FI85036C - Foerfarande foer minskning av energifoerbrukningen vid raffinering av cellulosahaltigt material. - Google Patents

Description

1 85036

Menetelmä energiankulutuksen vähentämiseksi raffinoita-essa selluloosapitoista ainetta 5 Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä energiankulutuksen vähentämiseksi raffinoitaessa lastujen tai kuitususpension muodossa olevaa selluloosapitoista ainetta määriteltyihin fysikaalisiin ominaisuuksiin.

10 Mekaanisen massan valmistaminen lastuista sekä kuiduksi jauhetun sulpun jauhaminen toivottujen ominaisuuksien aikaansaamiseksi vaativat huomattavan energiainvestoinnin. Energiakustannukset tällaisen sulpun valmistamisesta sekä sen käsittelemisestä hyvien paperinmuodostusomi-15 naisuuksien aikaansaamiseksi muodostavat oleellisen osan valmistuskuluista, ja vuosien aikana on kiinnitetty suurta huomiota tämän energiankulutuksen vähentämiseen.

Osa huomiosta kiinnitettiin raffinointi/jauhatustyössä 20 käytettyjen laitteistojen, nk. raffinöörien rakenteel listen yksityiskohtien parantamiseen, mutta myös täysin uusia rakenteita on esitetty ja otettu myöskin käyttöön. Lisäksi on olennaisesti parannettu raffinointielimiä, raffinöörin levysegmenttejä, jotka sisältyvät raffinöö-25 reihin ja ovat olennaisen tärkeitä raffinointia suoritettaessa sekä segmenttikuvioiden muotoon ja aineenva-lintaan että valmistusmenetelmään nähden.

Mitä tulee lastujen raffinointiin on niiden esikäsittely 30 osoittautunut suureksi edistysaskeleeksi. Tässä käsitte lyssä käytettiin paineenalaista höyryä valmistettaessa termomekaanista massaa, mutta kemiallis-mekaanisen massan valmistuksessa käytettiin myös kemikaaleja. Näiden valmistusmenetelmien kehittäminen ei kuitenkaan 35 tähdännyt pelkästään energiankulutuksen vähentämiseen vaan myös massan ja tämän myötä valmistettavan paperin 2 85036 ominaisuuksien parantamiseen ja uusien kehittyneempien tuotteiden aikaansaamiseen.

Kehitys raffinointitekniikassa on harpannut pitkän as-5 keleen eteenpäin, mutta energiankulutus muodostaa edelleen suuren ongelman.

Esillä olevan keksinnön kohteena on oikaista tämä tilanne.

10

Keksintö perustuu ajatukseen, että jauhatus/raffinointi-vaiheessa tulee olla suhde energiankulutuksen ja tietyn massan ominaisuuden ja raffinöörissä vallitsevien kemiallisten olosuhteiden välillä erityisesti siinä osassa 15 raffinööriä, jossa kuitu paljastuu kuljetettaessa ainetta laitteiston läpi ja sitä myös käsiteltäessä, nimittäin pyörivien jauhatuslevyjen välisessä jauhatusvyöhykkeessä .

20 Keksinnön mukaan havaittiin yllättäen, että energiankulutusta voidaan huomattavasti vähentää jos lisätään alkalia selluloosaaineeseen raffinöörissä ja jos alkali lisätään aineeseen jauhatusvyöhykkeessä tai välittömästi ennen kuin aine kulkeutuu mainittuun vyöhykkeeseen. On 25 olennaisen tärkeätä, että alkalia ei lisätä liikaa. Lisättävä määrä on annosteltava huolella ja siksi mas-sasuspension pH-arvo on mitattava ja lisäys tehtävä sen mukaisesti.

30 Keksinnön mukaisesti todettiin myös, että alkalia on lisättävä tietty kriittinen määrä, nimittäin 0,05-9 kg/tonni laskettuna NaOH:na. Tällä tavalla saavutetut yllättävät tekniset vaikutukset selostetaan yksityiskohtaisemmin seuraavassa taulukoiden ja niihin liittyvien 35 käyrien avulla.

