SE441107C - Foerfarande foer framstaellning av billig hoegutbytesmassa med goda pappersegenskaper - Google Patents

Description

8202868-9 Hassafabrikantens utgangsmaterial är ved eller flis, som har höga transportkostnader och kräver dyrbara, speciella lastnings- och lossningsanordningar.

Bristen pa fiberråvara för massafabríkanter i fiber- S fattiga områden har medfört, att timmer och flis maste transporteras till honom per hat fran fiberrika omraden och fabriken måste då ha tillgang till hamn. Förutom förutnämnda kosthara lastnings- och lossningsanordningar fördyras transporten även av det faktum, att hälften av ln den transporterade veden utgöres av vatten. Exempelvis är kostnaden För flis, som transporteras fran Brasilien till Europa i dagens läge HSS 158 pet ärligt dygnstun i massafahriken, varav själva transportkostnaden utgör US$ lU8. Med ett marknadspris f.n. pa US$ S50 i Europa IS pa termomekanisk massa utgör alltsa enbart ravarukost~ naden nära 50 % av försäljningspriset.

Eftersom framställningen av högutbytesmassor är ytterligt energikrävande föreligger, särskilt i beaktande av stigande energikostnader, ett starkt behov av en 20 billigare fiberråvara för pappersfabrikanterna. Härvid hör man beakta, att kostnaderna för elektricitet i regel är låga i fiberrika områden (t.ex. Brasilien) och i regel höga i fiberfattíga områden (t.ex. Europa).

Lösning 25 Föreliggande uppfinning utgör en lösning på ovannämnda problem. I enlighet härmed avser uppfinningen ett förfarande för framställning av en billig högut- bytesmassa med goda pappersegenskaper, vid vilket flis förvärmes och defibreras till en freeness av 300-"OD ml 30 CSF under övertryck av 2-4.5 bar i en första defíbrerings- anordning och vidarebehandlas till en färdig, balad produkt, vilket kännetecknas av den kombinationen, att tvättad och förvärmd flis defibreras i en under övertryck av anga staende skivraffinör ln, vars utloppsdel är 'vi 'J'l dírektkopplad till en under övertryck av ånga med indirekt värmeväxling arbetande flingtork, att angtorkeus orena zlvdunrztrlingsangzu efter avskiljniug i eu cyLlon lf» e poor Ußëfï.. ~~-~-~ H i 10 35 , 8202868-9 kondenseras i en återkckare 22 och âterförcs till skivraffinören 10, att det rena kondensvatten, som bildas av ångtorkens uppvärmningsånga förängas i en återkokare 22 och omvandlas till högtrycksånga i en ângkompressor 24 samt därifrån återföres till ångtorken 6 och att den i defibrerings~ och torkanläggningen alstrade ångans värmeinnehåll återföres till torknings- processen till minst 30 $, företrädesvis till minst 50- 60%.

Genom att det helt överraskande har visat sig möjligt att direktkoppla utloppsdelen på en trycksatt skivraffinör till en under tryck stående torkanordning blir det möjligt att avsevärt förbättra massaframställ- ningsprocessens värmeekonomi genom att återföra värme- innehållet i det kylvatten, som tillföres skivraffi- nören och där omvandlas till ånga på grund av friktions- arbetet. En mycket stor del av den elektriska energi, som tillföres skivraffinören åtgår nämligen till detta arbete medan endast en mindre del användes för själva defibreringsarbetet.

Förfarandet enligt uppfinningen kan användas för framställning av termomekanisk massa, varvid ca. 50- 60 % av den i defibreringsanordningen alstrade ångan lämpligen återföres till själva torkningsprocessen medan resterande mängd kan användas för andra ändamål, t.eX. varmvattenframställning, förvärmning av flis, torkning av bark eller andra utanför själva massa- processen liggande uppvärmningsändamål.

Förfarandet enligt uppfinningen kan även tillämpas vid framställning av kemimekanisk massa, dvs. sådana högutbytesprocesser, i vilka flisen före defibrering och eventuell uppvärmning försatts med kemikalier, såsom natriumbisulfit, natriumhydroxid, natriumkarbonat, natriumbikarbonat, salpetersyra, kväveoxider m.fl. I det fall natriumbisulfit användes, hålles pH vid för- impregneringen av flisen lämpligen vid ca. 8-9.

