FI66214B - Foerfarande foer blekning av fibermassa med tillhjaelp av syrgas - Google Patents

Description

-----·» r-1 KUULUTUSjULKAISU , , n . , ™ (11) UTLÄGGNINCSSKIIIFT 6621 4 ^ ' ^ (51) K»Jk?/K*t.Ct3 D 21 C 3/02, 9/10 SUON I—FINLAND (Μ) 772638 (22) H>fc«wl^«IV—AffltoihuiJn 06.09.77 ' ' (23) AWtwHM—CWfUcidit 06.09.77

(41) nrftatHklMial —UvkdhMNg Q

PMvicct. μ rvkbtarllMlIkM ............. _ 10.03.70 ftXwt. och mlontywliw Awbiuwod>(Ζμ^'ιμΜΙμι^ 31.05.84 (32)(33)(31) ·ντ»·**τ WKUk*!·—B^lrt prtorfcac 09.09.76 3O.i2.76 Ruotsi-Sverige(SE) 7609988-6 7614754-5 (71)(72) Stig Glöersen, Edsgatan, P.O.B. 4502, 655 90 Karlstad,

Ruotsi-Sverige(SE) (74) 0y Kolster Ab (54) Menetelmä kuitumassan valkaisemiseksi happikaasun avulla - Förfarande för blekning av fibermassa med till hjä1p av syrgas

Keksinnön kohteena on menetelmä kuitumassan valkaisemiseksi happikaasun avulla, jolloin kuitumassa, johon on lisätty valkaisuainetta, kuten alkalia yhdessä happikaasun kanssa, siirretään korotetussa paineessa ja korotetussa lämpötilassa reaktioastiaan, jossa valkaisu tapahtuu.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että massa ennen valkaisuvaihetta johdetaan erillisen pesuvaiheen läpi ylipaineessa, joka pesuvaihe pääasiallisesti määrää käsittelypai-neen ennen valkaisuaineen sekoittamista massaan, joka sekoittaminen tapahtuu ennen massan syöttämistä reaktioastiaan, että valkaisu tapahtuu suljetussa reaktioastiassa ylipaineessa, johon reaktioastiaan massa johdetaan alapäästä ja jossa massa liikkuu pääasiallisesti pystysuoraan ylös ja johdetaan pois astian yläpäästä siten, 2 66214 ettei muodostu yhtenäistä kaasufaasia, ja että paine ja lämpötila tämän jälkeen nopeasti alennetaan, jotta muodostuu kaksi erillistä faasia, yksi neste- ja yksi kaasufaasi, jolloin reaktioastian lämpötila säädetään kierrättämällä ainakin osa pesunesteestä, joka tulee reaktioastian jälkeen sijoitetusta jälkipesusta.

Ennestään on tunnettua poistaa happikaasun avulla ligniini esikeitetystä kuitumassasta, kuten selluloosamassasta, jolloin käsittelyainetta, kuten esim. alkalia, lisätään yhdessä happikaasun tai happipitoisten kaasujen, esim. ilman, kanssa kuitumassasuspen-sioon, joka sen jälkeen pumpataan reaktioastiaan, jossa massasta poistetaan ligniini massan valkoisuuden lisäämiseksi.

Jotta saavutettaisiin hyvä tulos mahdollisimman pienin hap-pikaasuhäviöin, on tiettyjä ehtoja täytettävä, esim. kemikaalit ja kaasu on sekoitettava hyvin massasuspensioon ja kaasukuplat on pidettävä mahdollisimman pieninä, jotta saataisiin aikaan hyvä kosketus massasuspensiossa esiintyvän nesteen kanssa. Tehokas ligniinin poisto edellyttää korkeaa happikaasun konsentraatiota ensimmäisessä käsittelyvaiheessa, jolloin korkea paine antaa tulokseksi suuremman kaasun konsentraation, mikä puolestaan nopeuttaa happikaasun imeytymistä nestefaasiin ja niin ollen myös sekoittumista ja reaktiota. Alhaisen paineen vallitessa kaasun konsentraatio on sitä vastoin pieni ja kaasukuplat suuria, jolloin tuloksena on epätasainen käsittely, jota on vältettävä. Ligniinin poiston happikaasun avulla on sen takia tapahduttava korkealla happikaasun konsentraatiolla korkeassa paineessa ja järjestelmässä, jossa ei ole yhtenäistä kaasufaasia reaktioastiassa, jolloin räjähdysvaara poistuu. Samoin on pyrittävä yhtenäiseen kuitukonsentraatioon koko käsittelyn aikana, jolloin laimennus- ja sakeutuslaitteet tulevat suureksi osaksi tarpeettomiksi .

