DE3333219C2

DE3333219C2 - Verfahren zum Bleichen von Hochausbeute-Zellstoffpulpen mittels Peroxiden unter Recyclisierung der Ablaugen

Info

Publication number: DE3333219C2
Application number: DE3333219A
Authority: DE
Inventors: Tjell-Åke Sörberge Hägglund
Original assignee: SCA Development AB
Current assignee: SCA Development AB
Priority date: 1982-09-14
Filing date: 1983-09-14
Publication date: 1986-10-23
Also published as: FR2537177A1; DE3333219A1; FI74054B; AU1837983A; SE8205241D0; IT1170488B; JPS5966589A; NL8303159A; SE8205241L; NO833282L; AU554072B2; SE451606B; FR2537177B1; FI833246A0; IT8348965A0; FI833246A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bleichen von in hohen Ausbeuten erhaltenen Pulpen mit Peroxiden. Es war bisher bekannt, mechanische Pulpen mit Peroxid zu bleichen, jedoch wird nach diesen Methoden das Bleichen in einer einzigen Stufe durchgeführt. Erfindungsgemäß wird die Bleichstufe in zwei oder mehrere Phasen mit dazwischenliegender Entwässerung und Chemikalienzusatz aufgeteilt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Methode beim Bieichen ve" in hoher Ausbeute hsr^ests!!**¹" r^AJ!nir»cii_ u-m; Zellstoffpulpen mit Hilfe von Peroxiden.

Es ist seit langem bekannt, mechanische Pulpen durch Peroxide zu bleichen. Im Prinzip wird das Bleichen durchgeführt, indem das in einer Raffinationsvorrichtung oder in einer Mahlvorrichtung zerfaserte Holzrohmaterial im Anschluß an eine mögliche Klassierung und Entwässerung in einer einzigen Stufe durch Zusatz verschiedener Bleichchemikalien gebleicht wird. Das Bleichen wird in speziellen Bleichtürme durchgeführt, in denen die Pulpe kontinuierlich zusammen mit zugesetzten Chemikalien befördert wird, die umgesetzt werden mit und/oder zur Auflösung führen von Komponenten, die zu einer dunklen Färbung der Pulpe Anlaß geben. Es erwies sich bei diesem Typ des Bleichens als vorteilhaft und in zahlreichen Fällen als erforderlich, die Bleichchemikalien in relativ großem Überschuß zuzusetzen. Um die Bleichmethode konkurrenzfähig zu machen und

ίο Verunreinigungen des Rezipienten zu vermeiden, die eine Emission der Bleichablaugc beinhalten würde, wurde es als notwendig erachtet, die nach der Bleichstufe abgepreßte Ablauge wieder zu verwenden. Eine derartige Wiederverwendung wird bewirkt, indem die Ablauge zu der Bleichstufe nach Ergänzung mit frischen Chemikalien recyclisiert wird.

Die Bleichchemikalien bestehen primär aus Wasserstoffperoxid oder anderen Peroxiden und Alkali. Die Mengen von beiden derselben werden entsprechend dem jeweiligen Pulpentyp eingestellt. Es erwies sich als notwendig, zusätzlich auch bestimmte Silicate zuzugeben, um das Peroxid zu stabilisieren, das anderenfalls rasch zerfällt. Dieser Zusatz ist nicht problemlos, insbesondere im Hinblick auf die Verkrustung bzw. Belagbildung, die er in den Verdampfungsvorrichtungen verursachen kann, die zum Verdampfen der in dem Bleichabschnitt verwendeten Ablauge verwendet werden.

Wird das Holzrohmaterial in Form von Chips bzw. Spänen oder Klötzen in der Raffinationsvorrichtung oder der Vermahlungsvorrichtung zerfasert, dringen unvermeidliche bestimmte Verunreinigungen in die Pulpe ein. Unter diesen Verunreinigungen sind Schwermetalle wie Eisen und Mangan, da sie die Pulpe verfärben und den Peroxidabbau katalysieren, unangenehm. Zur Lösung dieses Problems hielt man es für erforderlich, bestimmte Komplexbildner z. B. EDTA zu der Bleichflüssigkeit zuzugeben.

Die Bleichflüssigkeit mit den angegebenen Komponenten wird in einem speziellen Chemikalienbehälter zubereitet und zusammen mit der Pulpe dem Bleichturm, wie vorstehend angegeben, zugeführt.

