NO163910B - Fremgangsm te ved regulering av oxygenblekningspros cellulose. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for regulering

av en oxygenblekningsprosess for cellulose hvor tremassestrøm-men tilføres alkali og oxygen og deretter føres til en blekningsreaktor.

I de blekningsprosesser som faller innenfor rammen for oppfinnelsen, settes først den nødvendige mengde alkali til cellulosen, hvoretter temperaturen reguleres og oxygen blandes inn i tremassen for å fjerne ligninet. Etter oxygentilsetningen føres massen til reaksjonstårnet (= reaktoren) hvor nivået for utløpsoverflaten er konstant. Vanligvis anvendes reaktorer hvor massen strømmer nedenfra og oppover, men også den motsatte fremgangsmåte kan anvendes. Reaktoren kan stå under trykk eller være uten trykk. I en reaktor som står under trykk kan delignifiseringen utføres ved temperaturer over 100°C. Alkaliets oppgave i prosessen er å binde de fremstilte reak-sjonsprodukter, hovedsakelig carbondioxydet, slik at forholdet mellom fritt alkali og oxygen i tilførselen må være korrekt.

I de prosesser hvor det anvendes trykk og som faller innenfor oppfinnelsens ramme, er trykket på hvert punkt i reaktoren summen av det hydrostatiske trykket i reaksjonsblandingen og trykket i toppen av reaktoren. I en prosess hvor det ikke anvendes trykk utgjøres trykket bare av det hydrostatiske trykket, og trykket i reaktortoppen er null.

Om den aktuelle prosess gjennomføres med svært sparsom alkali- og oxygendosering, skjer ikke delignifiseringen i ønsket grad og det resultat som oxygenblekningsmetoden skulle gi, oppnåes ikke. I det motsatte tilfellet, når prosessen gjennomføres med altfor store mengder av alkali og oxygen, fremskrider delignifiseringen langt, men en del av alkaliet og oxygenet forblir uforbrukt og går tapt.

Ettersom det er av stor betydning såvel for tremassens kvalitet som for prosessens økonomi, at delignifiseringen av cellulosen og forholdende i reaktoren er under kontroll, bør disse også kunne reguleres innenfor grensene for reaktorens arbeidsområde.

Med den for tiden anvendte driftsteknikk utføres endringer i alkali- og oxygendoseringen på basis av tremasseanalyse og væsketitrering. De kjemiske analysene er imidlertid såpass tidkrevende, til og med 4-8 timer, at styringen av reaktoren ikke kan bringes innenfor rammen for reguleringsteknik-ken. Alminnelig praksis er da også å kjøre prosessene med konstant dosering. Prosessforholdene endrer seg således uavbrudt <5> i takt med forandringene i den tilførte massestrøm, noe som forårsaker stadige variasjoner i massens kvalitet og av og til unødvendig høye kjemikaliekostnader.

Det er nå oppfunnet en fremgangsmåte for regulering

av en oxygenblekningsprosess for cellulose hvor alkali og

10 oxygen tilføres tremassestrømmen og denne føres med ønsket temperatur til en blekningsreaktor og ut av denne, som er kjennetegnet ved at det hydrostatiske trykket i reaktoren måles og tilførselen av alkali og/eller oxygen, og/eller forholdet mellom alkali og oxygen, og/eller temperaturen 15 reguleres i overensstemmelse med endringene i det målte trykket slik at den ønskede delignifiseringsgraden oppnåes.

Ved en utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen hvor tremassestrømmen føres inn i en gjennomstrøm-ningsreaktor i dens nedre ende og ut av den samme i dens øvre 20 ende, er det foretrukket at det hydrostatiske trykket måles i reaktorens nedre ende.

Ved en annen utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen hvor blekningsreaktoren står under trykk, er

det foretrukket at det hydrostatiske trykket måles i reak-

25 torens øvre og nedre ender, og at den erholdte trykkforskjell brukes til reguleringen.

