DE2407542A1

DE2407542A1 - Verfahren zum bleichen von pulpe

Info

Publication number: DE2407542A1
Application number: DE19742407542
Authority: DE
Inventors: Robert T Campbell; Jun Joseph G Land; Ala Mobile; Laurence B Ritter
Original assignee: International Paper Co
Current assignee: International Paper Co
Priority date: 1973-09-17
Filing date: 1974-02-16
Publication date: 1975-04-24
Also published as: LU69421A1; FR2245817B1; FR2245817A1; SE7400192L; US3884752A; IT1004819B; FI105174A; CA1019906A; BE810468A; BR7407461D0; JPS5058302A; NO740054L; SE408069B

Description

DipHng. V*ol!t:Cuitf
6 Frankfurt a. I
13

7744

INTERNATIONAL PAPER COMPANY, New York, New York, VStA

Verfahren zum Bleichen von Pulpe

Die Papierherstellung kann in zwei Hauptabschnitte eingeteilt werden, nämlich die Überführung von Holz in Pulpe und die anschließende Überführung der Pulpe in Papier. Die Erfindung betrifft die Herstellung von Holzpulpe und insbesondere einen bestimmten Verfahrensabschnitt bei der Herstellung von Holzpulpe, nämlich das Bleichen der Holzpulpe oder des Holzstoffs.

Bei der Herstellung von Holzpulpe werden im wesentlichen die Bestandteile des Holzes chemisch verändert. Holz besteht im wesentlichen aus Cellulosefasern und Lignin. Zur Herstellung einer Holzpulpe, die sich für die Herstellung von Papier eignet, ist es erwünscht, die Cellulosefasern zu verwenden und das anfänglich mit ihnen kombinierte Lignin entweder zu verwerfen oder seine chemische Form so zu verändern, daß es erwünschte Eigenschaften erhält. So bestehen die Anfangsschritte bei der Herstellung von Holzpulpe gewöhnlich in der Zerkleinerung des Holzes zu Schnitzeln und der anschließenden chemischen Behandlung dieser Schnitzel.

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Nachdem das Holz zerschnitzelt worden ist, um seine Oberfläche optimal zu vergrößern, werden die Schnitzel in ein Gefäß eingebracht und mit verschiedenen Chemikalien gewöhnlich unter erhöhtem Druck und bei erhöhter Temperatur vermischt, so daß die Chemikalien auf das Lignin einwirken und einen Teil davon in Lösung bringen. In der Papierindustrie wird dieses Verfahren der anfänglichen Entfernung von Lignin als Aufschließen (digesting) bezeichnet.

Nachdem die Pulpe gekocht oder aufgeschlossen worden ist, besteht das erhaltene Material ia allgemeinen aus einer dunkelgefärbten Cellulosefaser. Die dunkle Farbe ist der Tatsache zuzuschreiben, daß nicht das gesamte Lignin in dem Aufschlußverfaliren entfernt worden ist und das Restlignin zufolge des Aufschließens dunkler ist, als es in seinem natürlichen Zustand war. Die auf diese Weise erhaltene Pulpe nennt man ungebleichte Pulpe; sie kann unmittelbar zur Papierherstellung verwendet werden, wenn man Papier erzeugen will, das nicht weiß oder anders als mit der dunklen Farbe der Pulpe gefärbt sein muß, wie beispielsweise Kraftpapier für Papiersäcke, Papier zur Herstellung von Wellpappe usw.

Natürlich erfordern verschiedene Papierarten, daß die Pulpe, die für ihre Herstellung verwendet wird, im wesentlichen weiß sein muß. Somit besteht die Notwendigkeit, die ungebleichte oder dunkelgefärbte Pulpe in eine gebleichte oder im wesentlichen weiße Pulpe zu überführen. Das Bleichen von Pulpe wird schon seit einer Reihe von Jahren durchgeführt, und zufolge der dafür aufgewandten Forschungsarbeit sind verschiedene Bleichverfahren entwickelt worden. Der Zweck aller dieser Verfahren ist es, entweder (1) eine weitere Entfernung von Lignin aus der Pulpe herbeizuführen oder (2) das in der Pulpe enthaltene Lignin chemisch so zu verändern, daß es die gewünschten optischen Qualitäten erhält. Dabei muß aber bedacht werden, daß diese Ziele nur dann als

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erfolgreich erreicht gelten können, wenn dabei nicht gleichzeitig die Cellulosefasern übermäßig angegriffen werden. Mit anderen Worten: da das Ziel des Pulpverfahrens darin besteht, Cellulosefasern zu gewinnen, ist ein Bleichverfahren, das zwar die optischen Eigenschaften der Pulpe verbessert, jedoch die Fasern stark angreift (Faserabbau), unannehmbar. Zusätzlich zu der Bedingung, daß ein erfolgreich zu nennender Bleichvorgang nicht zu einem übermäßigen Faserabbau führen darf, müssen natürlich die Kosten dafür im Hinblick auf die entsprechende Verbesserung der optischen Eigenschaften möglichst gering sein.

