AT412405B

AT412405B - Verfahren zum chargenweisen herstellen von pulpen

Info

Publication number: AT412405B
Application number: AT0911199A
Authority: AT
Original assignee: Metso Chemical Pulping Oy
Priority date: 1998-11-06
Filing date: 1999-10-27
Publication date: 2005-02-25
Also published as: US6413367B1; FI122655B; FI982411A; FI982411A0; JP2002529618A; BR9915044A; WO2000028133A1; ATA911199A

Description

AT 412 405 B

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum chargenweisen Herstellen von Pulpe aus Lignozellulo-sematerial, bei welchem dem Zellulosematerial vor oder während des Beschickens eines Kochers mit Zellulosematerial ein Chelatbildner zugesetzt wird und bei dem während einer Dampfbehand-5 lung des Zellulosematerials Chelate gebildet werden.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen von Pulpe, bei dem Holzschnitzel oder ähnliches Lignozellulose-Material mit Dampf zum Verdichten und zum Entfernen von Gasen in diesen behandelt wird, wobei während der Dampfbehandlungsstufe Maßnahmen ergriffen werden, um unerwünschte Verbindungen zu entfernen. 10

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Der Begriff "alkalisches Kochen" bezieht sich auf Pulpeherstellungsverfahren, die im Stand der Technik als Kraft-Kochen, Soda-Kochen oder Soda-Anthrachinon-Kochen bekannt sind, ebenso auf Kochverfahren mit organischen Lösungsmitteln, die alkalische Stufen umfassen. 15 Alle natürlichen, Lignin enthaltenden Zellulosematerialien enthalten neben den Hauptbestandteilen Lignin und Zellulose eine Vielzahl von organischen und anorganischen Verbindungen. Es ist unvermeidlich, daß diese Verbindungen in das Pulpeverfahren eintreten und der gleichen chemischen und physikalischen Behandlung wie die gewünschten Verbindungen unterworfen werden. Dies gilt besonders für alkalische Delignifizierungsverfahren, wie dem Kraft- und Soda-Kochen, die 20 beispielsweise Metallionen nicht aus dem behandelten Material entfernen. Üblicherweise wurden unerwünschte Verbindungen mit der verbrauchten Flüssigkeit der Verbrennungs- und Rückgewinnungsleitung der Pulpefabrik zugeführt, oder sie wurden zusammen mit anderen Abwässern der Pulpefabrik entfernt. Nur einige der unerwünschten Verbindungen wurden abgetrennt und als Nebenprodukte, wie Zucker, Tallöl und Terpentin, verkauft. Unter üblichen Bedingungen der Vertei-25 lung dieser Verbindungen im Verfahrenssystem einer Pulpefabrik war die herkömmliche Pulpetechnologie in der Lage, den entstehenden Problemen, wie Schaumbildung, Ablagerungen und höherer Verbrauch von Bleichchemikalien Rechnung zu tragen, um nur einige wenige der üblichen Schwierigkeiten beim Betrieb der Anlage zu nennen.

