DE2124324B2 - - Google Patents
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- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
- D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
- D21C9/12—Bleaching ; Apparatus therefor with halogens or halogen-containing compounds
- D21C9/14—Bleaching ; Apparatus therefor with halogens or halogen-containing compounds with ClO2 or chlorites
- D21C9/144—Bleaching ; Apparatus therefor with halogens or halogen-containing compounds with ClO2 or chlorites with ClO2/Cl2 and other bleaching agents in a multistage process
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Description
60
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bleichen b5
von Holzzellstoffen auf einen Weißgrad von wenigstens 60%, insbesondere ein zwei- oder dreistufiges Verfahren
zum Bleichen von Sulfat- oder Sulfit-Zellstoffen.
Das Bleichen chemischer Holzzellstoffe erfolgt üblicherweise in mehreren Stufen unter Verwendung
von elementarem Chlor, Ätznatron, Hypochlorite!! und
Chlordioxid. Die bei dem Bleichverfahren erforderliche Stufenzahl hängt von der Art des ungebleichten
Zellstoffs, d. h. ob er nach dem Sulfit- oder Sulfat-Verfahren
hergestellt ist, einen niedrigen oder hohen ligningehalt aufweist und auch von seiner Endverwendung
ab, d.h. ob er für Zeitungen, gelöste Zellstoffe,
Schreibpapier und verdichtete Papiere verwendet wird.
Ein Sulfat- oder Kraftzellstoff wird gewöhnlich in fünf oder sechs Stufen gebleicht, die mit CEDED oder mit
CEHDED beschrieben werden. Es bedeuten: C elementares Chlor, E Extraktion mit Ätznatronlauge, D
Chlordioxid und H Bleichen mit Hypochlorit Bei der üblichen Kraftbleiche werden insbesondere in der
Chlor-Stufe große Wassermengen benötigt, da die Chlorung gewöhnlich bei einem Zellstoffgeh.Jt von 3%
durchgeführt wird. Das Bleichen in dieser üblichen Weise erzeugt schädliche Chlorionen, so daß die bei
dem Prozeß anfallende Ablauge ein ernstes Wasserverunreinigungsproblem darstellt Die Kapitalkosten für
eine Bleichanlage, die nach den oben beschriebenen üblichen Bleichverfahren arbeitet, isi wegen der großen
Zahl an Ausrüstungsteilen ziemlich hoch. Beispiele für diese Ausrüstungsteile sind Wäscher, Verweiltürme,
Zentrifugalpumpen, Verdünnungskästen und Regelgeräte.
Bei jedem der oben beschriebenen mehrstufigen Bleichverfahren ergibt sich eine beträchtliche Faserzerstörung
und dadurch ein Bleichausbcuteverlust von wenigstens 6 bis 7%.
Aus der US-PS 34 67 575 ist ein Verfahren zum Bleichen von Papier, insbesondere Zeitungspapier,
bekannt, bei welchem Peressigsäure als Bleichmittel eingesetzt wird. Das feuchte Papier wird mit auf einen
pH-Wert von 8 bis 9 gepufferter Peressigsäurelösung behandelt, auf 1000C erhitzt und mit Natrium-m-bisulfit
nachbehandelt Dabei wird eine Verbesserung des Weißgrades des Papiers von 57 auf 65 bis 75, abhängig
von der Konzentration der Peressigsäurelösung, erhalten. Papier ist aber im Gegensatz zu Holzzellstoff ein
ligninarmes Material, und es wird in fester Form gebleicht
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bleichen von Holzzellstoff, also
ligninreichem Zellulosematerial in Form einer wäßrigen Aufschlämmung zu schaffen, wobei maximale Viskosität
erzielt werden soll. Neben dem Bleichen soll auch eine Delignifizierung unter Bedingungen, unter denen der
Abbau der Zellulose auf einen möglictat niedrigen Wert gehalten wird, stattfinden, ein Problem, das beim
Bleichen von Papier zwangsläufig nicht auftritt Das Bleichen von Kolzzellstoff soll in zweistufiger Arbeitsweise
auf einen Weißgrad von wenigstens 60%, bei dreistufiger Arbeitsweise auf einen Weißgrad von über
80% möglich sein. Bei dem Verfahren soll die Menge Chlorionen in der Ablauge und damit die Wasserverschmutzung
verringert werden, und der gebleichte Zellstoff soll in hoher Ausbeute erhalten werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Bleiehen von Holzzellstoffen auf einen Weißgrad von
wenigstens 60%, weiches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Holzzellstoff in einer ersten Stufe mit 0,5 bis
3,0% Chlordioxid, bezogen auf das Gewicht des ofengetrockneten Holzzellstoffs, bei einer Temperatur
von 20 bis 90°C während 5 bis 120 Minuten, und in einer zweiten Stufe mit 0,5 bis 2,0% Peressigsäure, bezogen
auf das Gewicht des ofengetrockneten Holzzellstoffs,
bei einer Temperatur von 50 bis 900C während 30 bis
120 Minuten behandelt wird, wobei der Anfangs-pH-Wert
in der zweiten Stufe auf 8 bis 12 eingestellt wird.
