FI122655B

FI122655B - Eräprosessi massan valmistamiseksi

Info

Publication number: FI122655B
Application number: FI982411A
Authority: FI
Inventors: Mikael Svedman; Thomas Fant; Seppo Martikainen
Original assignee: Ovivo Luxembourg Sarl
Priority date: 1998-11-06
Filing date: 1998-11-06
Publication date: 2012-05-15
Also published as: WO2000028133A1; FI982411A; AT412405B; JP2002529618A; BR9915044A; ATA911199A; FI982411A0; US6413367B1

Description

ERÄPROSESSI MASSAN VALMISTAMISEKSI

KEKSINNÖN ALA

5 Esillä oleva keksintö koskee prosessia massan tuottamiseksi lignoselluloosaa sisältävästä materiaalista. Tarkemmin sanottuna esillä oleva keksintö koskee prosesseja massan valmistamiseksi, joissa prosesseissa puuhaketta tai vastaavanlaista lignoselluloosamateriaalia käsitellään höyryllä sen tiivistämiseksi ja siinä olevien kaasujen poistamiseksi, jolloin höyry-tysvaiheen aikana suoritetaan toimenpiteitä niin kutsuttujen prosessiin kuulumattomien 10 aineiden poistamiseksi.

KEKSINNÖN TAUSTA

Termillä ’’alkalinen keitto” viitataan kaikkialla tässä kuvauksessa alalla hyvin tunnettuihin 15 massanvalmistusprosesseihin, kuten kraftkeittoon, soodakeittoon ja sooda-antrakinonikeittoon sekä orgaanisia liuottimia sisältäviin keittoprosesseihin, joihin kuuluu alkalista vaiheita. Kaikki luonnossa esiintyvät ligniiniä sisältävät selluloosamateriaalit sisältävät hyvin monenlaisia orgaanisia ja epäorgaanisia aineita pääainesosien eli ligniinin ja selluloosan lisäksi. Näiden niin kutsuttujen prosessiin kuulumattomien aineiden tulemista 20 mukaan massanvalmistusprosessiin ei voida välttää, ja niihin kohdistuu sama kemiallinen ja fysikaalinen käsittely kuin haluttuihin aineisiin. Näin käy erityisesti aikalisissä deligni-fointiprosesseissa, kuten kraft- ja soodakeitossa, jotka eivät poista esimerkiksi metalli-ioneja käsitellystä materiaalista. Prosessiin kuulumattomat aineet on perinteisesti johdettu massatehtaan poltto- ja talteenottolinjalle käytetyn lipeän kanssa, tai ne on viety pois yh-

S

^ 25 dessä massatehtaan nestemäisten jätteiden kanssa. Vain joitakin aineita, kuten sokereita, ih *? mäntyöljyä ja tärpättiä, on erotettu ja myyty sivutuotteina. Syntyvistä ongelmista, kuten to ° vaahtoamisesta, saostumista sekä valkaisukemikaalien suuremmasta kulutuksesta, joiden x £ lisäksi tehtaiden toiminnassa esiintyy monia muitakin yleisiä ongelmia, on pystytty selviy- ^ tymään tavanomaisen massanvalmistusteknologian avulla näiden aineiden leviämisolosuh- oo 30 teiden ollessa tavanomaisia massatehtaan prosessijärjestelmässä.

<y>

Prosessiin mukaan tuleviin metalleihin kuuluvat kaikki luonnostaan raaka-aineissa esiintyvät metallit: yksivalenssiset metallit natrium ja kalium, kaksivalenssiset maa-alkalimetallit 2 kalsium, magnesium ja barium sekä raskasmetallit, kuten rauta, kupari ja mangaani. Aikalisissä olosuhteissa metalli-ionit jäävät massaan ja aiheuttavat paljon harmia heikentämällä happikemikaaleilla (erityisesti vetyperoksidilla) suoritettavan valkaisun tehoa, mistä seuraa heikentynyt massan lujuus ja liiallinen kemikaalien kulutus. Metallit ja erityisesti kaksiva-5 lenssiset metallit, kuten kalsium, pyrkivät lisäksi muodostamaan saostumia prosessilaitteis-toon ja vähentävät siten käyttö tehoa. Tällä hetkellä metalliongelmasta selviydytään huuhtomalla metallit nestemäisen jätteen sekaan happovalkaisuvaiheen jälkeen tai kelatoimalla metallit erillisissä niin kutsutuissa Q-vaiheissa ennen peroksidivalkaisuvaiheita. Kun metallit ovat massatehtaan kierrossa, niitä on vaikea poistaa. Käytännössä pitoisuudet kasvako vat saavuttaakseen tasapainon liukenemisen ja saostumisen välillä, ja jotkin sakat poistetaan keittolipeiden suodatuksessa. On selvää, että mikä tahansa prosessi, jolla saataisiin poistettua metallit ennen kuin ne kulkeutuvat massatehtaan kiertoon, toisi suuren parannuksen tilanteeseen.

