RS66719B1

RS66719B1 - Unapređeni postupak prerade hemijske pulpe

Info

Publication number: RS66719B1
Application number: RS20250312A
Authority: RS
Inventors: Olli Joutsimo
Original assignee: Celulosa Arauco Y Constitucion S A
Priority date: 2010-07-13
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2025-05-30
Also published as: HRP20250359T1; HUE071139T2; WO2012007642A1; US9139955B2; BR112013000544B8; FI20105799A0; US20130105097A1; BR112013000544B1; EP2593248C0; EP2593248A1; ES3027640T3; PL2593248T3; EP2593248B1; BR112013000544A2

Description

<Opis>

<Predmetni pronalazak se odnosi na postupak prerade celuloze od drveta ili ne-drveta, i na proizvodnju papira pri čemu se smanjuju količine efluenta koji nastaju ovim procesima. Ovaj pronalazak se odnosi na proces hemijske obrade celuloze i proizvodnje papira koji obezbeđuje>korak obrade koji posebno doprinosi poboljšanju potrošnje hemikalija, efikasnosti pranja i odvodnjavanju celuloze, dajući poboljšana svojstva finalnog proizvoda od papira i veću produktivnost.

POZADINA PRONALASKA

Ispiranje pulpe i odvodnjavanje vlakana u procesima pulpiranja i proizvodnje papira stvara<značajne količine efluenta, potrošnju hemikalija za izbeljivanje, povećava količinu vode i energije u ovim procesima.>

<Procesi pulpiranja danas obično uključuju poluhemijske, mehaničke i hemijske procese pulpiranja, koji se koriste za pulpiranje tvrdog, mekog drveta i ne-drvnih sirovina. Koriste se različiti aditivi u>cilju poboljšanja ekonomičnosti u potrošnji hemikalija i ispiranja pulpe, kao i ekonomičnosti proizvodnje pulpe.

Tako dobijena vlakna se generalno koriste u procesima proizvodnje papira kao što su neutralna, kisela i alkalna. U cilju poboljšanja kvaliteta dobijenog papira i ekonomičnosti proizvodnje papira koriste se različiti aditivi.

Postoje patenti CA 1066697, US 4869783 i FI 68680 koji govore o nekim korisnim efektima<mehaničke defibracije čestica biomase na prinos ili vreme kuvanja, uz zadržavanje tehničkih svojstava pulpe papira.>

Publikacija CA 1066697 otkriva da se ruptura i oštećenje vlaknastih ćelija uzrokovano procesimaopisanim u publikacijama prethodnog stanja tehnike mogu izbeći impregnacijom usitnjene sečke od 2 po 2 mm prvo alkalnim rastvorom slabije hemijske aktivnosti čime se inhibira delignifikacija<čestica, a zatim rastvorom jačeg hemijskog dejstva. Temperatura se mora polako povećavati kako bi>se izbegla delignifikacija i oštećenje ćelijskog zida. Ovaj dokument eksplicitno predstavlja da je neoštećen sloj lignina neophodan za zaštitu od mehaničke defibracije. Fina veličina sečke se takođesmatra esencijalnom.

<Sličan efekat se navodi u US 4869783 tako što se komadi biomaterijala zagrevaju parom pre odvajanja vlakana odstranjivanjem vlakana i ostavljanjem sečke delimično defibrisanom. On ne predstavlja impregnaciju pre defiberiranja. Delimično očišćena sečka i oštećena vlakna pre kuvanja imaju srednju lamelu vlakana, što omogućava u fazi kuvanja hemikalijama da deluju direktno na srednju lamelu bez prolaza kroz zid od vlakana kao što je ilustrovano na Slici 5. Međutim, postupak ovog otkrića takođe ne uspeva iz istog razloga kao i CA 10666697 da bi se poboljšalo vreme drenaže ili značajno uticalo na gustinu sloja na istom nivou prinosa ili kappa broja. Ovo je očigledno>iz primera 1 do 5 publikacije US 4869783.

Publikacija FI 68680 pokazuje kako se smole mogu ukloniti nakon kuvanja iz isprane smeđe osnovne pulpe pritiskanjem pulpe rotirajućim zavrtnjima u alkalnom rastvoru.

Publikacija US6458245 predstavlja proces za defibriranje impregnirane i prethodno zagrejane drvene sečke u cilju proizvodnje hemijske termomehaničke pulpe. Cilj ovih procesa je uklanjanje vlakana što je moguće neoštećenih iz matrice sečke i nastavak procesa kuvanja ili beljenja. Na ovajnačin, kao što je opisano u citiranim publikacijama iznad, ćelijski zid će ostati netaknut ili će biti<delimično uklonjen/oštećen. Opšta strategija primenjena u ovim rešenjima je izlaganje i naknadno uklanjanje srednje lamele da bi se podstaklo i doprinelo razdvajanju vlakana.>

Iz prethodnog stanja tehnike poznat je proces za poboljšanje efikasnosti ispiranja pulpe smanjenjem tendencije da lignin ostane sa frakcijom pulpe tokom pranja.

