CS228128B2 - Method of bleaching of cellulose fibrous materials - Google Patents

Description

Tento vynález je zaměřen na zlepšení bělicí operace.

V americkém patentu č. 3 536 577 bylo navrženo bělení celulózových vláknitých materiálů a zvláště dřevěné drti, za použití vodného roztoku kysličníku chloričitého a chloru při mírné teplotě až 35 °C. Při tomto postupu kysličník chloričitý tvoří asi 20 až asi 95 % z celkově upotřebitelného chloru v roztoku.

Dříve také bylo zjištěno, že charakteristické znaky drtě bělené při tomto postupu se mohou zlepšit, když se použije kysličníku chloričitého· -a chloru postupně, místo aby ‘-se použily jako jejich vzájemná směs, aniž by se provedlo promývání mezi oběma běleními aplikaci chemikálií, jak je popsáno v amerických patentech číslo 3 433 702 a 3 501 374.

Nyní bylo s překvapením objeveno, že účinnost odstraňování ligninu z bělené drti se dále zlepší, pokud se část chloru zavádí s kysličníkem chloričitým v prvním bělení aplikací chemikálií.

Podle tohoto vynálezu se dosáhne bělicí postup pro bělení celulózových vláknitých materiálů ve vodné suspenzi za použití kysličníku chloričitého a chloru za použití roztoku kysličníku chloričitého· s následující aplikací chloru, bez mezistupně představo228128 vaného promytím, a kde veškerý kysličník chloričitý tvoří okolo 20 až asi 90 % celkově upotřebitelného chloru vyznačující se tím, že se bělení provádí v podstatě za nepřítomnosti rozpuštěných organických materiálů, přičemž vodný roztok kysličníku chloričitého obsahuje chlor v množství od 0 ·do 10 %, s · výhodou 7 až 8 °/o, vztaženo na použitelný chlor v roztoku.

Aby se .odlišil postup podobný bělení za použití chemikálií podle tohoto vynálezu od dříve . popsaných, aplikace vodného roztoku kysličníku chloričitého a chloru a potom chloru, aniž by se mezi nimi provádělo promývání, se označuje výrazem „sériové bělení“ a dřívější postup, kde se používá kysličníku chloričitého· · a potom chloru bez vloženého promývání, se označuje výrazem „postupné bělení“.

Bělicí postup podle tohoto vynálezu je možné použít pro libovolný celulózový vláknitý materiál, ale je zvláště vhodný pro bělení dřevné drti, s výhodou té, která je vyrobena postupem sulfátovým, to jest buničiny vyrobené vařením dřevěných třísek v louhu, který obsahuje hydroxid sodný a sirník sodný jako' účinné papírenské chemikálie.

Sériové bělení za použití chemikálií podle tohoto vynálezu se s výhodou provádí y .......... . ... ... ... JÚ prvním bělicím stupni vícestupňového bělení a kaustické extrakční operace. Sériové bělení se však může provádět například s následujícím odstraňováním ligninu z drti působením kyslíku a alkálie.

Celkový bělicí stupeň v sériovém bělení podle vynálezu se provádí za použití kysličníku chloričitého v prvním stupni v množství tvořícím asi 20 až asi 90 °/o, ;s výhodou asi 30 až asi 75 %, z celkově upotřebitelného chloru použitého ve stupni.

Výraz „celkově upotřebitelný chlor“ se zde používá v normálním významu používaném v oblasti bělení a vztahuje se к celkové bělicí síle použitých chemikálií. Kysličník chloričitý má bělicí sílu, která je 2,63krát větší než u chloru, vztaženo na hmotnost základu.

Výraz „bělicí stupeň“, jak se zde používá, •se týká operace bělení drti, prováděné mezi dalšími zpracováními drti, obvykle promývánrm. Zde používaný výraz „bělicí krok“ se týká bělícího zpracování drti prováděného v bělicím stupni.

