NO752684L - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og apparat for oppslutting av celluloseholdig råmateriale.

Oppslutting av tre og andre celluloseholdige råmaterialer med oksygen i en bufferoppløsning av f. eks. NaoC0_, og NaHCO^ er kjent, f. eks. fra U.S. patentene nr. 2.673-148, 2..926.114 og 3.654.070.

En fremgangsmåte for kommersiell utnyttelse av et slikt oppsluttingssystem gjør bruk av et apparat som ligner de vanlige porsjons- eller kontinuerlige kokeenheter som brukes, i dag ved massekoking. Ved et slikt apparat blir treflis eller andre råmaterialer stablet opp og tillatt å avsette seg naturlig i en så kompakt anordning som mulig, og generelt kan det sis at kokevæske fyller hulrommene. Dette gir de vanlige væsker til treforhold på rundt 5 - ls og minimumsforholdet er 3 eller 4 ~ ~ 1 og det maksimale .6 eller 7 1.-

Med oksygenoppsluttingssystemer er det visse fordeler med hensyn til oppsluttingsegenskaper og massens egenskaper ved at det benyttes et mye større forhold mellom væske og tremateriale, dvs. en "lavkonsistens "' oppsluttingsprosess. "Ved en slik prosess vil forholdet mellom væske og tre være minst 10 - 1 og kan være så høyt som 50 - 1 eller til og med 100 - 1. Dette system kan kjennetegnes ved et forhold mellom væske og tre på minst 10-1. Et slikt apparat som kunne benyttes og som er blitt foreslått for bruk i et system er et vanlig våtluftoksyda-sjonssystem. Mange slike systemer er i bruk ved behandling av kommunalt kloakkslam, husholdningsavfall og industriavløp, se U.S. patent nr. 2.665.24.99-

Ved bruk av et system som beskrevet, i dette patent eller som beskrevet i en artikkel av G. H. Teletzke i "Chemical Engineering Progress" i januar 1964,. hvor det angis at systemet kan benyttes for'partiell oksydasjon av trevirke eller annet celluloseholdig råmateriale, vil resultatet være en oppslemming av celluloseholdig masse. Tre (eller annet celluloseholdig råmateriale) utsettes for enslags forbehandling som i hvert fall vil være en dimensjonsreduksjonsbehandling, men kan være en sterkere behandling med kjemikalier, damp ete., og forbehandlet råmateriale blir oppslemmet med en bufferoppløsning av f. eks. natrium-karbonat og natriumbikarbonat.. Oppslemmingen pumpes til system-trykket, som kan være et sted mellom ca. 7 kg/cm 2 - 210 kg/cm 2og mer, og oppslemmingen blir varmet: i en varmeveksler til koketem-peraturen er i nærheten av 150°C og føres så til en reaksjonsbe-holder. Den partielle våtoksydasjon finner' sted i reaktoren og oppslemmingen føres ut av reaktoren gjennom varmeveksleren, opp-varmer det innkommende materiale hvoretter gasstrømmen adskilles fra væskestrømmen som inneholder, det oppsluttede materiale. Massen adskilles. fra væsken, og væsken regenereres, på en eller annen måte og returneres til begynnelsen av prosessen. Massen sendes til blekeanlegget eller papirmaskinen.

Det er forskjellige ulemper ved et slikt system:

1) .Reaktoren i apparatet er en tilnærmet fullstendig blandet béholder. Dette betyr at noe av råmaterialet vil ha en meget kort oppholdstid og noe en meget lang oppholdstid i sam-svar med den velkjente klokkeformede kurve som beskriver fordel-ingen av oppholdstid for enkelte stykker av råmateriale.. Råmaterialet med lang oppholdstid vil få for sterk koking og degra-deres., og noe av råmaterialet vil ikke bli tilstrekkelig kokt... 2) Oppsluttingsreaksjonen er eksotermisk, og masseopp-slemmingen vil underligge en temperaturøkning. Reåktorutløps-temperaturen er. høyere -enn reaktorens innløpstemperatur. Med . en råmaterialoppslemming med. 5 % konsistens og et masseutbytte på ca. 50 vektprosent av råmaterialet, kan denne temperaturstigning være f. eks. 28°C. Dette betyr'at enten reaktorinnløpstempera-turen vil være for lav og oppsluttingshastigheten for langsom til å være praktisk, eller reaktorutløpstemperaturen vil være for høy og massen vil bli nedbrutt. Det. kan være ønskelig å trekke ut eller tilsette bufferoppløsningen ved forskj'éllige trinn under oppsluttingen og med den tidligere kjente tjeknikk er dette umulig.

