2. ČESKOSLOVENSKÁ SOCIALISTICKÁ REPUBLIKA
Vydané 15. augusta 1961
Vyložené 15. februára 1961
PATENTNÝ SPIS č. 100495
Trieda 55 b, 210
Právo na využitie vynálezu prináleži štátu podla 3 odst. 6 zák. . 34/1957 Zb.
Inž. JÁN FELLEGI a inž. JÄN JANČI, obaja BRATISLAVA
Spôsob a zariadenie na kontinuálnu výrobu buničiny a polobuničiny
Prihlásené 12. novembra 1959 (PV 6485-59) Platnosť patentu od 12. novembra 1959
Varenie celulózy je heterogénnou reakciou, ktorej priebeh je závislý od veľkosti reagujúcich povrchov
a od difúznych pomerov. Preto správnu výrobu celulózy môžeme rozdeliť na fázu impregnačnú a fázu
vlastného varenia. Úlohou impregnačnej fázy je hlavne vyplnenie čo najväčšej časti kapilárnej štruktúry
drevnej suroviny varným rozto
kom, čo je možné len súčasným odstránením čo najväčšej časti vzdu
chu, obsiahnutého v kapilárach. Správnou impregnáciou sa nielen zväčší reakčný povrch, ale aj
skráti difúzna dráha, resp. doba difúzie varných chemikálií do bunečných stien.
Moderným spôsobom výroby celulózy sú kontinuálne postupy, lebo majú rovnomerný odber
pary a surovín atď. Kontinuálne postupy musia byť rýchle, aby rozmery zariadenia zostali v
technicky únosných hraniciach. Určité skrátenie sa pri kontinuálnych postupoch prejavuje tým,
že prípravné a vedľajšie operácie (plnenie, vyprázdňovanie, zalúhovanie) pri kontinuálnych
postupoch sú plynulé a tým aj kratšie, ako pri diskontinuálnych varných postupoch. Tažisko
skrátenia leží však v skrátení varnej doby.
Pri najjednoduchšom spôsobe kontinuálneho varenia sa štiepky závitovým alebo
turniketovým plniacim zariadením dostávajú do tlakového varného priestoru, ktorý je
tvorený vodorovnými rúrami, v ktorých sú štiepky dopravované závitom, alebo do
šachty, v ktorej sa štiepky pohybujú samospádom. Štiepky sa dostávajú priamo do

4. 30
50
2 100495
varného roztoku, vyhriateho na vysoké teploty, alebo sú len skrápané varným roztokom. Impregnačná
fáza je prakticky vynechaná, čím sa síce skráti varenie, ale vytvoria sa nepriaznivé podmienky pre vlastnú
reakciu varemia. Varný rożtok nemá čas preniknúť do vnútra štiepkov. Tým je varenie nielen
nerovnomerné, ale pôsobením vysokej teploty
prebiehajú aj nepriaznivé reakcie vo vnútri štiepkov. Odštepujú sa
organické kyseliny, v dôsledku poklesu pH hydrolyzujú hemicelulózy a kondenzuje lignín. Vznikajú tzv.
čierne jadrá, ktoré znižujú belosť celulózy, sú zdrojom nečistôt a znižujú pevnosti. Cím vyššia je varná
teplota, tým viac sa prejavia tieto nepriaznivé zjavy. Preto impregnáciu treba zlepšiť, lebo práve pri
kontinuálnom varení treba použiť vysoké teploty, aby sa skrátila vlastná várka.
Niektoré systémy kontinuálneho varenia sa snažia zlepšiť impreg- náciu rôznymi zásahmi, v
jednoduchšom prevedení, napr. predbežným parením, ktoré je však málo účinné. Účinnejšia je napr.
evakuácia; tento spôsob je však najmä v kontinuálnom prevedení strojove a pre
vádzkove komplikovaný.
Podľa predmetu tohto vynálezu sa dosiahne kombináciou jednoduchých pochodov dôkladná a veľmi
rovnomerná impregnácia drevnej suroviny, ktorá umožňuje okamžité vyhriatie impregnovanej substancie
na veľmi vysoké teploty bez nebezpečia zhoršenia vlastností vyrobenej buničiny alebo polobuničiny.
Predmetný postup sa skladá z dvoch stupňov. V prvom stupni sa využíva zjav, že pri ponorení drevnej
suroviny do roztokov o teplote 70100o C za atmosferického tlaku roztok vniká najprv do okrajových častí
kapilárnepórovitého systému kapilárnymi silami. Súčasne v kapilárach, do ktorých vniká horúci roztok, sa
zvyšuje tlak, lebo k vlastnému tlaku vzduchu pribúda parciálny tlak vodnej pary nad roztokom. Keď
celkový tlak prekročí hodnotu kapilárneho tlaku, časť zmesi vzduchu a vodnej pary unikne z kapiláry vo
forme bublinky. Proces sa stále opakuje a preto horúci roztok vniká do celého kapilárne pórovitého
systému drevnej substancie. Týmto spôsobom sa síce dosiahne dobrá impregnácia, ale celý proces z
hľadiska kontinuálneho varenia je zdĺhavý, lebo dostatočná impregnácia sa dosiahne za 3060 minúť.
