CH668788A5

CH668788A5 - METHOD FOR TREATING CELLULOSE PULP.

Info

Publication number: CH668788A5
Application number: CH218/86A
Authority: CH
Inventors: Sven-Goeran Svensson; Lars Blomberg; Ingemar Croon
Original assignee: Aga Ab
Priority date: 1985-01-24
Filing date: 1986-01-21
Publication date: 1989-01-31
Also published as: FI860328A; FI860328A0; DE3601808C2; JPS61201094A; NO860249L; SE8500342L; BR8600268A; DE3601808A1; FI78326B; FR2576331A1; SE8500342D0; FR2576331B1; SE452896B; FI78326C

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Cellulosepulpe, bei dem Sauerstoffgas als Reaktant im Zuge eines Herstellungsverfahrens von Cellulosepulpe eingebracht wird. The present invention relates to a process for the treatment of cellulose pulp, in which oxygen gas is introduced as a reactant in the course of a production process for cellulose pulp.

Bei der Abtrennung von Lignin aus Cellulosepulpe mittels Sauerstoff besteht heutzutage die Tendenz, anstelle von hochkonzentrieter Pulpe mit einer Stoffdichte von 25 bis 30% eine Pulpe mit mittlerer Konzentration und einer Stoffdichte von 8 bis 15% einzusetzen. Der Grund hierfür besteht hauptsächlich darin, die Investitionskosten zu senken. Dabei treten jedoch bei der Zugabe von Sauerstoff zu einer Pulpe mit mittlerer Konzentration Schwierigkeiten auf, weil die benötigten Mengen an Sauerstoff beträchtlich grösser sind als diejenigen, die in der Flüssigkeit gelöst werden können. When lignin is separated from cellulose pulp by means of oxygen, there is a tendency today to use pulp with a medium density and a material density of 8 to 15% instead of highly concentrated pulp with a consistency of 25 to 30%. The main reason for this is to reduce the investment costs. However, difficulties arise in adding oxygen to a pulp with a medium concentration because the required amounts of oxygen are considerably larger than those which can be dissolved in the liquid.

Eine erste Schwierigkeit besteht darin, den Sauerstoff gleichmässig in der Pulpe in Form von feinen Bläschen zu verteilen, um einen grossen Kontaktbereich zu erhalten. A first difficulty is to distribute the oxygen evenly in the pulp in the form of fine bubbles in order to obtain a large contact area.

Eine zweite Schwierigkeit besteht darin, die Bläschen in der die Pulpe bildenden Suspension während einer Zeit schwebend zu halten, die ausreichend lang ist, um die Reaktion durchzuführen. A second difficulty is to keep the vesicles suspended in the pulp-forming suspension for a time long enough to carry out the reaction.

Eine dritte Schwierigkeit besteht darin, es zu ermöglichen, grössere Mengen als 4 bis 6 kg Sauerstoff je Tonne Pulpe, bezogen auf getrocknete Pulpe mit einem Gehalt an trockenen Feststoffen von annähernd 90%, zuzusetzen, sofern dies notwendig ist. A third difficulty is to make it possible to add quantities of more than 4 to 6 kg of oxygen per ton of pulp, based on dried pulp with a dry solids content of approximately 90%, if necessary.

