DE1546282A1

DE1546282A1 - Process and plant for bleaching cellulose

Info

Publication number: DE1546282A1
Application number: DE19661546282
Authority: DE
Inventors: Guiseppe Adami; Franco Nardi
Original assignee: AGRICOLA IND PER LA CELLULOSA
Current assignee: AGRICOLA IND PER LA CELLULOSA
Priority date: 1965-10-16
Filing date: 1966-05-13
Publication date: 1969-10-02
Also published as: FI46865C; FR1496386A; SE341517B; NO119825B; AT277748B; BE681416A; FI46865B

Description

Verfahren und Anlage zum Bleichen von Zellulose ' Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bleichen oder Entfärben von Zellulose, hauptsächlich von Holzzellulose oder dgl., wie Rohr usw" die vor allem zur Herstellung von Papier dient. Die Erfindung bezieht sich vor allem auf das Bleichen von Pulpe des sogenannten "halbchemischen» Typs.Method and plant for bleaching cellulose The invention relates to a process for bleaching or decolorizing cellulose, mainly wood cellulose or the like, such as pipe, etc. "which is mainly used for the production of paper. The invention refers mainly to the bleaching of pulp of the so-called "semi-chemical" Type.

Es ist bekannt, daB Holzzellulose, wenn sie zur Herstellung von weißem oder vorwiegend weißem Papier verwendet werden soll, eine Entfärbungsbehandlung verlangt, die im allgemeinen-als "Bleichen" bezeichnet wird. Die Erfindung wird besonders zum Bleichen von 'halbchemischen Pulpen" angewendet,die bekanntlich ein Zwischenprodukt vöri-hohem-Wert darstellen, wobei von verhältnismäßig billigen Rohmaterialien ausgegangen wird, die im allgemeinen eine hohe Ausbeute an Zellulose von über 70% des Ausgangsmaterials zulassen. Die Ausgangsmaterialien können aus Hölzern geringerer Güte gewonnen werden, und das Endprodukt kann Verwendung bei der Herstellung besonderer Papiersorten finden, z.8. als Basis für gestrichenes Papier, sogenanntes halbtransparentes Papier und dgl.,gegebenenfalls bei entsprechender Mischung mit anderen Zellulosesorten.It is known that wood cellulose, when used for the production of white or predominantly white paper is to be used, a discoloration treatment which is generally referred to as "bleaching". The invention will particularly applied to the bleaching of 'semi-chemical pulps', which is known to be a Intermediate product of high value, made from relatively cheap raw materials it is assumed that in general a high yield of cellulose of over 70% of the source material. The starting materials can be made from lesser woods Goodness can be obtained, and the end product can be used in making special ones Find paper types, e.g. 8. as a basis for coated paper, so-called semi-transparent Paper and the like, if necessary when appropriately mixed with other types of cellulose.

Zur Herstellung weißen Papiers oder Kartons ist die "halbehemische Pulpe" jedoch-sÜhlecht geeignet, da zum Bleichen nach den bekannten Verfahren teure oder große Mengen von Chemikalien erforderlich sind. Das Bleichen des Zellulosebreies kann bekanntlich in Bleichverfahren mit Chlor oder anderen ähnlichen Stoffen vorgenommen werden, die das Lignin zum Teil zerstören und dadurch die Ergiebigkeit des Prozesses erheblich vermindern, oder es können oxydierende Bleichmittel wie Wasserstoffsuperoxyd, Natriumhydrosulfid, Zinkhydrosulfid oder dgl. verwendet werden, die das-Lignin nicht zerstören. Letztere Chemikalien sind jedoch sehr teuer und stellen die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens in Frage.For the production of white paper or cardboard is the "semi-chemical Pulp, however, is poorly suited because it is expensive to bleach using the known processes or large amounts of chemicals are required. The bleaching of cellulose pulp As is known, it can be made in bleaching processes with chlorine or other similar substances which partially destroy the lignin and thereby the productivity The process can be significantly reduced, or there may be oxidizing bleaches such as Hydrogen peroxide, sodium hydrosulfide, zinc hydrosulfide or the like can be used, which do not destroy the lignin. However, the latter chemicals are very expensive and question the cost-effectiveness of the process.