is Kuten edellä esitettiin, näiden aineiden aiheuttamat ongelmat on voitettu tavanomaisen massanvalmistusteknologian avulla prosessiin kuulumattomien aineiden leviämisolosuh-teiden ollessa tavanomaisia massatehtaan prosessijärjestelmässä. Nykyinen massanvalmistus kehittyy kuitenkin hyvin vaativaan suuntaan: kohti massatehdasta, jossa on suljettu kierto. Viime kädessä tämä tarkoittaa sitä, ettei enää ole nestemäisiä jätteitä: tehdas kierrät-20 tää oman prosessivetensä, joka virtaa vastavirtaan massanvalmistusprosessiin. Matkalla kohti nestemäisiä jätteitä tuottamatonta massatehdasta jäteveden määrää vähentämällä teollisuudessa on kohdattu vakavia ongelmia, joita on aiheuttanut prosessiin kuulumattomien aineiden kasaantuminen prosesseissa. Ei-toivottuihin, kasaantuviin aineisiin liittyvän on-^ gelman ratkaisemiseksi on ehdotettu ja käytetty erilaisia prosessin sisäisiä toimenpiteitä ja δ ^ 25 tekniikkoja. Tyypillistä useimmille tekniikan tason mukaisille toimenpiteille on se, että ιό ? niitä käytetään prosessin sisäisesti eli keskellä kuitulinjaa sen jälkeen, kun prosessiin kuu ra ° lumattomat aineet ovat tulleet sisään enemmän tai vähemmän suljettuun prosessiin. Val-

X

£ kaisuun on otettu mukaan happo- ja Q-vaiheita. Kohdattuihin ongelmiin kuuluvat suuret ^2 kustannukset, nestemäiset jätteet, alhaisen biohajoavuuden aiheuttamat ympäristöhuolet ja ra 30 epäedulliset vaikutukset nestemäisten jätteiden käsittelyprosessissa.

Tästä eteenpäin käytetään ilmauksia ’’kelantti” tai ’’kelatoiva aine” aineista, joilla on kyky muodostaa komplekseja eli niin kutsuttuja kelaatteja kuituraaka-aineessa esiintyvien metal- 3 lien kanssa. Kelantit ovat tyypillisesti typettömiä polykarboksyylihappoja tai typellisiä po-lyaminokarboksyylihappoj a.

Kansainvälisessä patenttihakemuksessa WO95/02726 on ehdotettu, että metallit poistettai-5 siin ennen alkalista keittoa ylimääräisen kelatointivaiheen avulla, jossa käytetään kelanttia sisältävää lientä yli viiden pH-tasoilla. Tekniikan tason mukaisiin prosesseihin verrattuna tässä prosessissa tarvitaan kuitenkin sekä ylimääräinen upotusvaihe että lisälaitteita. Lisäksi on ehdotettu, että kelatointi suoritettaisiin samanaikaisesti alkalisen impregnointivaiheen kanssa, mutta tässä tapauksessa pH-taso on normaalisti yli 12, mikä tekee kelatoinnista ίο tehottoman (Bryant P.S. ja Edwards L.L., Tappi Journal 77(2)137 - 148 (1994)).

Ruotsalaisessa patenttihakemuksessa 9402229 (Stora Kopparbergs Bergslags Ab) esitetään menetelmä metallien poistamiseksi selluloosamassasta, jossa menetelmässä sellumassa-raaka-aine impregnoidaan ja/tai keitetään, ja kelantti lisätään yhdessä tai useammassa vai-15 heessa sellumassaraaka-aineeseen ja/tai keittoprosessin aikana. Edulliset pH-arvot ovat yli 7, mikä ei ole edullista metallien liukenemisen ja kelatoinnin kannalta. Kelaatit voivat aiheuttaa vaikeuksia, jos ne jäävät Upeisiin, jotka aiotaan käyttää uudelleen myöhemmissä valmistuserissä tai kierrättää prosessin alkuun.