Při tomto vynálezu se první bělicí krok provádí za použití vodného roztoku kysličníku chloričitého a chloru, který obsahuje chlor v množství od 6 do 10 % z celkově upotřebitelného chloru a s výhodou asi 7 až 8 % z celkově upotřebitelného chloru. Vodný roztok kysličníku chloričitého a chloru pro použití při prvním bělicím kroku sériového bělícího postupu podle tohoto vynálezu obsahuje s výhodou asi 8 až asi 9 g kysličníku chloričitého na litr a asi 1,5 až asi 1,8 g chloru na litr.

Roztoky takové koncentrace vznikají z plynných směsí, kysličníku chloričitého, chloru a páry tvořených reakcí chlorečnanových ionů s chloridovými iony v kyselém vodném reakčním prostředí pokud se reakční prostředí udržuje za jeho teploty varu při tlaku nižším, než je tlak atmosférický.

Postup tohoto typu je popsán v americkém patentu č. 3 864 456 a je znám jako postup ERCO R3 (ochranná známka), kde se chlorečnan sodný redukuje přidanými chloridovými iony v přítomnosti kyseliny sírové za celkové normality kyselin asi 2 až asi 4,8. Postup se s výhodou provádí v nedělené reakční zóně za teploty asi 55 až asi 85 °C za sníženého tlaku asi 10 666 až asi 39 997 Pa. Bezvodý neutrální síran sodný se vylučuje z reakčního prostředí jako pevný vedlejší produkt.

Příklady jiných postupů, které se mohou použít к výrobě kysličníku chloričitého a chloru, jsou postup ERCO R5 (ochranná známka), popsaný v kanadském patentu č. 913 328 a americkém patentu číslo 4 075 308, a postup ERCO R6 (ochranná známka), popsaný v kanadském patentu číslo 913 328 a amerického patentu číslo 3 929 974, kde se chlorečnan sodný redukuje kyselinou chlorovodíkovou, aby se získaly všechny chloridové iony a všechny vodíkové iony potřebné pro postup.

Jiný postup, kterým se vyrábí kysličník chloričitý a chlor a který se může použít pro výrobu plynného proudu, ze kterého vzniká roztok kysličníku chloričitého a chloru, je postup ERCO R7 (ochranná známka), popsaný v americkém patentu číslo 4 086 329, kde kyselina sírová a kyselina chlorovodíková, používané při redukční reakci, jsou hlavně vyráběné vnitřní reakcí chloru s kysličníkem siřičitým a vodou.

Plynná směs kysličníku siřičitého, chloru a páry, se obvykle uvádí po ochlazení — aby zkondenzovala část páry, s výhodou při teplotě asi 15 až asi 55 °C — do styku s chladnou vodou, která s výhodou má teplotu asi 3 až asi 10 °C, aby se rozpustil veškerý kysličník chloričitý v něm obsažený, společně s částí chloru.

Roztoky kysličníku chloričitého a chloru vzniklé tímto způsobem obsahující chlor v množství 6 až 10 %, z celkově upotřebitelného chloru z roztoku, se odlišují zřetelně od roztoků kysličníku chloričitého získaných jinými postupy pro výrobu kysličníku chloričitého. V tomto případě, kdy se nepřidávají chloridové iony a tvoří se v podstatě čistý kysličník chloričitý, vodný roztok obsahuje zanedbatelnou koncentraci chloru. U těch postupů, kde se přidávají chloridové iony jako redukční prostředek a chlor vzniká vedle kysličníku chloričitého, jako v postupu ERCO R2 (ochranná známka), který je předmětem amerického patentu č. 2 863 722, a kde se vzduch používá к ředění plynů, roztok kysličníku chloričitého se vyrábí absorpcí ve vodě obsahující určité množství rozpuštěného chloru, avšak koncentrace je významně nižší než koncentrace v roztoku kysličníku chloričitého a chloru, který se používá podle tohoto vynálezu. Za typických výrobních podmínek se odlišují parciální tlaky plynů ve vodném roztoku kysličníku chloričitého a chloru obsahujícím 8 g kysličníku chloričitého na litr a 1,7 g chloru na litr v případě postupu ERCO R3 nebo podobného postupu a vodném roztoku kysličníku chloričitého a chloru obsahujícím 8 g kysličníku chloričitého na litr a 0,5 g kysličníku chloričitého na litr a 0,5 g chloru na litr v případě postupu ERCO R2.