Bei der Verwendung von Rührkesseln oder sogenannten Mischern, wie sie heutzutage zum Einmischen des Sauerstoffs in die Pulpe verwendet werden, hat sich gezeigt, dass die gebildeten Bläschen nicht so klein sind, wie es wünschenswert erscheint, und dass als Folge davon, eine ziemliche Menge des Sauerstoffs aufwärts durch die Pulpe zum Kopfteil des Reaktionskessels strömt, ohne verbraucht zu werden. Für die beabsichtigte Reaktion ist deshalb notwendig, einen relativ hohen Druck anzuwenden, insbesondere zu Beginn der Reaktion. Als Folge davon muss auf ein Aufstromverfahren zurückgegriffen werden, bei dem der hydrostatische Druck im unteren Teil des Kessels hoch ist. Bei einem Abwärtsstromverfahren entsteht neben dem niedrigen Druck zu Beginn der Reaktion ein zusätzlicher Nachteil dadurch, dass oberhalb der Pulpe im oberen Teil des Kessels ein Freiraum existiert, den die eingespeiste Pulpe in freiem Fall durchläuft, wodurch ein grosser Teil des Sauerstoffs entweichen kann. When using stirred kettles or so-called mixers, as are used today for mixing the oxygen into the pulp, it has been shown that the bubbles formed are not as small as is desirable, and as a result, quite a lot of the Oxygen flows up through the pulp to the top of the reaction vessel without being consumed. It is therefore necessary for the intended reaction to use a relatively high pressure, especially at the beginning of the reaction. As a result, an upflow process must be used in which the hydrostatic pressure in the lower part of the boiler is high. In a downflow process, in addition to the low pressure at the beginning of the reaction, there is an additional disadvantage in that there is a free space above the pulp in the upper part of the boiler, through which the fed pulp passes in free fall, as a result of which a large part of the oxygen can escape.

Um mit diesen Schwierigkeiten fertig zu werden, wurde ein Verfahren zum Bleichen von Pulpe mit Sauerstoff vorgeschlagen, bei dem die Pulpe bei hohem Druck (15 bar) zunächst mit einem Schaumbildner und danach mit Sauerstoffgas versetzt wird. Die Mischung wird durch Rühren in einen Schaum übergeführt, den man durch Erniedrigen des Druk-kes auf 3 bar mittels eines Ventils expandieren lässt. In order to deal with these difficulties, a process for bleaching pulp with oxygen has been proposed, in which the pulp is first mixed with a foaming agent and then with oxygen gas at high pressure (15 bar). The mixture is converted into a foam by stirring, which is allowed to expand by lowering the pressure to 3 bar by means of a valve.

Das Schäumen führt zu dem Ergebnis, dass der Sauerstoff stärker an die Pulpe gebunden wird, sodass die im vorhergehenden aufgeführten Nachteile bis zu einem gewissen Mass vermindert werden. Dieses Verfahren hat jedoch selbst bestimmte Nachteile. Zum ersten erfordert der steile Druckanstieg einen hohen Energieaufwand und ist ausserdem nur schwer mit im Normalfall verfügbaren Pumpen zu erreichen. Darüber hinaus führt der rasche und steile Druckabfall dazu, dass die Sauerstoffblasen im Schaum dazu neigen, zu zerbersten, wodurch ein beträchtlicher Sauerstoffverlust verursacht wird. The foaming leads to the result that the oxygen is more strongly bound to the pulp, so that the disadvantages listed above are reduced to a certain extent. However, this method itself has certain disadvantages. First, the steep increase in pressure requires a lot of energy and is also difficult to achieve with pumps that are normally available. In addition, the rapid and steep drop in pressure causes the oxygen bubbles in the foam to tend to rupture, causing significant oxygen loss.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Sauerstoffbehandlung von Cellulosepulpe zu schaffen, durch das die im vorhergehenden beschriebenen Schwierigkeiten in Verbindung mit der bekannten Technologie eliminiert werden können. Die Lösung dieser Aufgabe wird mit Hilfe eines Verfahrens der eingangs beschriebenen Art erreicht. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man in einem Schaumgenerator das Sauerstoffgas mittels eines Schaumbildners in einen Schaum überführt und den erhaltenen Schaum der Pulpe vor der Behandlungsstufe zuführt. It was therefore an object of the present invention to provide a process for the oxygen treatment of cellulose pulp by means of which the difficulties described above in connection with the known technology can be eliminated. This object is achieved with the aid of a method of the type described in the introduction. This process is characterized in that the oxygen gas is converted into a foam in a foam generator by means of a foaming agent and the foam obtained is fed to the pulp before the treatment step.

