DE2460144A1

DE2460144A1 - Verfahren zum bleichen von zellstoffhaltigem material

Info

Publication number: DE2460144A1
Application number: DE19742460144
Authority: DE
Inventors: Frey Viking Dipl Ing Sundman
Original assignee: Ahlstrom Corp
Current assignee: Ahlstrom Corp
Priority date: 1973-12-20
Filing date: 1974-12-19
Publication date: 1975-07-03
Also published as: NO142128C; SE390549B; NO744609L; JPS5094202A; SU850019A3; JPS524643B2; ZA747918B; FI52878B; SE7317221L; CA1065105A; SE390549C; FR2255419B1; BR7410652D0; GB1452710A; FR2255419A1; FI52878C; FI370274A; IT1027773B; NO142128B; DE2460144B2

Description

T_49_716 ■

Anmelder^ A. AHLSTRÖM OSAKEYHTIÖ
Noormarkku, Finnland

Ei^iE^ -^ϋΐ-ϋ^ΐ^βη _ion _zοr1 ato_ffjia.1tigern _Ma t e r i al

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum üloiclnvon zellstoff haltigem Material mit oinem oxydierendem Gas,. insbesondere init Sauerstoff in alkalischer Umgebung, insbesondere irn Zusammenhang mit der Zellstoffherstollung gijmäss dem Sulfatverfahren.

Bisher wurde die Zellstoff-Bleichxmg gewöhnlich so dtirchführt, dass man aus dem Stoff nach dem Väschen den größst-en Teil der zwischen den Fasern befindlichen Flüssigkeit presste, vonach die Fasorkonzentration dos Stoffes etwa 30 ^c/< > be~ trug. Danach hat man die zum Bleichen erforderliche Alkalimenge (NaOH-Lösung) unter Urarührung zugesetzt, wobei sich die Konzentration bis etwa 25 ^c/o verminderte. Bor Stoff wurde danach einem Reaktor eingespeist und mit einem in seinem oberen Ende angeordneten AudTreiss«r gemäss einem bekannten Verfahren desintegriert, das in der schwedischen Patentschrift 333 ²t98 beschrieben ist.

Das frühor verwendete Verfahren hat gewisse Nachteile, die die vorliegende Erfindung zu eliminieren versucht, wie folgend näher beschrieben wird.

Sauerstoff \fird bei der Bleichung statt dos Chlors verwendet, \im auf das Lignin .. so einzuwirken, dass es ausgelöst werden kann« ¥eil deis B3.eichraittol auch auf dmi Zollstoff

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einwirkt j zwar langsamer, ist es erwünscht, dass die Reaktion, go selektiv vio möglich geschieht, d.h. so, dass das Lignin in ho hohem Grad wie möglich ausgelöst wird, vährond auf don Zellstoff so wening wie möglich eingewirkt wix'd.

Alkali-Die Sauerstoff-Bleichung ist ein Prozess, wobei man mit Alkali, Wasser, Wärme und Sauerstoff möglichst selektiv Zellstofffaser zu delignifizieren versucht. Die den Fasern übergeführte Reagenzmenge (Op, NaOH) ist direkt von der Grosse der Phasenflache abhängig (Ueberführung von der Flüssigkeit zu den Fasern), welche am grössten die Aussenflache der Fasestn sein kann. Dieses setzt voraus, dass die Fasern frei voneinander sind. Falls sie zusammengeflockt sind, wird die Gesamtberührungsfläche kleiner und die erforderliche Reaktionszeit, um auch das Lignin auszulösen, langer. Daraus resultiert sich eine Ueberbleichung der Fasern auf der Aussenflache der Flocke, wo auch auf den Zellstoff der Faser eingewirkt wird. Die Bleichung wird hierbei ungleichmässlg. Wenn die Fasern frei voneinander sind, ergibt sich eine homogene Bleichung.

Es ist sehr schwierig den Stoff mit hoher Faserkonzentration zu behandeln. In den Stoff ist es schwierig die erforderliche Alkalimenge einzumischen, weshalb das Alkali sich imgloichmässig verteilt.Den Stoff in einen Reaktionsbe halter zu transportieren bereitet auch Schwierigkeiten.

