En mycket stor del av det papper, som i våra dagar tillverkas utgöres av s. k. sulfatpapper och råvaran härtill är sulfatcellulosa. Denna cellulosa är något brunfärgad och utgör råvaran till allt brunt papper, vartill hör det bruna omslagspapperet.

Sulfatcellulosa eller sulfatmassa, som den lika ofta kallas, framställes av trä, gran eller tall, genom dettas kokning med alkalisk kokvätska under tryck, varvid kokvätskan utgöres av natriumhydroxid och natriumsulfid (NaOH Na₂S). Man erhåller denna kokvätska (vitluten) genom att återvinna alkalit ur den kokvätska (svartluten), som återstår efter slutad kokning, vilket sker genom svartlutens indunstning till torrhet och torrsubstansens förbränning. Härmed ersätter man den ofrånkomliga alkaliförlusten genom att tillsätta natriumsulfat (glaubersalt, Na₂SO₄) till torrsubstansen före dennas förbränning, varvid natriumsulfatet reduceras till natriumsulfid (Na₂SO₄ till Na₂S).

Men detta sätt att täcka alkaliförlusten med natriumsulfat har man inte använt tidigare än 1884, dessförinnan täckte man alkaliförlusten genom att tillsätta soda, d.v.s. natriumkarbonat (Na₂CO₂). Den kokvätska, som därvid erhålls utgörs av ren natriumhydroxid. Den cellulosa, som erhålles genom att koka ved med denna kokvätska, kallas alkalicellulosa, till skillnad från den förut nämnda sulfatcellulosan. Alkalicellulosan är brun liksom sulfatcellulosan, men har något andra egenskaper än denna.

Alkalicellulosan var alltså den tidigare av dessa båda fiberprodukter, men den har med tiden nästan helt och hållet ersatts av sulfatcellulosan. Det är numera endast några få fabriker i utlandet, som fortfarande tillverkar alkalicellulosa eller, som man ofta säger, använda det rena alkaliförfarandet. Sulfatcellulosa däremot tillverkas i ofantliga kvantiteter i världen och denna vara har blivit en världsartikel.

Att man övergick från alkalicellulosakokning till sulfatcellulosakokning berodde på, att dels blev metoden billigare (natriumsulfat är billigare än soda) och dels blev cellulosan bättre.

Alkalicellulosafabrikationen har alltså i våra dagar inget intresse och kommer därför inte att beskrivas här nedan (den är för övrigt ganska lik sulfatcellulosafabrikationen). Men eftersom alkalicellulosafabrikationen var en föregångare till våra dagars sulfatcellulosafabrikation kommer den att omnämnas vid den historiska utvecklingen.

Redan tidigt var det känt, att man genom kokning med alkalisk vätska kunde av halm, ved o.d. material få en produkt, som kunde användas till papper. Experimenterande i denna riktning började redan i slutet av 1700-talet, och sedan man i början av 1800-talet lärt sig tillverka soda enligt den Leblancska sodametoden blev det mera intresse för dessa experiment.

Men någon metod blev inte utarbetad för fiberframställning genom vedens kokning med alkalisk vätska. Man kunde inte få en tillräcklig "uppslutning" av veden, beroende på, att man arbetade vid atmosfärstryck, varvid kokpunkten var alltför låg.

Först på 1850-talet började man arbeta med kokning i autoklav (under tryck), varigenom temperaturen kunde höjas. Det var fransmannen Mellier, som 1854 först använde denna metod. Han kokade halm med

3 %-ig natronlut i slutet kärl och gick upp till 150°C. Nästan samtidigt gjorde engelsmannen Watt samt amerikanen Burgess liknande kokning av trä. Härigenom utlöstes de ämnen, som sammanfogar cellulosafibrerna i veden, och man erhöll, som rest, en fibermassa, som var lämplig för papperstillverkning.

Den första fabriken för tillverkning av sådan cellulosa (alkalicellulosa) anlades i Pennsylvanien i Amerika år 1860, vilken fabrik gick bra redan från sin begynnelse. Fem år därefter fick Amerika sin andra fabrik av detta slag, nämligen vid Manayunk utanför Philadelphia. Det var av allt att döma vid denna senare fabrik, som bröderna Tilghman åren 1865-1869 utförde fabriksmässiga försök med sin sulfitcellulosakokningsmetod.

Det är givet, att den nya metoden att koka ved med bisulfit skulle betraktas som en konkurrent till den redan i drift varande alkalicellulosametoden och frågan blev då, vilken som skulle bliva den billigaste. Då Tilghman år 1869 hade experimenterat slut sina pengar utan att ha fått ett ordentligt resultat, blev det ett uppehåll i Tilghmans arbeten på sulfitcellulosakokningsmetoden.

Vid denna tid hade emellertid E. Solvey i Belgien efter 10 á 15 års experimenterande äntligen fått sin ammoniaksodametod fullt färdig och konkurrensen med den gamla Leblancs sodametod var i full gång, vilket snart ledde till ett katastrofalt prisfall på soda i världen. Då soda var den största utgiftsposten för natroncellulosan, och man nu hade utsikt att få billigare soda än tidigare, så svalnade intresset för Tilghmans sulfitcellulosametod i Amerika.

I stället hoppades man på natroncellulosametoden som framtidsmetoden för fiber till papper. Föga anade man då, att båda dessa cellulosametoder i en snar framtid skulle var för sig utvecklas till stora industrier, och detta utan att det egentligen blev någon konkurrens dem emellan, samt att de i våra dagar skulle växa ut till jätteindustrier med enorm betydelse för hela mänskligheten och för handelsomsättningen.

Cellulosaindustrierna, om vi taga dem båda tillsammans (sulfit- och sulfatcellulosa), omfatta nu en årstillverkning av 14 á 15 millioner ton till ett värde av omkring 3 milliarder kronor (56,4 miljarder i 2009 års penningvärde) och ha därmed växt ut till en av de största industrierna i världen.

Vid den tid då natroncellulosafabrikationen utarbetades i Amerika, var i Europa England det ledande industrilandet inte minst på det kemiska området. Det var därför helt naturligt, att den första natroncellulosafabriken i Europa anlades i England. Detta var år 1866. Först några år därefter fick Tyskland sin första anläggning av detta slag.

I Sverige följde man vid denna tid med vaket intresse alla nya industrier och deras framsteg på kontinenten. Alla nyheter på detta område, vilka hade naturliga betingelser i vårt land, hade vid den tiden sina ivriga förespråkare här hemma. Man var i vårt land vid den tiden väl medveten om den betydelse industrierna haft för England, och att detta land hade sina industrier att tacka för sin rikedom och sitt framåtskridande. En industri som arbetade med trä som råvara, borde väl vara lämpad för Sverige och skulle väl kunna bliva en framtidsindustri för detta land.

En pionjär på detta område var greve S. Lewenhaupt, som genom sitt energiska arbete lyckades år 1871 starta den första natroncellulosafabriken i Sverige. Denna anlades vid Delary i södra Småland. Snart därefter byggdes ännu en fabrik nämligen vid Värmbol i Södermanland. Lewenhaupt hade dessutom del i tillkomsten av ytterligare 7 natroncellulosafabriker, som på 1870-talet tillkom i landet.

Den nya industrin, som alltså startade under 1870-talets första år, då vi hade en utpräglad högkonjunktur, gick rätt bra i början på grund av de goda konjunkturerna, vilket väl även bidrog till att så många fabriker växte upp på kort tid. Men när tiderna försämrades hade alla dessa fabriker en motgångens period i slutet av 1870-talet, beroende på att fabriksmetoderna var så dåligt utarbetade att det ekonomiska resultatet vid försämrade konjunkturer blev dåligt.

Den tekniska sakkunskapen hade den unga svenska natroncellulosaindustrin tagit från England, och man hade härvid tänkt sig, att de engelska metoderna var så fullt utarbetade, att man endast behövde kopiera dem. Men det visade sig snart, att detta ingalunda var fallet och natroncellulosaindustrins banbrytare i Sverige skulle bliva tvungna att nedlägga ett energiskt arbete, innan de tekniska metoderna blev ens till sina huvuddrag utformade.

Detta arbete skapade småningom ett svenskt system för natroncellulosafabrikationen, och med tiden skulle ur denna första obetydliga industriella skapelse växa fram en storindustri, som på sitt område blev den ledande i världen, nämligen sulfatindustrin, vilken med tiden blev natroncellulosaindustrins arvtagare.

Denna svenska sulfatcellulosaindustri utformades och skapades av svenska ingenjörer, som gjorde sin första lärospån vid natroncellulosans små obetydliga pionjäranläggningar i Sverige.

Men låt oss återvända till de första svenska natroncellulosafabrikerna. Den första fabriken, den vid Delary, kom i gång 1873 och hade då en tillverkning av endast 2 ton massa per dygn. En enda kokare fanns där vid den första utbyggnaden, men sedan fabriken ombyggts efter en brand år 1875 installerades tre kokare, varigenom kapaciteten ökades till 5 ton per dygn och så småningom höjdes denna till 12 ton per dygn.

Natroncellulosametoden byggde på att kokvätskan efter avslutat kok skulle skiljs från massan, indunstas och alkalit däri återvinnas genom förbränning av torrsubstansen. Då man givetvis inte kunde återvinna allt alkali, måste en del av detta ersättas, vilket skedde med soda. Metodens ekonomi skulle därför i hög grad bli beroende på hur stor del av alkalit man lyckades återvinna. Här var metodens svaga punkt, ty i detta hänseende var nästan intet utarbetat, och i början kunde man ej återvinna mer än 40 % av det använda alkalit. Resten måste ersättas med importerad soda, vilket givetvis ställde sig dyrare och besvärligare för den svenska industrin än för den engelska, vilken senare kunde köpa sodan inom landet.

Man försökte vid de svenska fabrikerna uppnå bättre återvinning av alkalit genom massans pressning i pressvalsar, men med föga bättre resultat. Omkring 50 % av alkalit gick alltjämt förlorat och måste tvättas bort från massan.

Natroncellulosafabriken vid Gustafsfors i Södermanland, som leddes av G. A. Engelbrektsson, hade så stora svårigheter med alkaliåtervinningen, att man var starkt betänkt på att ge upp hela rörelsen. Av en slump kom vid den tiden emellertid Engelbrektsson att sammanträffa med Alvar Müntzing, som då var ingenjör vid Inedals betsockerfabrik.

På Müntzings förslag beslöts nu, trots auktoriteters avrådande, att pröva diffusionsmetodens användbarhet vid natroncellulosafabrikationen. Inom råsockerindustrin hade man nämligen för kort tid sedan övergått från det äldre pressningsförfarandet för saftens utvinning ur betorna till det år 1866 av Robert uppfunna diffusionsförfarandet, varigenom råsockerfabrikationen tillfördes en av sina allra viktigaste förbättringar.