Die Erfindung geht nun mit Hinblick auf die Kostenfrage davon aus, daß die Menge der zu verwendenden teuren - Chemikalien für den nach dem Oxydierverfahren arbeitenden Prozess (also den Prozess mit hoher Ausbeute) weitgehend von der Dichte des Zellulosebreis während der Behandlung abhängt, d.h., der Bedarf an Chemikalien nimmt mit zunehmender Dichte des Zellulosebreis ab.With regard to the question of costs, the invention is based on the assumption that that the amount of expensive chemicals to be used for the oxidizing process working process (i.e. the high-yield process) largely depends on the density of the pulp during treatment, i.e. the need for chemicals decreases with increasing density of the cellulose pulp.

Das Bleichen von Zellulosebrei wird im allgemeinen bei einer Zellulosepulpe mit höchstens 12 bis 15 % Trockengehalt, oft auch mit noch geringerem Trockengehalt; durchgeführt. Dies bedeutet jedoch einen sehr hohen Verbrauch an Chemikalien, wodurch eine industrielle Anwendung dieses Verfahrens in Frage gestellt ist. Versuche, mit einem Zellulosebrei höherer Dichte, z.B. etwa 25 % bis 30 % Trockengehalt zu arbeiten, haben keine ausreichend gleichmäßige Verteilung der Chemikalien auf die einzelnen Teilchen und Fasern des Breis ergeben.The bleaching of cellulose pulp is generally carried out on cellulose pulp with a maximum dry matter content of 12 to 15%, often with an even lower dry content; carried out. However, this means a very high consumption of chemicals, as a result of which an industrial application of this process is in question. Try with to work with a cellulose pulp of higher density, e.g. about 25% to 30% dry matter, do not have a sufficiently even distribution of the chemicals on the individual Particle and fibers of the pulp.

Der Brei besteht praktisch aus Klümpchen verschiedener Größe mit faseriger Struktur, die eine große Menge Wasser aufzunehmen in der Lage sind. Bei einer Masse mit nur 25% bis 30% Trockengehalt ist das Wasser praktisch vollkommen von den Zelluloseklümpchen aufgesogen, so daß die Masse wie ein ungleichförmiger Brei aussieht, der zwar sehr naß aber nicht flüssig ist, während bei einem Trockengehalt von nur 5$ bis 8% die KliNehen in der Pulpe "schwimmen", diese also flüssig erscheint. Unter diesen Bedingungen wäre es möglich, den Bleichprozess mit Wasserstoffsuperoxydlösung durchzuführen, da die Flüssigkeitsmenge eine feine Verteilung der Chemikalien und damit die Angriffsmöglichkeit des Bleichmittels an alle Fasern ermöglicht ist, jedoch erfordert eine derartige Aufschlemmung eine so große Menge an Bleichmitteln, daß das Verfahren unwirtschaftlich wird.The pulp practically consists of lumps of various sizes with fibrous Structure capable of absorbing a large amount of water. With a crowd With only 25% to 30% dryness, the water is practically completely free of the cellulose lumps soaked up, so that the mass looks like a non-uniform pulp, which is very is wet but not liquid, while at a dry matter content of only $ 5 to 8% the KliNehen "swim" in the pulp, so it appears to be fluid. Under these conditions would it be possible to carry out the bleaching process with hydrogen peroxide solution, because the amount of liquid a fine distribution of the chemicals and thus the possibility of attack of the bleaching agent is enabled on all fibers, but requires such Slurry such a large amount of bleach that the process is uneconomical will.

Erfindungsgemäß wird nun eine wirtschaftliche, ausreichend gleichmäßige, starke und stabile Bleichung erzielt, wenn bei einem Zellulosebrei von hohem Trockengehalt (etwa 40% und mehr), d.h. bei praktisch vollkommen von den Zellulosefasern aufgesogenem Wasser, die Vermischung dieser klumpigen Masse mit den Chemikalien unter den nachfolgend genannten Bedingungen vorgenommen wird: Der nasse Brei muß in sehr kleine einzelne Teile, praktisch in einzelne Fasern zerteilt werden, die flüssige Chemikalie muß in vernebeltem Zustand hinzugefügt werden und der in feine Teilchen aufgelöste Brei und die vernebelte Chemikalie müssen suspensionsartig in einem Raum miteinander in Berührung gebracht werden. Außerdem müssen die Zelluloseteilehen durch heftige mechanische Verwirbelung in der Mischkammer in enge Berührung mit der vernebelten Chemikalie gebracht werden.According to the invention, an economical, sufficiently uniform, strong and stable bleaching achieved when using a cellulose pulp with a high dry content (about 40% and more), i.e. practically completely of the Cellulose fibers soaked up water, mixing this lumpy mass with the chemicals is made under the following conditions: The wet pulp must divided into very small individual parts, practically into individual fibers liquid chemical must be added in the atomized state and that in fine Particles of dissolved pulp and the atomized chemical must be suspended in the form of a suspension be brought into contact with one another in a room. In addition, the cellulose must participate due to violent mechanical turbulence in the mixing chamber in close contact with the atomized chemical.

