FI109483B - Menetelmä ja laitteisto massan käsittelemiseksi täyteaineella - Google Patents

Description

1 109483

Menetelmä ja laitteisto massan käsittelemiseksi täyteaineella

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto massan käsittelemiseksi täyteaineella. Erityisen hyvin keksinnön mukainen menetelmä ja laitteisto soveltuvat 5 massan käsittelemiseksi sellaisella täyteaineella, jonka sekoittaminen massan joukkoon edellyttää massan käsittelyä kaasulla samanaikaisesti. Keksinnön eräänä edullisena suoritusmuotona esitetään paperiteollisuuden selluloosakuitususpension ja kal-siumhydroksidin käsittelyä hiilidioksidilla.

10 Paperinvalmistuksessa lisätään massojen eli selluloosakuitususpensioiden sekaan täyteaineita paperin ominaisuuksien parantamiseksi tai sellupohjaisen raaka-aineen säästämiseksi. Yksi tällainen yleisesti käytetty täyteaine on kalsiumkarbonaatti CaC03. Nyt esillä oleva keksintö on tapa muodostaa kalsiumkarbonaattia massan kuitujen päälle saostamalla ja/tai kiteyttämällä hyödyntäen reaktiota: 15

Ca(OH)2 + C02 -> CaC03 + H20

Toisin sanoen kalsiumkarbonaatti valmistetaan kalsiumhydroksidista ja hiilidioksidista. Kun massa, kalsiumhydroksidi ja hiilidioksidi sekoitetaan keskenään syntyy kalsium-20 karbonaatti-kuitu -yhdistelmä, jota voidaan käyttää tehokkaasti paperinvalmistuksessa. Tämä prosessi on selitetty hyvin yksityiskohtaisesti suomalaisessa patenttijulkaisussa FI-B-100670.

» »« · · . . Esillä olevan keksinnön lähtökohtana voidaan siten pitää Fl patenttijulkaisua 100670, • · \ 25 jossa selvitetään perusteellisesti selluloosakuituperäisen massan käsittelyä täyteai- * I · neella. Selluloosakuituperäisellä massalla tarkoitetaan tässä yhteydessä paperi- ja selluteollisuudessa käytettäviä, lignoselluloosaa sisältävistä kasveista tai kasvinosista, '···’ kuten puusta tai ruohovartisista kasveista kemiallisesti tai mekaanisesti valmistettuja massoja, joista ligniini on poistettu tai jossa ligniini on osin tai kokonaan jäljellä, kuten 30 selluloosaa, hioketta, hierrettä, näiden seoksia, näistä peräisin olevaa hienoainetta ·;·* ja/tai näiden johdannaisia. Paperilla puolestaan tarkoitetaan paperi- ja kartonkikoneella ··.··: valmistettavia erilaisia paperi- ja kartonkilaatuja, päällystettyjä ja/tai päällystämättömiä.

2 109483 Käytännössä paperin ostajat osittain lainsäädännöllisten toimenpiteiden ohjaamina määräävät yhä enenevässä määrin paperituotteiden kehityssuunnan. Painopaperin ostajat haluavat säästää postituskuluissa ja pienentää syntyvän jätteen määrää. Pakkauksille on määrätty painosta riippuvia jätemaksuja. Yleisenä trendinä on, että 5 paperituotteiden hintaan tulee ylimääräisenä kustannusrasitteena energia- ja haittaveroja. Mainituista syistä johtuen paperin ostajat haluavat alhaisemman neliömassan omaavia paperituotteita, jotka silti täyttävät korkeat laatuvaatimukset.

Siten korkealaatuinen paperi pyritään valmistamaan entistä pienemmällä raaka-10 ainemäärällä. Kun paperin neliömassaa pienennetään, paperin tiheys tulee kriittiseksi ominaisuudeksi. Monissa sovellutuksissa vieläkin kriittisempi ominaisuus on paperin jäykkyys, joka pienenee voimakkaasti tiheyden kasvaessa. Tällöin paperin rakennetta pyritään muuttamaan siten, että paperin tiheys tulee mahdollisimman pieneksi. Tämä asettaa edelleen lisävaatimuksia paperin raaka-aineille ja valmistusprosesseille.

15

Jotta paperipohjainen viestintä olisi kilpailukykyinen sähköisen viestinnän rinnalla, paperituotteiden painojäljen edellytetään edelleen paranevan. Otettaessa huomioon voimakas pyrkimys paperin neliömassan pienentämiseksi, paperilaatujen vähittäinen ja hidas kehitys ei tässä tilanteessa riitä, vaan tarvitaan voimakkaampaa kehitystä , V 20 paperin laadun kehityksessä.