Bei der Feststellung der optischen Eigenschaften bedient man sich gemeinhin der Helligkeit als Maßstab und insbesondere der sog. GE Helligkeitszahl. So besitzt beispielsweise eine Pulpe, die unmittelbar von einem Kraft-Aufschlußverfahren stammt, nach dem Waschen im allgemeinen eine GE Helligkeit von 15 bis 30, während stark gebleichte Pulpe eine GE Helligkeit von 85 bis 90 aufweist.

Einer der ältesten Bleichvorgänge, der immer noch allgemein verwendet wird, ist die Chlorierung. In modernen Pulpverfahren ist die Chlorierung gewöhnlich der erste Schritt eines mehrstufigen Bleichvorgangs. Bei dem Chlorierungsverfahren wird die ungebleichte Pulpe mit Chlor und Wasser vermischt, wodurch das Lignin entweder in dem sauren Chlorierungssystem oder in einem anschließend durchgeführten alkalischen Extraktionsverfahren chloriert, oxydiert oder auf andere Weise löslich gemacht wird.

Die alkalische Extraktion ist ein Verfahren, das im allgemeinen beim Bleichen von Pulpe und insbesondere als zweiter Schritt nach einer Anfangsbehandlung, wie beispielsweise einer anfänglichen Chlorierung, angewandt wird. Bei dem alkalischen Extraktionsverfahren wird die vorbehandelte Pulpe mit einer basischen Lösung versetzt, die im allgemeinen aus

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Natronlauge besteht. Die Wirkung dieser Behandlung liegt in dem weiteren Entfernen von Lignin. Obgleich die alkalische Extraktion als erste Stufe in einem Bleichverfahren angewandt werden kann, wird sie in für das Verfahren höchst förderlicher Weise anschließend an eine Stufe, wie beispielsweise die Chlorierungsstufe, durchgeführt, da die Chlorierungsstufe bewirkt, daß das Lignin in einer alkalischen Lösung besonders löslich wird. Die alkalische Extraktion führt außerdem zu einer beträchtlichen Entfernung von Stoffen, die die Bleichwirkung bei nachfolgenden Stufen, wie beispielsweise nachfolgenden oxidativen Bleichstufen, behindern wurden.

Ein drittes Bleichverfahren stellt das Hypochloritbleichen dar. Diese Bleichtechnik ist eine der ältesten Formen chemischen Bleichens von Pulpe und ist für den Pulpehersteller deswegen besonders interessant, weil die dabei verwendeten Chemikalien sehr wirksam und wohlfeil sind. Früher wurde das Hypochloritbleichen allein angewandt, heute Jedoch ist es üblicher, es nach der Chlorierung und nach der alkalischen Extraktion einzusetzen. Das Hypochloritbleiehen ist besonders für Pulpe nützlich, die einen beträchtlichen Ligninanteil enthält, da zu Beginn der Hypochloritbleichung das Lignin mit dem Hypochlorit schneller reagiert als die Cellulose und normalerweise das meiste Hypochlorit verbraucht ist, bevor ein beträchtlicher Abbau von Cellulose beginnt. Typische Hypochlorite, die verwendet werden, sind Calcium- und Natriumhypochlorit.

Eines der bedeutendsten Pulpbleichverfahren, das zur Zeit verwendet wird, ist das Bleichen mit Chlordioxid. Dieses Bleichverfahren ist eine verhältnismäßig neue Entwicklung, die vor länger als etwa 25 Jahren im großtechnischen Maßstab noch nicht angewandt wurde, heute jedoch eine weite Anwendung findet. Die Zweckmäßigkeit dieses Bleichverfahrens beruht darauf, daß mit ihm annähernd jede Art von

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Pulpe bei guter Farbstabilität (geringes Zurückgehen der Helligkeit) bis zu einem sein* hohen Heiligkeitsgrad gebleicht werden kann, daß ferner die Bleichwirkung mit nur ^unerheblicher Beeinträchtigung der Pulpenstärke erzielt wird und daß -verschiedene Arten der Herstellung von Chlordioxid Innerhalb eines Pulpers entwickelt worden sind.

Bein Bleichen mit Chlordioxid wird das Chlordioxid zunächst In gasförmigem Zustand erzeugt und anschließend in Wasser absorbiert. Die erhaltene Lösung wird anschließend der Pulpe zugesetzt» wodurch die Oxydation und Chlorierung von Lignin zu wasserlöslichen Verbindungen bewirkt wird. In manchen Fällen wird Chlordioxid zusammen mit Chlor in einem ersten Bleichschritt verwendet.

Wenngleich das Bleichen mit Chlordioxid als einzige Maßnahme bei einem Bleichverfahren angewandt werden kann» wird es häufiger in Kombination mit anderen Bleichschritten, wie sie oben beschrieben sind» angewandt. Beispielsweise ist es üblich, eine alkalische Extraktion oder eine Behandlung mit Hypocblerit einer Behandlung mit Chlordioxid folgen zu lassen·

Ba die Bleichverfahren gewöhnlich als mehrstufige Verfahren angewandt werden,, bei denen mehr als eine Bleichart angewandt wird» hat man eine Industrielle Kurznomenklatur zur Bezeichnung der Reihenfolge der einzelnen Bleichschritte eingeführt. So wird eine Chlorierung mit dem Buchstaben C_r eine alkalische Extraktion mit dem Buchstaben E, ein Bleichen mit Hypochlorit mit dent Buchstaben H, ein Bleichen mit Chlordioxid mit dem Buchstaben B und ein kombiniertes Bleichen mit Chlor und Chlordioxid mit dem Buchstaben C^ bezeichnet, unter Yerwendung dieser Nomenklatur wird beispielsweise eine typische Folge von Bleichschritten mit CEDED bezeichnet,, was bedeutet, daß die Folge von Bleichstufen aus einer Chlorierung» einer alkalischen Extraktion,

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einem Bleichen mit Chlordioxid, einer erneuten alkalischen Extraktion und einem erneuten Bleichen mit Chlordioxid besteht.