U ovom postupku, anjonski surfaktanti se dodaju u toku operacije ispiranja ili pulpiranja kako bi se poboljšalo uklanjanje lignina.

<Stručnjacima u datoj oblasti je takođe poznato da izbeljivanje pulpe vodonik-peroksidom i posebno metoda tretiranja tečnosti za pulpiranje sprečavanjem ili smanjenjem razlaganja peroksida katalazom. Trošenjem vodonik peroksida, katalaza može smanjiti efikasnost izbeljivanja i smanjiti nivo sjaja gotovog papira, čime se povećava potrošnja hemikalija.>

<Postoji nekoliko patenata u vezi sa poboljšanim odvođenjem vode u proizvodnji papira i smanjenjem upotrebe vode u proizvodnji papira. Takođe postoji nekoliko patenata koji se odnose>na poboljšanja ravnosti površine i poboljšanja obima. Postoje i patenti za poboljšanje poroznosti papira, posebno npr. za filter papir. Postoje i patenti za poboljšanje optičkih svojstava i apsorpcije pulpe za npr. Mekih vlakana ili mekoće (veličine) pulpe tkiva.

Iz prethodnog stanja tehnike poznat je postupak za odvodnjavanje vodene suspenzije celulozne pulpe koja metoda obuhvata dodavanje u vodenu suspenziju isprane celulozne pulpe efektivnekoličine za odvodnjavanje smeše jednog ili više nejonskih surfaktanata i jednog ili više anjonskihsurfaktanata.

Stručnjaci u datoj oblasti su takođe upoznati sa opštom oblasti proizvoda koji apsorbuju tečnost i,<tačnije, sa visoko upijajućim i fleksibilnim pulpnim slojevima. Preciznije, fleksibilni i upijajući sloj se sastoji od zgusnutog i mehanički obrađenog celuloznog vlaknastog materijala pulpe koji ima visok strukturni integritet i pruža meko, tanko i fleksibilno jezgro koje upija tečnost sa dobrim karakteristikama upijanja, dobro pogodno za upotrebu u upijajućim proizvodima za jednokratnu>upotrebu kao što su higijenski ulošci, zavoji za rane, zavoji, ulošci za inkontinenciju, pelene za jednokratnu upotrebu i slično. Takođe je dat postupak za pripremu takvog visoko upijajućeg i savitljivog sloja od celulozne pulpe i način njegove upotrebe u upijajućim proizvodima za jednokratnu upotrebu.

<Takođe je poznato iz ranijih radova da se smanjenjem količine hemiceluloze u vlaknima može poboljšati ispiranje i odvodnjavanje pulpe. Ovo se može uraditi za npr. kuvanjem pulpe da se smanji>kappa broj. Međutim, ovo će smanjiti prinos kuvanja i samim tim povećati potrošnju drveta i nije ekonomski izvodljivo. Upotreba hemijskih aditiva za poboljšanje odvodnjavanja ili ispiranja je<takođe poznata u stanju tehnike i neće dovesti do značajnog povećanja efikasnosti odvodnjavanja i samo će dodati aditiv sistemu koji ostaje u njemu da cirkuliše.>

<Upotreba enzima u izbeljivanju obično ne smanjuje cenu izbeljivanja i količinu proizvedenog>efluenta, što je takođe poznato iz prethodnog stanja tehnike.

Iz prethodnog stanja tehnike je takođe poznato da struktura celuloznog vlakna inhibira preradu etanola. Predtretman je jedna od najvažnijih operacija za praktične procese konverzije celuloze i<ključna je tehnička prepreka korišćenju celuloznih sirovina za biokonverziju. Predtretman je>potreban da bi se promenila struktura celulozne biomase da bi celuloza postala pristupačnijaenzimima koji pretvaraju polimere ugljenih hidrata u fermentabilne šećere. Efikasan predtretmanće poremetiti fizičke i hemijske barijere koje postavljaju ćelijski zidovi, kao i kristalnost celuloze,tako da hidrolitički enzimi mogu da pristupe makrostrukturi biomase. Niska dostupnost enzima u<neobrađenim lignoceluloznim matricama je ključna prepreka komercijalnom uspehu pretvaranja>celulozne biomase u biogorivo.