• · • » ·,· j Sellukuidun huokos- ja ontelotäyttöä on tutkittu jo vuosien ajan. Tutkimusten mukaan • » ·,*·· etuja ovat mm. parempi täyteaineretentio paperin valmistuksessa, mahdollisuus nostaa :<tf: paperin täyteainepitoisuutta, viiran likaantumisen ja kulumisen väheneminen ja paperin : *.· 25 pölyämisen väheneminen. Titaanidioksidin käytöstä tässä yhteydessä ovat raportoineet

Scallan et ai. Patenttijulkaisuissa US 2,583,548 ja 3,029,181 on kuvattu menetelmiä, joissa kalsiumkarbonaattia saostetaan kuitujen sisään ja pinnoille käyttäen kahta veteen hyvin liukenevaa suolaa, esim. kalsiumkloridia ja natriumkarbonaattia.

! » * · . Menetelmän haittapuolena on liukoisen sivutuotteen syntyminen, joka on pestävä pois * » t 30 ennen kuidun käyttöä paperin valmistuksessa. Tämä lisää veden tarvetta, minkä takia i » menetelmä ei ole kovin toteuttamiskelpoinen. Toinen haittapuoli ko. menetelmissä on '"· kemialliset muutokset sellukuidun pinnalla, jotka johtavat paperin lujuuden

* · I

; merkittävään pienentymiseen käytettäessä kuituja paperinvalmistuksessa.

3 109483

Julkaisussa JP 62-162098 on kuvattu menetelmä, jossa hiilidioksidia johdetaan sellun ja kalsiumhydroksidin vesilietteeseen, jolloin kalsiumkarbonaatti saadaan saostumaan. Menetelmän haittapuolena on se, että käsittely toteutetaan alhaisessa sellun sakeu-5 dessa. Tällöin merkittävä osa karbonaatista saostuu bulkkiliuokseen ja kuitujen pinnalle eikä kuitujen sisällä, jolloin paperin lujuus jää melko alhaiseksi. Lisäksi alhaisessa sellun sakeudessa tarvittava veden määrä ja edelleen teollisessa mittakaavassa tarvittavien kiteytysreaktoreiden tilavuus tulee hyvin suureksi, mikä ei ole taloudellista. Koska veden käyttöä pyritään myös sellu- ja paperiteollisuudessa pienentämään lopul-10 lisen tavoitteen ollessa suljettu kierto, asettaa kyseinen pyrkimys kuvatun menetelmän toteutuksen alhaisessa sellun sakeudessa perin kyseenalaiseksi.

US-patentissa 5,223,090 on puolestaan kuvattu menetelmä, jossa kalsiumkarbonaatin saostus hiilidioksidilla toteutetaan paineistetussa kiekkojauhimessa keskisakeassa 15 sellususpensiossa (sakeus 5-15 p-%). Menetelmällä on saavutettu paremmat paperin lujuusominaisuudet aikaisempiin täyttömenetelmiin verrattuna. Menetelmän merkittävänä haittapuolena on kuitenkin jauhintenen nopea kuluminen, sillä kalsiumkarbonaatti ja sen raaka-aine kalsiumhydroksidi ovat erittäin kuluttavia. Lisäksi menetelmään kuuluu matalasakeusvaihe ennen karbonaatin saostusta, jossa kalsiumhydroksidi se-20 koitetaan sellun kanssa. Tällöin veden tarve ei ole itse asiassa yhtään pienempi kuin aikaisemmissa menetelmissä, mikä rajoittaa menetelmän soveltuvuutta tuotantomitta-·.·. kaavaan.

4 109483

Edellä mainitussa patentissa Fl 100670 kuvatun keksinnön tarkoituksena oli poistaa edellä esitetyt epäkohdat. Erityisesti keksinnön tarkoituksena oli tuoda esiin uusi menetelmä täyteaineen lisäämiseksi selluloosakuituperäiseen massaan siten, että lisäys voitaisiin suorittaa keskisakeassa kuitususpensiossa hallitusti.

