DE2945421C2

DE2945421C2 -

Info

Publication number: DE2945421C2
Application number: DE2945421A
Authority: DE
Inventors: Jonas Arne Ingvar Domsjoe Se Lindahl; Claes Goeran Sigurd Kode Se Svensson
Original assignee: MODO-CHEMETICS OERNSKOELDSVIK SE AB
Current assignee: MODO-CHEMETICS OERNSKOELDSVIK SE AB
Priority date: 1978-03-31
Filing date: 1979-03-29
Publication date: 1989-09-14
Also published as: CH643902A5; ATA237679A; AU4566879A; NO791042L; FI67893C; AT371861B; FI791049A; EP0014713A1; SE422818B; US4244778A; ZA791496B; EP0014713B1; NZ189999A; ES479108A1; SE7803674L; NO154137C; DE2945421A1; CA1115005A; AU509369B2; NO154137B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Cellulosepulpen, wie zum Beispiel chemischen Pulpen, beispielsweise Sulfatpulpen, Sodapulpen, Sulfitpulpen, halbchemischen Pulpen, chemisch-mechanischen Pulpen und mechanischen Pulpen, wie zum Beispiel Holzschliffpulpen, die bei Normaldruck oder Überdruck erzeugt wurden, aus dem Zerkleinerer stammende mechanische Pumpe und thermomechanische Pulpen. Unter dem Ausdruck "Reinigen" versteht man hier in erster Linie ein Bleichen und eine Extraktion.

Das Bleichen von chemischen, halb-chemischen und mechanischen Pulpen mit Bleichchemikalien, wie zum Beispiel Chlor, Chlordioxid, Hypochlorit oder Lignin-schonenden Chemikalien, wie zum Beispiel Peroxyverbindungen und Dithionit, ist in der Cellulosetechnologie gut bekannt und üblicherweise wird dieses Bleichen durchgeführt, indem man die Chemikalien in die Pulpe einmischt, worauf dann die Bleichreaktion während mehrerer Stunden bei einer Temperatur, die selten über 85°C liegt, ausgeführt wird, im allgemeinen bei einer Cellulosepulpenkonsistenz von unter 20%. Die Reinigung von Cellulosepulpen, mit dem Zweck die Hemicellulose und/oder extrahierbare Substanzen, wie zum Beispiel Harze, Fettsäuren und nicht verseifbare Substanzen, zu entfernen, wird vorgenommen, indem man Alkalien, wie zum Beispiel Natriumhydroxid, der Pulpe zumischt, worauf man dann anschließend die zur Reinigung verwendeten Chemikalien mit der Pulpe einige Stunden lang bei Temperaturen reagieren läßt, die im allgemeinen unterhalb von 85°C liegen. Es können jedoch auch höhere Temperaturen als 85°C angewandt werden, um Cellulosepulpen zu reinigen, wie zum Beispiel bei einer Raffination mit heißen Alkalien, um Chemiezellstoff herzustellen.

Es ist aus Svensk Papperstidning Nr. 15 (1977), Seiten 480- 482 bekannt, daß bei Versuchen mit einer Peroxidbleichung von ungebleichter Sulfatpulpe bei 110°C in einer Aufschlußapparatur eine sehr rasche und vollständige Reaktion zwischen dem Peroxid und der Cellulosepulpe erreicht wird, was ein Zeichen dafür ist, daß bei höheren Temperaturen andere Reaktionsmechanismen abliefen als bei tieferen Temperaturen. Trotzdem haben die Autoren jedoch aus Gründen der Wirtschaftlichkeit anstelle der einstufigen Peroxidbleichung bei über 110°C eine zweistufige Bleichfolge vorgeschlagen, welche aus einer Sauerstoffstufe und einer nachfolgenden Peroxidstufe bei 70°C bestand, um bei der Bleichung von Sulfatpulpen eine ausreichende Erhöhung der Helligkeit zu erreichen, obwohl die Selektivität geringer ist als bei einer einstufigen Peroxidbleichung bei hohen Temperaturen. Die Versuche wurden mit einer Mindest-Bleichzeit von 5 Minuten und einer in einem stationären Bett befindlichen Pulpe mit einer Pulpenkonzentration von 30% durchgeführt.

In der DE-OS 16 21 692 wird ein Verfahren zur gleichzeitigen Bleichung und Trocknung einer mechanischen Pulpe beschrieben, um eine rasche Trocknung bei gleichzeitiger Beibehaltung der Helligkeit zu erreichen. Die feinverteilte Pulpe wird mit Wasserstoffperoxid bei einer Pulpenkonsistenz von 20 bis 50% imprägniert und in einem Luftstrom unter normalen Druck und mit einer Verweilzeit von 2 Sekunden bis 10 Minuten bei einer Temperatur von 260 bis 538°C auf einen Feststoffgehalt von 65 bis 95% getrocknet. Dieses Verfahren besitzt jedoch verschiedene Nachteile. Der Verbrauch an teuren Bleichchemikalien und Energie ist groß und der Gehalt an Faserknoten zu hoch. Außerdem ist dieses Verfahren in Anwesenheit von Schwefelverbindungen in den Trocknungsgasen nicht durchführbar, und eine Bleichung mit reduzierenden Bleichmitteln, beispielsweise Dithionit, kann nicht durchgeführt werden, weil diese sich aufgrund des Sauerstoffgehaltes in der Trocknungsluft zersetzen.