Under Müntzings ledning gjordes nu vid Gustafsfors natroncellulosafabrik ett försök med tvättning av natroncellulosa i ett batteri hopsatt av fotogenfat, som förenats med nödiga rörledningar. Det visade sig genast att Müntzings idé var riktig, ty massan blev uttvättad utan att luten blev nämnvärt utspädd. Fabriken ändrades omedelbart i överensstämmelse med Müntzings förslag och därmed gör diffusionsförfarandet sitt intåg inom natron- och den efterföljande sulfatcellulosaindustrin, där den alltjämt används.

Denna svenska insats anses med rätta som ett av de förnämsta framstegen inom denna industri. Müntzing övergick nu till cellulosaindustrin, som han längre fram skulle komma att skänka ytterligare en nyhet av oskattbart värde. Med diffusionsförfarandet, som snart infördes vid alla natroncellulosafabriker inom landet, hade den största svårigheten övervunnits.

En annan svårighet var själva kokningsförfarandet. I England hade man experimenterat med olika kokare, liggande eller stående och vidare var kokarnas uppvärmning en svårighet. Här hade man prövat med direkt eld, med ånga och med cirkulerande vatten under tryck. Något utprovat system fick man dock ej från England, utan även på detta område fick man vid de svenska fabrikerna hjälpa sig fram på egen hand. Till slut blev det värmning med direkt ånga under tryck, som kom att användas.

Utbytet av massa, räknat på vedens vikt, var till att börja med dåligt och i början höll det sig så lågt som 27 á 28 %. En mycket stor förbättring var det därför, när man övergick till sulfatcellulosametoden, d.v.s. att koka med en blandning av natriumhydroxid och natriumsulfid NaOH + Na₂S, vilken blandning mindre angriper den utlösta cellulosan än vad den rena natronluten gör.

Att koka halm med en blandning av natronlut och svavelnatrium hade föreslagits så tidigt som 1855 av

J. L. Jullion, men Müntzing var den förste som försökte att koka trä med sådan lösning. Hans försök ledde dock ej till användning i praktiken, och i stället var det tysken C. F. Dahl, som blev banbrytare för sulfatkokningsmetoden.

Hans första försök gjordes 1879, och 1882 hade han metoden utarbetad, varefter den på 1880-talet infördes vid så gott som alla natroncellulosafabrikerna i Sverige. Fördelen med denna metod bestod däri, att utbytet av cellulosa höjdes avsevärt, och att samtidigt en bättre och framför allt starkare massa erhölls, vartill kommer att natriumsulfat är billigare än soda.

Det är klart, att natroncellulosafabrikerna snabbt skulle övergå till den nya metoden, som löste deras svårighet med massautbytet samtidigt som ett förbilligande av driften kunde ske. Därmed försvinner natroncellulosametoden och ersättes av sulfatcellulosametoden.

Müntzing, som övergått till Munksjö sulfatfabrik, fortsatte att experimentera på sulfatkokningen och härmed kom han år 1885 fram till en kokningsmetod, som med tiden skulle bli av utomordentlig betydelse för sulfatcellulosaindustrin, nämligen framställning av "kraftmassan", varav man kan tillverka ett mycket starkt papper, det s. k. "kraftpapperet". Detta är vårt bruna starka omslagspapper, vilket med tiden blev en viktig exportvara.

Kraftmassan tillverkas genom kokning med en beräknad mängd alkali och sulfid samt göres vid så låg temperatur som möjligt, för att fibern ej skall angripas av alkalit. Kokningstiden måste då göras längre. Det är alltså Müntzings förtjänst att ha visat att utlösandet av vedens bindämnen, de s.k. inkrusterna, kräver en viss minimimängd alkali samt att ha utexperimenterat metoden för kokning, så att endast utlösning av inkruster sker och cellulosan blir inte angripen.

Denna kraftmassa skulle med tiden komma att tillverkas i allt större mängd i vårt land. Massan dels exporterades, dels bearbetades inom landet till kraftpapper eller sulfatomslagspapper, som det vanligen kallas. Detta papper blev med tiden en allt viktigare exportartikel från vårt land och under normala förhållanden exporteras detta papper till inte mindre än 69 länder i en mängd av 190,000 ton till ett värde av 54 millioner kronor per år. Intet annat papper har fått en sådan betydelse för vår export som detta sulfatomslagspapper.

Var slutet av 1870-talet en motgångens period för den unga natroncellulosaindustrin, när flera av fabrikerna gav upp, så blev 1880-talet en framgångens tid. Till stor del berodde detta senare på förbättrade tekniska metoder beträffande alkaliåtervinningen samt övergången till sulfatcellulosa. Vid slutet av 1880-talet fanns det 12 sulfat- eller natroncellulosafabriker i vårt land och antalet kokare vid dessa var 33.

Dessa fabrikers värmeekonomi hade man tidigare föga intresserat sig för i vårt land, antagligen därför att vedpriserna då var mycket låga. I andra länder däremot hade man arbetat på metoder att indunsta svartluten (den efter kokningen erhållna luten) varur alkalit skall återvinnas. Man hade i början av

1880-talet utexperimenterat 3-kropparindunstaren för indunstning av sockerlösning och dessa erfarenheter tillämpade man nu vid svartlutens indunstning. Dessa apparater, som kallades Yarganindunstare, användes i Tyskland och Amerika.

I Sverige började man först på 1890-talet intressera sig för värmeekonomin vid sulfatcellulosafabrikerna men här blev det ett annat system för lutens indunstning, som man utarbetade. Detta var den s. k. varpindunstningen, som utexperimenterades av Enderlein. Detta system blev allmänt infört vid de svenska sulfatfabrikerna och höll sig där kvar lång tid, ja, finnes än i dag kvar vid en del fabriker fast i modifierad form.

Först omkring 1910 gick man i Sverige in för svartlutens koncentrering i flerkropparindunstare. Detta skedde i samband med grundlig bearbetning av sulfatfabrikernas hela värmeekonomi. Det var de svenska ingenjörerna S. Sandberg, G. Sundblad och H. Brahmer, som genomförde dessa arbeten, vilka ledde till en avsevärd förbättring av sulfatfabrikernas ekonomi.

Förbränningen av svartlutens torrsubstans för att få alkalit samt tillvaratagandet av värmet vid denna förbränning har man mycket arbetat på. Flera olika system ha föreslagits och ugnar konstruerats, men i stort sett förblev denna del av sulfatfabrikationen rätt primitiv ända till på 1920-talet. En mycket god förbränningsugn för svartlut konstruerades då av kanadensaren Tomlinson.

Genom de förbättringar, som under tidernas lopp gjorts på sulfatcellulosafabrikationen, kunde ekonomin undan för undan förbättras. Samtidigt moderniserades dessa fabriker och rationaliserades driften, så att ekonomin även därigenom förbättrades. När så vidare sulfatcellulosafabrikerna kunde använda billigare ved än sulfitcellulosafabrikerna, nämligen dels tall och dels sågverksavfall, så blev sulfatmassan en billigare massa än sulfitmassan.

Det blev helt olika slag av papper, som dessa varor kom att användas till. Konkurrensen dem emellan, som till att börja med varit utpräglad, blev allt mindre och försvann till slut totalt.

Omkring år 1930 började man att framställa blekt sulfatcellulosa och vid denna tid ansågs den blekta sulfaten skulle att bli en stark konkurrent till sulfitmassan. Så förfärligt svår blev emellertid inte denna konkurrens, och om också en inte obetydlig mängd sulfatmassa numera bleks, så torde det nog förhålla sig så, att denna massa funnit vissa avsättningsområden, där den speciellt visat sig lämplig.

Sulfatcellulosaindustrin, så som den utvecklat sig i Sverige, kan sägas vara en typisk svensk industri. Om också den industriella begynnelsen skedde i andra länder, så fick den redan tidigt fast fotfäste i vårt land tack vare flera pionjärers energiska arbete. Men när sulfatindustrin genom svenska ingenjörers hängivna och energiska arbete omskapats i för våra förhållanden passande form samt givits konkurrenskraft, kunde betydande kapital investeras i denna industri, som därigenom växte ut till en verklig storindustri. Sverige är det land, som har den största produktionen av sulfatcellulosa i hela världen.

De råvaror, som användes vid sulfatcellulosafabrikationen, är först och främst ved och sedan en del kemikalier för fabrikationens genomförande. Alkaliförlusten ersättes genom tillsats av natriumsulfat och luten kausticeras med bränd kalk. För biprodukternas bearbetning användes vidare en del kemikalier som svavelsyra m.fl. i mindre mängd.

Den ved, som användes vid sulfatcellulosafabrikationen, hackas i flis med en s.k. huggmaskin. Denna huggning utföres på samma sätt vid såväl sulfit- som sulfatcellulosafabrikationen. Flisen huggs av knivar, som ställas snett mot veden, huggvinkeln kan varieras något. Flislängden kan varieras, och vanligen har man 25-40 mm flislängd. Man vill inte hugga veden till kort flis, då kommer ett stort antal fibrer att bli avhuggna, och å andra sidan vill man inte gå till stor flislängd, t. ex. 50 á 60 mm, ty då tar det längre tid att få kokningen färdig, eftersom kokvätskan intränger i flisen från dennas snittytor.

Den ved, som sulfatindustrin använder, behöver inte vara så god och omsorgsfullt barkad som vid sulfitindustrin. Man skall komma ihåg, att sulfatmassan är brun och sulfitmassan vit. Därför kan sulfatindustrierna använda sämre ved, sågavfall samt tall och gran var för sig eller i blandning.

Råvaran veden, som representerar en av de största posterna i cellulosans kostnad, blir vid sulfatmassan i allmänhet billigare än vid sulfitmassan. Tall kan man använda vid sulfatcellulosafabrikationen, harts och fett, som finnes i kådan, utlöses av alkalit, varefter cellulosan befrias från inkrusterna. Stundom väljer man ved med hög halt av harts, nämligen då man önskar få så mycket biprodukter som möjligt.

Vid sulfatfabrikationen ersätter man alkaliförlusten med natriumsulfat. Denna tillsättes före torrsubstansens (i svartluten) förbränning. Härvid kommer natriumsulfatet att reduceras till natriumsulfid Na₂S. Därigenom att en stor del av svavlet i svartluten vid dennas förbränning kommer att övergå i flyktiga ämnen som SO₂, H₂S m. fl. sker normalt en större förlust av svavel än av alkali. Kokvätskan kommer därför att bestå av mera natriumhydroxid än natriumsulfid.

Det natriumsulfat, glaubersalt, som användes, är kalcinerat, d.v.s. vattenfritt. Detta erhålls från saltsyrefabrikerna, där det faller som en biprodukt vid koksaltets omsättning med svavelsyra.

