CH620002A5 - Multi-stage process for complete low-chlorine bleaching of pulp - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein mehrstufiges Verfahren zur chlorarmen Vollbleiche von Zellstoff, bei welchem die Bleichsequenzen, gegebenenfalls kombiniert mit einer geringen Teilchlorierung, mit einem alkalischen Peroxidaufschluss, vorzugsweise drucklos, beginnen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man den Zellstoff in der Peroxidstufe bei einem Gehalt an Alkali von 0,5 bis 3 Gew.-%, berechnet auf 100%ige Substanz und bezogen auf atro Zellstoff, bei einer Temperatur der Bleichflotte von mindestens 65°C bleicht.

Vorzugsweise wird eine Temperatur von 65 °C verwendet. Die in der allfälligen Chlorierungsstufe angewandte Chlormenge ist nur ein kleiner Teil der Mengen, die bei bisher bekannten Verfahren bei der Chlorierung zum Einsatz gelangen. Die Peroxidstufe wird mit AJkaliüberschuss geführt. Die Teilchlorierungsstufe kann auch vermieden werden, wenn die bekannten, der Aufschlussbleiche folgenden Oxidationsbleich-stufen, wie Hypochlorit, Chloridoxid oder Peroxid, verstärkt werden. Selbstverständlich entfällt die Teilchlorierung, wenn keine Weissgehalte über 90% MgO gefordert werden, sondern Weissgehalte zwischen 85 und 90% MgO genügen.

Die Bleiche mit Chlor und Alkali (C-E-Stufe) bringt durch das Herauslösen organischer Substanzen sauerstoffzehrende Stoffe und stark chlorhaltige Verbindungen in das Abwasser der Zellstofffabrik, das nicht mehr in die Vorfluter abgelassen werden darf.

Chlorhaltige oder chloridionenhaltige Bleichereiabwässer führen bekanntlich zu starken Korrosionen in den Regenerierungseinrichtungen. Der beschriebene alkalische Bleichauf-schluss gestattet die Eindampfung und Konzentrierung der herausgelösten Stoffe, ihre Verbrennung und die Alkaliregenerierung in üblichen Apparaturen. Die alkalische Peroxidbehandlung hat weiterhin gezeigt, dass 85-90% der die Abwässer belastenden Stoffe in dieser Stufe herausgelöst und somit nicht dem Vorfluter zugeführt werden.

Als Perverbindungen kommen Wasserstoffperoxid, Natriumperoxid und andere anorganische oder organische Peroxide bzw. Hydroperoxide infrage, vorzugsweise Wasserstoffperoxid, Natriumperoxid oder t-Butylhydroperoxid bzw. Mischungen der genannten Komponenten in wässrigen Lösungen. Ganz besonders geeignet sind Wasserstoffperoxid und Natriumperoxid. Die eingesetzten Mengen können zwischen 0,2 und 10 Gewichtsprozent liegen; vorzugsweise werden 0,6-6 Gewichtsprozent, berechnet als 100%iges Wasserstoffperoxid und bezogen auf atro Zellstoff, verwendet, (atro = absolut trok-ken)

Die für den beschriebenen alkalischen, peroxidischen Bleichaufschluss benötigten Alkalien, d. h. Alkali- oder Erdal-kalihydroxide, sind vorzugsweise Natriumhydroxid oder auch Calziumhydroxid bzw. Ammoniumhydroxid (NH3 oder NH4OH), und zwar zwischen 0,5-3 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1-3 Gewichtsprozent, berechnet als 100%ige Substanz und bezogen auf atro Zellstoff.

Der alkalisch-peroxidische Bleichaufschluss kann in bekannter Weise bei einer Temperatur von 65°C bis zum Siedepunkt der Bleichflotte durchgeführt werden. An und für sich könnte natürlich unter Druck gebleicht werden, aber der Vorteil beim Einsetzen der Perverbindungen und der genannten Sequenz liegt gerade in der Drucklosigkeit des Verfahrens, d. h. ohne Anwendung von zusätzlichem Druck und Apparaturen.

Das Bleichverfahren kann, wie bereits erwähnt, in bestehenden Bleichereien durchgeführt werden, wobei vorzugsweise Stoffdichten zwischen 10 und 20% üblich sind. Unter Stoffdichte werden dabei Gewichtsprozent Zellstoff in der Stoffsuspension verstanden. Es ist aber auch möglich, die alkalische peroxidische Stufe bei einem höheren Trockengehalt durchzuführen und zwar unter Verwendung dafür geeigneter technischer Hilfsmittel bis 35 %, wie z. B. Dickstoff pumpen, Kneter, Hochdruckfilter.

