SE539191C2 - Förfarande och anordning för att separera två faser - Google Patents

Abstract

Förfarande för att åtminstone separera en blandning' av en latt vatske- eller fast fas och en tung vatskefas. Uppfinningen utmarks av stegen att a) utföra en första separering av blandningen i_ en förstacentrifugalseparator, resulterande i en första tung fraktionbestående av den tunga fasen med endast små mangder förore-ningar i form av den latta fasen och en första latt fraktionbestående av den latta fasen med föroreningar i form av dentunga fasen; ochb) utföra en andra separering av den första latta fraktioneni en andra hermetisk centrifugalseparator av purifikatortyp,resulterande i en andra tung fraktion bestående av den tungafasen. med. föroreningar* i form. av den latta fasen samt enandra latt fraktion bestående av den latta fasen med endast små mangder föroreningar i form av den tunga fasen. Uppfinningen hanför sig aven till en anordning.

Description

Förfarande och anordning för att separera två faser Föreliggande uppfinning hänför sig till ett förfarande samt en anordning för att separera två faser. Narmare bestamt hånför sig uppfinningen till separeringen av en tung fas med en högre densitet från en latt fas med en lagre densitet, dar densitetsskillnaden mellan faserna ar förhållandevis liten och dar den isolerade latta fasens viskositet ar hög.

Separation av sådana faser förekommer inom. olika tekniska områden.

Ett första. exempel, sonl år aktuellt inon1 pappersmassatill- verkning, utgörs av rening av råtallsåpa från svartlut.

Svartlut åstadkoms i stora mangder vid pappersmassatillverk-ning med hjalp av sulfatmetoden. Svartluten innehåller bland annat så kallad råtallsåpa, eller talloljesåpa, vilken det årönskvart att avskilja innan svartluten exempelvis matas tillen indunstningsanlaggning och en efterföljande sodapanna förförbrånning. Råtallsåpan kan sedan anvandas för framstallningSvartluten har en av mellan l,080 och 1,115 kg/l (20-25 % av tallolja. typisk densitet torrsubstans), medan råtallså-som i ren form har mycket hög viskositet, och 1,030 kg/l, pan, har en typisk densitet på mellan 1,015 beroende på hur mycket svartlut som. den koncentrerade såpan innehåller. I denna koncentrerade fasta men mjuka såpa finns en viss andel O svartlut, typiskt motsvarande cirka 35-40 6 av såpamångden.

Ett andra exempel, som år aktuellt inom livsmedelsindustrin, utgörs av separering av betaglukaner (latt fas med hög visko- sitet i isolerad form) från dextriner (tung fas med en densi- tet nåra den för betaglukaners). Båda fasernas densitet lig-ger strax över 1 kg/l, men densiteten för betaglukanfasen år något lagre an för den något tyngre dextrinfasen. På motsva- rande satt som for råtallsåpafallet innehåller lattfasen betaglukan viss andel tungfas, det vill saga dextrinlosning.

Halten dextrinlosning, efter separation, i lattfasen varierar O vanligtvis mellan 60 och 70 6. Även i detta fall ar således fasernas densitetsskillnad forhållandevis liten.

Konventionellt anvands for separering så kallade centrifugal- separatorer av hoghastighetstyp (HSS, eng. High Speed Separa- tor), i vilka en separationskammare roterar, med typiskt minst l000 varv per minut, såsom minst 3000 varv per minut,hellre minst 4500 varv per minut, helst omkring 6000 varv perminut, och darmed skapar en radiellt riktad centrifugalkraftsom verkar på det material som finns i kammaren. En forhål-landevis lattare fas pressas darmed mot kammarens rotations-centrum, medan en forhållandevis tyngre fas pressas utåt mot For att oka kallade kammarens periferi. separeringseffektiviteten anvands stackar, aven plåtsatser, av på varandra staplade koniska separeringsplåtar i kammaren. Plåtarna i plåtsatsen har ett visst avstånd sinsemellan, som definierasav de klammer som vanligen fasts på plåtarnas ovansida. Jumindre klammer desto battre separering eftersom mindre klam-mer ger mojlighet att få plats med fler plåtar i stacken. Ensådan separator beskrivs i exempelvis EP2664385 Al. att an- Det ar tidigare kant, exempelvis från SE534404 C2, vanda en. centrifugalseparator for' att separera in: svartlut från avskilda andelar råtallsåpa.

Det finns olika typer av centrifugalseparatorer.

I så kallade oppna separatorer matas fasblandningen in genom ett inlopp, separeras och levereras vid olika utlopp. En typ av sådana oppna separatorer levererar faserna vid respektive utlopp vid atmosfarstryck, vilket i allmänhet kräver externa pumpar for vidare bortforsling av fasen ifråga.

Med hjalp av så kallade skalskivor, verkande som centripetal- pumpar, kan de separerade faserna istallet levereras vid respektive utlopp med. ett visst tryck. I en separator av denna typ, som exempelvis beskrivs i SE534386 C2, kan grans- nivån i kammaren, det vill saga det horisontella avståndetfrån rotationscentrum dar gransen mellan de separerade faser-na foreligger, kallade justeras genonl att forandra bredden. hos så ”gravity discs” eller ”level discs”, i det foljande benamnda nivåringar. Med sådana nivåringar kan alltså den radiella nivån for den tyngre fasen, vilken utovar ett tryckmot den lattare fasen in mot rotationscentrum, justeras.

