DE2410934A1

DE2410934A1 - Verfahren zum bleichen und entfernen von lignin aus zellstoff

Info

Publication number: DE2410934A1
Application number: DE2410934A
Authority: DE
Inventors: Kenton J Bjrown; Sunanda K Roymoulik
Original assignee: International Paper Co
Current assignee: International Paper Co
Priority date: 1973-03-07
Filing date: 1974-03-07
Publication date: 1974-09-19
Also published as: GB1445276A; PH10177A; CA1007807A; IT1011546B; FI59434C; DE2410934C2; AR202919A1; NO144930C; JPS5747798B2; SE397983B; FR2220620B1; BR7401573D0; NO144930B; FI59434B; AU6602374A; US3832276A; NO740795L; JPS5024503A; FR2220620A1; ZA741287B

Description

"Verfahren zum Bleichen und Entfernen von Lignin aus Zellstoff^ Priorität: 7. März 1973, V.St.A., Nr. 338 862

Es ist seit vielen Jahren üblich, durch Anwendung verschiedener Chlorierungsverfahren Zellstoff zu bleichen und hieraus das Lignin zu entfernen. Diese Verfahren werden in der Papierindustrie manchmal auch als C_DE-Stufen bei den 5-stufigen CwEDED- oder 6-stufigen C_EHDED-Verfahrensablaufen bezeichnet. Die Verwendung von. Chlorgas ist relativ teuer, und die Beseitigung von unverbrauch tem Chlorgas und chlorhaltigen Nebenprodukten aus den Ablaugen erfordert kostspielige chemische Wiedergewinnungsanlagen, um Wasser- und andere Umweltverschmutzungen zu vermeiden.

Es sind auch bereits eine ganze Reihe von Verfahren zum Bleichen und Entfernen von Lignin aus Zellstoff unter Verwendung von Sauerstoff anstelle von Chlor bekannt (US-PS 1 86O 432, 2 926 114, 3 024 158 , 3 274 049, 3 384 533, 3 251 730, 3 423 282 und

_L3 661 699, PR-PS 1 310 248 und 1 387 853 sowie Nikitin u. Mitarb^j

409838/0796 . ..„

ORIGINAL INSPECTED

in ^}lTrudi Leningradshoi Lesotekb., Nickeskoi Akad. i.S.M. Korova (Transactions of the Leningrad Academy of Forestry), Bd. 75, S. 1^5 bis 155 (1956), Bd. 8θ, S. 65 bis 75, 77 bis 90 (1958) und Bumazh. Prom., Bd. 35, Nr. 12, S. 5 bis 7 (I960). Keines dieser Verfahren ist jedoch in der Praxis verwendbar. Viele dieser

t.

Verfahren erfordern Depolymerisationsstabilisatoren, d.h. Stabilisatoren zur Verhinderung der Depolymerisation der Cellulose und zum Erhalt der Viskosität des Zellstoffs j wie Magnesiumcarbonat (vgl. hierzu US-PS 3 384 5-33)· Abgesehen von der Bildung von Abscheidungen und Inkrustierungen in den Produktionsanlagen bringt die Verwendung solcher Chemikalien schwerwiegende Nachteile hinsichtlich der Umweltverschmutzung mit sich. Wenn . die Umweltverschmutzung vermieden werden soll, erfordert dies kostspielige Verfahrensschritte, um die Stabilisatoren aus den Ablaugen zu entfernen.

Das einzige Verfahren zum Bleichen oder Entfernen von Lignin aus Zellstoff, das jemals als entwicklungsfähig für die technisehe Verwendung angesehen wurde, ist in der US-PS 3 660 225 beschrieben. Dieses Verfahren erfordert jedoch die Anwendung hoher Stoffdichten und hoher Drücke, was wiederum die Verwendung komplizierter und teurer Hochdruckanlagen sowie Entwässerungs- und Zerkleinerungseinrichtungen erforderlich macht. Über die erforderliche hohe Kapitalinvestition hinaus, besteht ein weiterer Nachteil dieses Hochdruckverfahrens darin, daß ein ernsthafter Abbau von Zellstoff bzw. Cellulose stattfindet, der nur durch die Verwendung von Cellulose-Depolymerisationsstabilisatoren, wie Magnesiumcarbonat, etwas gemildert werden kann. Wie jedoch be-. reits dargelegt, erhöht die Verwendung von Cellulose-Depolymeri- _j

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sationsstabilisatoren die Anlagekosten und erfordert teure Wiedergewinnungsverfahren zur Entfernung dieser Stabilisatoren aus den Ablaugen.