5

Keksinnön tarkoituksena oli edelleen tuoda esiin uusi menetelmä täyteaineen lisäämiseksi selluloosakuituperäiseen massaan siten, että täyteaineelle saataisiin parempi retentio ja täyteaineet eivät huuhtoutuisi aiemmassa määrin pois veden mukana paperinvalmistusprosessissa. Edelleen keksinnön tarkoituksena oli tuoda esiin uusi mene-10 telmä täyteaineen lisäämiseksi selluloosakuituperäiseen massaan siten, että massasta valmistettavan paperin taivutusjäykkyys olisi korkeampi kuin käytettäessä kaupallisia täyteaineita. Edelleen keksinnön tarkoituksena oli poistaa prosessiveden käsittelyssä olevia ongelmia, joita aiheuttavat juuri veden mukana prosessista huuhtoutuvat täyteaineet. Erityisesti keksinnön tarkoituksena oli tuoda esiin menetelmä täyteaineiden li-15 säämiseksi massaan siten, että menetelmä mahdollistaisi entistä korkeamman täy-teainepitoisuuden käytön paperissa siten, että myös retentio säilyisi hyvänä.

Kyseisessä julkaisussa lähdettiin siitä, että täyteaine lisätään selluloosakuitususpensi-oon keskisakeudessa, jossa massan ollessa fluidisoidussa tilassa siihen lisätään kal-20 siumhydroksidia, joka seostetaan kalsiumkarbonaatiksi hiilidioksidilla.

Pääasiallisena ongelmana on kuitenkin, kuinka sekoittaa hyvin suuri kaasumäärä ver- raten pieneen massavirtaukseen. Kuten patentissa FI-B-100670 on todettu, olisi edul- • ,·. lista voida suorittaa sekoitus massan sakeuden ollessa korkea, selvästi yli 1%. Kysei- , ·. : 25 sessä patentissa asia on ratkaistu paineistamalla kaasu ja fluidisoimalla kaasun, mas- » 1 · , · · . san ja nesteen seos. Näin toki voidaan tehdä, mutta kyseisessä prosessissa on aina- »· « • · ·. kin kaksi ongelmaa.

. Eräänä ongelmana on paineistamiseen ja sekoittamiseen kuluvan energian määrä.

30 Laitos, jonka kapasiteetti on noin 100 tonnia päivässä, tarvitsee näihin toimenpiteisiin ’:' helposti energiaa yli 200 kW.

· · 1 5 109483

Toisena merkittävänä ongelma on kaasuvolyymi. Tarvittavan hiilidioksidin kaasuvolyy-mi voi olla 0,1 - 0,5 nm3/kg sellukuitua. Jos massan tai massasulpun (sellukuidun ja veden seos) sakeus on esimerkiksi 4 %, niin kaasun ja massasulpun tilavuuksien suhde tulee olemaan 4 - 20. Paineistamalla seos 10 barin paineeseen tilavuuksien suh-5 teeksi tulee 0,4 - 2. Teknisesti toteutettavissa olevana tilavuussuhteena kuitenkin pidetään alle 0,3:n olevaa suhdetta, kun sekoittaminen tehdään fluidisoivassa sekoittajassa. Toisin sanoen edes seoksen paineistamisella ei päästä teknisesti hyvälle alueelle, mikä luonnollisesti johtaa heikentyneeseen hyötysuhteeseen. Paineen nostaminen yli 10 bar on puolestaan toki mahdollista, mutta yleensä laitetekniikka vaikeutuu 10 mentäessä yli 10 barin paineen.

Kun vielä huomioidaan se, että kaasuna kalsiumhydroksidia saostettaessa on edullisinta käyttää savukaasua, jonka hiilidioksidi hyödynnetään, kaasuvolyymi kasvaa entisestään. Normaalisti savukaasu sisältää noin 20 % hiilidioksidia. Tällöin kaasun ja 15 massasulpun tilavuussuhde 10 barin paineessa tulisi olemaan 2-10. Käytännössä sekoitus on teknisesti mahdotonta patentin FI -B-100670 kuvaamalla menetelmällä.

Esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän eräälle edulliselle suoritusmuodolle massan käsittelemiseksi täyteaineella on ominaista, että massa ja hiilidioksidipitoinen 20 kaasu syötetään pyörivään rumpuun massan sakeuden ollessa rummun syöttöpäässä 2 - 20%, edullisesti 3 - 7%, ja että massalle saostuu ja/tai kiteytyy käsittelyn aikana ·': kalsiumkarbonaattia määrän ollessa vähintään 20 paino-%, edullisesti yli 50 paino-%, :··: jopa yli 100 paino-% massan kuivapainosta. Kaasun hiilidioksidipitoisuus on yli 10%, edullisesti 10 - 25% silloin, kun kyseessä on savukaasu ja edullisesti yli 80% silloin, ' · t j 25 kun kyseessä on tekninen hiilidioksidikaasu.