In der DE-OS 23 29 890 wird ein Verfahren beschrieben, dem die Aufgabe zugrunde liegt, eine so gleichmäßige Verteilung der einem Stoff mit hohem Fasergehalt zugesetzten chemischen Bleichmittel sicherzustellen, daß eine Überdosierung derselben unnötig ist. Demgemäß betrifft diese Offenlegungsschrift ein Verfahren zur Erhöhung der Weiße eines Stoffs aus Fasern durch Zusatz von Bleichmitteln, wobei das Bleichmittel im flüssigen Zustand kontinuierlich in einen Gasstrom, in welchem die Fasern suspendiert sind, eingeleitet wird. Es wird also im wesentlichen auf eine bestimmte Art des Vermischens von Bleichmittel und zu bleichendem Stoff Wert gelegt, während der Bleichvorgang als solcher nur eine untergeordnete Rolle spielt.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Reinigung von Cellulosepulpen mittels einer Bleichung oder einer Extraktion, welches den Vorteil einer kurzen Bearbeitungszeit in Kombination mit einem geringen Verbrauch an Chemikalien und einem geringen Energieverbrauch aufweist, wobei gleichzeitig das Endprodukt eine gute Qualität besitzt. Dementsprechend ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Reinigung von Cellulosepulpen durch Bleichen oder Extraktion wie es in den obigen Ansprüchen definiert ist.

Bei der Bewegung der Pulpe durch die Bearbeitungsapparatur tritt keine Änderung der Fasereigenschaften durch mechanische Bearbeitung auf.

Erfindungsgemäß soll vorteilhafterweise der Feuchtigkeitsgehalt der Pulpe während ihres Durchganges durch die Bearbeitungsapparatur um nicht mehr als höchstens 8-%-Einheiten und insbesondere um weniger als 6-%-Einheiten geändert werden. Beim vorliegenden Verfahren ist es besonders günstig, wenn vor dem Eintritt in die Bearbeitungsapparatur die Pulpe auf eine Pulpenkonsistenz von über 30%, vorzugsweise 45% oder höher, entwässert wird, damit überschüssige Bleichlösung zurückgewonnen werden kann. Ferner ist es vorteilhaft, die Zerteilung in eine feinverteilte Form in einem Scheibenzerkleinerer vorzunehmen. Wenn das chemische Reinigungsverfahren eine Bleichung mitumfaßt, wird die gewünschte Dampfatmosphäre hergestellt, indem man Dampf, der vorzugsweise einen Überdruck von 100 bis 200 kPa aufweist, zuführt. Außerdem soll erfindungsgemäß die Dampfatmosphäre nur höchstens 1 Volumen-% Sauerstoff enthalten.

Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, wenn der Dampf von der Pulpe abgetrennt wird, nachdem die Pulpe durch die Bearbeitungsapparatur hindurchgeleitet worden ist, wobei der Dampf in die Bearbeitungsapparatur zurückgeführt wird. Eine geeignete Temperatur für den zugeführten Dampf liegt bei 100 bis 150°C. Die Pulpe und der Dampf müssen in die Bearbeitungsapparatur in solcher Weise, z. B. mit so hoher Geschwindigkeit, eingeführt werden, daß eine im wesentlichen turbulente Strömung der Pulpe erreicht wird. Dies kann mechanisch oder pneumatisch erreicht werden. Eine geeignete Zugabegeschwindigkeit bei pneumatischer Zuführung liegt bei mehr als 10 Metern pro Sekunde. Die Temperatur in der Bearbeitungsapparatur wird bei 100 bis 150°C, vorzugsweise bei 105 bis 120°C, und der Überdruck bei 5 bis 400 kPa, vorzugsweise 50 bis 300 kPa, gehalten. Geeignete Bleichchemikalien zur Durchführung der Erfindung sind Chlordioxid, Hypochlorit, Peroxyverbindungen, Peroxide und Dithionit. Ganz besonders geeignet zur Verwendung im erfindungsgemäßen Verfahren sind Hypochlorit und Lignin-schonende Bleichmittel, wie zum Beispiel Peroxide und Dithionit.

Wenn man erfindungsgemäß bleicht, dann ist es besonders vorteilhaft, die Pulpe bei einer niedrigen Pulpenkonzentration, beispielsweise bei 4%, zuerst mit einem Komplexierungsmittel, wie zum Beispiel Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA) und so weiter, zu imprägnieren, ehe man sie in die Bearbeitungsapparatur einführt, wobei dann anschließend die Pulpe entwässert wird, bis eine Konzentration von über 10%, geeigneterweise im Bereich von 15 bis 35%, erreicht ist, um so am effektivsten Schwermetallionen zu entfernen. Eine derartige Entwässerung kann auch in einem Trommelfilter, einer Zentrifuge oder einer Presse erreicht werden. Nachdem man den Zellstoff gegebenenfalls in Stücke von Zentimetergröße zerschnetzelt hat, wird die Pulpe anschließend mit einer Lösung von Bleichchemikalien, die außerdem Alkali, wie zum Beispiel Natronlauge, enthalten kann, imprägniert und Mittel zur pH-Stabilisierung und Peroxid-Stabilisierung, wie zum Beispiel Natriumsilikat, sowie Schutzmittel, wie z. B. Magnesiumsulfat, können zugegeben werden. Die Imprägnierung kann durchgeführt werden, indem man die Bleichlösung auf die Flocken aufsprüht oder eine mechanische Mischung durchführt, beispielsweise in einem Mischer. Anschließend wird die Pulpe noch einmal entwässert, bis sie eine hohe Konsistenz erreicht hat, die geeigneterweise über 30%, und vorzugsweise bei 45 bis 65% liegt, so daß der Überschuß an Bleichchemikalien entfernt und zurückgewonnen werden kann. Diese Entwässerung wird geeigneterweise in einer Presse durchgeführt. Die entwässerte Pulpe wird dann mit Vorteil einer weiteren Zerkleinerung unterworfen, beispielsweise unter Verwendung eines Scheibenzerkleinerers oder einer mit Dornwalzen versehenen Zerschnetzelungsanlage, wobei durch diese Vorrichtungen das Produkt in Flockenform erhalten wird und so leicht einer Temperaturerhöhung in der Bearbeitungsapparatur zugänglich ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch sehr gut geeignet, um Hemicellulose und andere extrahierbare Substanzen aus der Cellulosepulpe zu extrahieren, beispielsweise um Chemiezellstoff herzustellen und ähnliches. In diesem Fall sind die Chemikalien Alkalien, wie zum Beispiel Natriumhydroxid oder Magnesiumhydroxid. Das Arbeitsverfahren ist hier im wesentlichen das gleiche wie bei der Verwendung von Bleichchemikalien, d. h., die Pulpe wird mit einer alkalischen Lösung bei einem Überdruck von 50 bis 300 kPa, vorzugsweise 100 bis 200 kPa, in einer Dampfatmosphäre behandelt, die erzeugt wird, indem man Dampf zuführt, der von der Pulpe nach den Durchtritt der Pulpe durch die Bearbeitungsapparatur abgetrennt wurde, wobei der Unterschied derjenige ist, daß die Pulpe nach der Dampfabtrennung und vor dem Trocknen gewaschen wird, wodurch herausgelöste Hemicellulose und extrahierbare Substanzen abgetrennt (extrahiert) werden.

