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Verfahren zur Herstellung von gebleichter Zellulosepulpe
Die Erfindung betrifft die Herstellung von gebleichter faseriger Zellulosepulpe nach Verfahren, nach welchen z. B. den Kraft-, Soda- oder Alkafide-Verfahren, das faserige Material mit NaOH und/oder
Na2S aufgeschlossen wird, und insbesondere die Verwendung von chemischen Verbindungen, die in der nach der kaustischen Extraktion erhaltenen Ablauge enthalten sind ; letztere Verfahrensstufe wird der i ersten Bleichung des Faserstoffes mit einer wässerigen Chlor und/oder Chlordioxyd enthaltenden Lösung folgen gelassen.
Gemäss dem herkömmlichen Kraft-Verfahren zur Herstellung von gebleichtem faserigem Zellulose- material, insbesondere aus Holzschnitzeln oder auch anderem Material, wie Gräser. Stroh und Bagasse, wird das Aufschlussverfahren ausgeführt, indem das Material mit der sogenannten, Natriumsulfid und Natriumhydroxyd enthaltenden Weisslauge erhitzt wird, um aus diesem Material Hemizellulose, Lignin u. a. extrahierbare organische Materialien entfernen zu können. Die erhaltene Fasermasse wird von der hiebei gebildeten Schwarzlauge abgetrennt und einem Bleichverfahren unterworfen, wahrend die Sehwarz- lauge innerhalb des Betriebes aufgearheitet wird.
Die Aufarbeitung der Schwarzlauge, im folgenden Aufarbeitungsstufe genannt, erfolgt, indem die
Lauge durch Eindampfen konzentriert und sodann zwecks Bildung einer Natriumkarbonat und Natrium- sulfid enthaltenden Schmelze in einen Ofen eingebracht wird. Die Schmelze wird unter Bildung der so- genannten Grünlauge mit Wasser abgeschreckt, wonach stehen gelassen und der Bodensatz, der aus un- löslichen Salzen von Metallkationen besteht, die nicht Natrium und Kalium sind, gewaschen wird. Die geklärte Flüssigkeit wird mit Kalk behandelt, um das Natriumkarbonat in Natriumhydroxyd überzufüh- ren, wobei das ausgefällte Kalziumkarbonat als Aufschlämmung abgetrennt, mit Wasser gewaschen und erhitzt wird, um den Kalk zur weiteren Behandlung der Grünlauge rückzugewinnen.
Die Waschwasser des Bodensatzes und der Aufschlämmung bilden gewöhnlich jenes Wasser, mit welchem die Schmelze nach Behandlung der Schwarzlauge im Ofen abgeschreckt wird. Die geklärte
Flüssigkeit wird als Weisslauge in dem Aufschlussverfahren wiedereingesetzt. Um in dieser Weisslauge
Natriumsulfid aufrecht zu erhalten, wird der Schwarzlauge vor deren Behandlung im Ofen Natriumsul- fat, gewöhnlich in Form eines Salzkuchens, zugesetzt.
Gemäss dem"Alkafide-Verfahren", das eine abgeänderte Ausführungsform des Kraft-Verfahrens darstellt, enthält die Aufschlusslauge für das faserige Zellulosematerial im wesentlichen nur Natrium- sulfid, wobei in der Aufarbeitungsstufe, nach Abtrennung des Natriumkarbonats aus der Grünlauge, eine an Natriumsulfid reiche Lösung vorgesehen wird, welche als Auffüllflüssigkeit während der Aufschluss-
Verfahrensstufe eingesetzt wird.
Bei dem herkömmlichen Soda-Verfahren enthält die Aufschlusslauge für das faserige Zellulosema- terial nur Natriumhydroxyd, wobei der Zusatz eines Salzkuchens während der Aufarbeitungsstufe weg- fällt.
Die gemäss diesen Verfahren abgetrennte Fasermasse oder Pulpe wird zunächst gewaschen und dann
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in einer ersten Bleichstufe mit einer wässerigen Chlor, Chlordioxyd oder Chlor und Chlordioxyd enthal- tenden Lösung teilweise gebleicht. Die auf diese Weise behandelte Fasermasse wird in Form einer kon- tinuierlichen nassen Matte mit Wasser gewaschen, die dann nochmals zerfasert, mit Natriumhydroxyd und Dampf behandelt und einer kaustischen Extraktion zugeführt wird, während welcher mit Natrium- hydroxyd erhitzt wird, um gefärbte Verunreinigungen, z. B. während der ersten Bleichung gebildete chlorierte Ligninverbindungen zu entfernen.
Die Fasermasse wird in gleicher Weise nochmals gewaschen und einer oder mehreren weiteren Bleichungen unterworfen, während welcher das Bleichen unter Ver- wendung von Hypochlorit oder vorzugsweise Chlordioxyd beendet wird.