6 109483

Keksinnön eräälle toiselle edulliselle suoritusmuodolle on ominaista, että massan mukana syötetään rumpuun kalsiumhydroksidia. Kalsiumhydroksidi reagoi kaasussa olevan hiilidioksidin kanssa ja kuiduille saostuu kalsiumkarbonaattia.

5

Keksinnön eräälle kolmannelle edulliselle suoritusmuodolle on ominaista, että rumpu on väliseinillä jaettu vähintään kahteen osaan, edullisesti yli kolmeen osaan. Väliseinissä on läpimeno eli aukko, josta massa ja kaasu pääsevät seuraavaan rumpuosaan. Väliseinien tarkoituksena on estää liiallinen kaasun sekoittuminen rummun eri osien 10 kesken. Täten rummun eri osissa voidaan ylläpitää selvästi erilainen kaasukoostumus.

Keksinnön eräälle neljännelle edulliselle suoritusmuodolle on ominaista, että rummun pituuden ja halkaisijan suhde on kahden ja viidentoista välillä, edullisesti neljän ja kahdeksan välillä. Tällaisella rumpugeometrialla voidaan varmistaa, että sekä massa 15 että kaasu virtaavat tulppavirtamaisesti rummun läpi.

Keksinnön eräälle viidennelle edulliselle suoritusmuodolle on ominaista, että rummun halkaisija on yhden ja neljän metrin välillä, edullisesti puolentoista ja kahden ja puolen metrin välillä. Tällaisella rakenteella saadaan sopiva sekoitusteho massan pyöriessä 20 rummussa.

·’ : Keksinnön eräälle kuudennelle edulliselle suoritusmuodolle on ominaista, että massan :*: keskimääräinen viipymäaika rummussa on tyypillisesti kolmen ja kolmenkymmenen minuutin välillä, edullisesti viiden ja viidentoista minuutin välillä.

25 ’ ”: Muut keksinnön mukaiselle menetelmälle ja laitteistolle tunnusmerkilliset piirteet käyvät ' ”: ilmi oheisista patenttivaatimuksista.

,,..: Seuraavassa keksinnön mukaista menetelmää ja laitteistoa selitetään yksityiskohtai- , · · ·. 30 semmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista • t kuvio 1a esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista käsittelyrumpua » * »* * sivuttaiskuvantona, kuvio 1b esittää leikkauksena A-A kuvion 1a mukaista käsittelyrumpua, I » ♦ · * 7 109483 kuvio 2 esittää kuvioiden 1a ja 1b mukaisen käsittelyrummun toimintaa, ja kuvio 3 esittää keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaista käsittely- rumpua.

5 Kuvioissa 1a ja 1b esitetään kaavamaisesti keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista käsittelyrumpua. Kyseinen rumpu 10 koostuu edullisesti sylinterimäisestä vaipasta 12, joka tosin voi olla myös kartiomainen tai osittain kartiomainen ja osittain sylinterimäinen. Eräänä rakennevaihtoehtona voi kyseeseen tulla myös poikkileikkaukseltaan monikulmiomainen käsittelyrumpu, jolloin rumpu muodostuisi vaikkapa viidestä 10 tai kuudesta suorakaiteen tai puolisuunnikkaan muotoisesta levyosasta, jotka on yhtä pitkiltä reunoiltaan liitetty yhteen käsittelyrummuksi.

Rumpu 12 on rei’ittämätön ja edullisesti varustettu sisäpinnaltaan esimerkiksi listoilla 14, jotka ulottuvat joko kokonaan rummun päästä toiseen tai ainakin lähes koko rum-15 mun pituudelle joko suoraan rummun akselin suunnassa tai siitä jompaankumpaan suuntaan poiketen. Listojen 14 suunnalla voidaan jossakin määrin vaikuttaa kuitusus-pension viipymäaikaan rummussa. Tosin sama vaikutus saadaan aikaan myös rummun 12 kallistusta muuttamalla. Listojen 14 korkeus on luokkaa 10 % rummun 12 halkaisijasta, edullisesti noin 100 - 250 mm. Toisaalta listojen 14 korkeuteen vaikuttaa 20 rummun 12 pyörintänopeus, joten korkeus tulee sovittaa aina pyörintänopeuden kanssa yhteensopivaksi.