20 Täytettäessä eräkeittimiä hakkeella käytetään yleisesti höyrytiivistämistä puun tiivistymisen lisäämiseksi, hakkeen esilämmittämiseksi ja pehmentämiseksi sekä ilman poistamiseksi keittimestä ja sisään tulevasta puusta keittimen sihtien kautta käyttämällä puhallinta. Vaihtoehtoisesti voidaan myös lisätä höyryä esimerkiksi puuvaraston ja eräkeittimen välissä välisäiliönä toimivaan hakesäiliöön hakkeen esilämmittämiseksi ja ilman poistamiseksi δ ^ 25 sisään tulevasta puusta. Höyryä käytetään edelleen niin kutsutussa esihydrolyysikeitossa ιό ? happohydrolyysin kohdistamiseksi lignoselluloosamateriaaliin ennen keittoa. Esihydro-

CD

° lyysiprosessien tavoitteena on poistaa selluloosamatriisista niin paljon hemiselluloosaa

X

£ kuin mahdollista, jota tehtävää alkalinen keittoprosessi ei pysty suorittamaan. Näin toimisi taan massan valmistamiseksi kemiallisesti muunneltuun selluloosaan, kuten viskoosiin ja ra 30 selluloosa-asetaattiin, pohjautuvia tuotteita ja muita johdannaisia, joita ei voi valmistaa hemiselluloosien ollessa läsnä, varten.

4

Hakkeen höyryttämistä käytetään myös ennen jatkuvaa keittoa. Esihöyrytysastialla on tärkeitä tehtäviä: se on välisäiliö, joka tarjoaa tilavuuskapasiteettia puuvaraston ja keittimen syöttöjärjestelmän välillä; se on lämmöntalteenottoyksikkö, jolla esilämmitetään hake käyttämällä uudelleen käytettyä, keittoyksiköstä poistuvasta keittolipeästä tulevaa niin kutsut-5 tua ’’flash-höyryä”; ja se on erotusprosessin se kohta, jossa poistetaan ilma sisään tulevasta puusta. Metalleja ei kuitenkaan saada poistettua puusta pelkän höyrytyksen avulla.

KEKSINNÖN YHTEENVETO

10 Esillä olevan keksinnön mukaan, joka on määritelty patenttivaatimuksessa 1, yllä kuvattujen prosessiin kuulumattomien aineiden pääseminen kuitulinjaan estetään suorittamalla kelatointi höyrytys vaiheessa ja poistamalla muodostetut kelaatit prosessista ennen deligni-fiointia.

is Esillä olevan keksinnön eräs tavoite on tarjota käyttöön parannettu alkalinen delignifiointi-prosessi valkaistavan massan valmistamiseksi modernissa suljetun kierron massatehtaassa niin, että nykyiset keittovaiheen jälkeiselle massan puhtaudelle asetetut vaatimukset täyttyvät.

20 Eräs esillä olevan keksinnön mukainen prosessi käsittää kelantin lisäämisen höyryesikäsit-telyvaiheen aikana metallien vapauttamiseksi happo-olosuhteissa ja kelatoinnin aikaansaamiseksi tämän jälkeen sekä lignoselluloosamateriaalin happo-olosuhteiden tätä seuraavan muuttamisen neutraalien tai aikalisien keittolipeiden avulla. Koska kelaatin sisältävä lipeä ^ poistetaan tämän jälkeen keittimestä ja lähetetään kemikaalien talteenottopiiriin ilman, että δ ^ 25 se käytetään uudelleen missään keittoprosessin vaiheessa, prosessiin kuulumattomien ai- ? neiden kasaantuminen vältetään tehokkaasti. Delignifioinnin jälkeen saadaan massaa, joka

<O

° sopii valkaistavaksi paperimassaksi tai liukoselluksi.

X

tr

CL

^ Jotta metallien poistaminen lignoselluloosamateriaalista sujuisi halutulla tavalla, on vält- oo 30 tämätöntä lisätä kelatoivia aineita happaman, alle viiden loppu-pH -tason saavuttamiseksi höyrytyksen aikana, ennen neutraloivien keittolipeiden lisäämistä. Esitetyn alhaisen loppu-pH:n seurauksena metallit liukenevat tehokkaasti lignoselluloosamateriaalista, ja lisätyt kelantit pitävät metallit liuenneina lisättäessä neutraaleja tai aikalisiä keittolipeitä. Tämän 5 prosessin avulla vältetään metallien imeytyminen massamateriaaliin. Tässä yhteydessä lop-pu-pH tarkoittaa pH:ta hakepalasten sisällä tai höyrytetystä hakkeesta ulos puristetun kon-densaatin pH:ta.