Nach der Behandlung mit den Chemikalien gemäß der Erfindung kann die behandelte Pulpe, die dann, wenn sie einem Bleichverfahren unterworfen wurde, einen Feststoffgehalt von mindestens 40% aufweist, oder dann, wenn sie einem Extraktionsverfahren unterworfen wurde, einen Feststoffgehalt von mindestens 30% aufweist, direkt zur Papierherstellung herangezogen werden, oder gegebenenfalls weiteren Behandlungen unterworfen werden, worauf sie dann schließlich endgültig getrocknet wird. Die Pulpe kann auch vor der Papierherstellung getrocknet werden, wobei dies in der Praxis der üblichste Fall ist. Eine derartige Trocknung ist insbesondere geeignet, wenn sie als Flockentrocknung durchgeführt wird, d. h., wenn die Pulpe in einem Wirbelgasstrom mit einer Temperatur von 110 bis 500°C suspendiert wird. Dadurch wird die Wärmeübertragung vom Trocknungsmedium auf die Pulpe erleichtert. Es ist besonders vorteilhaft, wenn das Trocknungsmedium aus überhitztem Dampf mit einem Überdruck von 20 bis 400 kPa besteht, und in diesem Fall kann eine sehr gute Wärmeausnützung erreicht werden, indem man den so erhaltenen überschüssigen Dampf für andere Heizzwecke einsetzt, beispielsweise als Wärmequelle im erfindungsgemäßen chemischen Verfahren. Bei diesem Verfahren ist eine geeignete Trocknungsapparatur ein sogenannter Gegendrucktrockner, wie er in der schwedischen Patentbeschreibung Nr. 3 93 855 beschrieben ist. Bei diesem Trocknungsapparat wird die Pulpe in Form von Flocken getrocknet, welche mit einer Geschwindigkeit von 21 m/sec durch vertikale Überdrucktürme fließen. Die Pulpeflocken und der Dampf erreichen mit Hilfe von Ventilatoren eine hohe Geschwindigkeit. Der zur Beförderung oder als Träger eingesetzte Dampf wird indirekt durch unter Druck stehende Dampfleitungen beheizt, wobei die Temperatur der Leitungen wesentlich höher gehalten wird als diejenige des Trägerdampfes. Der Trägerdampf erhitzt die feuchte Pulpe sofort, wodurch eine rasche Verdampfung des Wassers in der Pulpe erreicht wird. Durch diesen Trocknungsvorgang erhält man nach 10 bis 20 sec eine trockene Pulpe.

Während des Trocknungsvorganges kann die Pulpe auch mit den pH-Wert einstellenden Substanzen, wie zum Beispiel mit Schwefeldioxid, das in gasförmiger Form zugesetzt wird, oder mit Calciumoxid in Pulverform, behandelt werden.

Nach dem Durchgang durch das Trocknungssystem wird der überschüssige Dampf zurückgewonnen, indem man die trockene Pulpe durch einen Hydrospanabscheider leitet.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele erläutert.

Beispiel 1

Gewaschene Birkenpulpe, die chemisch-mechanisch hergestellt wurde, indem man eine teilweise Ligninentfernung mit Bisulfit durchführte und dann eine Zerfaserung mit einem Scheibenzerkleinerer vornahm, und welche eine Helligkeit von 66% SCAN aufwies, wurde in einem Mischer (1) (siehe die beiliegende Figur, die nur der Erläuterung dienen soll und eine Apparatur zeigt, die keinen Gegenstand der vorliegenden Erfindung darstellen soll) mit heißem Wasser und 0,2% Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA), bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe, vermischt, so daß die Pulpe eine Konsistenz von 4% aufwies und die Temperatur bei 62°C lag. Die Pulpe wurde nach 30 Minuten in einer Presse (2) auf 35% Feststoffgehalt entwässert. Die entwässerte Pulpe wurde in Zentimeter-große Stückchen zerschnetzelt und in einem Mischer (3) mit einer Lösung vermischt, welche 18 g/l Wasserstoffperoxid, 25 g/l Natriumsilikat, 9 g/l Natriumhydroxid und 0,2 g/l Magnesiumsulfat enthielt. Nachdem die Bleichlösung zugemischt worden war, entwässerte man die Pulpe in einer Presse (4) auf 50% Pulpenkonsistenz, um den Überschuß an Chemikalien zu entfernen. Diese entwässerte Pulpe enthielt 3,0% Wasserstoffperoxid, 5,0% Natriumsilikat, 1,5% Natriumhydroxid und 0,04% Magnesiumsulfat, bezogen auf das Trockengewicht dieser Pulpe. Die so erhaltene Pulpe wurde in einzelne Fasern und einzelne Faserbündel zerteilt, indem man sie in einem Scheibenzerkleinerer (5) behandelte, und dann wurde sie über eine Absperrzuführvorrichtung (6) in eine Bearbeitungsapparatur in Form eines modifizierten Flockentrockners (8), in welcher der Träger gesättigter Dampf mit einem Überdruck von 70 kPa und einer Temperatur von 115°C war, eingeführt. Der Dampf, der aus einem gesättigten Überschußdampf aus dem Gegendrucktrockner bestand, wurde auf solche Weise in den Flockentrockner eingeführt, daß eine turbulente Strömung erreicht wurde, wobei ein Ventilator (9) verwendet wurde, um die Pulpe weiter zu transportieren. Die Zugabegeschwindigkeit der Pulpe in diese Bearbeitungsapparatur (8) betrug etwa 10 m/sec, und die Pulpe trat innerhalb von 8 sec durch diese Einheit. Der Feststoffgehalt der Pulpe betrug beim Austreten aus diesem modifizierten Flockentrockner (8) 45%. Vor dem Verlassen dieser Apparatur (8) wurde der Dampf mit einem Hydrospanabscheider (12) von der Pulpe abgetrennt, und dieser Dampf für die Bedampfung des zugeführten Holzmaterials verwendet. Die chemisch bearbeitete Pulpe wurde über eine Drehventil-Auslaßvorrichtung (13) ausgetragen und mit Wasser gewaschen und analysiert.