Videre er det ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen foretrukket at også pH i den tilførte tremasse måles, og at

alkalitilførselen reguleres i samsvar med endringene i målt pH 30 Det gassformede oxygenets innvirkning på dét hydrostatiske trykket i reaktoren er betydelig. Oxygengassens andel ved normal-temperatur-trykket (NTP) er til og med over 100% av cellulosemassens volum. Ettersom de prosessene som

oppfinnelsen vedrører, kjøres justert til konstant temperatur 35 og ettersom forandringen i alkalidoseringen regnet som oppløs-ningstilsetning utgjør maksimalt ca. 0,5% av den totale væske-strømmen> er disse faktorenes innvirkning på det hydrostatiske

trykket ubetydelig. Ora nødvendig kan de imidlertid tas i betraktning.

Ved anvendelse av reguleringsfremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan cellulosens delignifiseringsgrad reguleres etter ønske og holdes konstant med hjelp av optimal kjemikaliedosering. Prosessen er lett å styre og kontrollere og som resultat fåes alltid masse med jevn kvalitet.

Nedenunder beskrives nærmere en fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse under henvisning til fig. 1.

Den innkommende tremasse føres via tetthetsregulatoren 12 og strømningsregulatoren 11 til vaskeren/utfelleren 1. Deretter settes alkali til massen og den pumpes 17 via oxygen-blanderen 2 til bunnen av reaktortårnet 3, som arbeider under normalt trykk. Før oxygentilsetningen oppvarmes massen til ønsket temperatur ved hjelp av damp. Den oxygenblekte masse forlater reaktoren 3 i dennes øvre ende. I bunnen av reaktor 3 finnes en trykkmåler og en dertil tilsluttet reguleringskrets 4 som justerer det hydrostatiske trykket til ønsket verdi ved å endre oxygendoseringen 5 via releet 6. En end-ring i strømningsmengden av oxygen gir, via et relé 8, en ny innstillingsverdi for alkalidoseringsregulatoren 7, hvorved det ønskede forhold mellom alkali og oxygen i den tilførte masse opprettholdes. Til reaktoren er også tilsluttet pH-detek-toren 9 med tilhørende reguleringskrets, med hvis hjelp innstillingsverdien for releet 8 velges. pH-instrumentéringen kan også konstrueres slik at den for alle driftshastigheter 10 (driftshastigheten = den reelle tremassestrøm som kan be-regnes ut fra den målte strømningsmengde 11 samt tettheten

12) passer automatisk på at forholdet mellom alkali og oxygen holdes korrekt ved hjelp av releet 13 og pH-regulatoren 9. Endringer i reguleringsverdien for det hydrostatiske trykket 4 tas hånd om av driftshastigheten 10 via releet 14. Grunn-nivået for reguleringsverdien for det hydrostatiske trykket 4, samt driftshastighetens 10 innvirkning på reguleringsverdiene for det hydrostatiske trykket 4 og pH-regulatoren 9 (kalibreringen av releene 13 og 14) bestemmes ved målinger av ligninreduksjonen under prosessen. Ved prosessen ifølge fig. 1 inngår videre- regulering av massens temperatur 15 samt måling av mengde oppvarmningsdamp 16. Den apparatur som anvendes ved oppfinnelsen, kan konstrueres ved utnyttelse av i og for seg kjente elementer for måling og regulering.

Det kan også anvendes andre anordninger enn de som er gjengitt i fig. 1. Det hydrostatiske trykket i reaktoren kan f.eks. måles ved forskjellige høyder og de erholdte trykkfor-skjellene kan benyttes til reguleringen. For en blekningspro-sess med overtrykk er det f.eks. velegnet med en fremgangsmåte hvor trykkforskjellen mellom reaktorens øvre og nedre ender måles. Ved en prosess med overtrykk må selvfølgelig overtrykket i reaktoren holdes nøyaktig konstant slik at variasjonene ikke kan påvirke det hydrostatiske trykket, eller også må dets innvirkning tas i betraktning.