Detta glaubersalt innehåller något koksalt och svavelsyra. Men sulfatcellulosaindustrin förbrukar betydligt mera glaubersalt, än det som kommer från saltsyrefabrikationen. Därför fabriceras kalcinerat natriumsulfat genom att ur en del avfallslösningar få glaubersalt utkristalliserat.

Detta sker vid kopparextraktionsverk, vid kalisaltgruvor (i Tyskland) och vid chilesaltutvinning (i Chile). Sverige förbrukar c:a 120,000 ton kalcinerat natriumsulfat, som huvudsakligen importeras från Tyskland, England och Chile. Den inhemska produktionen av kalcinerat natriumsulfat är bara 10,000 ton och räcker inte långt. Genom sin stora sulfatcellulosaindustri har Sverige blivit världens största förbrukare av glaubersalt.

Vid svartlutens indunstning och förbränning av torrsubstansen härifrån erhålls alkalit åter som en smälta. Men alkalit är här i form av karbonat, alltså natriumkarbonat. Detta måste omvandlas till kaustik alkali, d.v.s. natriumhydroxid. Detta sker med tillhjälp av kalk, och man använder då vanlig bränd kalk. Denna, som kallas "sulfatkalk", skall ha hög halt av kalciumoxid CaO och därför kommer endast de mest högprocentiga kalkstenar i fråga, när det gäller att bränna kalk för sulfatkalk. Kalken skall vidare vara väl bränd men får inte vara hårt bränd, för då kausticerar den dåligt, och vidare får kalken inte innehålla föroreningar av sand o.d.

För den egentliga sulfatmasseproduktionen använder man inga flera råvaror, men då man bearbetar biprodukterna erfordras ytterligare kemikalier.

Svavelsyra eller ock surt natriumsulfat (natriumbisulfat, NaHSO₄) användes för att ur sulfatsåpan frigöra syrorna vid tillverkning av flytande harts.

Vid raffinering av terpentinolja behövas kemikalier för dennas renande från föroreningar och därvid använder man vid s.k. kemikalierening alkali och svavelsyra.

All cellulosakokning, såväl sulfat- som sulfitcellulosa, sker i slutna kokare under tryck, varigenom temperaturen kan höjas över 100°, med stigande övertryck får man stigande temperatur.

Vid en sådan kokning fylles först kokaren med flis. För detta ändamål har man flisförråd ovanför kokaren, så att man på ett bekvämt sätt och på kort tid kan fylla kokaren med flis. Därefter tillsluts kokaren, kokvätska tillsättes och sedan värmes kokarinnehållet på något sätt, så att den rätta kokningstemperaturen uppnås, varefter kokaren får en viss tid stå vid denna temperatur, vilket kallas att den "står på tryck".

Man skall emellertid inte tro att det härvid sker en kokning med bubblande ånga i kokaren. När temperaturen är nådd sker ingen ångutveckling i kokaren utan det är riktigare att tänka sig att det sker en extraktion av flisen. En riktigare benämning på kokare vore digester, vilket användes i engelska språket.

Efter slutad "kokning", d.v.s. då man vet att veden blivit så befriad från inkrusterna, att cellulosan kan erhållas som fiber, sänkes trycket, man "tar ned trycket". Detta sker genom att låta ångor avgå genom avblåsningsventil i toppen på kokaren. Genom den ångbildning, som då sker, härvid kokar det i hela kokaren förbrukas värmeenergi och därigenom sänks kokarens och innehållets temperatur. Slutligen utblåses hela kokarinnehållet i en cistern (diffusör).

Vid sulfatcellulosakokning kokar man flisen med en starkt alkalisk kokvätska och därför kan man här använda vanlig järnplåt. Någon invändig beklädnad eller inmurning i kokaren förekommer inte och har aldrig använts vid denna kokning.

Plåttjockleken tages så, att betryggande säkerhet vinns för kokarens hållfasthet mot trycket varjämte bör beräknas att ett visst slitage förekommer. Trycket varierar rätt mycket från fabrik till fabrik och är beroende på den massakvalitet, som tillverkas, temperaturen varierar med kvaliteten. Vid lågtemperaturkokning är trycket t. ex. 7 á 8 atm. övertryck, och då kokning sker vid hög temperatur är trycket 10 á 11 atm.

Kokvätskan angriper visserligen inte järn, men detta är emellertid inte fullt beständigt mot kokvätskan, utan med tiden kan man se, att en viss frätning förekommer. Därför tar man till plåttjockleken, så att en god del av plåten kan få frätas bort utan att hållfastheten äventyras. Utanpå kokaren har man värmeisolering för att hindra värmeförlusten.

Under olika tider har man gjort kokarna på olika sätt. Till att börja med hade man rätt små kokare och fortsatte därmed för övrigt ganska länge. Detta berodde nog därpå att koktiden är kort, nämligen 4 á 6 timmar, vilket möjliggör flera kok på ett dygn. Vid sulfitkokning, där

15 á 18 timmars koktid användes, gick man tidigt in för stora kokare.

Sulfatkokarna var som sagt små; 8 á 15 m³ var förr den vanliga storleken. Senare gick man upp till 35 m³, som länge var maximalstorleken vid roterande kokare samt 60 m³ vid fasta stående kokare. Man har använt dels roterande och dels fasta kokare, men i Sverige har kokarna vanligen varit roterande, varvid rotationen företogs runt en horisontalaxel, som var vinkelrät mot kokarens längdaxel.

En av orsakerna till att man gärna hade roterande kokare samt "stående roterande" var att mängden kokvätska är liten i förhållande till flismängden. Kokaren blir därför ej fylld med kokvätska, och man måste då på något sätt blanda om kokarens innehåll. Man tar kokvätskans volym så liten som möjligt, d.v.s. använder koncentrerad kokvätska för att därigenom få mindre vatten att avdunsta Vid alkaliåtervinningen.

Värmning av sådana kokare har under olika tider skett på olika sätt. Till att börja med värmde man med direkt eld, men rätt snart övergick man till att värma med ånga. Härvid var det givetvis enklast att värma med direkt ånga, som inleddes i kokaren. Vid de roterande kokarna gick detta att göra och temperaturen kunde hållas jämn i hela kokaren genom omblandningen. Ångan inleddes i sådana kokare i ena rotationstappen, där tätning gjordes med packbox. En sådan stående roterande kokare hade vanligen dimensionerna 6,7 m höjd samt 2,9 m största diameter.

Det var emellertid föga rationellt från värmeekonomisk synpunkt att inleda värmeångan direkt i kokvätskan, ty därigenom skedde en utspädning av denna och detta vatten måste sedan avdunstas vid alkaliregenerationen. Man ville även gå till större kokarenheter, och då blev det nödvändigt att överge den roterande typen. Man kom då in på cirkulationsförfarandet eller cirkulationskokningen.

Kokare utrustade med cirkulationskokning har indirekt värmning av kokvätskan på så sätt, att denna pumpas runt och får utanför kokaren passera en värmare, en s.k. kalorisator. Dessa kokare göras i storlekar på upp till 160 m³. Kokvätskan cirkuleras med centrifugalpump och för varje gång, som kokarens innehåll av kokvätska cirkulerat genom kalorisatorn, stiger temperaturen ett visst antal grader.

Olägenheten vid denna kokning är, att en mycket stor vätskemängd måste pumpas fram genom kalorisatorn, vilket tar tid och kostar kraft. Kokaren förses med sil genom vilken luten kan utsugas utan att flis och massa kan komma med den cirkulerande luten. Då luten pumpas genom värmaren (kalorisatorn) värmes luten indirekt med ånga. Härigenom undvikes lutens utspädning av den kondenserande ångan.

För att bekvämt kunna tömma kokaren, när koket är färdigt, har man gjort kokarens botten så, att massan lätt kan avblåsas genom tömningsventil, som sätter kokaren i förbindelse med ett avblåsningsrör, vilket för massan vidare till diffusörbatteriet.

Kokarna har i toppen anordning för gasning. Genom denna kan man under uppkörningen avblåsa den luft, som samlats i kokartoppen. Vid kokets avslutande, då trycket skall sänkas, avblåses ånga och gaser genom denna avgasningsanordning. Terpentinolja och en del andra värdefulla ämnen finnas i dessa ångor. För dessas tillvaratagande gasas ofta flera gånger under ett kok, och därför vill man ha avgasningsanordningen så, att man utan svårighet kan företaga avgasning.

KOKVÄTSKAN

Den lösning, varmed kokningen sker, innehåller natriumhydrat och natriumsulfid som värdefulla ämnen för kokningen, samt dessutom en del andra ämnen. I kokaren intager man en viss mängd av denna lösning, som kallas vit/ut, men samtidigt intas en ungefär lika stor mängd ^-svartlut, d. v. s. avblåst lut från ett tidigare slutat kok. Mängden av vitlut och svartlut, som skall intagas i en kokare, beräknas vanligen så, att vitlutens mängd avgöres efter dennas innehåll av alkali, och svartluten intages i sådan mängd, att volymen av vitlut + svartlut blir den för kokaren lämpliga.

Vitlutens sammansättning bestämmes genom analys, varvid man genom titrering bestämmer natriumhydrat, natriumsulfid och natriumkarbonat (NaOH, Na₂S och Na₂CO₃). Förutom dessa ämnen innehåller vitluten natriumsulfat (Na₂SO₄) och natriumsulfit (Na₂SO₃), vilka ämnen säkerligen inte har någon inverkan vid kokningen. Vitlutens sammansättning kan variera rätt avsevärt såväl beträffande koncentrationen som i förhållandet mellan de olika kemikalierna däri. Som ungefärliga värden kan följande sammansättning anföras.

NaOH .............................................. 120 gr per liter

Na₂CO_{3
..............................................}30á40 " " "

Na₂S ................................................. 20á40 " " "

Vid en och samma fabrik ändras vanligen sammansättningen (de relativa mängderna) föga, utan endast koncentrationen. Men från fabrik till fabrik är det mycket stora skillnader på lutens sammansättning, d.v.s. det relativa förhållandet mellan kemikalierna. Härvid är det halten av Na₂S i förhållande till NaOH, som kan variera avsevärt. Vid en del fabriker kan därför ovannämnda lägsta värde 20 gr per liter understigas och vid andra kan 40 överstigas rätt avsevärt. Denna variation i halten Na₂S är beroende på att regenerationen utföres något olika vid olika sulfatfabriker. Halten Na₂S i vitluten har inverkan på massans kvalitet.

Man strävar alltid efter att få en vitlut med hög halt av kemikalier, d.v.s. att vitlutens koncentration är stor. Detta är en fråga av vikt från värmeekonomisk synpunkt, ty ju mer utspädd vitluten är, dess mera vatten måste intas i kokaren och detta vatten skall sedan avdunstas. I denna avdunstning ligger fabrikens värmeekonomi förborgad. Härvid skall man komma ihåg, att den intagna veden innehåller vatten samt att den vattenmängd, som i kokaren inkommer med veden, kan vara mycket stor. Denna vattenmängd skall ävenledes avdunstas vid alkalits regeneration.