Oni koji su stručnjaci u ovoj oblasti takođe znaju da celulozu karakteriše nerastvorljivost, posebno u<uobičajenim rastvaračima organske hemije. Generalno, N-metilmorfolin N-oksid, anhidrovani hidrazin, binarne smeše, kao što je metilamin/dimetil sulfoksid, ili ternarne smeše, kao što je etilendiamin/SO2/dimetil sulfoksid, se danas koriste kao rastvarači. Međutim, takođe je moguće koristiti sisteme koji sadrže so kao što su LiCl/dimetilacetamid, LiCI/N-metilpirolidon, kalijum tiocijanat/dimetil sulfoksid, itd. Navedena prijava otkriva proces za razgradnju celuloze, koji se>sastoji od rastvaranja celuloze u odgovarajućem jonskom rastvoru, i tretiranje ovog rastvora u prisustvu tečnosti na povišenoj temperaturi, ako je prikladno, u prisustvu vode.

Iako su predložena mnoga rešenja, i dalje ostaje potreba za ekološki prihvatljivim procesom pulpiranja i proizvodnje papira koji se može primeniti na različite pogone i mlinove, kako planirane tako i postojeće.

<Promena strukture vlakana se poželjno vrši u uslovima alkalnog naboja i temperature efektivne za hemiceluloze i lignine da bi dostigli svoje tačke mekoće materijala. Ove faze u procesu Kraft procesa pulpiranja su u kontinuiranim procesima Kraft kuvanja, impregnaciji, prenosnoj cirkulaciji i kuvanju. U procesima serijskog kuvanja to se može obaviti u istim fazama procesa kao i u>kontinuiranom procesu ili se može inkorporisati kao poseban proces pre, u ili posle procesa Kraft kuvanja.

Ostvarenja ovog pronalaska pružaju određene prednosti. U zavisnosti od realizacije, postiže se jedna ili nekoliko od sledećih prednosti: poboljšano ispiranje vlakana, smanjena potrošnja hemikalija pri izbeljivanju, smanjena potrošnja vode i energije u procesima pulpiranja i proizvodnje papira i povećana efikasnost rastvaranja ili enzimske digestije lignoceluloznog materijala za procese biogoriva. Izvođenja sadašnjeg pronalaska takođe poboljšavaju pokretljivost mokre mreže, ravnomernost površine, optička svojstva i povećavaju obim proizvoda od papira. Ekološki prihvatljiv pulpiranja i proizvodnje papira značajno smanjuje troškove ulaganja i tekuće troškove ovih procesa. Iznenađujuće je otkriveno da se promenom strukture vlakana pulpe poboljšava efikasnost ispiranja i odvodnjavanja pulpe.

KRATAK OPIS CRTEŽA

Slika 1 predstavlja šematski primer sistema kontinualnog kuvanja, pri čemu se postupak prema pronalasku primenjuje u ili posle impregnacije. Pozicije označene brojevima 1, 2, 3 i 4 pokazuju mesta na kojima se može primeniti tretman u skladu sa realizacijama ovog pronalaska.

Slika 2 prikazuje, prema drugim realizacijama pronalaska, položaje gde se modifikovaniuređaji za presovanje i rezanje mogu postaviti u fazi kuvanja (položaji 5, 6, 7 i 8) u digestoru iposle digestora sistema za kontinualno kuvanje.

<Slika 4 daje primer opreme koja se može koristiti za tretman pronalaska. Slika 4a prikazuje gornji separator prema US patentu 6174411, koji je opremljen segmentiranim površinama prikazanim na Slici 4b. Strelicom označenom na Slici 4a, označen je protok pulpe i crne tečnosti>do gornjeg separatora (A). Ovaj pronalazak, međutim, nije ograničen na ovu opremu (4b), detaljno opisanu u US patentu 5385309, ali bilo koja druga oprema koja pruža sličan efekat je podjednako primenljiva.

Slika 5 je šematski prikaz iz prethodnog stanja tehnike tipičnih oštećenja na ćelijskom zidu u fiberizaciji drvene sečke u različitim procesima pulpiranja. Na ovoj slici, (RMP se odnosi naMehaničko Pulpiranje Rafinerije, TMP na Termo Mehaničko Pulpiranje, CTMP se odnosi na<Hemitermomehaničko Pulpiranje, P se odnosi na primarni ćelijski zid, S1 se odnosi na>Sekundarni ćelijski zid 1, S2 se odnosi na Sekundarni ćelijski zid 2, S3 se odnosi na Sekundarni<ćelijski zid, ML se odnosi na srednju lamelu).>

<Slika 6 daje poređenje neotvorenog (6a) i otvorenog (6b) S2-sloja ćelijskog zida eukaliptusovog vlakna kao AFM poprečni presek. Otvaranje (6b) je izvršeno prema postupku iz>ovog pronalaska. B se odnosi na otvorenu strukturu između celuloznih agregata prikazanih kao tamne oblasti na slici.