Lisäksi on olennaista, että alkalinen lipeä poistetaan yhdessä toisen lipeän kanssa sen jäl-5 keen, kun keitin on täytetty kelaatit lipeään tuovalla alkalisella lipeällä, jolloin poistettu lipeä ohjataan tehtaan talteenottokiertoon ilman, että se käytetään uudelleen ennen sellu-loosamateriaalin delignifiointia tai selluloosamateriaalin delignifioinnin aikana.

Esillä olevan keksinnön yhden sovellutusmuodon mukaan kelantti lisätään lignoselluloosa-10 materiaaliin erikseen tai höyryvirrassa prosessiin liittyvässä höyrykäsittelyssä eräkeittopro-sessin varhaisessa vaiheessa ja halutussa höyryn lämpötilassa, joka on edullisesti välillä noin 80 - noin 185 °C, edullisemmin välillä noin 95 - noin 170 °C, sekä sellaisen ajan kuluessa, joka on riittävä noin alle viiden loppu-pH:n saavuttamiseksi.

is Esillä olevan keksinnön toisen sovellutusmuodon mukaan kelantti lisätään lignoselluloo-samateriaaliin erikseen tai höyryvirrassa prosessiin liittyvässä höyrykäsittelyssä eräkeitti-men ulkopuolella sijaitsevassa astiassa ja halutussa höyryn lämpötilassa, joka on edullisesti välillä noin 80 - noin 185 °C, edullisemmin noin 95 - noin 170 °C, sekä sellaisen ajan kuluessa, joka on riittävä noin alle viiden loppu-pH:n saavuttamiseksi.

20

Esillä olevan keksinnön toisen sovellutusmuodon mukaan kelantti lisätään lignoselluloosa- materiaaliin erikseen tai höyryvirrassa prosessiin liittyvässä höyrykäsittelyssä eräkeittopro- sessin varhaisessa vaiheessa ja halutussa höyryn lämpötilassa sekä sellaisen ajan kuluessa, joka on riittävä noin alle viiden loppu-pH:n saavuttamiseksi, ja höyrykäsittelyvaihetta seu-o ^ 25 raa alkalisella lipeällä täyttäminen, jossa syrjäytetään kelatoitu materiaali ennen keittovai-

LO

hetta.

to o x

IX

Esillä olevan keksinnön toisen sovellutusmuodon mukaan kelantti lisätään lignoselluloo-i- samateriaaliin erikseen tai höyryvirrassa prosessiin liittyvässä höyrykäsittelyssä eräkeitto-

CM

°° 30 prosessin varhaisessa vaiheessa ja halutussa höyryn lämpötilassa sekä sellaisen ajan kulu essa, joka on riittävä noin alle viiden loppu-pH:n saavuttamiseksi, ja höyrykäsittelyvaihetta seuraa alkalisella lipeällä täyttäminen ja tämän jälkeinen tyhjennysvaihe, jossa poistetaan kelatoitu materiaali selluloosamateriaalista ennen keittovaihetta.

6

Esillä olevan keksinnön toisen sovellutusmuodon mukaan kelantti lisätään lignoselluloo-s am ateriaakin erikseen tai höyryvirrassa prosessiin liittyvässä höyrykäsittelyssä eräkeitto-prosessin varhaisessa vaiheessa ja halutussa höyryn lämpötilassa keittimen ulkopuolella 5 sijaitsevassa astiassa sellaisen ajan kuluessa, joka on riittävä noin alle viiden loppu-pH:n saavuttamiseksi, ja höyrykäsittelyvaihetta seuraa impregnointi ja olennaisesti kaiken kela-toidun materiaalin sisältävän impregnointilipeän syrjäyttäminen ennen keittovaihetta. Impregnointi tarkoittaa lignoselluloosamateriaalin ensimmäistä upottamista lipeään, jolloin käytetään tyypillisesti välillä noin 2 - noin 6 olevaa lipeä-puu suhdetta.

10

Esillä olevan keksinnön toisen sovellutusmuodon mukaan siirtyminen kelatointivaiheesta aikalisiin delignifiointiolosuhteisiin suoritetaan lisäämällä pesunestettä ja poistamalla pesuneste tämän jälkeen lisäämällä alkalista prosessinestettä. Tässä yhteydessä pesunesteellä tarkoitetaan mitä tahansa saatavissa olevaa nestemäistä ainetta, kuten vettä, kondensaattia is tai valkaisimon suodosta.

