FI104503B - Menetelmä selluloosamassojen suotautuvuuden parantamiseksi - Google Patents

Description

! 104503

Menetelmä selluloosamassojen suotautuvuuden parantamiseksi Förfarande för att förbättra dräveringen av cellulosamassor

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä selluloosamassojen suotautuvuuden tai vedenpoiston parantamiseksi paperikoneessa, kuivauskoneessa tai muussa vastaavassa laitteessa. Keksinnön kohteena on samoin menetelmä kuivatun selluloosatuotteen valmistamiseksi selluloosamassasuspensiosta, jossa menetelmässä mainittu massa laimennetaan vedellä, laimennettu suspensio syötetään vedenpoistolaitteeseen ja kuivataan toivotun selluloosa-tuotteen kuten paperin, kartongin tai massan saamiseksi.

Paperin ja kartongin valmistuksessa sekä monien muidenkin selluloosatuotteiden valmistuksessa selluloosamassasuspensiota tuotetaan selluloosapitoisen raaka-aineen erilaisilla mekaanisilla ja kemiallisilla käsittelyillä.

Paperin tai kartongin valmistuksessa selluloosamassasuspensio johdetaan paperikoneessa massalietteen valmistukseen, jossa se yleensä käy läpi jauhatuksen, minkä jälkeen sitä kutsutaan sulpuksi. Sulpun sakeus alennetaan noin alueelle 3-4% laimentamalla sitä asteittain nollavedellä. Hyvin muodostuvan, hyvin lujan ja hyvälaatuisen paperin tuottamiseksi sa-keutta on alennettava edelleen noin alueelle 0,1-1%, mikä tapahtuu lyhyessä kierrossa käyttäen suoraan viiraosasta saatavaa nollavettä.

Sulppua ruiskutetaan perälaatikosta viiralle, jolla siitä poistetaan vettä siten, että kuiva-ainepitoisuudeksi saadaan noin 20%, minkä jälkeen sitä kutsutaan rainaksi. Rainasta poiste-• taan edelleen vettä puristinosassa johtamalla se yhden tai usemman puristusnipin läpi. Kui- vatusosassa raina koskettaa kuumia kuivaavia sylintereitä ja kuiva-ainepitoisuus suurenee alueella 90-98% olevaan lopulliseen arvoonsa. Lopullinen paperi voidaan keloa rullaksi, minkä jälkeen sitä voidaan työstää edelleen jälkirullaimessa tai arkkileikkurissa.

Massatehtaassa selluloosamassasuspensio johdetaan samalla tavalla sulpun valmistukseen ja syötetään kuivatuskoneeseen. Yleensä sulppu seulotaan ja laimennetaan nollavedellä lyhyessä kierrossa noin alueella 0,9-2% olevaan sakeuteen, sinen se syötetään perälaatikon läpi vedenpoistovälineeseen kuten viiraosaan. Sitten raina, josta on poistettu vettä, puristetaan, kuivataan ja kelotaan tai leikataan lopulliseksi tuotteeksi. Täten valmistettua kuivattua massaa käytetään joko välituotteena paperinmuodostuksessa tai siitä saadaan eri muotoisia lopullisia selluloosatuotteita.

104503 2

Riippumatta siitä, muodostetaanko massasuspensiosta kuivattua massaa vai paperia tai kartonkia, tuotteen tuotantolaitteistoon kuuluvaan vedenpoistovälineeseen syötettävän massa-suspension sakeus on hyvin pieni, alle 2% ja usein alle 1%. Suuri vesipitoisuus on välttämätön toivotun lopputuotteen tuottamiseksi. Kuitenkin suuri osa suspensiossa läsnä olevasta vedestä poistetaan välittömästi perälaatikon jälkeen tasoviirakoneen tai kaksoisviirako-neen vedenpoistolaitteessa kuten sen viiraosassa.