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Bleichen von Pulpe unter Anwendung eines Bleichverfahrens mit Chlordioxid sowie einer alkalischen Extraktion oder einer Behandlung mit Hypochlorld.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Bleichen von Pulpe mit Chlordioxid, bei dem eine Pulpenaufschlämmung und Chlordioxid durch einen Turm mit einem In Strömungsrichtung oberen und einem unteren Abschnitt geleitet wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man den pH-Wert der Pulpenauf schlämmung in dem in Strömungsrichtung unteren Teil des Turmes auf einen Wert von etwa 10 bis 13 erhöht.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Bleichvorganges mit der Stufenfolge BED;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemaßen Verfahrens und

Fig. 5 eine Vorrichtungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens

darstellen.

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Wie bereits oben erwähnt, sind moderne Bleichverfahren im allgemeinen mehrstufige Verfahren, beispielsweise solche mit der Stufenfolge C^EDED, CHDED, CEDHD oder CEDED. In Fig. 1 ist der DED-Abschnitt eines Bleichverfahrens schematisch dargestellt.· Dabei wird Pulpe aus einer vorgeschalteten Bleichstufe durch alkalische Extraktion oder mit Hypochlorit einer starken Förderpumpe 11 zugeführt. Die von dieser Pumpe geförderte Pulpe liegt in Form einer wäßrigen Aufschlämmung vor und besitzt typischerweise eine Pulpenkonzentration (Konsistenz) von 8 bis 14%. Wenn die Pulpensuspension aus. der Förderpumpe 11 ausgebracht wird, wird ihr eine wäßrige Lösung von Chlordioxid zugesetzt und im Pulpenmischer 12 mit der Pulpeaufschlämmung vermischt. Nach dem Verlassen des Pulpenmischers 12 wird das Gemisch aus Pulpe und Chlordioxid einer ersten Chlordioxidbleichvorrichtung zugeführt, die mit der Bezugszahl 20 bezeichnet ist. Die Einheit 20 ist für moderne Chlordioxidbleicheinheiten repräsentativ und enthält eine aufwärts durchströmte Vorhalteröhre 13 sowie einen abwärts durchströmten Turm 14. Der abwärts durchströmte Turm 14 wird in zwei Abschnitte, einen oberen Abschnitt 15, die Zurückhaltezone, und einen unteren Abschnitt 16, die Verdünnungszone, geteilt. Chlordioxidbleichtürme wie der in Fig. 1 dargestellte sind dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschrieben, beispielsweise in "The Bleaching of Pulp¹¹, Tappi Monograph Series Nr. 27. Der Turm kann jedoch auch abwärts ohne Zurückhalteröhre oder aufwärts ohne Zurückhalteröhre durchströmt werden.

Gemäß den bisher bekannten Verfahren wird die dem Turm zugeführte Pulpe innerhalb der Zurückhalteröhre bzw. Vorhalteröhre 13 und der Zurückhaltezone 15 des abwärts durchströmten Turms 14 oder in einer anderen Art Zurückhaltegefäß einer Bleichung mit Chlordioxid unterzogen. Wenn die Pulpenauf schlämmung die Verdünnungszone 16 erreicht, wird Wasser oder eine andere Flüssigkeit zugesetzt, wie beispielsweise

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bei 18, um die Konsistenz von etwa 8 bis 14$ auf etwa 2 bis h% herabzusetzen. Einer der Zwecke für die Konsistenzänderung in der Verdünnungszone ist der, anstelle einer kostspieligen starken Förderpumpe die Verwendung einer Pumpe 17 vom Gebläsetyp zu gestatten.

Außer der Zugabe von Wasser, um eine Verdünnung oder Verminderung der Konsistenz in der Verdünnungszone zu erzielen, wird üblicherweise auch am Anfang der Verdünnungszone eine Zugabe chemischer Wirkstoffe vorgenommen. Ziel dieser Zugabe ist es, die Pulpeaufschlämmung durch Erhöhung des pH-Wertes von 2 bis 5, wie er normalerweise in der Zurückhaltezone herrscht, auf einen pH-Wert im Bereich von etwa 6 bis 8 zu neutralisieren. Ziel dieser pH-Veränderung, die normalerweise durch Zugabe von Natriumhydroxid mit dem Verdünnungswasser erzielt wird, ist es, sicherzustellen, daß restliches Chlordioxid in Natriumchlorit umgewandelt wird. Würde restliches Chlordioxid noch in der Pulpeaufschlämmung vorhanden sein, die den Chlordioxidturm verläßt, müßte man stromabwärts davon kostspieliges koorosionsfestes Material für die Anlage verwenden. Man hat schon erkannt, daß derartiges kostspieliges Anlagenmaterial nicht verwendet zu werden braucht, wenn man Natriumhydroxid oder andere Chemikalien, die Reste von Chlordioxid in nicht korrodierendes Natriumchlorit umwandeln, zusetzt. Alternativ kann Schwefeldioxid zugesetzt werden, um Chlorverbindungen durch Reduktion in die Chloridform zu überführen.