Reaktorbeholderen er oppdelt i to eller flere adskilte beholdere, og i den foretrukne utførelse av oppfinnelsen benyttes det tilstrekkelig beholdere til å begrense temperaturstigningen i hvilken som helst av beholderne til 2,8 - 5,6°C, slik at tempe raturstigningen i hver beholder er liten og derfor tolerabel. Hver beholder vil være fullstendig "blandet", men med multippel beholdere vil den totale effekt være en tilnærming av betingelsene for en pluggstrømning og gir en jevn oppholdstid for alle råmaterialer. Mellom hver beholder er det en kjøler hvor varme trekkes ut og begrenser således den totale temperaturstigning i apparatet til små og tolerable temperaturstigninger, i en enkelt beholder.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere beskrives ved hjelp av tegningen,som viser: fig. 1 et skjematisk riss som viser et tidligere kjent system som omtalt ovenfor,

fig. 2 et skjematisk riss som viser en utførelse av oppfinnelsen,

fig..3 ét. skjematisk riss som viser en annen utfør-elsesform for oppfinnelsen.

Fig. 1 skulle være selvinnlysende. Tremateriale eller annet celluloseholdig tremateriale mates inn i forbehandlingstanken og pumpes derfra til varmeveksleren etter at det er tilsatt en bufferoppløsning og luft er innført i ledningen like før inngangen til "varmeveksleren. Fra varmeveksleren føres materialet gjennom reaktoren, tilbake til varmekammeret som omgir materialet, som pumpes til reaktoren og deretter til oppholds-tanken hvor det trekkes ut fra bunnen som en oppslemming, og gassen trekkes ut fra toppen.

På fig. 2 er det celluloseholdige råmateriale rettet inn i en forbehandlingstank 10, som tidligere, og bufferoppløs-ningen tilsettes ved 12,. i dette tilfelle foran pumpen 14,. og materialet pumpes med tilsetting av luft ved l6 til varmeveksleren 18. I dette tilfelle er reaktoren oppdelt i flere kamre eller separate beholdere 20,/for å be^ensé^temperaturstigningen i hver av beholderne til 2,..8 eller. 5,6°C, slik at temperaturstigningen i hver beholder er liten og derfor tolerabel. Hver beholder er fullstendig "blandet", men med multippel beholderne vil den totale effekt være nær betingelsene for plugg-strømning som gir en jevn oppholdstid for alle råmaterialer som behandles.

Mellom hver beholder er det en kjøleanordning 22 hvor varme trekkes ut og begrenser således den totale temperaturstig ning i hele apparatet til en liten og tolerabel témperaturstig-ning i hver enkelt beholder. Kjøleapparatet kan være et hvilket som helst egnet, væskekjøleapparat og er i noen tilfeller ønskelig for å gjenvinne varme som trekkes ut som lavtrykksdamp i en eller annen form.

Som vist ved 24 .og 26 ved utløpene til beholderne kan væske trekkes ut fra systemet gjennom en sikt som ved 28., slik at tre eller masse blir tilbake i systemet. Frisk eller regenerert væske kan gjeninnføres; f. eks. ved 30 eller ved annet egnet sted.

Dette tillater at delvis brukt bufferoppløsning kan resirkuleres til begynnelsen av systemet og tillater at frisk eller regenerert 6ufferoppløsning kan innføres nedstrøms ved flere punkter. Virkningen er sammenlignbar med resirkulering av svartlut i vanlige kraftoppsluttingssystemer.