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin kuvioiden ja suo-ritusesimerkin avulla. Kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävää laitetta, ja kuvio 2 esittää erikoista laitetta, jonka avulla voidaan ottaa tärpätti talteen valkaisun jälkeen.

Esikeitettyä massaa johdetaan johdon 10 kautta kattilasta erilliseen pesusäiliöön 11 massan pesua varten ennen ligniinin pois- 3 66214 toa happikaasun avulla. Massan siirto voi tapahtua esim. SE-patent-tihakemuksessa 7408859-2 esitetyllä tavalla. Pesusäiliö 11 voidaan liittää sekä jatkuvaan että jaksottaiseen keittoon. Pesusäiliön 11 pohjaan pumpataan laimennuslipeää loppupesusta happikaasun avulla tapahtuneen ligniinin poiston jälkeen johdon 12, 13 kautta, kuten seuraavassa lähemmin selitetään, keitetyn massan esipesemiseksi erillisessä pesusäiliössä 11. Pesusäiliön yläosassa oleva johto 14 johtaa kattilan pohjaan.

Pesusäiliöstä 11 massa johdetaan johdon 16 kautta "inline"- jauhimeen 15 yhdessä hapen ja alkalin, esim. natriumhydroksidin, kanssa sekä pystysuoraan happikaasu-reaktoriin, jossa massa virtaa alhaalta ylöspäin. Massan siirto voi tapahtua esim. SE-patenttiha- kemuksessa 7408859-2 esitetyllä tavalla. Happikaasua, alkalia ja mahdollisesti suoja-ainetta lisätään ennen jauhinta johtojen 18a, 18b kautta. Pesusäiliöstä poistuvan massan lämpötila on edullisesti 85 - 130°C. Jauhimessa 15 happikaasu sekoitetaan massaan pieniksi kaasukupliksi samalla, kun seuraavana olevan reaktioastian 17 pai- 2 netta voidaan nostaa 4 kp/cm :n verran pesusäiliön paineen yläpuolelle. Reaktioastian 17 yläosassa ei ole yhtenäistä kaasufaasia. Reaktioastiassa 17 massa valkaistaan tavalliseen tapaan lisätyn happikaasun ja alkalin avulla. Jotta massan laatuominaisuuksiin ei vaikutettaisi epäedullisesti voidaan protektoria lisätä. Reaktioastias-ta massa poistetaan yläosan kautta ja johdetaan johdon 19 kautta pu-hallussykloniin 20 paineen alentamiseksi, jolloin vapautuu kaasuja, jotka johdon 21 kautta johdetaan lauhduttimeen 22, jossa muodostuu mm. tärpättiä sisältävä lauhde. Paksumassapumpun 23 avulla syötetään massa pois syklonin 20 pohjasta johdon 24 kautta jälkipesuun 25, joka toimii ilmakehän paineella tai ylipaineella. Jälkipesun pesuneste otetaan esim. johdon 26 kautta lauhduttimen 22 läpi kulkevasta vedestä. Johdon 27 ja suodatussäiliön 28 kautta kulkeva jälkipesun suodosneste pumpataan pumpulla 30 lämmönvaihtimeen 29, jossa se kuumennetaan epäsuorasti ja johdetaan pesunesteenä edellä mainitun johdon 12 kautta esikeiton jälkeen sovitettuun esipesuun 11. Kuumennus tapahtuu esim. höyryllä, jota syötetään lämmönvaihtimeen 29 johdon 31 kautta ja joka poistetaan puhtaana höyryhauteena kohdassa 32. Jälkipesun 25 jälkeen kuitumassa johdetaan lisäkäsittelyyn johdon 33 kautta.