Die nach der kaustischen Extraktion erhaltene Ablauge enthält neben restlichen, nicht in Reaktion getretenem Natriumhydroxyd Natriumsalze anorganischer Säuren, z. B. Natriumkarbonat, Natrium- sulfid, Natriumsulfat und Natriumchlorid sowie auch Natriumsalze organischer Säuren, die von der ge- ringen Menge an organischer, aus der teilweise gebleichten Fasermasse extrahiertem Materialstammen.
Diese Lauge wird gewöhnlich entfernt, wodurch öffentliche Wasserabfuhrleitungen verunreinigt und wert- volle chemische Verbindungen dem Gesamtverfahren entzogen werden.
Die Möglichkeit des Eindampfens dieser Lauge zur Wiederverwendung der chemischen Verbindung in dem Verfahren, z. B. durch Zusatz zur Schwarzlauge und zur Verwendung der Verbrennungswärme des organischen Materials wurde zwar schon in Betracht gezogen, jedoch wurde auf Grund des sehr niedrigen Feststoffgehaltes dieser Lauge das Eindampfen und Verbrennen als nicht wirtschaftlich erachtet und in einem industriellen Ausmass nicht ausgeführt. Eine andere Möglichkeit wäre die Konzentration der Ablauge durch ein Gegenstromwaschsystem, wobei jedoch die hiefür erforderlichen Anlagen grosse
Kapitalinvestitionen erfordern und ausserdem ziemlich schwer regelbar sind.
Es wurde nunmehr festgestellt, dass die nach der alkalischen Extraktion der gebleichten Fasermasse erhaltene Flüssigkeit sich zum Abschrecken der Schmelze, die nach der Behandlung der Schwarzlauge im Ofen erhalten wird, besonders gut eignet. Obgleich zu erwarten war, dass gewisse, organische Materialien, die in dieser Flüssigkeit enthalten sind während des Abschreckvorganges ein Schäumen verursachen, wurde gefunden, dass überhaupt kein oder nur ein geringes Schäumen auftritt.
Die Erfindung betrifft demnach eine Verbesserung eines Verfahrens zur Herstellung von gebleichter Pulpe, nach welchem ein faseriges Zellulosematerial, um es aufzuschliessen in einer wässerigen, Natriumhydroxyd und/oder Natriumsulfid enthaltenden Lösung erhitzt wird, wonach die Fasermasse aus der Lösung abgeschieden und die Lösung aufgearbeitet wird, indem sie eingeengt und unter Bildung einer Schmelze erhitzt wird, die Schmelze sodann in Wasser gelöst und die so erhaltene Lösung zwecks Bildung einer Flüssigkeit zur Wiederverwendung zum Aufschluss des Zellulosematerials behandelt wird, wobei die Fasermasse einer ersten Bleichung unterworfen wird, bei der sie mit einer wässerigen Lösung von Chlor und/oder Chlordioxyd gebleicht wird,
wonach die gebleichte Fasermasse mit einer heissen wässe- rigen Natriumhydroxyd enthaltenden Lösung extrahiert und hierauf zumindest nocheinmal gebleicht wird.
Die erfindungsgemässe Verbesserung eines solchen Verfahrens besteht darin, dass die nach der kaustischen Extraktion abfliessende Flüssigkeit zumindest zum Teil als Mittel zum Abschrecken und Auflösen der Schmelze verwendet wird, die nach der während der Laugenaufarbeitungsstufe erfolgenden Behandlung der Lösung erhalten wird.
Durch Verwendung der nach der kaustischen Extraktion abfliessenden Flüssigkeit zum Abschrecken der Schmelze, an Stelle der während der Aufarbeitungsstufe erhaltenen Waschungen der Bodensätze und der Aufschlämmung, ist während dieser Verfahrensstufe nur ein geringer oder überhaupt kein Wasserzusatz erforderlich, und werden die in dieser Flüssigkeit gelösten Verbindungen in der Grünlauge und in der Weisslauge zur Behandlung der Fasermasse verwendet. Ferner wird die Verbrennungswärme des organischen Materials in der Flüssigkeit während des Erhitzens der konzentrischen Schwarzlauge verwertet.
Es ist möglich für die kaustische Extraktion im Zuge derSchwarzlaugenaufarbeitung erhaltene Laugen einzusetzen, nämlich die Natriumsulfid und Natriumkarbonat enthaltende Grünlauge oder die Natriumhydroxyd und Natriumsulfid enthaltende Weisslauge. Auf Grund des Vorliegens von Natriumsulfid und der nachteiligen Wirkung desselben auf die nachfolgende Bleichung, insbesondere wenn diese mit Chlordioxyd vorgenommen wird, ist es erwünscht, das Natriumsulfid aus der Fasermasse vollständig zu entfernen, bevor diese weiteren Bleichungen unterworfen wird. Zu diesem Zweck wird eine zusätzliche, d. i. zweite Waschvorrichtung nach der kaustischen Extraktion vorgesehen, wobei die von der zweiten Waschvorrichtung abgegebene Flüssigkeit teilweise als Waschwasser in der ersten Waschvorrichtung wiederverwendet werden kann.