Esillä olevan keksinnön toisen sovellutusmuodon mukaan kelantti lisätään lignoselluloo-s am ateriaakin erikseen tai uudelleen käytetystä höyrystä muodostuvassa virrassa prosessiin liittyvässä höyrykäsittelyssä eräkeittoprosessin varhaisessa vaiheessa ja halutussa höyryn 20 lämpötilassa, joka on edullisesti välillä noin 95 - noin 170 °C, sekä sellaisen ajan kuluessa, joka on riittävä noin alle viiden loppu-pH:n saavuttamiseksi.

Uudelleen käytetty höyry voi olla lipeiden, joiden painetta alennetaan, ’’flash-höyryä”, strippaushöyryä tai mistä tahansa muusta sopivasta tehtaaseen kuuluvasta lähteestä saata- δ ^ 25 vaa höyryä.

ιό o i

CD

° Kelantin lisääminen voi tapahtua suoraan höyryvirtaan tai erillisen ruiskutuksen avulla,

X

o- jolloin höyryn ja kelantin lisäämisjärjestys voi vaihdella.

c\] a> 30 Esillä olevan keksinnön mukaisissa prosesseissa lignoselluloosamateriaali kelatoidaan en nen delignifiointia massankeittoprosessissa, jolla on enemmän tai vähemmän suljettu kierto. Prosessiin kuulumattomat aineet, kuten metallit ja tietyissä tapauksissa polysakkari-disivuryhmät, siirretään käytännössä lignoselluloosamateriaalia ympäröivään nestemäiseen 7 aineeseen. Mainitut prosessiin kuulumattomat aineet voidaan poistaa prosessista sen jälkeen, kun ne on ne poistettu kuidusta. Poistettu lipeä johdetaan tehtaan talteenottolaitteille, joissa orgaaniset yhdisteet poltetaan ja metallit poistetaan pohjasakkana sekä liejuina, ja suodatetaan erotettuna valko- ja viherlipeäksi ennen palauttamista massanvalmistusproses-5 siin. Happamassa kelatointivaiheessa metalli-ionit vaihtuvat protoneiksi ja metallit muodostavat komplekseja kelatoivien aineiden kanssa; myöhemmin eli neutralisointivaiheen jälkeen kelantti pitää metallit liuenneina, ja natrium, joka on luonnollinen kationi prosessissa, korvaa protonit. Pesun määrään neutralisointivaiheessa ja poistuvien lipeiden kohtaloon vaikuttaa se, millainen kyseessä oleva massatehdas on ja se, millainen lipeiden käsityö telykapasiteetti tehtaalla on. On tärkeää huomata, että eri sovellutusmuodot mahdollistavat esillä olevan keksinnön käyttämisen monissa erilaisissa tilanteissa. Kuten yllä esitettiin, keksintöä voidaan käyttää aikalisissä jaksoittaisissa massanvalmistusprosesseissa. Näihin prosesseihin kuuluvat tavanomaiset prosessit sekä sellaiset prosessit, joissa käytetään alan ammattimiesten hyvin tuntemaa syrjäytysmenetelmää.

15

Lisätty kelanttimäärä on edullisesti välillä noin 0.1 - noin 10 kg/tonni OD-puuta, edullisemmin välillä noin 0.5 - noin 5 kg/tonni OD-puuta ja edullisimmin välillä noin 1 - noin 3 kg/tonni OD-puuta. Edullisia kelantteja ovat dietyleenitriamiinipentaetikkahappo (DTPA), etyleenidiamiinitetraetikkahappo (EDTA) ja nitriilitrietikkahappo (NTA). Edullisimpia 20 ovat DTPA ja EDTA. Markkinoilla olevia 10 - 50 %:sia liuoksia ovat käyttökelpoisia tähän tarkoitukseen.

Höyryn lämpötila on edullisesti alueella noin 80 - noin 185 °C ja edullisemmin alueella noin 95 - noin 170 °C. Höyrytysajan pitäisi yhdessä valitun lämpötilan kanssa riittää alle o ^ 25 viiden loppu-pH:n saavuttamiseen.

LO

o to

Keksinnön mukaisella prosessilla on olennaisia etuja tekniikan tason mukaisiin keiton yh-x cc teydessä käytettäviin metallinpoistomenetelmiin verrattuna. Ei tarvita ylimääräisiä proses-i- sivaiheita, ja tarvitaan hyvin vähän lisälaitteita, minkä vuoksi investointikustannukset ovat

CM

°° 30 hyvin pienet. Metallit liukenevat tehokkaasti yllä esitetyn mukaisissa alhaisissa pH- arvoissa höyrytyksen aikana. Kelantin lisäämisellä höyryvirtaan mahdollistetaan metallien ja erityisesti siirtymämetallien pitäminen liuenneina seuraavissa neutralisoivissa aikalisissä vaiheissa.