Metalle, die hier zu berücksichtigen sind, sind diejenigen, die in den Rohmaterialien vorkom-30 men: Einwertige Metalle, wie Natrium und Kalium, zweiwertige Erdalkimetalle, wie Kalzium, Magnesium und Barium, und Schwermetalle, wie Eisen, Kupfer und Mangan. Unter alkalischen Bedingungen werden Metallionen in der Pulpe zurückgehalten und verursachen erheblichen Schaden, indem sie das Bleichen durch Sauerstoff-Chemikalien (insbesondere Wasserstoffperoxid) weniger wirksam machen, was eine verschlechterte Pulpefestigkeit und erhöhten Chemikalienverbrauch 35 ergibt. Zusätzlich neigen Metalle, insbesondere zweiwertige Metalle, wie Kalzium, dazu, in der Anlage Ablagerungen zu bilden und beeinträchtigen die Wirksamkeit des Betriebes der Anlage. Um diesem Problem Rechnung zu tragen, wurde vorgeschlagen, die Metalle nach einer sauren Bleichstufe in die Abwässer zu waschen, oder die Metalle in getrennten, sogenannten Q-Stufen vor den Peroxid-Bleichstufen durch Chelatbildung abzutrennen. Sobald die Metalle in dem Pulpefabrik-40 Kreislauf sind, sind sie aus diesem schwierig zu entfernen. In der Praxis werden die Konzentrationen der Metalle ansteigen bis ein Gleichgewicht zwischen Lösung und Ausfällung erreicht ist, und Niederschläge bei der Filtration der Kochflüssigkeiten entfernt werden. Es ist klar, daß jedes Verfahren zum Entfernen von Metallen, bevor sie in den Kreislauf der Pulpefabrik eintreten, die Situation erheblich verbessern würde. 45 Wie oben ausgeführt, wurden bei herkömmlichen Bedingungen der Verteilung von unerwünschten Verbindungen im Verfahrenssystem einer Pulpefabrik die durch diese Verbindungen verursachten Probleme durch Mittel der herkömmlichen Pulpetechnologie überwunden. Jedoch entwickelt sich das Pulpen derzeit in Richtung auf eine Pulpefabrik mit geschlossenem Kreislauf. Schlußendlich bedeutet dies überhaupt keine Abwässer: die Fabrik führt ihr eigenes Prozeßwasser 50 im Kreislauf, das im Gegenstrom zu dem Pulpeverfahren fließt. Bei einer Pulpefabrik, bei der die Abwassermenge verringert wird, ergeben sich ernste Probleme, die durch die Ansammlung unerwünschter Verbindungen verursacht werden. Verschiedene verfahrensinterne Maßnahmen und Technologien wurden vorgeschlagen und angewendet, um den unerwünschten, sich ansammelnden Verbindungen Rechnung zu tragen. Typischerweise gilt für die meisten Maßnahmen des 55 Standes der Technik, daß sie verfahrensintern angewendet werden, nachdem die unerwünschten 2

AT 412 405 B

Verbindungen in das mehr oder weniger geschlossene Verfahren eingetreten sind. Saure Stufen und Q-Stufen wurden beim Bleichen eingeführt. Die damit verbundenen Probleme sind hohe Kosten, Abwässer, Umweltprobleme wegen geringer Bioabbaubarkeit und nachteilige Wirkungen in den Behandlungsverfahren für Abwässer. 5 Wie im folgenden verwendet bezieht sich "chelatbildend" oder "Chelatbildner" auf eine Verbindung, die die Fähigkeit besitzt mit Metallen, die im Faserrohmaterial Vorkommen, Komplexe, sogenannte "Chelate", zu bilden. Typischerweise sind Chelatbildner stickstofffreie Polykarbonsäuren oder stickstoffhaltige Polyaminokarbonsäuren.

Um Metalle vor dem alkalischen Kochen zu entfernen, wurde in der WO95/02796 io (= US-A 5593544) eine Chelatbildungsstufe unter Verwendung einer Chelatbildner enthaltenen Flüssigkeit bei pH-Werten über 5 vorgeschlagen. Dieses Verfahren erfordert jedoch im Vergleich zu Verfahren des Standes der Technik eine zusätzliche Immersionsstufe und eine zusätzliche Ausrüstung.

Auch wurde eine Chelatbildung vorgeschlagen, die gleichzeitig mit der alkalischen Imprägnati-15 on ausgeführt wird, jedoch ist in einem solchen Fall der pH-Wert normalerweise über 12, was die Chelatbildung unwirksam macht (Bryant P.S. und Edwards L.L., Tappi Journal 77 (2):137-148 (1994)).

Die Schwedische Patentanmeldung 9402229 (Stora Kopparbergs Bergslags Ab) offenbart ein Verfahren zum Entfernen von Übergangsmetallen aus Zellulosepulpe, bei dem das Pulperohmate-20 riai imprägniert und/oder gekocht wird und der Chelatbildner dem Pulperohmaterial und/oder während des Kochverfahrens in einem oder mehreren Schritten zugegeben wird. Bevorzugte pH-Werte sind über 7, was für das Lösen von Metallen und die Chelatbildung nicht vorteilhaft ist. Chelate können Schwierigkeiten bereiten, wenn sie in Flüssigkeiten zurückgehalten werden, die für nachfolgende Chargen verwendet oder die an den Beginn des Verfahrens zurückgeführt werden 25 sollen.