Nach dem Ausströmen aus dem stromabwärts gelegenen Abschnitt des Chlordioxidturms 20 wird die Pulpeaufschlämmung niedriger Konsistenz (etwa 2 bis 4%) in einen Wäscher 19 gepumpt, der typischerweise ein Trommelwäscher ist. Üblicherweise wird das Filtrat von einem stromabwärts gelegenen Wäscher, beispielsweise das D -Filtrat, zum Waschen der Pulpe verwendet. Zusätzlich wird der Pulpeaufschlämmung bei ihrem Ausströmen aus dem Wäscher 19 Natriumhydroxid zugesetzt, um

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den pH-Wert der Pulpeaufschlämmung an dieser Stelle auf einen Wert im Bereich von etwa 10 bis 13 zu erhöhen, der für die anschließende alkalische Extraktion erforderlich ist. Danach wird die Pulpeaufschlämmung mit einer Konsistenz von 8 bis 14% und einem pH-Wert von 10 bis 13 dem Extraktionsturm 22 zugepumpt. Im unteren Abschnitt des ExtraktionsturiDs 22 wird Filtrat aus einem Wäscher erneut der Pulpeaufschlämmung, beispielsweise bei 23, zugesetzt, um die Konsistenz wiederum zu verringern. Danach strömt die Pulpeaufschlämmung aus dem Turm für die alkalische Extraktion aus und wird durch Pumpe 24 dem Wäscher 25 zugeführt. Nach der Waschung und Verringerung der Konsistenz wird die Pulpe anschließend der starken Förderpumpe 27 zugeführt. Danach unterwirft man die Pulpe einer zweiten Behandlung mit Chlordioxid (D₂-StUfe), wie angedeutet.

Ein weiteres herkömmliches mehrstufiges Bleichverfahren, das Beachtung gefunden hat, verläuft nach einer CEDHD-Stufenfolge und ist in der US-PS 3 595 743 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird die zweite in Fig. 1 dargestellte Stufe der alkalischen Extraktion durch eine Hypochloritstufe ersetzt.

Gemäß einer bevorzugten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine alkalische Extraktion oder eine Behandlung mit Hypochlorit in dem stromabwärts gelegenen Teil einer Chlordioxid-Bleichvorrichtung vorgenommen. Auf diese Weise wird eine besondere Einheit für die alkalische Extraktion oder die Behandlung mit Hypochlorit sowie ein Wäscher eingespart.

In Fig. 2, die verschiedene Durchführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch wiedergibt, ist eine Anzahl von Verfahrenseinheiten identisch mit den entsprechenden Einheiten von Fig. 1. So sind die starken Förderpumpen 11 und 27, die Chlordioxid/Pulpe-Mischer und die beiden Chlordioxidtürme 20 und 40 denen gleich, die in Fig. dargestellt sind. 5Q9817/0662

Bei einer Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, die den bisherigen Vorgehen ähnlich ist, wird der Pulpeaufschlämmung zu Beginn der Verdünnungszone 16 Natriumhydroxid zugesetzt. Im Gegensatz zu dem bisherigen Vorgehen wird jedoch so viel alkalisches Material, beispielsweise Natronlauge, zugesetzt, daß der pH-Wert der Pulpeaufschlämmung mindestens auf etwa 10 erhöht wird. So wird der pH-Wert gewöhnlich auf etwa 10 bis 13 und vorzugsweise auf etwa 10 bis 12 erhöht. Überraschenderweise wurde gefunden, daß, wenn der pH-Wert der Pulpeaufschlämmung in der Verdünnungszone eines herkömmlichen Chlordioxidturms auf diese Weise eingestellt wird, in der Verdünnungszone eine derartig gute alkalische Extraktion abläuft, daß ein getrennter Turm für die alkalische Extraktion überflüssig wird.