8

Alhaista pH:ta tarvitaan erityisesti Ca:n poistamiseen puusta. Keksintö on siten erityisen edullinen Ca:n poistamisen kannalta. Kelantin pitoisuus voidaan pitää korkeana, sillä mitään laimennusnestettä ei tarvita. Kelatoitu materiaali siirretään suoraan haihdutus- ja tal-5 teenottokiertoon, jolloin kuitulinjaan kohdistuu vähemmän prosessiin kuulumattomien aineiden aiheuttamaa kuormitusta. Prosessin seurauksena kelatointitarve seuraavissa prosesseissa vähenee, joten seuraavista prosesseista poistuu vähemmän kelanttia nestemäisten jätteiden käsittelyjärjestelmään kuin siinä tapauksessa, että käytetään paljon kelatointia esimerkiksi valkaisussa. Tämän seurauksena nestemäisten jätteiden käsittelyn tehokkuus 10 paranee ja ympäristökuormitus vähenee. Metallikelaatit ovat stabiileja haihdutusolosuhteis-sa eivätkä aiheuta saostumia prosessilaitteistoon haihduttamoissa.

PIIRUSTUKSEN UYHYT KUVAUS

is Kuviossa 1 esitetään jaksottainen, syrjäytykseen perustuva kraftkeittojärjestelmä, jossa käytetään esihöyrytystä ja lisätään kelanttia.

EDULLISEN SOVELLUTUSMUODON KUVAUS

20 Keksintöä kuvataan seuraavaksi esimerkkien avulla, joiden avulla esitetään, millainen vaikutus hakkeen höyryttämisellä ennen teollista jaksottaisen kraftkeiton jaksoa on, kun hakkeeseen lisätään kelatoivia aineita ja kun hakkeeseen ei lisätä kelatoivia aineita. Esimerkeissä käytetään seuraavia lyhenteitä: δ ^ 25 EA Tehollinen alkali = NaOH + lh Na2S, ilmaistu

uS

? NaOH-ekvivalentteina <o ° HBL Kuuma mustalipeä x o- MP Keskipaineinen höyry ^ DTPA Dietyleenitriamiinipentaetikkahappo ra 30 HWL Kuuma valkolipeä WL Valkolipeä BDT Ruskea sulppu kuivatonneina (valkaisematon massa) 9 ESIMERKKI 1

Havupuukraftmassan tuottaminen käyttämällä teollista, jaksollista ja syrjäytykseen perustuvaa kraftkeitintä ilman, että käytetään kelantteja. Menetellään kelaatin lisäämistä lukuun 5 ottamatta kuvion 1 mukaisesti, ja kursivoidut merkinnät vastaavat kuvion vastaavia merkintöjä.

Teollinen eräkeitin, jonka kapasiteetti on 400 m , täytettiin havupuusta (Pinus sylvestris ja Picea abies) valmistetulla hakkeella käyttämällä hakkeen höyrytiivistämistä, alhaisessa ίο paineessa (LP, 3 bar) olevaa höyryä ja ilmanpoistoa. Muutaman minuutin kuluttua hakkeella täyttämisen aloittamisesta keittimen pohjalle päästettiin keskipaineessa (MP, 10.5 bar) olevaa höyryä ja ei-halutut kaasut poistettiin keittimestä. Yläventtiili suljettiin hakkeella täyttämisen jälkeen ja lämpötilaa nostettiin keittimessä MP-höyryllä 140 °C:een. Lämpötila pidettiin 15 minuuttia 140 °C:ssa. Suoritettiin kaasunpoisto (AI) tärpätintalteenottoon lii-15 tettyjen kondensaattorien kautta. Halutun paineajan jälkeen keittimen pohjalle lisättiin val-kolipeää (B1, WL, 65 m3, 125 g EA(NaOH)/l; sulfidisuus 40%). Valkolipeällä täyttämisen jälkeen lisättiin kuumaa mustalipeäjätelientä (Cl, HBL, 15 g EA(NaOH)/l) ja syrjäytettiin höyrykondensaatti sekä lipeä keittimen yläosasta (D2). Keittimen sisältö neutralisoitiin, sillä hake muuttuu happamaksi esihöyrytysvaiheessa sen takia, että puun happamuus va-20 pautuu esihöyrytyksen ja hakkeen höyrytiivistämisen aikana. Kuuman mustalipeän jälkeen keittimen pohjalle lisättiin kuumaa valkolipeää (B2, HWL, 125 g EA(NaOH)/l; sulfidisuus 40%) ja syrjäytettiin vastaava neutralisoiva valkolipeäjäteliemi- ja mustalipeäjäteliemimää-rä keittimestä (D3). Kierto virtausta ja suoraa höyrykuumennusta käsittävä kuumennusvaihe ^ nosti lämpötilan 170 °C:n keittolämpötilaksi. Keittimeen lisättiin jaettu valkolipeäerä (B3, o , 25 HWL, 125 g EA(NaOH)/l) H-tekijän ollessa 400 ja syrjäytettiin vastaava mustalipeäjäte- in ^ liemimäärä (C2). Halutun keittoajan jälkeen ja kun tavoitteena oleva H-tekijä oli saavutet- ° tu, keitintä jäähdytettiin lisäämällä syrjäytyslipeää (E, DPL, 8 g EA(NaOH)/l) keittimen ir pohjalle niin, että syrjäytettiin kaksi annosta (D4 ja C3) mustalipeäjätelientä keittimen ylä-^ osasta kahteen erilliseen mustalipeälle tarkoitettuun keräysastiaan (säiliöt 1 ja 2). Lopulli-