I en sådan separator pumpas den tyngre fasen ut via en skal-skiva anordnad med sin kant radiellt utanfor en motsvarandeskalskiva som pumpar ur den lattare fasen. Eftersom skalski- vorna ar fast anordnade, och alltså inte roterar med kamma- ren, foreligger' en risk for lackage från den tyngre fasentill den lattare fasen, i synnerhet ifall trycket i dentyngre fasen ar hogt.

En så kallad. hermetisk separator, eller hermetiskt sluten separator, å andra sidan, ar utformad så att ingen fri pas- sage foreligger mellan de båda separerade faserna i separa-torn. Istallet åstadkoms utgångstrycket genom att blandningen pumpas in i separatorn vid ett overtryck, vilket overtryck också anvands for att skapa ett Inottryck med. hjalp av såkallade nwttrycksventiler anordnade på de utgående faserna,vilka ventiler reglerar laget for gransnivån i kammaren. Ensådan hermetisk separator beskrivs exempelvis i SEO95084O Al.Ytterligare utmarkande egenskaper for en hermetisk separatorar att drift separatorn under ar helt fylld av tillford blandning och separerade faser, och att ingen luft då fore- ligger i separatorn; och att ett tryck som pålaggs vid utlop- pet fortplantas till ett motsvarande tryck vid inloppet, plus det tryckfall som upptrader på grund av flodet genom separa- tionskammaren.

Det finns vidare olika typer av separatorer beroende på vil- ken fas som primart skall renas från den andra. For detta andamål anvands genomgående hål i namnda stack av separe- ringsplåtar på visst avstånd från rotationscentrum. Detta gor att de båda faserna får olika långt att vandra i radiell led innan de samlas upp. For maximal rening av den latta fasen anvands en så kallad. purifikator, dar hålen ar anordnade relativt långt från rotationscentrum. For maximal rening avden tunga fasen anvands en så kallad koncentrator, dar hålen ar anordnade relativt nara rotationscentrum.

Det har visat sig svårt att effektivt och med hog reningsgrad separera två faser med forhållandevis lika densitet, i syn- nerhet nar den latta fasen har hog viskositet. I detta fall kravs namligen ett mycket hogt tryck i kammaren, for att formå den latta fasen att pressas in mot rotationscentrum viaplåtsatsens kanaler och ut ur separatorn. Vid anvandning avoppna separatorer riskeras då lackage av den tunga fasen in iden latta fasen, med låg reningsgrad som foljd. For attminska behovet av drivande tryck och darmed risk for lackagekravs forhållandevis stora utrymmen mellan separeringsplåtar- na, vilket medfor forsamrad separeringseffektivitet.

Genonl att lagga. på ett mottryck på tungfasutloppet hamnarnivån av tungfas narmare rotationscentrum an vad nivåringarnakan åstadkomma. Detta gor att det arbetande trycket i sepa- rationskammaren, som pressar lattfasen genom plåtsatsen, kan okas något. Hur mycket mottryck som kan pålaggas begransas av det öppna utförandet. Nar nivån hamnar för långt in mot ro- tationscentrum föreligger risk för så kallad ”krakning”, detvill saga att tungfasen pressas ut ur maskinen genom utrymmetmellan inloppsrör och den roterande kroppen. Om separatorn arutrustad med skalskiva måste mottrycket arbeta mot det gene-rerade trycket från tungfasskalskivan, vilket ger ökad ener- giförbrukning som följd.

Ett alternativ skulle vara att anvanda en hermetisk separatorför att lösa dessa problem. Då har det emellertid visat sigatt förlusterna blir stora vid separering av två faser med deovan beskrivna egenskaperna, eftersom det ar svårt att åstad-komma en för separatorn optimal placering' av gransskiktet mellan faserna i separationskammaren.

Föreliggande uppfinning löser dessa problem.

Således hanför sig uppfinningen till ett förfarande för attåtminstone separera en latt fas från en tung fas, vilka faserföreligger i en blandning, varav den tunga fasen ar en vats-kefas och den latta fasen ar antingen en vatskefas eller enfast fas, dar det antingen ar så att den tunga fasen utgörs av svartlut från kokningssteget i ett förfarande för att framstalla. pappersmassa enligt sulfatmetoden och. den lattafasen utgörs av i svartluten innehållen råtallsåpa, eller såatt den latta fasen utgörs av betaglukan och den tunga fasenutgörs av dextrin, kannetecknat av att förfarandet innefattarstegen att a) i ett första separeringssteg utföra en förstaseparering av blandningen i. en första centrifugalseparator,resulterande i en första tung fraktion bestående av den tungafasen med endast små mangder föroreningar i form av den lattafasen och. en första latt fraktion bestående av den lattafasen med föroreningar i form av den tunga fasen; och b) i ett andra separeringssteg utföra en andra separering av den första latta fraktionen i_ en andra centrifugalseparator av purifikatortyp, resulterande i en andra tung fraktion bestå-ende av den tunga fasen med föroreningar i form av den lattafasen samt en andra latt fraktion bestående av den lattafasen med endast små mangder fororeningar i form av den tungafasen; dar åtminstone den andra centrifugalseparatorn ar av hermetiskt sluten typ.

Dessutom hanfor sig uppfinningen till en anordning.Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj, med hanvisningtill exemplifierande utforingsformer av uppfinningen och debifogade ritningarna, dar:Figur 1 ar en schematisk oversiktsbild over ett system enligtforeliggande uppfinning, i synnerhet anpassat for att sepa-rera råtallsåpa från svartlut; Figur 2 ar en principskiss over en oppen centrifugalseparatorav koncentratortyp; Figur 3 ar en principskiss over en hermetisk centrifugalsepa-rator av koncentratortyp; ochFigur 4 ar en principskiss over en hermetisk centrifugalsepa- rator av purifikatortyp.