Esimerkiksi paperinvalmistuksessa sulpun sakeus perälaatikossa on niinkin pieni kuin 0,1-1%, ja suuria määriä vettä on poistettava viiraosassa. Mikäli paperikone toimii nopeudella 500 m/min ja sen leveys on 6 m, sen tuottaman paperin neliömassa on 150 g/m2 ja sulpun sakeus on 0,5%, niin tällöin kokonaisvirtausnopeus perälaatikosta on 90 000 1/min. 99,5% tästä virtauksesta on vettä ja suurin osa siitä on poistettava ennen viiraosan loppua. Vedenpoisto on toteutettava hallitulla tavalla, jotta lopulliseen selluloosatuotteeseen ei vaikutettaisi haitallisesti.

Mikäli vedenpoisto saadaan paranemaan, niin tuottaja voi käyttää tätä hyväksi esimerkiksi suurentamalla nopeutta tai pienentämällä pitoisuutta edelleen perälaatikossa. Ensin mainittu vaihtoehto lisää tuotantoa ja viimeksi mainittu vaihtoehto parantaa rainanmuodostusta, mikä on positiivista monia laatuparametrejä ajatellen.

Olemassa on monia tavanomaisia tapoja vedenpoiston parantamiseksi, esimerkiksi säätämällä viiran alla olevaa tyhjöä, käyttämällä sellaisia mekaanisia välineitä kuten folioita tai lisäämällä kemiallisia apuaineita. Alalla esiintyy kuitenkin edelleen tarvetta parantaa selluloosamassojen suotautuvuutta paperi- ja massatehtaiden vedenpoistovälineessä, ja esillä ole-* van keksinnön tavoitteena on tämän tarpeen tyydyttäminen.

Nyt on todettu, että vesipitoisen selluloosamassasuspension käsittely hiilidioksidilla juuri ennen sen johtamista vedenpoistolaitteeseen parantaa yllättävällä ja merkittävällä tavalla vesipitoisen massasuspension suotautuvuutta.

Näin ollen, esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä selluloosamassasuspension suo-tautuvuuden parantamiseksi vedenpoistolaitteessa, jossa menetelmässä mainittu massasus-pensio ja/tai sen laimentamiseen käytetty vesi käsitellään hiilidioksidilla juuri ennen mainitun massasuspension johtamista vedenpoistolaitteeseen, jota hiilidioksidia käytetään määränä. joka riittää parantamaan merkittävällä tavalla suotautuvuutta vedenpoistolaitteessa.

104503 3

Keksinnön mukaisesti hiilidioksidilla käsiteltävä massasuspensio voi olla mitä tahansa sulp-pua, joka on johdettu paperitehtaassa paperikoneen tai massatehtaassa kuivatuskoneeseen lyhyeen kiertoon. Tämä massa voi käsittää neitseellisiä kuituja tai uusiokuituja tai näiden kuitujen millaista yhdistelmää tahansa.

Jotta keksintö toimisi hyvin, hiilidioksidia tulisi syöttää massasuspensioon vedenpoistolait-teen lähellä sijaisevasta kohdasta. Itse asiassa hiilidioksidin lisäyspisteen tulisi olla lyhyessä kierrossa, mahdollisen koneseulonnan jälkeen ja perälaatikon lähellä.

Esillä olevan keksinnön edullisessa suoritusmuodossa hiilidioksidia syötetään kaasumaisena hiilidioksidina suoraan perälaatikon sisään menevään virtaan, joka perälaatikko syöttää suspension vedenpoistolaitteeseen. Hiilidioksidikaasun syöttäminen keksinnön mukaisesti tähän virtaan paperikoneen tässä hyvin herkässä kohdassa ei yllättäen vaikuta haitallisesti rai-nanmuodostukseen myöhemmässä viiraosassa. Päin vastoin, hiilidioksidin syöttäminen saa aikaan suotautuvuudessa välittömän ja selvästi näkyvän parannuksen kun viiraosan päällä näkyvä kuivaraja eli kuitumaton yläpinnalla esiintyvien heijastavien ja heijastamattomien alueiden välinen raja siirtyy taaksepäin hiilidioksidin lisäyksen seurauksena.