På grund av detta förhållande vill man helst^- använda torr ved till sulfatkokning, men ofta låter detta sig ej göra, och det kan i stället hända, att man måste arbeta med rätt sur ved, t. ex. sågverksavfall. I sådant fall kan en hög halt av vatten i veden upphjälpas av en hög halt kemikalier i vitluten.

Har man direkt ånga för kokarens värmning, inkommer givetvis vatten i kokvätskan, när denna ånga kondenserar däri, och detta vatten måste även avdunstas vid svartlutens indunstning. Vid indirekt värmning av kokaren, t.ex. vid cirkulationskokning, sker inget sådant utspädande av luten genom ångan, och därför är denna cirkulationskokning av betydelse inte bara för massans kvalitet utan även för värmeekonomins skull.

Som ovan framhållits utgöres den egentliga kokvätskan av en blandning av vitlut och svartlut (från ett föregående kok), varvid man blandar ungefär i volymsförhållandet 1 : 1. Genom att på detta sätt blanda in svartlut i kokaren kommer vitluten att utspädas, så att alkalikoncentrationen blir mindre. Vidare kommer svartlutens ämnen att tillbakatränga natriumhydratets dissociation. Härigenom blir luten mindre frätande på fibern, men man har dock samma alkalimängd för kokningen, som om man tagit vitluten ensam på veden.

Det var enligt denna princip som Müntzing experimenterade på 1880-talet vid Munksjö, då han där utarbetade kokningsmetoden för den svenska kraftmassan, av vilken det världsberömda svenska kraftpapperet tillverkas.

Mängden alkali, som skall intagas i kokaren, beräknas efter den intagna vedmängden. Man vet av erfarenhet, att per ton torr ved måste man i kokaren intaga en viss mängd natriumhydrat för att kokningen skall kunna genomföras. Alltefter den massakvalitet, som man skall tillverka, får man emellertid variera denna mängd natriumhydrat, som' intages i kokaren.

När man blandar svartlut med vitlut inkommer givetvis vatten med svartluten, men detta spelar ingen roll, ty efter koket avdrages lika stor volym svartlut (och samma koncentration) för att få svartlut till nästa blandning. Man kan därför säga, att den svart-lutmängd, som blandas med vitluten, går i cirkulation inom kokeriet.

KOKNINGSFÖRLOPPET

Själva kokningen är vid sulfatcellulosan betydligt enklare än vid sulfitcellulosan, ty det gäller endast att fortast möjligt få upp temperaturen samt att sedan vidmakthålla denna en viss tid.

Utlösning av de ämnen i veden, som måste bort för att cellulosafibrerna skola bliva fria, sker på betydligt kortare tid vid sulfatprocessen än vid sulfitprocessen, men däremot måste temperaturen vara högre vid sulfatkokning än vid sulfitkokning.

Någon egentlig utlösning blir det ej förrän man kommit upp emot 150°, och i praktiken använder man en temperatur av 160 å 170° vid kraftmassefabrikation och 180 á 185°C vid tillverkning av blekbar sulfatmassa.

När man nu vet, att det behövs så höga temperaturer för att få en god utlösning av inkrusterna, kan man förstå att alla tidiga försök med kokning av ved med alkaliska lösningar vid atmosfärstryck måste ha givit klent resultat.

Veden består av cellulosafiber samt bindemedel, som sammanfogar dessa fibrer till det fasta material, som veden utgör. Skall man få cellulosafibrerna frilagda, så måste bindeämnena utlösas. Dessa bindeämnen eller kittet mellan fibrerna utgöres av de s. k. inkrusterna, vilket ord sedan gammalt har använts som gemensam benämning för samtliga ämnen, som finnas i veden med undantag av fibrer.

Kemiskt sett består ved av cellulosa, sockerarter av olika slag, lignin, äggviteämnen, fett, harts samt ytterst små mängder av andra ämnen, t. ex. askbeståndsdelar av olika slag. Gränsen mellan den egentliga cellulosan och sockerarterna är oskarp, och man tar därför ofta detta mellanområde som en grupp för sig samt kallar detta hemicellulosa.

Det kan i detta sammanhang erinras om att den tekniska cellulosan ej är enhetlig, och att man skiljer på α, ß och y-cellulosa. Så är det t. ex. vid cellulosans användning till konstsilke endast α-cellulosan, som har värde.

De egentliga sockerarterna utgörs av dels pentoser resp. pentosaner och dels hexoser resp. hexosaner. De förra är ej jäsbara, de senare jäsbara. Ofta talar man därför ej om pentoser och hexoser utan om ej jäsbart och jäsbart socker.

Vedens innehåll av dessa olika ämnen växlar högst betydligt alltefter vedslag, men även för ett och samma vedslag, t. ex. gran, kan det växla avsevärt med trädets ålder, växtplats samt i synnerhet med den hastighet, varmed trädet har vuxit, d.v.s. med årsringarnas bredd. En ved med breda årsringar, där trädet alltså vuxit fort, håller mindre cellulosa än en ved med täta årsringar.

En ungefärlig sammansättning av granved kan anges till följande:

Cellulosa 41,0 %

Hemicellulosa (av cellulosatyp) 6,1 %

Sockerarter (lätt hydrolyserbar hemicellulosa) 20,6 %

Lignin 28,0 %

Harts och Äggviteämnen 4,3 %

100,0 %

Vid kokningen skall alla dessa ämnen, med undantag av cellulosa, utlösas. Det är emellertid svårt att få ligninet fullständigt i lösning, om inte kokningen sker kraftigt, d.v.s. hög temperatur, stark kokvätska och tillräckligt lång tid användas. Men härvid inträder den olägenhet, som i alla tider erbjudit svårigheter för den alkaliska kokningsningsmetoden för cellulosaframställning av trä, nämligen att cellulosan angrips av alkali vid hög temperatur.

Det är den från inkruster befriade cellulosafibern, som på detta sätt angripes, och följden härav blir dels, att utbytet av cellulosa blir lågt och dels, att cellulosans kvalitet blir lägre.

Man försöker därför vid sulfatkokningen alltid driva kokningen så, att tillräcklig utlösning av inkruster uppnås (så att massan efter tvättning kan defibreras) vid minsta möjliga angrepp av cellulosafibern. Det har visat sig, att vid kokning enligt sulfatmetoden (NaOH+Na₂S) blir det mindre angrepp på cellulosan än vid kokning enligt natroncellulosametoden (NaOH).

Det var detta förhållande, som gjorde att de gamla natroncellulosafabrikerna på 1880-talet så hastigt övergick till den då nya sulfatmetoden.

Slutligen blev det genom Müntzings arbeten (1885) utrett, att alkalits angrepp på cellulosan huvudsakligen skedde i början av kokningen innan kokvätskans alkalihalt nedgått. Han använde då en blandning av alkali (vitlut) och svartlut som kokvätska och kom därigenom ifrån den skarpa lutens hårda angrepp på cellulosan. Han fick därvid större massautbyte och bättre massa.

Men hur man än bär sig åt vid alkalikokningen, så blir en rätt stor del av cellulosan utlöst, varigenom utbytet blir nedsatt. Man får endast omkring 4.0 % cellulosa av veden, om man räknar torr cellulosa på torr ved. Under alkalicellulosaindustriens första tid fick man ändå lägre massautbyte. Så t. ex. uppges, att vid en av de första natroncellulosafabrikerna fick man i början endast 27 á 28 % utbyte av massa (torr massa på torr ved).

Numera räknar man med 40 á 45 % massautbyte vid tillverkning av kraftmassa samt något under 40 % vid kokning av blekbar massa.

Men hur man än kokar i praktiken, så kommer den erhållna cellulosan att innehålla en del outlöst lignin. Vid kraftmassa är det rätt mycket lignin kvar outlöst, men vid den blekbara massan är det bara små mängder lignin kvar. Man har flera olika metoder att bestämma den mängd lignin, som är kvar outlöst i cellulosan.

Själva kokningen utföres på följande sätt. Temperaturen höjes så hastigt som möjligt till det värde, man vill uppnå, och därefter hålles temperaturen konstant under viss tid, vanligen 2- 4 timmar, som alltså utgör den egentliga kokningstiden. När fullt tryck uppnåtts brukar man "gasa" kokaren, vilket tillgår så, att från kokarens topp avblåses ånga genom en ventil och en därtill ansluten ledning.

Denna gasning görs för att få bort alla permanenta gaser och en del flyktiga ämnen som terpentinolja, metylalkohol, metylsulfid m. fl., dels emedan de kunna inverka menligt och dels för att de påverka trycket, som blir förhöjt genom dessa ämnens närvaro. Men eftersom man sköter kokningen efter trycket i kokaren, som avläses på manometer, vill man ha bort alla dessa gaser och flyktiga ämnen. Vidare vill man tillvarataga en del flyktiga ämnen, som äro att betrakta som biprodukter vid sulfatcellulosafabrikationen, och därför avlägsnas den mängd därav, som frigjorts redan i början av koket. Detta är i synnerhet fallet med terpentinoljan.

Temperaturdiagrammet vid sulfatkokningen är alltså mycket enkelt. Man går upp till en olika temperatur i kokaren alltefter den massa, som skall tillverkas, och som allmän regel gäller därvid, att kraftmassa kokas vid så låg temperatur som möjligt, samt att blekbar massa måste kokas vid relativt hög temperatur. Den förra kvaliteten göres i allmänhet vid 160 á 170° och den senare vid 180 á 185° kokningstemperatur.

När kokningen är färdig och koket skall avslutas, sänks trycket i kokaren genom avgasning; även nu från kokarens topp, varvid ånga och däri befintliga gaser och flyktiga ämnen uttas och leds genom avledningsrör.

En del flyktiga ämnen, som härvid finnas i ångan, är värdefulla, nämligen terpentinolja och metylalkohol och en del svavelföreningar. Dessa ämnen kan tillvaratas i samband med ångans kondensering. Vidare tillvaratar man, så långt detta är möjligt, ångans värme.

Men kokarens tryck sänks på detta sätt inte så lågt som till atmosfärstrycket, kokaren skall tömmas på sitt innehåll och detta sker med tillhjälp av övertryck i kokaren. Man sänker därför trycket i kokaren genom avgasning endast så långt, att kvarvarande tryck är tillräckligt för kokarinnehållets utpressning. Detta senare kallas att kokaren "blåses".

Blåsningen sker genom kokarens bottenventil, som är grov för att massan skall kunna obehindrat gå ut därigenom. Vidare har man kokarens nedre del konisk för att underlätta densammas fullständiga tömning. Bottenventilen är förbunden med ett grovt avledningsrör för massan och luten från kokaren, vilka tillsammans blåsas till en behållare (diffusör), där de genom en efterföljande operation, som företas helt fristående från kokningen, skiljs från varandra. Detta sker i diffusörerna.