Diese Methode umfaßt, wie erwähnt, das Problem, daß ein hoher Überschuß an Chemikalien erforderlich ist, um eine ausreichende Menge Chemikalien während des gesamten Reaktionsprozesses zur Verfügung zu haben. Trotz der Verwendung großer Überschüsse erwies es sich aufgrund des hohen Verbrauchs zu Beginn der Bleichstufe als schwierig, eine ausreichende Menge, insbesondere an Peroxid und Alkali, bei der Endphase der Bleichstufe zur Verfügung zu haben.

Gemäß einem früher empfohlenen Peroxidbleichverfahren werden die Bleichchemikalien direkt in die Raffinationsvorrichtung zugegeben, in der das Holzrohmaterial in Form von Spänen mechanisch zerfasert wird. Es wurde auch empfohlen, dieses Bleichen in zwei aufeinanderfolgenden Raffinationsstufen durchzuführen.

Es kann ferner erwähnt werden, daß es bereits empfohlen worden ist, das Holzrohmaterial geeigneterweise in Form von Spänen mit peroxidenthaltenden Flüssig-

fco keiten vorzubehandeln wobei diese Behsndlun^of vor der Zerfaserung der Späne zur Pulpe durchgeführt wird und wobei die Behandlungsflüssigkeit an verschiedenen Stellen zugeführt werden kann. Die Späne per se können auch mit anderen Chemikalien, z. B. Sulfiten, vorbehandelt werden, um bestimmte für jede Chemikalie spezifische Wirkungen zu erzielen. Derartige Vorbehandlungen liegen jedoch außerhalb des Bereichs der Erfindung und werden daher vorliegend nicht abgehandelt.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, das vorstehende Problem eines Oberschusses an Chemikalien zu Beginn der Bleichstufe und das Problem, das durch den raschen Verbrauch von Chemikalien bei Beginn der Stufe entsteht und dazu führt, daß eine zu geringe Menge, insbesondere an Peroxid und Alkal.\ während der Endphase der Stufe verfügbar ist, zu lösen. Diese Probleme werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Peroxid und Alkaliprofil so gleichmäßig als möglich während der gesamten Bleichstufe auf einem dem jeweiligen Pulpentyp angepaßten Niveau aufrechterhalten wird. Hierbei ist es möglich, das Bleichen in einer einzigen Stufe durchzuführen.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Bleichen von Hochausbeute-Zellstoffpulpen mittels Peroxiden unter Recyclisierung der Ablaugen, dadurch gekennzeichnet, daß das Bleichen in zwei oder mehreren Phasen unter Entwässerung und chemischem Zusatz zwische zumindest zwei der Phasen durchgeführt wird, wobei die Entwässerung zwischen den Phasen bis auf einen Trockengehalt von zumindest 20%, vorzugsweise 25—45%, durchgeführt wird, daß der pH-Wert und/ oder die Peroxidkonzentration in der Bleichflüssigkeit vor jeder Phase für den jeweiligen Pulpentyp eingestellt wird bzw. werden, und daß nach beendetem Bleichen die Pulpe auf einen Trockengehalt von zumindest 40%, vorzugsweise 45—50%, geeigneterweise mit Hilfe einer Walzenpresse entwässert wird.

In vorliegendem Zusammenhang ist es wichtig, die Bedeutung des Ausdruckes »Stufe« (im Gegensatz ?u »Phase«) im Auge zu behalten. Beim Bleichen, beispielsweise von chemischen Pulpen, wird das Bleichen gewöhnlich in einer Vielzahl von Stufen durchgeführt. Vier bis sechs Stufen sind nicht unüblich und in den meisten Fällen werden verschiedene Bleichmittel in jeder Stufe eingesetzt. Zwischen den jeweiligen Stufen wird ein Auswaschen und/oder eine Extraktion der während der vorangehenden Bleichstufe gelösten Komponenten durchgeführt. Im Fall einer chemischen Pulpe bezieht sich dies hauptsächlich auf Lignin. Es erwies sich jedoch als interessant, die Bedingungen in jeder Stufe, beispielsweise mit Hilfe verschiedener Bleichmittel zu variieren. Eine derartige Aufteilung einer einzelnen Stufe wird mit »Phasen« bezeichnet. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufteilung der Peroxidstufe in verschiedene Phasen.

Das Bleichen kann in einer einzigen Stufe erfolgen. Die Entwässerung wird vorzugsweise mit Hilfe von Schneckenpressen bewirkt.