Das Verdichten mit Dampf wird üblicherweise in der Beschickungsstufe von Chargenkochem mit Schnitzeln angewendet, um das Verdichten von Holz zu erhöhen, die Schnitzel vorzuwärmen und weichzumachen und um Luft aus dem Kocher und dem eingebrachten Holz, unter Verwendung eines Gebläses, durch die Gitter des Kochers zu entfernen. Alternativ kann Dampf beispiels-30 weise auch einem Schnitzelbehälter zugegeben werden, der als Ausgleichsbehälter zwischen dem Holzhof und dem Chargenkocher betrieben wird, um Schnitzel vorzuwärmen und Luft aus dem Holz zu entfernen. Dampf wird auch für das sogenannte Vorhydrolysekochen verwendet, um die Lignozellulosematerialien vor dem Kochen einer sauren Hydrolyse zu unterwerfen. Das Ziel von Vorhydrolyseverfahren ist es, so viel Hemizellulose wie möglich aus der Zellulosematrix zu entfer-35 nen, was das alkalische Kochverfahren nicht kann. Dies wird ausgeführt, um Pulpe für Produkte herzustellen, die auf chemisch modifizierter Zellulose basieren, wie Viskose und Zelluloseacetat und anderen Derivaten, die in Gegenwart von Hemizellulosen nicht hergestellt werden können.

Das Dämpfen von Schnitzeln wird auch vor dem kontinuierlichen Kochen angewendet. Ein Vordämpfkessel übt wichtige Funktionen aus: er ist ein Auffangbehälter zwischen dem Holzhof und 40 dem Kocherbeschickungssystem; er ist eine Wärmewiedergewinnungseinheit für das Vorwärmen von Schnitzeln, wobei wiederverwendeter, sogenannter Entspannungsdampf der Kochflüssigkeit, die den Kocher verläßt, verwendet wird; er ist auch der Ort eines Abtrennverfahrens, das Luft aus dem zugeführten Holz entfernt. Jedoch entfernt das Dämpfen als solches Metalle nicht aus dem Holz. 45

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes, alkalisches Delignifizierungsverfahren für das Herstellen von Pulpe, die zu bleichen ist, zur Verfügung zu stellen, das im Rahmen einer modernen Pulpefabrik mit geschlossenem Kreislauf ausgeführt werden kann, um den Anfor-50 derungen an Pulpereinheit nach der Kochstufe zu entsprechen.

Die geschilderten Probleme mit unerwünschten Verbindungen werden bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, daß die Dampfbehandlung ausgeführt wird bis der pH-Wert unter etwa 5 liegt, daß der Kocher mit einer Flüssigkeit beschickt wird, daß die Chelate in der Flüssigkeit aufgenommen werden, daß der pH-Wert im Kocher von sauer auf neutral oder alkalisch 55 geändert wird, und daß die Flüssigkeit aus dem Kocher abgezogen und aus dem Verfahren ausge- 3

AT 412 405 B schieden wird.

Mit dem Verfahren der Erfindung werden unerwünschte Verbindungen daran gehindert, in die Faserlinie einzutreten, indem in einer Dämpfstufe Chelate gebildet werden und indem die gebildeten Chelate vor der Delignifizierung aus dem Verfahren ausgeschieden werden. 5 Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die Zugabe von Chelatbildner während der Dampfbehandlungsstufe für das Freisetzen von Metallen unter sauren Bedingungen mit nachfolgender Chelatbildung und eine nachfolgende Änderung der sauren Bedingungen der Ligno-zellulosematerialien mit neutralen oder alkalischen Kochflüssigkeiten. Da die Chelate enthaltende Flüssigkeit aus dem Kocher entfernt wird und dem Kreislauf für das Wiedergewinnen von Chemika-10 lien zugeführt wird, ohne daß sie in einer Stufe des Kochverfahrens wiederverwendet wird, Sammeln sich unerwünschte Verbindungen nicht an. Nach der Delignifizierung wird Pulpe erhalten, die für das Bleichen zu Papierpulpe oder auflösender Pulpe geeignet ist. Für das erfolgreiche Entfernen von Metallen aus dem Lignozellulosematerial ist.es wesentlich, daß die Chelatbildner bei einem pH-Wert unter 5, der während des Dämpfens erreicht wird, zuge-15 geben werden, bevor die neutralisierenden Kochflüssigkeiten eingeleitet werden. Ein niedriger pH-Wert führt zu einem wirksamen Lösen von Metallen aus dem Lignozellulosematerial und die zugesetzten Chelatbildner halten die Metalle in Lösung, wenn neutrale oder alkalische Kochflüssigkeiten eingeleitet werden. Durch dieses Verfahren wird die Resorption von Metallen in das Pulpematerial vermieden. In diesem Zusammenhang geht es um den pH-Wert innerhalb der Schnitzel oder 20 den pH-Wert des Kondensates, das aus den gedämpften Schnitzeln herausgepreßt wird.