Das erhaltene Analysenergebnis ist in Tabelle 1 angegeben. Das zum Waschen verwendete Wasser enthielt nur Spuren an Peroxid.

Beispiel 2

Das Beispiel 1 wurde wiederholt, mit dem zusätzlichen Arbeitsschritt, daß nach dem Durchtritt durch den modifizierten Flockentrockner die Pulpe kontinuierlich mit im wesentlichen konstantem Feststoffgehalt ohne Waschen in die Trockeneinheit des Gegendrucktyps (15) eingeführt wurde. In dieser Trockeneinheit war das Trocknungsmedium zur Trocknung der Pulpe überhitzter Dampf mit einem Überdruck von 300 kPa und einer Temperatur von 150°C. Die Rohre, die zur Erhitzung des Trägerdampfes verwendet wurden, waren mit einem gesättigten Dampf von 160°C beschickt, was dazu führte, daß der Trägerdampf rasch überhitzt wurde und daß ein rascher Übergang der Feuchtigkeit aus der Pulpe in den Trägerdampf erreicht wurde. Die Pulpe und der Dampf wurden anschließend zu einem Spanabscheider (16) gebracht, um den Dampf von der Pulpe zu trennen. Der Feststoffgehalt der getrockneten Pulpe betrug 91,2%, und sie hatte einen pH-Wert von 7,7. Die Pulpe wurde analysiert und die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengestellt.

Zu Vergleichszwecken wurde eine Probe der imprägnierten und feinverteilten Pulpe, die in Beispiel 1 verwendet wurde, in dem Gegendrucktrockner, der in Beispiel 2 verwendet wurde, behandelt, wobei der Trägerdampf eine Temperatur von 150°C und einen Überdruck von 300 kPa aufwies, so daß die Pulpe gleichzeitig gebleicht und getrocknet wurde, während der Feststoffgehalt dieser Pulpe von 50% auf 91,5% anstieg. Die Pulpe wurde analysiert, und die erhaltenen Analysenergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengestellt.

Zur Durchführung eines weiteren Vergleichs wurde eine Probe der imprägnierten und feinverteilten Pulpe, die in Beispiel 1 verwendet wurde, in einem üblichen Flockentrockner behandelt, der in der obenerwähnten DE-OS 16 21 692 beschrieben ist. Die Temperatur der Trocknungsluft betrug 450°C, und sie wurde mit Hilfe eines Ölbrenners erhitzt. Am Ende des Trocknungsvorganges betrug die Temperatur der Trocknungsluft 120°C. Die erhaltene Pulpe wurde analysiert, und die Ergebnisse der Analyse sind in der nachstehenden Tabelle 1 ebenfalls aufgeführt.

Tabelle 1

Man sieht aus der Tabelle 1, daß es sich vollständig überraschend als möglich erwiesen hat, erfindungsgemäß eine chemisch- mechanische Pulpe in extrem kurzer Zeit, unter Erreichung einer sehr hohen Helligkeit, zu bleichen, und daß anschließend die Pulpe ohne Zwischenbehandlung auf einen Feststoffgehalt von 91% getrocknet werden kann, während eine annehmbare Anzahl an Faserbündeln aufrechterhalten wird. Wie man aus den beiden rechten Spalten sieht, ist das Bleichergebnis wesentlich schlechter, wenn das Bleichen und das Trocknen gleichzeitig durchgeführt werden, wobei in diesem Fall die schlechten Bleichergebnisse möglicherweise dadurch erklärt werden können, daß ein Abdampfen der Bleichlösung erfolgte, ehe sie Zeit hatte, eine merkliche Bleichwirkung auszuüben. Die Zunahme der Helligkeit, die erreicht wurde, zeigt, daß nur etwa ¹/₃ des optimalen Bleicheffektes beim gleichzeitigen Bleichen und Trocknen nach dem bisher bekannten Arbeitsverfahren erhalten wurde. Das erfindungsgemäße Verfahren ist außerdem sehr wirtschaftlich bezüglich der Energie.

Beispiel 3

Gewaschene Birkenpulpe wurde chemisch-mechanisch hergestellt, indem man eine Ligninentfernung mit Bisulfit und eine Zerfaserung in einem Scheibenzerkleinerer vornahm. Die Pulpe hatte eine Helligkeit von 66% SCAN und wurde in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise und mit den gleichen Mengen an Chemikalien vor dem Eintritt in den modifizierten Flockentrockner behandelt. In diesem Trockner wurde die Temperatur des gesättigten Trägerdampfes bei 105°C gehalten, entsprechend einem Überdruck von 20 kPa. Die Durchgangszeit durch den Trockner betrug 7 Sekunden. Vor dem Austritt aus dem Trockner wurde der Dampf von der Pulpe mit einem Spanabscheider abgetrennt, und dieser Dampf wurde zur Bedampfung des zugeführten Holzmaterials verwendet. Die chemisch behandelte Pulpe wurde mit Hilfe einer Drehventil-Auslaßvorrichtung ausgetragen und zu einem Lagertank gebracht, wo sie 15 Minuten lang bei einem Trockengehalt von 47% gelagert wurde. Die Temperatur der Pulpe am Ende der Verweilzeit wurde bestimmt, und es zeigte sich, daß sie 90°C betrug. Die Analyse der Pulpe am Ende der Lagerungszeit zeigte einen Wasserstoffperoxidgehalt von 0,1% bei einer Pulpenhelligkeit von 84,9% SCAN an. Dieses Beispiel zeigt, daß erfindungsgemäß eine mildere chemische Behandlung bei einer tieferen Temperatur mit einer kurzen Nachbehandlung, beispielsweise einer Verweilzeit in einem Lagertank, kombiniert werden kann, um den Bleichvorgang zu vervollständigen und so auch noch bessere Helligkeitswerte zu erreichen.