Obgleich die nach der kaustischen Extraktion erhaltene Ablauge direkt zum Abschrecken der Schmelze eingesetzt werden kann, wird die Lauge vorzugsweise zunächst zum Waschen der Bodensätze bei Klä-
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rung der Grünlauge und der Aufschlämmung bei Klärung der kaustischen Grünlauge verwendet, um die vorhandenen chemischen Werte der Ablauge, wie in dem herkömmlichen Kraft-Verfahren, zu verwer- ten.
Im allgemeinen beträgt der zusätzlich während derAufarbeitungsstufe erfindungsgemaB eingefuhrte gelöste Feststoff ungefähr 6% (Eigengewicht) bezogen auf das Gesamtverfahren, wobei im allgemeinen ein geringes zusätzliches Verdampfen von Wasser in der Grössenordnung von 60/0 erforderlich ist. Dem- nach ist es bei einem geringen zusätzlichen Kostenaufwand möglich, wertvolle Verbindungen von der nach der kaustischen Extraktion erhaltenen Flüssigkeit in dem Verfahren wiedereinzusetzen und gleich- zeitig eine Verunreinigung von öffentlichen Wasserabfuhrleitungen durch diese Verbindungen zu vermeiden. Des weiteren wird die Verbrennungswärme des organischen Materials dieser Flüssigkeit während des
Verfahrens verwertet.
Es ist vorteilhaft, die Erfindung mit einer nach der kaustischen Extraktion erhaltenen Ablauge aus- zuführen, die in der Weise konzentriert wurde, dass zumindest ein Teil dieser Lauge auf die gewaschene, aus gebleichtem Faserstoff gebildete Matte aufgebracht wurde.
Die Erfindung ist von besonderem Vorteil bei Pulpeherstellungsverfahren, bei welchen die erste
Bleichung mit einer Mischung vorgenommen wird, in der ein wesentlicher Teil des Chlors durch CI02 ersetzt ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass bei Vornahme der ersten Bleichung hauptsächlich oder ausschliesslich mit CL in den zirkulierenden Flüssigkeiten eine zu grosse, sich nachteilig auswirkende
Menge an Chloriden gebildet werden kann. Wenn ein erheblicher Teil des Cl durch CI02 ersetzt ist, wird die Menge an Chloridrückständen herabgesetzt.
Die Erfindung soll an Hand einer Zeichnung beispielsweise erläutert werden. Holzschnitzel werden in einem Digestor --1-- in einer Weisslauge behandelt, die aus einer wässerigen Lösung von Natrium- hydroxyd und Natriumsulfid besteht, Sodann wird das Gemisch in einen Abscheider --2-- gebracht, in dem die Fasermasse von der Schwarzlauge abgetrennt wird, wonach die Lauge einem Verdampfer-3-- zugeführt und in diesem eingeengt wird. Der konzentrierten Schwarzlauge wird Natriumsulfat zuge- setzt, wonach in einem Ofen -4-- erhitzt wird. Die so erhaltene, Natriumkarbonat und Natriumsulfid enthaltende Schmelze wird dann einer Vorrichtung --5-- zugeführt, in der sie mit Wasser abgeschreckt wird.
Die auf diese Weise gebildete Grünlauge wird in eine Kläranlage --6-- geleitet ; die in dieser er- haltenen Bodensätze werden in eine Waschvorrichtung -7 -- geführt. Die geklärte Grünlauge wird so- dann in eine Vorrichtung --8-- geleitet, in der sie mit Kalk gemischt wird, wonach die erhaltene Flüs- sigkeit einer Kläranlage --9-- zugeführt wird, in der das ausgefällte Kalziumkarbonat inForm einer
Aufschlämmung entfernt und in eine Waschvorrichtung --10-- geleitet wird.
Die aus dem Abscheider --2 -- kommende Fasermasse wird mit Wasser in einer Waschvorrich- tung --11-- gewaschen und dann in eine erste Bleichvorrichtung (einem Chlorinator) --12-- gelei- tet, in der die Fasermasse mit einer wässerigen, Cl und/oder CI02 enthaltenden Lösung teilweisege- bleicht wird.
Von der Vorrichtung 12-- gelangt die Fasermasse zu einer Waschvorrichtung --13-, in der sie in Form einer Matte über ein Drahtnetz auf der Aussenfläche der rotierenden Trommel-14- geführt und mit über die Leitung -15-- zugeführtem Wasser gewaschen wird.
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--13-- austretende FlüssigkeitWaschvorrichtung --13-- kommt die faserige Matte zu einer Zerfaserungsanlage-19-, in der sie mit durch die Leitung --18a-- zugeführtem Dampf und wiedereingesetzter Weisslauge gemischt wird, die aus der Kläranlage --9- über die Leitung-20-eingelassen wird. Der Rest der Weisslauge gelangt von der Kläranlage --9- über die Leitung --21-- zu dem Digestor -1-- zwecks Behandlung frischer Holzschnitzel.