Aufgabe der Erfindung war es daher, ein billiges, kontinuierliches Verfahren zum Bleichen und Entfernen von Lignin aus Holzzellstoff zur Verfügung zu stellen, das weder eine Chlorierung noch die Verwendung von Cellulose-Depolymerisationsstabilisatoren, wie Magnesiumcarbonat, noch die Verwendung von Hochdruckanlagen erfordert und sich unter Verwendung von herkömmlichen Standard-Bleichtürmen durchführen läßt.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein kontinuierliches Verfahren, zum Bleichen und Entfernen von Lignin aus Zellstoff, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen alkalisch-wäßrigen Zellstoffbrei mit einer Stoffdichte von etwa 2 bis 10 Gewichtsprozent und einem pH von etwa 9 bis Ik innig mit Sauerstoff vermischt, so daß Sauerstoff in gelöster und dispergierter Form ohne agglomerierte Blasen enthalten ist, und den Zellstoffbrei . bei einer Reaktionstemperatur von etwa 70 bis 120⁰C in Abwesenheit eines Cellulose-Depolymerisationsstabilisators einem Anfangsdruck unterwirft und anschließend den Druck allmählich reduziert, ohne den Zellstoffbrei einer wesentlichen Mischbewegung auszusetzen, so daß ein Druckgradient zwischen etwa 1 und 10 Atmosphären zwischen dem Anfangs- und dem Enddruck besteht.

|Es wurde gefunden, daß man ausgezeichnete Ergebnisse hinsieht- _j

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lieh des Bleichens und Entfernens von Lignin aus Zellstoff-, ausgedrückt durch niedrige Kappa-Zahlen, ohne bedenklichen Viskositätsverlust erreichen kann, wenn man einen alkalischen Zellstoff brei niedriger Stoffdichte, z.B. unterhalb etwa 10 Prozent,

„mittels Sauerstoff verwendet, das Bleichen und Entfernen von LignirifTbei mäßig"" erhöhten Drücken, z.B. unterhalb von etwa 9₃^5 atü, beginnt, wobei der Brei nicht mehr als eine minimale Menge an nicht-gelöstem Sauerstoff enthält, und den Druck-allmählich reduziert.

Dieses Ergebnis ist überraschend. Tatsächlich konnten die Fachleute zunächst nicht glauben, daß das Bleichen und Entfernen von Lignin mittels Sauerstoff in auch nur annähernd zufriedenstellendem Ausmaß ohne die Anwendung hoher Drücke und ohne starken Viskositätsverlust infolge einer beträchtlichen Depolymerisation der Cellulose stattfinden könnte. Nichtsdestoweniger läßt sich dies jedoch erfindungsgemäß ohne die Verwendung von Cellulose-Depolymerisationsstabilisatoren, wie Magnesiumcarbonat, erreichen. Das Verfahren der Erfindung besitzt somit mehrere bemerkenswerte Vorteile:

1. Es wird ein wirtschaftliches Bleichen und Entfernen von Lignin erreicht, ohne daß die Cellulose -eine bedenkliche Depolymerisation (bzw. Abbau) erleidet. Man erhält eine reinere und wertvollere Cellulose für die Papierindustrie und verwandte Industrien.

2. Die Anwendung von hohen Sauerstoffdrücken und Hochdruckanlagen 3st nicht erforderlich.

3. Es können herkömmliche Bleichvorrichtungen verwendet werden.

— λ ■

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4. Die wäßrige Bleichlösung kann in einfacher Weise dadurch re-"■ generiert werden, daß man sie nach dem Versetzen mit Natriumhydroxid oder anderen Alkalien in das Verfahren zurückführt. Somit werden unverbrauchte Reaktionsteilnehmer in das kontinuierliche Verfahren zurückgeführt, wodurch das Problem der Umweltverschmutzung praktisch eliminiert ist.