Es ist unmöglich mit bisher verwendeten Verfahren, den

■ irrns£>en
Stoff einem Behälter in einer anderen Form als Flocken einzuspeisen,

Das bisher verwendete Verfahren bei'der Sauerstoff-Bleichur erfordert,aufgrund des obenerwähnten,lange Reaktionszeiten, welches mit sich eine grosse Dimensionierung des Reaktors'

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bringt. Die innersten und äussersten Fasei-n dor Faserflocker erhalten eine _:i.mterschiodliche Festigkeit und Viskosität, Tienn das Alkali ungleich verteilt ist, kann es zur Folge haben, dass erwünschte Reaktion stellenweise nicht erfolgt.

Die Sauerstoffmenge, die man zur Delignifikation von Zellstoff fasern benötigt, beträgt 1-1,5 Gewichtsprozente des

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Stoffes. STin" Reaktor von 1 m enthält etwa 100 kg nassen desintegrierten Stoff, d.h. bei der Fiberkonzentration von 25 $ 25 kg Tonnen Zellstoff.Enn die Reaktion bei einem Druch von 10 kp/cm erfolgt, beträgt die entsprechende Sauerstoff menge etwa 10 kg, d.h. mehr als 30 Male die erforderliche. Die Reaktion erfolgt deshalb unter einem hohem-Sauer st of f üb ex¹· schuss.

Nach dem vorliegenden Verfahren kann die Sauerstoffmenge nun so angepasst werden , dass sie der erforderlichen Menge entspricht. Bei den früheren Methoden ist es nicht möglich in den Stoff so viel Gas wie erforderlich einzumischen. Das Gas bildet dabei eine kontinu'erliche Phase und das Stoff· Alkali-Wasser eine dispergiortß ' Phase. Bei dem neuen Verfahren ist das Verhältnis umgekehrt. Das Gas bildet eine dispergiorte Phase und der Stoff-Alkali-Wasssr-Schavim eine kontinuierliche Phase.

Die Erfindung beabsichtigt, die Nachteile des bisher angewendeten Verfahrens so zu eliminieren, dass das Bleichen fctäi oberflächenaktiven Stoffen erfolgt, die kleine Säuerstoffblasen in der Form von stabilem Schaum b&itn Dispergieren von Fasern bilden. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird tp&iv Schaummittel der Fasersuspension zugeführt. eh© man diese in Berührung mit Sauerstoff bringen lässt. In dieser Weise kann der Sauerstoff zum Bilden von Schaum benutzt werden.

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Welter vird dor Druck vorzugsweise vor do;;! l'Ioichen_{ tun die Blasen in dem stabilen Schaum au expand:!-er on, reduziert.

Ein Schaummittel braucht man o.ft nicht zuzusetzen, falls man in der Stoff suspension nach dem Kochen beim Waschen eine ausreichende Menge von Ablauge verbleiban lässt, dio hierbei als Schaummittel dient. Eine geeignete Menge von Schaummittel ist 1 kg/Tonne Zellstoff.

Die Erfindung wird folgend näher erläutert, in Bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen, die zwei alternative Aus— führungsformen zur Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens darstellen.

In:-Figur 1 ist mit der Nummer 1 ein Kocher ausgerüstet mit einer Waschzone bezeichnet, wo die Ablauge nach dem Kochen aus dem Stoff hauptsächlich entfernt wird, der entlang eine Blasleitung 2 einem Rührapparat 3 zugeführt wird«. Als Rührapparat kann z.B. ein Defibrator verwendet werden. Dem Stoff werden Alkali U₁ Sauerstoff 5 und Schaummittel 6 zugeführt. Aus dom Rührapparat strömt der Stoff entlang eine Leitung J in einen Bleichungsreaktor 8. Ein Teil von dem Sauerstoff und das ganze Schaummittel verdon vor dem Rührapparat oder in dem Rührapparat zugesetzt, während der Rest vom Sauerstoff und die Alkalilösung dem Reaktor vorzugsweise vurfcoy Zirkulation und Durchführung zugesetzt worden. Aus dem Reaktor 8 wird der Stoff entlang eine Leitung 9 einem Waschdiffuseur 10 zum Waschen abgeführt.

