DE3538618A1

DE3538618A1 - Verfahren zur einstellung eines sauerstoffbleichprozesses

Info

Publication number: DE3538618A1
Application number: DE19853538618
Authority: DE
Inventors: Erkki Malmsten
Original assignee: Rauma Repola Oy
Current assignee: Repola Oy
Priority date: 1984-11-08
Filing date: 1985-10-30
Publication date: 1986-07-10
Also published as: FI71178B; FI844390A0; JPS61113889A; NO163910B; US4840703A; IT1186185B; AT391718B; IT8522761A0; SE463106B; FI71178C; FI844390L; SE8505246L; ES8701263A1; FR2572742B1; ZA858415B; SU1542423A3; NO854446L; SE8505246D0; BR8505604A; ES548535A0

Description

Patentanwälte
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Rauma-Repola Oy

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren/ mit dem der Sauerstoffbleichprozess von Zellulose eingestellt wird, wobei dem Zellstoffmasse Alkali und Sauerstoff zugegeben wird und danach diese in einen Bleichreaktor geführt wird.

Bei den Sauer stoff bleichprozessen, auf die die Erfindung gerichtet ist, wird die Zellulose zuerst einer erforderlichen Alkalizugabe und Temperatuseinstellung untergeworfen, wonach die Masse mit Sauerstoff vermischt wird, um Lignin zu entfernen. Nach der Sauerstoff Vermischung wird die Masse in einen Reaktionsturm (= Reaktor) geführt, bei dem die Höhe des Abzugsspiegels konstant ist. Im allgemeinen wird ein Reaktor angewendet, bei dem die Masse von unten nach oben fliesst, aber es können auch umgekehrte Anordnungen angewendet werden. Der Reaktor kann unter Druck oder ohne Druck funktionieren. In einem unter Druck stehenden Reaktor kann die Delignifizierung auch bei Temperaturen über 100⁰C durchgeführt werden. Die Aufgabe von Alkali beim Prozess ist die entstehenden Reaktionsprodukte, in erster Stelle Kohlendioxyd zu binden, so dass das Verhältnis von freiem Alkali zu Sauerstoff bei der Zugabe richtig sein muss.

Bei den der Erfindung zugrundeliegenden unter Druck stehenden Prozessen ist der Druck des Reaktors in der jeweiligen Stelle die Surrme des hydrostatischen Druckes der Reaktionsmischung und des Druckes im oberen Teil des Reaktors. Bei den Prozessen ohne Druck wird der Druck durch den hydrostatischen Druck gebildet und der Druck im oberen Teil des Reaktors ist null.

Wenn der betreffende Prozess mit einer sehr geringen Alkali- und Sauerstoff dosierung durchgeführt wird, wird die Zellulose nicht auf das gewünschte Niveau delignifiziert und die durch Sauerstoffbleichen erzielbaren Ergebnisse werden nicht erreicht. In einem umgekehrten Falle, wenn der Prozess mit zu grossen Alkali- und Sauerstoffdosen durchgeführt wird, wird es zu weit delignifiziert, aber ein Teil von Alkali und Sauerstoff bleibt unverbraucht und geht verloren.

Weil die Beherrschung der Delignifizierung von Zellulose und der Verhältnisse des Reaktors in bezug auf die Stoffqualität und die Wirtschaftlichkeit des Prozesses von grosser Bedeutung ist, sollten diese auch im Rahmen des Funktionsbereiches des Reaktors eingestellt werden können.

Mit der heutigen Betriebstechnik werden die Änderungen der Alkali- und Sauerstoffmengen anhand von Masseanalysen und Lösungstitrierungen gemacht. Zur Duchführung von chemischen Analysen wird jedoch so viel Zeit, sogar 4-8 Stunden verbraucht, dass die Steuerung des Reaktors nicht im Rahmen der Einstelltechnik durchgeführt werden kann. In der allgemeinen Praxis werden die Prozesse fortwährend mit konstanten Mengen durchgeführt. So ändern sich die Prozessverhältnisse fortwährend gemäss den Änderungen der Stoffmasse, wobei als Folge die Stoffqualität fortwährend veränderlich ist und zeitweise die Kosten für die Chemikalien unnötig hoch sind.

Jetzt hat man ein Einstellverfahren für den Sauerstoffbleichprozess erfunden, bei dem der hydrostatische Druck des Reaktors gemessen wird und die Zugabemenge von Alkali oder Sauerstoff gemäss den Änderungen des gemessenen Druckes bestimmt wird, um den gewünschten Delignifizierungsgrad zu erreichen.

Die Wirkung von gasförmigen Sauerstoff auf den hydrostatischen Druck ist von grosser Bedeutung. Der Anteil von Sauerstoff gas bei NTP ist sogar über 100% von der Menge der Zellulosemasse. Weil die der Erfindung zugrundeliegenden Prozesse mit konstanter Temperatuseinstellung betrieben werden und auch die Änderung der Alkalidosierung maximal als Lösungszugabe ca. 0_r5% von dem gesamten Lösungsfluss ist, bleibt ihre Wirkung auf den hydrostatischen Druck gering. Bei Bedarf können sie jedoch berücksichtigt werden.