Es ist auch wesentlich, daß die alkalische Flüssigkeit nach dem füllen des Kochers mit ihr, wobei die Chelate in die Flüssigkeit übertreten, mit einer anderen Flüssigkeit entfernt wird, wobei die entfernte Flüssigkeit dem Rückgewinnungskreislauf der Anlage zugeführt wird, ohne daß sie vor oder während des Delignifizierens des Zellulosematerials verwendet wird. 25 Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird Chelatbildner dem Lignozellulosematerial getrennt oder in dem Dampfstrom in einer Dampfbehandlung in einer frühen Stufe eines chargenweisen Pulpeverfahrens bei einer gewünschten Dampftemperatur, vorzugsweise von etwa 80 bis etwa 185eC, insbesondere von etwa 95 bis etwa 170°C, während einer Zeit zugesetzt, die hinreicht, um einen End-pH unter etwa 5 zu erreichen. 30 Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird Chelatbildner dem Lignozellulosematerial getrennt oder in dem Dampfstrom in einer zugeordneten Dampfbehandlung in einem Gefäß außerhalb eines Chargenkochers bei einer gewünschten Dampftemperatur, vorzugsweise von etwa 80 bis etwa 185°C, insbesondere von etwa 95 bis etwa 170°C, während einer Zeit zugesetzt, die hinreicht, um einen pH-Wert von unter etwa 5 zu erreichen. 35 Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird Chelatbildner dem Lignozellulosematerial getrennt oder in dem Dampfstrom in einer Dampfbehandlung in einer frühen Stufe eines chargenweisen Pulpeverfahrens bei einer Dampftemperatur während einer Zeit zugesetzt, die hinreicht, um endlich einen pH-Wert von unter etwa 5 zu erreichen, wobei auf die Dampfbehandlungsstufe eine Füllstufe mit alkalischer Flüssigkeit folgt, welche das chelatierte Material vor der 40 Kochstufe verdrängt.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird Chelatbildner dem Lignozellulosematerial getrennt oder in einem Dampfstrom in einer zugeordneten Dampfbehandlung in einer frühen Stufe eines chargenweisen Pulpeverfahrens bei einer gewünschten Dampftemperatur während einer Zeit zugesetzt, die hinreicht, um endlich einen pH-Wert von unter etwa 5 zu errei-45 chen, wobei auf die Dampfbehandlungsstufe eine Füllstufe mit alkalischer Flüssigkeit und eine anschließende Drainagestufe folgt, wobei chelatiertes Material vor der Kochstufe aus dem Zellulosematerial entfernt wird.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird Chelatbildner dem lignozellulosematerial getrennt oder in dem Dampfstrom in einer zugeordneten Dampfbehandlung in einer frühen so Stufe eines chargenweisen Pulpeverfahrens bei einer gewünschten Dampftemperatur in einem Gefäß außerhalb des Kochers während einer Zeit zugesetzt, die hinreicht, um endlich einen pH-Wert von unter etwa 5 zu erreichen, wobei auf die Dampfbehandlungsstufe vor der Kochstufe ein Imprägnieren und ein Verdrängen der Imprägnierungs-Flüssigkeit folgt, die im wesentlichen das gesamte chelatierte Material enthält. Imprägnieren bedeutet eine erste Immersion des Ligno-55 Zellulosematerials in Flüssigkeit, wobei typischerweise ein Verhältnis von Flüssigkeit zu Holz von 4

AT 41 2 405 B etwa 2 bis etwa 6 angewendet wird.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der Übergang von der Chelatbildungsstufe zu den Bedingungen der alkalischen Delignifizierung ausgeführt, indem Waschflüssigkeit eingeführt und die Waschflüssigkeit dann wieder entfernt wird, indem die alkalische Verfah-s rensflüssigkeit eingeführt wird. In diesem Zusammenhang bedeutet Waschflüssigkeit irgendein verfügbares, wässeriges Medium, z.B. Wasser, Kondensat oder Bleichanlagenfiltrat.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird Chelatbildner dem Lignozellulose-material getrennt oder in einem Strom von Brauchdampf in einer zugeordneten Dampfbehandlung in einer frühen Stufe eines chargenweisen Pulpeverfahrens bei einer gewünschten Dampftempera-10 tur, vorzugsweise von etwa 95 bis etwa 170°C, während einer Zeit zugesetzt, die hinreicht, um endlich einen pH-Wert unter etwa 5 zu erreichen.