Beispiel 4

Das in Beispiel 3 beschriebene Verfahren wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß die Pulpe im Lagertank mit einer heißen, wäßrigen Lösung, die Natriumdithionit enthielt, bis zu einer Konzentration von 4% verdünnt wurde, und zwar so, daß die Temperatur 76°C erreichte, und die Menge an zugeführtem Dithionit 0,4%, bezogen auf das Gewicht der trockenen Pulpe, betrug. Die Verweilzeit in dem Lagertank wurde auf 10 Minuten eingestellt. Die Analyse der auf diese Weise hergestellten Pulpe ergab eine Helligkeit von 88,3% SCAN, was eine extrem hohe Helligkeit für chemisch-mechanischen Pulpen ist, und mit der Helligkeit von vollständig gebleichten chemischen Pulpen verglichen werden kann.

Beispiel 5

Das in Beispiel 2 beschriebene Verfahren wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß der Pulpe vor deren Eintritt in den Gegendrucktrockner gasförmiges Schwefeldioxid zugesetzt wurde, und zwar in einer Menge entsprechend 0,3%, bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe. Der Feststoffgehalt der Pulpe nach dem Durchtritt durch die Trocknungseinheit betrug 91,8%, ihre Helligkeit 82,2% SCAN und ihr pH-Wert 7,0. Durch die Zugabe von Schwefeldioxid ist es dementsprechend möglich, gemäß der Erfindung die Pulpe zu bleichen und zu trocknen, und ebenfalls den pH-Wert auf den gewünschten Wert einzustellen.

Beispiel 6

Das Beispiel 2 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß die anfängliche Pulpe aus Fichtenholz-Holzschliffpulpe bestand, welche eine Helligekeit von 62% SCAN besaß, und daß das Mischen in einem Mischer mit einer Bleichlösung, die Wasserstoffperoxid, Alkali, pH-Stabilisatoren und Schutzmittel enthielt, nicht durchgeführt wurde. Nach der Behandlung in dem Scheibenzerkleinerer wurde die Pulpe über die Absperrzuführvorrichtung in den modifizierten Flockentrockner eingeführt, wobei die Pulpe sofort nach dem Absperrzuführer mit einer Lösung besprüht wurde, die Natriumdithionit und Ethylendiamintetraessigsäure (Komplexierungsmittel) in einer solchen Menge enthielt, daß die Pulpe darauf 0,8% Natriumdithionit und 0,15% Komplexierungsmittel, bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe, enthielt. Die Verarbeitungsbedingungen waren ansonsten die gleichen wie in Beispiel 2. Die behandelte Pulpe hatte einen Feststoffgehalt von 91,9%, und eine Helligkeit von 73% SCAN, was ein sehr hoher Helligkeitswert ist, wenn man Dithionit als Bleichmittel verwendet.

Zu Vergleichszwecken wurde ein Versuch gemacht, bei dem gemäß der obenerwähnten DE-OS 16 21 692 gleichzeitig eine Bleichung und Trocknung in einem üblichen Flockentrockner durchgeführt wurde, wobei die Bedingungen die gleichen waren wie in dem entsprechenden Vergleichsversuch in Beispiel 2, jedoch mit dem Unterschied, daß die Vermischung mit der Bleichlösung in dem Mischer durch die Zugabe einer Dithionitlösung beim Zerschnetzeln der Pulpe ersetzt wurde, so daß die Pulpe 0,8% Natriumdithionit und 0,15% Ethylendiamintetraessigsäure, bezogen auf das Trockengewicht, enthielt. Die so behandelte Pulpe hatte einen Feststoffgehalt von 91,5%, während ihre Helligkeit nur 63% SCAN betrug. Die Ergebnisse zeigen, daß das Bleichen und Trocknen gemäß der Erfindung vollständig überraschend eine sehr gute Bleichwirkung liefert, während beim gleichzeitigen Bleichen und Trocknen in einem üblichen Flockentrockner nur geringere Verbesserungen bezüglich der Helligkeit erzielt werden. Eine mögliche Erklärung dafür ist, daß das Dithionit sich in einem üblichen Flockentrockner aufgrund der Anwesenheit von Sauerstoff in der Trocknungsluft zersetzt. Beim erfindungsgemäßen Bleichen in einer Dampfatmosphäre unter Überdruck ist Sauerstoff in dem Trägerdampf nicht in einer solchen Menge anwesend, daß die Bleichung gestört würde. Der technischen Literatur ist zu entnehmen, daß die maximale Verbesserung der Helligkeit mit einer Dithionitbleichung während eines Zeitraumes von 60 Minuten und bei einer Pulpenkonsistenz von 4% etwa 10 bis 11 Einheiten beträgt. Die Behandlung gemäß der Erfindung führte zu einer Verbesserung der Helligkeit um 11 Einheiten, woraus man sieht, daß eine maximale Verbesserung der Helligkeit erreicht wurde.