I kokvätskan finnas alla från veden utlösta ämnen i lösning, varjämte de från början förefintliga kemikalierna fortfarande befinna sig i lösning. Kokvätskan har alltså ökats i koncentration

med de utlösta ämnena. Denna kokvätska, som har stark svart färg kallas "svartlut".

Av de utstötta ämnena utgör ligninet huvudmängden. Detta har utlösts av alkalit till lösliga alkalisalter, och man kan därför säga, att ligninet gentemot alkalit har sur karaktär, och att alkalit kemiskt binds av ligninet.

Detta har fenolgrupper, och säkerligen är det dessa, som reagera med alkalit. Ur svartluten kan man med syra, t.o.m. så svag syra som kolsyra, fälla ut ligninet. Ligninet blir därför tämligen oförändrat genom sulfatkokningen; det överföres endast till det vattenlösliga alkaliligninet.

Det bör emellertid ihågkommas, att lignin inte är ett enhetligt ämne, utan består av flera olika närbesläktade ämnen, som har likartade egenskaper. Därför benämner man samtliga dessa ämnen med det kollektiva namnet lignin.

Sockerarterna däremot samt hemicellulosan och den del av cellulosan, som löses genom alkalits angrepp, finnas ej i svartluten längre som sockerarter, utan omvandlas till kemiskt sett andra ämnen, nämligen syror och laktoner.

Harts och fett i veden utlöses av alkalit till natriumsalter av motsvarande syror samt blir i denna form oförändrade och finns alltså i svartluten som hartssyrat respektive fettsyrat natrium. I veden finnes hartsen som fri syra, vilken direkt reagerar med alkalit, men fettet i veden finnes som glycerid av fettsyror, och av alkalit spaltas denna i glycerin och fettsyra, vilken senare reagerar med alkalit till fettsyrat natrium.

Dessa ämnen, hartssyra och fettsyra i form av natriumsalt erhålls ur svartluten som s. k. hartssåpa, vilken kan vidarebearbetas (se nedan). Dessa natriumsalter är något lösliga i vatten, det är ju samma ämnen som i vanlig tvål, men i koncentrerad svartlut löses de dåligt. Därför erhåller man dessa salter som ett skikt på ytan, om svartluten får stå. Stundom har hartssåpan blivit kraftigt emulgerad i svartluten, och i så fall tar det rätt lång tid innan såpan avsätter sig vid ytan.

Såpan avskiljes från svartluten genom att den avtappas från ytan. Mängden sådan såpa växlar i hög grad alltefter vedens beskaffenhet. Vid användande av kådrik ved såsom tall och i synnerhet hartsrik tall får man stora mängder såpa, t. ex. 30 kg såpa per ton sulfatmassa eller t.o.m. ändå mera. Vid användande av gran däremot blir det rätt litet av såpa. I genomsnitt kan man nog räkna med 20 kg såpa per ton sulfatcellulosa.

DIFFUSIONSPROCESSEN

Efter kokningen skall svartluten skiljas från massan, ty svartluten skall indunstas och brännas för att återvinna alkalit. Det är härvid av mycket stor vikt, att man får svartluten skild från cellulosan så fullständigt som möjligt samt att samtidigt svartluten utspädes så litet som möjligt.

Under natroncellulosafabrikationens första årtionde mötte detta oöverstigliga svårigheter och på sina håll började man rentav att misströsta om hela denna cellulosafabrikation, därför att svartluten inte kunde återvinnas ens i rimlig mängd.

Det vanliga vid den tiden var att endast 40 % av svartluten kunde återvinnas och de 60 procenten spolades bort med tvättvattnet för cellulosan. När man införde valspressar för svartlutens avpressande kom man till 50 % återvinning.

Detta problem löstes genom att använda diffusionsförfarandet. I historiken har omtalats hur Müntzing, som ursprungligen var sockertekniker, gjorde diffusionsförsök vid Gustafsfors cellulosafabrik i Södermanland samt hur han sedan efter detta lyckade försök införde metoden vid denna fabrik.

Diffusionsförfarandet infördes vid alla natroncellulosafabriker och har alltsedan dess använts vid dessa och vid samtliga sulfatfabriker i världen.

Diffusionsförfarandet tillämpas på så sätt, att massan med svartluten från kokaren blåses till en sluten behållare, som kallas diffusör,

där man ovanpå massan tillför vatten eller utspädd svartlut, som får förtränga svartluten i massan, vilken samtidigt bereds möjlighet att avrinna genom uttag i botten.

Ju högre man gör en sådan diffusör, dess längre blir diffusörvägen och därmed dess fullständigare blir skiljandet av lut och massa. Det blir då mest praktiskt att göra flera diffusörer efter varandra och pumpa fram luten, resp. vattnet genom alla dessa diffusörer.

Ett modernt diffusörbatteri (bild sid. 126) vid sulfatfabrikerna görs så att diffusörerna, som vanligen är 6 á 10 i antal, placeras i ring.

Fig. 21 visar denna uppställning.

Vidare har man tillförselröret för massa och svartlut från kokaren svängbart, så att var och en av diffusörerna i ringen kan genom detta rör sättas i förbindelse med kokaren. Man kan härigenom blåsa kokaren, till vilken som helst av diffusörerna som man önskar. Ovannämnda tillförselrör för massa till diffusörerna är svängbart omkring mittpunkten i den cirkel, vari diffusörerna är placerade. Diffusörerna står under atmosfärstryck.

Den luft, som finnes i diffusören, när koket blåses till denna, måste givetvis kunna avgå. Härvid kommer det att utveckla sig en stor mängd ånga från den varma luten, då trycksänkning sker från blåsningstrycket i kokaren till atmosfärstrycket i diffusören. Denna ånga rycker med sig rätt mycket lut i form av skum och stänk samt vidare en del massa.

För att tillvarata detta låter man denna ånga gå igenom ytterligare en tom diffusör, där huvudmängden av medryckt lut och massa avsätter sig. Denna tomma diffusör, som härvid verkar som "lutfälla", är den av diffusörerna i ringen, som är närmast intill den, vari massan blåsts. Då nästa kok blåses sker det i just denna diffusör, som nu tjänstgjort som lutfälla.

Från den diffusör, som tjänar som lutfälla, går luft och vattenånga till en kondensor, där ångan kondenserar så att värmet utnyttjas. Vanligen utnyttjar man detta värme så, att man gör varmvatten, vilket man behöver i fabriken.

Vid diffusörernas tvättning och svartlutens förträngning har man ett flertal diffusörer inkopplade i serie med överföringsrör för luten från botten på en diffusör till toppen på nästa. Härvid kommer i samtliga diffusörer luten att pressas uppifrån och nedåt. Då en nyblåst diffusör inkopplas i denna serie, vilken diffusör då blir den första, så avstänges samtidigt den sista diffusören som varande färdigtvättad.

Denna färdigtvättade diffusör töms nu på massa genom lucka nedtill, varigenom massan kan spolas ut. Denna massa går till sileriet, där den ytterligare tvättas innan den bearbetas vidare.

För varje diffusör, som inkopplas i tvättningsserien, måste man ta ut en viss mängd svartlut av den mest koncentrerade luten. Den mängd svartlut, som på detta sätt uttas, skall vara så stor, att den innehåller lika mycket torrsubstans som mängden torrsubstans i luten från varje kok minskat med den torrsubstansmängd, som inte tvättats ut ur massan.

Man kontrollerar detta genom att mäta svartlutens koncentration med areometer samt tar lut ned till ett visst gradtal Bé.

Vid tvättningen kan man inte tvätta med större mängd vatten än som motsvarar denna uttagna mängd svartlut, ty denna utpressas med den intagna tvättvattenmängden. Man mäter då även koncentrationen i detta tvättvatten, som går från den sista diffusören till nästa, när man måste koppla ur den sista diffusören i och för tömning.

Den lut, som då är kvar i denna urkopplade diffusör, det är förlust av torrsubstans. Den koncentration, som ovannämnda tvättvatten har, när sista diffusören avställes, mätes likaledes med areometer och gradtalet Bé antecknas. Detta gradtal brukar man bestämma på det sätt, att man tvättar ned till visst gradtal.

Ett sådant diffusionsförfarande använder man vid råsockerfabrikationen vid utlakning av socker ur betsnitseln. I detta fall fyller man snitseln i diffusörerna med transportband och får därigenom snitseln ganska jämnt packad i diffusören. Har man materialet jämnt packat så blir det också ett jämnt strömmande på lösningen under diffusionsarbetet. Men är materialet ojämnt packat, t. ex. så att det finnes partier, som är mera svårgenomsläppliga för vatten, så strömmar vattnet mycket långsamt genom detta parti.

I en sulfatdiffusör inträffar det lätt, att sulfatmassan packar sig ojämnt, eftersom den pressas ut ur kokaren och in i diffusören med stor våldsamhet. Härvid kan massan lätt packa sig ojämnt, och det bildas hårda partier. Dessa uttvättas långsamt, och vid slutad tvättning kan man se sådana dåligt tvättade partier.

Vid diffusörens tömning syns dessa som mörkare partier. Givetvis medför sådana partier en förlust av svartlut. Detta är en av orsakerna till alkaliförlusten vid diffusionsförfarandet.

En annan orsak till alkaliförlust vid diffusionen är att natronlut adsorberas av fibern. Härmed menas ett upptagande på ytan, d.v.s. fiberns yta, av alkali, så att alkalihalten i ytskiktet på fibern blir större än i omgivande vattenlösning. Ett sådant adsorberande fördröjer uttvättningen av alkalit.

Eftersom cellulosans totala yta är mycket stor, blir den adsorberade mängden alkali inte obetydlig, och skall man tvätta bort denna måste halten alkali i tvättvattnet sänkas ytterligare.

Den från diffusionsbatteriet uttagna svartluten pumpas till förrådsbehållare för svartlut och lagras där. Då man tillvaratar hartssåpan för att därav göra flytande harts, skall svartluten tillåtas stå stilla i behållare någon tid för att såpan skall hinna avsätta sig på ytan ungefär som grädde bildas på mjölkens yta, när denna får stå.

Från denna svartlutbehållare tar man såpan till vidare bearbetning. Från denna behållare tas vidare svartlut till kokaren vid satsning av ett nytt kok. Kapitlet kokningsförloppet har beskrivits hur man vid kokningen blandar vitlut och svartlut och utför kokningen med denna kokvätska.

Den svartlut, som sedan blir kvar i svartlutbehållaren, går till indunstning och förbränning samt alkalits återvinning.. Denna operation kallas, regenerationen av alkalit, eller återvinningsprocessen. Hur detta går till, kommer att beskrivas här nedan.