Erfindungsgemäfö wird ein wäßrig-alkalischer Zellstoffbrei mit niedriger Stoffdichte, z.B. von unter etwa 10 Gewichtsprozent Holzzellstoff, vorzugsweise etwa 2 bis 6 Gewichtsprozent und insbesondere etwa 3 bis 4 Gewichtsprozent, verwendet. Man verwendet eine ausreichende Alkalimenge, um den pH des Breies auf Vierte

etwa
von etwa 9 bis 14_a VorzugsweiseXll,5 bis 12,5 , anzuheben. Im Fall von Natriumhydroxid wird dieses vorzugsweise in Mengen von etwa 1 bis 10 g/I.iter verwendet, was bedeutet, daß die Konzentration im Zellstoffbrei etwa 0,1 bis 1,0 Gewichtsprozent beträgt .

Das Vermischen des alkalischen Zellstoffs mit Sauerstoff erfolgt vorzugsweise in einer mit hohen Scherkräften arbeitenden Mischvorrichtung, so daß keine großen Sauerstoffblasen in dem wäßrigen Zellstoff verbleiben. Vorzugsweise sind keine Sauerstoffblasen von über etwa 1,6 mm Durchmesser vorhanden, wobei sich vor-, zugsweise im wesentlichen kein ungelöster Sauerstoff in dem Zellstoff befindet. Im allgemeinen wird Sauerstoff in einer Menge von etwa 0,1 bis 4 Gewichtsprozent, bezogen auf den wäßrigen

etwa

Zellstoff, eingespeist, wobei man bei Mengen voriY0,2 bis 0,8 Gewichtsprozent für Weichholzzellstoff und etwa 0,2 bis 0,4 Goijwichtsprozent für Hartholzzellstoff die besten Ergebnisse erhält. _j

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Jegliche Bildung ungelöster Sauerstoffblasen von erheblicher · Größe ist zu vermeiden, da dies zu Kanalbildungen und Unterbrechungen des Aufwärtsströmens des Zellstoffs durch den Bleichturm führt, wodurch wiederum eine ungleichmäßige Bleiche resultiert, die in hohem Maße unerwünscht ist. Darüber hinaus neigen größere Blasen zu Agglomerierung, was ebenfalls zu vermeiden ist. Jegliche ungelösten Blasen sollen so fein dispergiert sein, daß jegliche merkliche Agglomerierung vermieden wird.

Jeglicher ungelöster Sauerstoff, z.B. Blasen mit über 1,6 mm Durchmesser, werden aus dem System abgeblasen, bevor der sauerstoff haltige Zellstoff in den Bleichturm eingespeist wird.

Die Verteilung des Sauerstoffs im Zellstoff v/ird vorzugsweise durch eine mit hoher Geschwindigkeit und hohen Scherkräften arbeitende Mischvorrichtung oder einen Gasabsorber erreicht. Beispiele für geeignete Vorrichtungen sind der 'Lightening In-line mixer" oder "Line-Blender", Herst. Mixing Equipment Co. Inc.·, es können jedoch auch andere mit hohen Scherkräften arbeitende Mischer verwendet werden.

Gegebenenfalls wird der alkalisch-wäßrige Zellstoff vor seiner Einspeisung in den Bleichturm einer kurzen Hochdruck-Sauerstoffvorbehandlung unterworfen. Momentane Drücke von bis zu 21 atü, vorzugsweise 2 bis 10 atm, sind erwünscht. Diese Vorbehandlung wird nur kurz in geringvolumigen Vorrichtungen vorgenommen, die nicht wesentlich zu den Kosten der verwendeten Anlage beitragen. ·

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Während der Bleichbehandlung beträgt die Reaktionstemperatur des

etwa wäßrigen Zellstoffs vorzugsweise etwa 70 bis 120⁰C, insbesondere^ 90 bis 110⁰C..Selbstverständlich müssen bei Reaktionstemperaturen, die wesentlich über 100⁰C liegen, Einrichtungen zur Druckerzeugung vorgesehen sein.' Aus diesem Grund hängen die maximalen Reaktionstemperaturen in gewissem Umfang von der Höhe des Bleich-· turms oder des anfänglich angewendeten Drucks ab. Vorzugsweise übersteigt die Temperatur nicht den Siedepunkt des Zellstoffbreies bei dem angewendeten bzw. entstehenden Druck.