, 66214

Lauhtumattomat jäännöskaasut poistetaan lauhduttimesta johdon 34 kautta. Ne voidaan johtaa hehkutuskainmioon kaasuseoksen sisältämän hiilimonoksidin polttamiseksi, kun taas happikaasun jäännös voidaan sinänsä tunnetulla tavalla kierrättää uudelleen puhaltimen ja johdon avulla happikaasun syöttöön jauhimeen (tätä menettelyä ei ole esitetty piirustuksessa). Tärpättilauhde johdetaan pois lauhduttimesta 22 johdon 35 kautta.

Tärpätin talteenotto esitetään yksityiskohtaisemmin kuviossa 2. Osat, jotka ovat samat kuin kuviossa 1, on merkitty samoilla viitenumeroilla. Massa, josta ligniini on poistettu happikaasun avulla, johdetaan johdon 19 kautta sykloniin 20, kuten kuvion 1 yhteydessä on selitetty. Johdon 21 kautta johdetaan puhallussyklonin 20 paineen alenemisen avulla vapautetut kaasut lauhduttimeen (22 kuviossa 1), joka kuvion 2 mukaisessa suoritusmuodossa muodostuu esilauhduttimes-ta 35 ja jälkilauhduttimesta 36. Esilauhduttimeen johdetaan johdon 37 kautta esim. 40°C jäähdytysvettä tärpätin lauhdutusta varten, kun taas jälkilauhduttimeen 36 johdetaan johdon 38 kautta esim. 25°C jäähdytysvettä kaasuissa olevan jäämätärpätin lauhdutusta varten.

Esilauhduttimesta 35 lauhde johdetaan jälkilauhduttimeen 36 johdon 39 kautta. Jälkilauhduttimen 36 poistojohto on yhdistetty esilauh-duttimen 35 talojohtoon, josta poistojohto 40 johtaa pois kaiken jäähdytysveden lauhduttimista. Jälkilauhdutin 36 on yhdistetty johdolla 41 tärpätin dekantoimissäiliöön 42, josta tärpätti poistetaan johdon 43 kautta. Säiliön 41 pohjasta johtaa johto erottimeen 44, jossa likainen lauhde erotetaan ja poistetaan johdossa 45.

Kuten kuvion 1 kohdalla on selitetty paksumassapumppu 23 poistaa massan johdon 24 kautta syklonin pohjasta loppupesuun, jota on selitetty kuvion 1 yhteydessä. Lauhtumattomat kaasut poistetaan jälkilauhduttimesta 36 johdon 46 kautta palamisasemalle 47, jossa kaasuseoksen sisältämä hiilimonoksidi palaa, kun taas happikaasun jäännös voidaan kierrättää uudelleen prosessiin johdon 48 kautta.

Prosessin ensimmäinen ja kolmas vaihe on hyvin lyhytaikainen, korkeintaan 1 minuutti, toinen vaihe voi olla 10 - 30, edullisesti 15 minuuttia. Ligniinin poistomenetelmässä voidaan käyttää happipi-toisia kaasuja, edullisesti otsonipitoisia kaasuja, jolloin saadaan aikaan parempi liukoisuus nesteeseen ja nopeampi ligniinin poisto, koska otsonin liukoisuus nesteeseen on suunnilleen 50 % suurempi kuin hapen liukoisuus.

5 66214

Happipitoisen kaasun avulla tapahtuvassa ligniinin poistomenetelmässä käytetään siis reaktiolämpöä kuvatulla tavalla hyväksi tärpätin talteenottamiseksi massasta reaktioastian jälkeen puhaltamalla massa puhallussykloniin 20 lämpötilassa, jossa kaasua muodostuu tehokkaasti. Tällä tavoin poistetaan massasta jäljellä olevat jääraäkaasut, minkä jälkeen massa pumpataan jälki- tai loppupesuun. Jäämäkaasut jäähdytetään haihtuvien aineiden, kuten tärpätin, lauh-duttamiseksi, jolloin tärpätti poistetaan dekantoimalla lauhde. Lauhdutuksen poistokaasut johdetaan palamiseen (hehkutukseen) esim. hiilimonoksidin poistoa varten, ja jäljellä mahdollisesti oleva happi kierrätetään uudelleen ligniinin poistoprosessiin.