DETALJAN OPIS PRONALASKA

<Pronalazač ovog postupka i njegovog proizvoda, neočekivano je otkrio da se neke ili sve prednosti o kojima je bilo reči gore mogu postići primenom fizičkog tretmana na sirovinu u procesu hemijskog pulpiranja. Tačnije, ovde je dat metod obrade hemijske pulpe, pri čemu na>defibraciju i/ili promenu zida vlakana utiče fizički tretman impregniranog i bar delimično delignisanog biljnog vlaknastog materijala.

Sirovi materijal koji se primenjuje u ovoj metodi može da sadrži bilo koju vrstu biljnih vlakana,<uključujući drvna i ne-drvena vlakna ili eventualno njihove mešavine. Poželjni izvor biljnih vlakana je drvena sečka. Navedena biljna vlakna mogu biti tretirana alkalnim uslovima ili izbeljena bilo kojim metodom izbeljivanja. Međutim, poželjno je da se vlakna izbeljuju posle tretmana prema pronalasku. Pod ne-drvnim materijalom ovde se misli na biljna vlakna osim drveta koja su primenljiva za pulpiranje, a poznata su stručnjacima, kao što su juta, konoplja, bagasa, kokos ili slama.>

<Kako se ovde koristi, "tretman" ili "tretman prema pronalasku" se odnosi na primenu na>proces hemijskog pulpiranja koraka fizičkog tretmana koji je uobičajeno odsutan u takvim procesima. Metoda pronalaska obuhvata pomenuti fizički tretman. Ovde se pod "fizičkim tretmanom" podrazumeva bilo koji način importovanja fizičke energije hemijskog pulpiranja da utiče na sečku i/ili vlakna. Poželjno je da se fizički tretman ovog pronalaska vrši izazivanjem sila pritiska, pritiskanjem i/ili rezanjem na vlakna pod gore navedenim uslovima tako da se struktura vlakana menja. U postupku ovog pronalaska, pomenuta fizička obrada je poželjno odabrana u obliku presovanja i rezanja ili njihove kombinacije navedenog izvora vlakana, tako<impregniranog biljnog vlaknastog materijala. Osoba sa iskustvom u ovoj oblasti tehnike mogla bi da pronađe druga sredstva za uvođenje fizičke energije u sistem, ali presovanje i/ili rezanje>su lako primenljivi na postojeću opremu.

Energija koja se primenjuje na sistem kreće se od 1 do 300, poželjno od 1 do 100 kWh/t.

Primena energije na fizički tretman tokom faza impregnacije, cirkulacije transfera ili kuvanja iliizmeđu njih, suprotno je učenju opšte energetske ekonomije kraft pulpiranja. Međutim, sada je<utvrđeno da ukupna korist za proces u celini premašuje vrednost koja se može dobiti trgovinom energijom.>

<Drugi uslovi za pomenuti tretman prema pronalasku obuhvataju alkalno punjenje od 1 - 60 mas.%, poželjno poželjno 10 - 25 mas.% kao efektivne alkale, dakle alkalno punjenje u odnosu na suvu težinu mase vlakana. Pokazalo se da ova količina ima sinergizam u defibraciji i promeni strukture vlakana sa primenjenom fizičkom energijom, ali ne utiče negativno na dužinu vlakana i procenat finoće, i ove kvalitete u njegovom konačnom proizvodu od papira. Navedeni uslovi dalje obuhvataju efikasnu temperaturu za povećanje bubrenja hemiceluloza i/ili lignina i za postizanje tačke mekoće materijala. Prilikom odabira temperature, navedena temperatura tretmana je poželjno od 50 do 250 °C i poželjno 50 do 200 °C, kada se tretman>prema pronalasku vrši u najmanje jednom položaju izabranom između pozicija (1-4) kao što je prikazano na Slici 1. S druge strane, kada se tretman prema pronalasku vrši u najmanje jednoj poziciji izabranoj između pozicija (5-8) kao što je prikazano na Slici 2, navedena temperatura tretmana je od 140 do 175 °C.

Promena strukture vlakana se poželjno vrši u uslovima alkalnog punjenja i temperature dovoljne da hemiceluloze i lignini dostignu svoje tačke mekoće materijala. Stručnjak je upoznat sa ovim uslovima na osnovu npr. literature (Salmen, L., Omekšavanje materijala temperaturom i vodom izazvano na bazi drvenih vlakana. Department of Paper Technology, The Royal Institute of Technology. Stockholm, Disertacija 1982, 114p.).

