CZ280077B6

CZ280077B6 - Způsob bezchlorového bělení viskózové buničiny

Info

Publication number: CZ280077B6
Application number: CS91280A
Authority: CZ
Inventors: Anton Hruschka; Walter Peter; Oskar Höglinger
Original assignee: Lenzing Aktiengesellschaft
Priority date: 1990-02-07
Filing date: 1991-02-06
Publication date: 1995-10-18
Also published as: ES2061008T3; CA2035698C; LT3392B; NO910455D0; ATA26190A; JPH04300380A; FI910601A; IN174833B; YU47388B; FI98077C; HRP930456A2; NO178079C; US5145557A; LV10514B; YU20691A; PL288978A1; SI9110206A; DK0441113T3; FI910601A0; FI98077B

Abstract

Způsob sestává ze tří stupňů, totiž kyslíkového bělení, popřípadě kombinovaného s bělením peroxidem vodíku (stupeň EOP), ozonového bělení (stupeň Z) a peroxidového bělení (stupeň P). Při předmětném řešení se obsah zbytkového kyslíku z odplynu ze stupně Z přivede k úplné reakci ve stupni EOP a odpadní voda ze stupně Z se použije k ředění mezi stupněm EOP a Z a/nebo ke zbavení popela u buničiny po bělení. Je přitom vhodné, když se teplota, množství hydroxidu sodného a poměr kyslíku k peroxidu vodíku ve stupni EOP reguluje tak, že spotřeba kyslíku při konstantní konverzi je určována zbytkovým obsahem kyslíku v odplynu ze stupně Z. 280 00280-91.Hŕ

Description

Způsob bezchlorového bělení viskózové buničiny

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu bezchlorového bělení viskózové buničiny, který sestává z bělení kyslíkem, které je popřípadě kombinováno s bělením peroxidem vodíku /stupeň EOP/, ozonového bělení /stupeň Z/ a bělení peroxidem /stupeň P/.

Dosavadní stav techniky kontrolovatelný plyn, a chlorované chlorované látky, které jsou potom které v současnosti již nemohou být

Chlor je jedovatý, těžko bělicí prostředky produkuj í obsaženy v odpadních vodách a tolerovány. Vzhledem k tomu jsou vypracovány způsoby bělení buničin, které by používaly kyslík, v různých kombinacích a za různých které šetří životní prostředí.

peroxid vodíku nebo ozon podmínek jako alternativy,

Způsoby shora popsaného typu jsou například známé z US patentového spisu č. 4 216 054 /příklad 24, odvolávající se na příklady 10, 2 a 1/. Zde se bělí buničina z douglasky s relativné špatným výsledkem /stupeň bělosti 74,6/.

CA patentový spis č. 11 03 409 popisuje způsob bělení, používající tři ozonové stupně v sérii, přičemž zbytkový plyn, obsahující ozon z třetího ozonového bělícího stupně se zavádí do prvního ozonového bělícího stupně, aby se využil zbytkový plyn, tvořící se v prvním ozonovém stupni se již nemůže dále využít.

Podstata vynálezu

Úkolem předloženého vynálezu tedy je způsoby shora popsaného typu natolik zlepšit, aby bylo možné provádět je s nižšími náklady, za chránění životního prostředí a za šetření energií.

Uvedený úkol byl podle předloženého vynálezu vyřešen vypracováním způsobu shora uvedeného typu, jehož podstata spočívá v tom, že zbytkový obsah kyslíku v odplynu z ozonového bělení /stupeň Z/ se nechá úplné zreagovat ve stupni bělení kyslíkem, které je popřípadě kombinováno s bělením peroxidem vodíku /stupeň EOP/, a že odpadní voda ze stupně /Z/, jejíž hodnota pH je s výhodou nižší než 3, se použije k ředění mezi stupněm EOP a Z a/nebo ke zbavení buničiny popela po bělení.

S překvapením bylo totiž zjištěno, že při bělicím postupu shora uvedeného druhu je možné volit parametry způsobu tak, aby obsah zbytkového kyslíku ze stupně Z byl úplně zreagován ve stupni EOP. Tím je umožněno recyklování chemikálií podle vynálezu a vyřešen shora uvažovaný úkol.