Ein weiterer Vorteil ist es, dass kein Wasserglas, wie sonst bei peroxidischen Bleichstufen, zum Einsatz kommt.

In der Bleichflotte könnon übliche anorganische Komplexbildner bzw. Stabilisatoren, wie Magnesiumsulfat oder organische N- oder P-haltige Komplexbildner, z. B. Äthylendiamin-tetraessigsäure, Diäthylentriaminpentaessigsäure, Nitrilotries-sigsäure, eingesetzt werden. Es ist ebenfalls möglich, N- und P-freie Komplexbildner wie z. B. Polyoxycarbonsäuren entsprechend DE-OS 19 04 940,19 04 941 und 19 42 556, anzuwenden.

Zusätzlich zu dem technischen Fortschritt des bekannten Verfahrens - nämlich einer Vollbleiche von Zellstoffen, auch von harten Zellstoffen, und zwar in den bestehenden Apparaturen der Zellstoffbleichereien sowie in der Gewinnung von Abwässern, bei denen die den Vorfluter belastende Stubstanzen bereits in der ersten Stufe herausgelöst sind, wodurch korrosionsfreie Abwässer anfallen und leicht regeneriert wer-

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den können - bringt das erfindungsgemässe Verfahren noch eine Einsparung an Alkali.

Zur Veranschaulichung mögen die folgenden Beispiele dienen, bei denen die Prozentangaben immer als Gewichtsprozent, bezogen auf ungebleichten trockenen Zellstoff, zu verstehen sind. Bei allen Versuchen wurde mit Leitungswasser von 5° dH in emaillierten Behältern gearbeitet und nach jeder Stufe der Zellstoff mit Leitungswasser gewaschen, sowie nach der letzten Stufe mit SO2 abgesäuert. Die angegebenen Weissgrade (Remissionsgrade) wurden nach den deutschen Einheits-

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methoden (Zellcheming-Merkblätter) mit Zeiss-«Elrepho»-Weissgradmesser, Filter R 46, bestimmt.

Beispiel 1

Ein nach dem Calcium-Bisulfitverfahren hergestellter Fichte-Papierzellstoff mit einer Kappazahl von 22, der im ungebleichten Zustand einen Weissgehalt von 51% MgO aufweist, wird in einem 5stufigen Bleichprozess auf eine Weisse über 92% MgO gebleicht:

1. Stufe

Teilchlorierung mit 1,7% CI2

4% Stoffdichte

1 h

2. Stufe

1,3 % H2O2

2,8 % NaOH

13% Stoff dichte

75°C

2 h

3. Stufe

0,6 % NaOCl

12% Stoffdichte

54°C

2 h

4. Stufe

0,30% CIO2

14% Stoffdichte

75°C

1,5 h

5. Stufe

0,3 % NaOCl

0,2 % NaOH

12% Stoff dichte

50°C

2 h

Wie dieses Beispiel in eindeutiger Weise zeigt, kann auch bei härteren Fichte-Papierzellstoffen der Gehalt an Chlor wesentlich reduziert werden, und zwar von bisher 5,5-6,5% CI2 auf 1,1-1,7% Ck. Die erreichten Festigkeitseigenschaften liegen in der Grössenordnung der Zellstoffe, die nach der klassischen Methode gebleicht wurden.

Ferner war die Reinheit der Zellstoffe besonders hoch, und die Zellstoffe besassen einen geringeren Gehalt an Rinden-, Bast- und Borkenanteilen als bisher.

Über 90% der im Abwasser befindlichen organischen Substanzen stammt aus den ersten beiden Bleichsequenzen und kann somit auf einfache Weise einer Eindickung und Verbrennung zugeführt werden.

Beispiel 2

Ein nach dem Calcium-Bisulfitverfahren hergestellter Buche-Kunstseidezellstoff mit einer Kappazahl von 5,5 und einem Weissgehalt von 60,7 % MgO im ungebleichten Zustand wurde in einer 3stufigen Sequenz im betrieblichen Massstab unter folgenden Bedingungen gebleicht:

1. Stufe

2. Stufe

3. Stufe

1,2-1,5 %H202 2,6-3,0% NaOH 0,3% CIO2 0,2-0,8% NaOCl

12% Stoffdichte

14% Stoff dichte 12% Stoff dich te

85°C

65°C 55°C

1,5 h

4 h 2 h

Die Verfahrensbreite in der Zugabemenge von H2O2 und NaOCl ergibt sich aus dem technischen Ablauf zur Einstellung der Viskositätswerte für den Kunstseidezellstoff.