Suprotno zapažanjima u dokumentima iz prethodnog stanja tehnike, ovaj pronalazač je otkrio da će optimalna delignifikacija ćelijskog zida inhibirati rupturu ili oštećenje navedenog<ćelijskog zida.>

Autori publikacija prethodnog stanja tehnike nisu uspeli da prepoznaju da kada se vlaknahemijski odvoje od matrice sečke i kada je ćelijski zid vlakana u matrici sečke bar delimično razdvojen bez međuispiranja, ćelijski zid vlakana omekšava. Zbog toga se ćelijski zid može<mehanički modifikovati bez oštećenja ćelijskog zida, što znači povećanje praznine između celuloznih agregata, bez oštećenja ćelijskog zida. Svojstva vlakana se mogu modifikovati i kontrolisati bez gubitka prinosa kuvanja ili povećanja vremena procesa i cilj pronalaska se može postići. Sada je otkriveno da je ovo povezano sa povećanom površinom pora u ćelijskom>zidu vlakana. Otvoreni i neotvoreni S2-sloj AFM poprečnog preseka ćelijskog zida eukaliptusa vlakna je predstavljen na Slici 6. Ovaj otvor u strukturi zida ćelije vlakna utiče i može se videti kao povećanje brzine odvodnjavanja, zapremine, optičkih svojstava i glatkoće površine pri istom kappa broju ili nivou prinosa pri kuvanju.

<Generalno, postupak prema pronalasku se može primeniti u najmanje jednoj fazi u procesu Kraft pulpiranja koji se bira između impregnacije, cirkulacije transfera i kuvanja. Tretman se zato može uključiti u normalne procesne korake uključene u Kraft pulpiranje. Alternativno,>pomenuti tretman se može primeniti u najmanje jednom odvojenom koraku procesa koji jeprojektovan da bude pre Kraft procesa pulpiranja, u Kraft procesu pulpiranja ili posle Kraft procesa pulpiranja. Po pravilu, željeni efekat se postiže samo za sirovi materijal koji je impregniran, ali ne i ispran.

<Iznenađujuće karakteristike odvodnjavanja se najbolje primećuju i imaju koristi kada postupak prema pronalasku dalje obuhvata naknadno ispiranje.>

<Defibracija, kako se ovde koristi, odnosi se na odvajanje vlakana u vlaknastom materijalu. To treba shvatiti kao dezintegraciju biljnog izvornog materijala na slobodna vlakna ili manje aglomerate vlakana uopšte. Nije ograničena samo na mehaničko uklanjanje vlakana.>

Presovanje i/ili rezanje, kako se koristi u metodi ovog pronalaska, može dovesti do potpunedefibracije na slobodna vlakna ili do delimične defibracije u aglomerate vlakana; ili bez defibracije ili defibracije do aglomerata, do odvajanja agregata fibrila u ćelijskom zidu vlakana. Veza između lamele i vlakana može izdržati tretman prema pronalasku, iako sama vlakna prolaze kroz promenu strukture vlakana. Kako se ovde koristi, promena u vlaknu se odnosi na modifikaciju pojedinačnih ili aglomeriranih vlakana, što utiče na bar deo zida vlakna, menjajući njegova svojstva. Jedan poželjniji primer je povećanje poroznosti vlakana. Poroznost se odnosi na poroznost ćelijskog zida merenu pomoću AFM ili smanjenje WRV (vrednost zadržavanja vode).

„Promena zida vlakana“ se može posmatrati kao povećanje distribucije veličine pora mereno mikroskopijom atomske sile (AFM)/3/ od poprečnih preseka vlakana sa smolom ili smanjenjem vrednosti zadržavanja vode, vrednosti SR ili povećanjem vrednosti CSF dotičnih vlakana dok hemijski sastav ili kappa broj ostaju nepromenjeni.

U konačnom proizvodu, najmanje jedan sloj sadrži vlakna, kao što su celulozna vlakna.

Celulozna vlakna koja se mogu koristiti su papirna vlakna, sirova drvena pulpa i ne-drvena vlakna od jute, konoplje, bagase, kokosa ili slame.

<Kao proizvod po postupku u skladu sa ovim pronalaskom, dobija se pulpa koja ima atraktivne karakteristike. Pulpa koja se dobija metodom pronalaska je upotrebljiva za povećanje odvodnjavanja i efikasnosti proizvedenog proizvoda od papira. Dalje, navedena pulpa je upotrebljiva za povećanje optičkih svojstava proizvedenog proizvoda od papira. Navedena pulpa je upotrebljiva za povećanje mase proizvedenog proizvoda od papira. Dodatno, navedena pulpa se koristi za povećanje glatkoće površine proizvedenog proizvoda od papira. U>proizvodnji ploča, navedena pulpa je upotrebljiva za povećanje količine odvodnjavanja proizvedenog proizvoda od ploča. Ako se ne primenjuje u proizvodnji papira, pomenuta pulpa ili biomaterijal se može koristiti za proizvodnju derivata celuloze ili biogoriva.