Der Brauchdampf kann Entspannungsdampf von entspannten Flüssigkeiten, Dampf vom Stripper oder Dampf aus irgendeiner anderen Anlagequelle sein.

Die Zugabe von Chelatbildner kann direkt in den Dampfstrom erfolgen oder durch gesondertes 15 Sprühen, wobei sich die Reihenfolge der Zugabe von Dampf und Chelatbildner ändern kann.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird das Lignozellulosematerial vor der Delignifizierung in einem Pulpeverfahren mit mehr oder weniger geschlossenem Kreislauf chelatiert. In der Praxis werden unerwünschte Verbindungen, wie Metalle und in einigen Fällen Polysaccharid-Seitengruppen, in das flüssige Medium, welches das Lignozellulosematerial umgibt, übertragen. 20 Sobald sie von den Fasern abgetrennt sind, können die erwähnten, unerwünschten Verbindungen aus dem Verfahren ausgeschieden werden. Abgetrennte Flüssigkeit wird in die Wiedergewinnungseinrichtungen der Anlage geleitet, wo organische Verbindungen verbrannt und Metalle als Trüben und Schlämme abgetrennt werden, wobei sie getrennt als weiße und grüne Flüssigkeiten gefiltert werden, bevor sie wieder in das Pulpeverfahren eingeleitet werden. In der sauren Chelat-25 bildungsstufe werden Metallionen gegen Protonen ausgetauscht und Metalle bilden mit dem Chelatbildner Komplexe; Später nach der Neutralisierung werden die Metalle durch den Chelatbildner in Lösung gehalten und Protonen werden durch Natrium ersetzt, welches das natürliche Kation ist. Die Menge von Waschflüssigkeit bei der Neutralisation und das Schicksal der austretenden Flüssigkeiten hängt von der Pulpefabrik und ihren Kapazitäten Flüssigkeiten zu handhaben ab. 30 Es ist vorteilhaft, daß es die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung erlauben, daß sie vielfältig angewendet werden kann. Die Erfindung ist auf die oben definierten, alkalischen, chargenweisen Pulpeverfahren anwendbar. Diese Verfahren schließen herkömmliche Verfahren und solche mit ein, die das Austauschverfahren, das dem Fachmann gut bekannt ist, anwenden.

Beispielsweise beträgt die Menge an Chelatbildner von etwa 0,1 bis etwa 10 kg/t Ofen-35 getrocknetes Holz, bevorzugt von etwa 0,5 bis etwa 5 kg/t Ofen-getrocknetes Holz und insbesondere von etwa 1 bis etwa 3 kg/t Ofen-getrocknetes Holz. Bevorzugte Chelatbildner sind Diethy-lentriaminpentaessigsäure (DTPA), Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) und Nitrilotriessigsäure (NTA). Besonders bevorzugt sind DTPA und EDTA. Handelsübliche 10 bis 50% Lösungen können verwendet werden. 40 Die Dampftemperatur liegt beispielsweise im Bereich von etwa 80 bis etwa 185eC, bevorzugt zwischen etwa 95 und etwa 170°C. Die Dämpfzeit in Kombination mit der gewählten Temperatur soll hinreichend sein, um einen endgültigen pH-Wert unter etwa 5 zu erreichen.

Die Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung im Vergleich mit den bekannten Verfahren zum Entfernen von Metallen beim Kochen sind wesentlich. Es sind weder zusätzliche Verfahrens-45 stufen noch viel zusätzliche Ausrüstung erforderlich; so sind die Investitionskosten vemachlässig-bar. Bei niedrigen pH-Werten beim Dämpfen werden, wie angegeben, Metalle wirksam aufgelöst. Die Zugabe von Chelatbildner zum Dampfstrom erlaubt es, die Metalle, insbesondere Übergangsmetalle, in den nachfolgenden, neutralisierenden alkalischen Stufen in Lösung zu halten.