Ve vztahu к roztokům kysličníku chloričitého používaným při dřívějším postupném bělicím postupu obsahujícím malé množství chloru jsou dřívější roztoky, kde „technické roztoky kysličníku chloričitého“ mohou obsahovat až asi 10 % hmotnostních chloru, co odpovídá 4 % upotřebitelného chloru. Autorům je známo, že v literatuře se zmiňují hodnoty vyšší než 5,7 % upotřebitelného chloru. Typický roztok z postupu ERCO R2 obsahuje asi 2,3 % upotřebitelného chloru.

Rozdíl v koncentracích chloru mezi koncentrací dosahovanou dřívějšími postupy a koncentrací, která je výsledkem tohoto vynálezu, vzniká z rozdílů parciálního tlaku kysličníku chloričitého a chloru v plynném proudu, který se uvádí do styku s chladnou vodou.

Bylo nalezeno, že když se vodný roztok kysličníku chloričitého a chloru obsahující chlor v koncentraci 6 až 10 %, z celkově upotřebitelného chloru v roztoku, použije při prvním kroku sériového bělení za použití chemikálií, v podstatě v nepřítomnosti rozpustného organického materiálu, dosáhne se zlepšeného odstraňování ligninu z drti, ve srovnání s vodným roztokem kysličníku chloričitého, kde veškerý přítomný chlor tvoří méně než asi 5 % z celkově upotřebitelného chloru z roztoku, jak bylo objasněno výše.

Při běžné papírenské výrobě se drť promývá к odstranění maximálně možného množství vyčerpaného louhu z drti, aby se snížilo množství v něm rozpuštěných nečistot, které jinak spotřebují bělicí chemikálie. Určité množství černého louhu se může „převést“, co může vést к přítomnosti rozpuštěného organického materiálu v suspenzi drti. Zde používaný výraz „ rozpuštěný organický materiál“ se týká organického materiálu rozpuštěného ve vodné fázi suspenze drti spotřebovávající bělicí chemikálie a stanovuje se jako „celkový organický uhlík“ (COU).

Koncentrace rozpuštěného organického materiálu ze zdroje může být v rozmezí až do asi 2 % hmotnostních COU na drť, i když koncentrace obvykle nepřekračuje asi 1 % hmotnostní COU na drť. Tento vynález se týká bělení drti v její suspenzi, která může obsahovat určité množství rozpuštěného organického materiálu.

Při výhodném provedení vynálezu se suspenze drti podrobí prvnímu bělícímu kroku s roztokem kysličníku chloričitého· a chloru s teplotou asi 35 až asi 70 °C, s výhodou asi 50 až asi 65 °C. První bělicí krok může provádět v libovolné kyselné oblasti pH a obvykle suspenze drti má pH asi 1 až asi 6.

Po době asi 5 sekund až asi 10 minut a obvykle asi 30 sekund až asi 5 minut, která uplyne od použití vodného roztoku kysličníku chloričitého a chloru se suspenze drti zpracuje s vodným roztokem chloru. Zpracování s chlorem se může provádět v libovolné požadované kyselé oblasti pH, přičemž suspenze drti má obvykle hodnotu pH okolo 0,7 až asi 3. Bělicí postup se může provést asi za 10 až asi 60 minut za bělicí teploty okolo 35 až asi 70 ^QC.

Celé množství upotřebitelného chloru použité na drť v prvním a druhém bělicím kroku, tedy jak v kysličníku chloričitém, tak chloru, obvykle činí asi 2 až asi 10 % z hmotnosti drti.