.auf den Während des Bleichvorgangs wird der DrucIT\ r-älkalisch-wäßrigen Zellstoff allmählich reduziert, bei einem Gradient von mindestens etwa 1 Atmosphäre und einem maximalen Gradient von etwa 10 Atmosphären. Dieser Druckgradient während des Bleichvorgangs. kann durch die Höhe des Bleichturms gegeben sein*, es können jedoch beliebige Einrichtungen zur allmählichen und konstanten Druckreduzierung während der Behandlung verwendet werden. So erhält man z.B. bei Verwendung eines 9Ij¹I m hohen Bleichturms einen Anfangsdruck von etwa 9,^5 atü und bei einem 12,2 m hohen Bleichturm einen Anfangsdruck von etwa 1,2 atü. Vorzugsweise werden Bleichtürme verwendet, die nicht höher als etwa 91»4 m sind und eine Mindesthöhe von etwa 12,2 m-besitzen. · '

Die Verweilzeit des wäßrigen Zellstoffs im Bleichturm variiert nach Maßgabe des Drucks auf dem System und des erforderlichen Bleichgrads für den speziell verwendeten Zellstoff. Einige Zellstoffe erfordern schärfere Bleichbehandlungen als andere. Im all- ' gemeinen sind etwa 5 bis 120 Minuten ausreichend. Bei einem durch

höheren
j_einen höheren Bleichturm bedingterT]fAnfangsdruck kann die Verweil-_j

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zeit auf etwa 2 bis 60 Minuten herabgesetzt sein. Bei einem Bleichturm von 12,2 m Höhe, der einen Druckgradient von grob etwa 1 Atmosphäre bedingt, sind etwa 30 bis 60 Minuten, vorzugs-

etwa

Minuten, zufriedenstellend.

Ein besonderer Vorteil des Verfahrens der Erfindung besteht darin, daß das'Bleichen und Entfernen von Lignin keine zusätzliche Ausrüstung erfordert. Als Bleiehtürrne können die bereits vorhandenen Türme dienen, die bisher in der Papierindustrie für die Chlorbleiche verwendet werden. Diese Türme sind relativ billig, da sie keinen hohen Druckanforderungen genügen müssen und deshalb leicht konstruiert sein können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Fließschema einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 ein Fließschema einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 3 eine graphische Darstellung, bei der die Viskosität des gebleichten Zellstoffs gegen dessen Kappa-Zahlen aufgetragen ist, wobei das Bleichen und Entfernen von Lignin mit Sauerstoff einmal bei konstantem Druck und das andere Mal bei allmählich reduziertem Druck erfolgte.

In Fig. 1 wird ein Zellstoffbrei der gewünschten Stoffdichte dadurch hergestellt, daß man im Aufbereitungstank 1 Zellstoff, Natriumhydroxid oder eine andere Base, wie Ammoniak oder Natriumcarbonat, und, vorzugsweise , über die Leitung 2 zurückgeführte ■ Bleichflotte.vermischt. Diese zurückgeführte Flotte wird deshalb _j

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eingespeist, um die Restalkalität der Bleichflotte wirtschaftlich wiederzuverwenden. Die Pumpe 3 transportiert den alkalischen Zellstoff der gewünschten Stoffdichte in den Oxygenator oder Mischer ¹I, bei dem es sich um eine mit einer mit hoher Geschwindigkeit und hohen Scherkräften arbeitenden Mischeinrichtung, z.B. einem Lightening-Mischer, ausgerüstete Kammer handelt, um den Sauerstoff in den alkalischen Zellstoff einzubringen und zu dispergieren. Gegebenenfalls kann der-Sauerstoff zunächst mit der warmen alkalischen Speiseflotte 2, wie in B¹Ig. 1 bei 2a dargestellt, vermischt und im Aufbereitungstank verwendet v/erden. Der sauerstoffhaltige Zellstoff wird dann zu dem Wärmeaustauscher 5 transportiert, wo die Temperatur mittels Dampf auf den gewünschten Wert • gebracht wird. Der erhitzte, alkalische, sauerstoffhaltige Zellstoff wird dann gegebenenfalls einer Vor-Druckkammer 6 zugeführt,