Ein niedriger pH-Wert ist erforderlich, um insbesondere Kalzium aus Holz zu entfernen. So er-50 gibt die Erfindung einen besonderen Vorteil bezüglich des Entfemens von Kalzium. Die Konzentration von Chelatbildner kann hoch gehalten werden, da kein Verdünnen mit einer Flüssigkeit erforderlich ist. Das chelatierte Material kann direkt in den Verdampfungs- und Wiedergewinnungskreislauf gegeben werden, so daß die Belastung der Faserieitung durch unerwünschte Verbindungen verringert wird. Das Verfahren verringert das Erfordernis der Chelatbildung in nachfolgenden 55 Verfahren und dadurch wird aus den nachfolgenden Verfahren weniger Chelatbildner in das 5

AT 41 2 405 B

Abwasserbehandlungssystem abgegeben als in dem Fall, wo extensives Chelatbilden, z.B. beim Bleichen, angewendet wird. Dies verbessert die Wirksamkeit der Abwasserbehandlung und verringert die Umweltbelastung. Metallchelate sind beim Eindampfen stabil und werden in den Einrichtungen der Eindampfanlagen nicht ausgefällt. 5

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 zeigt ein chargenweises Verdrängungs-Kraft-Koch-System mit Vor-Dämpfen und Chelatbildnerzugabe.

10 BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen beschrieben, welche die Wirkung des Dämpfens von Schnitzeln vor einer industriellen, chargenweisen Kraft-Koch-Verfahren mit und ohne der Zugabe von Chelatbildnern zu den Schnitzeln zeigen. In den Beispielen werden die folgenden Abkürzungen verwendet: 15 EA Wirksames Alkali = NaOH + Vi Na2S, ausgedrückt als NaOH-Äquivalente HBL Heiße Schwarzflüssigkeit MP Mitteldruckdampf DTPA Diethylentriaminpentaessigsäure 20 HWL Heiße Weißflüssigkeit WL Weißflüssigkeit BDT Braunpapierstoff Trockentonnen (ungebleichte Pulpe) BEISPIEL 1: 25 Erzeugung von Weichholz-Kraftpulpe unter Anwendung eines industriellen Kraft-Verdrängungs-Chargen-Kochers ohne die Verwendung von Chelatbildnern. Das Verfahren entspricht dem in Fig. 1 dargestellten, mit der Ausnahme der Zugabe von Chelatbildner und die schräggesetzten Bezugszeichen entsprechen denen der Figur.

Ein industrieller Chargenkocher mit einer Kapazität von 400 m3 wurde mit Weichholzschnitzeln 30 (Pinus sylvestris und Picea abies) unter Verwendung des Schnitzeldampfverdichtens mit Niederdruck-Dampf (3 bar) und Luftabzug beschickt. Nach wenigen Minuten wurde in die Schnitzelfüllung Mitteldruck-Dampf (10,5 bar) in den Boden des Kochers eingebracht und unerwünschte Gase wurden aus dem Kocher abgezogen. Nach dem Beschicken mit Schnitzeln wurde das Kopfventil geschlossen und die Temperatur in dem Kocher mit Mitteldruck-Dampf auf 140°C erhöht. Die 35 Temperatur wurde 15 Minuten lang bei 140eC gehalten. Die Entgasung wurde durch Kondensatoren ausgeführt, die an die Terpentinwiedergewinnung angeschlossen sind. Nach der gewünschten Druckzeit wurde Weißflüssigkeit (B1, WL, 65 m3,125 g EA (NaOH)/l; Sulfidität 40%) in den Boden des Kochers eingeleitet. Nach dem Beschicken mit Weißflüssigkeit wurde gebrauchte, heiße Schwarzflüssigkeit (Cf, HBL, 15 g EA (NaOH)/l) in den Boden des Kochers eingeleitet, wodurch 40 das Dampfkondensat und Flüssigkeit vom Kopf des Kochers verdrängt wurde (02). Die Inhaltsstoffe des Kochers wurden neutralisiert, da die Vordämpfstufe die Schnitzel sauer macht, weil beim Vordämpfen und Dampfverdichten der Schnitzel Holzsäure freigesetzt wird. Nach der Stufe mit heißer Schwarzflüssigkeit wurde heiße Weißflüssigkeit (B2, HWL, 125 g EA (NaOH)/l; Sulfidität 40%) in den Boden des Behälters eingeleitet, wobei das entsprechende Volumen verbrauchter 45 Neutralisierungs-Weißflüssigkeit und verbrauchter, heißer Schwarzflüssigkeit aus dem Kocher verdrängt wird (D3). Eine Heizstufe mit Umwälzen und Direkt-Dampfheizung erhöhte die Temperatur auf die Kochtemperatur von 170°C. Eine Teilmenge an Weißflüssigkeit (B3, HWL, 125 g EA (NaOH)/l) mit einem H-Faktor 400 wurde in den Kocher eingeleitet, wobei ein entsprechendes Volumen (C2) an verbrauchter Schwarzflüssigkeit verdrängt wird. Nach der gewünschten Kochzeit, 50 wobei der gewünschte H-Faktor erreicht wurde, wurde der Kocher durch Einleiten von Verdrängungsflüssigkeit (E, DPL, 8 g EA (NaOH)/l) in den Boden des Behälters abgekühlt, wodurch zwei Anteile (04 und C3) von verbrauchter Schwarzflüssigkeit aus dem Behälterkopf in zwei getrennte Schwarzflüssigkeit-Auffangbehälter (Behälter 1 und 2) verdrängt werden. Nach dem endgültigen Verdrängen wurde die Pulpe aus dem Kocher unter Verwendung einer Pumpe in den Austrage-55 Behälter für die weitere Bearbeitung ausgetragen. 6