Beispiel 7

Eine thermomechanische Pulpe, die aus 50% Fichte und 50% Espe hergestellt wurde und eine Helligkeit von 56,1% SCAN aufwies, wurde wie in Beispiel 1 mit 0,2% DTPA und heißem Wasser in einem Mischer vermischt, so daß die Pulpenkonsistenz 4% betrug und die Temperatur 62°C war, wonach die Pulpe auf 35% Trockengehalt entwässert wurde. Die entwässerte Pulpe wurde in einem Mischer mit einer Bleichlösung vermischt, welche 12 g/l Wasserstoffperoxid, 20 g/l Natriumsilikat, 6 g/l Natriumhydroxid und 0,1 g/l Magnesiumsulfat enthielt, und sie wurde in einer Presse auf 50% Feststoffgehalt eingedickt. Die so entwässerte Pulpe enthielt 2% Wasserstoffperoxid, 4% Natriumsilikat, 1,0% Natriumhydroxid und 0,02% Magnesiumsulfat, bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe. Die so mit den Bleichchemikalien imprägnierte Pulpe wurde durch einen Scheibenzerkleinerer geleitet und dann in einen modifizierten Flockentrockner eingeführt, der einen Bleichbereich und einen Trocknungsbereich aufwies, wobei eine Dampfabtrennung zwischen den Bereichen und nach dem Trocknungsbereich durchgeführt wurde. Die Temperatur des Trägerdampfes im Bleichbereich betrug 114°C bei einem Überdruck von 64 kPa, und er bestand aus einem gesättigten Überschußdampf, der teilweise aus dem Bleichbereich und teilweise vom Trocknungsbereich kam und der über einen Ventilator in den Bleichbereich so eingeführt wurde, daß eine turbulente Strömung erhalten wurde. Die Verweilzeit der Pulpe im Bleichbereich betrug 9 sec und im Trocknungsbereich 12 sec, und man trocknete auf einen Feststoffgehalt von 90,5%. Die Helligkeit der gebleichten und getrockneten Pulpe war 79,2% SCAN, was für eine thermomechanische Pulpe eine sehr hohe Helligkeit ist. Eine übliche Turmbleichung der Pulpe hätte eine Zuführung von 3% Wasserstoffperoxid und eine Bleichzeit von 2 Stunden erforderlich gemacht.

Beispiel 8

Eine Sulfitgruppe aus Fichtenholz, welche einstufig mit Chlordioxid gebleicht und mit Natriumhydroxid neutralisiert worden war, besaß eine Viskosität von 1150 dm³/kg gemäß SCAN einen Extraktgehalt von 0,42% gemäß SCAN und eine Helligkeit von 69% SCAN. Die Pulpe besaß einen Feststoffgehalt von 30%, und sie wurde mit einer verdünnten Lösung von Natriumhypochlorit und Natriumhydroxid bis zu einer Pulpenkonsistenz von 10% verdünnt und dann bis zur Erreichung eines Feststoffgehaltes von 52% entwässert. Diese entwässerte Pulpe enthielt 0,7% Natriumhyprochlorit, berechnet als aktives Chlor, und 0,5% Natriumhydroxid, bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe. Die Pulpe wurde dann in einem Scheibenzerkleinerer zu Flocken zerschnetzelt und in einem modifizierten Flockentrockner eingeführt, der einen Bleichbereich und einen Trocknungsbereich aufwies. Beim Eintritt in den Bleichbereich war die Temperatur des Trägerdampfes 120°C, entsprechend einem Überdruck von 100 kPa. Die Verweilzeit im Bleichbereich betrug 8 Sekunden, und diejenige im Trocknungsbereich 12 sec. Die verarbeitete Pulpe hatte einen Feststoffgehalt von 90,1%, eine Viskosität von 1105 dm³/kg, einen Extraktgehalt von 0,42% und eine Helligkeit von 89,5%. Aus diesem Beispiel sieht man, daß es im Vergleich zu üblichem Bleichen in Bleichtürmen, bei dem man eine Verweilzeit von mehreren Stunden benötigen würde, erfindungsgemäß möglich ist, Sulfitpulpe in sehr kurzer Zeit zu bleichen, ohne daß ein feststellbarer Abbau der Kohlehydrate stattfindet.

Beispiel 9

Eine halb-gebleichte Kiefer-Sulfatpulpe mit einer Helligkeit von 76% SCAN und einer Viskosität von 945 dm³/kg wurde mit DTPA, Wasserstoffperoxid, Natriumhydroxid und Wasser gemischt, so daß die Pulpenkonsistenz 8% betrug, und die Suspension wurde dann auf einen Feststoffgehalt von 45% eingedickt. Die entwässerte Pulpe enthielt 0,8% Wasserstoffperoxid, 0,2% DTPA und 0,6% Natriumhydroxid. Die Pulpe wurde unter Verwendung eines Scheibenzerkleinerers in Flocken zerschnetzelt und in einen modifizierten Flockentrockner eingeführt, der einen Bleichbereich und einen Trocknungsbereich aufwies. Die Temperatur des Trägerdampfes betrug beim Eintritt in den Bleichbereich 120°C, was einem Überdruck von 100 kPa entspricht. Die Verweilzeit im Bleichbereich war 9 Sekunden und im Trocknungsbereich 12 sec. Die getrocknete Pulpe hatte einen Gehalt an Trockenmaterial von 91,3%, eine Viskosität von 922 dm³/kg und eine Helligkeit von 85% SCAN. Die Viskosität war dementsprechend überraschend hoch, wenn man in Betracht zieht, daß die Helligkeit sogar um 9 Einheiten verbessert war. Dieses Beispiel zeigt, daß es erfindungsgemäß im Vergleich zu einem üblichen Turmbleichverfahren, bei dem man eine Verweilzeit von mehreren Stunden benötigen würde, möglich ist, eine Sulfatpulpe in einer sehr kurzen Zeit zu bleichen, ohne daß ein feststellbarer Abbau der Kohlehydrate stattfindet.