Figur 1 visar ett system 100 enligt foreliggande uppfinningfor anvandning i ett forfarande enligt uppfinningen. Speci-ellt ar systemet 100 anvandbart vid. ett forfarande enligtuppfinningen for att åtminstone separera en tung fas bestå-ende av svartlut från en latt fas bestående av råtallsåpa.Det inses dock att delarna 130 och 140 (se nedan) på motsva-rande satt kan anvandas enligt uppfinningens forfarande forsåsom. dextrin, från andra att separera andra tunga faser, latta faser, såsom betaglukan.

Att uppfinningen hänför sig till ”åtminstone separeringen av en tung fas från en latt fas” ska tolkas som att den aven kananvandas för separeringen av fler faser an namnda två faser.Exempelvis innefattar separering av svartlut från råtallsåpatypiskt aven avskiljning' av fibrösa, fasta partiklar, ochsepareringen av dextrin från betaglukan aven avskiljningen avsom ofta ar fibröst och ofta proteiner. Sådant fast material, aven tyngre an namnda tunga respektive latta fas, och som darutöver kan benamnas slamfas, avlagsnas företradesvis med hjalp av utskjutning från de i anlaggningen anvanda centrifu- galseparatorerna under drift på i sig kant satt, och beskrivs inte i narmare detalj hari.

I figur 1 betecknar 110 ett i sig konventionellt kokningssteg i en pappersmassatillverkningsprocess enligt sulfatmetoden, vilket steg 110 som. restprodukt åstadkommer förhållandevis stora volymer svartlut. Denna svartlut förs till ett separa- tionssteg 120, vilket företradesvis kan, men inte nödvandigt- vis behöver, anvandas för föreliggande andamål och vars syfte år att utföra en första separering av svartlut från råtall- såpa. Det ar föredraget att, såsom visas i figur 1, separa- tionssteget utgörs av en gravimetrisk separationstank, i vilken råtallsåpa på grund av densitetsskillnaden i förhål-lande till svartlut flyter upp till ytan så att en relativtkoncentrerad råtallsåpafraktion 122 bildas flytande ovanpå envilken ar relativt fraktion av koncentrerad svartlut 121, renad från råtallsåpa. Svartlutfraktionen 121 förs vidare till efterföljande processteg 150, vilka processteg 150 exem-pelvis kan innefatta en i_ sig konventionell indunstningsan-laggning 151 och en i sig konventionell sodapanna 152. men behöver inte, Systemet 100 kan således, innefatta separe- ringssteget 120.

Svartluten från steget 110, alternativt den i steget 120 separerade fraktionen råtallsåpa, som då fortfarande innehål- ler vissa mangder svartlut, förs vidare till ett separations- steg enligt uppfinningen, vilket i sin tur innefattar ett första uppstroms anordnat separationssteg 130 och ett andra,nedstroms anordnat och till det forsta separationssteget 130 anslutet, separationssteg 140.

Således foreligger den med svartlutfororeningar behaftade råtallsåpan som fors till steget 130 i form av en blandningav en latt fas, bestående av råtallsåpan, och en tung fas, bestående av svartlut. Ifall inget inledande steg 120 anvandsutgors den latta fasen fortfarande av råtallsåpan och den tunga fasen av svartlut, men i andra proportioner.

Enligt foreliggande uppfinning utfors således, i steget 130, en separering av namnda blandning med hjalp av åtminstone en132, 133. centrifugalseparator 131, Det ar foredraget att den åtminstone en centrifugalseparatorn 131, 132, 133 ar av kon-centratortyp, vilket ger bast effektivitet. Ifall storremangder fibrost material foreligger som. en slamfas i den blandning som ska separeras uppkommer i vissa fall problem med igensattning av en forsta centrifugalseparator 131, 132, 133 av koncentratortyp, vilken igensattning' kraver' manuell och upprepad rensning av koncentratorplåtsatsen, med tillho- rande driftsstopp. For att losa detta problem ar det, i såd- ana fall, foredraget att anordna en ytterligare separations- anordning (ej visad. i ritningarna), såsom. en eller flera sjalvrensande silar av i sig konventionell utformning, langs med matningsflodet till den eller de forsta centrifugalsepa- ratorerna 131, 132, 133 av koncentratortyp, anordnad. eller anordnade att avlagsna en andel av en sådan slamfas. Som ett ytterligare alternativ, eller' mojligen komplement, till en sådan ytterligare separationsanordning kan, for att losa problemet ifråga, den åtminstone en centrifugalseparatorn131, 132, 133 vara av purifikatortyp istallet for koncentra-tortyp.

Centrifugalseparatorerna 131, 132, 133, i handelse att de ar fler an en till antalet, ar foretradesvis parallellanslutna, så att de vardera behandlar en viss andel av den till steget 130 tillforda blandningen som ska separeras.

En sådan centrifugalseparator av koncentratortyp illustreras i figur 2, i form av en i sig konventionell, oppen centrifu- galseparator* 200, innefattande ett centralt inlopp 211 for blandningen genom vilken blandningen fors in i kammaren 210 for separering dari och utforsel via respektive utlopp 212 for en latt fas 241 och 213 for en tung fas 242. De båda faserna 241, 242 och blandningen av dem markeras med olika typer av streckade linjer i figurerna 2-4.