Vor dem Bleichen wird die Pulpe mit Hilfe einer Walzenpresse auf einen Trockengehalt von zumindest 40% entwässert. H2O2 wird vorzugsweise als Peroxid eingesetzt und NaOH als Alkali.

Gemäß einer Ausführungsform werden der Pulpe vor der jeweiligen Phase Bleichchemikalien wie Peroxide bzw. H₂O₂, Alkali wie NaOH und komplexbildende Substanzen, vorzugsweise einem für jede Phase vorgesehenen Chemikalienbehälter, zugegeben.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform wird das Abwasser aus der Entwässerung in einem Gegenstrom Phase für Phase in das System eingeführt und der pH-Wert in der Bleichflüssigkeit vor jeder Phase erhöht, um ein pH-Profil zu erhalten, das für den jeweiligen Pulpentyp optimal ist.

Die Erfindung wird eingehender anhand einer Ausführungsform und in bezug auf die Figuren beschrieben, worin

F i g. 1 ein Fließschema für eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt und

F i g. 2 und F i g. 3 schematisch zwei Diagramme des pH-Werts bzw. des Peroxidgehalts in Abhängigkeit von der Reaktionsdauer zeigen.

In Fig. 1 wird die Pulpe aus einer Raffinations- und/ oder Klassierungsstufe durch eine Leitung (1) einer Walzenpresse (2) zugeführt, in der die Pulpe auf ein Trockengehalt von 45—50% entwässert wird. Die entwässerte Pulpe wird aus der Walzenpresse einem Chemikalienmiseher (3a) vom herkömmlichen Typ zugeführt, in den die Bleichchemikalien zugegeben werden.

Die Chemikalien werden dem Mischer über die Leitung (5) aus einem Mischgefäß (nicht gezeigt) zugeführt. Zur Verdünnung der Pulpe wird Abwasser verwendet, das dem Mischer über Leitung (6) in der nachstehend beschriebenen Weise zugeführt wird. Aus dem Mischer (3a) wird die Pulpe in ein erstes Reaktionsgefäß (4a) und von dem Boden des Turms einer Schneckenpresse (7), in der die Pulpe entwässert wird, zugeführt. Um die Entnähme aus dem Turm zu erleichtern, wird eine geringe Menge Abwasser dem Boden des Turms über Leitung (8) zugeführt.

Die Pulpe wird dann zu der nächsten Phase in der Bleichstufe geleitet, die in einem Reaktionsgefäß (4b) ausgeführt wird. Die durch die Leitung (9) zugeführten Bleichchemikalien und die Pulpe aus der Schneckenpresse (7) werden in der gleichen Weise wie bei der ersten Phase in einem Mischer(3Z^gemischt.
Die Bleichflüssigkeit war dem Mischer (3b) über einer Leitung (10) mit Hilfe einer Pumpe (11) aus einem Abwasserbehälter (6c) zugeführt worden. Eine zusätzliche Phase kann in entsprechender Weise in dem Reaktionsgefäß ^^durchgeführt werden.
Aus dem Bleichturm (4c) in der letzten Phase wird die Pulpe am Boden des Turms mit Hilfe einer Pumpe (24), vorzugsweise nach Verdünnung mit Abwasser, entnommen und einer Walzenpresse (14) zugeführt, in der die Pulpe entwässert wird, die dann weiter einer Einengung und Trocknung oder einer Papierherstellungsmaschine zugeleitet wird.

Ein wesentlicher Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Recyclisierung und die Verwertung des aus den verschiedenen Verfahrensstufen stammenden Abwassers. Das Prinzip besteht darin, daß das Abwasser/Schwarzlauge, die in jeder Phase abgepreßt werden, getrennt gesammelt und Phase für Phase in einem aufeinanderfolgenden Gegenstrom zu dem Verfahren recyclisiert werden.

Die in der Walzenpresse (14) aus der letztendlich gebleichten Pulpe abgepreßte Lauge, die noch eine bestimmte Menge an unverbrauchten Chemikalien enthält, wird so in dem Abwasserbehälter (6d) gesammelt, aus der sie teilweise über die Leitung (17) mit Hilfe der Pumpe (16) dem Chemikalienmischer (3c) zugeführt wird, in dem die Chemikalien für die Phase im Turm (4c·,) hergestellt werden und teilweise über die Leitung (18) und (10) mit Hilfe der Pumpe (11) dem Chemikalienmischer (3b).
Die Ablauge aus der Presse (15) wird nach der Phase (4b) in dem Behälter (6c) gesammelt. Diese Ablauge wird in einer entsprechenden Weise, teilweise fur die Herstellung der Chemikalien in dein Mischer (3b). zu dem sie über die Pumpe (11) und die Leitung (10) geführl wird und teilweise in dem Mischer (3.7^ durch Leitung (19) und über die Pumpe (12) und Leitung (6). verwertet.