Zur Schaumerzeugung wird beispielsweise ein Schaumgenerator der in der schwedischen Patentschrift Nr. 86 586 beschriebenen Art verwendet. Als Schaumbildner wird beispielsweise eine Mischung aus nichtionenaktiven und anio-nionenaktiven Detergenzien, Stabilisatoren, z.B. Fettalkoholen, und Lösungsmitteln, z.B. Glykoläther, verwendet. Der Schaumbildner wird mit Wasser oder Natriumhydroxydlösung oder einigen anderen geeigneten Flüssigkeiten in einem Mischer vermischt und in den Schaumgenerator gepumpt. Zur gleichen Zeit wird dem Schaumgenerator Sauerstoffgas aus einem Vorratstank zugeleitet. Der im Tank herrschende Überdruck wird dabei als Kraftquelle ausgenützt. For example, a foam generator of the type described in Swedish Patent Specification No. 86 586 is used to generate foam. For example, a mixture of non-ionic and anionic detergents, stabilizers, e.g. Fatty alcohols and solvents, e.g. Glycol ether used. The foaming agent is mixed with water or sodium hydroxide solution or some other suitable liquids in a mixer and pumped into the foam generator. At the same time, oxygen foam is supplied to the foam generator from a storage tank. The excess pressure in the tank is used as a source of power.

Den im Schaumgenerator gebildeten Schaum lässt man langsam durch schrittweise Erniedrigung des Druckes in einer verhältnismässig langen Rohrleitung expandieren, bevor er in die Pulpe eingemischt wird. Zum Einmischen wird ein Rührer verwendet, wie er in einer normalen Apparatur zur Durchführung des Verfahrens enthalten ist und der vor der fraglichen Behandlungsstufe eingebaut ist. Infolge der schrittweisen Erniedrigung des Druckes expandiert der Schaum verhältnismässig langsam, was zur Folge hat, dass die Bläschen nicht zerbersten. Der für die Schaumbildung erforderliche Energieaufwand ist vernachlässigbar klein. Ausserdem ist es nicht notwendig, auf die die Pulpe bildende Suspension einen Druck zur Einwirkung zu bringen. Darüberhinaus ist es einfacher, die Eigenschaften des Schaums zu überprüfen, wenn dieser in einer hierfür ausgelegten Apparatur erzeugt wird. The foam formed in the foam generator is allowed to expand slowly by gradually lowering the pressure in a relatively long pipe before it is mixed into the pulp. A stirrer is used for mixing, as is contained in a normal apparatus for carrying out the method and which is installed before the treatment stage in question. As a result of the gradual decrease in pressure, the foam expands relatively slowly, with the result that the bubbles do not burst. The energy required for foam formation is negligible. In addition, it is not necessary to apply pressure to the suspension forming the pulp. In addition, it is easier to check the properties of the foam if it is produced in an apparatus designed for this.

Mit Hilfe dieses Verfahrens kann der Sauerstoff in der Pulpe gleichmässig in Form von sehr kleinen Bläschen verteilt werden, sodass ein grosser Kontaktbereich erhalten wird. Es ist ausserdem möglich, verhältnismässig grosse Mengen Sauerstoff zuzuführen und diesen in der Pulpe während einer für die Reaktion ausreichend langen Zeit in der Schwebe zu halten, wodurch die Verluste auf ein Minimum reduziert werden. Selbst wenn ein Reaktionskessel vom Ab-wärtsstrom-Typ verwendet und die Pulpe dann im oberen Bereich des Kessels eingespeist wird, kann die Sauerstoffversorgung ohne bemerkenswerte Verluste durchgeführt werden, da der Sauerstoff in Form von Schaum gebunden gehalten wird. Aus diesem Grunde ist es ausserdem unnötig, in solchen Fällen ausser dem Reaktionskessel einen weiteren zusätzlichen Reaktionskessel vorzusehen, in dem die Sauerstoffreaktion im Aufstrom stattfindet, wie dies bisher gelegentlich notwendig war. With the help of this process, the oxygen in the pulp can be distributed evenly in the form of very small bubbles, so that a large contact area is obtained. It is also possible to add relatively large amounts of oxygen and to keep it in suspension in the pulp for a time long enough for the reaction, thereby reducing the losses to a minimum. Even if a downflow type reaction kettle is used and the pulp is then fed into the upper part of the kettle, the oxygen supply can be carried out without any remarkable loss since the oxygen is kept bound in the form of foam. For this reason, it is also unnecessary in such cases to provide an additional reaction vessel in addition to the reaction vessel, in which the oxygen reaction takes place in the upflow, as was previously occasionally necessary.