Kammaren 210 roteras, foretradesvis med en rotationshastighet av åtminstone 1000, hellre åtminstone 3000, annu hellre åt- minstone cirka 4500, helst omkring 6000, varv per minut med hjalp av en drivmekanism verkande på en axel 220. En stack av ett flertal separeringsplåtar 230 anvands for att oka verk- ningsgraden hos separeringen, på ett i sig konventionellt satt. Den latta fasen 241 pressas radiellt inåt, och pumpas ut via en stationart anordnad. centripetalpump 216 (dold i figur 1). På nwtsvarande satt pressas den tunga fasen 242 radiellt utåt, leds over en så kallad overplåt 232, placerad ovanfor plåtsatsen, och pumpas ut via en stationart anordnad centripetalpump 217 (också dold i figur 1). For att reglera det radiella, horisontella avståndet mellan kammarens 210 rotationscentrum och gransskiktet 243 nællan den latta 241och. den tunga 242 fraktionen. anvands respektive reglerbara nivåringar 214, 215 på i sig konventionellt satt.

Centripetalpumparna 216, 217, i synnerhet den centripetalpump 216 som används for den latta fasen, åstadkommer ett visstovertryck hos den från utloppet 212 utmatade latta fasen 241.Separeringsplåtarna 230 innefattar genomgående hål 231, fore-tradesvis anordnade mitt for varandra så att en genomgående, vasentligen vertikal, ende hålen 231 kanal bildas genom stacken. De genomgå-ar anordnade på ett radiellt avstånd frånkammarens rotationscentrum som medfor att den tunga fasen 242som matas ut genom utloppet 213 ar relativt ren, foretrades-vis renare an den latta fasen 241 som matas ut genom utloppet212.

Den latta fasen kommer alltså, på grund av anvandningen avpumpen 216, att levereras med ett visst overtryck vid utlop-pet 212.

Figur 3 motsvarar figur 2, men visar en hermetisk centrifu-galseparator 300 av koncentratortyp. Separatorn 300 innefat- tar, i likhet med separatorn 200, en stack av separeringsplå- tar 330 med hål 331 som bildar en vasentligen vertikal, ge-nomgående kanal genom stacken 330. Blandningen tillfors viaett inlopp 311 anordnat genom en roterande axel 320, som påmotsvarande satt som for separatorn 200 drivs med åtminstone1000, hellre åtminstone 3000, annu. hellre åtminstone 4500, helst omkring 6000, varv per minut, och darmed aven rotat- ionsdriver kammaren 310 med detta varvtal.

Det radiella, horisontella avståndet från kammarens 310 ro-tationscentrum for ett gransskikt 343 mellan den separeradelatta fasen 341 och den separerade tunga fasen 342 reglerasvilket genom att reglera olika mottryck på utgående faser, mojliggors av ett overtryck med hjalp av vilket blandningen 11tillförs inloppet 311. Via ett utlopp 312 levereras den lattafasen med vissa föroreningar av den tunga fasen; via ledning över en överplåt 332, placerad ovanför plåtsatsen, och via ett utlopp 313 levereras den tunga fasen med vissa förore-ningar av den latta fasen. Eftersom hålen 331 ar anordnadeförhållandevis nara rotationscentrum kommer, på ett satt sommotsvarar det ovan beskrivna för separatorn 200, den tungafasen som levereras via utloppet 313 att vara relativt ren,som. levereras via företradesvis renare an den latta fasen utloppet 312.

En skillnad mellan separatorerna 200 och 300 ar att faserna 341, 342 från utloppen. 312, 313 kan ha ett313 an de faser 241, 242 213, sonl levererasstörre övertryck vid utloppen 312, som levereras från utloppen 212, eftersom blandningen redan föreligger vid ett övertryck via inloppet 311. För att åstadkomma detta övertryck kan en i_ sig konventionell pumpanvandas. Dessutom kan ett större mottryck pålaggas på dentunga fasen 342 an vad som ar nbjligt för den tunga fasen242, eftersom ett alltför högt mottryck på fasen 242 riskeraratt medföra lackage från fasen 242 till den latta fasen 241 iseparatorn 200, eller uttrangning ut ur separatorn genom mellanrummet mellan roterande kropp och inloppsrör.

Figur 4 illustrerar en hermetisk centrifugalseparator 400 sompå alla satt motsvarar separatorn 300, men dar separatorn 400snarare ar av purifikatortyp an av koncentratortyp. Separa-torn 400 innefattar således en stack av separeringsplåtar 430med genomgående hål 431 som bildar en vasentligen vertikalkanal genom stacken; en överplåt 432 som bildar en kanal förtungfasen ovanför plåtsatsen; en rotationsdriven axel 420 meden avenledes rotationsdriven kammare 410, dar axeln 420 har ett genomgående inlopp 411 för blandningen; ett gransskikt 443 mellan en separerad tung 442 respektive en separerad latt 12 441 fas, samt utlopp 412, 413 for den latta 441 respektive den tunga 442 fasen.

Till skillnad från i separatorn 300 ar hålen 431 emellertidanordnade forhållandevis långt ut från rotationscentrum, såatt den latta fasen 441 som levereras via utloppet 412 kommer att vara relativt ren, foretradesvis renare an den tunga fasen 442 som levereras via utloppet 413.

For samtliga dessa hari beskrivna separatorer 200, 300, 400 ar det foredraget att gransskiktets 243, 343, 443 radiella avstånd från rotationscentrum regleras till att ligga unge- farligen inom hålen 231, 331, 431. Detta ar i sig konvention- ellt.

Avstånden mellan separeringsplåtarna 230, 330, 430 ar fore- tradesvis maximalt 3 mm, foretradesvis mellan ungefar 0,5 och2 mm.