Bei einer weiteren Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird alkalisches Material, beispielsweise Natriumhydroxid, im Oberteil des abwärts durchströmten Abschnittes eines herkömmlichen Chlordioxidturms, d.h. am Anfang der Zurückhaltungszone zugesetzt, wie durch die gestrichelte Leitung 30 dargestellt. Auch hier wird alkalisches Material in einer derartig großen Menge zugesetzt, daß der pH-Wert der Pulpeaufschlämmung auf einen, Wert von etwa 10 bis 13 und vorzugsweise etwa 10 bis 12 erhöht wird, Wird alkalisches Material am Oberteil des abwärts durchströmten Abschnittes des Turms zugesetzt, muß im Oberteil des Turmes ein nicht dargestellter Pulpemischer verwendet werden. Auch bei dieser Verfahrensvariante erübrigt sich ein anschließender Turm für die alkalische Extraktion sowie ein dazwischengeschalteter Wäscher, während trotzdem eine Gesamtbleichwirkung erzielt wird, die der mit einem herkömmlichen Verfahren erzielten gleichkommt. In federn Falle wird die Chlordioxid-Bleichvorrichtung 20 im übrigen auf herkömmliche Weise betrieben. So wird beispielsweise ein Verdünnungsstrom am Anfang der Verdünnungszone zugesetzt, um die Konsistenz der Pulpeaufschlämmung auf

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etwa 2 bis 4% zu erniedrigen. Die Konsistenz der Pulpeaufschlämmung in der Zurückhalteröhre 13 und der Zurückhaltezone 15 des abwärts durchströmten Turmes 14 kann im Bereich von etwa 8 bis 14% gehalten werden.

Gemäß einer weiteren Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Hypochloritbleichung in der Verdünnungszone einer herkömmlichen Chlordioxid-Bleichvorrichtung erzielt. Dabei wird alkalisches Material, wie beispielsweise Natriumhydroxid, der Pulpeaufschlämmung zugesetzt, die in die Verdünnungszone 16 des abwärtsdurehströmten Turms einströmt. Es wird so viel alkalisches Material zugesetzt, daß der pH-Wert der Pulpeaufschlämmung auf etwa 10 bis 13 und vorzugsweise etwa 10 bis 12 erhöht wird. Zusätzlich wird im Oberteil der Verdünnungszone 16, wie durch die gestrichelte Leitung 31 angedeutet, auch Natriumhypochlorit der Holzpulpeaufschlämmung zugesetzt. Auf diese Weise erfolgt in der Verdünnungszone 16 des abwärts durchströmten Turms 14 eine hinreichende Behandlung mit Hypochlorit, so daß eine Bleichstufenabfolge DH erzielt und auf diese Weise ein weiterer Hypochloritturm überflüssig wird. Wie der Fachmann leicht erkennt, kann die genaue Menge an Natriumhypochlorit, die einer Holzpulpeaufschlämmung zugesetzt werden muß, um eine Bleichwirkung mit Hypochlorit zu erzielen, nicht vorausbestimmt werden, da die erforderliche Menge von derartig unterschiedlichen Faktoren abhängt, wie beispielsweise der anfänglichen Helligkeit der Pulpe, den vorgeschalteten Bleichbehandlungen, denen die Pulpe schon unterworfen worden war, der Temperatur der Pulpeaufschlämmung in der Hypochloritstufe sowie der gewünschten zu erzielenden Helligkeit. Somit wird die Menge an zuzusetzendem Natriumhypochlorit im allgemeinen empirisch bestimmt. Typischerweise liegt die Menge an zugesetztem Hypochlorit jedoch im Bereich von 0,1 bis 0,6% und vorzugsweise 0,2 bis 0,4% verfügbaren Chlors, bezogen auf ofentrockene Pulpe.

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Die Notwendigkeit für die Erhöhung des pH-Wertes der Pulpeaufschlämmung bei der Durchführung einer Hypochloritbehandlung, wie sie oben beschrieben wurde, ergibt sich daraus, daß die Temperatur der Pulpeaufschlämmung in dem abwärts durchströmten Abschnitt 14 einer herkömmlichen Chlordioxid-Bleichvorrichtung im allgemeinen etwa 65 bis 91 ⁰C (150 bis 195 ⁰F) beträgt und bei diesen Temperaturen ein hoher pH-Wert erforderlich ist, um während der Behandlung mit Hypochlorit eine Zersetzung der Faser zu verhüten. Weiter wird im Hinblick auf die Faserzersetzung angenommen, daß eine Behandlung mit Hypochlorit nicht im Oberteil des abwärts durchströmten Abschnittes 14 begonnen werden kann, wenn die Temperatur beträchtlich vermindert wird, weil in einem derartigen Fall die Verweilzeit stark ausgedehnt werden müßte und die Kombination aus der Einwirkung der hohen Temperatur sowie der Behandlung mit Hypochlorit zu einem unzulässigen Angriff auf die Cellulosefasern führen würde. Somit erlaubt die verhältnismäßig kurze Verweilzeit der Pulpe in der Verdünnungszone von beispielsweise etwa zehn Minuten offensichtlich ein rasches Bleichen mit Hypochlorit, ohne daß ein entsprechender Angriff der Cellulosefasern erfolgt.