(M

°° 30 sen syrjäytyksen jälkeen massa purettiin keittimestä pumppua käyttämällä purkusäiliöön lisäkäsittelyä varten.

10

Kuuman mustalipeän säiliöstä 2 saatiin jäähdytettyä haihdutuslipeää säiliöön 4, sillä kyseisen mustalipeän lämpö siirtyi valkolipeään ja veteen lämmönvaihdon kautta. Kuumalle mustalipeälle tarkoitetussa säiliössä 2 oleva lipeä lähetettiin siten haihdutukseen säiliön 2 ja 4 kautta.

5

Keiton ja oksakohtien poistamisen jälkeisestä, järjestyksessä toisesta massanpesulaitteistos-ta otettiin massanäyte, joka analysoitiin metallien ja massan ominaisuuksien osalta. Keitti-mestä syrjäytetty mustalipeä ja haihduttamoon menevä mustalipeä analysoitiin metallien osalta. Keiton ominaispiirteet ja analyysien tulokset esitetään taulukossa El.l.

10 δ

(M

tn o i

CD

O

X

en

CL

Sj-

(M

00 σ> 11

Taulukko El.l. Keiton ominaispiirteet ja analyysien tulokset Keitto 5 Lisätty valkolipeämäärä (m ) 110 H-tekijä 1120

Keittojäännös (g EA (NaOH)/l) 18

Toisesta pesulaitteesta tuleva valkaisematon massa 10

Kappaluku 22

Viskositeetti (ml/g) 990 ISO-vaaleus (%) 30

Kalsium is · Massa + lipeä (g/BDT massan sakeuden ollessa 10%) 2063

Mangaani • Massa + lipeä (g/BDT massan sakeuden ollessa 10%) 143 20 HBL- ia HWL-täytön aikana keittimestä syrjäytetty mustalipeä (D2:n ia D3:n sekoitus)

Kalsium (mg/kg kuiva-ainetta) 295 21 Mangaani (mg/kg kuiva-ainetta) 71 o C\1 , 25 tn ° Tankista 4 tuleva haihdutusmustalipeä

CD

o

X

IX

Kalsium (mg/kg kuiva-ainetta) 192 i- Mangaani (mg/kg kuiva-ainetta) 80

(M

00 30

O

12 ESIMERKKI 2

Havupuukraftmassan tuottaminen käyttämällä teollista, jaksottaista ja syrjäytykseen perustuvaa kraftkeitintä ja lisäämällä kelanttia höyrytystä käsittävän täytön aikana.

5

Keitto suoritettiin esimerkissä 1 esitetyn mukaisesti yhtä asiaa lukuun ottamatta: hakkeella täyttämisen aikana käytettävään tiivistyshöyryyn lisättiin DTPA-vesiliuosta (väkevyys 40%) pumpulla. Lisätty DTPA-määrä oli 4 kg/tonni puuta (ilmakuivaa). Lämpötila nostettiin 135 °C:een MP-höyryn avulla. Kuuman mustalipeän säiliöstä 2 saatiin jäähdytettyä ίο haihdutuslipeää säiliöön 4 niin, että lämpö siirtyi valkolipeään ja veteen lämmönvaihdon avulla. Syrjäytetty kelatoitu aine lähetettiin näin ollen haihdutukseen säiliön 2 ja 4 kautta. Tehtaan haihdutustoiminnon kuormitus ei näin ollen kasvanut olennaisesti kelatoivan aineen käyttämisen seurauksena. Esimerkin 2 mukainen menettely on esitetty kuviossa 1.

