SE531632C2 - Förfarande vid tillverkning av sulfatmassa där hemicellulosor återförs - Google Patents

Description

30 531 B32 l Uppfinninqens syfte och ändamål Vid tillämpning av tekniken enligt EP 1115943 har det visat sig att halten av utlöst hemicellulosa under koket varierar över tid samt att egenskaperna på den hemicellulosa som just har gått uti lösning ävenledes varierar över tid.

Samtidigt så börjar den hemicellulosa som löst ut tidigt i koket att degradera, dvs. hemicellulosan i form av Xylan-kedjorna bryts ned, varigenom den utbyteshöjande effekten av Xylan-utfällningen från tidigt utlöst Xylan helt eller delvis bortfaller.

Under koket så löser Xylanet ut lättare från den delvis mjukgjorda flisens yta varför även den tidigt utlösta hemicellulosan i genomsnitt uppvisar längre kedjor än den hemicellulosa som löses ut senare från den mjukgjorda flisens inre. l bland annat Herbert Sixta's "Handbook of Pulp", Vol.1, redovisas olika hemicellulosors utlösningshastighet. Xylan löses ut relativt snabbt och efter 100 minuter i ett alkaliskt kok som håller 170°C, så har 25% av Xylanet lösts ut efter 100 minuter, emedan 25 % av Glucomannan har löst ut först efter 200 minuter. Hexenuronska syror löses ut än snabbare och redan efter mindre än 100 minuter så har mer än 75 % lösts ut från veden. Hexenuron syror önskar man oftare att få bort från massan då massa med högt innehåll av Hexenuron syror är svårblekt. Ofta får man ta till mycket tuffa bleksteg med antingen hög temperatur eller effektiva blekkemikalier Den sent utlösta hemicellulosan har även utsatts under längre tid vid hög koktemperatur, vilket ävenledes påverkar denna sent utlösta hemicellulosa.

För att helt ut kunna optimera ett så kallat Xylan-kok enligt EP 1115943 så har det visat sig lämpligt att dra av kokvätska med de olika fraktionerna av tidig och sent utlöst hemicellulosa, innan man återför dessa kokvätskor till slutet av koket där en selektiv utfällning av hemicellulosa sker på den mjukgjorda flisen, dvs. utan att någon påtaglig ligninutfällning sker.

Lämpligen sker dessa avdrag i samband med tillsättning av ersättningsvätska, så att hatten av hemicellulosa i kokvätskan kan spädas ut och underlätta för den i flisen fortfarande bundna hemicellulosan att lösa ut. 10 15 20 25 30 531 832 3 I enlighet med uppfinningen så initieras ett första avdrag under koket vid en position mellan impregneringens senare hälft och kokzonens första fjärdedel (tidsmässigt), och ett andra avdrag sker senare i kokzonen, där de vätskor som dragits av med sin halt av utlöst hemicellulosa återföres till sista fasen i kokzonen för att där kunna fälla ut på den i koket mjukgjorda vedflisen.

På detta sätt kan man snabbt dra av den tidigt utlösta hemicellulosan, som har en lång kedjelängd och fortsätta lösa ut ytterligare hemicellulosa i en senare fas, varpå dessa vätskor med ”färskt” utlöst hemicellulosa återföres till kokarens sista fas för utfällning på vedflisen när klyvningen av karboxylsyra grupperna i Xylanet börjar att reducera lösligheten av Xylan. Genom att man tidigt drar av den primärt utlösta hemicellulosan så undviker man att nedbrytningen av Xylanet inte hinner gå så långt att den utbyteshöjande effekten försvinner.

Uppfinningen kan tillämpas på såväl ångfaskokare som hydrauliska kokare, i såväl enkärls som tvåkärls kokarsystem.

Ritningsförteckning Figur 1, visar uppfinningen i sin enklaste utföringsform med 5 olika behandlingszoner.

Detaljerad Beskrivning av föredragna utföringsformer l figur 1 visas ett exempel på en kontinuerlig kokare 10 använd vid tillverkning av sulfatmassa från finfördelat vedmaterial iform av flis, i vilken flisen Cm matas in kontinuerligt till kokarens topp och där kokad flis Com i form av mjukgjord cellulosamassa matas ut kontinuerligt från kokarens botten.

Kokaren kan vara antingen en ångfaskokare eller hydrauliskt fylld kokare, då uppfinningen kan tillämpas på samma sätt i dessa båda kokartyper.