Den forsta separeringen av blandningen som utfors i steget130 utfors alltså i åtminstone en centrifugalseparator, som foretradesvis ar av koncentratortyp. Det inses att det kan rora sig om en eller flera oppna centrifugalseparatorer 200,av den typ som illustreras i figur 2, eller om en eller flerahermetiska centrifugalseparatorer 300, av den typ som illu- streras i figur 3. Det ar aven mojligt att, nar flera centri- fugalseparatorer anvands, foretradesvis parallellt, i steget 130, separatorer av båda typerna 200, 300 anvands i kombinat- ion med varandra.

Denna forsta separering i steget 130 resulterar alltså i enforsta tung fraktion bestående av den tunga fasen 242, 342med endast små mangder fororeningar i form av den latta fasen 241, 341, och en forsta latt fraktion bestående av den latta 13 fasen 241,242, 342. 341 med föroreningar i form av den tunga fasen Med andra ord ar den första tunga fraktionen, som i ifrågavarande exempel huvudsakligen utgors av svartlut, i allmanhet forhållandevis ren, foretradesvis renare an den forsta latta fraktionen, som i exemplet huvudsakligen utgorsav råtallsåpa. Det ar foredraget att den forsta latta frakt-ionen innehåller mellan 15 och 50 volymprocent av den tungafasen. Dessutom ar det foredraget att den forsta tunga frakt-ionen innehåller mindre an 1 volymprocent, hellre mindre an 0,5 volymprocent, helst mindre an 0,1 volymprocent, av den latta fasen.

Den separerade forsta tunga fraktionen fors vidare till det efterfoljande processteget 151. Utskjutet, fiberhaltigt slam fors till det efterfoljande processteget 152.

Enligt uppfinningen 'utfors darefter* en andra separation, i ett steg 140, av den forsta latta fraktionen som matas ut från steget 130. Denna andra separation. utfors i, och. med hjalp av, en andra centrifugalseparator 141 av purifikatortyp sonl ar av' hermetiskt sluten. typ. Exempelvis kan den andra separatorn 141 vara av den typ 400 som illustreras i figur 4.som. alltså. ar anslutet i Detta andra separationssteg 140, serie nedstroms om det forsta separationssteget 130, resulte-rar enligt uppfinningen i en andra tung fraktion, beståendeav den tunga fasen 442 med fororeningar i form av den lattafasen 441 samt en andra latt fraktion, bestående av den lattafasen 441 med endast små mangder fororeningar i form av dentunga fasen 442. Med andra ord ar den andra tunga fraktionen,som i ifrågavarande exempel huvudsakligen utgors av svartlut,forhållandevis ren, foretradesvis renare an den forsta latta fraktionen, som i_ exemplet huvudsakligen 'utgors av råtall- såpa. Det ar foredraget att den andra latta fraktionen inne- 14 håller mindre an 10 volymprocent, hellre mindre an 5 volym- procent, av den tunga fasen. I detta sammanhang avser den ”tunga fasen” den fria andelen svartlut, som. alltså inte föreligger innesluten i råtallsåpan. För att bestamma andelentungfas kan en analys utföras enligt följande. Ett lattfas-prov centrifugeras i en laboratoriecentrifug av typen PinolaHotspin vid. 3000 varv/minut under 5 Ininuter, varefter den utseparerade mangden svartlut mats.

Den andra latta fraktionen förs vidare till ett utlopp 160 för vidare behandling. I fallet med råtallsåpa kan sådanbehandling exempelvis innebara ett steg i vilket råtallsåpanbehandlas med lampliga syror för att åstadkomma tallolja.

Ett sådant förfarande, dar i ett första steg 130 en blandningrenas från en relativt stor andel av den tunga fasen, och darden avskilda tunga fasen endast innehåller små föroreningarav den latta fasen, och dar i ett andra steg 140 den avskilda latta fraktionen renas ytterligare i en hermetiskt sluten centrifugalseparator 141, till att åstadkomma en mycket renlatt fas, nbjliggör att en latt fas kan separeras från entung fas med hög effektivitet och verkningsgrad, aven nar debåda faserna ligger nåra varandra i densitet, och aven om denlatta fasen har en mycket hög viskositet i rent tillstånd.Det ar namligen, med den hermetiska separatorn 141, möjligtatt pålagga ett tryck vid inloppet 411 till separatorn 141 isteget 140, och samtidigt pålagga ett mottryck vid utloppet413 som ar tillrackligt för att åstadkomma ett internt ar-betstryck i separationskammaren, som i sin tur ar tillrack-ligt högt för att kunna pressa ut den latta fasen, trots attdess densitet inte skiljer sig vasentligt från densiteten förden tunga fasen och trots att den latta fasen i rent till- stånd ar högviskös och möjligen till och med fast.