I když se druhý krok sériového bělení podle tohoto vynálezu obvykle provádí za použití samotného chloru, může se zavést malé množství kysličníku chloričitého s chlorem, aby se dosáhlo dobře známého ochranného účinku na drť, který působí proti možnosti přechlorování chlorem.

Bělicí postup podle tohoto vynálezu se může provádět při jakýchkoli požadovaných podmínkách vlchkosti, jako se běžně používají pří bělení a obvykle asi 2 až asi 6 % hmotnostních, počítáno na drť, stejně jako podmínkách vlhkosti, jako se běžně používlhkosti prostředí, obvykle asi od 6 do zhruba 10 % hmotnostních drti.

Jak již bylo uvedeno výše, sériový bělicí stupeň se s výhodou používá jako první stupeň vícestupňového bělení. Postupuje-li se takto a je-li bělicí stupeň ukončen, drť se promyje a potom podrobí kaustické extrakci, opět promyje a podrobí jednomu nebo několika bělením a stupni kaustické extrakce, aby se dosáhlo požadované světlé barvy a čistoty drti. Kaustická extrakce se obvykle provádí za použití vodného roztoku hydroxidu sodného. Dodatkové bělení se může provést pomocí bělícího prostředku, vybraného ze souboru zahrnujícího kysličník chloričitý, chlor, chlornan, peroxid a jejich směsi.

Například drť se může podrobit EDED sekvencím po počátečním sériovém bělicím stupni, přičemž E znamená kaustické extrakce a D značí bělicí stupeň za použití vodného roztoku kysličníku chloričitého, při promývání prováděném po každém stupni chemického zpracování. Podmínky používané při takových stupních jsou shodné s běžnými podmínkami. Tyto operace se také mohou provádět postupem popsaným v kanadském patentu č. 783 483, ve kterémžto případě se promývací stupeň může vynechat.

Vynález ilustrují následující příklady a s ohledem na připojené výkresy, v nichž:

Obr. 1 graficky představuje změnu Ei Kappa hodnot v drti v závislosti na obsahu chloru ve vodném roztoku kysličníku chloričitého a chloru použitím při sériovém bělaní za použití chemikálií při rozdílné úrovni rozpouštěného organického materiálu.

Obr. 2 graficky představuje podobné změny jako obr. pro rozdílné úrovně ekvivalentu chloru v bělicím stupni.

Příklad 1

Dřevná drť o Kappa čísle 34,2, К čísle 23,4 a viskozitě 28,8 mPa . s se podrobí bělení v řadě pokusů za. použití 7,6 % ekvivalentního chloru, vztaženo na drť, po dobu 30 minut za vlhkosti 3,5 % a teploty 60 °C, promyje se a kausticky extrahuje pomocí 3,0 % hydroxidu sodného, vztaženo na drť, po dobu 2 hodin za vlhkosti 12 % a teploty 70 °C a opět promyje. V každém případě se po zpracování stanoví Kappa číslo. Kysličník chloiričitý a chlor se použijí v bělicím kroku v podílu 70 % kysličníku chloričitého z celkově upotřebitelného chloru, o 30 % chloru, z celkově upotřebitelného chloru.

Řada pokusů zahrnuje zkoušky prováděné v nepřítomnosti rozpuštěného uhlíku a zkouš ky . prováděné v přítomnosti rozpuštěného organického uhlíku při různých úrovních % COU v drti. Řada pokusů také zahrnuje zkoušky prováděné za použití vodného roztoku obsahujícího veškerý kysličník chloričitý, po jedné minutě po sériovým postupem aplikovaném veškerém chloru v bělicím kroku bez mezipromývání a zkoušky, při kterých se používá počáteční aplikace vodného roztoku . kysličníku chloričitého a chloru obsahujícího veškerý kysličník chloričitý a část · chloru v různých poměrech, přičemž jednu minutu po jeho aplikaci se provede odstranění · zbytku chloru bez mezipromývání.