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

668 788 668 788

Beispiel example

Es wurden Vergleichsversuche durchgeführt, und zwar sowohl mit direkter Zufuhr von Sauerstoffgas, wie bisher üblich, als auch mit Zufuhr von Sauerstoff gemäss der Erfindung in Form von Schaum. Bei den Versuchen wurde Weichholzpulpe mit einer Kappa-Zahl (Aufschlussgrad) von 33,1 und einer Viskosität von 1179 dm3/kg mit einer Mischung von Chlor und Chlordioxyd gebleicht, nämlich einer Gesamtmenge von 70 kg aktiven Chlors je Tonne getrockneter Pulpe, wovon 5,6 kg als Chlordioxyd vorlagen. Die bei der Chlorbleiche erhaltene Pulpe wurde anschliessend auf drei verschiedenen Wegen, wie folgt, extrahiert: Comparative experiments were carried out, both with the direct supply of oxygen gas, as was customary hitherto, and with the supply of oxygen according to the invention in the form of foam. In the tests, softwood pulp with a kappa number (degree of digestion) of 33.1 and a viscosity of 1179 dm3 / kg was bleached with a mixture of chlorine and chlorine dioxide, namely a total of 70 kg of active chlorine per ton of dried pulp, of which 5. 6 kg were present as chlorine dioxide. The pulp obtained in the chlorine bleach was then extracted in three different ways as follows:

1. Nur mit NaOH; 1. Only with NaOH;

2. Mit NaOH + 02, wobei der Sauerstoff in Form von Schaum zugeführt wurde; 2. With NaOH + 02, the oxygen being supplied in the form of foam;

3. Mit Na0H+02, wobei der Sauerstoff als reines Gas zugeführt wurde. 3. With Na0H + 02, the oxygen being supplied as a pure gas.

Alle Versuche wurden bei Atmosphärendruck und bei den aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlichen Bedingun-5 gen durchgeführt. All tests were carried out at atmospheric pressure and under the conditions shown in the table below.

1 1

2 2nd

3 3rd

Temperatur ( C) Temperature (C)

55 55

Stoffdichte (%) Fabric density (%)

8 8th

10,3 10.3

10 Zeit (Minuten) 10 time (minutes)

80 80

Sauerstoff oxygen

- -

Schaum foam

Gas gas

Die Einsatzmenge der chemischen Reaktionspartner und die Ergebnisse sind aus der folgenden Tabelle ersichtlich: The amount of chemical reactants used and the results are shown in the following table:

15 15

Bleichvorgang Bleaching process

Sauerstoff oxygen

Alkali alkali

Kappa- Kappa

Weissgrad Whiteness

Viskosität viscosity

zugabe zugabe addition addition

Zahl number

(% ISO) (% ISO)

(dm3/kg (dm3 / kg

(kg/t) (kg / t)

- ungebleichte - unbleached

- -

33,1 33.1

- -

1179 1179

Pulpe Pulp

1. (C+D)E 1. (C + D) E

- -

. 35,0 . 35.0

8,4 8.4

29,8 29.8

1046 1046

2. (C + D) (EO) 2. (C + D) (EO)

5,7 5.7

29,8 29.8

5,5 5.5

38,1 38.1

1027 1027

3. (C+D) (EO) 3. (C + D) (EO)

5,7 5.7

30,0 30.0

6,7 6.7

35,1 35.1

_ _

Aus der obenstehenden Tabelle ist ersichtlich, dass die Zugabe von Sauerstoff während der Extraktionsstufe eine merkliche Verkleinerung der Kappa-Zahl und eine Zunahme des Weissgrades bewirkt. Es ist ausserdem ersichtlich, dass die Wirkung in dem Fall am grössten ist, wenn der Sauerstoff in Form von Schaum zugegeben wird. Dieses Ergebnis ist im Hinblick auf den niedrigen Druck bemerkenswert. From the table above it can be seen that the addition of oxygen during the extraction stage causes a marked reduction in the kappa number and an increase in the degree of whiteness. It can also be seen that the effect is greatest when the oxygen is added in the form of foam. This result is remarkable in view of the low pressure.