Den mängd alkali och utlöst substans, som med svartluten återgår till kokaren och deltar i en ny kokningsprocess är naturligtvis inte förlorad. Varken alkalit eller de organiska ämnena går förlorade utan förs efter kokets slut tillbaka till diffusionsbatteriet.

Det är enklast att tänka sig att härvid en viss mängd alkali och organisk substans går i cirkulation, och ständigt löper i denna cirkulation. Förlust förekommer endast vid tvättningen i diffusörerna. Den mängd alkali, som tillföres kokeriet med vitluten, få vi alltså tillbaka från kokeriet till indunstningsavdelningen, med undantag av den alkaliförlust, som uppstår vid tvättningen i diffusörbatteriet.

REGENERATIONSPROCESSEN

Den svartlut, som kommer från diffusörbatteriet, skall indunstas till hög koncentration, torkas till fast substans och slutligen skall denna förbrännas, så att alkalit återvinns. Det gäller alltså att ta bort vattnet från svartluten samt att förbränna torrsubstansen. Härvid gäller det att kunna utföra dessa operationer med minsta möjliga uppoffring av värme.

Man vill utföra vattenborttagandet utan uppoffring av något extra bränsle samt endast med användande av det värme, som erhålls vid förbränning av svartlutens torrsubstans. Helst vill man erhålla så mycket värme vid förbränningen, att det blir värme över, vilket värme har användning vid kokningen och vid torkning av massan.

För att indunstning av svartluten skall kräva så litet värme som möjligt försöker man få svartluten så koncentrerad som möjligt från diffusörbatteriet, och det är även i samma syfte som man utför kokningen med en blandning av vitlut och svartlut, varigenom man kan ha starkare vitlut än om svartlut ej tillsattes, i kokaren måste det vara en viss volym kokvätska.

Det vatten, som tillförs varje kok, utgörs av vatten i veden, vatten i vitluten samt den utspädning, som tillsatssvartluten undergått i diffusören. Det tekniska arbetet går till stor del ut på att vid sulfatcellulosakokningen försöka få så litet vatten som möjligt in i kokaren.

VARPINDUNSTNING

På 1890-talet konstruerades i Sverige av ingenjör Erderlein ett system för svartlutens indunstning från den koncentration luten har, när den kommer från diffusörerna samt till så hög koncentration, att den fortfarande är rinnande vid vanlig temperatur, vilket man vanligen räknar vid 30 á 32° Bé. Detta system går vanligen under namn av varpsystemet eller indunstning med varpa.

Detta tillgår så, att bränslegaserna från ugnen, där torrsubstansen från den intorkade svartluten förbränns, får passera en s.k. roterugn och därefter får gaserna gå genom varpsystemet, varifrån gaserna gå till skorstenen. Det blir alltså skorstenen, som genom sitt drag åstadkommer att gaserna passera genom detta system av apparater. Fig. 22 visar en bild av ett sådant varpsystem.

Själva varporna utgöras av järnplåtar, t, som fastsätts på horisontell axel. På denna axel sitter ett stort antal sådana plåtar med 7 á 8 cm avstånd från varandra. Då axeln roterar komma dessa plåtar att doppa ned i svartluten, ty denna intages i rummet till sådan höjd, att den stiger till i närheten av axeln. När så axeln roterar blir plåtarna överdragna av lut, och vi få alltså hela övre delen av plåtarna med svartlutbetäckta ytor gående i de varma gaserna. När dessa gaser stryka fram över ytorna, kommer vatten att avdunsta från lutens yta och härigenom sker en koncentrering.

Ju större plåtytor man har, dess kraftigare blir avdunstningen, och därför sätter man plåtarna ganska tätt, och vidare lägger man flera varpor, d.v.s. axlar, efter varandra. Vanligen har man 2 eller 3 varpor.

Svartluten tillsättes vid i och får rinna ned i gropen under varporna. Hela det rum, där varporna är placerade, görs murat. Hela tiden tillsättes svartlut, så att en viss nivå upprätthålles.

Genom vattenavdunstningen samt det ständiga tillsättandet av mera svartlut kommer lutens koncentration omkring varporna att stiga och denna stiger från i till s, av denna senare uttas den koncentrerade svartluten genom en liten sakta gående snäcka.

Den svartlut, som här uttas från varporna, är mycket koncentrerad och man kan ange dess koncentration till 30 á 33° Be, men i en del fall kan den vara mindre koncentrerad. Den koncentration, vartill man här kommer upp, är beroende på hur mycket vatten, som inkommit i svartluten under det föregående arbetet, nämligen vid kokningen och massans tvättning i diffusörerna.

Det vatten, som tillkommer vid kokningen, är olika från fall till fall beroende på, om vedens vattenhalt varierar. Då man använder torr ved tillförs lite vatten med denna, och svartluten från diffusörerna blir då koncentrerad, t. ex. 13 á 15° Be, men då man måste använda våt ved, vilket är fallet, då man arbetar med sågverksavfall, kommer det så mycket vatten in i kokaren med veden, att svartluten från diffusörerna går ned i koncentration till 8 á 10° Be.

En hög halt hos den svartlut, som går in i varporna, ger en hög halt på den lut, som med snäckan S matas ut därifrån. I detta fall räcker lutens eget bränslevärde till för att driva ugnarna. Är det däremot låg halt i den till varporna kommande luten, så blir den därifrån utmatade luten så lågt koncentrerad, att man måste tillgripa extra bränsle för hela ugnssystemets drift. Man eldar då med bränsle i eldstaden d, som har vanlig rost f.

Det torde härav framgå hur viktigt det är för fabrikens ekonomi att kunna sköta kokning och massatvättning, så att den erhållna svartluten, som skall tas in i varpsystemet, är så koncentrerad som möjligt. Därför övervakas detta arbete ständigt och lutens koncentration mätes med areometer, och avläsningarna antecknas.

ROTERUGNEN

Den i varpavdelningen koncentrerade svartluten uttas kontinuerligt med snäcka och överföres till nästa avdelning, som är roteraren eller roterugnen. I fig. 22 visas denna vid 0. Svartluten rinner in genom en ränna m. Roteraren utgöres av en liggande järnplåtscylinder, som invändigt murats med tegel. Den är upplagd på rullar och har en kuggkrans, med vars hjälp den bringas att sakta rotera.

Roterugnen är så uppmonterad, att den i ena gavelöppningen ansluter sig till varpavdelningen samt i den andra till ugnarna d samt den extra eldstad h, som användes vid fabrikens start samt när svartluten är mycket utspädd.

Gaserna från ugnarna kommer alltså att gå igenom roteraren, och när denna sakta roterar, kommer svartluten att fästa på rondellerna och täcka hela deras yta. De heta gaserna intorkar därvid luten hastigt, och man får lutens torrsubstans som fast, kornigt pulver i roteraren, som vid sin rotation långsamt transporterar fram detta pulverformiga material till roterarens främre gavel, där det utmatas genom lämpliga öppningar. Denna lutens torrsubstans erhålles då som torrt kornigt pulver med ett kolliknande utseende. Detta material kallas ofta bränder eller stoft.

I denna fasta produkt ingår torrsubstansen från svartluten d.v.s. allt alkali. Däremot har en del av svavlet i svartluten förflyktigats vid den höga temperatur, som råder i roteraren, vid intorkningens slutskede blir det t.o.m. en lätt förkolning av torrsubstansen. Härvid kan även inträffa, att man får förlust av brännbar gas, som bildas vid denna begynnande torrdestillation av torrsubstansen.

SMÄLTUGNARNA

Bränderna innehåller emellertid allt alkali och större delen av svavlet och den brännbara substansen, vilka fanns i den svartlut, som tillfördes varpsystemet. Dessa bränder eller stoftet uttagas ofta på golvet i sodahuset, som man än i dag kallar hela denna byggnad, där de här ovan beskrivna apparaterna är uppställda.

Dessa bränder skall därefter förbrännas i ugnarna, vilka ofta kallas sodaugnar eller smältugnar. Vid denna förbränning, som sker under inblåsning av luft, åstadkoms att alla organiska ämnen förbränns samt att askan erhålles i smält tillstånd och rinner ut från smältugnens botten. Denna smälta rinner därifrån direkt ned i lösarna, där den smälta glödande saltmassan får droppa ner i vatten varvid snabb upplösning sker.

Tidigare har framhållits, att en mycket viktig fråga vid sulfatcellulosafabrikationen är att återvinna alkali, men man kan inte, hur man än bär sig åt, återvinna allt alkali. Det är alltid en del ofrånkomliga förluster därav. I historiken redogjordes för hur alkaliförlusterna vid de första natroncellulosafabrikerna var stora på grund av att man endast kunde återvinna c:a hälften av svartluten.

Med införande av diffusionsmetoden minskades denna förlust avsevärt. Men det finnes andra förluster av alkali, nämligen i smältugnen, vid kausticeringen samt spillförluster.

Samtliga dessa förluster måste täckas genom tillsats av nytt alkali. Denna tillsats sker till bränderna före deras inmatande i smältugnarna. Under fabrikationens första tid använde man soda, d.v.s. natriumkarbonat, för detta ändamål, men numera har man glaubersalt, d.v.s. natriumsulfat.

Dessa båda olika sätt för alkaliförlusternas täckande är det, som gjort olikheten mellan natroncellulosafabrikerna och sulfatcellulosafabrikerna. Fördelen med att använda glaubersalt i stället för soda ligger till stor del däri, att det förra är betydligt billigare än det senare. I vanliga fall är glaubersaltets pris c:a ¹/₃ av sodans pris.

Men även massans kvalitet blir bättre med sulfat än med soda som ersättningsmedel, med sulfat får man annan och bättre, sammansättning på kokvätskan.

Vid fabrikationen tillsätter man sulfatet i pulverform till bränderna, samt blandar dessa med varandra någotsånär, någon intimare blandning förekommer aldrig. Det sulfat, som sulfatcellulosafabrikerna använder, är billig teknisk vara samt är vattenfritt, d.v.s. kalcinerad vara.

Detta sulfat erhålls, som biprodukt, från saltsyrefabrikationen, varvid koksalt och svavelsyra vid hög temperatur reagerat med varandra. Detta sulfat är förorenat av koksalt och eller av svavelsyra. Men det stora behov av sulfat, som uppstått genom sulfatcellufabrikationens snabba utvidgning under 1920-talet, kunde inte täckas med sulfat från saltsyrefabrikerna.

Därför har det uppstått unga fabriker, som tillverkar natriumsulfat direkt ur sådana moderlutar, vilka förut var värdelösa och utsläpptes i vattendragen. Det är i synnerhet Tyskland och Chile, som upptagit dylika tillverkningar. I det förra landet är det moderlutar från kalisaltutvinningen, som bearbetas på natriumsulfat och i det senare landet är det moderlutar från chilesaltfabrikationen, som bearbetas på jodsalt och natriumsulfat.