Zwischen dem Bleichen, und

Waschen reduziert man den Druck und der Stoff wird in einem Apparat 11 entgast. Zwischen dem Rührapparat und Reaktor kann man ein Druckreduzierventil anordnen, wodurch man den Druck im Reaktox* niedriger als avu\ im Kocher reduzieren

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Ir.-iiia, Aufgrund der Druckregulierung expandieren die» Blasen in cli-jm schru-itnigon Stoff. Dem iitoff kann iran im Bedarfsfall Dampf,um Keine Teniparatur zu erhöhen, Kuführen. Zur Erzeuf,"'^",' von Solatium kann die Ablauge nach dom Waschen, und Kochen benutzt nmä/mier synthetisches Schaummittel zugesetzt -werden, z.B. Polyoxyalkylen-Kondensat, Dodecylbensensulfonat und Oktylenfenoxypolyetoxyäthanol.

Box den bisherigen Verfahren im Zusammenhang mit der Zollstoff her st el.lung hat man versucht, die Bildung des Schaums SiU vermeiden, weshalb die Ablauge möglichst genau gewaschen wird. Bei dem nauen Verfahren wird der Sachaum zum Dispergieren der Fasern benutzt. Der Schaum erleichtert auch den Transport des Stoffes. Inhibitoren können vor oder nach dem Rühr apparat eingespeist- werden.

Anstelle dem Sauerstoff können Luft oder andere Gase, z.B. Ozon, Cl , Cl + C1O„ oder Gasmischungen benutzt werden. Nach dem nevtc-m Verfahren kann man die Reaktionszeit bedeutend verkürzen* Nun beträgt sie nur 10-20 Minuten im Vergleich zu der früheren 3O-6O Minuten. Dadurch kann der Reak· tor erheblich kleiner dimensioniert werden. Er kann z.B. &v,ü einem Rohr von geeigneter Länge hergestellt sein.

Dj ο durchgeführten Versucüe zeigen, dass das Verfahren anwendbar bis fti© Faserkonzentration von 15 ^CJ> ist. Bei der Zollstoffherstellung in einem kontinuierlichen Kocher hat der Stoff eine Konzentration von approximativ 10 $, welcher ein geeigneter Wert zur Anwendung des Verfahrens ist« Folgende Alisführungsbeispiele stellen das neue Yerfahr en dar. ■ ■-

Beispiel 1.

Ein Probereaktor wurde mit der Zellstoffmasse, die mit Sauerstoff imprägniert und mit Dampf erwärmt wurde, gefüllt

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Danach lioss nirm o-irxo NaOIl-Lösung unter Zirkulation, durch den Stoff strömen, Dl.e Bleiahvorsuche wurden im übrigen ttntor denselben Verhältnissen mit dem Stoff, der 1 ^c/o TEAPOL (Shell^r s "Waronzoichen), synthetisches in einem Rührapparat gewchaumigtes Waschmittel und gewöhnlichem Stoff ent.5i.ialt.

Vor dem Vorauch betrugen die Kappa-Zahl und die Viskosität des Stoffes K = 29,3 η = 1086

Nach der Durchströmung mit NaOH-Löuung unter folgenden Verhältnis sen AlkaÜKUgabe 6 ⁰Jo Druck h atü

Temperatur 110°C Stoffdichte 8 # Zeit 15 min.

waren die Kappa-Zahl und die Viskosität

Versuch 1: mit Schaum Versuch 2: ohne Schaum

'«Κ s 16,5 J-C = 22,Λ

V = 890 η :=

Es ist schwierig ohne Schaum eine niedrigere Kappa-Zahl als 20 ohner-die Erhöhung 'dwr Stoff dichte über 10 ^c/o zu erreichen Wenn die Stoffdichte erhöht wurde, war die Bleichung ungleichmässig.

Bei einem Versuch, der ohne Schaum mit einer Alkalizugabe von über 10 ^₀ und im übrigen unter denselben Verhältnissen vie bei den Versuchen 1 und 2 durchgeführt wurde, erreichte man folgendes Resultat: Vex-such 3: ohne Schaum K ~ 21,2 r\ s= 900

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Ein Vergleich zwischen den. Resultaten von den Vor suchen 1 und 3 zeigt, dass mau mit derselben Viskosität eine niedrigere Kappa-Zahl einreicht hat, wenn. Schaum verwendet- wurde. Die ohne Schaum erfolgte Behandlung hat mehx Alkali erfordert.