15 Tulokset, jotka olivat parempia kuin vertailuesimerkin 1 tulokset, esitetään taulukossa E2.1.

Taulukko E2.1. Keiton ominaispiirteet ja analyysien tulokset 20 Keitto

Lisätty valkolipeämäärä (m3) 112 H-tekijä 1130

Keittojäännös (g EA (NaOH)/l) 18 o

LO

? Toisesta pesulaitteesta tuleva valkaisematon massa co o

X

Kappaluku 19 ^ Viskositeetti (ml/g) 1030 30 ISO-vaaleus (%) 33 <y>

Kalsium • Massa + lipeä (g/BDT massan sakeuden ollessa 12%) 1692 13

Mangaani • Massa + lipeä (g/BDT massan sakeuden ollessa 12%) 57 5 HBL- ja HWL-täytön aikana keittimestä syrjäytetty mustalipeä (D2:n ja D3:n sekoitus)

Kalsium (mg/kg kuiva-ainetta) 731

Mangaani (mg/kg kuiva-ainetta) 160 ίο Tankista 4 tuleva haihdutusmustalipeä

Kalsium (mg/kg kuiva-ainetta) 338

Mangaani (mg/kg kuiva-ainetta) 114 is Esimerkissä 1 esitetään havupuun jaksottaisesta ja syrjäytykseen perustuvasta kraftkeitosta saadut tulokset, jotka siten edustavat tekniikan tason mukaista keittoprosessia. Happamuus vapautettiin puusta höyrytysvaiheessa. Metallit vapautuivat puusta näissä happamissa olosuhteissa. Metallit kuitenkin imeytyivät kuitenkin takaisin puuhun seuraavaksi suoritetun aikalisien keittolipeiden lisäämisen aikana, ja kuten tuloksista käy ilmi, massa sisälsi huo-20 mättäviä määriä prosessiin kuulumattomia aineita, minkä seurauksena valmistuskustannukset kasvoivat ja mahdollisuudet käyttää suljetun kierron massanvalmistusta pienenivät.

Esimerkissä 2 esitetään se tulos, joka saadaan, kun käytetään esillä olevan keksinnön mu-kaista prosessia havupuun yhteydessä. Prosessiin kuulumattomien aineiden määrä val- δ ^ 25 kaisemattomassa massassa väheni huomattavasti, kun hakkeen höyrytiivistysvaiheen aika in na suoritettiin kelatointivaihe. Happamuus vapautuu puusta höyrytysvaiheessa, jolloin melo ° tallit vapautuvat yllä esitetyn mukaisesti. Seuraavassa vaiheessa eli lisättäessä alkalista

X

o- keittolientä keittimen pohjalta kelantti pitää liuenneet metallit liuenneina. Metallit syrjäyte- ^ tään näin ollen keittimestä, ja ne voidaan kuljettaa haihduttamoon sekä talteenottokiertoon, oo 30 jossa metallit voidaan poistaa prosessista pohjasakkana.

Claims

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että höyrykäsittely tapahtuu keittimestä erillään olevassa astiassa.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että höyrykäsittely tapahtuu 20 keittimessä.
4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että kelatoiva aine lisätään höyryvirtaan. δ ^ 25 5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että kelatoiva ιό aine lisätään selluloosamateri aariin erillään höyryvirrasta. CD o X
6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että höyrytysvai-i- heen lämpötila on alueella noin 80 - noin 185 °C, edullisemmin alueella noin 95 - noin (M °° 30 170 °C.
7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että kelatoivaa ainetta lisätään noin 0,1 - noin 10 kg/tonni OD-puuta, edullisemmin noin 0,5 - noin 5 kg/tonni OD-puuta ja edullisimmin noin 1 - noin 3 kg/tonni OD-puuta.
8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että höyry on peräisin lipeiden, joiden painetta alennetaan, ’’flashauksesta”.
9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että keittimeen lisätään pesunestettä ensimmäisenä lipeänä ja pesuneste syrjäytetään sitten lisäämällä ίο alkalista prosessilipeää, jolloin mainittu pesuneste on mikä tahansa saatavissa oleva lai toksessa esiintyvä neste. δ CVJ LO o CO o X cc CL Cvl CO CD