AT 412 405 B

Der Behälter 2 für heiße Schwarzflüssigkeit gibt gekühlte Verdampfungsflüssigkeit für Behälter 4 ab, wobei seine Wärme durch Wärmeaustausch auf Weißflüssigkeit und Wasser übertragen wird. So wurde die Flüssigkeit aus dem Behälter 2 für heiße Schwarzflüssigkeit zur Verdampfung durch Behälter 2 und Behälter 4 geleitet. 5 Von der zweiten Pulpe-Wascheinrichtung wurde nach dem Kochen und Entasten eine Pulpeprobe gezogen und auf Metalle und Pulpe-eigenschaften analysiert. Aus dem Kocher verdrängte Schwarzflüssigkeit und Schwarzflüssigkeit, die zur Eindampfanlage gelangt, wurden auf Metalle analysiert. Die Kochcharakteristika und die Analysenergebnisse sind in Tabelle E1.1. wiedergegeben. 10

Tabelle E1.1. Kochcharakteristika und Analysenergebnisse

Kochen

Weißflüssigkeitsmenge (m3) 110 15 H-Faktor 1120

Kochrückstand (g EA (NaOH)/l) 18

Nichtaebleichte Pulpe aus dem zweiten Wäscher Kappa-Zahl 22 20 Viskosität (ml/g) 990 ISO Weißgrad (%) 30

Kalzium . Pulpe + Flüssigkeit (g/BDT bei 10% Pulpekonsistenz) 2063

Mangan 25 . Pulpe + Flüssigkeit (g/BDT bei 10% Pulpekonsistenz) 143

Verdrängte Schwarzflüssiakeit aus dem Kocher während HBL und HWL Füllung -(Mischung von D2 und D3)

Kalzium (mg/kg trockener Feststoff) 295 30 Mangan (mg/kg trockener Feststoff) 71

Verdampfunos-SchwarzflüssigkeiUaus Behälter 4)

Kalzium (mg/kg trockener Feststoff) 192

Mangan (mg/kg trockener Feststoff) 80 35 BEISPIEL 2:

Herstellen von Weichholz-Kraft-Pulpe unter Verwendung eines industriellen Kraft-Verdrängungs-Chargen-Kochers und Chelatbildner-Zugabe während des Beschickens der Schnitzel unter Dampf. 40 Das Kochen wurde, wie im Beispiel 1 beschrieben, ausgeführt, jedoch mit der folgenden Ausnahme: Eine wässerige DTPA-Lösung (Konzentration 40%) wurde mit einer Pumpe dem Verdichtungsdampf, der während des Beschickens der Schnitzel verwendet wurde, zugeführt. Die DTPA-Menge betrug 4 kg/t von Holz (auf lufttrockener Basis). Die Temperatur wurde mit Mitteldruck-Dampf auf 135°C erhöht. Der Behälter 2 für die heiße Schwarzflüssigkeit gab gekühlte Verdamp- 45 fungsflüssigkeit an Behälter 4 ab, wobei Wärme durch Wärmetausch auf die Weißflüssigkeit und Wasser übertragen wurde. So wurde das verdrängte, chelatierte Medium durch, die Behälter 2 und 4 zur Verdampfung geleitet. Die Verwendung des Chelatbildners erhöhte die Belastung der Eindampffunktion innerhalb der Anlage nicht wesentlich. Fig. 1 zeigt das Verfahren von Beispiel 2.