Při volbě parametrů způsobu je třeba brát v úvahu následující :

Ve stupni EOP se musí číslo provaření kappa tak dalece snížit, aby se v následujícím vystačilo s jediným ozonovým stupněm. Pro ozonový stupeň se nesmí příliš silné bělit, protože

-1CZ 280077 B6 jinak utrpí kvalita buničiny. Spotřeba ozonu v ozonovém stupni /stupeň Z/ se nastavením teploty ve stupni EOP reguluje tak, aby se mohlo použít veškeré množství odpíynu ve stupni EOP. Vzhledem k nepatrnému nasazení ozonu se může teplota ve stupni Z volit relativně vysoká, takže spotřeba energie pro chlazení a opětovné zahřátí buničiny mezi stupni může být udržována na nízké úrovni. Aktivování teplotou a množstvím hydroxidu sodného ve stupni EOP se volí tak, aby zde vstoupilo do reakce celkové množství odplynu ze stupně Z.

Stupně EOP a Z je možné z hlediska bilance chemikálií považovat za jednotku. Stupeň Z je možné provozovat jako stupeň LC /Low consistancy/, to znamená pod 4 % hmot. ATS /absolutně suché látky/ nebo jako stupeň MC /medium consistency/, to znamená v rozmezí 2 až 20 % hmot. ATS /absolutně suché látky/, výhodně 7 až 15 % hmot. ATS podle A 2494/89.

Druhá možnost je přirozené výhodná zejména tehdy, když také stupeň EOP a P jsou provozovány jako MC stupně, protože potom přirozeně odpadá zředění před stupněm Z a zahušťování před stupněm P, popřípadě se musí provádět pouze v nepatrné míře.

Jsou různé parametry způsobu, které jsou vhodné k tomu, aby se určila spotřeba kyslíku ve stupni EOP na zbytkový obsah kyslíku v odplynu ze stupně Z. Podle jednoho provedení podle vynálezu je ale výhodné, když se teplota pro nasazení hydroxidu sodného a poměr kyslík/peroxid vodíku ve stupni EOP reguluje tak, aby byla nastavena spotřeba kyslíku při konstantní konverzi na zbytkový obsah kyslíku v odplynu stupně Z.

Je účelné, když je teplota stupně EOP v rozmezí 70 až 100 ’C, s výhodou 75 °C, když je koncentrace hydroxidu sodného v rozmezí 2,5 až 5 % hmot., vztaženo na buničinu, absolutně bělenou, a když je koncentrace kyslíku ve směsi kyslík-peroxid vodíku ve stupni EOP v rozmezí 50 až 100 % hmot, a koncentrace peroxidu vodíku v rozmezí 0 až 50 % hmot.

Dále je účelné, když se stupeň Z provozuje se směsí kyslik/ozon s maximálně 10 % hmot. ozonu a když teplota stupně Z je v rozmezí 40 až 70 ’C, s výhodou 50 až 60 °C.

Bělicí proces EOP-Z-P začíná zavedením odplynu z stupně Z do směsi viskozové buničiny, hydroxidu sodného a peroxidu vodíku.

Na základě nastavených parametrů způsobu se dosáhne 50% konverze použitého kyslíku s buničinou. Tím je umožněno u viskózové buničiny snížit číslo provaření kappa. Toto číslo provaření kappa má mít v okamžiku, když se zavádí viskózová buničina do stupně Z, hodnotu maximálně 2,0, s výhodou v rozmezí 1,8 až 2,5.

Tímto číslem provaření kappa se podaří vyjít u viskózové buničiny se stupněm Z. Je známé, že papírová buničina spotřebovává naproti tomu daleko více ozonu.

Když se stupeň Z provozuje jako LC proces, potom je postačující 0,5 až 10 % hmot, ozonu v kyslíku. Nepatrné množství ozonu umožňuje teploty v rozmezí 50 až 60 °C, takže ve srovnání s předchozím stupněm se teplota nemění a nenastávají žádné

-2CZ 280077 B6 energetické ztráty.

Jak odplyn, tak odpadní voda, jsou úplně zreagovány.

Stupeň P, který následuje po stupni Z, je také přizpůsoben teplotě předchozího stupně, teplota je v rozmezí 60 až 70 ^eC a vyžaduje méně peroxidu vodíku, než je běžné.

Následující příklady provedení blíže objasňují předmět vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Tříděná buková viskozová buničina nebélená s číslem provaření kappa 5,2, viskozitou 24,5 mPas a bělostí Elrepho 55,6 se podrobí třístupňovému bělení.