Mit dem erfindungsgemässen Einstellverfahren kann der Delignifizierungsgrad von Zellulose auf den gewünschten Wert eingestellt werden und konstant unter Anwendung einer optimalen Chemikaliendosierung gehalten werden. Der Prozess kann leicht beherrscht und gesteuert werden und als Resultat wird immer eine gleischmässige Masse erhalten.

Im folgenden wird ein erfindungsgemässes Verfahren anhand von Fig. 1 beschrieben.

Die ankcnmende Masse wird durch eine Dickeneinstellung 12 und eine Strömungsmengeneinstellung 11 zu einem Wasch-ZAusfälleinrichtung 1 geführt. Danach wird der Masse Alkali zugegeben und sie wird

durch eine Sauerstoffmischung 2 zu dem unteren Ende eines unter normalem Druck betriebenen Reaktionsturm 3 gepumpt 17. Vor der Sauerstoff zugabe wird die Temperatur der Masse auf den gewünschten Wert mit Dampf erhöht. Die mit Sauerstoff gebleichte Masse wird am oberen Ende des Reaktors 3 abgezogen. Am unteren Ende des Reaktors befindet sich ein Druckfühler und ein damit verbundener Regelkreis 4, der den hydrostatischen Druck des Reaktors auf den gewünschten Wert durch Ändern der Sauerstoffdosierung 5 durch ein Quotientenrelais 6 regelt. Eine Änderung der Strömungsmenge von Sauerstoff gibt durch ein Quotientenrelais 8 einen neuen Stellwert dem Regler der Alkalimenge 7 ab, wobei das Alkali-Sauerstoffverhältnis der gespeisten Masse beim gewünschten Wert bleibt. An den Reaktor ist auch -ein pH-Regler mit seinen Regelkreisen 9 angeschlossen, mit dessen Hilfe der Stellwert des Quotientenrelais 8 gewählt wird. Die pH-Instrumentierung kann auch so aufgebaut sein, dass sie bei allen Betriebsgeschwindigkeiten 10 (Betriebsgeschwindigkeit = der wirkliche Massestran berechnet aus der gemessenen Strömungsmenge 11 und der Dicke 12) automatisch für ein richtiges Alkali-Sauerstoff verhältnis mit Hilfe eines Quotientenrelais 13 und dem pH-Regler 9 sorgt. Für die Änderung des Stellwertes des hydrostatischen Druckes 4 sorgt die Betriebsgeschwindigkeit 10 durch ein Quotientenrelais 14. Das Grundniveau des Stellwertes des hydrostatischen Druckes 4 und die Wirkungen der Betriebsgeschwindigkeit 10 auf den hydrostatischen Druck 4 und den Stellwerten des pH-Reglers 9 (= Abstimmungen der Quotientenrelais 13 und 14) werden auf Grund der Messung der Ligningreduktionen des Prozesses bestimmt. Beim Prozess gemäss Fig. 1 werden ausserdem noch die Einstellung 15 der Temperatur des Stoffmasse sowie die Messung 16 der Menge des Heizdampfes dargestellt. Die erfindungsgemässe Anlage kann auch unter Anwendung von an sich bekannten Mess- und Einstellelemente realisiert werden.

Es können auch andere als die in Fig. 1 dargestellten Anordnungen angewendet werden. Der hydrostatische Druck des Reaktors kann zum Beispiel von verschiedenen Höhen gemessen werden und die so erzielten Druckdifferenzen können zur Einstellung angewendet werden.

Zum Beispiel zur Einstellung eines unter Druck stehenden Bleichprozesses eignet sich gut ein Verfahren, bei dem die Druckdifferenz zwischen dan oberen und dem unteren Ende des Reaktors gemessen wird. Bei dem unter Druck stehenden Prozess muss natürlich der überdruck des Reaktors genau konstant gehalten werden, damit seine Änderungen nicht auf den hydrostatischen Druck wirken können oder seine Änderungen müssen berücksichtigt werden.

Beispiel 1

Un die Abhängigkeit des hydrostatischen Druckes des Bleichreaktors und der Ligninreduktion zu bestimmen, wird eine Testserie mit einer fabrikmässigen Anlage gemäss Fig. 1 durchgeführt. Die angewendete Zellulose ist Natriumsulf itseidenzellulose, die aus Tanne und Kiefer hergestellt ist, wobei der Anteil von Kiefer ca. 80% beträgt. Die Ligninreduktion wird als IBC-Zahl bestimmt. Die Ergebnisse sind in Fig. 2 und Tabelle 1 dargestellt. Man kann deutlich die Abhängigkeit der Ligninreduktion und des hydrostatischen Druckes sehen.

Beispiel 2

Die Funktionsfähigkeit des erfindungsgemässen Einstellverfahrens für Sauerstoff bleiche in einer Betriebssituation wird in Fig. und Tabelle 2 dargestellt.