Beispiel 10

Eine gesiebte Fichten-Sulfitpulpe mit einer Helligkeit von 62% SCAN, einer Viskosität von 1140 dm³/kg und einem extrahierbaren Gehalt von 1,88% SCAN wurde zusammen mit Natriumhydroxid und Wasser eingebracht, so daß die Pulpenkonsistenz 10% betrug, und wurde anschließend bis zu einem Trockengehalt von 42% eingedickt. Die Pulpe enthielt 2% Natriumhydroxid. Sie wurde in einen modifizierten Flockentrockner eingeführt, in welchem das Trägermaterial gesättigter Dampf mit einer Temperatur von 115°C war, was einem Überdruck von 69 kPa entspricht. Die Verweilzeit in dem modifizierten Trockner war 12 sec. Anschließend wurde der Dampf in einem Spanabscheider abgetrennt, und die Pulpe über eine Drehventil-Auslaßvorrichtung in den Lagertank eingebracht, wo sie mit heißem Wasser verdünnt wurde. Der Feststoffgehalt der Pulpe betrug beim Austritt aus dem Trockner 39,5%, die Viskosität betrug 1055 dm³/kg, und ihr Gehalt an extrahierbarem Material war 0,38% SCAN. Dieses Beispiel zeigt, daß es erfindungsgemäß möglich ist, eine Sulfitpulpe innerhalb einer sehr kurzen Zeit wirksam zu entharzen. Für die übliche Entharzung in einem Turm benötigt man mindestens 1 Stunde.

Beispiel 11

Bei diesem Beispiel wurde die Bleichung unter Überdruck in einer geschlossenen Verarbeitungsapparatur, die innen eine Förderschnecke enthielt, getestet. Der turbulente Fluß der Pulpe durch die Bearbeitungsapparatur wurde in diesem Fall mechanisch bewerkstelligt. Die Förderschnecke befand sich am Boden der Bearbeitungsapparatur und war in diesem Fall horizontal gelagert, wobei die Förderschnecke die Pulpe mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 m/sec durch die Apparatur zu einem Druckspanabscheider beförderte, der direkt mit dem Entladungsende verbunden war. Dieser Spanabscheider war selbst wieder mit einer Schneckenzuführung versehen, um die Verweilzeit der Pulpe in dem Spanabscheider einzuregulieren.

In einer thermomechanischen Zellstoffmühle wurde Fichtenpulpe mit einem Feststoffgehalt von 33% direkt aus dem Scheibenzerkleinerer entnommen, in welchem die Pulpe zerfasert worden war, und diese Pulpe wurde einem chemischen Mischer zugeführt, der unter dem gleichen Überdruck stand, wie der Scheibenzerkleinerer, nämlich 150 kPa. Die folgenden Materialien, berechnet als Prozent des Gewichtes der Pulpe, wurden in die Pulpe eingemischt: 3% H₂O, 5% Na₂SiO₃, 1,5% NaOH; 0,02% MgSO₄ · 7 H₂O₂ und 0,2% DTPA. Sobald die Bleichchemikalien hineingemischt worden waren, hatte die Pulpe einen Trockengehalt von 32% und eine Temperatur von 110°C. Die mit den Bleichchemikalien vermischte Pulpe wurde dann mit Hilfe einer Pumpe für hohe Pulpenkonsistenz zwecks Bleichung in die oben beschriebene Bearbeitungsapparatur transportiert. Die gesamte Verweilzeit in dieser Apparatur wurde zu etwa 6 sec berechnet. Die Pulpe wurde dann aus der Apparatur zu einem Druckspanabscheider befördert, um den Dampf abzutrennen, und man ließ den vom Dampf abgetrennten Zellstoff nach unten in den Schneckenentlader fallen. Die Zeit, die zum Durchtreten durch den Spanabscheider und den Schneckenentlader benötigt wurde, wurde zu etwa 3 sec abgeschätzt.

Der aus dem Schneckenentlader kommende Zellstoff hatte eine Temperatur von 96°C, eine Pulpenkonsistenz von 32% und enthielt 0,06% an restlichem Peroxid. Nach dem Verdünnen mit kaltem Wasser bis zu einer Pulpenkonsistenz von 4% wurde der pH-Wert der so erhaltenen Zellstoffsuspension gemessen, und er betrug 8,1. Die verdünnte Pulpe wurde dann in einer Zentrifuge bis zu einer Pulpenkonzentration von etwa 30% entwässert und auf einen Feststoffgehalt von 92,4% getrocknet. Die Helligkeit des so erhaltenen Zellstoffes wurde gemessen und es zeigte sich, daß sie 74,3% ISO betrug, was unter Berücksichtigung der kurzen Bleichzeit und der relativ einfachen Ausgestaltung der Bleichvorrichtung, die verwendet worden war, als überraschend hoch betrachtet werden muß.

Beispiel 12

Die gleiche Bleichapparatur, wie in Beispiel 11 wurde in diesem Beispiel verwendet, mit der Ausnahme, daß die Bleichchemikalien nicht in einem speziellen chemischen Mixer vermischt wurden, sondern daß sie in der thermomechanischen Zellstoffmühle in einen Scheibenzerkleinerer gegeben wurden, in welchem die Holzspäne zu der Pulpe zerfasert wurden. Der Überdruck in diesem Scheibenzerkleinerer betrug in diesem Fall 120 kPa und entsprach einer Temperatur von 123°C. Die Bleichchemikalien wurden an unterschiedlichen Stellen entlang des Radius der Mahlscheibe zugesetzt. 0,15% DTPA und 3% H₂O₂ wurden so in der Nähe des Zentrums der Mahlscheiben zugemischt, während 1% Natronlauge an einer Stelle in der Hälfte des Radius der Scheibe zugesetzt wurde und 3,0% Na₂SiO₃ an einer Stelle etwa 5 cm vom äußeren Rand der Scheibe entfernt zugegeben wurde. Die Mengen an Chemikalien, die zugesetzt wurden, beziehen sich auf die Gewichtsprozent an trockenem Zellstoff.