Hierdurch gelingt es, die Chemikalie mit jedem Faserteilchen der Masse in Berührung zu bringen, so daß die gewünschte gleichmäßige Bleiehung erzielt wird, wenn die genannten Bedingungen auch nur für kurze Zeit, etwa wenige Sekunden oder Teile von Sekunden vorhanden sind. Die eigentliche Bleichung wird dann,in einem Reaktionsturm in einer anschließenden Ruhezeit von mehreren Stunden vervollkommnet, ohne daß durch das Ruhen der Masse die gleichmäßige Wirkung der Chemikalie auf die Zellulosepartikel beeinträchtigt würde Das erfindungsgemäße Verfahren ist daherdurch gekennzeichnet, daß cier Brei zunächst in einen Zustand hoher Dichte von zumindest 30%s vorzugsweise jedoch 35 bis %0% Trockengehalt an Zellulose gebracht,, dann, mechanisch fein verteilt und mit der vernebelten Chemikalie, vorzugsweise Wasserstoffsuperoxyds in Berührung gebracht wird, die Mischung durch intensives Wirbeln und Vermischen in einer Kammer gut vermengt und diese Masse zur Vervollständigung des Bleichprozesses in einem Reaktionsturm gelagert wird.This makes it possible to transfer the chemical with every fiber particle of the mass to bring into contact, so that the desired uniform lead is achieved, if the above conditions even for a short time, say a few seconds or There are parts of seconds. The real bleaching then becomes, in one The reaction tower is perfected in a subsequent rest period of several hours, without the uniform effect of the chemical on the by the rest of the mass Cellulose particles would be affected The inventive method is therefore characterized in that the pulp is initially in a high density state brought from at least 30% s but preferably 35 to% 0% dry content of cellulose, then, mechanically finely divided and with the chemical atomized, preferably Hydrogen peroxide is brought into contact with the mixture by intense Swirl and mix well mixed in a chamber and this mass to complete of the bleaching process is stored in a reaction tower.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das mechanische Zerteilen des Breies und das-Vernebeln der Chemikalie sowie die gleichmäßige Verteilung und das intensive Durchmengen in einem Gasraum mit Hilfe schnell umlaufender Wirbler durchgeführt, auf denen sich Vorsprünge oder dgl. befinden, die sowohl das-Verschleudern wie auch die Zerkleinerung und Verwirbelung in dem geschlossenen Raum verursachen. Außerdem ist dieser Raum zum Eintritt für den Brei und die Chemikalien mit entsprechenden Zuführungen ausgerüstet als auch mit einer Ausströmäffnungs durcgidie im Gasstrom schwebenden Zelluloseteilchen und vernebelten Chemikalien in gleichmäßiger Verteilung die Wirbelkammer verlassen.According to a preferred embodiment of the invention, the mechanical breaking up of the pulp and the atomization of the chemical as well as the uniform distribution and intensive mixing in a gas space is carried out with the aid of rapidly rotating vortices, on which there are projections or the like as well as causing crushing and turbulence in the enclosed space. In addition, this space is equipped with appropriate inlets for the entry for the pulp and the chemicals, as well as with an outflow opening through the cellulose particles suspended in the gas stream and atomized chemicals leave the vortex chamber in an even distribution.

Vorzugsweise wird in die Wirbelkammer Wasserdampf eingelassen, so daß die Verwirbelung mit einer Temperatur zischen 30 und 800C, vorzugsweise-bei 450C vorgenommen wird.Water vapor is preferably admitted into the swirl chamber, see above that the swirl at a temperature between 30 and 800C, preferably-at 450C is made.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise in einer Anlage durchgeführt, wie im folgenden mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die eine schematische Darstellung dieser Anlage ist.The method according to the invention is preferably carried out in a plant as described below with reference to the accompanying drawing, which is a schematic Representation of this facility is.