Enligt en föredragen utföringsform ar den andra centrifugal- separatorn. 141 ansluten. nedströms om. åtminstone två första centrifugalseparatorer 131, 132, 133, så att den första latta fraktionen från sagda åtminstone två första centrifugalsepa- ratorer 131, 132, 133 bringas att matas till inloppet hos den andra centrifugalseparatorn 141. I allmanhet ar det föredra- get att en eller flera centrifugalseparatorer anvands i ste-get 130 och att en eller flera centrifugalseparatorer anvands i steget 140, men att ett farre antal centrifugalseparatorer anvands i steget 140 an i steget 130, och att åtminstone en av separatorerna i steget 140 via sitt inlopp tar emot denförsta latta fraktionen från åtminstone två olika separatorer i steget 130. Det ar i synnerhet föredraget att antalet sepa- ratorer i steget 130 ar åtminstone dubbelt så många, hellre åtminstone tre gånger så många, som i steget 140; att den totala kapaciteten hos separatorerna i steget 130 ar åt- minstone dubbelt så stor, hellre åtminstone 5 gånger större, annu hellre åtminstone 10 gånger större, an den totala kapa- citeten hos separatorn eller separatorerna i steget 140; och/eller" att samtliga separatorer* i steget 130 matar sinrespektive första latta fraktion vidare till separatorerna isteget 140. Oavsett antalet separatorer i stegen 130 och 140ar det föredraget att den totala kapaciteten för separatorneller separatorerna i steget 130 ar större, helst åtminstonedubbelt så stor, som den totala kapaciteten för separatorneller separatorerna i steget 140. Samtliga dessa kapaciteterraknas som kapacitet betraffande maximalt sammanlagt inflödetill den respektive separatorn eller respektive separatorerna i respektive steg 130, 140.

Det ar föredraget att den totala kapaciteten hos varje cent-rifugalseparator i steget 140, hellre den totala kapaciteten i steget 140, ar maximalt 20 n§/h betraffande råtallsåpa. 16 Eftersom en stor del av den tunga fasen renas bort i steget130 kommer det alltså att kravas farre och nbjligen mindreseparatorer i steget 140 for att ytterligare rena den latta fasen. Detta ar i synnerhet sant ifall den ursprungliga blandningen som fors till steget 130 från steget 110 ellertill andelar, såsom. maximalt 50 120 utgors endast mindre volymprocent, hellre maximalt 5 volymprocent av latt fas,vilket typiskt sett ar fallet med exempelvis svartlut från steget 110 och mojligen aven från steget 120.

Eftersom separatorn eller separatorerna i steget 140 i all-manhet kraver hogre arbetstryck an 130, separatorerna i_ steget och eftersom sådana hoga tryck inte enkelt låter sig åstadkommas med en separator av oppen typ, medfor detta ett kostnadseffektivare system. an vad som hittills har varit mojligt.

Enligt en foredragen utforingsforn1 ar emellertid. aven åt-minstone en, foretradesvis 131, 132, samtliga, centrifugalseparatorer 133 i steget 130 också av hermetiskt sluten typ.Detta medfor att en hogre separationsgrad kan åstadkommas i steget 130, vilket gor att storre inflode per separator kan behandlas for samma reningsgrad på svartluten. For att åstad- komma ett lampligt hogt ingångstryck till separatorerna 131, 132, 133 kan i detta fall en i sig konventionell pump 134 anvandas uppstroms om separatornera 131, 132, 133. Det inses att pumpen 134 inte ar nodvandig i 132, alla utforingsformer,såsom nar oppna separatorer 131, 133 anvands eller narett overtryck åstadkoms på annat satt hos den till steget 130inmatade blandningen.

Enligt en foredragen utforingsform, som illustreras i figur1, återmatas den andra tunga fraktionen från steget 140 tilldet forsta steget 130, via en ledning 143, i en återkopp- 17lingsloop. Detta gör att de restandelar av den latta fasensom återfinns i den andra tunga fraktionen kan återföras tillseparationssteget 130, vilket medför högre total reningsgradoch utbyte av renad råtallsåpa.I figur 1 illustreras vidare, langs med en ledning 142 som aranordnad att föra den första latta fraktionen till separatorn141 i steget 140, en mindre utjamnings- eller pumptank 145,vars syfte ar att parera fluktuationer i flödet från separa-132, 133, torerna 131, och till vilken tank 145 en pump 144 ar ansluten, samt anordnad att förse den första latta frak-tionen till separatorns 141 inlopp 411 vid ett övertryck, föratt åstadkomma det ovan beskrivna arbetstrycket i separatorn för att pressa ut den latta fasen i tillracklig utstrackning.

Det ar föredraget att skillnaden i densitet mellan den lattaoch den tunga fasen ar ungefar 5% eller mindre. (cirka 22 % Exempelvis artypiska densiteter för svartlut 1,093 torrsub-°C), (cirka 22 % stans i svartluten vid 93 medan typiska densiteter för ren råtallsåpa 1,023 torrsubstans i svartluten vid 93 °C).

Som namnts ovan ar föreliggande förfarande och system speci- ellt fördelaktiga nar den latta fasen. i ren forn1 ar hög- viskös, i synnerhet nar den latta fasens viskositet ar va- sentligt högre an den tunga fasens viskositet eller till och med ar en fast fas. Detta innebar aven att den andra latta fraktionen, som matas ut vid 160, ar högviskös. Det inses att den andra latta fraktionen kan ha en lagre viskositet an den rena latta fasen, eftersom den andra latta fraktionen fortfa- rande kan innehålla föroreningar av den tunga fasen. Företra- desvis har den andra latta fraktionen en viskositet som ar åtminstone 0,01, hellre åtminstone 0,05, annu hellre åt- 18 minstone 0,1, helst åtminstone 0,5 Pa°s, beroende på vilka konkreta faser som separeras. For fallet talloljesåpa ar detforedraget att den andra latta fraktionen har en viskositet som ar omkring 2 Pa°s.

Det ar vidare foredraget att viskositeten for den andra latta fraktionen ar åtminstone 10 gånger, hellre åtminstone 50 gånger, annu hellre åtminstone 100 gånger, hogre an viskosi- teten hos den forsta tunga fraktionen, som alltså fors till steget 151 från steget 130.