_UQJLPil V^VMSPidUn_g.„voiLjSaU£U!Ät-q££ wo der Druck momentan kurze Zeit^fernöht wird. Jeglicher ungelöster und nicht dispergierter Sauerstoff wird dann aus der Flüssigkeit über den Abgang 7 entfernt, anschließend wird der "entlüftete", sauerstoffhaltige, alkalische Zellstoff in den Boden des Bleichturms 8 eingespeist. Der Bleichturm 8 ist für aufwärtsgerichteten .Stofffluß eingerichtet, wobei eine ausreichende Verweilzeit vorgesehen ist, damit die Bleiche und die Ligninentfernung stattfinden können.Mischen des Zellstoffbreies in dem Turm ist zu vermeiden. Der Anfangsdruck und der Druckgradient während der Bleich-» behandlung sind durch die Höhe des Turms 8 vorgegeben.

Der Abfluß aus dem Turm wird dann durch die Leitung 9 auf den Wäscher 10 geführt. Die beim ersten V/äs eher zurückgewönne, restliche, warme alkalische Bleichflotte wird im Behälter 11 gesammelt l_und teilweise über die Leitung 2 dem Aufbereitungstank 1 züge- _j

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führt. Ein anderer Teil wird zum Wäscher 10 zurückgeführt. Der' Zellstoff vom Wäscher 10 wird dann über die Verbindung 13 einem zweiten Wäscher I^ zugeführt, in dem Waschwasser verwendet wird, und der gewaschene Zellstoff wird dann den Bleich-Folgestufen, z.B. einer Chlordioxid-Behandlung.unterworfen. Die Ablauge wird im Behälter 15 gesammelt, aus dem ein Teil für das Waschen von Braunstoff ("brown stock") verwendet wird. Der restliche Teil wird über die Leitung 16 zum- Waechen des Zellstoffs im ersten Wäscher 10 zurückgeführt.

Die Ausführungsform der Figur 2 und die dort beschriebene Anlage unterscheidet sich von der Figur 1 dadurch, daß der Aufbereitungs-

. tank 1 mit einem fleizmantel zur Erhöhung der Temperatur des ZeIl-

die Stoffs ausgerüstet ist"und der separate Wärmeaustauscher 5 sowie! Vor-Druckkammer 6 der Figur 1 v/eggelassen sind. Der Oxygenator 4' der Figur 2 besitzt einen "In-line-Lightening-Mixer" oder einen anderen, mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Mischer, der für eine rasche Dispergierung von Sauerstoff im Zellstoff geeignet ist.

Einer der unerwarteten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Figur zeigt eine graphische Auftragung der Zellstoffviskosität gegen die Kappa-Zahlen für zwei Versuche, wobei in einem Versuch ein konstanter Druckabfall während des Bleichens in Übereinstimmung mit dem Verfahren der Erfindung stattfand (offene Kreise; entsprechend einem Druckabfall von 2,8 atü auf 0 atü), und im anderen FaI]. ein konstanter Druck> nämlich 2,8 atü, aufrecht erhalten wurde (offene Quadrate). Wie ■ aus Fig. 3 ersichtlich, handelt es sich bei den beiden Kurven um _j

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Geraden.

Die Viskosität stellt eine Messung des mittleren Polymerisationsgrades der Cellulose in der Zellstoffprobe dar, d.h. die mittlere Kettenlänge der Cellulose. Somit stellt die Viskositätsabnahme das Ausmaß der durch das Bleichverfahren bedingten Depolymerisation (bzw. Abbau) dar. Ein übermäßiger Abbau ist zu vermeiden, da aus solchem Zellstoff hergestelltes Papier unerwünschte physikalische Eigenschaften besitzt.

Die Kappa-Zahl ergibt sich aus dem von einer Zellstoffprobe verbrauchten Kaliumpermanganat und stellt ein Maß für den restlichen ■ Ligningehalt dar. Je höher die Kappa-Zahl, desto vieriiger ist der Zellstoff gebleicht und von Lignin befreit. Durch Vergleich der Kappa-Zahlen der Proben vor und nach der Bleichbehandlung erhält man einen Überblick über das Ausmaß der stattgefundenen Ligninentfernung.