Der mit Wasser verdünnte rohe Zellulosebrei, der durch einen Kanal oder eine Leitung 10 der Anlage zuströmt oder mittels bekannter Vorrichtungen wie etwa einer Schnecke der, Anlage zugeführt wird, gelangt in eine Presse 11, z.B. eine Presse mit rotierenden Scheiben, die im Durchlaufverfahren den Zellulosebrei auf die gewünschte Dichte bringt. Von hier fällt der Brei in größeren Klumpen oder nassen Blöcken vorzugsweise durch einen senkrecht angeordneten Fallkanal 12 und eine Öffnung 13 in eine Wirbelkammer 14, in der'sich eine von einem Motor 15 angetriebene Schleuderscheibe und eine Brecheinrichtung befindet und in die außerdem Rohrleitungen 16 und 17 einmünden, durch die das Bleichmittel und Dampf einströmen können. In dieser Wirbelkammer werden die erfindungsgemäßen Bedingungen erzeugt, durch die die gleichmäßige Bleichung hervorgerufen wird.The raw cellulose pulp, diluted with water, passed through a canal or a line 10 flows into the system or by means of known devices such as such as a screw to which the plant is fed passes into a press 11, e.g. a press with rotating disks that feed the cellulose pulp brings to the desired density. From here the pulp falls in larger lumps or wet blocks preferably through a vertically arranged fall channel 12 and an opening 13 into a swirl chamber 14, in which there is one driven by a motor 15 Slinger and a breaking device is located and into which pipelines 16 and 17 also open, through which the bleach and steam can flow in. Be in this vortex chamber the conditions according to the invention created by which the uniform bleaching is caused.

Durch eine Auslaßöffnung 18, durch die die von der Wirbelscheibe verschleuderten und im Gasstrom enthaltenen Zellulosefasern aus der Wirbelkammer ausströmen können, wird der mit dem Bleichmittel versetzte Zellulosebrei am oberen Ende 19a in einen Bleichturm _19 eingeleitet, der so groß bemessen ist, daß der Zellulosebrei zur Vervollständigung des Bleichprozesses eine ausreichende Zeit in ihm verbleibt. Eine Absaugleitung 20 verbindet am oberen Teil 19a den Bleichturm 19 mit dem Fallkanal 12, so daß sich eine Kreisströmung ausbilden kann, mit deren Hilfe der in der Wirbelkammer 14 verwirbelte Zellulosebrei in den Bleichturm 19 geschafft wird.Through an outlet opening 18 through which the whirled from the vortex disc and cellulose fibers contained in the gas flow can flow out of the vortex chamber, the mixed with the bleach cellulose pulp at the upper end 19a in a Bleaching tower _19 initiated, which is dimensioned so large that the cellulose pulp to Sufficient time is left in it to complete the bleaching process. One The suction line 20 connects the bleaching tower 19 to the fall channel at the upper part 19a 12, so that a circular flow can develop, with the help of which the flow in the vortex chamber 14 swirled cellulose pulp is carried into the bleaching tower 19.

Der Zellulosebrei lagert sich im unteren Abschnitt 19b des Bleichturmes 19 ab und wird an dessen Boden z.B. durch eine Schnecke 21 aus dem Bleichturm.herausbefördert. Gegebenenfalls wird der Zellulosebrei in einem Brecher in kleinere Klumpen und Brocken zerkleinert, bevor er. den Bleichprozess in handelsüblicher Form, beispielsweise Folien, verläßt.The cellulose pulp is stored in the lower section 19b of the bleaching tower 19 and is transported out of the bleaching tower at the bottom, e.g. by a screw 21. If necessary, the cellulose pulp is broken up into smaller lumps and lumps in a crusher crushed, before he. the bleaching process in commercial form, for example foils, leaves.

Die Beschreibung des nachfolgenden Beispiels einer verwendeten Anlage stellt die Erfindung. nochmals klar heraus. Ein aus Pappel- oder -Birkenholz hergestellter Zellulosebrei, der in seiner Rohform einen Weißheitsgrad von 55 bis 58 GE (Einheit nach dem General Electric System aufweist, wird in der mechanischen Presse 11 soweit vorgetrocknet, daß sein Gehalt an Trockensubstanz 42%:beträgt:-Durch die Leitung 16 wird in die mechanische Wirbel- und Zerkleinerungskammer 14 Wasserstoffsuperoxyd In-einer Menge zugeführt, die 1,3% des Gewichtes der trockenen, gebleichten Zellulose entspricht, also in einer Menge, die in einem derartigen Verfahren wirtschaftlich vertretbar ist.The description of the following example of a system used represents the invention. again clearly out. One made from poplar or birch wood Cellulose pulp, which in its raw form has a degree of whiteness of 55 to 58 GE (unit according to the General Electric system, is in the mechanical press 11 so far predried so that its dry matter content is 42%: - Through the line 16 is in the mechanical whirling and crushing chamber 14 hydrogen peroxide Supplied in an amount that is 1.3% of the weight of the dry, bleached cellulose corresponds, so in an amount that is economical in such a process is justifiable.