Etter å ha passert gjennom flere beholdere i rekke-følge føres materialet inn i en oppholdstank 32 hvor masseopp-slemmingen trekkes ut ved bunnen og gassen ved toppen.

Fig. 3 viser et annet eksempel for utforming som kan benyttes isteden. fior den som er vist på fig. 2. I dette tilfelle er forbehandlingstanken og inntakspumpen, bufferoppløsningsinn-løpet og varmeveksleren lik de som er tidligere beskrevet, men beholderne er adskilte kamre 34,. som er anbragt i en enkelt trykkbeholder isteden for i separate reaktorer. Oppslemmingen trekkes ut fra et kammer, kjøles ved 36 og innføres i det "neste kammer som vist ved strømningsdiagrammet. Det påpekes at behol-deren kan være enten vertikal eller horisontal slik som vist. Luft kan tilføres separat til hver av beholderne, som f. eks. ved 38, eller luft kan tilføres hovedsakelig til varmeveksleren.

Gassen tas ut ved et hode 40, og oppslemmingen kan fjernes fra det siste kammer ved enden av systemet og returneres til oppvarmingskammeret gjennom varmeveksleren som tidligere.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for oppslutting "av tre eller annet celluloseholdig råmateriale med et oksydasjonsmiddel, karakterisert ved at oppsluttingsreaksjonen gjennomføres i en rekke av reaktorer etter hverandre, idet materialet kjøles., i hvert fall delvis, mellom reaktorene for å trekke ut varme som

skyldes reaksjonene. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at kjølingen mellom reaktorene begrenser den totale temperaturstigning over det totale system av reaktorer til temperaturstigningen over en enkelt beholder.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller. 2, karakterisert ved at luft innføres i systemet, før den første reaktor.

4. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de 'foranståen-de krav, karakterisert ved at luft innføres i hver reaktor.

5. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de foranståen-de krav, karakterisert ved at væske trekkes ut fra visse deler av systemet, at væsken siktes og at de faste stoffer blir tilbake i systemet.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at væske innføres i visse deler av systemet.

7- Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at frisk væske innføres i visse deler av systemet.

8. Fremgangsmåte ifølge krav-6, karakterisert ved at regenerert væske innføres i visse deler av systemet.

9.. Apparat for oppslutting av celluloseholdig råmateriale med oksygen i en bufferoppløsning, karakterisert ved en rekke av reaktorer .(20., 34). som hver har et innløp og et utløp for gjennomføring av materialet, og hvor reaktoren er anordnet.med utløpet på den ene reaktor forbundet med innløpet til den neste reaktor for seriemessig gjennomstrømning, samt kjø-leinnretninger (22, 36) plasert mellom de etter hverandrefølgende reaktorer, hvilke kjøleinnretninger begrenser temperaturen over .den totale serie av reaktorer til en temperaturstigning som ikke er større enn over en gitt reaktor.

10. Apparat ifølge krav 9skarakterisert ved at reaktorene er separate og omfatter enkelte beholdere.

11. Apparat ifølge krav 9jkarakterisert ved at reaktorene er separate kamre i en enkelt beholder.

12.. Apparat ifølge ett eller flere av kravene 9-11, karakterisert ved at kj-øleinnretningen (22, 36) er plasert utenfor beholderne.

13. Apparat ifølge ett eller flere av kravene 9 -■ 12, karakterisert ved innretninger for innføring av luft i systemet før den første reaktor. 14.' . Apparat ifølge ett eller flere av kravene 9 -12, karakterisert ved innretninger for innføring av luft i systemet foran hver reaktor. "15. Apparat ifølge ett eller flere av kravene 9 14, karakterisert ved en innretning for uttrekking av væske fra visse valgté deler av systemet, sikter i innretnin-gen som etterlater faste stoffer i reaktorene, og innretninger for innføring av væske ved visse forutbestemte deler av systemet.