Um die Wirksamkeit des Verfahrens im Hinblick auf die erzielte optische Helligkeit sowie die Kosteneinsparungen zu beurteilen, die sich daraus ergeben, daß man eine alkalische Extraktion in der Verdünnungszone einer Chlordioxid-Bleichvorrichtung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist,(D/E-Behandlung), oder eine Behandlung mit Hypochlorit in der Verdünnungszone einer Chlordioxid-Bleichvorrichtung gemäß Fig. 2 (D/H-Behandlung) durchführt, wurden Versuche durchgeführt, bei denen man als Ausgangsmaterial Pulpe verwendete, die einer Bleichungsstufenfolge C_DE unterworfen worden war. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefaßt :

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-4h-

Tabelle

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Untersuchte Variablen

Chlordioxid (D₁ oder D-Phase von D/E oder D/H pH vor Chlordioxid-Zusatz End-pH

pH nach Neutralisation

Alkalische Extraktion (Ep oder E-Phase von

D/E oder H-Phase von Konsistenz, % Retention, Min. Anfangs-pH End-pH

Chlordioxid (D₂) pH vor Chlordioxid-Zusatz

pH nach Neutralisation

Vollständig gebleichte Pulpe G.E.-TÄPPI, % Helligkeit am Anfang

nach dem Zurückgehen Nachfarb enzahl

Gesamtmenge an benötigten Chemikalien, % Chlordioxid NaOH (einschl. der an Hypochlorit

febundenen Menge) verfügbares Chlor) DED

11,6 2,6 7,6	11,6 3,0 nicht	11,5 2,8 gemes sen
D/H) 10 60 11,6 11,4	4 10 10,8 10,6	4 10 10,8 10,8
11,1 4,9 8,5	10,8 4,1 7,4	11,0 3,8 7,0
89,8 84,2 0,915	89,5 85,0 0,699	89,4 83,6 0,992
1,03	1,03	0,73
1,56 0,00	1,32 0,00	1,49 0,25

Die Bleichbedingungen, die in den verschiedenen Verfahrensstufen angewandt wurden, sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengestellt.

Stufe

D₁, D von D/E oder D von D/H

E von D/E oder H oder D/H

Tabelle 2	Retention	Temp	⁰F)
Konsi	Min.	⁰C (	(170)
stenz, %	150	77	(170)
D/H 10	60	77	(170)
10	10	77	(180)
: 4	180	82
10

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Aus Tabelle 1 geht hervor, daß die Anfangshelligkeit bei den D/E- und D/H-Behandlungen bei einem Vergleich mit der Anfangshelligkeit, wie sie bei einem herkömmlichen DED-Verfahren erzielt wurde, nicht ungünstig abschneidet. Ähnlich hält die Helligkeit nach dem Nachlassen für die D/E- und D/H-Behandlungen einen Vergleich mit der Helligkeit nach dem Nachlassen bei einer Pulpe, die einem herkömmlichen DED-Verfahren unterzogen worden war _t stand. Die Helligkeit nach dem Nachlassen bei einer Pulpe, die nach dem D/E-Verfahren behandelt wurde, ist sogar größer als die einer Pulpe nach einer herkömmlichen DED-Behandlung. Die Nachfärbungszahl (Post Color Number) ist ein Maß für die Helligkeitsstabilität, wobei ein niedrigerer Wert eine erhöhte FärbStabilität anzeigt.

Ein weiteres interessantes Ergebnis , das sich aus Tabelle ablesen läßt, ist die Verweilzeit der Pulpeaufschlämmung für die Ε-Phase der D/E-Behandlung oder die Η-Phase der D/H-Behandlung· So betrug die Verweilzeit für Jede dieser Phasen zehn Minuten, während die Verweilzeit für die E-Phase bei der DED-Behandlung sechzig Minuten betrug. Daraus ergibt sich, daß die Verfahrenszeit bei der Folge D/ED oder D/HD beträchtlich kürzer ist als die Verfahrenszeit für die herkdxnaliche DED-Stufenfolge, obwohl in jedem Falle praktisch die gleiche Helligkeit erzielt wird.

Weiter geht aus Tabelle 1 hervor, daß, verglichen mit der Stufenfolge DED die Verfahren D/ED und D/HD einen verringerten Chemikalienbedarf aufweisen. Wie oben erwähnt, sollte die Bleichfolge nach dem Verfahren gemäß der Erfindung zu verringerten Betriebskosten beim Chemikalienverbrauch führen.

Somit werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Pulpe mit einer Helligkeit erzielt, die der bei einem herkömmlichen Bleichverfahren erzielten gleich kommt, verbunden mit einer verringerten Verfahrensdauer sowie verringer-

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ten Betriebskosten für Chemikalien. Die in Tabelle 1 angegebenen Daten spiegeln natürlich nicht die außerdem erzielte beträchtliche Verringerung der Kosten für die gesamte Anlage dar, die erzielt wird, wenn eine derartige Anlage von Anfang an für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens konstruiert wird. So wird in derartigen Bleichanlagen beispielsweise eine Verringerung der Kapitalkosten erzielt durch die Einsparung der Kosten für einen Turm zur alkalischen Extraktion oder einen Hypochloritturm sowie den Wäscher, der normalerweise mit jedem dieser Türme verbunden ist. Wenn alternativ das erfindungsgemäße Verfahren in einer herkömmlichen Bleichanlage durchgeführt wird, werden die Betriebskosten für den Turm für die alkalische Extraktion oder den Hypochloritturm sowie den damit verbundenen Wäscher zusätzlich zu den oben bereits erwähnten Einsparungen bei der Verfahrensdauer und den Betriebkosten für die Chemikalien eingespart.