Enligt uppfinningen ar den tunga fasen i allmanhet en vatske-fas och den latta fasen ar i allmanhet antingen en vatskefas eller en fast fas.

Såsom namnts ovan utgor en foredragen utforingsform separe-ring av råtallsåpa ur en blandning av svartlut och råtall-såpa. I detta fall ar alltså den tunga fasen svartlut frånkokningssteget i ett forfarande for att framstalla pappers-massa enligt sulfatmetoden, medan den latta fasen utgors av isvartluten innehållen råtallsåpa. Såsom beskrivits ovan kan det aven vara så att, i ett inledande steg, råtallsåpaproduk- ter i form av svartlutfororenad råtallsåpa avskiljs från svartlut som harror från kokningssteget i ett forfarande forsulfatmetoden, och att de pappersmassatillverkning enligt således avskilda råtallsåpaprodukterna utgor sagda blandning.

Emellertid kan ett forfarande enligt foreliggande uppfinningexempelvis aven tillampas på en blandning av en latt fas somutgors av betaglukan och en tung fas som utgors av dextrin.

Ovan har foredragna utforingsformer beskrivits. Emellertid kan talrika modifieringar goras av dessa utforingsformer utan att frångå uppfinningens grundlaggande ide. 19 Exempelvis kan aven andra blandningar bestående av en lattfas och en tung fas, dar densitetsskillnaden dem emellan arliten och dar den latta fasen foretradesvis ar hogviskos, medfördel separeras med hjalp av ett förfarande och ett system enligt foreliggande uppfinning.

Vidare kan andra kombinationer av antal separatorer i steget130 och antalet separatorer i steget 140 anvandas an de ovan beskrivna och i figur 1 illustrerade.

Dessutom kan andra typer av separatorer an de i figurerna 2-4 illustrerade anvandas. Det ar emellertid foredraget att inte anvanda separatorer av så kallad korgcentrifugtyp.

Således ska uppfinningen inte anses vara begransad till de ovan beskrivna utforingsformerna, utan kan varieras inom ramen for de bifogade patentkraven.

Claims (22)

P A T E N T K R .A 'V

1. l. Förfarande för att åtminstone separera en latt fas från en tung fas, vilka faser föreligger i en blandning, varav dentunga fasen ar en vatskefas och den latta fasen ar antingendar det antingen ar så att (llO) en vatskefas eller en fast fas,den tunga fasen utgörs av svartlut från kokningsstegeti ett förfarande för att framstalla pappersmassa enligt sul-fatmetoden och den latta fasen utgörs av i svartluten inne-hållen. råtallsåpa, eller* så att den latta fasen 'utgörs avbetaglukan och den tunga fasen utgörs av dextrin, k ä n n e - t e c k n a t a v att förfarandet innefattar stegen att a) i ett första separeringssteg (130) utföra en första separering av blandningen i en första centrifugalse-parator (l3l,l32,l33;200;300), resulterande i enförsta tung fraktion bestående av den tunga fasen medendast små mangder föroreningar i form av den lattafasen och en första latt fraktion bestående av denlatta fasen med föroreningar i form av den tunga fa-sen; och b) i ett andra separeringssteg (140) utföra en andra se- parering av den första latta fraktionen i en andracentrifugalseparator (l4l;400) av purifikatortyp, re-sulterande i en andra tung fraktion bestående av dentunga fasen med föroreningar i form av den latta fa-latt fraktion bestående av den sen samt en andra latta fasen med endast små mangder föroreningar iform av den tunga fasen;dar åtminstone den andra centrifugalseparatorn (l4l;400) ar av hermetiskt sluten typ. 21

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att den första centrifugalseparatorn (131,132,133;200;300) ar av koncentratortyp.

3. Förfarande enligt krav 1. eller 2, k.ä n n e t e c k n a ta v att aven den första centrifugalseparatorn (131,132,133;300) ar av hermetiskt sluten typ.

4. Förfarande enligt något av föregående krav; k ä n n e -t.e c k n a t a v att den andra tunga fraktionen återmatastill det första separeringssteget (130).

5. Förfarande enligt något av föregående krav; k ä n n e -t e c k n a t a v att den första centrifugalseparatorn stack med hål (131,132,133;200;300) innefatta en (230;330) bringas att separeringsplåtar innefattande genomgående (231;331) anordnade på ett radiellt avstånd från ett rotat- ionscentrum som medför att den första tunga fasen (242;342) ar renare an den första latta fasen (241;341).

6. Förfarande enligt något av föregående krav; k ä n n e - t e c k n a t a v att den andra centrifugalseparatorn (141;400)(430) bringas att innefatta en stack med separeringsplå- tar innefattande genomgående hål (431) anordnade på ett radiellt avstånd från ett rotationscentrum som medför att denandra latta fasen (441) (442). ar renare an den andra tunga fasen

7. Förfarande enligt något av föregående krav; k ä n n e - t e c k n a t a v att den totala kapaciteten för separatorn eller separatorerna i det första separationssteget (130) årstörre an den totala kapaciteten för separatorn eller separa-(140) torerna i det andra separationssteget vad galler maxi- malt totalt inflöde till de respektive separatorerna. 22

8. Forfarande enligt något av foregående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v att åtminstone den andra centrifugalsepa- ratorn (141;400), och foretradesvis aven den forsta centrifu-galseparatorn (131,132,133;200;300), drivs med åtminstone1000, hellre åtminstone 3000, eller* annu. hellre åtminstone 4500, varv per minut.