3 8 5 O O 6

On ollut ennestään tunnettua lisätä erilaisia kemikaaleja selluloosasulppuun sen kulkiessa raffinöörin jauha-tusvyöhykkeen läpi. Esimerkkinä tällaisista menetelmistä voidaan mainita sulfiittiliuosten lisääminen sulpun 5 ominaisuuksiin vaikuttamiseksi. Mekaanisen massan perok-sidivalkaisun yhteydessä on ehdotettu, että valkaisuke-mikaalit lisätään jauhatusvyöhykkeessä. Peroksidin ohella valkaisukemikaalit voivat sisältää silikaattia ja kompleksointiainetta ja lisäksi alkalia. Nämä mene-10 telmät ovat kuitenkin kaukana esillä olevan keksinnön piiristä, eikä niitä näin ollen käsitellä lähemmin.

Keksintöä kuvaillaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin kahden esimerkin avulla, jotka esittävät vertailevia Ib kokeita ja viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuviot 1 ia 2 esittävät energiankulutuksen sen alkalimää-rän funktiona, joka lisätään tietyssä osoitetussa veto-indeksissä vastaavasti valonha jontakertoimessa, ja kuviot 3 ia 4 esittävät valon absorptiokertoimen ja 20 hajonneen siniheijastuksen sen alkalimäärän funktiona, joka lisätään jauhatusvaiheessa yhtä suuren energiankulutuksen saavuttamiseksi.

Termomekaanista massaa valmistettiin koetehtaassa seu-25 raavan periaatteen mukaisesti: kuusipuulastuerän aksep- tifraktio höyrytettiin 100°C:ssa 15 minuutin ajan, jonka jälkeen se kyllästettiin vedellä. Lastut, joiden kuiva-ainepitoisuus oli 39 %, esikuumennettiin 127°C:ssa 5 minuutin ajan suoraan höyryllä. Tämän jälkeen lastut 30 jauhettiin jauhatusvaiheessa eri jauhatusasteiseksi sulpuksi. Jauhatusvaiheessa lisättiin 4 kg NaOH/tonni uunikuivia lastuja, jotta keksinnön mukaisesti saavutettaisiin sähköenergian minimaalinen kulutus tietyllä vetolujuusindeksillä ja valonhajontakertoimella. Katso 35 kuvioita 1 ja 2. Vertailusulppu valmistettiin samalla tavalla kuin edellä sillä erolla, että jauhatusvaiheessa 4 85036 lisättiin ainoastaan vettä tavanomaiseen tapaan (laimen-nusvettä lisätään aina jauhettaessa lastuja mekaanisen massan valmistamiseksi). Vertailusulppua valmistettiin myös eri jauhatusasteita. Tämän jälkeen verrattiin alka-5 lilla käsitellyn massan ja vertailumassan ominaisuuksia seuraavan taulukon 1 mukaisesti. Tässä tapauksessa massojen ominaisuuksia verrattiin ehdottoman vetolu-juusindeksiarvon perusteella. Kaikki ominaisuudet on määritetty SCAN:in mukaisesti paitsi STFI-tikkujen 10 määrä, joka on suhteellisen uusi optinen menetelmä, joka kuvataan STFI-Information sarjassa A nro 429, ja valon absorptiokerroin k, mitattuna 457nm:ssä SCAN-tutkimuksen nro 107 mukaan.

ib muuimL A

Massan ominaisuudet Vertailumassa Keksinnön mukainen 20 massa

Vetoindeksi, kNm/kg 32 32

Vetojäykkysindeksi, Nm/kg 3,2 4,0

Repäisyindeksi, Nm2/kg 9,6 9,9 25 Tiiviys, kg/m3 340 360

Jauhatusaste, ml CSF 275 350 STFI-tikkupitoisuus, määrä/g 3700 2900 DKM uutos, % 0,27 0,15 30 Valon hajonta- kerroin m2/kg 47,5 47,5

Valon absorptiokerroin m2/kg 7,0 7,0

Hajonnut siniheijastus, 35 % ISO 58,5 58,5

Valkaistu hajonnut sinihei jastus, % ISO 76,0 76,0 Sähköenergian kulutus, 5 ö 5 O 3 6 kWh/tonni 2100 1650

Massojen vertailusta esitetään vaihtoehtoinen kuvaus taulukossa 2. jossa vertailu suoritetaan yhtä suureen sähköenergian kulutukseen perustuen. Massojen ominaisuu-5 det on määritelty samalla tavalla kuin edellä.