Die heisse Mischung der Fasermasse und der Weisslauge kommt dann zur kaustischen Extraktion in einen Behälter in dem die Verunreinigungen gelöst werden, wonach die Mischung mittels einer Pumpe --23-- in eine waschvorrichtung -24-- geleitet wird, in der die Fasermasse inForm einer Matte von der aus einem Drahtnetz bestehenden Aussenfläche der rotierenden Trommel-25-aufgenommen und mit durch die Leitung --26-- zugeführtem Wasser gewaschen wird.
Von der Waschvorrichtung --24- wird die Ablauge durch die Leitung --27 -- mittels einer Vakuumpumpe (nicht gezeigt) abgezogen und in einen Behälter geleitet, aus dem sie mittels einer Pumpe--28-gefördert wird, wobei ein Teil der Lauge durch Leitungen-29 und 30-- auf die Oberfläche der Matte auf der Trommel --14-- der Waschvorrichtung --13--- geleitet wird, ein Teil durch die Leitungen-31, 32 und 33-- zu der Waschvorrichtung --7 -- und durch die Leitungen --31, 34 und 35-zu der Wasch-
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vorrichtung --10- gelangt und ein weiterer Teil gewünschtenfalls durch die Leitungen --31, 34 und 36-- zu der Verdickungsvorrichtung-37-geleitet wird.
Ein Teil der durch die Leitung --30- ge- führten Flüssigkeit wird von den Leitungen --30a und 30b-- zu dem Behälter --22- bzw, Waschvor- richtung -24-- gebracht, Die gewaschene Fasermatte gelangt von der WaschvorrichtUng --24- zu einer Zerfaserungsvorrichtung-38-und wird mittels der Pumpe --39-- zu einer Waschvorrichtung-40-geleitet, in der die Fasermasse eine Matte auf der aus einem Drahtnetz gebildeten Oberfläche einer rotierenden Trommel-41-bildet, auf der sie mit Wasser aus der Leitung-15-gewaschen wird. Die von der Waschvorrichtung -40-- mittels einer Pumpe (nicht gezeigt) zu dem Be-
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es zum Abschrecken und zum Lösen der im Ofen --4-- erhaltenen Schmelze verwendet wird.
Die Aufschlämmung wird der Verdickungsvorrichtung --37-- aus der Waschvorrichtung --10-- über die Leitung 48zugeführt, in der sie eingedickt wird, um sodann einem Ofen --49-- zugeführt zu werden, in dem die Aufschlämmung erhitzt wird, umKalk freizusetzen, der dann durch die Leitung-50in die Vorrichtung -8-- zur weiteren kaustischen Behandlung der Grünlauge ruckgeleitet wird.
Nach erfolgtem Waschen in der Vorrichtung -40- wird. die Fasermasse den weiteren Bleichungen mit Chlordioxyd unterworfen.
Um festzustellen, ob die Verwendung von der nach der kaustischen Extraktion dergebleichten Fasermasse erhaltenen Ablauge irgendwelche Verfahrensnachteile bedingt, wurde eine Serie von Laboratoriumsversuchen ausgeführt, die in den folgenden Beispielen beschrieben sind :
Beispiel 1: Eine Grünlauge einer Kraft-Anlage wurde nachgeahmt, indem 29 g N S, 22, 7 g NaOH und 160 g NaCOg, in einem Fall in einer tatsächlich aus einer Kraft-Anlage gewonnenen Extraktionslauge und in einem andern Fall in destilliertem Wasser aufgelöst wurden. um je 11 von nach-
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200 ml von jeder dieser Lösungen wurden mit 22,4 g festem Kalziumhydrochlorid behandelt, auf 800C erhitzt und 2 h gerührt. Nach Beendigung des Rührens wurde die Absetzgeschwindigkeit beobachtet.
Das Absetzen erfolgte bei beiden Flüssigkeiten mit praktisch derselben Geschwindigkeit, womit angezeigt wurde, dass das in der Extraktionslauge gelöste Material keinen nachteiligen Einfluss auf die Absetzgeschwindigkeit hatte ; letztere stellt einen sehr bedeutenden Faktor bei Betrieb einer Anlage zur kaustischen Behandlung dar.
Während des Rührens wurde beobachtet, dass sich oberhalb der Lösung, welche die wiedereingesetzte Extraktionslauge enthielt, weniger Schaum bildete, was anzeigt, dass diese Flüssigkeit bei Verwendung in einem solchen System das Problem des Schäumens eher verringert als vergrössert.
Die klare Lösung wurde abdekantiert und der Rest abfiltriert DieFiltriergeschwindigkeitwar in beiden Fällen ungefähr die gleiche, womit angezeigt wird, dass die Extraktionslauge das Filtrieren der Aufschlämmung nicht nachteilig beeinflusst,
Bei Analyse des Filtrats unterVerwendung desTAPPI-Standardverfahrens No. T 624m-60 wurde fest- gestellt, dass in beiden Fällen der gleiche Anteil an Natriumkarbonat in Natriumhydroxyd übergeführt war, nämlich 81, 4% mit destilliertem Wasser und 81, 6% mit der Extraktionslauge, was wieder zeigt, dass die Feststoffe in der Extraktionslauge die kaustische Behandlung nicht nachteilig beeinflussen.