En lämplig Flingtork, som arbetar under över- tryck av ånga ouh med indirekt värmeväxling finns beskriven i amerikanska patentskriften 4 043 049. 10 15 20 25 30 8202868-9 4 Enligt en särskilt lämplig utföringsform av uppfinningen, som visas i figur l och 2 defibreras den tvättade och förvärmda flisen i en under övertryck av ånga stående skivraffinör, vars utloppsdel är direkt- kopplad till en ångtork under det att ångtorkens orena avdunstningsånga efter avskiljning i en cyklon kon- denseras i en äterkokare och återföres till skivraffi- nören medan det rena kondensvatten, som bildas av ångtorkens under högt tryck stående uppvärmningsånga, förångas i en återkokare och omvandlas till högtrycks- ånga i en ångkompressor och âterföres därifrån till ångtorken. I denna utföringsform är det även särskilt lämpligt att en del av ângtorkens orena avdunstníngs- ånga efter avskiljningen i cyklon användes för upp- värmning av inkommande flis.

Enligt en annan lämplig utföringsform, som visas i figur 4, defibreras tvättad och förvärmd flis i en under övertryck av ånga stående skivraffinör, vars utloppsdel är direktkopplad till en cyklon, vars utloppsdel i sin tur är direktkopplad till ångtorken. I cyklonen avskild oren avdunstníngsånga kondenseras därvid i en återkokare och återföres till skivraffi- nören, medan det rena kondensvatten, som bildas av ängtorkens uppvärmningsånga förångas i återkokaren och omvandlas till högtrycksånga i en ångkompressor samt återföres därefter till ångtorken.

Fördelar Med användning av det föreslagna förfarandet blir det möjligt att framställa en godtagbar högut- bytesmassa i ett fiberrikt område, t.ex. Brasilien, som inklusive baltransport till ett fiberfattígt område, t.ex. Europa, blir ca. 40 % billigare än försäljnings- priset för där framställd högutbytesmassa. Man har därigenom sålunda i stort sett eliminerat problemet med lÜ l5 8202868-9 de höga kostnaderna för transporten av ved innehållande 50 % vatten och behovet av massafabrikens placering vid hamn med dyra omlastnings- och lossningsanordningar och pappersfabrikanten kan få en godtagbar och för sina behov avpassad massa till avsevärt lägre kostnad än nu- varande kostnad för massa, framställd inom det fiber- fattiga området.

Figurbeskrivning Figur l visar i princip en anläggning för tillämpning av förfarandet enligt uppfinningen vid framställning av termomekanisk massai Pig. 2 visar en detalj i denna anläggning och Fig. 3 visar en något modifierad anläggning för framställning av kemimekanisk massa. Pig. 4 visar en modifierad anläggning för fram- ställning av termomekanisk massa.

Bästa utföringsform Bästa utföringsform av förfarandet enligt upp- finningen beskrives i nedanstående exempel med hänvis- ning till Figur l-4.

Exempel l Framställning av termomekanisk massa Från sand befriad, förvärmd och tvättad tallflis pumpas genom ledningen 1 till en skruvavvattnare 2, varifrån vattnet avgår genom ledningen 4. Flisen över- föres till basningskärlet 5, som upphettas med sekundär- ånga från ångtorken 6 tillförd genom ledningen 9 och föres vidare därifrån via skruvmataren 7 in i den trycksatta förvärmaren 8, som har ett ångtryck av ca. 3 bar, genererat av den i skivraffinören l0 bildade ångan, som kommer till förvärmaren 8 via ledningen 40.

Från förvärmaren matas flisen via skruvmataren 12 till skivraffinören 10 där den defibreras med en energiinsats av un. 1000 kWh per ton 100-procontig utgående massa till en freeness av ca. 600 ml CSF. Till skivraffinören sättes orent, hett kondensatvatten (l200C) för kylning och spädning genom ledningen J3. 10 15 20 25 30 35 3202868-*9 6 Från skivraffinören blåses massan av fläktarna 14 och 15 direkt utan trycksänkning in i ångtorken 6 via ledningen 16. Härigenom tillföres ångtorken ca. 1.3 ton ånga per ton torr massa. Ãngtorken 6 består av ett antal inre rör 3 (se Pig. 2) via vilka massan trans- porteras suspenderad i ånga, vilka rör är omgivna av en mantel 17. Massans uppehållstid i ångtorken är omkring 20 sekunder. Massasuspensionens temperatur i rören är densamma som i skivraffinören, dvs. ca. 130°C och dess tryck är ca. 3 bar. Mellan manteln och rören tíllföres överhettad torkningsånga av trycket 8-10 bar, vilken ånga tillföres genom ledningarna 18 kommande fran samlingsledningen 19. Under transporten genom ångtorken överföres värme från den överhettade torkningsångan till massasuspensionen. Härvid förångas vatten från den fuktiga massan, vilket övergår i ångform. Torknings- ångan kondenseras och uttages såsom kondensat av ca. 160°C genom ledningarna 20 och föres via samlingsled- ningen 21 till återkokaren 22. I denna överföres det rena kondensatet till färskånga av ca. 3 bars tryck, vilken färskånga genom ledningen 23 tillföres ång- kompressorn 24 för omvandling till högtrycksånga av trycket 8-10 bar, vilken högtrycksânga tillföres ang- torken via ledningen 19. Den från ångtorken kommande massan, som har en torrhalt av ca. 90% och en tempera- tur av ca. 130°C föres genom ledningen 25 till cyk- lonen 26, där massan separeras från ångan och överföres till ledningen 27 via slussmataren 28.