Der erreichte Weissgehalt liegt bei 95,8% MgO. Dem Charakter des alkalisch-peroxidischen Bleichaufschlusses entsprechend, sinkt der Hemicellulosegehalt von 13% auf 8,6%. Der gewünschte a-Cellulosegehalt von 91-92% wird erreicht. Der Zellstoff hat einen hervorragenden Filterwert und ein geringeres Gelteilchenvolumen. Die Laugensteiggeschwindigkeit und

1. Stufe 1 —1,6% Chlor

2. Stufe 1,3-1,6% H2O2

1,3-1,5% NaOH

3. Stufe 0,2% CIO2

4. Stufe 0,1%C102

der Dickenquellfaktor lagen im Rahmen der für Buchenzellstoffe üblichen Werte.

Beispiel 3

Ein nach dem Calcium-Bisulfitverfahren hergestellter Buche-Papierzellstoff, mit einer Kappazahl von 14 und einem Weissgehalt von 53% MgO ungebleicht, wurde im betrieblichen Massstab in einem 4stufigen Verfahren auf eine End-weisse von 95-96% MgO gebleicht.

lh

65°C 2 h

70°C 4h

65 °C 2h

40

45

4% Stoff dichte

12% Stoffdichte 14% Stoff dichte 12% Stoff dichte

Die Festigkeitseigenschaften der nach dieser Sequenz gebleichten Buche-Papierzellstoffe lag höher als die in der üblichen Betriebsbleiche erreichten Werte. Dies ist darauf zurückzuführen, dass auf die Hypochlorit-Stufe verzichtet wurde. Darüber hinaus bringt natürlich ein 4stufiges Verfahren einen wirtschaftlichen Vorteil gegenüber der klassischen ss 5-Stufen-Bleiche.

B

Claims (3)

620 002

1. Mehrstufiges Verfahren zur chlorarmen Vollbleiche von Zellstoff, bei welchem die Bleichsequenzen mit einem alkalischen Peroxidaufschluss beginnen, dadurch gekennzeichnet, dass man den Zellstoff in der Peroxidstufe bei einem Gehalt an Alkali von 0,5-3 Gew.-%, berechnet als 100%ige Substanz und bezogen auf atro Zellstoff, bei einer Temperatur der Bleichflotte von mindestens 65°C bleicht.

2. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, bei welchem die Bleichsequenzen kombiniert mit einer Teilchlorierung, vorzugsweise drucklos, beginnen.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren gemäss Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man mit einem Gehalt an Alkali von 1-3 Gew.-%, berechnet als 100%ige Substanz und bezogen auf atro Zellstoff, bei einer Temperatur von 65-85°C bleicht.

Aus der DE-OS 23 27 900 ist ein mehrstufiges Verfahren zur Vollbleiche von Zellstoffen bekannt, das mit wesentlich geringeren Chlormengen als bisher in den vorhandenen technischen Einrichtungen einer Zellstoffbleicherei durchgeführt werden kann.

Dabei lassen sich Zellstoffe in mehreren Stufen, vorzugsweise drucklos, vollbleichen, wenn die Bleichsequenz, gegebenenfalls kombiniert mit einer geringen Teilchlorierung, mit einem stark alkalischen Peroxidbleichaufschluss beginnt.

Diese stark alkalische Peroxidbleichstufe (P), die gleichzeitig auch aufschliessend wirkt, ersetzt die bisher üblich saure Chlorierung mit nachfolgender alkalischer Extraktionsstufe.

Das Bleichergebnis ist hierbei - ebenso wie bei anderen bekannten Bleichverfahren - von der Holzart, d. h. Nadeloder Laubhölzer bzw. Einjahrespflanzen, sowie von der Durchführung des Kochprozesses und damit dem Aufschlussgrad, abhängig.

Die eventuelle Teilchlorierung ist nur dann überhaupt nötig, wenn harte, also lignin- und hemizellulosereiche Zellstoffe über Weissgehalte von 90% MgO gebleicht werden sollen. Hierbei kann entweder vor Beginn der eigentlichen Bleiche, also vor der stark alkalischen Peroxidstufe eine Teilchlorierung erfolgen, oder es wird direkt an die stark alkalische Peroxidstufe eine Teilchlorierungs- und Extraktionsstufe angeschlossen. Dabei werden etwa ein Fünftel der bisherigen Chlormenge und etwa die Hälfte der bisherigen Alkalimenge gebraucht.

In der Weiterentwicklung des Verfahrens gemäss DE-OS 23 27 900 wurde nun überraschenderweise gefunden, dass durch das Einhalten bestimmter Reaktionsbedingungen bei der Peroxidstufe eine erhebliche, weitere Menge an Alkali eingespart werden kann.