DE2718398A1

DE2718398A1 - Verfahren zur behandlung von lignozellulosematerial mit chlor

Info

Publication number: DE2718398A1
Application number: DE19772718398
Authority: DE
Inventors: Johan Dipl Ing Gullichsen; Frey Viking Dipl Ing Sundman
Original assignee: Ahlstrom Corp
Current assignee: KAMYR 65115 KARLSTAD SE AB
Priority date: 1976-04-28
Filing date: 1977-04-26
Publication date: 1977-11-03
Also published as: FI55878B; SE7704081L; DE2718398C3; BR7702604A; NO149552C; FI55878C; NO149552B; CA1118161A; JPS6044438B2; DE2718398B2; NO771460L; JPS52132103A; FI761171A; US4222818A; FR2349677A1; FR2349677B1

Description

A. Ahlström Osakeyhtiö in Noormarkku (Finnland)

Verfahren zur Behandlung von Lignozellulosematerial mit Chlor.

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Lignozellulosematerial, wie Holzhalbstoff, mit Chlor in der Absicht, das nach dem Kochen übrigbleibende Lignin aus dem Halbstoff zu entfernen.

Das Bleichen wird im allgemeinen mit einer Chlorierungsstufe begonnen, bei der das Lignin wasser- oder alkalilöslich umgewandelt wird, wobei es leicht zu entfernen ist. Weil Chlor verglichen mit anderen Bleichchemikalien billig ist, versucht man damit so viel Lignin zu entfernen, wie es hinsichtlich der Halbstoffqualität möglich ist. Dies vermindert die bei folgenden Bleichstufen notwendigen Chemikalienmengen.

Bisher wurde die HalbstoffChlorierung im allgemeinen bei einer Faserkonzentration von J> - b % in einem Chlorierungsturm ausgeführt,wo in Wasser gelöstes Chlor möglichst gleichmäßig in den Halbstoff

7 0 9 8 k k I 0 9 9 0

eingemischt wird und etwa eine Stunde wirken darf. Bezüglich der Halbstoffbeständigkeit ist es vorteilhaft, Chlordioxyd zuzusetzen.

Die Chlorierung des Halbstoffes kann auch als sogenannte Gaschlorierung ausgeführt werden, wobei der Halbstoff, aus dem zwischen den Fasern befindliches Wasser durch Pressen so entfernt ist, daß seine Konzentration etwa J>o % beträgt, in einem Gasstrom behandelt wird. Die Reaktionszeit ist dabei sehr kurz.

Die Delignifizierung ist bis zu einem gewissen Grenzwert von der Chlormenge abhängig. Dieser Grenzwert wird bei einer Chlormenge von etwa 1,3 g/g Lignin erreicht. Mit einer einstufigen Chlorierung können etwa 80 % des in dem Halbstoff befindlichen Lignins gelöst werden. Wenn der Halbstoff gewaschen wird, wobei das chlorierte Lignin entfernt wird, und anschließend eine weitere Chlorierung ausgeführt wird, können aus dem übriggebliebenen Lignin etwa 50 % gelöst werden. Mit anderen Worten: Nach dem Kocher können etwa 90 % der Ligninmenge entfernt werden.

Bisher verwendete Verfahren erfordern zwei Chlorierungsstufen und eine Waschstufe und verursachen überdies einen hohen Chlorverbrauch, falls ein hoher Delignifierungsgrad mit Chlorbehandlung erzielt wird.

Eine Erklärung für die sehr rasche und effektive Chlorierung in der ersten Stufe des Prozesses ist, daß Chlor sich kontinuierlich von Gasblasen in der Flüssigkeit löst und daß die Flüssigkeit in

709844/0990

V 271839b

einem gesättigten Zustand gehalten wird, bis praktisch alles Gas verbraucht ist.