Wie in Fig. 3 dargestellt, erhält man für gleiche Kappa-Zahlen ,beim Bleichen mit Sauerstoff unter abnehmendem Druck Viskositätswerte, die beständig etwa 2,5 cP größer sind als bei der Bleichung des gleichen Zellstoffs unter konstantem Druck. Somit erhält man erfindungsgemäß unter Anwendung eines konstant abnehmenden Drucks eine erhebliche Verminderung der unerwünschten Depolymerisation der Cellulose", dies zeigt, daß das Verfahren der Erfindung, bezogen auf den gleichen Grad der Bleichung und Entfernung von Lignin, eine erheblich geringere Depolymerisation verursacht.

.Weiterhin wurde festgestellt, daß erfindungsgemäß die Anwendung _j

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einer allmählichen Druckverminderung während des Bleichens und Entfernens von Lignin zu einer geringeren Zellstoffschrumpfung, bezogen auf den gleichen Grad des Bleichens und Entfernens von Lignin, führt, als dies bei der bei konstantem Druck durchgeführten Sauerstoffbleiche der Fall ist. Dies bedeutet, daß eine geringere Schädigung der Cellulose und Hemicellulose stattfindet, was sich in einem verminderten Verlust an gebleichtem Zellstoff niederschlägt. Dies ist eine Folge der Tatsache, daß das Verfahren der Erfindung hinsichtlich der Ligninentfernung selektiver als die Sauerstoffbleiche bei konstantem Druck ist. Als Folge hiervon ist das Verfahren der Erfindung ökonomischer, als das bei konstantem Druck durchgeführte ähnliche Verfahren.

Die Beispiele erläutern die Erfindung. In den Beispielen beziehen sich, ebenso wie in der Beschreibung, Teile- und Prozentangaben auf das Gewicht,.falls nicht anders angegeben.

Beispiel 1

Es wird die in Fig. 1 dargestellte Anlage verwendet, wobei jedoch keine Hochdruck-Vorbehandlungskammer 6 vorgesehen ist. Mehrere Zellstoffbreie mit Stoffdichten von 2 oder 3 Prozent, wobei der Zellstoff in 0,1 η Natronlauge aufgeschlämmt worden ist, werden dem Verfahren der Erfindung unterworfen. Hierbei wird der Zellstoffbrei zunächst zum Sieden erhitzt. Nachdem man den erhitzten Brei mit Sauerstoff vermischt hat, wird auf einen Druck von 2,8 atü verdichtet und in dem Oxygenator ^, der mit einem mit hohen Scherkraft

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Γ ~l

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ten arbeitenden Propeller ausgerüstet ist, während einer Verweilzeit von etwa 5 Minuten heftig gerührt. Überschüssiger ungelöster und nicht-dispergierter Sauerstoff wird über den Abgang 7 abgeblasen. Der sauerstoffhaltige Zellstoffbrei wird in der Nähe des Bodens des Bleichturms 8, der etwa 27,4 bis 29,0 m hoch ist, eingespeist. Man läßt den Brei ohne Rühren bzw. sonstige Bewegung aufsteigen, so daß die Verweilzeit in dem Turm etwa 60 Minuten beträgt. Während des Aufsteigens im Turm nimmt die Druckfront von etwa 2,8 atü auf Atmospharendruek ab. Während des Durchgangs des Breies durch den Turm wird kein Aufsteigen von Blasen aus dem Brei beobachtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt

Tabelle I

Kappa- Weißgrad, Tappi-Visko-Zahl EL sität, cP

ur sprüngli eher,

ungebleichter Zellstoff

(Hartholz) · 14,0 32,4 25,05

Sauerstoffgeblej enter

Zellstoff

Versuch 1 (Stoffdichte 2,0?)

.Versuch 2 (Stoffdichte 2,0?) Versuch 3 (Stoffdichte 3,0?)

Die Ergebnisse von Tabelle I zeigen, daß das Bleichen und Entfer- · nen von Lignin aus handelsüblichem Hartholz-Kraftzellstoff mit Sauerstoff in einem einfachen Turm unter Verwendung von Zellstoff mit niedriger Stoffdichte und ohne Anwendung eines Depolymerisations-Stabilisators, wie Magnesiumcarbonat, durchgeführt werden kann.