;·*: Keksinnön erään lisäsuoritusmuodon mukaan listat 14 voidaan muotoilla enemmän kauhamaisiksi, jolloin niiden sisempi pää 16 on taivutettu rummun pyörintäsuuntaan.

•. < j 25 Kyseinen taitettu osa 16 edesauttaa massan pysymistä listan päällä.

I » · ,··. Kuviossa 1a on vielä esitetty kouru 18, jota pitkin kuitususpensio syötetään käsittely- rumpuun 12. Kouru 18 johtaa kuitususpension joko rummun 12 mukana pyörivän rummun päätylevyn 20 keskeisestä aukosta 22 tai vaihtoehtoisesti kiinteässä pyöri- » · ...( 30 mättömässä rummun suhteen tiivistetyssä päätylevyssä olevasta aukosta rummun 12 sisälle. Tarvittaessa voidaan kouru korvata kiinteästi rummun joko pyörivässä tai kiin- * ' ' teässä päätylevyssä olevalla yhteellä, jolloin mahdollistetaan huolellinen jäännöskaa- ’' ” * sujen keräily rummusta.

» * * »

• I

β 109483

Rummun 12 toinen pääty on kuvion suoritusmuodossa varustettu rummun 12 suhteen tiivistetyllä kiinteällä päätyseinällä 24, johon on järjestetty yhde 26 rummusta poistettavaa käsiteltyä kuitususpensiota varten ja yhde 28 rumpuun syötettävää hiilidioksidipi-5 toista kaasua varten. Kuvioissa ei ole esitetty rummun pyörittämiseen käytettyjä laitteita, jotka ovat sinänsä tunnettuja. Eräs tapa järjestää rumpu pyöritettäväksi on kiinnittää rummun ympärille ainakin kahteen kohtaan rummun pituutta vahvat vanteet ja niille kiskot, jotka asetetaan konealustan päälle järjestetyille rullille niin, että rumpu pääsee pyörimään rullien varassa. Varsinainen käyttömoottori voidaan järjestää toisen 10 kiskon yhteyteen järjestetyn hammastangon kanssa yhdessä toimivaksi.

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen rummun 12 toimintatapaa, toisin sanoen massan liikerataa rummun pyöriessä. Massa joutuu rummun 12 sisäpinnalle syötettäessä kui-tususpensio kourusta 18 tai vastaavasta yhteestä rumpuun 12. Rummun 12 pyöriessä 15 massa nousee listojen 14 kannattamana ylöspäin. Kun massa saavuttaa tietyn korkeuden, jonka määrää sekä rummun 12 pyörimisestä aiheutuva keskipakovoima että kuitususpension kitka listojen 14 suhteen, se putoaa alas rumpua 12 vasten painovoiman ansiosta. Ainoa toiminnan kannalta rajoittava tekijä on se, että rummun 12 pyörimisliikkeestä syntyvän keskipakovoiman tulee pysyä pienempänä kuin painovoima. 20 Toisin sanoen rumpua 12 ei saa pyörittää niin nopeasti, että kuitususpensio ei pääse putoamaan rummun 12 sisäpinnalta pois ollenkaan.

* ; ·: Laitteen toimiessa kuitususpensio putoaa rummun 12 kaasuthan läpi ja iskeytyy al- haalla rummun 12 pintaan. Pudotessaan kaasuthan läpi ja etenkin iskeytyessään rum-25 mun 12 pintaan ja pisaroituen siinä massa on tehokkaassa kontaktissa kaasuthan ja siellä olevan hiilidioksidin kanssa. Mikäli kuitususpension pisaroitumista halutaan te- t * * hostaa, voidaan rummun sisälle järjestää vaikkapa rummun 12 pituussuuntaisia tankoja, levyjä, listoja tai vastaavia niin, että rummun sisälle syntyy enemmän törmäys- ....; pintoja.

.··, 30 • , Kun rumpu 12 pidetään pituussuunnassa lievästi kallellaan, tai kun listat 14 kallistetaan hieman poistopäätyä kohti syöttäviksi, massa etenee jokaisella rummun 12 kierroksella pienen matkan syötöstä poistoa kohti. Osittain jo pelkkä massan syöttäminen rumpuun » · 9 109483 saa aikaan saman toiminnon, mutta vain sellaisessa rummussa, jossa ei ole väliseiniä tai muita esteitä massan virtaukselle rummun syöttöpäästä poistopäätyyn.