Es wurde nun gefunden, daß ein Zellstoff mit meinem V/eißgrad von wenigstens 60% erhalten wird, wenn der
Zellstoff in einer ersten Stufe mit gasförmigem oder gelöstem Chlordioxid und in einer zweiten Stufe mit
Peressigsäure behandelt wird. Wenn sich an die Bleichung mit Peressigsäure in der zweiten Stufe eine
dritte Bisichstufe mit gasförmigem oder gelöstem Chlordioxid anschließt, wird der Zellstoff in nur drei
Stufen bis auf einen Weißgrad über 80% gebleicht,
Die Verwendung des dreistufigen Bleichverfahrens, d.h. Bleichung mit Chlordioxid, Peressigsäure und
wieder Chlordioxid (D-Pa-D) hat mehrere Vorteile. Zunächst ist der in nur drei Stufen erreichte Weißgrad
vergleichbar mit dem bei einem üblichen fünfstufigen Verfahren erreichten Weißgrad. Hierdurch werden die
Kapitalkosten einer neuen Bleichanlage erheblich gesenkt Weiter sind die Zellstoffe von besserer
Qualität, d. h. höfes*er Viskosität, und höherer Bleichausbeute,
d. h. geringerem Zellstoffschwund, wenn man den
Vergleich mit einem fünfstufig gebleichten Zellstoff zieht Ferner hat das vorliegende Verfahren Vorteile
bezüglich der Wärmewirtschaft und des Wasserbedarfes, da alle Stufen bei der gleichen Temperatur und
Zellstoff-Konzentration arbeiten können. Da schließlich die Konzentration des Zellstoffs bei der Chlordioxid-Bleiche
zwischen 10 und 40% betragen kann gegenüber nur 3% bei der Bleiche mit elementarem Chlor, wird der
Wasserbedarf erheblich reduziert und dementsprechend nimmt die Belastung des Flusses mit Verunreinigungen
ab.
In der ersten Stufe wird ohi unraffinierter, aufgeschlossener
Sulfat- oder Sulfit-Zellsv - ff entweder mit einer Chlordioxid-Lösung in Wasser oder mit gasförmigem
Chlordioxid behandelt
Bei Verwendung einer wässerigen Chlordioxid-Lösung kann die Konzentration des Zellstoffs zwischen 10
und 20 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 10 und 15 Gew.-%, bezogen auf ofentrockenen Zellstoff, betragen.
Die Konzentration des Chlordioxids kann zwischen 0,5 und 3,0 Gew.-%, bezogen auf den trockenen Zellstoff,
betragen. Vorzugsweise liegt die Chlordioxid-Konzentration bei Kraft-Zellstoffen von Hartholz bei 1,5
Gew.-%, bei Kraft-Zellstoffen aus Weichholz bei 2 Gew.-% und bei Sulfit-Zellstoffen bei 1 Gew.-% oder
darunter, wobei alle Prozentzahlen auf das Gewicht des trockenen Zellstoffs bezogen sind. Die Reaktion kann
bei Temperaturen zwischen etwa 20 und 900C,
vorzugsweise bei 700C, und bei einem Anfangs-pH-Wert zwischen 5,0 und 6,0 erfolgen. Bei beispielsweise
1,5 Gew.-% Chlordioxid und einer Temperatur von etwa 70° C beträgt die typische Reaktionszeit etwa zwei
Stunden.