Lv 409838/0796 _j

7	>⁴	53	,2	15	,55
8	,0	52	,5	15	,15
8	,3	50	,5	15	47

Beispiel 2

Unter Anwendung der Anlage von Fig. 2 wird Holzzellstoff mit 0,1 η Natronlauge zu einem Brei vom pH 11,5 mit einer Stoffdichte von etwa 3 Prozent auf geschlämmt. Nachdem man den Brei auf eine Temperatur von etwa 90⁰G erhitzt hat, wird im Oxygenator 4', der mit einem "Lightening-in-Line"-Propellermischer (Modell Nr. 4LBC) ausgerüstet ist. Sauerstoff bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit des Mischers von 1700 U/min eingemischt, so daß man einen Zellstoff brei mit fein verteiltem Sauerstoff erhält. Restlicher, nichtdispergierter und ungelöster Sauerstoff wird über den Abgang 7 abgeblasen. Anschließend wird der sauerstoffhaltige alkalische Zellstoff in der Nähe des Bodens des Bleichturms 8 eingespeist, der 25,6 m hoch ist und am Boden einen statischen Druck von etwa 2,5 atü aufweist. Man läßt den Brei ohne jegliche sonstige Bewegung langsam nach oben durch den Turm fließen, so daß die Verweilzeit etwa 42 Minuten beträgt. Während dieses Vorgangs beobachtet man keine aus dem Brei aufsteigenden Sauerstoffblasen. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt.

Tabelle II

Kappa-Zahl:
ungebleicht gebleicht % Verminderung

Weißgrad (EL):

ungebleicht {%) gebleicht (JS) % Erhöhung

L ν

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Hartholz- Zell	Hartholz-Papier
stoff (löslich)	zellstoff
6,2	15,8
3,3	10,4
47	34
43,2	28,5
54,6	42,7
26	49

- 15 Beispiel 3

Es wird die in Fig. 1 dargestellte Anlage, sowohl mit als auch ohne Verwendung der Kammer 6, angewendet. Ein Zellstoffbrei mit einer Stoffdichte von 3 Prozent (Weichholz-Zellstoff, der durch Aufschlämmen des Zellstoffs in 0,1 η Natronlauge hergestellt wor- · den ist)" wird dem Verfahren der Erfindung unterworfen. Hierbei erhitzt man zunächst den Zellstoffbrei bei Atmosphärendruck zum Sieden. Der erhitzte Brei wird mit Sauerstoff vermischt, einem Druck von 2,8 atü unterworfen und in dem Oxygenator 4, der mit einem mit hohen Scherkräften arbeitenden Propeller ausgerüstet ist, während einer Verweilzeit von etwa 5 Minuten heftig gerührt. Während eines Teils des Versuchs, bei dem die Hochdruckkammer 6 in Betrieb ist, wird der Brei für kurze Zeit von etwa 1 bis 30 Minuten, einem Sauerstoffdruck von etwa 7 atü unterworfen, überschüssiger ungelöster und nicht dispergierter Sauerstoff wird über den Abgang abgeblasen. Anschließend speist man den sauerstoffhaltigen Zeil- · stoffbrei in den Bleichturm 8 ein, der etwa 27,4 bis 29,0 m hoch ist. Dann läßt man den Brei ohne sonstige Bewegung aufwärts strömen, so daß die Venveilzeit in dem Turm etwa 60 Minuten beträgt. Während des Aufsteigens in dem Turm erniedrigt sich die Druckfront auf dem Brei von etwa 2,8 atü auf Atmosphärendruck. Es werden keine Sauerstoffblasen beobachtet, die aus dem Brei in dem Turm aufsteigen. Ein Depolymerisations-Stabilisator wird nicht verwendet. Die Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengestellt.

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Tabelle III Kap.pa-Zahl Weißgrad, EL

ursprünglicher,

ungebleichter Zellstoff 3I₅ ¹I 27,7

' Sauerstoff-gebleichter

Zellstoff, Versuch 1
(keine Hochdruckbehandlung) 15,2 - 33,2

Versuch .2 ( mit Hochdruckbehänd lung) 9,6 " 46,2

Beispiel 4

Das Verfahren des Beispiels 1 wird wiederholt, wobei ein Zellstoffbrei mit einer Stoffdichte von 3 Prozent unter Verwendung von jeweils 2 Proben aus Hartholz-Kraftzellstoff und Weichholz-Kraftzellstoff verwendet wird. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV .zusammengestellt.