TAULUKKO 2 10 Massan ominaisuudet Vertailumassa Keksinnön mukainen sulppu

Vetoindeksi, kNm/kg 32 37,0 15 Vetojäykkysindeksi, Nm/kg 3,2 4,3

Repimisindeksi, Nm2/kg 9,6 9,8

Tiiviys, kg/m3 340 380

Jauhatusaste, ml CSF 275 250 STFI-tikkupitoisuus, 20 määrä/g 3700 2400 DKM uutos, % 0,27 0,15

Valon hajonta- kerroin m2/kg 47,5 51,5

Valon absorptio- 25 kerroin, m2/kg 7,0 7,0

Hajonnut siniheijastus, % ISO 58,5 59,7

Valkaistu hajonnut sinihei jastus, % ISO 76,0 76,7 30 Sähköenergian kulutus, kWh/tonni 2100 2100

Taulukon 1 esittämä vertailu osoittaa, että keksinnön 35 mukaisella menetelmällä saavutetaan jopa 450 kWh/t säästöstä huolimatta sulppu, jolla on samat ja joissakin tapauksissa (repimisindeksi, STFI-tikkupitoisuus DKM ja jauhatusaste) jopa paremmat ominaisuudet. Tehtäessä 6 85036 taulukon 2 mukaista vertailua voidaan todeta kaikkien esim. sanomalehtipaperin kannalta tärkeiden ominaisuuksien huomattavasti parantuneen.

5 Mitään varmaa selitystä ominaisuuksien huomattavaan paranemiseen ja sähköenergian säästöön ei voida antaa. On kuitenkin oletettavaa, että happamien pääteryhmien neutralointi lisätyllä alkalilla johtaa puun ja massan kuitujen turpoamiskyvyn lisääntymiseen, mikä puolestaan 10 lisää sen kapasiteettia kerätä energiaa. Syy optimin olemassaoloon tällaisessa tapauksessa on se, että jos lisätään liikaa alkalia vähenee turpoaminen jälleen koska happamat pääteryhmät, jotka nyt ovat negatiivisesti varattuja, seulotaan positiivisten (alkalista tulevi-15 en) ionien vaikutuksesta.

Keksintö ei rajoitu esitettyihin esimerkkeihin, vaan sitä voidaan muunnella keksinnön ajatuksen piirissä.

Claims (1)

1. 7 85036 Patenttivaatimus Menetelmä energiankulutuksen vähentämiseksi raffinoitaessa/-jauhettaessa selluloosapitoista ainetta ennalta määrättyihin lujuusominaisuuksiin ja pienempään tikku- ja hartsipi-5 toisuuteen lisäämällä aineeseen alkalia kuituseinään sitoutuneiden hapanten ryhmien neutralisoimiseksi, jolloin alkali lisätään aineeseen raffinointivyöhykkeessä tai välittömästi ennen kuin aine kulkeutuu raf finointivyöhykkeeseen, tunnettu siitä, että alkali lisätään natriumhydroksidina 0,5 - 9 kg 10 massatonnia kohden, edullisesti 1 - 4 kg massatonnia kohden, jotta saavutettaisiin neutralisointi ilman ylimäärää. Förfarande för att reducera energikonsumtionen vid raffine-15 ring/malning av cellulosahaltigt material till i förväg bestämda styrkeegenskaper och med reducerad spet- och harts-halt, genom tillsats av alkali tili materialet för neutra-lisering av vid fiberväggen bundna, sura grupper, varvid alkalit tillsättes materialet i eller omedelbart före dess 20 inträde i malzonen, kännetecknat av att alkalit tillsättes i form av natriumhydroxid i en mängd av 0,5 - 9 kg per ton massa, företrädesvis 1 - 4 kg per ton massa, för neutrali-sering utan överskott.