Bei Verwendung von gasförmigen Chlordioxid in der ersten Stufe kann die Zellstoffkonzentration zwischen
10 und 40 Gew.-%, vorzugsweise oberhalb 30 Gew.-liegen.
Bei Verwendung von gasförmigem Chlordioxid in einer Konzentration von 0,5 bis 3,0 Gew.-% bezogen
auf trockenen Zellstoff beträgt die Reaktionszeit 5 bis 10 Minuten bei etwa 200C.
Durch Anwendung einer Chlordioxid-Lösung oder von gasförmigem Chlordioxid in der ersten Stufe wird
der Ligningehalt des Zellstoffs unter den oben genannten Verfahrensbedingungen erheblich reduziert,
was durch die Verringerung der Kappa-Zahl von etwa 15 bis auf 2 -4 zum Ausdruck kommt.
Nach einer Wasserwäsche mit nachfolgender Zentrifugierung oder Filtration wird der teilweise gebleichte
Zellstoff der ersten Stufe in einei· zweiten Stufe mit Peressigsäure gebleicht Die Konzentration der Peressigsäure
kann zwischen etwa 04 und etwa 2,0 Gew.-%
des trockenen Zellstoffs betragen, wobei die Zellstoffkonzentration zwischen etwa 10 und etwa 20 Gew.-%,
vorzugsweise zwischen 10 und 15 Gew.-% liegt Die Reaktion kann bei etwa 50 —900C, vorzugsweks bei
ίο etwa 700C erfolgen. Während der Peressigsäure-Bleichung
in der zweiten Stufe, die 30 bis 120 Minuten dauert, muß der Anfangs-pH-Wert in dem Bereich von
8,0—12,0, vorzugsweise zwischen 8,0 und 10,0 liegen. Der pH-Wert kann durch Zugabe von NaOH und/oder
der zweiten Stufe muß auf wenigstens 8,0 eingestellt werden, wenn ein optimales Bleichergebnis erreicht
werden soll.
Behandlung mit Chlordioxid (D) und mit Peressigsäure (Pa) hat der Zellstoff einen Weißgrad von wenigstens
60% und ist als Rohstoff für Zeitungen geeignet
Um den Weißgrad des Zellstoffs auf über 80% zu steigern, so daß er zur Herstellung von Zellstofflösungen
oder für geleimtes Papier geeignet ist, wird eine dritte Stufe angeschlossen, in welcher der Zellstoff mit
gelöstem oder gasförmigem Chlordioxid behandelt wird.
0,25 bis 2,0 Gew.-%, vorzugsweise 1,0 Gew.-% und die
Zellstoff konzentration 10 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise
10 bis 15 Gew.-% betragen, wobei sich alle Prozentzahlen auf das Trockengewicht des Zellstoffs beziehen. Die
Reaktionstemperatur kann 50 bis 900C, vorzugsweise 7O0C betragen, und die Reaktionszeit kann zwischen 30
und 120 Minuten liegen.
In gewissen Fällen kann es vorteilhaft sein, zwischen
der ersten Chlordioxid-Behandlung und der Peressigsäure-Behandlung in der zweiten Stufe eine Extraktion
mit Ätznatron einzufügen. Bei Zellstoffen mit hohen Lignin-Gehalten, wie z. B. 5% oder mehr (Kraft-Zellstoffe
aus Weichholz) ergibt der Zusatz von 1 bis 2 Gew.-% NaOH bezogen auf Zellstofftrockengewicht,
bei etwa 70° C während etwa 2 Stunden einen erhöhten
Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren.