Kuvio 3 esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista rumpua 12 ku-5 vattuna leikattuna sivusuunnasta. Rummun 12 sisälle on järjestetty ainakin yksi väliseinä 30, joskin rumpuun 12 on edullista jäljestää enemmän kuin yksi väliseinä 30. Väliseinien 30 tarkoitus on estää kaasun vapaa sekoittuminen rummun 12 sisällä ja samalla ikään kuin muodostaa useampia käsittelyvyöhykkeitä tai -kammioita 32 rummun 12 sisälle.

10

Erään rakennevaihtoehdon mukaan väliseinissä 30 on suhteellisen pieniä reikiä, luokkaa 10% rummun 12 poikkipinta-alasta. Tällä tavalla voidaan pitää heikommat kaasut erillään vahvemmista kaasuista ja siten saada parempi hyötysuhde.

15 Erään toisen rakennevaihtoehdon mukaan väliseinissä 30 on ainoastaan yksi aukko 34 keskellä, jota kautta kuitususpensio siirretään rummun 12 kammiosta toiseen. Tätä tarkoitusta varten kunkin väliseinän 30 yhteyteen on järjestetty nostoelimiä tai kouruja, joiden kautta kuitususpensio pääsee siirtymään ensin väliseinässä 30 olevan aukon 34 alareunan tasolle ja sitten siitä läpi rummun 12 toiseen kammioon 32.

20

Kuviossa 3 kuvattu laite toimii siten, että sen toisesta päästä kourua 18 (esitetty kuvi- : ossa 1a) pitkin syötetään kuitususpensio ja sen mukana kalsiumhydroksidi rummun 12 » " * sisään. Hiilidioksidipitoinen kaasu, joka siis voi olla joko teollisesti valmistettu hiilidiok- .:: sidi tai savukaasu, syötetään rummun 12 vastakkaisessa päässä olevasta yhteestä 28 : 25 rumpuun. Kun tuoretta käsittelykaasua virtaa koko ajan yhteestä 28 rumpuun 12, pyrkii ;' ‘ *: rummussa 12 jo aiemmin ollut kaasu virtaamaan eteenpäin, jolloin se kulkeutuu joko . väliseinässä 30 olevien aukkojen tai siinä olevan keskeisen aukon 34 kautta seuraa- I · · vaan kammioon 32 vastavirtaan kuitususpension kulkusuuntaa vastaan. Samalla kaa- ;··· sun virratessa vastavirtaan sen hiilidioksidipitoisuus laskee hiilidioksidin reagoidessa 30 kuitususpension joukossa olevan kalsiumhydroksidin kanssa. Toisin sanoen tullaan I * * ' , tilanteeseen, jossa kuitususpension virtaussuunnasta katsottuna ensimmäisessä kä- sittelykammiossa kuitususpensiossa olevan kalsiumhydroksidin pitoisuus on suurim-

»MM

millään ja kyseisessä kammiossa olevan kaasun hiilidioksidipitoisuus pienimmillään.

» » » I » i I » 10 109483

Kuitenkin vapaan kalsiumhydroksidin suuri määrä saa aikaan sen, että se pystyy reagoimaan pienenkin hiilidioksidimäärän kanssa, jolloin hiilidioksidi saadaan käytettyä tehokkaasti hyväksi.

5 Aivan vastaavasti rummun toisessa päässä, lähellä poistoa, kalsiumhydroksidin määrän kuitususpensiossa ollessa vähäinen on hiilidioksidin määrä kaasussa suuri, jolloin varmistetaan se, että kaikki kalsiumhydroksidi saatetaan kosketuksiin hiilidioksidin kanssa maksimaalisen kalsiumkarbonaattimäärän saostamiseksi.

io Käsittelyn jälkeen rummusta 12 poistuu yhteen 26 kautta massaa, joka nyt sisältää huomattavan määrän kalsiumkarbonaattia, yli 10 paino-%, mutta edullisesti paljon enemmän, jopa 10-15 kertaa enemmän. Rummusta 12 poistuu myös kaasua, jonka hiilidioksidipitoisuus on alentunut syöttökaasupitoisuudesta sen määrän, mikä on sitoutunut massaan karbonaattimuodossa.

15

Esimerkki

Rummussa käsitellään noin 100 tonnia tuotemassaa päivässä. Sopiva rummun 12 pituus on noin 12 metriä ja sopiva halkaisija noin 2,2 metriä. Rummun 12 sopiva kierrosluku on 15 kierrosta minuutissa ja läpimenoaika noin 15 minuuttia. Tällöin massa 20 tulee rummun 12 pyöriessä putoamaan noin 230 kertaa, jonka aikana saadaan hyvä kontakti massan, kalsiumhydroksidin ja kaasussa olevan hiilidioksidin välillä. Suuri * * ; .· määrä pudotuksia takaa lähes jatkuvan hyvän sekoituksen.