Beispiel 2 : In einem Laboratorium einer Pulpanlage wurde eine Probe einer normalen Grünlauge der Anlage mit einer Grünlauge verglichen, die erhalten worden war, indem die Schmelze in einer Flüssigkeit aufgelöst wurde, in der 70 Vol.-% der schwachen Waschflüssigkeit durch eine der gleichen Anlage entnommenen Extraktionslauge ersetzt worden war, wobei beide Lösungen die gleichen Konzentrationen im Bereich von 180 bis 190 g/l aufwiesen.
Nach einstündiger, bei 93 bis 1020C unter kontinuierlichem Rühren erfolgender Behandlung mit dem Ofen der Anlage entnommenem Kalk, der in einem Überschuss von 6% über den stöchiometrisch erforderlichen Anteil eingesetzt wurde, um diesen Anteil soweit wie möglich dem Anteil des in der Anlage normalerweise verwendeten Kalküberschusses anzugleichen, wurden die folgenden Beobachtungen gemacht :
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a) die Weisslauge, die aus der Grünlauge erhalten worden war, welche die Extraktionslauge ent- hielt, setzte sich etwas rascher ab als die in üblicher Weise erhaltene Weisslauge ; b) die Wirksamkeit der kaustischen Behandlung, d. i. die perzentuelle Überführung von Natrium- salzen in Natriumhydroxyd, war bei Verwendung von aus Extraktionslauge gebildeter Grünlau- ge 1 bis 40/0 höher ;
c) die aus der Lauge, welche die Extraktionslauge enthielt, abfiltrierte Aufschiammung, ermog- lichte ein schnelleres Durchfliessen des Waschwassers, was ein leichteres Filtrieren und auch ein schnelleres Absetzen anzeigt.
Wenn die Kalkaufschlämmungen in einem Laboratoriumsofen auf 9270C erhitzt wurden, entstand beim Erhitzen des von der Extraktionslauge stammenden nochmals gebrannten Kalks ein Verlust, der etwas grösser war, als erwartet, da dieser Kalk etwas organisches Material enthielt, wobei jedoch beide Kalkaufschlämmungen ein sehr geringes Zusammenbacken aufwiesen ; dies besagt, dass beim Erhitzen von in dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen Kalkrückständen zusätzliche Schwierigkeiten
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Ein wesentlicher Unterschied zwischen dem Verfahren nach Beispiel 1 und Beispiel 2 bestand darin, dass, wenn lediglich die stöchiometrisch erforderliche Kalkmenge der Grünlauge, die aus der Extraktionslauge gemäss Beispiel 1 hergestellt wurde, hinzugefügt wurde, die Aufschlämmung leicht rotbraun und die abfiltrierte Flüssigkeit dunkelbraun war, wobei die Analyse ergab, dass nur das Natriumkarbonat im Natriumhydroxyd übergeführt war und die gefärbten Salze der organischen Säuren in dem Filtrat zurückblieben.
Wenn in Beispiel 2 ein Kalküberschuss verwendet wurde, war die Aufschlämmung dunkelbraun und die filtrierte Flüssigkeit wesentlich heller braunorange gefärbt, was anzeigt, dass auch die gefärbten Natriumsalze der organischen Sauren in Natriumhydroxyd übergeführt waren und die gefärbten Kalziumsalze der organischen Säuren in dem Filtrat zuruckblieben.
Diese Feststellungen zeigen die Verschiedenartigkeit der Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemässen Verfahrens, indem die Natriumsalze der organischen Säuren entweder mit der Kalkaufschlämmung ausgefällt und in dem Ofen verbrannt oder aber in Lösung belassen werden können, um mit der Weisslauge zu dem Digestor und den Verdampfern und dem Aufarbeitungssystem zu gelangen. Diese verschiedenen Möglichkeiten können bei Betrieb einer Pulpanlage von Bedeutung sein.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zur Herstellung von gebleichter Pulpe, nach welchem ein faseriges Zellulosematerial, um es aufzuschliessen, in einer wässerigen, Natriumhydroxyd und/oder Natriumsulfid enthaltenden Lösung erhitzt wird, wonach die Fasermasse aus der Lösung abgeschieden und die Lösung aufgearbeitet wird, indem sie eingeengt und unter Bildung einer Schmelze erhitzt wird, die Schmelze sodann in Wasser gelöst und die so erhaltene Lösung zwecks Bildung einer Flüssigkeit zur Wiederverwendung zum Aufschluss des Zellulosematerials behandelt wird, wobei die Fasermasse einer ersten Bleichung unterworfen wird, bei der sie mit einer wässerigen Lösung von Chlor und/oder Chlordioxydgebleichtwird,
wonach die gebleichte Fasermasse mit einer heissen wässerigen Natriumhydroxyd enthaltenden Lösung extrahiert und hierauf zumindest noch einmal gebleicht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die nach der kaustischen Extraktion abfliessende Flüssigkeit zumindest zum Teil als Mittel zum Abschrecken und Auflösen der Schmelze verwendet wird, die nach der während der Laugenaufarbeitungsstufe erfolgenden Behandlung der Lösung erhalten wird.
