 12, behöver den vara vid ett tryck av åtminstone ca 0.2 - 0.4 bar övertryck. Tennodynamiskt förutsätter detta att ångans 73 temperatur är åtminstone ca l05° - lO9° C. Denna minimala temperatur av ångan begränsar temperaturen av den avkylda heta avluten 74 till ca l06° - ll4° C, beroende bl.a. av anläggningens ekonomi och återkokarens 71 storlek. Den heta svavelfria vätskans 75 temperatur sänks också till ungefär ångans 73 temperatur, dvs. till l05° - lO9° C. Vätska 75 får inte avdras kontinuerligt, utan skall avdras diskontinuerligt efter behov (hänvisas till som 'nedblåsning') för att reglera konsistensen av det upplösta materialet som är närvarande i vätskan i återkokaren.

Vid användning av ett trycksättningssteg/-anordning 77, är emellertid det minimala 10 15 20 25 30 520 396 14 trycket hos ångan 73 väsentligen obegränsat eller kan vara t.o.m. ett vakuum. Således gör detta lägre tryck det termodynamiskt möjligt att ångan 73 har en väsentligen obegränsad lägre temperatur. Därutöver möjliggör detta att temperaturen av vätskan i ledningen 74 är lägre och temperaturen av vätskan i ledningen 75 är lägre än i systemet 10 enligt FIG. l.

FIG. 3 och 4 visar schematiskt två särskilda utföringsformer av trycksättningssteget enligt föreliggande uppfinning. FIG. 3 visar användningen av en ejektor 80 som trycksättningsanordning 77 enligt FIG. 2. I denna utföringsform förs ångan i ledningen 73 från återkokaren 71 enligt FIG. 2 till ej ektom 80 och blandas med gasen från en gaskälla 81 vid ett högre tryck än ångan i ledningen 73 (till exempel åtminstone 10 % högre). Den resulterande ångan, vid ett högre tryck, evakueras från ejektom 80 till ledningen 78 och överförs till den utnyttjande anordningen 79 (till exempel en flisbehållare 17 enligt FIG. l). Gastillförseln 81 utgör företrädesvis en annan ångkälla, till exempel en ångkälla, vars tryck är ca 9 - 13 bar övertryck. En föredragen ångkälla 81 är medeltrycksånga som är lätt tillgänglig på massafabriken.

FIG. 4 visar en annan utföringsform av uppfinningen, i vilken trycksättningsanordningen 77 enligt FIG. 2 utgörs av en kompressor eller fläkt 82.

Kompressorn eller fläkten 82 trycksätter ångan i ledningen 73 så att den kan användas till exempel i en Chip Tube 24 enligt FIG. 1 eller såsom visas, i en flisbehållare 17.

Andra konventionella trycksättningsanordníngar utöver ejektorer, fläktar och kompressorer kan användas som anordningen 77.

Exemplariska data om energi- och temperaturnivåer som kan förväntas i kokarsystemet 110 enligt FIG. 2, när utföringsfonnen med ejektom 80 enligt FIG. 3 tillämpas, är visade i tabell 1. Som motsats visas i tabell 2 energi- och temperaturnivåer i ett typiskt system enligt tidigare teknik, i vilket en ejektor 80 inte används. 520 396 1 5 Tabell 1 Temperaturer och tryck i ett system som framställer massa vid ett kappatal av 25 enligt föreliggande uppfinning. Det förutsätts att ångvolymen 81 som matas till ejektorn 80 är densamma som ångvolymen producerad av återkokaren 73, och att ej ektoreffekten är 98 %.

Beskrivning Hänvisningssiffra Temperatur Tryck (°C) (Bar, övertryck) Avlut avdragen 61 162.6 från kokaren Avlut inmatadi 61 ' 131.0 återkokaren efter värmeväxlaren Varmvatten 72 75.0 inmatat i återkokaren Varmvatten 75 93.5 avdraget fiån återkokaren Avkyld svartlut 74 95.0 från återkokaren Ånga producerad 73 93.5 -0.20 - -0.10 av återkokaren Ånga inmatad i 81 200.0 13 ejektom Ånga 1111 flis- 78/17 105.0 0.1 _ 0.2 behållaren Tabell 2 Temperaturer och tryck i ett system som framställer massa vid ett kappatal av 25 enligt tidigare teknik.