» » I · k ·,· · Massa eli kuitususpensio tulee täyttymään tehokkaasti täyteaineella eli kalsiumkar- ;’*.j 25 bonaatilla. Sopiva kalsiumkarbonaattimäärä voi olla noin 100 paino-% kuidun kuivapai- ; nosta. Tällöin syöttömassan määrä on noin 50 tonnia päivässä.

i i > t •

Hiilidioksidipitoinen kaasu voi olla lähes sataprosenttinen tekninen hiilidioksidi. Edullista on kuitenkin käyttää hiilidioksidipitoista savukaasua esimerkiksi meesauunista. Tällöin . *"; 30 kaasun hiilidioksidipitoisuus yleensä on 10 - 25 %, normaalisti noin 15 - 20%.

1 f f « » * » , Edellä esitetyn menetelmän etuja ovat mm. alhainen energiankulutus ja kyky hyödyn-

Iitti tää kaasuja, joissa on alhainen hiilidioksidipitoisuus. Rummun energiantarve on esi- I I I t (tili 11 109483 merkin mukaisessa rummussa noin 50 kW, mitä on pidettävä alhaisena verrattuna moneen fluidisoivaan kemikaalisekoittajaan ja siihen liittyviin oheislaitteisiin. Rumpu-ratkaisu ei vaadi mitään oheislaitteita kuten kaasukompressoreita. Korkeintaan tarvitaan poistokaasupuhallin, jolla viedään rummun poistokaasut eteenpäin.

5

Paitsi edellä kuvatuilla pyörivillä rummuilla on kuitususpension joukossa oleva kalsium-hydroksidi mahdollista saattaa kosketuksiin hiilidioksidin kanssa myös kiinteässä rummussa, jonka sisälle on järjestetty akseli radiaalisine sekoitusvarsineen. Sekoitusvar-silla massaa pöyhitään niin, että kaasutilassa oleva hiilidioksidi pääsee intiimiin koskelo tukseen massapartikkelien ja etenkin niissä olevan kalsiumhydroksidin kanssa. Käytettävän rummun koko voi olla hieman edellä esitettyä pienempi johtuen siitä, että rummun täytösaste massalla voi olla hieman suurempi. Vastaavasti sekoitinakselin pyörintänopeuden tulisi olla luokkaa 10-30 kierrosta minuutissa, jotta riittävä sekoittuminen kuitususpension ja kaasun välillä olisi varmaa. Tässä suoritusmuodossa käy-15 tettävän rummun koko halkaisija on luokkaa 0,3 - 1,5 metriä, edullisesti 0,5 - 1,0 metriä ja pituuden suhde halkaisijaan 4 - 25, edullisesti 5-12. Toisin sanoen tällainen kiinteä rumpu olisi hieman pidempi ja halkaisijaltaan pienempi kuin pyörivä rumpu. Muilta prosessiin vaikuttavilta ominaisuuksiltaan, kuten esimerkiksi viiveajaltaan, tämä suoritusmuoto vastaa aiemmin kuvattua ratkaisua. Siten myös tämä kiinteä rumpu voi-20 daan haluttaessa jakaa kahteen tai useampaan kammioon.

Kuten edellä esitetystä huomataan, on kehitetty uudentyyppinen ja taloudellinen tapa " saattaa kalsiumhydroksidipitoinen kuitususpensio tekemisiin hiilidioksidin kanssa.

. . Edellä olevasta on huomattava, että keksinnön selityksessä on esitetty ainoastaan ; 25 muutamia keksinnön edullisia suoritusmuotoja ilman mitään tarkoitusta rajata keksin- töä koskemaan pelkästään mainittuja rakenteita ja menetelmiä. Siten esimerkiksi eri kuvioissa esitettyjä yksityiskohtia voidaan vapaasti käyttää jonkin toisen kuvion yhtey-···’ dessä tai selitystekstissä muutoin kuvattujen ratkaisujen kanssa, vaikka sitä ei ehkä ole yksityiskohtaisesti edellä ehdotettu. Siten edellä esitetyn pohjalta on selvää, että ‘ ‘ 30 oheiset patenttivaatimukset määrittelevät yksin keksinnön suojapiirin laajuuden.