Výsledky řady ipokusů jsou znázorněny graficky, přičemž Kappa číslo Ei je vyneseno proti poměru chloru v roztoku kysličníku chloričitého pro měnící se hodnoty % COU, jak . je uvedeno na grafu obr. 1. Z výsledků vynesených na obr. 1 je zřejmé, že účinnost odstraňování ligninu z drti zobrazená Kappa číslem se zlepší, když se provádí sériové bělení aplikací chemikálií za použití 'počátečního· vodného roztoku kysličníku chloričitého a části chloru, ve srovnání S počáteční aplikací vodného· roztoku obsahujícího kysličník chloričitý a chlor, při mezním rozsahu obsahu chloru ve · vod-

Claims (8)

1. Způsob bělení celulózového vláknitého . materiálu ve vodné suspenzi za použití kysličníku chloričitého a chloru, aplikací roztoku kysličníku chloričitého· a potom chloru, bez · vložení kroku spočívajícího v promývvní, a kde kysličník chloričitý obsahuje asi 20 až asi 90 % celkově upotřebitelného chloru, vyznačující se tím, že se bělení provádí v podstatě za -nepřítomnosti rozpuštěných organických materiálů a vodný roztok kysličníku chloričitého obsahuje chlor v množství od asil 6 do asi 10 % upotřebitelného chloru z roztoku.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se první a druhý bělicí krok provádí při teplotě asi 35 až asi 70 °C.

3. Způsob podle bodu 2, vyznačující se tím, že se používá . teploty asi 50 až asi 65 'C.

4. Způsob podle některého z bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že druhý bělicí krok za použití chloru začíná asi 5 sekund až asi 10 minut po· začátku prvního bělícího kroku ném roztoku kysličníku chloričitého a chloru a úrovni % COU v drti.

Zlepšená účinnost je nejlepší při 0 % COU a prakticky mizí při 3 %' COU. Zlepšení účinnosti se dosahuje v rozmezí 6 až 10 % z celkově upotřebitelného chloru, . dodávaného C12, ve vodném roztoku kysličníku chloričitého· a chloru.

Příklad 2

Postup z. příkladu 1 se zopakuje s tím rozdílem, že se provádí řada zkoušek při % COU jen při úrovni ekvivalentního chloru 6,2 °/o, počítáno· na drť. Dosažené Ei Kappa výsledky jsou graficky vyneseny v obr. 2. Výsledky zřejmé z obr. 2 potvrzují dobré výsledky ilustrované na obr. 1.

Z celého· objevu vyplývá, · že tento· vynález poskytuje metodu sériového bělení za použití chemikálií v nepřítomnosti významného množství To-z.pouštěiných organických materiálů, při kterém se zlepšená účinnost odstraňování lignitu z drti může dosáhnout přítomností malého množství chloru rozpuštěného v roztoku · kysličníku chloričitého. V rozsahu tohoto vynálezu jsou možné také modifikace.

VYNÁLEZU a celková doba bělení iz prvního a druhého kroku je asi 10 až asi 60 minut.

5. Způsob podle bodu 4, vyznačující se· tím, že druhý bělicí krok začíná asi 30 sekund až asi 5 minut po · začátku prvního bělicího kroku.

6. Způsob podle některého z bodů 1 až 5, vyznačující se tím, že vodný roztok kysličníku chlor^tého obsahuje chlor v množství asi 7 až 8 °/o z upotřebitelného chloru z roztoku.

7. Způsob podle některého z bodů 1 až 6, vyznačující se tím, že roztok kysličníku chloričitého obsahuje asi 30 až · asi 75 % · celkově upotřebitelného chloru použitého · v prvním a druhém bělicím kroku.

8. Způsob podle některého· z bodů 1 až 7, vyznačující se tím, že roztok · kysličníku chloričitého a chloru, · použitý v prvním stupni, má koncentraci asi 8 až 9 g kysličníku c.hloričitého na litr a asi 1,5 až asi 1,8 g chloru na litr.