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Process for the manufacture of bleached cellulose pulp
The invention relates to the production of bleached fibrous cellulose pulp by methods according to which, for. B. the Kraft, Soda- or Alkafide process, the fibrous material with NaOH and / or
Na2S is digested, and in particular the use of chemical compounds contained in the waste liquor obtained after the caustic extraction; the latter stage of the process is followed by the first bleaching of the fiber with an aqueous solution containing chlorine and / or chlorine dioxide.
According to the conventional Kraft process for the production of bleached fibrous cellulose material, in particular from wood chips or other material such as grass. Straw and bagasse, the digestion process is carried out by heating the material with the so-called white liquor containing sodium sulfide and sodium hydroxide to convert hemicellulose, lignin and the like from this material. a. to be able to remove extractable organic materials. The resulting fiber mass is separated from the black liquor formed in the process and subjected to a bleaching process, while the black liquor is processed within the plant.
The work-up of the black liquor, referred to below as the work-up stage, takes place by the
Lye is concentrated by evaporation and then placed in an oven to form a melt containing sodium carbonate and sodium sulfide. The melt is quenched with water to form what is known as green liquor, after which it is left to stand and the sediment, which consists of insoluble salts of metal cations other than sodium and potassium, is washed. The clarified liquor is treated with lime to convert the sodium carbonate to sodium hydroxide, the precipitated calcium carbonate being separated as a slurry, washed with water and heated to recover the lime for further treatment of the green liquor.
The washing waters of the sediment and the slurry usually form the water with which the melt is quenched after the black liquor has been treated in the furnace. The clarified
Liquid is reused as white liquor in the digestion process. To in this white liquor
To maintain sodium sulphide, sodium sulphide is added to the black liquor before it is treated in the oven, usually in the form of a salt cake.
According to the "Alkafide process", which is a modified embodiment of the Kraft process, the digestion liquor for the fibrous cellulose material contains essentially only sodium sulfide, with a sodium sulfide-rich solution in the work-up stage after the sodium carbonate has been separated from the green liquor is provided, which is used as a filling liquid during the digestion
Process stage is used.
In the conventional soda process, the digestion liquor for the fibrous cellulose material only contains sodium hydroxide, with the addition of a salt cake during the processing stage.
The fiber mass or pulp separated by this process is first washed and then
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partially bleached in a first bleaching stage with an aqueous solution containing chlorine, chlorine dioxide or chlorine and chlorine dioxide. The fiber mass treated in this way is washed with water in the form of a continuous wet mat, which is then defibrated again, treated with sodium hydroxide and steam and fed to a caustic extraction, during which it is heated with sodium hydroxide in order to remove colored impurities, e.g. . B. to remove chlorinated lignin compounds formed during the first bleach.
The fiber mass is washed again in the same way and subjected to one or more further bleaches, during which the bleaching is ended using hypochlorite or, preferably, chlorine dioxide.
The waste liquor obtained after the caustic extraction contains, in addition to remaining, unreacted sodium hydroxide, sodium salts of inorganic acids, e.g. B. sodium carbonate, sodium sulfide, sodium sulfate and sodium chloride as well as sodium salts of organic acids, which originate from the small amount of organic material extracted from the partially bleached fiber mass.
This caustic solution is usually removed, contaminating public water drainage pipes and removing valuable chemical compounds from the overall process.
The possibility of evaporating this liquor to reuse the chemical compound in the process, e.g. B. by adding the black liquor and using the heat of combustion of the organic material has already been considered, however, due to the very low solids content of this liquor, the evaporation and incineration were not considered economical and not carried out on an industrial scale. Another possibility would be to concentrate the waste liquor using a countercurrent washing system, although the facilities required for this would be large
Require capital investments and are also quite difficult to regulate.
It has now been found that the liquid obtained after the alkaline extraction of the bleached fiber mass is particularly suitable for quenching the melt which is obtained after the treatment of the black liquor in the furnace. Although it was to be expected that certain organic materials contained in this liquid would cause foaming during the quenching process, it was found that no foaming at all or only little foaming occurs.
The invention accordingly relates to an improvement of a method for the production of bleached pulp, according to which a fibrous cellulose material is heated in order to break it up in an aqueous solution containing sodium hydroxide and / or sodium sulfide, after which the fiber mass is separated from the solution and the solution is processed, by concentrating it and heating it to form a melt, then dissolving the melt in water and treating the solution obtained in this way to form a liquid for reuse for the digestion of the cellulose material, the fiber mass being subjected to a first bleaching in which it is washed with an aqueous one Solution of chlorine and / or chlorine dioxide is bleached,
after which the bleached fiber mass is extracted with a hot aqueous solution containing sodium hydroxide and then bleached at least once again.
The improvement of such a method according to the invention consists in the fact that the liquid flowing off after the caustic extraction is used at least in part as a means for quenching and dissolving the melt which is obtained after the treatment of the solution during the caustic processing stage.