Hiilidioksidia voidaan lisätä myös veteen, jota käytetään massasuspension laimentamiseksi juuri ennen perälaatikkoa, esimerkiksi nollaveteen paperikoneen tai kuivatuskoneessa lyhyessä kierrossa.

Keksinnön mukaisesti virtaan syötetty hiilidioksidimäärä ei saisi ylittää sitä määrää, joka voi liueta tähän virtaan. Massasuspensioon juuri ennen vedenpoistolaitetta lisättävän hiili-‘ dioksidimäärän tulisi olla noin 0,5-5 kg C02/tonni paperia tai massaa, edullisesti noin 1-3 kg CC>2/tonni paperia tai massaa.

Hiilidioksidi voidaan lisätä nestemäisenä tai kiinteänä hiilidioksidina tai nesteeseen liuotettuna hiilidioksidina. Edullisena pidetään kuitenkin lisäämistä kaasumaisessa muodossa. Kaasumainen hiilidioksidi saadaan jakautumaan helposti tasaisesti nestevirtaan, ja sen ei olla todettu tuottavan pyörteitä tai turbulenssia virtaan.

Sitä mekanismia, jolla keksinnön mukaisesti lisätty hiilidioksidi tuottaa edullisen vaikutuksensa selluloosamassan vedenpoistoon, ei tunneta. Lisätyn hiilidioksidin vaikutus näkyy kuitenkin selvästi ja se on toistettavissa, kuten edellä on esitetty.

4 104503

Hiilidioksidia on käytetty aikaisemmin paperinvalmistuksessa massan pesun parantamiseksi, kuten on kuvattu EP-patenttijulkaisussa 0 296 198 (AGA Aktiebolag). Tässä hiilidioksidia lisätään pesuveteen tai pesulaitteeseen määränä, joka alentaa massan pH-arvoa ja parantaa kemiallista hapenkulutusta (COD) lisäävien aineiden poishuuhtoutumista.

Hiilidioksidia on käytetty myös liimattaessa vesipitoista massaa alkyyliketeenidimeereillä bikarbonaatti-ionien tuottamiseksi, joita ioneja tarvitaan liima-aineen ja selluloosan välisen reaktion katalysoimiseksi, kuten on esitetty EP-patenttihakemuksessa 0 572 304 (Canadian Liquid Air Ltd.).

Lopuksi, hiilidioksidia on käytetty jauhimessa fibrilloitavan massasuspension pH-arvon säätelemiseksi, kuten on kuvattu EP-patenttijulkaisussa 0 281 273 (The BOC Group, Inc.). Tämän patenttijulkaisun mukaan kaasumaista hiilidioksidia syötetään alkaliseen selluloosa-massaan ennen fibrillointivaihetta. Hiilidioksidisyöttöä säädetään siten, että fibrillointivaiheessa pH-arvoksi saadaan 8,5-6,5. Jauhatuksessa alemman pH-arvon esitetään parantavan paperin fysikaalisia ominaisuuksia sekä tekevän massan paremman suotautuvuuden mahdolliseksi. Hiilidioksidin lisämäärä voidaan syöttää jauhatuksen jälkeen pH-arvon alentamiseksi edelleen alueelle 7,0-5,5 ennen paperinvalmistuslaitteistoon johtamista.

Edellä esitetyssä, tekniikan nykytason mukaisessa hiilidioksidin käytössä ei olla ehdotettu hiilidioksidin lisäämistä lyhyessä kierrossa sulppuun, jonka sakeus on pieni, ja uskotaan-kin. että alalla esiintyy voimakasta ennakkoluuloa ajatellen kaasun lisäystä sulppuvirtaan juuri ennen perälaatikkoa. Esillä olevassa keksinnössä hiilidioksidia lisätään kuitenkin niin lähellä perälatikkoa kuin vain käytännössä on mahdollista, jotta virrassa olisi tuoretta hiili-• dioksidia, kun se joutuu viiraosaan.

