DE3110882C2

DE3110882C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Bleichen von chemisch hergestelltem Zellstoff mit Ozon

Info

Publication number: DE3110882C2
Application number: DE3110882A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Prof. Dr. 2057 Reinbek Patt; Joachim von 4152 Kempen Schnakenburg; David Long Kuo 2000 Hamburg Wang
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1981-03-20
Filing date: 1981-03-20
Publication date: 1983-07-07
Also published as: DE3110882A1; NO820918L; FR2514382A1; SE8200826L; FI820395L; JPS57161186A; BR8201537A; ZA82985B

Abstract

Chemisch hergestellter Zellstoff wird bisher mit Hilfe von Chlor gebleicht, wobei die Chlorierung in einem Reaktor durchgeführt wird, in dem die Mischung aus Zellstoff-Suspension und Chlorlösung bis zu 60 Minuten verbleibt. Das Restlignin wird danach mit Natronlauge extrahiert; die relativ dunkle Fasermasse wird mit Hypochlorit oder dergleichen in einem mehrstündigen Prozeß zu einem verkaufsfähigen Halbstoff gebleicht. Dabei entstehen chlorhaltige, mit organischen Substanzen belastete Abwässer mit hohem BSB und biologisch nur schwer abzubauenden Stoffe. Das Bleichverfahren nach der Erfindung besteht darin, daß chemisch hergestellter Zellstoff mit Ozon vermischt wird, während der Zellstoff gleichzeitig einem Faservereinzelungsvorgang unterzogen wird. Der Ablauf des Bleichens wird hierdurch beschleunigt, obwohl nur relativ geringe Ozonmengen verbraucht werden. Insbesondere wird die Ausbeute erhöht und der CSB der Gesamtbleiche erheblich reduziert. Ferner verringert sich die benötigte Mahlenergie wesentlich.

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bleichen von chemisch hergestelltem Zellstoff mit Ozon im Zusammenhang mit einem Verfeinerungsvorgang.

Unter chemisch hergestelltem Zellstoff wird ein Zellstoff verstanden, der ausgehend von zerhacktem Holz, durch Kochen mit Alkali oder Säure, in der Regel in NaOH, Na?S und NaiCOj einerseits und Kalzium oder Magnesium andererseits, erzeugt wird. Dieser chemisch hergestellte Zellstoff ist weitgehend von Lignin befreit Er wird für die Herstellung von hochwertigem, holzfreiem Papier benötigt

Bisher wird der Zellstoff nach dem Kochen einer mehrstufigen Bleiche unterzogen, bei der eine etwa 3% Feststoff aufweisende Suspension mit wäßriger Chlorlösung zusammengebracht wird. Die Chlorierung wird in einem Reaktor durchgeführt, in dem die Suspension ca. 30 bis 60 Minuten verbleibt Dabei reagiert das Chlor mit dem Restlignin, das anschließend mit NaOH extrahiert wird. Die fast ligninfreie relativ dunkle Fasermasse wird mit Hypochlorit, Chlordioxid oder Peroxid, bei etwa 10% Stoffdichte, erhöhten Temperaturen und Verweildauern von mehreren Stunden pro Bleichstufe zu einem verkaufsfähigen Halbstoff gebleicht Nachteilig an dieser bekannten Verfahrensweise ist, daß chlorhaltige mit organischen Substanzen belastete Abwässer mit hohem BSB (biologischem Sauerstoffbedarf) sowie sehr schwer biologisch abbaubare Stoffe, wie chlorierte Phenole, anfallen. Aufgrund ihrer großen Korrosivität können solche Abiaugen auch nicht unter wirtschaftlichen Bedingungen eingedampft und verbrannt werden. Wenn anstelle von Chlor Peroxid oder Sauerstoff verwendet ^werden, muß die Reaktion in Gegenwart von Alkali durchgeführt werden. Je nachdem in welcher Form dieses Alkali eingesetzt wird, kann es in den nachfolgenden Bleichstufen oder aber bei der Chemikalienrückgewinnung zu Problemen führen. Außerdem ist bei diesen Bleichen der unter ökonomischen Gesichtspunkten erreichbare Delignifizierungsgrad wesentlich geringer als beim Einsatz von Ozon, wodurch sich die Abwasserbelastungen vergrößern.

Es ist bekannt, mechanisch oder thermomechanisch hergestellten Faserstoff mit Ozon zu behandeln (DE-OS 28 45 025). Hierbei wird das Ozon nach dem Verfeinern des Faserstoffs, was in einem Scheibenrefiner geschieht, zugeführt, u.Z. erfolgt dies in einem Hochkonsistenz-Reifungsreaktor, in welchem der Faserstoff in alkanischem Milieu 10 bis 30 Minuten verweilt Danach wird der Holzstoff in einem weiteren Refiner auf einen für die Herstellung des Endproduktes erforderlichen Mahlgrad gebracht Zweck dieser bekannten Ozonbehandlung ist es, den für die zweite Mahlung erforderlichen Energiebedarf zu reduzieren. Die Probleme der Umweltbelastung werden bei dem bekannten Verfahren nicht berücksichtigt

Es ist auch bekannt Holzstoffe in einem zweistufigen Verfahren zu bleichen, wobei in fcsier ersten Stufe Peroxid und einer darauffolgenden Stufe Ozon angewendet wird Der Peroxid wird vor oder während des Feinmahlens zugesetzt Da Peroxide dem Stoff in wäßriger Lösung zugesetzt werden müssen, wird der Refiner als Mischer benutzt, während die Bleiche selbst außerhalb des Reaktors durchgeführt wird und zwischen 61 Minuten benötigt (DE-AS 20 58 232).

Bei einem anderen Bleichverfahren wird Peroxid in einem alkalischen Milieu und unter hohen Temperaturen einem durch einen Refiner fließenden Faserstoff zugemischl. Es handelt sich um Arbeitsbedingungen, die nicht nur von denen einer Ozonbleiche völlig verschieden sind, sondern die es aufgrund der hohen Temperatur auch nicht gestatten, Ozon einzusetzen (DE-OS 27 52 081).

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei wesentlicher Verringerung der Umweltbelastung durch

Abwasser schnell und unter praktisch restlosem Verbrauch des Ozon* abläuft Diese Aufgabe löst das Verfahren nach der Erfindung durch die in den Ansprüchen 1 bis 7 angegebenen Maßnahmen,

Dadurch, daß die Vermischung von Zellstoff und Ozon bei einem Faserverfeinerungsvorgang durchgeführt wird, gelangt das Ozon an die durch die mechanische Behandlung besonders aufnahmefähig gemachten Fasern und wirkt dort sehr schnell intensiv, so daß einerseits eine Beschleunigung des Verfahrensablaufs gegenüber anderen Verfahren erzielt wird und man andererseits mit relativ geringen Ozonmengen auskommt Eine günstige Nebenerscheinung ergibt sich dadurch, daß das unvermeidlicherweise mit dem Ozon im Gasstrom vorhandene Stickoxid die Delignifiziening verbessen.

Die Intensität der Einwirkung des Ozons auf den Zellstoff kann in Abhängigkeit von dem verarbeiteten Material durch Wahl einer geeigneten Verweilzeit des Gemisches in einem Zwischenpuffer eingestellt werden. Dabei kann es ratsam sein, mit einer Oberschußmenge an Ozon zu arbeiten.

Die Trennung von Stoff und Gas findet in einem Gasabscheider statt der gleichzeitig als Vorwäscher dient Dabei treten keine Ozon-Emissionen auf, weil etwa vorhandene Ozonreste durch im Waschwasser befindliche organische Substanzen zerstört werden. Da die Zellstoffwäsche ohne Alkali-Zusätze erfolgt kann die dabei anfallende organische Substanz zusammen mit den Kocherei-Ablaugen eingedampft und verbrannt werden. Insgesamt wird die CSB/BSB-Umweltbelastung um mehr als die, Hälfte der bei der konventionellen Bleiche abgegebenen Belast>>ngsstof^re reduziert Die Ausbeute an Zellstoff wird erhöht und der Zellstoff erhält durch die Ozonbehandlung eine bessere Festigkeit Die zur Mahlung des Stoffes erforderliche Energie verringert sich.

Beispiel
Zum Beispiel kann ein Buchensulfitzellstoff mit einer Kappazahl von 20 mit Hilfe von t % Ozon/atro Stoff auf eine Kappazahl von 5 gebleicht werden. Das gelöste Lignin kann in einer Wäsche ohne Alkalizusatz aus dem Stoff entfernt werden. In einer weiteren Bleichstufe kann ein Weißgrad von etwa 90% ISO diiirch Einsäte von etwa 0,9% aktivem Chlor in Form von Hypochlorit erreicht werden. Das gleiche Ergebnis ist auch durch Einsäte der gleichen Menge an aktivem Chlor in Form von CIO2 zu erreichen. Bei konventioneller Bleiche

ι» dieses Stoffes mit Chlor fallen ca. 70 kg CSEI/to Zellstoff an. Bei Rückführung der Abwässer der Ozoiistufe in den allgemeinen Ablaugenkreis reduziert sich der CSB der Gesamtbleiche! auf ca. 20 kg/to Zellstoff. Die Ausbeute liegt im Vergleich zur konventionellen Bleiche um 2%, > die Festigkeit: um 10—20% höher, die benötigte Mahlcnergie reduziert sich auf die Hälfte.

Obgleich die Bleiche bis auf höchste Weißgrade nicht in nur einer Stufe durchführbar ist verringert sich dennoch die Anzahl der Bleichstufen der Gesamtbieiehe. Schließlich läuft der Vorgang wegen der schnellen Reaktion in kürzester Zeit und bei Raumtemperatur ab. Dis zur Durchführung des Verfahrens benötigten Aggregate sind daher wesentlich kleiner als die bisher üblichen und !erfordern keine Zufuhr von Reaktionsenergie.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Vorrichtung ist einfach. Sie besteht im wesentlichen aus einer mit rotierenden Prallflächen ausgestatteten Verfeinerungs&in. ichtnng,

JO mit deren nach außen gasdicht abgeschlossenem Innenraum eine Ozon liefernde Einrichtung in Verbindung steht Wenn mehrere Zumischungen von Ozon erforderlich oder ratsam sind, kann, sobald! die Fasern ausreichend aufgeschlossen sind, als Mischaggregat ein Gebläse verwendet werden, das für den Weitertransport des Stoffes sorgt wobei die Ozonzufuhr in den Bereich des Gebläseläufers erfolgt Zweckmäßig wird das Stoff-Gasgemisch nach dem Durchgang durch die Faserverfeinerungseinrichtung in eine Vorwascheinrichtung geleitet

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bleichen von chemisch hergestelltem Zellstoff mit Ozon im Zusammenhang mit einem Verfeinerungsvorgang, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellstoff mit Ozon vermischt wird, während er gleichzeitig dem Verfeinerungsvorgang unterzogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Intensivierung der Einwirkung des Ozons auf den Zellstoff diese gemeinsam in einer Verweüzone beläßt

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Ozon im Oberschuß zugeführt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bei gleichzeitiger Ozonzumischung erfolgende Verfeinerung mehrfach aufeinanderfolgend durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Verfeinerung frisches Ozon zugemischt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung des Stoff-Gasgemisches in einer anschließenden Vorwäsche mit Wasser durchgeführt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Vormaterial chemisch hergestellter Zellstoff von 20 bis 50%, vorzugsweise 30 bis 40% Feststoffgehalt verwendet wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Bleichen von chemisch hergestelltem Zellstoff nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer mit rotierenden Prallflächen ausgestatteten Verfeinerungseinrichtung besteht, mit deren nach außen gasdicht abgeschlossenem Innenraum eine Ozon liefernde Einrichtung in Verbindung steht

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn- *o zeichnet, daß der Verfeinerungseinrichtung ein Zwischenpuffer nachgeschaltet ist

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenpuffer ein Rohr ist

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Hintereinanderschaltung von mehreren Verfeinerungseinrichtungen mindestens eine der nachgeschalteten Einrichtungen zum Faserverfeinern mit einem Gebläse so ausgestattet ist

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis II, gekennzeichnet durch eine Vorwascheinrichtung, in die das Stoff-Gasgemisch nach dem Durchgang durch die Faserverfeinerungseinrichtupg(en) geleitet wird.