Från cyklonen 26 avgår ånga av trycket ca. 3 bar genom ledningen 16. En del av denna ånga, motsvarande den ur massan avdunstade vattenmängden, uttas genom ledningen 29 och föres till återkokaren 22, där den kondenseras under överföring av det genom ledningen 21 tíllförda rena kondensatet till färskånga, som uttas genom ledningen 23. Den kondenserade ångan, som inne- håller en del fiberrester-och extraktivämnen uttas såsom orent kondensat genom ledningen 13 och tillföres skivraffinören 10. Den från cyklonen 26 avgående torra . _13,_:,_-\_;_;;,, ;:,~1ia:::;.-.:: : r:~:w==->-»m--~.__.¶ r«. m fi§ïf?T"Ü' @f§§()ï§ ggaáåsmnae L _, U! 10 15 20 30 7 8202868-9 massan blâses av en fläkt 30 genom ledningen 27 till en cyklon och kyles därvid till en temperatur av 30-40°C. Från cyklonen 31 avgående massa överföres till en plattpress 32, där den pressas till balar och paketeras i förpacknings- anläggningen 33.

En annan del av den från cyklonen 26 avgående ångan ledes genom ledningen 9 till förvärmaren 5 för uppvärmning av ingående flis. Eftersom ett överskott på färskånga upp- står, uttas vidare en del av den i ledningen 9 strömmande ångan genom ledningen 34 och tillgodogöres för andra behov.

Den på ovannämnda sätt framställda massan hade en torrhalt av 90 %, en freeness av 600 ml CSF och en ljushet av 59 % ISO. Utbytet var 95 %.

Vid en tillförsel av 7.5 ton torrtänkt flis per timme med ett vatteninnehâll av 1.2 ton vatten av 20°C per ton torr ved till förvärmaren 5 åtgår i skivraffinören en energimängd av 1 MWh per ton torrsubstans. I skivraffinören 10 tillsättes ca. l ton vatten per ton torr massa. I ång- kompressorn 24 tillföres ll5 kWh per ton torr massa och ångtorkens fläktar 14 och 15 förbrukar 30 kWh per ton torr massa. Sammanlagt förbrukar hela anläggningen ca. 1220 kWh per ton torr massa, vilket är mycket lågt, av vilket 1.0 ton ånga per ton torr massa avgår genom ledningen 34 och kan tillgodogöras för andra ändamål. I defibrerings- och tork- anläggningen förângas ca. 2.4 ton vatten per ton torr massa till bildning av ånga av l30oC och trycket 3 bar. I åter- kokaren 22 genererades och återfördes enligt uppfinningen till ångtorken genom ledningen 19 1.4 ton ånga per ton torr massa av trycket ca. 8 bar, vilket motsvarar ca. 1.42 ton ånga av l30OC och trycket 3 bar. Således äterföres 58 l av den I defihrerings- och torkanläggningen alstrade ångans värmeinnehåll till torkningsprocessen, vilket är förkla- ringen till den låga energiförbrukningen vid förfarandet enligt uppfinningen. Om man antar, att fliskostnaden i ett fiberrikt omrâde (t.ex. Brasilien) är US$ 50 per ton torrtänkt substans blir tillverkningskostnaderna för enligt uppfinningen _.,_ ._ _ .__..__..____.._...__..__.. . 10 15 20 ZS 30 35 8202868-9 8 framställda massabalar US$ 105 per ton torrtänkt substans.

Transportkostnaderna till ett avlägset fiberfattigt område (t.ex. Europa) för balarna är ca. USS 42 per ton torrtänkt substans, vilket innebär ett tillverkningspris av ca. US$ 197 per ton torrtänkt substans för leverans till en pappers- fabrik i det fíberfattiga området. Skulle denne pappers- fabríkant istället valt att importera flis från ett avlägset fiberrikt område hade han fått en fliskostnad av US$ 50 och en transportkostnad av US$ 108 samt en tillverkningskostnad av ca. US$ 140 (högre pris), dvs. US$ 298, allt räknat per ton torr substans. Föreliggande uppfinning resulterar alltså i en kostnadsbesparing av ca. 34 %.

Exempel Z Framställníng av kemimekanisk massa Vid försöket användes den i figur 3 visade anläggningen.