Wie oben bereits erwähnt, werden die in den Figuren 1 und schematisch dargestellten Chlordioxidbleichtürme gewöhnlich in der Industrie verwendet und enthalten eine Zurückhalteröhre, die nach oben durchströmt sein kann. Wenngleich die Verwendung einer derartigen Zurückhalteröhre oft- zweckmäßig ist, so ist doch schon bekannt, daß Pulpe einer Behandlung mit Chlordioxid in einem Turm unterzogen werden kann, der eine derartige Zurückhalteröhre nicht enthält und der entweder ein nach oben oder ein nach unten durchströmter Turm sein kann. Ein derartiger nach'oben durchströmter Chlordioxidbleichturm, der keine Zurückhalteröhre enthält, ist in Fig. 3 dargestellt. Wie durch Fig. 3 erläutert, kann ein Chlordioxidbleichturm ohne Zurückhalteröhre ebenfalls zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendet werden.

Gemäß Fig. 3 enthält der dargestellte Turm 49 einen stromaufwärts gelegenen Teil 50 und einen stromabwärts gelegenen

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Abschnitt 52. Beispielhafterweise ist der in Fig. 3 dargestellte Turm 49 ein nach oben durchströmter Turm, in dem eine Pulpeaufschlämmung durch eine starke Förderpumpe 11 hindurchtritt, mit Chlordioxid vermischt wird, durch einen Mischer 12 geleitet wird und dann in den Turm 49 an seinem Bodenteil eintritt. Nach dem Einströmen in den Türm 49 strömt das Gemisch aus Pulpe und Chlordioxid nach oben durch den stromaufwärts liegenden Abschnitt oder die Retentionszone 50. Danach durchströmt das Gemisch die stromabwärts gelegene oder Verdünnungszone 52. Erfindungsgemäß kann entweder eine alkalische Extraktion.oder eine Hypochloridbehandlung in dem stromabwärts gelegenen Abschnitt 52 des Turmes 49 durchgeführt werden. Auf diese Weise wird zur Sicherstellung der alkalischen Extraktion hinreichend viel alkalisches Material, beispielsweise Natriumhydroxid, der Pulpe beim Eintritt in die Verdünnungszone zugesetzt, um den pH-Wert der Pulpeaufschlämmung auf einen Wert von etwa 10 bis 13 und vorzugsweise 10 bis 12 zu erhöhen. Wird eine Behandlung mit Hypochlorit vorgenommen, dann wird der pH-Wert der Pulpeauf schlämmung ebenfalls auf etwa 10 bis oder vorzugsweise 10 bis 12 erhöht und zugleich eine hinreichende Menge Natriumhypochlori-t zugesetzt. In jedem Falle wird auch ein Verdünnungsmittel, wie beispielsweise das Filtrat eines Wäschers, zugesetzt, wobei dessen Menge ausreichen muß, um die Konsistenz der Pulpeaufschlämmung auf etwa 2 bis 4 zu senken. Nach dem Durchtritt durch den stromabwärts gelegenen Teil 52, in dem die Verweilzeit etwa zehn Minuten betragen kann, strömt die Pulpe aus dem Turm aus und kann zur weiteren Verarbeitung anderen Einheiten zugeführt werden.

Tabelle 1 gibt die Ergebnisse bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einen C^EDED- oder einen Cj₃EDHD-Bleichprozeß wieder. Selbstverständlich kann aber das erfindungsgemäße Verfahren auf jeden Bleichvorgang an-

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gewendet werden, der eine DE- oder eine BH-Stufenfolge enthält.

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Claims

Patentansprüche

1 ν Verfahren zum Bleichen von Pulpe mit Chlordioxid, wobei eine Pulpeaufschlämmung und Chlordioxid durch einen Turm alt einem in Strömungsriehtung oben gelegenen und einem in Strömungsrichtung unten gelegenen Abschnitt aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß oan den pH-Wert der Pulpeauf schlämmung in dem in Strömungsrichtung unten gelegenen Abschnitt (16, 52) des Turmes (20, 49} auf einen pH-Wert von etwa 10 bis 13 erhöht.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß man der Pulpe in dem in Strömungsrichtung unten gelegenen Abschnitt (16, 52} Hatriumhypochlorit in einer Menge zusetzt, die ausreicht, um eine Hypochloritbehandlung der Pulpe zu bewirken.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß man das Natriumhypochlorit in einer Menge von 0,1 bis ö_f6% und insbesondere 0,2 bis 0,h% (als verfügbares Chlor), bezogen auf ofentrockene Pulpe, zusetzt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß stan den pH-Wert der Pulpe durch Zugabe von alkalischem Material erhöht.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß man als alkalisches Material Natriumhydroxid verwendet.