Med något lämpligt matnings system 1 matas flisen till kokarens topp i en flis- vätskeblandning, och eventuell för koket överflödig transportvätska kan dras av med en silanordning i toppen och återföras i ett flöde 2 till matnings- systemet. Matningssystemet kan vara antingen en konventionell kik eller slussmatare eller pumpar, och i vissa fall ett föregående fyllt 20 25 30 531 E32 ”l impregneringskärl vilket ger en trycksättning av flisblandningen innan överföringen till kokarens topp. l figuren så indikeras kok vätskors flöden i medströms behandlings zoner i kokaren som DF (Down Flow) och motströms behandlings zoner som UF (Up Flow), emedan flisflödet indikeras med CF (Chip Flow). l kokarens övre del kan lämpligen en första impregneringszon vara utbildad ned till silen 11B, och eventuellt finns en kokarcirkulation 11A-18A dessförinnan, i vilken cirkulation kokarvätskan dras av genom silen 11A och återföres till kokarens centrum via ett konventionellt centralrör med ledningen 18A. l den övre impregneringszonen impregneras flisen med en impregnerings- vätska vid en temperatur som överstiger 80°C men samtidigt understiger koktemperaturen med åtminstone 20°C. lmpregneringen skall ske vid lägre temperatur så att flisen hinner bli väl impregnerad med kokvätska och alkali.

Om lmpregneringen sker vid för hög temperatur så hinner alkalit förbrukas innan detta fullt ut hinner nå in till flisens kärna, vilket kan leda till ofullständigt kokad flis och höga rejekthalter (knippen med okokade flis aggregat). lmpregneringen kan i vissa fall helt ske i ett föregående impregneringskärl, i så kallade två-kärls kokarsystem. Med den visade utföringsformen visas dock ett en-kärls kokarsystem.

Efter lmpregneringen startas kokprocessen där flisen och kokvätskan ges en högre koktemperatur vid vilken initiell delignifiering samt bulkdelignifiering sker.

Uppvärmning till koktemperatur sker exempelvis genom en uppvärmnings- cirkulation, där kokvätska dras av från silen 11B, och via ledning 128, värmare HE samt återföringsledning 13, återförs till kokarens centrum via ett konventionellt centralrör. Under silen 11B etableras en kokzon vid en koktemperatur i området 120-170°C, med en förbestämd total uppehållstid av vedmaterialet i denna kokzon.

Ett första avdrag XYL1 med en första avdragen kokvätska som har en från vedmaterialet utlöst första halt av hemicellulosa, görs från koket mellan 20 25 30 53'l B32 5 impregneringszonens senare hälft och kokzonens första fjärdedel efter det att vedmaterialet haft en första uppehållstid i dessa zoner, och där denna första avdragna kokvätska återförs till kokets sista fas vid koktemperatur. I figuren återföres detta första avdrag XYL 1 till cirkulationen 11E, 12E för att återföras till kokarens centrum, och kunna närvara i kokarens sista kokzon som sker i ett uppströmsflöde upp till silen 11D.

På sedvanligt sätt kan en sista tvättzon vara etablerad i kokarens botten, där späd- eller tvättvätska tillsättes kokarens botten via ett antal dysor 6b,6C samt via utlopp (icke visade) i kokarens bottenskrapa 5.

Kokzonen som etableras i kokaren sträcker sig då från silen 11B, ned till silen 11E.

Det som utmärker uppfinningen är att ytterligare ett andra avdrag av en andra avdragen kokvätska XYL2 som har en från vedmaterialet utlöst andra halt av hemicellulosa, görs från Kokzonen efter det att vedmaterialet haft en andra uppehållstid i kokzonen, där denna andra uppehållstid är längre än den första uppehållstiden vid vilket det första avdraget gjordes. Den andra uppehållstiden är mindre än totala uppehållstiden i kokzonen. l figuren återföres även detta första avdrag XYL2 till cirkulationen 11E, 12E för att återföras till kokarens centrum, och kunna närvara i kokarens sista kokzon som sker i ett uppströmsflöde upp till silen 11D.

Slutavdraget av förbrukad svartlut dras från silen 11D och skickas till återvinning REC, eller alternativt användes som en första impregneringsvätska. l det fall svartluten skickas till återvinning direkt så ligger restalkalihalten i området 5-10 g/l, typiskt runt 8 g/l, men i det fall svartluten användes i en svartlutsimpregnering så ligger restalkalihalten typiskt 4-6 g/l högre. Men i båda fallen har svartluten gjort sitt i kokaren, eller i kokzonen. l en del en-kärls kokare finns en första övre impregneringszon med svartlut i toppen på kokaren, men då krävs en ytterligare avdrag till återvinning direkt efter denna impregneringszon för att dra av slutförbrukad svartlut, och färsk kokvätska och vitlut tillsättes därefter.