100 g (bezogen auf ofentrockene Substanz) eines nach
dem Kraft-Verfahren hergestellten Hartholz-Zellstoffs wurden in der ersten Stufe wie folgt behandelt:
o/o Chlordioxid (gelöst)
Reaktionstemperatur
Reaktionszeit
Anfangs-pH-Wert
Zellstoffkonzentration
Reaktionszeit
Anfangs-pH-Wert
Zellstoffkonzentration
1,5% bezogen auf
trockenen Zellstoff
700C
2 Stunden
54-6,0
10,0%
Die Zellstoffprobe wurde dann ausgiebig mit Wasser gewaschen und zentrifugiert. Die teilweise gebleichte
Probe wurde dann geprüft. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1 | 5 | Ungebleicht | 21 24 | 324 6 Die Bewertung des vollständig gebleichten in der Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3 |
Zellstorfs ist |
14,75 26,74 32,4 |
Teilweise gebleicht (D) |
Ungebleicht | Vollständig gebleicht (D-Pa-D) |
||
3,74 25,34 10 52,3 |
Viskosität 26,74 Weißgrad, % 32,4 |
24,99 88,4 |
|||
Kappa Nr. (Tappi T 236 m-60) Viskosität (Tappi T 230 su-66) (Centipoisty- Weißgrad(TappiT217 m-48) (%) |
Aus Tabelle 1 ist zu ersehen, daß sich bei Behandlung
des ungebleichten Kraft-Zellstoffs mit Chlordioxid (D) in der ersten Stufe eine 75%ige Reduzierung der
Kappa-Zahl und eine Zunahme des Weißgrades um 20% ergeben.
Der obige teilweise gebleichte Zellstoff (D) der ersten
Stufe wurde in der zweiten Stufe mit Peressigsäure wie folgt gebleicht:
Zweite Stufe
Peressigsäure
Peressigsäure
(der pH wurde mit NaOH und
1,0% bezogen auf
trockenen Zellstoff
700C
2 Stunden
trockenen Zellstoff
700C
2 Stunden
8,0
10,0%
10,0%
Der obige mit Chlordioxid und Peressigsäure (D-Pa) gebleichte Zellstoff wurde danir mit Wasser gewaschen
und zentrifugiert. Der halb gebleichte (D-Pa) Zellstoff
wurde dann geprüft Die Ergebnisse sind der Tabelle 2 zu entnehmen.
Halbgebleicht (D-Pa)
Reaktionstemperatur
Reaktionszeit
Anfangs-pH-Wert
Zellstoffkonzentration
Reaktionszeit
Anfangs-pH-Wert
Zellstoffkonzentration
0,5% bezogen auf
trockenen Zellstoff
700C
2 Stunden
6,0 -6,5
10,0%
Aus der Tabelle 3 ist zu ersehen, daß ein Kraftzellstoff
durch das erfindungsgemäße dreistufige Chlordioxid-Peressigsäure-Chlordioxid-Verfabren
bis auf einen hohen Weißgrad gebleicht werden kann.
Viskosität, Weißgrad und prozentualer Zellstoffschwund
des vollständig gebleicbt-ϊπ Stoffes (D-Pa-D)
wurde mit einem Kraftzellstoff v^r^Uchen, der nach
einem üblichen fünf-Stufen-Verfahren CdEDED gebleicht worden war. Die Ergebnisse finden sich in der
Tabellen
Vollständig
gebleicht
gebleicht
Kappa Nr. 14,75 2,62
Weißgrad, % 32,4 79,7
Die Ergebnisse der Tabelle 2 zeigen deutlich, daß ein Kraftzellstoff in nur 5?vei Stufen mit Chlordioxid in der
ersten und Peressigsäure in der zweiten Stufe bis auf einen Weißgrad gebleicht werden kann, der für
Zeitungsrohstoffe und auch für den Markt halbgebleichter Zellstoffe ausreicht
Der halbgeblüichte Zellstoff (D-Pa) der zweiten Stufe
wurde dann in der dritten Stufe mit Chlordioxid (D) wie folgt gebleicht:
Dritte Stufe
Chlordioxid (gelöst)
Chlordioxid (gelöst)
Der vollständig gehleichte Zellstoff der dritten Stufe
wurde dann mit Wasser gewaschen und zentrifugiert.
Weißgrad Viskosität Schwund % (Centipoise) %
3-Stufen D-Pa-D 88,4 25,1 3,85
(Beispiel 1)
5-Stufen C0EDED 85,5 17,0 5,53
(herkömmlich)
Aus der Tabelle 4 ist zu ersehen, daß das D-Pa-D-Verfahren einen Zellstoff mit höherer Viskosität,
d.h. besseren physikalischen Eigenschaften und geringerem Stoffschwund, d. h. einen geringeren Bleichausbeuteverlust
liefert als das herkömmliche CdEDED-Verfahren.
100 g (bezogen auf ofentrockene Substanz) nach dem
Kraftverfahren hergestellter Hartholz-Zellstoff wurden in der ersten Stufe mit gasförmigem Chlordioxid
anstelle der Chlordioxid-Lösung nach Beispiel 1 behandelt Die Bedingungen in jeder der drei Stufen
sind nachfolgend angegeben.