9. Forfarande enligt något av foregående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v att den andra centrifugalseparatorn (141;400) bringas att vara ansluten nedstroms om åtminstonetvå forsta centrifugalseparatorer (131,132,133;200;300), såsagda åt- (l3l,l32,133; att den respektive forsta latta fraktionen från minstone två forsta 200;300) centrifugalseparatorer bringas att matas till inloppet (411) hos den andra centrifugalseparatorn (141;400).

10. Forfarande enligt något av foregående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v att skillnaden i densitet mellan den forsta och den andra fasen ar ungefar 5% eller mindre.

11. Forfarande enligt något av foregående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v att viskositeten hos den andra latta fraktionen ar åtminstone 0,01, hellre åtminstone 0,5, Pas.

12. Forfarande enligt något av foregående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v att viskositeten hos den andra latta fraktionen ar åtminstone 10 gånger hogre an viskositeten hos den forsta tunga fraktionen.

13. Forfarande enligt något av foregående krav och dar den tunga fasen 'utgors av namnda svartlut och. den latta fasen utgors av namnda råtallsåpa, k ä n n e t e c k n a t a v att, i ett inledande steg (120), råtallsåpaprodukter i form av svartlutfororenad. råtallsåpa avskiljs från svartlut som 23 härrör från nämnda kokningssteg (110), och att de i steget(120) således avskilda råtallsåpaprodukterna utgör sagdablandning.

14. Anordning (100) for att antingen separera en tung fas i form av svartlut från kokningssteget (110) i ett forfarandefor att framstalla pappersmassa enligt sulfatmetoden från enlatt fas i form av i svartluten innehållen råtallsåpa, elleralternativt att separera en tung fas i form av dextrin från en latt fas i form av betaglukan, vilka faser foreligger i en blandning, varav den tunga fasen ar en vatskefas och denlatta fasen ar antingen en vatskefas eller en fast fas, k ä n n e t e c k n a d a v att anordningen innefattara) ett forsta separeringssteg (130) innefattande enforsta centrifugalseparator (131,132,133;200;300),vilket forsta separeringssteg (130) ar anordnat att utfora en forsta separering av blandningen med hjalp av sagda forsta (131,132,133; 200;300), centrifugalseparatorresulterande i en forsta tung fraktion be-stående av den tunga fasen. med. endast små mangderfororeningar i form av den latta fasen och en forstalatt fraktion bestående av den latta fasen med for-oreningar i form av den tunga fasen; och(140) innefattande en andra(14l;400) av (140) b) ett andra separeringsstegcentrifugalseparator purifikatortyp, vilket andra separeringssteg ar anordnat attutfora en andra separering av den forsta latta frakt-ionen med hjalp av sagda andra centrifugalseparator(141;400), resulterande i en andra tung fraktion be-stående av den tunga fasen med fororeningar i form avden latta fasen samt en andra latt fraktion beståendeav den latta fasen med endast små mangder fororening- ar i form av den tunga fasen; 24 dar åtminstone den andra centrifugalseparatorn (141;400) ar av hermetiskt sluten typ. k ä n n e t e c k n a d (131,132,133;200;

15. Anordning (100) enligt krav 14,a v 300) att den första centrifugalseparatorn ar av koncentratortyp.

16. Anordning (100) enligt krav 14 eller 15, k ä n n e - t e c k n a d a v att aven den forsta centrifugalseparatorn (131,132,133;300) ar av hermetiskt sluten typ.k ä n n e - (140) ar

17. Anordning (100) enligt något av kraven 14-16, t e c k n a d a v att <üat andra separeringssteget anordnat att återmata den andra tunga fraktionen. till det forsta separeringssteget (130).

18. Anordning (100) enligt något av kraven 14-17, k ä n n e - t e c k n a d den forsta centrifugalseparatorn (131,132,133;200;300)(230;330) a v att innefattar en stack med separeringsplå- tar innefattande genomgående hål (231;331) anord- nade på ett radiellt avstånd från ett rotationscentrum som medfor att den forsta tunga fasen (242;342) ar renare an den forsta latta fasen (241;341).

19. Anordning (100) enligt något av kraven 14-18, k ä n n e - t e c k n a d att den andra centrifugalseparatorn (430) aV (141;400) stack med separeringsplåtar (431) innefattar eninnefattande genomgående hål anordnade på ett radiellt avstånd från ett rotationscentrum som medfor att den andra latta fasen (441) ar renare an den andra tunga fasen (442).

20. Anordning (100) enligt något av kraven 14-19, k ä n n e -t e c k n a t a v att den totala kapaciteten for separatorn eller separatorerna i det forsta separationssteget (130) ar större an den totala kapaciteten for separatorn eller separa- torerna i det andra separationssteget (140) vad galler maxi- malt totalt inflode till de respektive separatorerna.

21. 2l. Anordning (l00) enligt något av kraven l4-20, k ä n n e - t e c k n a d a v att åtminstone den andra centrifugalsepa-och foretradesvis aven den forsta centrifu-(l3l,l32,l33;200;300), l000, hellre ratorn (l4l;400),ar anordnad att drivas 3000, galseparatorn med åtminstone åtminstone eller annu hellre åtminstone 4500, varv per minut.

22. Anordning (l00) enligt något av kraven l4-2l, k ä n n e -t e c k n a d a v att den andra centrifugalseparatorn(l4l;400) ar ansluten nedstroms om åtminstone två forsta centrifugalseparatorer (l3l,l32,l33;200;300), så att denrespektive forsta latta fraktionen från sagda åtminstone två(l3l,l32,l33;200;300) (4ll) forsta centrifugalseparatorer ar anord-nad att matas till inloppet (l4l;400). hos den andra centrifugal- separatorn