By using the liquid flowing off after the caustic extraction to quench the melt, instead of the washes of the sediments and the slurry obtained during the work-up stage, little or no addition of water is required during this process stage, and the compounds dissolved in this liquid are in the green liquor and the white liquor used to treat the pulp. Furthermore, the heat of combustion of the organic material in the liquid is utilized during the heating of the concentric black liquor.
It is possible to use caustic solutions obtained in the course of black liquor processing for the caustic extraction, namely the green liquor containing sodium sulfide and sodium carbonate or the white liquor containing sodium hydroxide and sodium sulfide. Because of the presence of sodium sulfide and its adverse effect on subsequent bleaching, especially when done with chlorine dioxide, it is desirable to completely remove the sodium sulfide from the pulp before it is subjected to further bleaching. For this purpose an additional, i. i. second washing device provided after the caustic extraction, wherein the liquid discharged from the second washing device can be partially reused as washing water in the first washing device.
Although the waste liquor obtained after the caustic extraction can be used directly for quenching the melt, the liquor is preferably first used to wash the sediments in Klä-
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The green liquor and the slurry are used in the clarification of the caustic green liquor in order to utilize the existing chemical values of the waste liquor, as in the conventional Kraft process.
In general, the dissolved solids additionally introduced according to the invention during the work-up stage is approximately 6% (dead weight) based on the overall process, with a slight additional evaporation of water of the order of 60/0 being generally required. Accordingly, it is possible with little additional cost to reintroduce valuable compounds from the liquid obtained after the caustic extraction in the process and at the same time to avoid contamination of public water drainage lines by these compounds. Furthermore, the heat of combustion of the organic material of this liquid during the
Process recovered.
It is advantageous to carry out the invention with a waste liquor obtained after the caustic extraction, which has been concentrated in such a way that at least part of this liquor is applied to the washed mat made of bleached fiber material.
The invention is of particular advantage in pulp making processes in which the first
Bleaching is carried out with a mixture in which a substantial part of the chlorine is replaced by CI02. This is due to the fact that when the first bleaching is carried out, mainly or exclusively with CL in the circulating liquids, too great a detrimental effect
Amount of chlorides can be formed. When a significant part of the Cl is replaced by Cl02, the amount of residual chloride is reduced.
The invention will be explained using a drawing, for example. Wood chips are treated in a digester --1-- in a white liquor, which consists of an aqueous solution of sodium hydroxide and sodium sulfide, then the mixture is brought into a separator --2-- in which the fiber mass is separated from the black liquor is, after which the lye is fed to an evaporator-3-- and concentrated in this. Sodium sulphate is added to the concentrated black liquor, which is then heated in an oven -4--. The resulting melt containing sodium carbonate and sodium sulphide is then fed to a device --5 - in which it is quenched with water.
The green liquor formed in this way is fed into a sewage treatment plant --6--; the sediments obtained in this are fed into a washing device -7 -. The clarified green liquor is then passed into a device --8 - in which it is mixed with lime, after which the liquid obtained is fed to a sewage treatment plant --9-- in which the precipitated calcium carbonate is in the form of a
Slurry is removed and passed into a washing device --10--.
The fiber mass coming from the separator --2 - is washed with water in a washing device --11-- and then fed into a first bleaching device (a chlorinator) --12--, in which the fiber mass with a aqueous solution containing Cl and / or Cl02 is partially bleached.
From the device 12-- the fiber mass arrives at a washing device -13-, in which it is guided in the form of a mat over a wire mesh on the outer surface of the rotating drum-14- and washed with water supplied via the line -15- .
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--13-- escaping liquid washing device --13-- the fibrous mat comes to a fiberizing plant-19-, in which it is mixed with steam and reintroduced white liquor from the sewage treatment plant -9 - is admitted via line 20. The rest of the white liquor arrives from the sewage treatment plant --9- via the line --21-- to the digester -1-- for the treatment of fresh wood chips.
The hot mixture of the fiber mass and the white liquor then comes for caustic extraction in a container in which the impurities are dissolved, after which the mixture is passed by means of a pump --23-- into a washing device -24-- in which the fiber mass is in the form of a Mat is picked up from the outer surface of the rotating drum -25- consisting of a wire mesh and washed with water fed through the line -26-.
From the washing device --24 - the waste liquor is drawn off through the line --27 - by means of a vacuum pump (not shown) and passed into a container, from which it is conveyed by means of a pump - 28-, with part of the liquor through lines -29 and 30-- on the surface of the mat on the drum --14-- of the washing device --13 ---, part through the lines-31, 32 and 33-- to the washing device - 7 - and through the lines --31, 34 and 35 - to the washing
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device -10- and a further part, if desired, is routed through lines -31, 34 and 36- to thickening device -37-.
A part of the liquid led through the line --30- is brought from the lines --30a and 30b-- to the container --22- or washing device -24--. The washed fiber mat arrives from the washing device --24- to a fiberizing device -38- and is fed by means of the pump -39- to a washing device-40-in which the fiber mass forms a mat on the surface of a rotating drum-41- formed from a wire mesh which it is washed with water from the line-15-. The from the washing device -40- by means of a pump (not shown) to the loading
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it is used to quench and dissolve the melt obtained in the furnace --4--.