Erste Stufe
Chlordioxid (gasförmig)
Chlordioxid (gasförmig)
Reaktionstemperatur
Reaktionszeit
Reaktionszeit
Zweite Stufe
Peressigsäure
Peressigsäure
131% bezogen auf
trockenen Zellstoff
200C
5 Minuten
trockenen Zellstoff
200C
5 Minuten
1% bezogen auf
trockenen Zellstoff
700C
2 Stunden
8,0
Der Weißgrad des Zellstoffes nach den ersten beiden Stufen, d.h. nach der Behandlung mit gasförmigem
Chlordioxid und mit PeressigsSure (Og-Pa) wurde gemessen. Die Ergebnisse sind der Tabelle 5 zu
entnehmen.
Dritte Stufe
Chlordioxid (Losung)
Chlordioxid (Losung)
Reüktionstemperatur
Reaktionszeit
Reaktionszeit
0,7% bezogen auf
trockenen Zellstoff
70"C
2 Stunden
trockenen Zellstoff
70"C
2 Stunden
Der Zellstoff wurde mit Wasser gewaschen und dann zwischen jeder der Stufen zentrifugiert. Der Zellstoff
wurde dann bewertet, siehe Tabelle 5 Nr. 3.
Weißgrad
Viskosität (Centipoise)
1. ungebleicht 32,4 26,74
2. Chlordioxid 65,0 (gasförmig)
- Peressigsäure
3. Chlordioxid 80,0 26,55 (gasförmig)
- Peressigsäure-Chlordioxyd
Claims (7)
1. Verfahren zum Bleichen von Holzzellstoffen auf einen Weißgrad von wenigstens 60%, dadurch
gekennzeichnet, daß der Holzzellstoff in einer ersten Stufe mit 0,5 bis 3,0% Chlordioxid,
bezogen auf das Gewicht des ofengetrockneten Holzzellstoffes, bei einer Temperatur von 20 bis
900C während 5 bis 120 Minuten und in einer zweiten Stufe mit 0,5 bis 2,0% Peressigsäure,
bezogen auf das Gewicht des ofengetrockneten Holzzellstoffs, bei einer Temperatur von 50 bis 90° C
während 30 bis 120 Minuten behandelt wird, wobei der Anfangs-pH-Wert in der zweiten Stufe auf 8 bis
12 eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Bleichen bis auf einen Weißgrad von wenigstens 80%, dadurch
gekennzeichnet, daß die Behandlung in der ersten Stufe bei 50 bis 900C, vorzugsweise 700C während
30 bis 120 Minuten mit 0,25 bis 2,0 Gew.-% Chlordioxid behandelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Holzzellstoff in der ersten Stufe bei
einem Zellstoffgehalt von 10 bis 40 Gew.-%, bezogen auf ofentrockenen Holzzellstoff, bei etwa
20°C während 5 bis 10 Minuten mit gasförmigem Chlordioxid behandelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Holzzellstoff bei einem
Zellstoffgehalt von 10 bis 40 Gew.-%, bezogen auf ofentrockenen Holzzellstoff, in der ersten und
dritten Stufe bei etwa 700C während 5 bis 10 .Minuten mit gasförmigem Chlordioxid behandelt
wird. J5
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Holzzellstoff in der ersten
Stufe bei einem Zellstoffgehalt von 10 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 15 Gew.-%, und einem
Anfangs-pH-Wert von 5 bis 6 zwischen 20 un 90eC, vorzugsweise bei 700C, mit einer Chlordioxid-Lösung
einer Konzentration zwischen 0,5 und 3 Gew.-% behandelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,2 oder
4, dadurch gekennzeichnet, daß der Holzzellstoff in v, der ersten und dritten Stufe bei einem Zellstoffgehalt
von 10 bis 20Gew.-% und einer Temperatur von etwa 700C während 30 bis 120 Minuten mit einer
Chlordioxid-Lösung behandelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Holzzellstoff
zwischen der ersten und zweiten Stufe einer Extraktion mit einer 1 bis 2 Gew.-%igen Natronlauge,
bezogen auf den ofentrockenen Holzzellstoff, unterzogen wird. M
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