Beispiele für die Anordnung von Apparaturen in Anlagen zur Bleichung von Pulpe sind in den Figuren 1 bis 3 dargestellt, worin 1 Reaktionskessel, 2 Waschfilter, 3 Mischer und 4 Pumpen bedeuten. In allen Fällen ist nur eine Behandlungsstufe, die in einen Faserherstellungsvorgang eingebaut ist, veranschaulicht. Examples of the arrangement of apparatus in plants for bleaching pulp are shown in FIGS. 1 to 3, in which 1 reaction kettle, 2 washing filters, 3 mixers and 4 pumps mean. In all cases, only one treatment stage, which is built into a fiber production process, is illustrated.

Figur 1 zeigt einen Reaktionskessel des Abwärtsstrom-Typs mit oberhalb angeordneten Filtern und Mischern. Die Pulpe wird aus vorangehenden Behandlungsstufen über Waschfilter und Mischer dem oberen Teil des Kessels 1 zuge30 Figure 1 shows a reaction vessel of the downflow type with filters and mixers arranged above. From previous treatment stages, the pulp is fed to the upper part of the boiler 1 via a washing filter and mixer

35 35

40 40

führt. Nach der Reaktion wird die Pulpe vom unteren Ende des Kessels 1 abgepumpt und über ein Waschfilter der nachfolgenden Behandlungsstufe zugeführt. leads. After the reaction, the pulp is pumped out of the lower end of the boiler 1 and fed to the subsequent treatment stage via a washing filter.

In Figur 2 sind der Waschfilter und der Mischer seitlich des Kessels 1 angeordnet, bei dem es sich in diesem Fall ebenfalls um einen Kessel vom Abwärtsstrom-Typ handelt. Die Pulpe wird vom Mischer 3 über die Pumpe 4 und eine Rohrleitung 5 dem oberen Teil des Reaktionskessels zugeführt. In FIG. 2, the washing filter and the mixer are arranged on the side of the boiler 1, which in this case is also a boiler of the downflow type. The pulp is fed from the mixer 3 via the pump 4 and a pipeline 5 to the upper part of the reaction vessel.

Figur 3 zeigt einen Reaktionskessel vom Aufstrom-Typ, wobei die Anordnung der Apparatur im übrigen der Figur 2 entspricht. Die Pulpe wird von der Pumpe 4 dem unteren Ende des Kessels 1 zugeführt und wird an dessen oberen Ende ausgetragen. FIG. 3 shows an upstream-type reaction vessel, the arrangement of the apparatus otherwise corresponding to FIG. 2. The pulp is fed by the pump 4 to the lower end of the boiler 1 and is discharged at its upper end.

In allen dargestellten Fällen wird der Pulpe NaOH in Verbindung mit der Abgabe aus dem Waschfilter zugesetzt, worauf Sauerstoff in Form von Schaum dem Mixer 3 aus einem nicht dargestellten Schaumerzeuger zugeführt wird. In all the cases shown, the NaOH pulp is added in connection with the discharge from the washing filter, whereupon oxygen in the form of foam is fed to the mixer 3 from a foam generator (not shown).

C C.

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

668 788 PATENT CLAIMS

1. A process for the treatment of cellulose pulp by delignification or bleaching in the course of its production, oxygen gas being used as the reactant, characterized in that the oxygen gas is converted into a foam by means of a foaming agent in a foam generator and the foam of the pulp obtained before the treatment stage feeds.

2. The method according to claim 1, characterized in that the foam generated in the foam generator is slowly expanded by gradually lowering the pressure in a pipeline through which the foam is fed to the treatment stage.