Pronalazak je detaljnije razmotren u sledećim primerima sa referencom na priložene crteže. Kada se objašnjavaju procesi izvođenja, referentne brojeve patenta treba shvatiti samo u svrhu<omogućavanja, bez ograničavanja obima ovog pronalaska. Na crtežima, Slika 1 prikazuje postupak u kome se predmetni pronalazak primenjuje vršenje tretmana u toku ili posle>impregnacije. Tretman ovde podrazumeva presovanje i rezanje impregnirane drvene sečke napovišenim temperaturama tako da će se matrica vlakana u sečki razbiti. Rezanje i presovanje se mogu vršiti npr. konusnim dovodnim utikačem (US Patent 5570850) modifikovanim tako da<će površine utikača obezbediti ovu radnju (npr. prema US Patentu 4953795) na jednoj ili više pozicija označenih kao 1, 2 i 4 na Slici 1. To ne znači da se drugi uređaji koji pružaju sličnu>radnju ne mogu koristiti. Rezanje i presovanje na poziciji 2 može se izvesti modifikovanim donjim strugačem (US Patent 5736005), koji obezbeđuje gore pomenutu radnju<obezbeđivanjem ploča za rezanje. Ostali uređaji koji se mogu primeniti nakon modifikacije na>ovim pozicijama 1 do 4 su šrafovi, pumpe ili prese prema US patentima 4915830 ili 6036818,US patentima 5622598 ili 20050053496 i US patentu 4121967. Sve ove izmene mogu da obave<stručnjaci iz oblasti pronalaska.>

<Slika 2 prikazuje proces na primer u digestoru i posle digestora sistema kontinualnog kuvanja sa modifikovanim položajima presovanja i/ili rezanja sa uređajima prikazanim u skladu sa Slikom 1. U ovom izvođenju, rezanje i presovanje se mogu obaviti sa konusnim utikačem (US Patent 5570850) modifikovanim tako da površine utikača obezbeđuju ovu radnju (npr. prema US Patentu 4953795) na pozicijama 5 i 8 na Slici 2. To ne znači da drugi uređaji ne bi mogli da koriste sličnu radnju. Rezanje i presovanje na pozicijama 6 i 7 se mogu izvesti sa modifikovanim donjim strugačem (US Patent 5736005), koji obezbeđuje gore pomenutu radnju za npr. obezbeđujući ga pločama za rezanje. Takođe, ovi položaji mogu biti opremljeni>bilo kojom vrstom miksera ili šrafova ili presa koji obezbeđuju smicanje i rezanje matrice vlakana. Pozicija 8 može biti opremljena šrafovima za dovod, pumpama ili presama nakon modifikacije.

Izvodljivi primeri se mogu naći u US patentima 4915830 ili 6036818, US patentima 5622598 i 4121967 ili u US patentnoj prijavi 20050053496. Sve ove modifikacije može da izvede osoba verzirana u ovoj oblasti.

U skladu sa drugim izvođenjem pronalaska, pomenuta pozicija 8 može biti i nakon sistema za serijsko kuvanje kao što je prikazano na koracima sa Slike 3. Drvena sečka se ubacuje u pulpiranje, punjenje sečke, impregnacija crnim tečnim rastvorom, predtretman vrućim crnimtečnim rastvorom, punjenje vruće tečnosti 165 °C, zagrevanje do 160-170 °C se izvode u skladu<sa procesima prethodnog stanja tehnike. Prikazuje se sistem za kuvanje iz US patenta 5643410, sa korakom tretmana prema ovom pronalasku, gde se pulpa tretmanom prenosi u zasebnu posudu za pranje. Koraci su označeni kao [8] proces rezanja i presovanja, a ispiranje u posudi za pranje za odvojeno pomeranje. Nakon toga, kao u procesu prethodnog stanja tehnike, koraci terminalnog pomeranja i pražnjenja rezultiraju pulpom. Ovim aranžmanom se može iskoristiti visoka efikasnost ispiranja i ekonomičnost toplote i prenos energije pulpe. Bilo koja od ovih pozicija sama za sebe ili bilo koja kombinacija ovih pozicija može se koristiti u postupku ovog pronalaska. Kombinacija ovih pozicija u postupku ovog pronalaska zavisi od svojstava pulpe koja su poželjna nakon kuvanja. Uslovi mogu biti tipični za Kraft proces kuvanja na trenutnim pozicijama ili se mogu modifikovati na željene. U primerima su efekti i>tretmani predstavljeni detaljnije. Merenje svojstava pulpe se vrši prema industrijskim standardima ako nije drugačije navedeno.