Tällä järjestelmällä on tunnettuihin järjestelmiin verrattuna seuraavat edut: 1) Erillisessä pesusäiliössä oleva massa voidaan pestä puhtaammaksi kuin esim. jatkuvatoimisen kattilan kattilassa suoritetussa vastavirtapesussa, mikä vaikuttaa edullisesti massan laatuun happikaasu-reaktorin jälkeen.

2) Pystysuora, alhaalta ylöspäin toimiva happikaasu-reaktori on vähemmän herkkä helposti räjähtäville kaasuille, kuten tärpätille, koska reaktorin yläosassa ei esiinny kaasufaasia. Puhallussyk-lonin kaasufaasi on kyllästetty höyryllä puhalluksen jälkeen, mikä pienentää mahdollista räjähdysvaaraa.

3) Jäljellä oleva tärpätti voidaan ottaa talteen massasta ligniinin happikaasun avulla tapahtuvan poiston jälkeen painetta alentamalla, jolloin tärpätin saanto kasvaa.

4) Happikaasu-reaktorin kuumennus voidaan suorittaa epäsuorasti kuumentamalla loppupesusta tuleva suodosneste.

5) Puhdas lauhde voidaan ottaa talteen lämmönvaihtimesta ja se voidaan edullisesti käyttää hyväksi kierrättämällä se uudelleen kattilaan.

6) Hapen kulutus ligniinin poistossa pienenee, koska massa voidaan pestä entistä puhtaammaksi (vrt. kohta 1)

Claims (12)

1. Menetelmä kuitumassan valkaisemiseksi happikaasun avulla, jolloin kuitumassa, johon on lisätty valkaisuainetta, kuten alkalia yhdessä happikaasun kanssa, siirretään korotetussa paineessa ja korotetussa lämpötilassa reaktioastiaan, jossa valkaisu tapahtuu, tunnettu siitä, että massa ennen valkaisuvaihetta johdetaan erillisen pesuvaiheen läpi ylipaineessa, joka pesuvaihe pääasiallisesti määrää käsittelypaineen ennen valkaisuaineen sekoittamista massaan, joka sekoittaminen tapahtuu ennen massan syöttämistä reaktioastiaan, että valkaisu tapahtuu suljetussa reaktioas-tiassa ylipaineessa, johon reaktioastiaan massa johdetaan alapäästä ja jossa massa liikkuu pääasiallisesti pystysuoraan ylös ja johdetaan pois astian yläpäästä siten, ettei muodostu yhtenäistä kaasu-faasia, ja että paine ja lämpötila tämän jälkeen nopeasti alennetaan, jotta muodostuu kaksi erillistä faasia, yksi neste- ja yksi kaasufaasi, jolloin reaktioastian lämpötila säädetään kierrättämällä ainakin osa pesunesteestä, joka tulee reaktioastian jälkeen sijoitetusta jälkipesusta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että ainakin osa kierrätetystä pesunesteestä johdetaan erilliseen pesuun.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että happikaasuvalkaisun lämpötilaa säädetään kuumentamalla välillisesti jälkipesusta tulevaa suodosnestettä, joka kierrätetään erilliseen pesuvaiheeseen.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että suodosnesteen kuumennuksesta talteen otettu puhdas lauhde kierrätetään prosessissa.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kolmannesta käsittelyvaiheesta tulevat lauhtumat-tomat kaasut johdetaan polttoon.

6. Patenttivaatimusten 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kolmannessa käsittelyvaiheessa paine alennetaan niin paljon, että oleellinen vesimäärä haihtuu, jotta kaasu-faasin räjähdysvaara pienenee. 7 66214

6 66214

7. Patenttivaatimusten 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsitellyllä esikeitetyllä aineella on hake-rakenne sen joutuessa esipesuun.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ligniinin poisto toistetaan yhden tai useamman kerran.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viipymisaika ensimmäisessä vaiheessa on korkeintaan 1 minuutti.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viipymisaika toisessa vaiheessa on 10 - 30 minuuttia, edullisesti 15 minuuttia.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viipymisaika kolmannessa vaiheessa on korkeintaan 1 minuutti.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ligniinin poistossa käytetään happi-pitoisia kaasuja, kuten otsonia, jolloin voidaan saada aikaan suurempi liukoisuus ja nopeampi ligniinin poisto. 8 66214