1. Bělicí stupeň /EOP/

Surová buničina s konsistencí látky 15 % a o teplotě 75 ’C se bělí louhem sodným v množství kg/t buničiny atro /absolutně suchá/ /což odpovídá 366 1 roztoku hydroxidu sodného s 90 g NaOH na litr roztoku/a smísí se s

10,8 1 50% peroxidu vodíku a tato směs se vede k MC-čerpadlu /středně konsistantní čerpadlo/. Na výtlakovou stranu MC-čerpadla se přes fritu přivádí

5,5 Nm³ odplynu na jednu tunu buničiny atro /absolutně suché/ bělené z ozonového bělícího stupně, který je komprimován na tlak 0,7 MPa. Při obsahu asi 95 % hmot, kyslíku v tomto plynu odpovídá tento přídavek kyslíku 7,5 kg 0₂ na jednu tunu celulózy.

Látková suspenze se potom zpracuje v MC-mixeru s vysokým střižným účinkem /High-Shear/. Do tohoto mixéru se ještě jednou přivede 5,5 Nm³ odplynu ze stupně Z.

Tato směs se potom vede předreakční trubkou při době prodlení 3 minuty do vzestupné bělicí věže, která umožňuje reakční dobu 2 h 45 min.

Následné se buničina zbaví na dvou vakuových bubnových filtrech a jednom šnekovém lisu ulpélé lázně. Filtrát ze šnekového lisu /3,3 m³/t buničiny / se společně se 3,3 m³ čerstvé vody použije za pomoci prací trubky na filtrech k promývání.

Tímto lze snížit organické doprovodné zatížení na 3 kg OTS na jednu tunu buničiny. Bělost činí 75,4 %; číslo provaření kappa

1,89; viskozita 24,0 mPas.

-3CZ 280077 B6

2. Bělici stupeň /Z/

Za šnekovým lisem se buničina zředí vratnou vodou z vakuového bubnového filtru za stupněm Z na konsistenci látky 2 % hmot, a pomocí kyseliny sírové se hodnota pH nastaví na 3. V ozonovém bělicím zařízení známého typu /Waager Biró/ se vede kyslíková suspenze s konsistencí látky 2 % hmot, v oběhu přes injektor. Postupně se tímto injektorem vnáší 1,45 g ozonu na jeden kg buničiny. Doba prodlení v tomto reaktoru činí 20 minut, teplota je 51 °C.

Dále se potom buničina opět promyje. Kyselý filtrát se použije k odstranění popela z buničiny před posledním filtrem.

Analytické hodnoty buničiny jsou:

bělost 78,3;

číslo provaření kappa 0,97;

viskozita 22,0 mPas.

3. bělicí stupeň /P/

3. bělicí stupeň probíhá za přídavku 4 kg hydroxidu sodného na tunu buničiny a 7 kg peroxidu vodíku /50%/ při teplotě 65 °C a 13% konsistenci látky a při době prodlení 4 hodiny.

Následně se buničina promývá na dvou vakuových bubnových filtrech. Před druhým filtrem se okyselí filtrátem ze stupně Z, aby se snížil obsah popela v buničině na hodnotu 0,05 % hmot.

Analytické hodnoty hotové látky :

bělost 89,7 % viskozita 21,8 mPas číslo provaření kappa 0,76

Příklad 2 a 3

V laboratoři se provozuje kontinuální pokusná aparatura pro ozonové bělení, přičemž injektorem se do 2% suspenze buničiny zavádí kyslík obsahující ozon. Odplyn se shromažďuje v tlakovém zásobníku, vtlačením vody se komprimuje a použije se pro diskontinuální pokusy prvního bělícího stupně /EOP/ v míchaném laboratorním autoklávu.

Třetí bělicí stupeň /P/ se také provádí diskontinuálně.

Charakteristické hodnoty jsou uvedeny v následující tabulce.