EKSPERIMENTALNI DEO

Efekti koji se mogu postići realizacijama metoda pronalaska su dokazani sledećim eksperimentima, koje ne treba smatrati ograničavajućim za obim pronalaska.

Primer 1

U ovom primeru pulpa od drveta eukaliptusa je proizvedena u skladu sa realizacijom pronalaska gde je primenjen gornji separator kontinualnog digestora na poziciji 5. Površine vijka su opremljene segmentiranim pločama za rezanja (kao što je prikazano na Slici 4). Ovo dimenzionisanje opreme može da izvede svako ko je stručan u toj oblasti. Isti efekat se može<postići na pozicijama 6, 7 i 8 na Slici 2 i na poziciji 8 na Slici 3, sa istom opremom kao što je gore prikazano. Tipični uslovi u ovim položajima su: temperatura 140 °C-200 °C i alkalno>punjenje kao efektivni alkali od oko 20%. Primenjena energija je 10-100 kWh/t. Rezultati kuvanja su prikazani u Tabeli 1.

Gore navedeni rezultati potvrđuju da metoda ovog pronalaska daje isti prinos kuvanja i viskozitet pulpe kuvane od iste sirovine.

Primer 2

U ovom primeru su prikazana svojstva pulpe proizvedene od tvrdog drveta (eukaliptusa) kada je metoda iz ovog pronalaska primenjena na poziciji 5. Rezultati su prikazani u Tabeli 2 upoređenju sa pulpom proizvedenom od iste sirovine bez metode ovog pronalaska (kontrolni<uzorak označen kao REF). Poroznost se određuje kao AFM. Rezultati su dati kao površina pora>[nm2], vrednost zadržavanja vode, WRV [g/g] i Šoper-Riglerov broj (SR).

Primer 3

U ovom primeru pulpa od drveta eukaliptusa je proizvedena u skladu sa realizacijom primenom metode ovog pronalaska na poziciji 2 na Slici 1. Tipični uslovi na ovim pozicijama su: temperatura 50°C - 150°C i alkalno punjenje kao efektivni alkali 15%. Rezultati kuvanja su predstavljeni u Tabeli 3.

Primer 4

U ovom primeru su prikazana svojstva pulpe proizvedene od tvrdog drveta (eukaliptusa) kada je metoda iz ovog pronalaska primenjena na poziciji 2. Rezultati su prikazani u Tabeli 4 upoređenju sa pulpom proizvedenom od iste sirovine bez tretmana ovog pronalaska.

U ovom primeru je prikazana potrošnja hemikalija za izbeljivanje (potrošnja CIO2) (DEDED sekvenca do 90 ISO osvetljenosti) pulpe proizvedene od tvrdog drveta (eukaliptusa) kada je metoda ovog otkrića primenjena na poziciji 2. Punjenja CIO2 su predstavljena kao maseni-%). Rezultati su prikazani u Tabeli 5 u poređenju sa pulpom proizvedenom od iste sirovine bez sadašnjeg pronalaska.

U ovom primeru je prikazano odvodnjavanje izmereno sa uređajem za vakuum odvodnjavanje na -30 kPa. Ovaj uređaj simulira odvodnjavanje mašine za pranje filtera od vlakana i odvodnjavanje dela poleđine mašine za papir. Pulpa od tvrdog drveta (eukaliptusa) je proizvedena kada je metoda sadašnjeg pronalaska primenjena na poziciji 2. Rezultati su prikazani kao vreme odvodnjavanja u sekundama. Kada odvodnjavanje postane brže vreme odvodnjavanja se smanjuje kao što se može videti iz rezultata prikazanih u Tabeli 6.

Gore navedeni rezultati potvrđuju da postupak prema sadašnjem pronalasku povećava produktivnost bilo koje linije vlakana mlina za pulpu ili bilo koje mašine za papir kada se pulpa proizvodi u skladu sa ovim pronalaskom.

U ovom primeru je prikazana dinamička napetost snage mokre mreže pulpe nakon sekcije<poleđine mašine za papir proizvedenog od tvrdog drveta (eukaliptusa) kada se metoda ovog>pronalaska primenjuje na poziciji 2 na Slici 1. Rezultati su prikazani u Tabeli 7 u poređenju sapulpom proizvedenom od iste sirovine bez ovog pronalaska.

Tabela 7.

Primer 8

U ovom primeru su prikazana optička svojstva i poroznost pulpe proizvedene od tvrdog drveta (eukaliptusa) kada je metoda ovog pronalaska primenjena na pozicijama 2 na Slici 1. Rezultati nakon Voith Sulzer rafinacije na 45 kWh/t prikazani su u Tabeli 8 u poređenju sa pulpom proizvedenom od iste sirovine bez ovog pronalaska (REF).