Esillä olevan keksinnön kohteena on myös menetelmä lopullisen selluloosatuotteen kuten paperin, kartongin tai kuivatun massan tuottamiseksi. Keksinnön mukaisesti tässä menetelmässä massasuspensio laimennetaan vedellä, laimennettu suspensio syötetään vedenpoisto-laitteeseen ja se kuivataan toivotun selluloosatuotteen kuten paperin, kartongin tai massan tuottamiseksi. Suspension suotautuvuutta mainitussa vedenpoistolaitteessa parannetaan syöttämällä hiilidioksidia massasuspensioon ja/tai laimennusveteen juuri ennenkuin massasuspensio joutuu vedenpoistolaitteeseen, jota hiilidioksidia käytetään tällöin määränä, joka riittää parantamaan merkittävällä tavalla suotautuvuutta mainitussa vedenpoistolaitteessa.

t 104503 5

Keksintöä on kuvattu edellä viittaamalla tyypilliseen paperikoneeseen ja syöttämällä hiilidioksidia perälaatikon läheltä. Alan asiantuntijoille on kuitenkin ilmeistä, että keksintöä voidaan käyttää myös muun tyyppisissä koneissa paperin, kartongin tai massan valmistamiseksi, ja että hiilidioksidia voidaan sekoittaa virtaan monissa muissakin pisteissä, jotka eivät ole kaukana perälaatikosta.

Keksintöä havainnollistetaan nyt edelleen eräillä esimerkeillä, joilla ei ole kuitenkaan tarkoitus rajoittaa keksintöä millään tavalla.

Esimerkki 1

Paperitehtaassa kartonkikone motti kartonkia täysin valkaistusta sulfaattimassasta. Kone käsitti ilmatyynyllä varustetun perälaatikon ja tavanomaisen tasoviiraosan. Koneella motettiin pääasiassa kartonkilaatua, jonka neliömassa oli 150 g/m2.

Ensimmäisessä toteutetussa kokeessa sulppuun lisättiin juuri ennen perälaatikkoa 2 kg C02/tonni kartonkia. Neliömassa ja kaikki lyhyeen kiertoon, perälaatikkoon ja viiraosaan liittyvät prosessin säätelyparametrit pidettiin muuttumattomina viiteajanjakson sekä kokeen aikana. Lisäyspiste sijaitsi koneen seulan jälkeen ja ennen perälaatikkoa.

Hyvin pian C02-lisäyksen aloituksen jälkeen viiraosan päällä näkyvän kuivarajan asema perääntyi lähes 20 cm parantuneen vedenpoiston ansiosta.

Prosessiparametrejä säädettiin puristimessa ja kuivatusosissa siten, ettei kartongin lopulli- • « : seen kosteuspitoisuuteen vaikutettu haitallisesti. CC)2-lisäys keskeytettiin 2,5 tunnin jäl keen, jolloin kuivaraja palasi miltei välittömästi alkuperäiseen asemaansa.

Esimerkki 2

Toinen koe toteutettiin samassa paperikoneessa ja samalla tavalla kuin esimerkissä 1. Nytkin kuivaraja perääntyi, kun hiilidioksidia lisättiin ennen perälaatikkoa 2 kg CCtytonni kartonkia, mutta tällä kertaa parantunutta vedenpoistoa käytettiin perälaatikkoon johdettavan sulpun sakeuden pienentämiseksi. Koska nopeutta pidettiin muuttumattomana, niin pienempi sakeus johti siihen, että viiralle ruiskutettiin suurempi vesimäärä ja näin ollen kuiva-raja siirtyi jälleen lähelle alkuperäistä asemaansa. Kartonginmuodostus parani.

Esimerkki 3 104503 6

Seuraava koe toteutettiin, jotta kyettäisiin arvioimaan C02-syötön vaikutus massasuspen-sion pH-arvoon ja kaasupitoisuuteen.

Paperikoneen perälaatikkoon syötettiin valkaistusta sulfaattimassasta saatua sulppua, jonka sakeus oli 0,4% ja pH 4,6. Kone säädettiin tuottamaan paperia, jonka neliömassa on 80 g/m2. Hiilidioksidikaasua lisättiin virtaan ennen perälaatikkoa noin määränä 2,5 kg C02/tonni paperia.