Nach einer Verweilzeit von 6 Stunden im Bleichturm 19 erhält man einen gleichmäßig weißen Zellulosebre.mit einem Weißheitsgrad von 71 bis 73 GE, wobei die Menge an gebleichter Zellulose 98% der dem Prozess Zuge- führten Rahmenge ist, was einer Gesamtergiebigkeit zwischen Holz und gebleichter Zellulose von 75 % und mehr entspricht. Diese Ergebnisse werden in einer Anlage unter Hochleistung bei einer Verarbeitung von 4 DQO Kg/h Trocken- material und einem Verbrauch von nicht mehr als 5,2 kg/h.- Wasserstoffsuperoxyd erzielt.- After a residence time of 6 hours in the bleaching tower 19, a uniformly white cellulose pulp is obtained with a degree of whiteness of 71 to 73 GE, the amount of bleached cellulose being 98% of that added to the process. led frame is what a total yield between wood and bleached cellulose of 75% and more corresponds. These results are in an annex below High performance with a processing of 4 DQO kg / h dry material and a consumption of no more than 5.2 kg / h. Hydrogen peroxide achieved.

Claims

P A T E N T A N 3 P R Ü C H E i. Process for bleaching cellulose in the form of cellulose pulp using liquid, oxidizing bleach, thereby characterized in that the raw cellulose pulp is thickened to such an extent that the water is completely absorbed in the cellulose pulp, and that the pulp is mechanically finely divided, swirled in a stream of air and with the bleach nebulized in the same room is intimately mixed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the cellulose pulp is processed with a dry content of at least 30% cellulose will.

3. The method according to claim 1, characterized in that the cellulose pulp is processed with a dry content of at least 35 to 40% cellulose. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the division of the cellulose pulp and the atomization of the bleaching agent take place in a room in which steam is present. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the divided pulp and the nebulized bleaching agent are uniformly distributed in a gas stream and guided with this gas stream into a bleaching chamber in which the bleaching process is completed. 6. The method according to claim 5, characterized in that the completion of the bleaching process takes place at an initial temperature of 30 to 800 C., 7. The method according to claims 5 and 6, characterized in that the initial temperature is 450C. B. The method according to claims 5 or 6, characterized in that the cellulose pulp remains in the bleaching chamber for about 6 hours to complete the bleaching process. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the liquid, oxidizing bleaching agents contain hydrogen peroxide. 10. The method according to claim 9, characterized in that the amount of hydrogen peroxide used is 1 to 1.5% of the dry cellulose content. 11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the last process stage is the breaking up or comminution of the bleached cellulose pulp. 12. The method according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that at least part of the gas flow emerging from the vortex chamber (14) is fed back to the vortex chamber together with the unbleached pulp at its inlet. 13. Plant for bleaching wood cellulose pulp according to the method of the preceding claims, characterized in that a chamber (14) with at least one uniformly fast moving device is provided for atomizing and intimately mixing the feed devices (10-12) and lines (16) introduced pulp and bleach within a gas space. 14. Plant according to claim 13, characterized in that in_der chamber (14) a substantially acIal opening inlet opening (13) for the cellulose pulp and a feed line (16) for the bleach and an outlet opening (18) for the swirled cellulose stream and a centrifugal device is available. 15. Plant according to claim 14, characterized in that a steam feed line (1.7) opens into the swirl chamber (l4). 16. Plant according to claims 13 to 15, characterized in that a press (11) for generating the necessary degree of moisture in front of the vortex chamber (14) 'is present. 17. Plant according to one of claims 13 to 16, characterized in that a lower lying bleaching tower (19) is connected to the atomizer and vortex chamber (14). 18. Plant according to claims 14 and 17, characterized in that a return line (20) for at least part of the gas flow the inlet (18) of the bleaching tower (19) with the inlet channel (12) in the atomizer and vortex chamber (14 ) connects.