Podľa predmetu tohto vynálezu sa urýchlenie impregnácie dosiahne účelnou kombináciou s mechanicko-
tlakovou impregnáciou. Využíva sa pritom zjav, že kapilárny
systém drevnej substancie pri stlačení tlakom 150800 kg/cm? zmen
šuje svoj objem a po uvoľnení tlaku po predbežnom ponorení do roztoku má tendenciu obnoviť svoj
objem a tým nasáva roztok podobne ako špongiovité telesá. Samotné stlačenie a uvoľnenie do roztoku
nezabezpečuje dostatočnú impregnáciu, lebo drevná substancia nie je dokonale pružné teleso, po
uvoľnení tlaku menadobudne rýchlo svoj pôvodný objem, niektoré kapiláry zostávajú uzatvorené, časť
kapilárneho systému sa nevyplní roztokom. Podľa predmetu tohto vynálezu sa drevná substancia podrobí
15-minútovej, účelne 10-minútovej beztlakovej impregnácii, čím sa odstráni hlavná časť vzduchu a
značná časť kapilárneho systému sa vyplní varným roztokom. Pri nasledujúcom pôsobení mechanickým
tlakom sa vytlačí zvyšok vzduchu a zároveň časť roztoku z kapilár predbežne vyplnených varným
roztokom sa vtláča do iných, hlavne jemnejších kapilár a druhá časť sa vytláča von; tento, roztok sa môže
znovu použiť. Týmto spôsobom spracovaná drevná substancia po uvoľnení tlaku rýchlejšie nadobúda
svoj objem
a lepšie nasáva roztok ako nespracovaná, lebo predbežnou impregná
ciou sa stáva pružnejšou. Tým sa dosiahne veľmi dobrá impregnácia. Dôležité je, aby v okamžiku

5. uvoľnenia tlaku bola drevná substancia ponorená do roztoku, lebo najintenzívnejšie nasávanie prebieha

7. 130
3 100495
v prvých momentoch; v opačnom prípade by drevná substancia nasala vzduch alebo paru.
Celý postup možno prevádzať na strojovom zariadení, ktoré je znázornené na obr. 1 a ktoré pozostáva z
beztlakovej a tlakovej časti. Štiepky plynule prechádzajúce dopravným pásom i sa plnia cez násypku 2 do
šikmého uzavretého beztlakového závitu , opatreného zariadením na cirkuláciu a ohrievanie varného
roztoku, ktoré pozostáva z cirkulačného čerpadla 5 vyrovnávajúcej nádrže , opatrenej prívodom
čerstvého varného roztoku a tepelným výmenníkom .
Ďalšie zariadenie umožňuje prívod predimpregnovanej drevnej sub
stancie násypkou 4 do stláčacieho závitu , ktorý umožňuje vyvinúť
tlak 150800 kg/cm2 a opatreného potrubím a čerpadlom 9 na odťah vylisovaného roztoku s možnosťou
pridávania vylisovaného roztoku do . cirkulačného systému , 6, 7 impregnátora . Stláčací závit 8 je
zároveň plniacim závitom do tlakovej časti varáka a je spojený do jedného celku s expandnou komorou
10, v ktorej drevná substancia expanduje z tlaku 150800 kg/cm2 na varákový tlak 15 kg/cm2. Expandná
komora 10 je krátky, šikmý dopravný závit opatrený čerpadloIn 11 na prívod varného roztoku a
regulátorom hladiny varného roztoku v komore 20, ktorý ovláda čerpadlo 11.
Expandná komora je priamo spojená hrdlom 21 s kontinuálnym varákom, pozostávajúcim napr. zo 4
horizontálnych varných rúr 12, 13, 14, 15 so závitovým posunom drevnej substancie, ktoré sú opatrené
zariadením na zahrievanie a cirkuláciu vo varných rúrach, ktoré pozostáva z cirkulačného čerpadla 16,
vyrovnávajúcej nádržky 17, tepelného výmenníka 18 a cirkulačného potrubia 19. Delignifikovaná drevná
substancia sa vyprázdňuje cez vyprázdňovacie zariadenie 21.
Výhoda popísaného systému je najmä rýchla, ale pritom veľmi dôkladná impregnácia, čím je možné
značne skrátiť várku, lebo aj v kyslom prostredí sa môže drevná substancia okamžite vyhriať na veľmi
vysoké teploty. Z konštrukčného hľadiska je výhodná najmä jednoduchosť jednotlivých častí. Účelným
spojením jednotlivých častí kontinuálneho systému varenia plnia jednotlivé časti viac operácií, čím sa
zjednoduší celý systém. Variabilnosť celého systému umožňuje jeho prispôsobenie miestnym pomerom
ako aj kombináciu so stávajúcimi zariadeniami, čím sa zvýši ich účinnosť a akosť vyrobenej buničiny
alebo polobuničiny.