The slurry is fed to the thickener -37- from the washer -10- via line 48 where it is thickened and then fed to an oven -49- where the slurry is heated to convert lime to be released, which is then returned through the line -50 into the device -8- for further caustic treatment of the green liquor.
After washing in the device -40-. the fiber mass is subjected to further bleaching with chlorine dioxide.
In order to determine whether the use of the waste liquor obtained after the caustic extraction of the bleached fiber mass causes any procedural disadvantages, a series of laboratory tests were carried out, which are described in the following examples:
Example 1: A green liquor from a Kraft plant was imitated by dissolving 29 g NS, 22.7 g NaOH and 160 g NaCOg, in one case in an extraction liquor actually obtained from a Kraft plant and in another case in distilled water . by 11 from
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200 ml of each of these solutions were treated with 22.4 g of solid calcium hydrochloride, heated to 80 ° C. and stirred for 2 hours. After the stirring was stopped, the settling rate was observed.
Settling occurred at practically the same rate for both liquids, indicating that the material dissolved in the extraction liquor had no adverse effect on the settling rate; the latter is a very important factor in the operation of a caustic treatment plant.
During stirring, it was observed that less foam formed above the solution containing the recycled extraction liquor, indicating that this liquid, when used in such a system, reduced rather than increased the problem of foaming.
The clear solution was decanted and the remainder filtered off. The rate of filtration was approximately the same in both cases, indicating that the extraction liquor did not adversely affect the filtration of the slurry,
When the filtrate was analyzed using TAPPI Standard Method No. T 624m-60 it was found that in both cases the same proportion of sodium carbonate was converted into sodium hydroxide, namely 81.4% with distilled water and 81.6% with the extraction liquor, which again shows that the solids in the extraction liquor do not adversely affect the caustic treatment.
Example 2: In a laboratory of a pulp plant, a sample of normal green liquor from the plant was compared with a green liquor obtained by dissolving the melt in a liquid in which 70% by volume of the weak washing liquid was passed through one of the same plants removed extraction liquor had been replaced, both solutions having the same concentrations in the range of 180 to 190 g / l.
After one hour of treatment with the kiln of the plant at 93 to 1020C with continuous stirring, the lime was used in an excess of 6% over the stoichiometrically required proportion to make this proportion as close as possible to the proportion of the lime excess normally used in the system the following observations were made:
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a) the white liquor that had been obtained from the green liquor which contained the extraction liquor settled somewhat more quickly than the white liquor obtained in the usual way; b) the effectiveness of the caustic treatment, d. i. the percentage conversion of sodium salts into sodium hydroxide was 1 to 40/0 higher when using green liquor formed from extraction liquor;
c) The slurry filtered off from the liquor which contained the extraction liquor allowed the wash water to flow through more quickly, which indicates easier filtration and also faster settling.
When the lime slurries were heated to 9270C in a laboratory furnace, the re-calcined lime from the extraction liquor was heated up, which was somewhat greater than expected, since this lime contained some organic material, but both lime slurries showed very little caking ; this means that additional difficulties are encountered when heating lime residues obtained in the process according to the invention
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An essential difference between the process according to Example 1 and Example 2 was that if only the stoichiometrically required amount of lime was added to the green liquor, which was prepared from the extraction liquor according to Example 1, the slurry was slightly red-brown and the liquid filtered off was dark brown, the analysis showed that only the sodium carbonate was converted into the sodium hydroxide and the colored salts of the organic acids remained in the filtrate.
When an excess of lime was used in Example 2, the slurry was dark brown and the filtered liquid was much lighter brown-orange in color, indicating that the colored sodium salts of the organic acids were also converted to sodium hydroxide and the colored calcium salts of the organic acids remained in the filtrate.
These findings show the variety of possible uses of the process according to the invention, in that the sodium salts of the organic acids either precipitated with the lime slurry and burned in the furnace or can be left in solution in order to get to the digester and the evaporators and the processing system with the white liquor . These various possibilities can be important when operating a pulp plant.
PATENT CLAIMS:
1. Process for the production of bleached pulp, according to which a fibrous cellulose material, in order to break it up, is heated in an aqueous solution containing sodium hydroxide and / or sodium sulfide, after which the fiber mass is separated from the solution and the solution is worked up by being concentrated and is heated to form a melt, the melt is then dissolved in water and the solution thus obtained is treated to form a liquid for reuse for digestion of the cellulosic material, the fiber mass being subjected to a first bleaching, in which it is treated with an aqueous solution of chlorine and / or chlorine dioxide is bleached,
after which the bleached fiber mass is extracted with a hot aqueous solution containing sodium hydroxide and then bleached at least again, characterized in that the liquid flowing off after the caustic extraction is used at least in part as a means for quenching and dissolving the melt, which after the during the Lye work-up step taking place treatment of the solution is obtained.