Beispiel 2.

Die Sulfatzellstoffmasse mit oiü&s·-Fasorkonzantration von 10 5^ wurde in einer Einrichtung· gemäss der beiliegenden Figur 2 behandelt. Die Stoffsuspension wurde aus einem Kocher 1 unter einem Druck von 15 kp/cm und in einer Temperatur von 90 C ausgeblasen. In einer Blasleitung 2 wurde dem Stoff dann vor dem Rührapparat entlang eine.Leitung 4 30 kg NaOH/Tonne Zellstoff zugesetzt,und entlang Lö&tung

6 Schaummittel enthaltendes Polyoxyalkylen-Kondensat und Oktylfeoxypolyetoxyethanol in der Menge von etwa 0,5 kg/ Tonne Zellstoff und schliesslich entlang eine Leitung 5 10 kg Sauerstoff/Tonne Zellstoff. Die erhaltene Mischung wurde dann in einem Rührapparat 3 in einer Temperatur von 120C zum stabilen Schaum gerührt,der entlang eine Leitung

7 einem Reaktor 8 eingespeist wurde, nachdem der Druck zuerst auf 3 kp/cm mittels eines Ventils 12 in der Leitung reduziert iaird©JDie ausgepresste Flüssigkeit, die unanwendbare Chemikalien enthält, kann entlang Rohrleitungen 13 und 14 dear Re'ak-tbx· tzv,-'Kocbör zairückgeloitet werden. Ausschliesslich wurde die,Stoffmasse in einem Diffusem* 10 gewaschen, wobei sich eine Stoffmasse resultierte, deren Viskosität 900 cm /g und Kappatal 14 betrugen, während die entsprechenden Werte nach dem Kocher 1 1080 cnryg und 29 betrugen. Es/kann also festgestellt werden, dass^Saio Viskosität des Stoffes nicht bedeutend vermindert hat, während man boi der¹ Kappa-Zahl eine Verminder\xng zu bemerken, war.

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Claims

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Put an tariyprüche;

.Verfahren zum Bleichen von CikO.lstof fb;.i'ltiga;:i )'Hta:c±e.'\. mit oinom oxydierendem Gas in alkalische·).¹ U;ngobu .·;,, vobfii dJe Stoff suspension mit einer Alkalilösv-r·;.; und oiuem oxyciiex^endem Gas zur Entfernung von Ligniii in erhöhter Temporatür und erhöhtem Druck behandelt wird_s d a d \i r c h g gkennzoichnet, dass die Stoffsuspension in einen, stabilen Schaum mit einem Schaummittel rungevande.lt v.Lx'ci
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g· ο k g η ι* ·-
zeichnet, dass das Schaummittel der Stoffsuspension zugeführt wird (6),ehe diese in Berührung (5) mit dem oxydierendem Gas göbrsacht wird.
3. Verfahren nach A^s'pruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das oxydierende Gas der Stoff suspension zugeführt vird, ehe diese in Berührung mit der Alkalilösung gebracht wird.
4,Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleichung (δ) unter einem Druck ausgeführt wird, der niedriger als der Druck, unter dem das oxydierende Gas Kugcaführt wird (5) ist, ζ,χχχη
Expandieren von oxydierendem Gas in der geschaumigten
Stoffsuspension.
5.Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der stabile Schaum durch Umrühren
gebildet wird, wobei der Druck beim Umrühren (3) auf etwa 15 kp/cm~ geregelt und bis etwa 3 kp/cm vor dem Bleichen (8) reduziert (12) wird.
6.Vorfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schaummitel Ablauge

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und/oder o:uu ^.y-nl'boti schoo -Schau^niittel, wie P.olyoxyalky len—Kondensat > Dodocylboriaensul:ro);iat och Oktylf eoxypolyetoxyothariül viy-rvrenxlet ir.ird.
7.Verfahren nach einem clear vorigen Ansprüche* _y dad u x* c h gelcennaeichnot, dass als Bleichmittel Sauerstoff verwendet wird.

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