Primer 9

U ovom primeru je prikazana površinska topografija poleđinske strane pulpe proizvedene od tvrdog drveta (eukaliptusa) kada je metoda ovog pronalaska primenjena na poziciji 2 na Slici 1. Rezultati su prikazani u Tabeli 9 u poređenju sa pulpom proizvedenom od iste sirovine bez ovog pronalaska.

<Gore navedeni rezultati potvrđuju da postupak prema ovom pronalasku poboljšava topografiju>površine poleđinskih strana (svi savremeni kalupi su kalupi za formiranje praznina) papira kada se koristi pulpa prema ovom pronalasku.

Primer 10

U ovom primeru je prikazana zapremina pulpe proizvedene od tvrdog drveta (eukaliptusa) kada je metoda prema ovom pronalasku primenjena na poziciji 2 na Slici 1. Rezultati su prikazani u Tabeli 10 u poređenju sa pulpom proizvedenom od iste sirovine bez ovog pronalaska.

Primer 11

U ovom primeru je prikazana dostupnost celuloznih vlakana na enzimskoj digestiji kada je metoda ovog pronalaska primenjena na poziciji 2 na Slici 1. Rezultati bojenja su prikazani u Tabeli 12 u poređenju sa pulpom (REF eukaliptus) proizvedenom od iste sirovine bez ovog pronalaska.

Gore navedeni rezultati potvrđuju da postupak prema ovom pronalasku povećava dostupnost za enzimsku digestiju celuloznog materijala.

<U ovom primeru je prikazana dostupnost celuloznih vlakana na EWNN koja razgrađuju>celulozu kada je metoda ovog pronalaska primenjena na poziciji 2 na Slici 1. Rezultati su prikazani u Tabeli 13 u poređenju sa pulpom proizvedenom od iste sirovine (REF) bez ovog pronalaska.

Gore navedeni rezultati potvrđuju da postupak prema ovom pronalasku povećava dostupnost celuloznog materijala.

Primer 13

U ovom primeru je pokazano da je korišćenje niske konzistencije pulpe (10%) u metodi ovog pronalaska korisno za dostupnost celuloznih vlakana na EWNN koji razgrađuju celulozu. Metoda ovog pronalaska je primenjena na poziciji 2 na Slici 1. Obično se konzistencija pulpepovećava na 25-35% nakon Kraft kuvanja u sledećem ispiranju pulpe. Rezultati su prikazani uTabeli 13 u poređenju sa pulpom proizvedenom od iste sirovine bez ovog pronalaska.

<Iznenađujuće, pulpa tretirana prema ovom pronalasku pokazuje smanjenu tendenciju>agregacije kada je u niskim koncentracijama. Prema tome, ovaj pronalazak se može primeniti ukonzistenciji niskoj poput <30%, poželjno 10-30%, a najpoželjnije <10%.

Gore navedeni rezultati potvrđuju da postupak prema ovom pronalasku u niskoj konzistenciji povećava dostupnost celuloznog materijala. Takođe, smanjena veličina agregata celulozepokazuje da je dostupna površina povećana.

Claims

Patentni zahtevi

<1. Postupak za preradu hemijske pulpe, naznačen time, što se promena u ćelijskom zidu vlakana vrši fizičkim tretmanom impregnirane i barem delimično delignifikovane drvne sečke,>

<pri čemu se navedeni fizički tretman bira između presovanja i rezanja, od navedene pomenute bar delimično delignifikovane drvne sečke,>

<pri čemu uslovi u navedenom tretmanu obuhvataju alkalno punjenje od 1 - 60% kao efektivne alkalije na osnovu suve težine sirovog materijala vlakana, poželjno 10% - 25% kao efektivne alkalije na osnovu suve težine sirovog materijala vlakana,>

pri čemu navedeni tretman obuhvata temperaturu od 140 °C do 175 °C,

pri čemu se presovanje i rezanje vrši pomoću donjeg strugača koji se sastoji od ploča za rezanje ili konusnog dodavača sa površinama opremljenim segmentiranim pločama za rezanje,

pri čemu navedena promena u ćelijskom zidu vlakana obuhvata povećanje površine pora vlakana,

pri čemu se površina pora može odrediti Mikroskopijom Atomske Sile (AFM) iz poprečnih preseka vlakana obloženih smolom.

<2. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što se fizički tretman primenjuje u uslovima>alkalnog punjenja i temperature koja je efikasna da hemiceluloze i lignini dostignu tačke mekoće materijala.

<3. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što se navedeni tretman primenjuje u najmanje>jednoj fazi u procesu Kraft pulpiranja koji se bira između impregnacije, cirkulacije transfera ikuvanja.