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6. Verfahren gemäß Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlung mit Chlordioxid und Hypochlorit als dritte bzw. vierte Stufe einer Bleichstufenfolge CEDHD durchführt.
7. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß man durch die Erhöhung des pH-Wertes auf etwa 10 bis 13 eine alkalische Extraktion in dem in Strömungsrichtung unten angeordneten Abschnitt durchführt und die Behandlung mit Chlordioxid und die alkalische Extraktion als dritte bzw. vierte Stufe¹ in einer Bleichstufenfolge CEDED durchführt.
8. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Pulpe nacheinander einer Behandlung mit Chlordioxid und einer alkalischen Extraktion unterwirft und beide Behandlungen in demselben Gefäß (14, 4g) durchführt.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Pulpe nacheinander einer Behandlung mit Chlordioxid und Hypochlorit unterwirft und beide Behandlungen in demselben Gefäß (14, 49) durchführt.
10. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß man eine Pulpeaufschlämmung mit der Chlordioxid vermischt, das Gemisch aus Pulpeaufschlämmung und Chlordioxid durch einen Bleichturm (20) mit einer Zurückhalteröhre (13) und einem nach unten durchströmten Turmabschnitt (14), der eine Verdünnungszone (16) umfaßt, leitet und die Pulpeaufschlämmung einer alkalischen Extraktion unterwirft, die in dem nach unten durchströmten Abschnitt (14) des Bleichturmes (20) durchgeführt wird.

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11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die alkalische Extraktion am Oberteil des nach unten durchströmten Turmes (14) beginnen läßt.
12. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die alkalische Extraktion am oberen Abschnitt der Verdünnungszone (16) des nach unten durchströmten Turmes (14) beginnen läßt.
13. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Pulpeaufschlämmung mit Chlordioxid vermischt, das Gemisch aus Pulpeaufschlämmung und Chlordioxid durch einen Bleichturm (20) mit einer Zurückhalteröhre (13) sowie einem nach unten durchströmten Turmabschnitt (14), der eine Verdünnungszone (16) umfaßt, hindurchleitet und die Pulpeaufschlämmung einer Behandlung mit Hypochlorit unterwirft, die in der Verdünnungszone (16) des Bleichturms (20) durchgeführt wird.
14. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als Pulpeaufschlämmung eine Holzpulpeaufschlämmung und als nach unten durchströmten Turm (14) einen solchen mit einer Zurückhaltezone (15) und einer Verdünnungszone (16) verwendet.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man den pH-Wert der Pulpeaufschlämmung durch Zugabe von alkalischem Material erhöht.

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16. Verfahren gemäß Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß man das alkalische Material am Oberteil der Zurückhaltezone (15) zusetzt und daß man die alkalische Lösung und die Pulpe vermischt.
17. Verfahren gemäß Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß man das alkalische Material im oberen Abschnitt der Verdünnungszone (16) zusetzt.
18. Verfahren gemäß Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Konsistenz der Holzpulpeaufschlämmung in der Zurückhalteröhre (13) und in der Zurückhaltezone (15) bei etwa 8 bis 14% hält und die Konsistenz in der Verdünnungszone (16) auf etwa 2 bis 4% senkt.
19. Verfahren gemäß Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß man als alkalisches Material Natriumhydroxid zusetzt.
20. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß man Chlordioxid mit einer wäßrigen Holzpulpeaufschlämmung vermischt, das Gemisch aus Pulpeaufschlämmung und Chlordioxid durch einen Bleichturm (20) mit einer Zurückhalteröhre (13) und einem nach unten durchströmten Turm (14) hindurchleitet, der eine Zurückhaltezone (15) und eine Verdünnungszone (16) enthält, den pH-Wert der Pulpeaufschlämmung in der Verdünnungszone (16) des Turms (20) auf etwa 10 bis 13 erhöht und der Holzpulpeaufschlämmung Natriumhypochlorit in einer Menge zusetzt, die ein Bleichen der Pulpe in der Verdünnungszone (16) bewirkt.

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21. Verfahren gemäß Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, daß man 0,1 bis 0,6% Natriumhypochlorit (als verfügbares Chlor), bezogen auf ofentrockene Pulpe, in der Verdünnungszone (16) zusetzt.
22. Verfahren gemäß Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß man eine Holzpulpeaufschlämmung mit einer Konsistenz von etwa 8 bis 14% als Ausgangsmaterial verwendet, die Konsistenz der Pulpeaufschlämmung in der Verdünnungszone (16) auf etwa 2 bis 5% erniedrigt und der Pulpeaufschlämmung in dem nach unten durchströmten Turm' (14) so viel Natriumhydroxid zusetzt, daß der pH-Wert der Pulpeaufschlämmung auf etwa 10 bis 12 erhöht wird.
23. Verfahren gemäß Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet, daß man Natriumhydroxid am oberen Teil (30) des nach unten durchströmten Turms (14) zusetzt.
24. Verfahren gemäß Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet, daß man das Natriumhydroxid am oberen Abschnitt der Verdünnungszone (16) zusetzt.
25. Verfahren gemäß Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, daß man außerdem der Pulpeaufschlämmung am oberen Abschnitt der Verdünnungszone (16) etwa 0,1 bis 0,6% Hypochlorit (als verfügbares Chlor), bezogen auf ofentrockene Pulpe, zusetzt.

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26. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis dadurch gekennzeichnet, daß man die Pulpeauf schlämmung in dem nach unten durchströmten Abschnitt (14) des Bleichturms (20) bei einer Temperatur von etwa 65 bis 91 ⁰C (150 bis 195 ⁰F) hält.
27. Verfahren gemäß Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verweilzeit der Pulpeaufschlämmung in der Zurückhaltezone (15) von mindestens etwa zehn Minuten anwendet.

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