Eksempel 1

For å fastslå den innbyrdes avhengighet mellom det hydrostatiske trykket og ligningreduksjonen i en blekningsreaktor, ble det utført en prøveserie med apparatur i produk-sjonsskala ifølge fig. 1. Det ble anvendt natriumsulfittsilke-cellulose, fremstilt av gran og furu slik at furuens andel var ca. 80%. Ligninreduksjonen ble bestemt som IBC-tallet. Resultatene er vist i fig. 2 og tabell l.Av resultatene fremgår det tydelig en innbyrdes avhengighet mellom ligninreduksjonen og det hydrostatiske trykket.

Eksempel 2

Funksjonsdyktigheten ved fabrikkproduksjon til reguleringsfremgangsmåten for en oxygenblekningsprosess ifølge oppfinnelsen fremgår av fig. 3 og tabell 2. Fabrikken pro-duserer natriumsulfittcellulose som er fremstilt av furu og gran slik at furuens andel utgjør ca. 80%. Cellulosens lignin-innhold ble bestemt som IBC-tall. Kvalitets- og produksjons-verdiene fra 18 timers uavbrudt, normal fabrikkproduksjon er samlet i tabell 2. Reguleringsfremgangsmåtens funksjons-dyktighet fremgår klart av fig. 3, hvor resultatene er fremstilt grafisk.

Kurve 1 = reguleringsverdien for det hydrostatiske trykk

0 - 100%

Kurve 2 = produksjonshastighet 0-30 t/h (0 - 100%)

Kurve 3 = massens hårdhet før reaktoren 1-10 IBC (0 - 100%) Kurve 4 = oxygenmengde 1-5 kg/min. (0 - 100%)

Kurve 5 = massens hårdhet etter reaktoren 1-10 IBC (0-100%)

Under de første 9 produksjonstimene ble massetilførse-len endret flere ganger (kurve 2). Reguleringssystemet ifølge oppfinnelsen opprettholdt reguleringsverdien for det hydrostatiske trykket som driftshastigheten bestemmer (kurve 1),

og regulerte oxygen- (kurve 4) og alkalimengdene slik at de tilsvarte reguleringsverdiene ved et oxygen/alkaliforhold på 1/2.

Til tross for en 40% variasjon i tilførselen ble hårdheten hos den oxygenblekede masse opprettholdt praktisk talt konstant.

Det fremgår videre av fig. 3 hvordan reguleringssystemet fungerte mot slutten av driften da hårdheten til den tilførte tremasse var fordoblet (kurve 3). Reguleringssystemet har også i dette tilfellet klart å holde hårdheten hos den oxygenblekede masse på det samme, konstante nivå.

Betydningen av reguleringsfremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er i praksis helt åpenbar ettersom oxygenblekning deri-gjennom kan kontrolleres bedre enn tidligere, mens de mål som er satt opp for prosessen lettere kan nåes både når det gjelder fabrikkens totale kjemikaliekostnader og miljøbe-lastningen.. Dessuten kan de forstyrrelser i prosessen som forårsakes av doseringsfeil, elimineres og massens kvalitet kan kontrolleres bedre. Ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan datamaskinstyring av oxygenblekningspro-sessen gjennomføres på en enkel og funksjonssikker måte.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for regulering av en oxygenblekningsprosess for cellulose hvor alkali og oxygen tilføres tremasse-strømmen og denne føres med ønsket temperatur til en blekningsreaktor og ut av denne, karakterisert ved at det hydrostatiske trykket i reaktoren måles og tilførselen av alkali og/eller oxygen, og/eller forholdet mellom alkali og oxygen, og/eller temperaturen reguleres i overensstemmelse med endringene i det målte trykket slik at den ønskede delignifiseringsgraden oppnåes.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1 hvor tremassestrømmen føres inn i en gjennomstrømningsreaktor i dens nedre ende og ut av den samme i dens øvre ende, karakterisert ved at det hydrostatiske trykket måles i reaktorens nedre ende.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 hvor blekningsreaktoren står under trykk, karakterisert ved at det hydrostatiske trykket måles i reaktorens øvre og nedre ender, og at den erholdte trykkforskjell brukes til reguleringen.

4. Fremgangsmåte ifølge kravene 1-3, karakterisert ved at også pH i den tilførte tremasse måles, og at alkalitilførselen reguleres i samsvar med endringene i målt pH.