M»

Claims (25)

109483

1. Menetelmä paperinvalmistuksessa käytettävän kuitususpension saattamiseksi kosketuksiin kaasumaisen kemikaalin kanssa tarkoituksella antaa kyseisen kaasumai- 5 sen kemikaalin reagoida kuitususpensiossa olevan tai siihen syötettävän ensimmäisen kemikaalin kanssa paperinvalmistuksessa käytettävän kemikaalin synnyttämiseksi, tunnettu siitä, että johdetaan kuitususpensio ja ensimmäinen kemikaali käsittelyrumpuun (12), johdetaan rumpuun (12) mainittu kaasumainen kemikaali, ja 10 - sekoitetaan kuitususpensiota rummussa (12) kaasumaisen kemikaalin saatta miseksi kosketuksiin kuitususpensiossa olevan ensimmäisen kemikaalin kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu sekoittaminen suoritetaan pyörittämällä rumpua (12). 15

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu sekoittaminen suoritetaan pyörittämällä rummun (12) sisälle järjestettyä sekoitinfaitetta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu en-20 simmäinen kemikaali syötetään rumpuun (12) yhdessä kuitususpension kanssa. !

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu kaa-sumainen kemikaali syötetään rumpuun (12) kuitususpensioon nähden rummun (12) . vastakkaisesta päästä. I I I ')* · 25 « · ·

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rumpu (12) jaetaan useampiin käsittelyvyöhykkeisiin. i · ·

7. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rumpua pyö- I · 30 ritetään nopeudella 10-20 kierrosta minuutissa.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitususpen- ‘: ‘: siota sekoitetaan rummussa 3-30 minuutin ajan. » 13 109483

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitususpen-siota sekoitetaan rummussa 5-15 minuutin ajan.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu kaa sumainen kemikaali on hiilidioksidi.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu kaasumainen kemikaali on hiilidioksidipitoinen savukaasu. 10

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu ensimmäinen kemikaali on kalsiumhydroksidi.

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitususpen-15 sio syötetään rumpuun (12) keskisakeudessa.

14. Laitteisto paperinvalmistuksessa käytettävän kuitususpension saattamiseksi kosketuksiin kaasumaisen kemikaalin kanssa tarkoituksella antaa kyseisen kaasumaisen kemikaalin reagoida kuitususpensiossa olevan tai siihen syötettävän ensimmäisen 20 kemikaalin kanssa paperinvalmistuksessa käytettävän kemikaalin synnyttämiseksi, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu rumpu (12), siinä olevat yhteet rumpuun (12) syötettävälle kuitususpensiolle (18), mainitulle kaasumaiselle kemikaalille (28) ja rum-musta (12) poistettavalle käsitellylle kuitususpensiolle (26) sekä laitteet mainitun kaa-• ,·. sumaisen kemikaalin ja kuitususpension sekoittamiseksi keskenään. . : 25

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainitut sekoi-tuslaitteet koostuvat rummun (12) pyörityslaitteista. * ♦ t .

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainitut sekoi- • · 30 tuslaitteet koostuvat rummun (12) sisäpinnalle kiinnitetyistä listoista (14). » t t 14 109483

17. Patenttivaatimuksen 15 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainitut sekoi-tuslaitteet koostuvat rummun (12) sisälle jäljestetyistä tangoista tai vastaavista tör-mäyspinnoista.

18. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainitut sekoi- tuslaitteet koostuvat kiinteän rummun sisälle jäijestystä pyöritettävästä akselista ja sille kiinnitetyistä sekoitusvarsista.

19. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että rummun hallo kaisija on 1 - 4 metriä.

20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että rummun halkaisija on 1,5 - 2,5 metriä.

21. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kuitususpension syöttöyhde (18) ja kaasumaisen kemikaalin syöttöyhde (28) ovat rummun (12) vastakkaisissa päissä.

22. Patenttivaatimuksen 18 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että rummun hal-20 kaisija on 0,3 -1,5 metriä.

23. Patenttivaatimuksen 19 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että rummun hal- .,..: kaisija on 0,5 -1,0 metriä. • I • · ' ·’ · 25

24. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että rumpu (12) on ...” jaettu kahteen tai useampaan kammioon (32) väliseinillä (30).

25. Patenttivaatimuksen 24 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittuun väli-. seinään (30) on järjestetty yksi tai useampia aukkoja (34), joilla mahdollistetaan kaa- 30 sun ja kuitususpension siirtyminen kammiosta toiseen. 109483