I båda dessa fall utkristalliseras natriumsulfatet genom lösningarnas kylning med kylmaskin och sulfatet erhålles med kristallvatten (Na₂SO₄. 10 H₂O), vilket sedan torkas bort. Det sålunda erhållna sulfatet är renare än det, som erhålls som biprodukt från saltsyrefabrikationen.

I smältugnarna sker förbränning av den organiska substansen i bränderna varefter det alkali, som var bundet vid dessa organiska föreningar återstår som torrsubstans. På grund av närvaro av kolsyra erhålles alkalit då som natriumkarbonat (Na₂CO₃).

I svartluten och i bränderna från roteraren var det rätt mycket svavel bundet vid organisk substans. Vid förbränning i smältugnarna blir en del av detta svavel förbränt till svavelsyrlighet (SO₂), svavelväte (H₂S) eller andra flyktiga svavelföreningar. En del av svavlet binds emellertid av alkalit till natriumsulfid (Na₂S), natriumsulfit (Na₂SO₃) eller natriumhyposulfit (Na₂S₂O₃).

Det natriumsulfat, som tillsättes till bränderna och med dessa kommer in i smältugnarna, blir till största delen reducerat av kolet vid den höga temperatur, som råder i ugnen. Denna reduktion sker enligt följande reaktioner.

Na₂SO₄ + 2 C = Na₂S + 2 CO₂
Na2S + CO₂ H2O = Na₂CO₃ H₂S

Smältan, d.v.s. askan, utgör därför en rätt lättsmält blandning av soda, natriumhydrat, natriumsulfid, natriumsulfit och natriumsulfat (ej reducerat), samt en del andra ämnen i mindre mängder. I allmänhet utgör soda 60 % och natriumsulfid 15 % av smältan, men relationen dem emellan kan växla inom mycket vida gränser.

Smältugnarna är murade ugnar, som invändigt klätts med mot smältande alkali motståndskraftigt tegel, t.ex. täljsten. Luften för förbränningen i ugnarna tillföres med s. k. formor. Dessa utgöras av järnrör med kylmantel för kylvatten. Med dessa rör nedpressas (uppifrån) luft i smältugnen, varigenom förbränningen åstadkommes.

Förbränningsgaserna går från smältugnen till roteraren och fortsätter därifrån till varporna. Det är från dessa gaser man får erforderligt värme i såväl roteraren som vid varporna.

Vid den kraftiga förbränning, som sker i smältugnen, samt den hastighet, varmed gaserna blåsas ur denna ugn, kommer alkalit lätt att ryka med gaserna. Detta alkali förekommer i gaserna som mycket fina partiklar, vilka passera genom roteraren och varporna och går till skorstenen och via denna ut i luften. Detta är en alkaliförlust. Man har försökt att ta till vara detta alkali, men på grund av alkalipartiklarnas ringa storlek har man inte lyckats därmed i någon högre grad.

INDUNSTNINGSAPPARATER

I Sverige gick sulfatfabrikerna allmänt in för varpsystemet, men i utlandet kom redan tidigt indunstningsapparater att prövas för svartlutens koncentrering. I sockerfabrikationen hade man redan så tidigt som på 1850-talet använt 2-kropparindunstaren och på 1880-talet fick man 3- och även 4-kropparindunstare utexperimenterade.

De indunstarapparater, som vid denna tid (1880-talet) på kontinenten började användas för koncentrering av svartlut, kallades Yaryanindunstare. Senare har man använt även andra typer av indunstningsapparater, t.ex. Kestnerindunstare.

I Sverige började man vid sulfatfabrikationen gå över från varpindunstning till indunstning i indunstningsapparater vid tiden omkring 1910, och under de följande åren installerades indunstningsapparater vid ett flertal svenska sulfatfabriker. Dessa konstruktioner gjordes av svenska ingenjörer (Sandberg, Sundblad, Brahmer m. fl.).

Vid användning av sådana indunstningsapparater har man 2 eller flera, vanligen 3, apparater i serie. Man har dessa arbetande vid olika tryck och därigenom blir det olika kokpunkter i apparaterna.

Därför kan man ta ånga, som avdunstar från en apparat och använda denna som värmeånga i den nästföljande apparaten. Har man t. ex. 3 apparater i serie, så värmer man den första med ånga från ångpannan (eller mottrycksånga från ångturbin). Den ånga, som avdunstas från svartluten i denna apparat intas som värmeånga i andra apparaten. På samma sätt har man i tredje apparaten.

Den ånga, som avdunstat från svartlut i andra apparaten, användes nämligen här som värmeånga. På detta sätt behöver man använda ånga från ångpannan endast i den första indunstningsapparaten. Har man två apparater i serie blir det dubbel avdunstning och har man tre, blir det trefaldig avdunstning. Detta är givetvis under förutsättning, att luten är förvärmd till den temperatur, som råder i första apparaten.

Räknar man med värmet för lutens uppvärmning, kommer man vid två indunstningsapparater till 1,5 á 1,6 kg vatten avdunstat per kg ånga samt vid tre apparater i serie till 2,2 á 2,3 kg vatten avdunstat på 1 kg ånga.

Att ta bort vatten från en lösning, sådan som svartlut, under användande av indunstningsapparater i serie erbjuder alltså en värmeekonomisk fördel gentemot att avdunsta vattnet i enkel effekt, d.v.s. att använda värmekalorierna bara en enda gång, vilket ju är fallet vid indunstning med användande av varpor.

Med indunstningsapparater kan man därför driva en sulfatfabrik med bättre värmeekonomi, än då man har varpsystem, men anläggningskostnaden är större för indunstningsapparater än för varpor. Indunstningsapparater har man framför allt nytta av, då man måste arbeta med ved med stor vattenhalt, varigenom med veden inkommer så mycket vatten i svartluten, att detta ej kan avlägsnas med varpsystemet utan uppoffring av extra bränsle.

Har man torr ved och indunstningsapparater, kan man driva vattenborttagningen så långt, att det blir bränder över sedan man dels använt erforderligt bränsle för roterugnen och dels för alstrande av ånga till indunstningsapparaterna.

Då man har indunstningsapparater för svartlutens koncentrering tar man den koncentrerade luten därifrån direkt till roteraren. De bränder, som härvid erhållas, räcka till för att elda ångpanna förutom till den vanliga eldningen.

LUTFÖRBRÄNNINGSUGNAR

På senare år har man konstruerat förbränningsugnar för svartlut, där man kan förbränna den flytande svartluten direkt, utan att först intorka denna till fast substans så som sker vid roterugnen. En sådan ugn har konstruerats av den kanadensiske ingenjören Tomlinson.

Fördelen med en sådan ugn är stor, först och främst kan man sköta förbränningen mera rationellt. Det blir nämligen inte så mycket oförbränt i bortgående gaser vid en lutförbränningsugn, som vid roteraren. Vidare är det lättare att sköta en sådan ugn än en vanlig smältugn.

Värmeekonomin kan vidare förbättras genom att man kan reglera lufttillförseln bättre än vid roterugnen, luftöverskottet blir mindre. Även alkaliförlusterna blir mindre än vid systemet med smältugn-roterare.

Smältsodans upplösning

Från smältugnarna rinner den smälta återstoden efter brändernas förbränning. Denna aska är lättsmältande, så man får den utan svårighet i smält tillstånd. Denna smältsodas sammansättning varierar rätt mycket från fabrik till fabrik och är beroende på hur man har regenerationen ordnad. Det är i synnerhet halten natriumsulfid i smältan, som kan variera mycket. Det har inträffat, att man tillsatt svavel i smältugnarna för att därigenom höja halten natriumsulfid i smältan. Man anser nämligen att en hög halt sulfid i vitluten är bra för massans kvalitet. Halten natriumsulfid i smältan kan t. ex. variera från 7 % till 23 %, d. v. s. i förhållandet 1 : 3,s. Som ovan framhållits utgör smältans huvudmassa av soda (Na₂C0₈).

Denna smältsoda kan icke lagras, ty den upptar vatten ur luften, och vidare oxideras sulfiden tämligen hastigt till sulfit, som ej har något värde för kokningen.

Därför låter man den smälta sodan rinna direkt ned i en behållare med vatten för att omedelbart lösas.

Denna behållare visas i fig. 22 vid 1. Detta är ett kärl med omrörare och kallas vanligen helt enkelt läsarna eller sodalösarna. Något litet blir härvid olöst, men praktiskt taget allt går i lösning. Denna lösning blir genom smältsodan, som glödande rinner ned i vattnet, uppvärmd. Lösningen pumpas, när den fått önskad koncentration, till kausticeringsavdelningen, där den skall kausticeras med kalk, så att man får vitlut därav, d. v. s. får natronlut åter.

KAUSTICERINGEN

Från lösarna kommer smältsodalösningen till kausticeringen och förvaras där i järnplåtbehållare med omrörare. Här sker kausticeringen med tillhjälp av bränd kalk.

Den kalk, som härvid användes har man mycket stora fordringar på. Den skall ha hög halt kalciumoxid (CaO), vara fri från föroreningar såsom sand o. d. samt skall slutligen ha god kausticeringsförmåga. Denna sista egenskap beror på hur kalkens bränning försiggått. Kalkstenen får vid bränningen ej värmas till alltför hög temperatur, ty då blir kausticeringsförmågan sämre.

Vid kausticering av sodalösning går man så till väga, att den varma lösningen (av smältsoda) tillsättes med en uppvägd mängd kalk, varefter omröraren sättes i gång. Härvid inträder reaktion mellan sodan och kalken enligt följande reaktion, varvid den brända kalken först omvandlas till Kalciumhydroxid (Ca (OH) ₂).

Ca (OH) 2 + Na₂CO₃ 7—> CaCO₃ + 2 NaOH.

Den brända kalken kommer alltså att härvid omvandlas till kalciumkarbonat, som är olösligt i vatten. Det bildar sig därför under kausticeringen ett vitt slam i lösningen. Men denna omvandling blir inte fullständig, för i kalkpartiklarna blir det kvar en liten kärna, som inte omvandlats.

Apparaten, d. v. s. den behållare, vari denna kausticering sker, kallas ofta för mixar (blandare). Vanligen har man dessa arbetande periodiskt, så att man tömmer mixen efter varje charge. Det finnes emellertid mixar, som arbeta kontinuerligt. I bilden nedan visas periodiska mixar.

Den ovan visade kemiska reaktionen för sodans omvandling till natronlut är en jämviktsreaktion. Detta vill säga, att reaktionen går till viss grad och sedan stoppar den. Ju starkare natronlut det är, dess mera är det kvar av natriumkarbonatet, oomvandlat. Detta natriumkarbonat blir kvar i luten och kommer med till kokningen.