Der Betrieb produziert Natriumsulfitzellulose, die aus Tanne und Kiefer so hergestellt ist, dass der Anteil von Kiefer ca. 80% beträgt. Die Ligninggehalte von Zellulose sind als IBC-Zahl bestimmt. Von einem normalen Betriebseinsatz sind Qualitäts- und Einsatzwerte eines kontinuierlichen Betriebes von 18 Stunden in Tabelle 2 dargestellt. Die Funktiosfähigkeit des Einstellverfahrens ist deutlich der Fig. 3 zu entnehmen, in der die Ergebnisse graphisch dargestellt sind:

Kurve 1 = Stellwert des hydrostatischen Druckes 0-100% Kurve 2 = Produktionsgeschwindigkeit 0-30 t/h (0-100%) Kurve 3 = Härte der Masse vor dem Reaktor 1-100 IBC (0-100%) Kurve 4 = Sauerstoffmenge 1-5 kg/min. (0-100%)

Kurve 5 = Härte der Masse nach dem Reaktor 1-10 IBC (0-100%)

Während der ersten 9 Stunden des Betriebes ist die Menge der im Reaktor eingesetzten Masse mehrmals geändert worden (Kurve 2). Das erfindungsgemässe Einstellsystem hat den hydrostatischen Druck entsprechend dem durch die Betriebsgeschwindigkeit eingestellten Stellwert (Kurve 3) aufrechterhalten und die Sauerstoff- (Kurve 4) und Alkalimengen entsprechend dem Stellwert eingestellt, wobei das Sauerstoff-/Alkali-Verhältnis \ ist. Trotz einer 40%:igen Änderung der Einsatzmenge ist die Härte der durch Sauerstoff gebleichten Masse praktisch konstant geblieben.

Aus der Fig. 3 ist weiter in dem letzten Teil des Betriebseinsatzes zu sehen, wie das Einstellsystem funktioniert hat, wenn die Härte der im Reaktor angewendeten Masse auf den doppelten Wert (Kurve 3) gestiegen hat. Das Einstellsystem hat auch dabei die Härte der durch Sauerstoff gebleichten Masse auf dem gleichen konstanten Niveau gehalten.

Die Bedeutung des erfindungsgemässen Einstellverfahrens in der Praxis ist ganz deutlich, denn es erlaubt beim Sauerstoffbleichen eine irritier bessere Beherrschung, wobei die an dem Prozess gestellten Ziele sowohl, in bezug auf die Kosten der gesamten Chemikalien als auch auf die Herabsetzung der Umweltbelastung leichter erzielbar sind. Ausserdem können die durch die Dosierungsfehler verursachten Störungen des Prozesses eliminiert werden und die Beherrschung der Qualität der Masse ist besser. Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens ist es möglich, eine Ccrnputersteuerung des Sauerstoffbleichprozesses auf eine einfache und betriebssichere Weise zu realisieren.

TABELLE

to -α m

Ankommende

Masse

Menge IBC

t/h

18 18 18 18 17 16

3,5

3,6 3,5

3,3

Sauerstoff bleichen

Sauer-Alkali ,toff

kg/mt

10 10 12 16 15 16

kg/mt

3 3

6 7 8

Hydrost, r Druck	kPa
m HpO	383
39,0	378
38,5	368
37,5	363
37,0	353
36,0	343
35,0

■Abgezogene Masse

IBC

2,25 1,90 1,72 1,60 1,45 1,25

Ligninreduktion

35,7 44,1 52,2

54,3 58,6 60,9

-C O CJ +» D -* C D

O)

O) CC

H E 3D O X "Ο

T)

Q l-i · Q) +· Ϊ «r, ^l O H l-

CO JC

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- Leerseite -

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Einstellung eines Sauerstoffbleichprozesses von Zellulose, wobei der Stoffmasse Alkali und Sauerstoff zugegeben wird und der Massestran bei einer gewünschten Temperatur zu und aus einem Bleichreaktor geführt wird/ dadurch gekennzeichnet, dass der hydrostatische Druck des Reaktors gemssen wird und die Menge der Alkali- und/oder Sauerstoffzugabe und/oder das Sauerstoff-Alkali-Verhältnis und/oder die Temperatur gemäss der Änderung des gemessenen Druckes eingestellt wird, um den gewünschten Delignifizierungsgrad zu erreichen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Massestrom zu dan Reaktor von seinem unteren Ende und von dem Reaktor von seinem oberen Ende geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrostatische Druck des unteren Endes des Reaktors gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Bleichreaktor unter Druck steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck von dem oberen und dem unteren Ende des Reaktors gemessen wird und die durch die Messungen erhaltene Druckdifferenz zur Einstellung angewendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass ausserdem der pH-Wert des zum Reaktor geführten Massestrctnes gemessen wird und die Alkalimenge gemäss den Änderungen des gemessenen pH-Wertes eingestellt wird.