Die gegenüber dem Vergleichsbeispiel 1 verbesserten Ergebnisse sind in der Tabelle E2.1. zu- 50 sammengefaßt.

Tabelle E2.1. Kochcharakteristika und Analysenergebnisse

Kochen 55 Weißflüssigkeitsmenge (m3) 112 7

Claims

AT 412 405 B H-Faktor 1130 Kochrückstand (g EA (NaOH/l) 18 Ungebleichte Pulpe aus dem zweiten Wäscher 5 Kappa-Zahl 19 Viskosität (ml/g) 1030 ISO Weißgrad (%) 33 Kalzium . Pulpe + Flüssigkeit (g/BDT bei 12% Pulpekonsistenz) 1692 io Mangan . Pulpe + Flüssigkeit (g/BDT bei 12% Pulpekonsistenz) 57 Aus dem Kocher während HBL und HWL Füllung verdrängte Schwarzflüssigkeit /Mischung von D2 und Ό3) 15 Kalzium (mg/kg trockener Feststoff) 731 Mangan (mg/kg trockener Feststoff) 160 Verdampfungs-Schwarzflüssigkeit aus Behälter 4 Kalzium (mg/kg trockener Feststoff) 338 20 Mangan (mg/kg trockener Feststoff) 114 Beispiel 1 zeigt die Ergebnisse aus einem Verdrängungs-Kraftchargenkochen von Weichholz und gibt somit ein Kochverfahren des Standes der Technik wieder. Bei der Dampfstufe wurde Säure aus dem Holz freigesetzt. In diesen sauren Bedingungen werden Metalle aus dem Holz 25 freigesetzt. Jedoch werden während der nachfolgenden Zugabe von alkalischen Kochflüssigkeiten die Metalle auf dem Holz resorbiert und, wie gesehen werden kann, enthielt die Pulpe beträchtliche Mengen von Nichtverfahrensverbindungen und erhöht so die Herstellungskosten und verringert die Möglichkeiten einer Pulpeproduktion im geschlossenen Kreislauf. Beispiel 2 zeigt das Ergebnis, wenn ein Verfahren gemäß der Erfindung an Weichholz ausge-30 führt wird. Die Menge von Nichtverfahrensverbindungen in der ungebleichten Pulpe wurde signifikant verringert, wenn eine Chelatbildungsstufe während der Dampfverdichtungsstufe der'Schnitzel ausgeführt wurde. In der Dämpfstufe wird Säure aus dem Holz freigesetzt, wobei Metalle wie oben beschrieben freigesetzt werden. In der folgenden Stufe, wenn alkalische Kochflüssigkeit aus dem Boden des Behälters eingeführt wird, hält der Chelatbildner die gelösten Metalle in Lösung. So 35 werden die Metalle aus dem Kocher entfernt und können zur Eindampfungsanlage und dem Wiedergewinnungskreislauf zugeführt werden, wo die Metalle als Trüben aus dem Verfahren entfernt werden können. 40 45 50 PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum chargenweisen Herstellen von Pulpe aus Lignozellulosematerial, bei welchem dem Zellulosematerial vor oder während des Beschickens eines Kochers mit Zellulosematerial ein Chelatbildner zugesetzt wird und bei dem während einer Dampfbehandlung des Zellulosematerials Chelate gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfbehandlung ausgeführt wird bis der pH-Wert unter etwa 5 liegt, daß der Kocher mit einer Flüssigkeit beschickt wird, daß die Chelate in der Flüssigkeit aufgenommen werden, daß der pH-Wert im Kocher von sauer auf neutral oder alkalisch geändert wird, und daß die Flüssigkeit aus dem Kocher abgezogen und aus dem Verfahren ausgeschieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampbehandlung in einem vom Kocher getrennten Behälter ausgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampfbehandlung im Kocher ausgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Chelatbildner dem Dampf zugesetzt wird. 8 55 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 AT 412 405 B
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Chelatbildner dem Zellulosematerial getrennt vom Dampf zugesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur während der Dampfbehandlungsstufe zwischen etwa 80 und etwa 185°C, vorzugsweise zwischen etwa 95 und etwa 170°C liegt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an Chelatbildner von etwa 1,5 bis etwa 10 kg/t Ofen-getrocknetes Holz, vorzugsweise von etwa 0,5 bis etwa 5 kg/t Ofen-getrocknetes Holz und insbesondere von etwa 1 bis etwa 3 kg/t Ofen-getrocknetes Holz beträgt. HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN 9 55