Die Ablauge aus der ersten Phase im Reaktor (4n) wird in dem Behälter (6b) gesammelt und zur Herstcl-

lung der Bleichflüssigkeit für die erste Phase im Reaktor (4a) in dem Chemikalienmischer (3a) verwertet, der das Abwasser über die Leitung (6) durch die Pumpe (12) zugeführt wird. Ein Teil der Ablauge aus dem Behälter (6b) kann zusammen mit der aus der Walzenpresse (2) abgepreßten Lauge zu der Walzenpresse durch die Leitung (29) recyclisiert werden. Der Hauptanteil des aus der Presse (2) in dem Behälter (6a)gesammelten Abwassers wurde in einer vorhergehenden Raffinations- und/ oder Klassierungsstufe (nicht gezeigt) verwendet. Um den für die Erfindung wesentlichen Effekt, nämlich die Aufrechterhaltung eines hohen Grades an Gleichmäßigkeit des Bleichchemikalienprofils während der gesamten Bleichstufe, insbesondere einen gleichmäßigen Peroxidgehait und pH-Wert, zu erreichen, ist es zusätzlich is zu dem vorstehend erwähnten Prinzip des Gegenstroms des Abwassers wichtig, daß zusätzliche Chemikalien zwischen zumindest zwei der Phasen in der Stufe zugeführt werden. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 wird gezeigt, daß die durch die Leitung (28) zugeführte und Peroxid, Alkali, Komplexbildner und möglicherweise Silicate enthaltende Bleichflüssigkeit nicht nur dem System über die Leitung (5) zu dem Chemikalienmischer (3a) zugeführt wird, sondern auch über die Leitungen (9) und (21) zu dem Mischer (3b) bzw. (3c). wo die Pulpe auch mit unverbrauchten Chemikalien aus den Ablaugen, wie vorstehend beschrieben, zugeführt wird.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Methode kann das System in einem sehr hohen Ausmaß geschlossen sein und gleichzeitig kann das Bleichen ohne die Verwendung von Silicaten durchgeführt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bleichen von Hochausbeute-ZeHstoffpulpen mittels Peroxiden unter Recyclisierung der Ablaugen, dadurch gekennzeichnet, daß das Bleichen in zwei oder mehreren Phasen unter Entwässerung und chemischem Zusatz zwischen zumindest zwei der Phasen durchgeführt wird, wobei die Entwässerung zwischen den Phasen bis auf einen Trockengehalt von zumindest 20%. vorzugsweise 25—45%, durchgeführt wird, daß der pH-Wert und/oder die Peroxidkonzentration in der Bleichflüssigkeit vor jeder Phase für den jeweiligen Pulpentyp eingestellt wird bzw. werden, und daß nach beendetem Bleichen die Pulpe aui einen Trokkengehalt von zumindest 40%, vorzugsweise 45—50%, geeigneterweise mit Hilfe einer Walzenpresse entwässert wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerung mit Hilfe einer Schneckenpresse durchgeführt wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bleichen in einer einzigen Stufe durchgeführt wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulpensuspension vor dem Bleichen auf einen Trockengehalt von zumindest 40%, vorzugsweise 45—50%, mit Hilfe einer Walzenpresse entwässert wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Chemikalien in einer derartigen Menge vor einer jeden Phase zugegeben werden, daß der pH-Wert und der Peroxidgehalt in der Pulpe die Anfangswerte, d. h. die von der Pulpe in der Anfangsphase gezeigten Werte erreicht.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bleichabwasser aus der Entwässerung im Gegenstrom aus einer Phase nach der anderen dem System zurückgeführt wird, vorzugsweise, daß das Abwasser aus einer Phase zusammen mit den Bleichchcmikalien der vorhergehenden Stufe zurückgeführt wird.

7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert vor einer jeden Phase auf zumindest 7, vorzugsweise auf zumindest 8, erhöht wird.

8. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bleichen in drei Phasen durchgeführt wird.

9. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückwasser aus der Entwässerung vor der Bleichstufe der Refining- bzw. Raffinations- und/oder Klassierungsstufe rückgeführt wird.