Ziel dieser Erfindung ist es, ein Chlorierungsverfahren zu schaffen, bei dem die Anzahl der Behandlungsstufen geringer ist als bei bekannten Verfahren und bei dem ein hoher Delignifizierungsgrad mit einem niedrigen Chemikalienverbrauch erreicht werden kann.

Gemäß der Erfindung werden die Reaktionsprodukte dadurch entfernt, daß die die Reaktionsprodukte enthaltende Flüssigkeit der Suspension mit einer Chlorlösung verdrängt wird, die gegebenenfalls Chlordioxyd enthält.

Durch die unmittelbare Aufeinanderfolge der beiden Chlorierungsvorgänge entfällt der sonst zwischengeschaltete Waschgang, wodurch eine Behandlungsstufe eingespart ist.

Danach wird der Halbstoff in an sich bekannter Weise, beispielsweise mit Natriumhydroxyd und Chlordioxyd behandelt.

Die Behandlung wird vorzugsweise bei einer Stoffdichte von 6 - 12 % durchgeführt, wobei Chlor und Chlordioxyd in einem Mischer in die Faserstoffsuspension gleichmäßig in Form von kleinen Gasblasen dispergiert werden können, die sich rasch in Wasser lösen und auf das Lignin reagieren. Die Behandlung wird vorzugsweise bei erhöhter Temperatur vt J5o°- 6o°C ausgeführt, wobei die Chlorierungsreaktion rascher wird. Die optimale Temperatur beträgt etwa ^5°C. Die insgesamt in beiden Chlorierungsstufen erforderliche Chlormenge beträgt ο,7···1>2 g/g

7098U/0990

271839b

Lignin, wovon o,l...o,3 g in der nachgeschalteten Verdrängungsstufe verwendet wird. Die Chlorierungsreaktion erfordert nur ein paar Minuten, aber in Praxis wird dazu etwas mehr Zeit reserviert, 5 15 min, vorzugsweise etwa Io min. in beiden Chlorierungsstufen. Die Chlormenge ist jedoch so gering, daß alles eingesetzte Chlor aufgebraucht werden kann, ohne daß schädliche Nebenreaktionen entstehen, wie es sonst bei einem etwa vorhandenen Chlorüberschuß der Fall sein könnte, zumal die eingeräumte Reaktionszeit gegenüber der für die Chlorierungsreaktion notwendigen Minimalzeit verlängert ist.

Bei früher verwendeten Verfahren, wobei die Chlorierung bei einer Stoffdichte von etwa 3 % ausgeführt wurde, war die Chlormenge so hoch und die Reaktionszeit so lang, daß außer der eigentlichen Chlorierungsreaktion auch Chlor verbrauchende Nebenreaktionen, wie partieller Abbau der Zellulosemoleküle erfolgten. Der bei der Erfindung vorliegende vollständige Verbrauch des eingesetzten Chlors für die eigentliche Chlorierungsreaktion bedeutet auch insofern eine Ersparnis, daß eben kein Chlor ungenutzt weggewaschen wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben, die ein Fließschema eines Halbstoff-Bleichprozesses darstellt, in dem das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird.

In der Figur ist ein Halbstoffluß aus dem einem Kocher nachgeschälteten Wäscher mit 1 bezeichnet. Dem Halbstoffluß wird Chlordioxyd 2 und