Beskrivning Hänvisningssiffra Temperatur Tjyck (°C) (Bar, övertryck) Avlut avdragen 61 l 62.6 421.2.. I. 'l-f.- ._ lO 15 20 520 396 16 från kokaren Avlut inmatad i 61 ' 13 1 .0 återkokaren efier värmeväxlaren Varmvatten 72 75.0 inmatat i återkokaren Varmvatten 75 1 12.0 avdraget från återkokaren Avkyld svartlut 74 112.0 från âterkokaren Ånga producerad 73 110.0 0.2 - 0.4 av återkokaren och inmatad i flis- behållaren Jämförelsen av data i tabellerna 1 och 2 visar klart att temperaturen av ångan som produceras i återkokaren 71 enligt föreliggande uppfinning (dvs. 93.5° C) är 16.5° C lägre än temperaturen av ångan producerad med kokaren enligt tidigare teknik (dvs. 110° C). Trycket hos ångan som produceras i återkokaren 71 enligt föreliggande uppfinning (dvs. ca -O.2 bar övertryck) är ca 0.5 bar lägre än trycket hos ångan producerad med kokaren enligt tidigare teknik (dvs. ca 0.3 bar övertryck). Detta medger att temperaturen av den avkylda svartluten från återkokaren 71 enligt föreliggande uppfinning (dvs. ca 95° C) är ca 17° C lägre än temperaturen av den avkylda avluten enligt tidigare teknik (dvs. ca 112° C). Temperaturen av varmvattnet producerat i återkokaren 71 enligt föreliggande uppfinning (dvs. ca 93.5° C) är ca l8.5° C lägre än temperaturen av varmvattnet producerat i systemet 10 enligt tidigare teknik (dvs. ca 112° C). Således kan enligt föreliggande uppfinning återvinnas betydligt mer energi från het kokavlut till återanvändning än vad som kan återvinnas från systemet 10 enligt tidigare teknik.

Det skall förstås att data som visas i tabell 1 representerar en rad förhållanden, under vilka föreliggande uppfinning kan tillämpas. Dessa förhållanden varierar beroende av bl.a. anläggningens ekonomi, tillhörande utrustning och dess driftförhållanden på fabriken. Återkokaren 71 kan till exempel också drivas vid högre tryck (till exempel vid 0.2 bar övertryck eller högre) och vid högre temperaturer (till exempel vid 105° C eller högre) och ändå användas vid tillämpning av föreliggande uppfinning. Även 10 15 20 25 520 396 1 7 temperaturema av vätskoma som flödar till och från återkokaren 71 kan variera. Till exempel temperaturen av den avkylda svartluten 74 kan närma sig den producerade ångans 73 temperatur beroende av storleken och typen av återkokaren 71 eller en arman värmeväxlare som används. De övriga drififörhållandena är uppenbara för fackrnannen inom området.

Enligt föreliggande uppfinning tillhandahålls alltså ett förfarande och en anordning för att minimera utsläpp av illaluktande TRS-haltiga gaser från matningssystemet i ett behandlingssystem för cellulosamaterial samtidigt återvinnande så mycket energi som möjligt från den i systemet använda behandlingsavluten. Föreliggande uppfinning kräver mindre energi än systemen enligt tidigare teknik, efiersom den enda energin som lärnnar systemet avgår med massan 14, kokavluten 74 och ångan (inkl. återvinnbar terpentin) 20 (i FIG. 1). Dessutom lämnar alla dessa värmeinnehållande flöden detta system vid en temperatur som är lämplig för nästa operation nedströms, dvs. ingen värmning eller kylning av dessa flöden är nödvändig för fortsatt behandling enligt föreliggande uppfinning.

I beskrivningen ovan omfattar uppfinningen även alla möjliga mindre omfång inom ett större omfång. Även om uppfinningen ovan har beskrivits i anslutning till vad som för närvarande kan anses vara den mest praktiska och föredragna utföringsformen, är det underförstått att uppfinningen inte är begränsad till den visade utföringsformen ovan utan tvärtom är avsedd att täcka olika modifikationer och ekvivalenta utföranden som faller inom ramen för bifogade patentkrav.

Claims (20)

10 15 20 25 30 520 396 l 8 PATENTKRAV

1. Förfarande för framställning av kemisk cellulosamassa på ett energieffektivt sätt genom att använda ett behandlingskärl i ett kokarsystem, kännetecknat av följande steg: (a) en slurry av finfördelat cellulosahaltigt fiberrnaterial och vätska inmatas i ett behandlingskärl för att framställa cellulosamassa; (b) materialet behandlas i kärlet med behandlingskemikalie vid en temperatur som är högre än 140° C och vid ett tryck högre än 5 bar övertryck för att producera ett behandlat material och en behandlingsavlut, inkl. svavelföreningar; (c) behandlingsavluten avdras från kärlet vid en första temperatur; (d) avluten förs till indirekt värmeväxlingsförbindelse med en svalare vätska som har en andra temperatur som är lägre än den första temperaturen för att producera ånga vid ett första tryck och vid en tredje temperatur som är högre än den andra temperaturen; (e) trycket hos ångan höjs till ett andra tryck med åtminstone ca 0.2 bar över det första trycket; och (f) ångan vid det andra trycket används i kokarsystemet.

2. Förfarande enligt patentkravet l, kännetecknat av att steget (e) utförs genom att använda en ej ektor.

3. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att steget (e) utförs genom att använda en fläkt eller kompressor.

4. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att steget (e) utförs så att det andra trycket är åtminstone 0.2 bar övertryck och att ångan är vid en temperatur av åtminstone 105° C.

5. Förfarande enligt patentkravet 4, kännetecknat av att steget (d) utförs för att producera väsentligen ren ånga och steget (f) utförs för att basa finfördelat cellulosamaterial som inmatas i ett matningssystem för behandlingskärlet. lO 15 20 25 30 520 396 1 9

6. Förfarande enligt patentkravet 2, kännetecknat av att ånga vid ett tryck av ca 9 - 13 bar övertryck blandas i ångan från steget (d) i ejektom för att höja trycket hos ångan från steget (d).

7. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att luten som avdras i steget (c) är svartlut vid en temperatur av ca 140° - 160° C, och att förfarandet vidare innefattar eñer steget (c) ett steg (g), där svartluten förs till indirekt värmeväxlingsfcirbindelse med en tredje vätska för att återvinna en del av svartlutens värme i den tredje vätskan före utförandet av steget (d).

8. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att steget (d) utförs genom att använda en ånggenerator och att förfarandet vidare innefattar avsiktlig kylning av avluten efter den passerat genom ånggeneratorn.

9. F örfarande för att producera ånga i ett kokarsystem, vilken ånga innehåller mindre okondenserbara gaser än ångan som produceras genom att avspänna svartlut, inkl. svavelföreningar, direkt till ånga, kännetecknat av följ ande steg: (a) het svartlut inkl. svavelföreningar passerar vid en temperatur av ca l20° - l65° C från en kokare genom en värmeväxlare; (b) en indunstbar vätska som skall indunstas förs genom värmeväxlaren till värmeväxlingsförbindelse med den heta svartluten så att den indunstbara vätskan uppvärms för att slutligen indunstas för att producera ånga som innehåller mindre okondenserbara gaser än ångan som produceras genom att avspärma svartlut, inkl. svavelföreningar, direkt till ånga; (c) trycket hos ångan från steget (b) höjs med åtminstone 0.2 bar övertryck; och (d) ångan från steget (c) används i kokarsystemet.

10. Förfarande enligt patentkravet 9, kännetecknat av att den indunstbara vätskan som används i steget (b) är väsentligen fri från svavelföreningar, och steget (b) utförs för att producera väsentligen ren ånga. 10 15 20 25 30 520 396 2 O

11. Förfarande enligt patentkravet 9, kännetecknat av att steget (c) utförs genom att använda en ejektor och mata ånga vid ett tryck av ca 3 - 13 bar övertryck sammanblandad med ångan från steget (b) in i ejektom.

12. Förfarande enligt patentkravet 10, kännetecknat av att steget (c) utförs för att producera väsentligen ren ånga vid ett tryck av åtminstone 0.2 bar övertryck och vid en temperatur av åtminstone 105 ° C.

13. Förfarande enligt patentkravet 12, kännetecknat av att steget (d) utförs för att basa finfördelat cellulosahaltigt material innan det inrnatas i kokaren.

14. Förfarande enligt patentkravet 10, kännetecknat av att vidare innefatta ett steg (e), där den heta svartluten förs till indirekt värmeväxlingsförbindelse med en annan vätska för att återvinna en del av svartlutens värme i den andra vätskan före utförandet av steget (b).

15. Kokarsystem, kännetecknat av en kokare försedd med ett utlopp för het behandlingsavlut; ett matningssystem för inmatning av finfördelat cellulosamaterial i kokaren; en ånggenerator som är funktionellt ansluten till utloppet för het behandlingsavlut för att utnyttja behandlingsavlutens värme för ångalstring fifån en annan vätska, vilken ånggenerator är försedd med ett ångutlopp och ett utlopp för behandlingsavlut; en tryckhöjningsanordning som är ansluten till ånggeneratorns ångutlopp för att höja trycket hos ångan från ånggeneratom: och en utnyttjande anordning som är funktionellt ansluten till tryckhöjningsanordningen för att utnyttja ångan som avgår därifrån. patentkravet 15, kännetecknat av att

16. Kokarsystem enligt tryckhöjningsanordningen innefattar en fläkt eller kompressor. enligt 15, kännetecknat av att

17. Kokarsystem patentkravet tryckhöjningsanordningen innefattar en ejektor. 10 520 396 21

18. Kokarsystem enligt patentkravet 15, kännetecknat av att vidare innefatta en indirekt värmeväxlare anordnad mellan utloppet för behandlingsavlut och ånggeneratorn for att återvinna en del av den heta behandlingsavlutens värme innan luten förs till ånggeneratom.

19. Kokarsystem enligt patentkravet 15, kännetecknat av att vidare innefatta en mellan tryckhöjningsanordningen och den utnyttjande anordningen anordnad flödesreglerventil reglerad av feedback från den utnyttjande anordningen.

20. Kokarsystem enligt patentkravet 19, kännetecknat av att den utnyttjande anordningen omfattar matningssystemet.