Enligt uppfinningen är den första uppehållstiden för flisen mellan start av kokprocessen (dvs. både impregnering samt kokzonen) och avdraget av det första avdraget XYL1 är kortare än flisens uppehållstid i kokprocessen mellan 20 25 30 531 632 start av kokprocessen och andra avdraget. I figuren dras XYL1 direkt i kokzonens början och XYL2 dras en bit ned i kokzonen.

Lämpligen är den första uppehållstiden minst 30 minuter i kokprocessen, och för kokvätska avdragen i efterföljande avdrag så har dessa kokvätskor haft ökande uppehållstid mellan starten på kokprocessen och det efterföljande avdraget. l mängd avdrages minst 0,5 - 1,5 kbm kokvätska med utlöst hemicellulosa från respektive avdragsposition och återföres till kokets sista fas.

Då den först utlösta hemicellulosan har längre kedjelängd och haft kortast tid i koket så kan den i första avdraget avdragna kokvätskan XYL1 med en första halt utlöst hemicellulosa ges en längre uppehållstid i kokets sista fas än de kokvätskor som avdragits i efterföljande avdrag och som ävenledes återföres till kokets sista fas.

Den i första avdraget avdragna kokvätskan XYL1 med en första halt utlöst hemicellulosa kan även ges en längre uppehållstid externt om kokaren än de kokvätskor som avdragits i efterföljande avdrag, innan dessa kokvätskor återföres till kokets sista fas. På detta sätt kan denna tidigt utlösta hemicellulosa anpassa sin egenskaper till den senare utlösta hemicellulosan, så att dessa vid tillsättning i en samma position i koket får likartat beteende vid utfällning på fibrerna i kokaren.

Den i första avdraget avdragna kokvätskan avdrages lämpligen i en position i koket där andelen från vedmaterialet utlöst hemicellulosa per tidsenhet börjar avta. lnitiell utlösning av hemicellulosa går relativt snabbt, varefter fortsatt utlösning av hemicellulosa från flisens inre delar är en mer utdragen process.

Avdragen av kokvätska med utlöst halt av hemicellulosa kan lämpligen ske i fler än 2 positioner. l ytterligare ett tredje avdrag av kokvätska med en tredje halt utlöst hemicellulosa (icke visat), dras kolwätska av från kokaren efter en tredje uppehållstid av flisen i kokprocessen, vilken tredje uppehållstid är 20 25 30 531 E32 V. längre än den första och andra uppehållstiden, varefter även den tredje kokvätska återföres till kokets sista fas.

De avdragna kokvätskcrna med sin utlösta halt av hemicellulosa kan även först tryckavlastas för att öka torrhalten i kokvätskorna, varefter dessa kokvätskor återföras till kokets sista fas via pumpning/trycksättning. På detta sätt kan vatten och andra lättförångade vätskor och gaser frånskiljas från kokvätskan, emedan andelen hemicellulosa ökar i den tryckavlastade kokvätskan.. Denna kokvätska med sin utlösta halt av hemicellulosa kan även undergå en separering av sin andel hemicellulosa, varefter denna separerade andel av kokvätskan som är anrikad på hemicellulosa återföras till kokets sista fas via pumpning/trycksättning. Separeringen kan ske genom filtrering eller andra lämpliga processer. Som indikerats ifigur 1 så kan det finnas en sådan separeringsanordning 30 för den avdragna vätskan, vilken företrädesvis separerar åtminstone delar av det utlösta ligninet. Det separerade ligninet kan då skickas direkt till återvinning (REC, icke visat). Separeringsanordningen är här visad i ena flödet, XYL1, men kan även sitta anordnat för flödet XYL2, eller i det samlade flödet XYL1+XYL2.

Uppfinningen kan även modifieras på ett flertal sätt inom ramen för bifogade patentkrav.

Hela kokaren, eller zonen eller zonerna i vilka den hemicellulosa-rika kokvätskan tillsättes, kan ävenledes ske i ett medströmsförfarande istället för som visat i figuren i en motströms kokzon där kokvätskan går i motström mot flisens sjunkningsrörelse ned genom kokaren.

Kokprocessen kan även ske i ett två-kärls kokeri, där första impregnering sker i ett första kärl, och det första avdraget sker i slutet på detta impregneringskärl eller i samband med överföringen till det andra kokarkärlet.