709844/0990

- If-

* 271839b

Chlor 3 in Gasform zugeführt, die dem Halbstoff in den Mischern 4 und 5 beigemischt werden. Alternativ kann dem Halbstoff eine Mischung von Chlor und Chlordioxyd zugeführt werden. Der Halbstoff gelangt danach in einen Bleichreaktor 6, in dessen unterem Teil die Chlorierungsreaktion hauptsächlich erfolgt. Nach einer geeigneten Reaktionszeit wird das Reaktionsprodukt, das chlorierte Lignin, dadurch entfernt, daß es in der ersten Stufe 7 eines Diffuseurs mit einer Chlorlösung 8 verdrängt wird. Die verdrängte Lösung 9 wird aus dem Reaktor abgeführt. In einer folgenden Stufe Io des Diffuseurs wird das in der ersten Verdrängungsstufe entstandene chlorierte Lignin und das eventuelle Restchlor mit einer Alkalilösung 11 verdrängt. Aus der die Stufe Io durchströmenden Verdrängungslösung 12 wird das Lignin Ij5 entfernt und die Flüssigkeit wieder in das System zurückgeführt, wobei ihr Chlor 14 und eventuell auch Chlordioxid zugesetzt wird. Der Halbstoff wird dann endgültig in an sich bekannter Weise beispielsweise mit Chlordioxid in einer Diffuseurstufe 15 weitergebleicht und danach in einer Diffuseurstufe 16 gewaschen."

Das erfindungsgemäße Verfahren wird zusätzlich anhand des folgenden Beispiels erläutert, bei dem das neue Verfahren mit einem bekannten Verfahren verglichen wird.

709844/0990

27Ί8398

Beispiel	das bekannte	das neue
	Verfahren	Verfahren
Lignin %	4	4
Chlormenge (aktives Chlor)	% 6	3,2 V
Stoffdichte %	3,5	9,ο
Temperatur ⁰C	2o	5o
Reaktionszeit min.	45	15
Chlorverbrauch %	9o	loo
Delignifizierung #	83	8o
Restlignin %	o,63	o,8o

Waschen

Chlormenge % Reaktionszeit min. Chlorverbrauch % Delignifizierung % Restlignin $

Totale Chlormenge ? Delignifizierung %

Wie aus dem Beispiel ersichtlich ist, wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein höherer DeIignifizierungsgrad mit niedrigerem Chlorverbrauch und in kürzerer Zeit erreicht.

1,6	1	,2
45	15
9o	90
50	60
o,34	O	,32
7,6	4	,4
90	92

1) d. h. o,8g/g Lignin

2) d. h. o,3g/g Lignin

3) d. h. l,lg/g Lignin

709844/0990

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Behandlung von lignozellulosehaltigem Fasermaterial mit Chlor zur Entfernung des Lignins, bei dem in das in wässriger Lösung suspendierte Fasermaterial Chlor und gegebenenfalls auch Chlordioxid in Gasform eingemischt und auf das Lignin reagieren gelassen werden, dadurch gekennzeichnet, da die Reaktionsprodukte dadurch entfernt werden, daß di die Reaktionsprodukte enthaltende Flüssigkeit der Sus pension mit einer Chlorlösung verdrängt wird, die gegebenenfalls Chlordioxyd enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Chlorbehandlung bei einer Stoffdichte von 6 - 12 5έ, vorzugsweise 8 - Io % erfolgt.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2-, dadurch gekennzeichnet, daß die ChIorbehändlung bei einer Temperatur von J>o - 6o°C, vorzugsweise etwa 45°C erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß Chlor in die Fasermaterialsuspension in Form von kleinen Gasblasen eingemischt wird.

709844/0990

ORIGINAL INSPECTED

27183BB

5· Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Fasermaterialsuspension beigemischte aktive Chlormenge o,6... l,o g/g Lignin beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die die Reaktonsprodukte verdrängende Lösung o,l...o,5 g/g Lignin aktives Chlor, auf die ursprüngliche Ligninmenge berechnet, enthält.

7· Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das der Faserstoffsuspension beigemischte Chlor 5 - 15 min., vorzugsweise etwa Io min., wirken darf, ehe die Flüssigkeit in der Faserstoffsuspension mit der Chlorlösung verdrängt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsprodukte verdrängende Lösung mit einer anderen,beispielsweise alkalischen,Lösung verdrängt wird und daß wenigstens sin Teil der verdrängten Lösung zum Entfernen der Reaktionsprodukte wiederverwendet wird, nachdem das chlorierte Lignin abgetrennt und Chlor und gegebenenfalls Chlordioxyd zugesetzt ist.

7098U/0990