-4CZ 280077 B6

Tabulka

	příklad 2	příklad 3
data suroviny
/buková viskozová
buničina/
bělost	52,8 %	58,3 %
viskožita	26,4 mPas	23,9 mPas
číslo provaření kappa	8,05	8,85
obsah alfa-celulózy	89,4 % hmot.	89,6 % hmot.
1. bělicí stupeň
teplota	85 ’C	73 °C
vsázka NaOH	40 kg/t, bun.	30 kg/t bun.
	atro bělené	atro bělené
vsázka 0₂	18 kg/t	12 kg/t
vsázka H₂O₂	6,3 kg/t	5,0 kg/t
doba prodlení	3 h	3 h
konsistence látky	14 % hmot.	14 % hmot.
data buničinv no 1. bělicím	stupni
číslo provaření kappa	2,2	2,4
bělost	74,2 %	.75,1 %
viskozita /TAPPI/	25,2 mPas	22,8 mPas
2. bělicí stupeň
teplota	50 ’C	50 “C
PH	2,8	2,8
vsázka	1,85 kg/t	1,3 kg/t
konsistence látky	2 % hmot.	2 % hmot.
data buničinv no 2. bělicím	stupni
číslo provaření kappa	0,85	1,1
viskozita	22,8 mPas	21,4 mPas
3. bělici stupeň
teplota	64 °C	66 ’C
doba prodlení	4 h	4 h
konsistence látky	13 % hmot.	13 % hmot
vsázka NaOH	0,35 % hmot.	0,6 % hmot.
vsázka H₂O₂	0,35 % hmot.	0,6 % hmot.
data hotového výrobku
číslo provaření kappa	0,70	0,70
bělost	90,1 %	89,8 %
viskozita	22,2 mPas	20,9 mPas
obsah alfa-celulózy	90,8 % hmot.	90,6 % hmot.

-5CZ 280077 B6

Příklad 4

Buničina po prvním bělicím stupni podle příkladu 1 se odebere a dále se zpracovává v laboratoři.

/obsah bělosti 75,4 %, číslo provaření kappa 1,89, viskozita 24,0 mPas/.

Tato surovina se odlisuje na konsistenci látky 20 % hmot, a zředěnou kyselinou sírovou se zředí na konsistenci látky 11 % hmot, tak, aby hodnota pH činila 2,9.

Tato suspenze buničiny se potom v MC-mixeru a vysokým střižným účinkem /High-Shear/ fluidizuje a nasytí se stlačeným kyslíkem, obsahujícím ozon. Doba míšení činí 15 s, reakční doba 180 s, tlak ozonu 0,51 MPa a teplota 50 °C.

Specifická vsázka ozonu činila 1,50 g ozonu na jeden kg buničiny atro /absolutně suché/, spotřeba ozonu činila 1,40 g.

Analytická data takto získané buničiny jsou následující:

bělost 80,4 % viskozita 21,4 mPas číslo provaření kappa 0,92

Takto získaná buničina byla podrobena laboratornímu bělení /stupeň P/ za následujících podmínek:

teplota doba prodlení konstistence látky vsázka NaOH vsázka H₂O₂ °C h

% hmot.

0,38 % hmot.

0,38 % hmot..

Uvedeným způsobem se získá buničina s následujícími vlastnostmi :

číslo provaření kappa 0,72 bělost 90,0 % viskozita 20,8 mPas.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob bezchlorového bělení viskózové buničiny třístupňovým procesem, sestávající z bělení kyslíkem nebo z bělení kyslíkem kombinovaným s bělením peroxidem vodíku /stupeň EOP/, ozonovým bělením /stupeň Z/ a peroxidovým bělením /stupeň P/, vyznačující se tím, že se zbytkový obsah kyslíku v odplynu stupně Z nechá úplně zreagovat ve stupni EOP a odpadní voda ze stupně Z, jejíž hodnota pH je s výhodou nižší než 3, se použije ke zředění mezi stupněm EOP a stupněm Z a/nebo k odstranění popela z buničiny po bělení.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se teplota, množství používaného hydroxidu sodného a poměr ozon/peroxid vodíku ve stupni EOP reguluje tak, že spotřeba kyslíku je při konstantní konverzi určena zbytkovým obsahem kyslíku v odplynu ze stupně Z.

3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že teplota ve stupni EOP je v rozmezí 70 až 100 ’C, s výhodou ale činí 75 ’C.

4. Způsob podle nároků 2 nebo 3, vyznačující se tím, že koncentrace hydroxidu sodného ve stupni EOP je v rozmezí 2,5 až 5 % hmot., vztaženo na bělenou, absolutně suchou buničinu.

5. Způsob podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že koncentrace kyslíku ve směsi kyslík /peroxid vodíku ve stupni EOP je 50 až 100 % hmot, a koncentrace peroxidu vodíku 0 až 50 % hmot.

6. Způsob podle nároků 1 až pra 5, vyznačujíc 6 1 jonu s e ma- tím, ximálně že se ve stupni Z 10:1 hmot. cuje s poměrem kyslíku/02 7. Způsob podle nároků 1 až 6, v y z n a č u j í c í s e tím, že teplota ve stupni Z je v rozmezí 40 až 70 “C,

s výhodou 50 až 60 °C.