Die Pulpe, die durch das Zerfasern im Scheibenzerkleinerer erhalten wurde, wurde zu dem Druckspanabscheider geblasen, der mit einer Behandlungsapparatur verbunden war, welche innen mit einer Förderschnecke versehen war. Während des Durchtritts durch den Druckspanabscheider und die Bearbeitungsapparatur wurde der Überdruck von 120 kPa auf 50 kPa erniedrigt, und dadurch wurde auch die Temperatur von 123°C auf 111°C gesenkt. Nach einer Verweilzeit von 4 sec in der Bearbeitungsapparatur wurde der Zellstoff zu einem zweiten Spannabscheider geblasen, um den Dampf vom Zellstoff abzutrennen. Nach dem Durchtritt durch diesen Spanabscheider wurde die Temperatur im Zellstoff gemessen und betrug 95°C; der Gehalt an restlichem Peroxid war 0,14%. Die Pulpenkonsistenz war 36%. Nach dem Verdünnen mit Wasser bis zu einer Pulpenkonsistenz von 4% wurde der pH-Wert der Zellstoffsuspension zu 8,2 bestimmt. Die verdünnte Zellstoffsuspension wurde dann in einer Zentrifuge bis zu einer Pulpenkonsistenz von etwa 30% entwässert und man trocknete bis zur Erreichtung eines Feststoffgehaltes von 91,8%. Die Helligkeit des so erhaltenen Zellstoffes wurde bestimmt und sie betrug 74,6% ISO.

Bei der Herstellung von thermomechanischen Pulpen ist es also möglich, die Bleichchemikalien bereits im Scheibenzerkleinerer zuzusetzen, und wenn man das erfindungsgemäße Verfahren anwendet, ist es dennoch möglich, eine überraschend helle Pulpe in kurzer Zeit und unter Verwendung einfacher Bleichapparaturen zu erhalten.

Die obigen Beispiele zeigen dementsprechend, daß es das erfindungsgemäße Verfahren dann, wenn es für die Bleichung angewendet wird, ermöglicht, sowohl mechanische als auch chemische Pulpen während des Tranportes der Pulpe zusammen mit Dampf unter Überdruck mit etwaigen nachfolgendem Trocknen zu bleichen. Neben dem Bleicheffekt erhält man dabei auch Überschußdampf, der für verschiedene Zwecke verwendet werden kann, und der zu einer guten Wirtschaftlichkeit des Verfahrens bezüglich der Erhitzung führt. Die Kosten für Bleichchemikalien sind beim erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls gering. Wenn man es für die Extraktion anwendet, dann erhält man die Möglichkeit, eine wirksame Extraktionsreaktion während einer sehr kurzen Zeit durchzuführen, während die Pulpe durch Dampf bei Überdruck zugeführt wird. Bei beiden Arten der Reaktion führt die rasche Reaktionszeit ferner dazu, daß die Investitionskosten für die Apparatur gering sind und daß der Bedarf an Gebäuden zur Unterbringung der Apparaturen minimal ist. Durch die Verwendung von hohen Konzentrationen bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden auch Vorteile bezüglich einer Schonung der Umwelt erreicht.

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von Cellulosepulpen durch Bleichen oder Extraktion, wobei die Pulpe in feinverteilter Form mit Chemikalien behandelt und getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die feinverteilte Pulpe, welche mit den Chemikalien versehen ist und eine Konsistenz von 30 bis 65% aufweist, kontinuierlich in eine Bearbeitungsapparatur eingeführt wird, in der ein Überdruck von 5 bis 400 kPa und eine Atmosphäre vorliegt, die im wesentlichen aus Dampf besteht und einen Sauerstoffgehalt von weniger als 1 Volumen-%, sowie eine Temperatur im Bereich von 100 bis 150°C aufweist, und daß die Pulpe rasch durch die Bearbeitungsapparatur unter im wesentlichen turbulenten Strömungsbedingungen und mit einem im wesentlichen unveränderten Trockengehalt bewegt wird, und daß die zugeführten Chemikalien während des Durchgangs des Zellstoffs durch die Apparatur mit ersterem so zur Reaktion gebracht werden, daß diese Chemikalien im wesentlichen verbraucht sind, sobald die Bewegung beendet ist, worauf die Pulpe aus der Bearbeitungsapparatur entladen und nach gegebenenfalls weiteren chemischen Behandlungsschritten getrocknet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trocken-Feststoffgehalt der Pulpe während deren Durchgang durch die Bearbeitungsapparatur um höchstens 8-%-Einheiten, vorzugsweise um höchstens 6-%-Einheiten geändert wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulpe vor dem Eintritt in die Bearbeitungsapparatur einer Entwässerung bis zur Erreichung einer Pulpenkonsistenz von über 45% unterworfen wird, um die Chemikalien zu entfernen, und der Zellstoff in Flockenform überführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulpe bei einem Überdruck von 100 bis 200 kPa mit Bleichchemikalien gebleicht wird, daß die Dampfatmosphäre hergestellt wird, indem man Dampf zuführt, und daß der Dampf von der Pulpe entfernt wird, nachdem diese aus der Bearbeitungsapparatur entladen wurde, wobei der Dampf dann in diese Apparatur zurückgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Cellulosepulpe eine Hochausbeute-Pulpe und als Bleichchemikalie ein Peroxid oder ein Diothionit eingesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Pulpe vor dem Eintritt in die Bearbeitungsapparatur mit einem Komplexierungsmittel imprägniert, bis zu einer Konsistenz von über 10%, vorzugsweise 15 bis 35%, entwässert, mit einer Bleichlösung imprägniert, preßt und in Flockenform überführt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulpe bei einem Überdruck von 50 bis 300 kPa, vorzugsweise 100 bis 200 kPa, mit einer Alkalilösung behandelt wird, die Dampfatmosphäre bereitgestellt wird, indem man Dampf zuführt und daß der Dampf von der Pulpe abgetrennt wird, nachdem diese aus der Bearbeitungsapparatur entladen wurde, wobei der Dampf in die Apparatur zurückgeführt wird und die behandelte Pulpe anschließend gewaschen und nach einem gegebenenfalls vorgesehenen Bleichvorgang getrocknet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sulfitpulpe mit Natriumhydroxid-Lösung extrahiert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung in einem Flockentrockner durchgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung in dem Flockentrockner mit überhitztem Dampf als sogenannte Gegendrucktrocknung durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Überschußdampf aus dem Trockner zum Chemikalien-Behandlungsschritt zurückgeführt wird.