Kuten edellä on kuvattu, viiralla näkyvä kuivaraja perääntyi noin 20 cm heti kun C02-syöt-tö aloitettiin, ja se siirtyi takaisin alkuperäiseen asemaansa kun tämä syöttö lopetettiin. Massasulppususpension pH ja kaasupitoisuus mitattiin C02-lisäyspisteen jälkeen, juuri ennen perälaatikkoa.

Perälaatikkoon johdetun virran pH ei muuttunut C02-syötön seurauksena. Tämä pH oli koko kokeen ajan noin 4,6. Näin ollen parantunut vedenpoisto ei johtunut pH-muutok- sesta.

Vaikka kaasumaista hiilidioksidia syötettiinkin suspensioon ennen perälaatikkoa, niin perä-laatikkoon sisäänmenevässä suspensiossa ei todettu kuitenkaan lainkaan kaasukuplia. Vesipitoisen suspension kaasupitoisuuden analyysi osoitti, että kaikki CO2 oli liuennut.

• · • ·

Claims (12)

1. 7 104503
2. 1. Menetelmä selluloosamassasuspension suotautuvuuden parantamiseksi vedenpoisto-laitteessa, tunnettu siitä, että massasuspensio on paperikoneen tai kuivaluskonccn lyhyessä kierrossa olevaa suspensiota ja että massasuspensio ja/tai sen laimentamiseen käytettävä vesi käsitellään hiilidioksidilla juuri ennenkuin massasuspensio joutuu paperikoneen tai kuivatuskoneen viiraosaan, jolloin hiilidioksidia käytetään määränä, joka riittää merkittävästi parantamaan suotautuvuutta mainitussa viiraosassa.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilidioksidi syöte tään massasuspensioon ja/tai laimennusveteen hiilidioksidikaasun muodossa.
4. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilidioksidikaasua syötetään määränä, joka vastaa 0,5-5 kg/tonni paperia tai massaa, edullisesti 1-3 kg/tomii paperia tai massaa.
5. 4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilidioksidikaasu syötetään paperinvalmistussulppuun, jonka konsistenssi on noin 0,1 -1,0 %.
6. 5. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilidioksidikaasu syötetään massasulppuun, jonka konsistenssi on noin 0,9-2,0 %.
7. 6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiili dioksidi syötetään massasuspensioon lähellä viiraosaa edeltävää perälaatikkoa. .. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilidioksidi syöte tään viimeisenä käsittelynä ennen perälaatikkoa.
8. 8. Menetelmä paperin, kartongin, massan tai vastaavan valmistamiseksi vesipitoisesta selluloosamassasuspensiosta, jota laimennetaan vedellä ja syötetään paperikoneen tai kuivatuskoneen viiraosaan rainan muodostamiseksi, joka raina johdetaan edelleen purisluk-seen ja kuivatukseen lopullisen tuotteen saamiseksi, tunnettu siitä, että massasuspensioon ja/tai sen laimennusveteen syötetään hiilidioksidia juuri ennenkuin massasuspensio joutuu viiraosaan, jolloin hiilidioksidia käytetään määränä, joka riittää merkittävästi paran tamaan suotautuvuutta mainitussa viiraosassa. « 104503
9. 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilidioksidi syötetään massasuspensioon välittömästi ennen perälaatikkoa, joka syöttää suspensiota viira-osaan.
10. 10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilidioksidi syötetään lyhyessä kierrossa olevaan nollaveteen, jota käytetään massasuspension laimentamiseen.
11. 11. Patenttivaatimuksen 8, 9 tai 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilidioksidi syötetään määränä, joka vastaa 0,5-5 kg/tonni paperia tai massaa, edullisesti 1-3 kg/tonni paperia tai massaa.
12. 12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilidioksidi syötetään kaasuna määränä, joka ei ylitä määrää, joka kykenee liukenemaan massasuspensioon. ·· « 9 104503