I en anordning för flistvätt vid hög temperatur [80°Cl - icke visad på figuren - försattes tvättvattnet med alkalisk natriumsulfitlösning motsvarande 10-20 kg S02 per ton torr- tänkt vedsubstans (pH 8.5). Den tvättade flisen, som bestod av 70 % asp och 30 % gran infördes genom ledningen l l en anläggning enligt figur l dock med den skillnaden, att termokompressorn 24 och återkokaren 22 var ersatt med en ångpanna 22 för bränning av bark, vars utgående ångledníng var förbunden med ledningen 19. Vidare var ledningarna 29 och 15 bortkopplade och i stället leddes färskvatten till skivraffinören genom ledningen 35. Betingelserna var i övrigt desamma som i Exempel l med undantag av att i defib- reringsanordningen 10 tillfördes en energimängd av 1900 kWh per ton torr massa. I defibrerings- och torkanläggningen förångades 3.8 ton vatten per ton torr massa till bildning av ånga av ca. l30°C och trycket ca. 3 bar. Av i ledningen 21 erhållet ångkondensat återfördes enligt uppfinningen till ângtorken genom ledningen 19 1.3 ton per ton torr massa av temperaturen l70°C och trycket 8 bar vilket motsvarar 1.32 ton ånga av l30°C och trycket 3 bar. Således återfördes 43 % av den i defíbreringsanordningen utvecklade ångans värmeínnehâll till torkningsprocessen. Genom ledningen 34 uttogs 3.2 ton ånga av ISOOC och 3 bars tryck per ton torr massa, vilken användes 10 15 20 30 9 8202868-9 för torkning av bark i en barktork och torkning av virke i en virkestork.

Den framställda massan hade en freeness av 300 ml CSF, en ljushet av 64 % ISO, en spethalt av 0.2 % och en torrhalt av 84 %. Utbytet var 93 %. Försöket i den modifierade an- läggningen enligt Fig. l visar, att förfarandet enligt uppfinningen kan användas även för framställning av mer kvalificerad, kemimekanisk massa och att den framställda massan blir avsevärt billigare än motsvarande massa fram- ställd av importerad flis.

Exempel 3 Framställníng av termomekanisk massa lermomekanisk massa framställdes enligt en modifikation av förfarandet i Exempel l i en anläggning, som visas i Figur 4, vilken i huvudsak överensstämmer med den som visas i Figur l med den skillnaden, att massan från defibrerings- anordningen 10 ledes till en cyklon 37 före införandet i ångtorken 6 via en ledning 38. Från cyklonen avgående ånga föres via ledningen 39 till återkokaren 22 och ut ur denna via ledningen l3. I återkokaren 22 omformar kondensatet från ledningen Zl den orena ångan från ledningen 39 till ren ånga som via ledningen 23, ångkompressorn 24 och ledningen 19 återföres till ångtorken. Det är visserligen möjligt enligt uppfinningen att direkt leda ångan från ledningen 39 till angtorken via ledningen 19 men i detta fall får man nack~ delarna av oren ånga och onödigt stora värmeytor i ångtorken på grund av det låga trycket. Trycket i ledningen 39 är ca. 3 bar och i ledningen 38 ca. 2 bar.

Den visade modifikationen är särskilt lämplig i de fall då defibreringsanordningen arbetar vid mycket höga tryck, dvs. 4.5-8 bar.

Claims (4)

441 107 8 10 15 20 25 30 PATENTKRAV

1. Förfarande för framställning av billig högutbytesmassa med goda pappersegenskaper, vid vilket flis förvärmes och defibreras till en freeness av 300-700 ml CSF under över- tryck av 2-4.5 bar i en av en skivraffinör bestående första defibreringsanordning (10) och vidarebehandlas till en färdig, balad produkt, k ä n n e t e c k n a t a v den kombinationen, att tvättad och förvärmd flis defibreras i den under övertryck av ånga stående skivraffinören (10), vars utloppsdel är direktkopplad till en under övertryck av ånga med indirekt vårmeväxling arbetande flingtork, att en del av flingtorkens orena avdunstningsånga efter avskiljning i en cyklon (26) kondenseras i en återkokare (22) och äter- föres till skivraffinören (10), att det rena kondensvatten, som bildas av flingtorkens uppvârmningsånga förångas i åter- kokaren (22) och omvandlas till högtrycksånga i en ângkom- pressor (24) samt därifrån återföres till flingtorken (6) så att den i defibreríngs- och torkanläggningen alstrade ångans värmeinnehäll återföres till torkningsprocessen till minst 30 %, företrädesvis till minst 50-60 %.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att en del av flingtorkens (6) orena avdunstnings- ånga efter avskiljning i cyklonen (26) användes för uppvärm- ning av inkommande flis.

3. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v. att uppslutningskemi- kalier. t.ex. natriumsulfit, natriumbikarbonat. eller natriumhydroxid finnes närvarande under flisens förvärmning.

4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att natriumsulfit och ett pH av 8-9 användes under flisens förvärmning.