Tekniken kan även implementeras i ett batch-kokeri, där kokvätskor rika på hemicellulosa avdrages vid olika tidpunkter vid impregnering eller kokning i 531 632 8 detta kokarkärl, och återföres till kokets senare skede, i samma kokarkärl eller i ett parallellt anordnat kokarkärl som ligger senare i kokprocessen.

Tekniken kan tillämpas helt oberoende av om en kontinuerlig kokare körs som en hydraulkokare (helt fylld med kokvätska) eller om den körs som en ångfaskokare (med gasfas i kokarens topp).

Claims (1)

10 15 20 25 30 531 B32 4 PÅTENTKRAV

1. Förfarande vid tillverkning av sulfatmassa från finfördelat vedmaterial, där vedmaterialet först impregneras i en impregneringszon med en impregneringsvätska vid en temperatur som överstiger 80°C men samtidigt understiger koktemperaturen med åtminstone 20°C, följt av att det impregnerade vedmaterialet kokas i en kokion vid en koktemperatur i området 130-180°C, med en förbestämd total uppehållstid av vedmaterialet i denna kokzon, där ett första avdrag med en första avdragen kokvätska som har en från vedmaterialet utlöst första halt av hemicellulosa, görs från kokprocessen mellan impregneringszonens senare hälft och kokzonens första fjärdedel efter det att vedmaterialet haft en första uppehållstid i dessa zoner, och där denna första avdragna kokvätska återföres till kokets sista fas vid koktemperatur, k ä n n e t e c k n at a v att ytterligare ett andra avdrag av en andra avdragen kokvätska som har en från vedmaterialet utlöst andra halt av hemicellulosa, görs från kokzonen efter det att vedmaterialet haft en andra uppehållstid i kokprocessen, där denna andra uppehållstid är längre än den första uppehållstiden i kokprocessen, och där den andra uppehållstiden är mindre än totala uppehållstiden i kokzonen, och där denna andra avdragna kokvätska återföres till kokets sista fas, där den första uppehållstiden för flisen mellan start av kokprocessen och avdraget av det första avdraget är kortare än flisens uppehållstid i kokprocessen mellan start av kokprocessen och det andra avdraget. . Förfarande enligt krav 1 k ä n n e t e c k n at a v att den första uppehållstiden är minst 30 minuter, och för kokvätska avdragen i efterföljande avdrag så har dessa kokvätskor haft ökande uppehållstid mellan start av kokprocessen och det efterföljande avdraget. . Förfarande enligt krav 2 k ä n n e t e c k n at a v att minst 0,5 -1,5 kbm kokvätska med utlöst hemicellulosa dras av från respektive avdrags- position och återföres till kokets sista fas. 20 25 30 531 532 lO _ Förfarande enligt krav 3 k ä n n e t e c k n at a v att den i första avdraget avdragna kokvätskan med en första halt utlöst hemicellulosa ges längre uppehållstid i kokets sista fas än de kokvätskor som avdragits i efterföljande avdrag och som ävenledes återföres till kokets sista fas. . Förfarande enligt krav 3 k ä n n e t e c k n at a v att den i första avdraget avdragna kokvätskan med en första halt utlöst hemicellulosa ges längre uppehållstid externt om kokaren än de kokvätskor som avdragits i efterföljande avdrag, innan dessa kokvätskor återföres till kokets sista fas. . Förfarande enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t a v att den i första avdraget avdragna kokvätskan avdrages i en position i koket där andelen från vedmaterialet utlöst hemicellulosa per tidsenhet börjar avta. . Förfarande enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n at a v att i ytterligare ett tredje avdrag av kokvätska med en tredje halt utlöst hemicellulosa dras av från kokaren efter en tredje uppehållstid av flisen i kokprocessen, vilken tredje uppehållstid är längre än den första och andra uppehållstiden, varefter även den tredje kokvätskan återföres till kokets sista fas. . Förfarande enligt krav 1 k ä n n e t e c k n at a v att de avdragna kokvätskorna med sin utlösta halt av hemicellulosa först tryckavlastas för att öka torrhalten i kokvätskorna, varefter dessa kokvätskor återföras till kokets sista fas via pumpning/trycksättning. . Förfarande enligt krav 8 k ä n n e t e c k n at a v att den de avdragna kokvätskorna med sin utlösta halt av hemicellulosa undergår en separering av sin andel hemicellulosa, varefter denna separerade andel av kokvätskan som är anrikad på hemicellulosa återföras till kokets sista fas via pumpning/trycksättning.