Ďalšia výhoda je, že predimpregnácia podľa popísaného systému umožňuje protiprúdové dováranie
v tlakovej časti systému v tom zmysle, že varný roztok v tlakovom reaktore prúdi proti smeru štiepkov,
čím sa dosiahne lepšia delignifikácia na konci reaktora, lebo tam vstupuje čerstvý, koncentrovaný varný
roztok.
Do násypnej šachty šikmého závitu zahlteného roztokem NaHSO3 o koncentrácii 50 g/l sa
dopravným pásom privádzajú smrekové štiepky v množstve 7 th, pričom retenčná doba štiepkov v závite
je 10 minút. Do závitu sa privádza roztok NaHSO3 v množstve 5 m3/hod. Roztok sa zohrieva cirkuláciou
cez tepelný výmenník na 95° C. Štiepky vychádzajúce z hornej časti závitu, padajú do násypky
progresívneho uzavretého závitu, v ktorom sú štiepky stláčané tlakom 250 kg/cm2. Roztok vytláčaný v
progresívnom závite sa vracia do prvej časti systému. Závit ústi do šikmého dopravného závitu,
zahlteného roztokom NaHSO3 o konc. 40 g/l. Štiepky vychádzajúce z hornej časti závitu, padajú do
turniketového podavača, ktorý dopravuje štiepky do tlakovej časti varáka, ktorý pozostáva z niek oľkých
horizontálnych rúr,

9. 140
150
160
170
ktoré dopravujú štiepky do vyprázdňovacieho zariadenia. Dovárka prebieha pri 180° C 1 hod.
Do kónickej šachty, ktorá je z dvoch tretín naplnená roztokom o zložení 60 g/l Na2SO3 a 15 gl
Na2CO3 sa privádzajú topoľové štiepky V množstve ,5 thod. Spotreba roztoku je 3 , roztok sa zahrieva
priamou parou na 95° C. Retenčná doba štiepkov v šachte je 5 min. Dno šachty je tvorené radom závitov,
ktoré dopravujú štiepky do vynášacieho závitu, ktorý bezprostredne prechádza do progresívneho závitu,
ktorý ústi priamo do tlakovej časti varáka pod hladinou roztoku o zložení 40 g/l Na2SO3 a 5 gl Na2CO3 o
teplote 185° C. Tlaková časť varného systému je tvorená niekoľkými horizontálnymi rúrami, v ktorých sú
štiepky dopravované do vyprázdňovacieho zariadenia. Retenčná doba štiepkov v tlakovom priestore je 30
minút.
Predmet patentu
1. Spôsob kontinuálnej výroby buničiny a polobuničiny, vyznačený tým, že drevná substancia sa
najprv podrobí pôsobeniu varného roztoku pri teplotách 60100° C pri atmosferickom tlaku po dobu 15
min. a potom sa stláča mechanickým tlakom 150800 kg/cm2 v zariadení, ktoré ústí pod hladinou varného
roztoku tak, aby v okamžiku uvoľnenia tlaku drevná substancia bola ponorená vo varnom roztoku, pričom
týmto spôsobom predbežne spracované štiepky sa plnia do tlakovej časti zariadenia a dovárajú sa v
roztoku alebo parnej fáze pri teplote 150200° C po dobu 120 minút.
. Spôsob výroby podľa bodu 1, vyznačený tým, že mechanické stláčanie, uvoľňovanie z
mechanického tlaku a plnenie do tlakovej časti varáka je spojené do jedinej operácie.
3. Spôsob podľa bodov 1 a 2 vyznačený tým, že predimpregnovaná drevná substancia je v tlakovej
časti systému dováraná protiprúdove varným roztokom.
4. Zariadenie na spôsob výroby podľa bodov 1 až , vyznačené tým, že beztlaková impregnačná časť
pozostáva zo šikmého uzavretého závitu (3), opatreného násypkou na pridávanie drevnej substancie (2)
a zariadením na cirkuláciu (5), udržovanie hladiny a zahrievanie roztoku (7) a zariadením na prepad
impregnovanej drevnej substancie (4) do stláčacieho, plniaceho závitu (8) a expandnej kpmory (10),
pričom zariadenie na stláčanie a plnenie a expandná komora (10) je spojené do jedného celku a
pozostáva z lisovacieho závitu. [8] na tlak 150800 kg/cm2, ktorý ústí pod hladinou varného roztoku v
expandnej komore 10], pozostávajúce z krátkeho uzavretého šikmého dopravného závitu opatreného
prívodom varného roztoku 11], zariadením na udržovanie hladiny (20), ktorá je bezprostredne spojená s
tlakovou časťou varáka (21).
Severografia, n. p, závod 03