- Tabelle IV ungebleicht
Zellstoff probe Kappa-Zahl Weißgrad, EL

Hartholz-Kraftzellstoff

Probe 1 13,7

Probe 2 16,2

Weichholz-Kraftzellstoff

Probe 1 31,4

Probe 2 21,5

3^,0	25,05
34,7	36,90
27,7	35,83
29,9	21,74

L ν

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- 17 Tabelle IV (Fortsetzung)

mit Sauerstoff gebleicht Zellstoff probe Kappa-Zahl Weißgrad, EL·

Hartholz-Kraftzellstoff	8,3 .	•	50,5	15,47
Probe 1	8,7	52,0	21,00
Probe 2
Weichholz-Kraftzellstoff	15,2	33,2	15,00
Probe 1	11,4	38,4 .	12,50
Probe 2

Patentansprüche

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Claims

- 18 Patentansprüche

1., Kontinuierliches Verfahren zum Bleichen und Entfernen von Lignin aus Zellstoff, dadurch gekennzeichnet, daß man einen alkalisch-wäßrigen Zellstoffbrei mit einer Stoffdichte von etwa 2 bis 10 Gewichtsprozent und einem pH von etwa 9 bis 14 innig mit Sauerstoff vermischt, so daß Sauerstoff in gelöster und dispergierter Form ohne agglomerierte Blasen enthalten ist, und den Zellstoffbrei bei einer Reaktionstemperatur von etwa 70 bis 120⁰C in Abwesenheit eines Cellulose-Depolymerisationsstabilisators einem Anfangsdruck unterwirft und anschließend

allmählich
den Druckfreduziert, ohne den Zellstoffbrei einer wesentlichen Mischbewegung auszusetzen, so daß ein Druckgradient zwischen etwa 1 und 10 Atmosphären zwischen dem ■Anfangs- und dem Enddruck besteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Zellstoffbrei kontinuierlich in den unteren Teil eines vertikal angeordneten Turms (8) mit aufwärts gerichtetem Stofffluß ohne sonstige Bewegung einspeist, während man den Druckgradient zwischen der Stelle der Einspeisung des Zellstoffbreies in den Turm und der Stelle der Austragung des Zellstoffbreies aus dem Turm zwischen etwa 1 und 10 Atmosphären hält, und den behandelten Zellatoffbrei kontinuierlich aus dem oberen Bereich des Turms abzieht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Zellstoffbrei in den Turm (8) einspeist, der im wesentlichen

nen ungelösten Sauerstoff enthält. _J

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4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen sauerstoffhaltigen Zellstoff in den Turm (8) einspeist, der

etwa
keine Blasen mit überYl,6 mm Durchmesser enthält.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Zellstoffbrei verwendet, der keinen ungelösten Sauerstoff von solcher Blasengröße enthält, daß Agglomerierung stattfindet.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man Zellstoffbrei mit einer Stoffdichte von etwa 2 bis 6 Gewichtsprozent verwendet.

7· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Zellstoffbrei mit einem pH von etwa 11,5 bis 12,5 verwendet.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Sauerstoffmenge von etwa 0,1 bis 4 Gewichtsprozent, bezogen auf den Zellstoffbrei, einmischt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Temperatur von etwa 90 bis HO⁰C anwendet.

10. Verfahren nach einem der' Ansprüche 2 bis 9_} dadurch gekennzeichnet, daß man einen Turm (8) von nicht über etwa 91,4 m verwendet und den sauerstoffhaltigen Zellstoffbrei in der Nähe des Bodens des Turms (8) einspeist.

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11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Turm von mindestens etwa 12,2 m Höhe verwendet.

12. -Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verweilzeit des Zellstoffbreies in dem Turm (8) von etwa 2 bis 120 Minuten einhält.

13· Verfahren nach Anspruch 12 j dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verweilzeit von 5 bis 60 Minuten einhält.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den sauerstoffhaltigen Zellstoffbrei .einer Vor-Druckbehandlung von bis zu etwa 21 atü für eine Dauer von etwa 1 bis 30 Minuten unterwirft.

15· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Sauerstoffringe von etwa 0,2 bis 0,4 Gewichtsprozent in den Zellstoffbrei einbringt.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Sauerstoff mittels einer unter hohen Scherkräften arbeitenden Mischvorrichtung fein verteilt und unterteilt in den Zellstoffbrei innig einmischt.

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