För att minska vattenmängden, som inkommer i kokaren, vill man numera arbeta med mycket koncentrerad vitlut, d.v.s. den kausticerade luten. Man gör därför koncentrationen på sodalösning i sodalösarna mycket stor, och kausticeringen måste göras på koncentrerad lösning.

Därför blir det en avsevärd del av sodan, som blir kvar okausticerad. Denna soda är till ingen nytta vid kokningen och utgör därför en viss mängd alkali, som cirkulerar i fabriken utan att deltaga i arbetet.

Vitlutens koncentration efter kausticeringen är omkring 3-normal, d. v. s. 120 gr NaOH per liter.

När kausticeringen är färdig, skall fällningen, d.v.s. kalciumkarbonatfällningen jämte kalkens föroreningar, skiljs från lösningen. Den klara lösning, som då erhålls, kallas vitlut och utgör den lösning, som skall användas till blivande kokvätska.

Namnet vitlut har man givit denna klara ofärgade eller svagt gulaktiga lösning till skillnad mot den svarta lösning, som erhålles efter slutad kokning, och som kallas svartlut. Vid beskrivning av kokningsförloppet redogjordes för hur man som kokvätska numera alltid har en blandning av vitlut och svartlut.

Alltså skall kausticeringsslammet skiljas från lösningen och tvättas ren från all lösning. Detta utföres på olika sätt i olika fabriker, men den följande beskrivningen är ett i Sverige vanligen förekommande arbetssätt.

Slammet, som bildats vid kausticeringen kallas alltid, när det blivit avskilt och tvättat, för mesa. Detta är en avfallsprodukt, som sulfatfabrikerna ej ha någon användning för, och som därför lägges upp i stora tipphögar vid fabrikerna.

Efter kausticeringen låter man lösningen med slammet stå i särskilda behållare för att fällningen skall sedimentera. Fällningen sjunker då med en viss hastighet och ovanför fällningen har man klar vitlut. När på detta sätt fällningen sjunkit så långt den kan, avtappas den klara överstående lösningen, vilken går till vitlutbehållaren.

Det i sedimenteringskärlet kvarvarande slammet, som består av lösning och fällning, tvättas nu med utspädd lut från en föregående tvättning och lämnas därefter att åter sedimentera, varefter den klara överstående lösningen avtappas och tages till vitlutbehållaren, där den blandas med den förut erhållna lösningen.

Det kvarvarande slammet blandas med vatten och får sedimentera o.s.v. Man kan på detta sätt tvätta mesan med flera lösningar med successivt sjunkande halt alkali. Slutligen tages slammet på filter, där det filtreras och tvättas med vatten. För denna filtrering har man använt många olika slag av filter. Under långliga tider hade man vanliga sandfilter, vilket var en rätt så primitiv anordning samt från filtreringssynpunkt föga rationellt.

Numera har man halvautomatiska eller fullt automatiska filter. I vårt land har i synnerhet de senare kommit till användning. Det är s. k. Oliver-filter man då använder eller andra filter av samma princip som detta.

Ett sådant filter utgöres av en roterande perforerad trumma, som delvis doppar ned i slamlösningen, och genom vakuum innanför silduken sker filtreringen samtidigt som fällningen lägger sig som en kaka på silduken.

Under trummans sakta rotation växer denna kaka till ett centimetertjockt lager, som följer med trumman, när denna roterar, och då slamkakan kommit ovanför slamlösningen sker tvättning med tvättlösning resp. vatten, som spritsas på slamkakan, som fortfarande är utsatt för vakuum. På detta sätt får man mesan rentvättad från alkali, så att förlusten härav blir den minsta möjliga och samtidigt får man mesan så avvattnad som möjligt.

Mesakakan skiljes från trummans silduk genom att tryckluft införes genom särskild kanal innanför silduken, varigenom slamkakan lossar från denna.

Detta slam, som utgör vad man kallar mesa, innehåller omkring 50 % vatten och dess fasta ämnen bestå till övervägande del av kalciumkarbonat (CaCO₃). Övriga ämnen utgöras av kalkhydrat, gips samt något alkalikarbonat. Det sista ämnet representerar alkali. förlusten i mesan.

I de flesta fall användes inte mesan till någonting utan lägges ut på hög utanför sulfatfabriken. Vid en del fabriker har man dock ugnar där mesan bränns för att återfå bränd kalk till kausticeringen. Härigenom skulle sulfatfabriken bli oberoende av kalk och i stället skulle fabriken bliva sin egen kalkbrännare.

På grund av den stora vattenmängden i mesan blir denna bränning emellertid dyrbar och har därför ej kommit till någon nämnvärd användning. Mesan säljes i vissa fall till jordbruket, där den användes som jordförbättringsmedel. Den höga vattenhalten medger dock ingen längre transport. Mesan användes även som filler i asfalt.

ALKALIFÖRLUSTERNA

I det föregående har flera gånger talats om, att en del av alkalit går förlorat under regenerationsprocessen samt att detta alkali ersättes med natriumsulfat, som tillföres processen före smältningarna. Den totala alkaliförlusten måste alltså ersättas här och hur mycket sulfat, som härvid måste tillsättas till bränderna, avgöres genom att mäta mängden vitlut, som fabriken har i sin lagerbehållare.

På detta sätt konstaterar man den totala alkaliförlustens storlek. Det vanliga är, att man anger alkaliförlusten på det sättet, att man beräknar hur många kg natriumsulfat, som måste tillsättas på 100 kg producerad, lufttorr sulfatcellulosa.

Storleken av denna alkaliförlust är mycket olika i olika sulfatfabriker samt under olika förhållanden. Förr var förlusten betydligt större än nu och kunde då uppgå till 20-25-30 % (= kg Na₂SO₄ per 100 kg massa). Men vid väl skötta fabriker uppgår den nu till 9 á 10 %, men 14 á 16 % är inte ovanligt.

Alkaliförlusterna är huvudsakligast att finna vid diffusörtvättningen samt med skorstensgaserna från smältugnarna. Räknar man med 125 kg natriumsulfat totalförlust per ton massa, så fördelar denna sig på följande ställen i fabriken enligt följande.

I kokeriet och vid diffusörerna 60 kg

I skorstensgaserna 35 "

I mesan 15 "

Genom läckage 15 "

Summa förluster: 125 "

LUKTFRÅGAN VID SULFATFABRIKERNA

Så länge natroncellulosafabrikerna arbetade med soda som ersättning för förlorat alkali, blev det ingen lukt vid denna fabrikation. Men annorlunda blev förhållandet, då man övergick till natriumsulfat i stället för soda. Härmed kom man till en annan fabrikation och mest utmärkande är, att produkten, nämligen cellulosan, blev bättre. Men då man använder sulfat i stället för soda för att täcka alkaliförlusterna, uppstår svavelnatrium i kokvätskan och denna ger upphov till flera olika flyktiga organiska svavelföreningar med mycket obehaglig lukt.

Dessa svavelföreningar bildas under kokningen genom svavelnatriums inverkan på vedens metoxylgrupper. Vid kokets slut finnas dessa svavelföreningar i kokaren, och då denna gasas gå de med bortgående ångor. Vid en del fabriker brukade man förr göra denna gasning så att ångorna utsläpptes direkt i luften.

Härigenom uppstod en vidrig stank i omgivningen varje gång en kokare gasades. Även om sådan gasning sker i skorstenen blir det luktobehag för omgivningen, men med den skillnaden, att den närmaste omgivningen skyddas, om skorstenen är hög. De luktförande luftlagren går ner längre bort från fabriken samt åstadkomma samma obehag genom sin dåliga lukt.

Det är metylmerkaptanen CH₃SH, som är den värst luktande av' svavelföreningarna, men även metylsulfiden (CH₃)₂S och svavelväte H₂S har obehaglig lukt. Dessa ämnen förändras mycket långsamt i luften, angripna av syret, och det är därför först när utspädningen i luften blivit så stor, att man inte kan känna lukten, som obehaget upphör.

Genom att gasningen av sulfatkokaren numera inte sker i luften eller genom skorstenen, utan till en särskild kondensor, som är sluten så att gaser inte kan komma ut i luften, kan man bättre stänga in dessa ämnen.

Till stor del kommer de luktande ämnena då att innehållas i terpentinoljan, som erhålles vid ångornas kondensering. Vid dennas destillation avskiljas de luktande ämnena samt kan därifrån sändas till ångpannorna, där de brännas upp, vilket är det effektivaste sättet att bliva av med dessa obehagliga ämnen.

Svartluten innehåller givetvis något av dessa svavelföreningar, men metylmerkaptanen är så lättflyktig att den till allra största delen avdunstar vid kokarens gasning. De övriga svavelföreningarna finnas nog till någon grad i svartluten, och vid dennas indunstning kommer kondensatet att hålla sådana luktande ämnen. Utsläppes detta i vattendraget kan detta sprida obehaglig lukt.

Slutligen kan luktande föreningar bildas vid förbränning av svartlutens torrsubstans i smältugnarna eller vid intorkning av svartluten i roteraren. Härvid är det svavelväte (H₂S), som bildas, men denna gas har ej på långt när så obehaglig och ej så intensiv lukt som de övriga svavelföreningarna.

För övrigt kan man, om förbränningen sker på lämpligt sätt, nedbringa mängden svavelväte högst betydligt.

Genom rationell skötsel av sulfatfabrikerna har man därför numera kunnat få bort det värsta luktobehaget. Men med tiden ha sulfatcellulosafabrikerna utbyggts till allt större fabrikskomplex och deras kapacitet har på de sista 30 åren i allmänhet ökats till 3 á 5 gånger den tidigare. Detta har i sin tur orsakat att svårigheterna blivit större för att minska luktobehagets

BIPRODUKTER VID SULFATCELLULOSA-
FABRIKATIONEN

Vid sulfatcellulosafabrikationen bildas det en hel del ämnen i mindre mängder, vilka har värde och kan utvinnas och säljas. Dessa ämnen äro terpentinolja, metylalkohol, metylsulfid och metyldisulfid, vilka alla är flyktiga, samt hartssåpa, som kan bearbetas till flytande harts och denna kan vidareförädlas. Såpan är inte flyktig men flytande harts och dess bearbetningsprodukter kan förflyktigas.

De mängder av dessa ämnen, som kan utvinnas vid sulfatcellulosafabrikationen, är i allra högsta grad beroende på, vad för slags ved man använder vid kokningen. Så ger t.ex. kådfattig gran obetydligt av terpentinolja och hartssåpa, men tallved däremot rikligt därav och i synnerhet hartsrik tallved.

Alltefter det vedslag, som kommer till användning, kommer alltså intresset för biproduktutvinning att vara växlande. Använder man ved, som innehåller litet harts, så blir mängden biprodukter så obetydlig, att det inte lönar sig tillvarata dessa, i synnerhet under normala förhållanden. Under kristider däremot söker man tillvarataga även små mängder av biprodukterna.

Flödesschema för sulfatprocessen: