DE3118384C1 - Verfahren zum Bleichen von chemisch hergestelltem Zellstoff mit Ozon - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bleichen von chemisch hergestelltem Zellstoff mit Ozon im Zusammenhang mit einem Faservereinzelungsvorgang.

Unter chemisch hergestelltem Zellstoff wird ein Zellstoff verstanden, der ausgehend von zerhacktem Holz, durch Kochen mit Alkali oder Säure in der Regel in NaOH, Na2S und Na2CO3 einerseits oder Kalziumoder Magnesium- oder Natrium- oder Ammonium-Bisulfitlösung andererseits erzeugt wird. Es lösen sich hierbei Lignine und Kohlehydrate des Holzes, die durch Waschen vom Zellstoff abgetrennt werden. Die Ablaugen werden auf 50 bis 60% Feststoffgehalt aufkondensiert und verbrannt. Durch die Verbrennung kann ein Teil des Energiebedarfs des Prozesses gedeckt werden.

Der Ligningehalt des in der Kochung weitgehend von Lignin befreiten Zellstoffs muß jedoch für die Herstellung von hochwertigem, holzfreiem Papier noch weiter gesenkt werden. Dies erfolgt durch Bleichen, wobei das Restlignin in Wasser- und/oder alkalilösliche Verbindungen überführt wird und der Stoff eine hellere Farbe erhält.

Bisher war es üblich, in einer ersten Bleichstufe den Zellstoff bei einer Konsistenz von ca. 3% mit einer wäßrigen Chlorlösung zu behandeln. 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% Stockdichte, erhöhten Temperaturen und Verweildauern von mehreren Stunden pro Bleichstufe und teilweise zwischengeschalteten Alkali-Extraktionen 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 Ablaugen nicht unter wirtschaftlichen Bedingungen eingedampft und verbrannt werden.

Es ist auch möglich, anstelle von Chlor Peroxid oder Sauerstoff zu verwenden. Die Anwendung muß jedoch in Gegenwart von Alkali stattfinden, wodurch sich in den nachfolgenden Bleichstufen oder bei der Chemikalienrückgewinnung Schwierigkeiten ergeben, sofern es sich um Sulfitzellstoffe handelt, die mit Kalzium oder Magnesium als Base hergestellt wurden. Außerdem kann die Restdelignifizierung aus technologischen Gründen nicht so weit durchgeführt werden, wie wünschenswert wäre.

ίο Es wurde schon in Betracht gezogen, Ozon als Bleichmittel einzusetzen, weil es eine Herabsetzung der Umweltbelastung durch Abwässer erwarten läßt. Hierbei wurde Papiermasse unmittelbar nach einer oder mehreren Behandlungsstufen im Scheibenschleifer bei einer Massenkonsistenz von 15—60% mit Ozon behandelt (DE-OS 24 44 475). Man hat auch bereits vorgeschlagen, der Sauerstoffbleichstufe bei Sulfit- oder Sulfatzellstoff eine Ozonstufe nachzuschalten (Casey »Pulp and Paper« Band 1 (1980) Seite 694). Die Ozonbleiche konnte sich jedoch nicht durchsetzen, weil es insbesondere bei Sulfatzellstoffen nicht gelang, den Ozonverbrauch auf ein wirtschaftlich vertretbares Maß zu senken und weil es ferner nicht gelang, beide üblichen Arten von chemisch hergestellten Zellstoffen, nämlich Sulfit- und Sulfatzellstoff, mit gleich gutem Erfolg zu bleichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß eine Verbesserung des Bleichverfahrens hinsichtlich der Umweltbelastung erzielt wird. Dabei hat sich gezeigt, daß zusätzlich zu dem angestrebten Erfolg auch die Arbeitsdauer und der apparative Aufwand bei dem Verfahren nach der Erfindung erheblich vermindert wird.

Die genannte Aufgabe löst das erfindungsgemäße Verfahren auf überraschend einfache und wirtschaftliche Weise dadurch, daß der Zellstoff während er einem Faservereinzelungsvorgang unterzogen wird oder daran anschließend, mit Stickoxiden oder auch Salpetersäure und Ozon behandelt wird. Auf diese Weise ist es möglich, beide Typen von Zellstoff — Sulfit- und Sulfatzellstoff — zu delignifizieren. Der Einsatz der Arbeitsmittel Stickoxid oder Salpetersäure und Ozon läßt sich den jeweiligen Gegebenheiten anpassen. So kann z. B. Sulfatzellstoff in einer ersten Stufe mit Stickoxid oder Salpetersäure und in einer zweiten Stufe mit Ozon behandelt werden, wobei durch optimale Dosierung der Arbeitsmittel und zweckmäßige Zuführung mit größter Wirtschaftlichkeit gearbeitet werden kann. Es ist möglich, den Zellstoff zwischen den beiden Behandlungsstufen einer Alkali-Extraktion zu unterziehen, so daß das Ozon nur noch danach verbliebene Lignin-Reste zu bleichen hat. Das in der Ozonbehandlungsstufe angegriffene Lignin ist wasserlöslich.
Falls der betreffende Zellstoff dazu geeignet ist, kann die Behandlung mit Stickoxid und Ozon auch gleichzeitig erfolgen.

Auch andere Abwandlungen der Verfahrensdurchführung sind denkbar, z. B. in der Weise, daß einer ersten Stickoxid- oder Salpetersäurebehandlung eine zweite, kombinierte Stickoxid-Ozonbehandlung folgt und — gegebenenfalls nach einer Alkali-Extraktion — mit Ozon weiterbehandelt wird.

Der Einsatz von Stickoxiden, der z. B. bei Sulfit-Zellstoffen sehr reduziert werden kann oder ganz unterbleiben kann, belastet die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens nicht in nennenswertem Umfang, weil Stickoxide preiswert zu kaufen oder zu erzeugen sind.

Während bisher die bei der konventionellen Bleiche anfallenden Abwasser ungeklärt der Vorflut zugeführt werden, können bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Ablaugen in den allgemeinen Ablaugen-Kreislauf gegeben und letztlich verbrannt werden.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Einrichtungen sind einfach. Zum Vermischen von Stickoxid und Ozon mit Zellstoff bei gleichzeitiger Faservereinzelung kann ein geeigneter Refiner verwendet werden, der mit Zuführungen für das betreffende Gas oder Gasgemisch ausgestattet ist. Wenn mehrere Zumischungen der Gase 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 Gaszufuhr in den Bereich des Gebläseläufers erfolgt.

Das Verfahren wird anhand der folgenden Beispiele erläutert:

In einer ersten Stufe werden 2% Stickoxid bei Raumtemperatur oder ε ber bei erhöhten Temperaturen zur Einwirkung auf einen Fichtenholzsulfatzellstoff mit einer Kappazahl von ca. 30 gebracht während dieser einen Refiner durchläuft. Die Konsistenz des Zellstoffs • kann in dieser Behandlungsstufe zwischen 10 und 50%, vorzugsweise bei 35% liegen. Hierdurch wird das nach dem Kochen noch vorhandene Restlignin so weit abgebaut, daß es bei der späteren Wäsche teilweise mit Wasser, besser aber mit einer wäßrigen Alkalilösung '■■ entfernt werden kann. Die Kappazahl des Zellstoffs wird dabei um etwa 15 Einheiten reduziert. Auf die anschließende Behandlung des hochkonsistenten Stoffes mit Ozon spricht das noch vorhandene Restlignin genauso wie Sulfitlignin an, so daß bei Zufuhr von nur ' j 1 % Ozon bei Raumtemperatur der Weißgrad des Zellstoffs sich um 20—25 Weißgradpunkte erhöht. Nach einer Wäsche des Zellstoffs ohne zusätzliche Chemikalien liegt die Kappazahl des Zellstoffs unter 5. Die Endbleiche auf höchste Weißgrade kann, falls erforderlieh, mit geringen Mengen konventioneller Bleichmittel durchgeführt werden.

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bleichen von chemisch hergestelltem Zellstoff mit Ozon im Zusammenhang mit einem Faservereinzelungsvorgang, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellstoff, während er einem Faservereinzelungsvorgang unterzogen wird oder daran anschließend, mit Stickoxiden oder Salpetersäure einerseits und Ozon andererseits behandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellstoff in einer ersten Stufe mit Stickoxiden oder Salpetersäure und in einer zweiten Stufe mit Ozon behandelt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellstoff zwischen den beiden Behandlungsstufen einer Alkali-Extraktion unterzogen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellstoff gleichzeitig mit Stickoxid und Ozon behandelt wird.