DE69221385T2

DE69221385T2 - Zweistufiger Reaktor zum Bleichen von Zellstoff und Verfahren zum Bleichen mit Ozon

Info

Publication number: DE69221385T2
Application number: DE69221385T
Authority: DE
Inventors: William H. Savannah Ga 13411 Friend; Michael A. Bound Brook Nj 08805 Pikulin
Original assignee: Union Camp Patent Holding Inc
Current assignee: Union Camp Patent Holding Inc
Priority date: 1991-05-24
Filing date: 1992-05-19
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2012-05-20
Also published as: CN1070971A; ES2106848T3; FI922279A0; JPH05263386A; BR9201959A; CA2068981A1; EP0515303A1; NO300103B1; ZA923757B; RU2114231C1; AU654854B2; NO921999D0; AU1700092A; EP0515303B1; US5989388A; KR960003430B1; CN1051825C; SE9201605L; JPH0791794B2; SE9201605D0

Description

STAND DER TECHNIK

Diese Erfindung betrifft einen neuartigen Apparat und ein neues Verfahren zum Delignifizieren und Bleichen von ligninhaltigem Zellstoff mit Hilfe eines ozonhaltigen gasförmigen Bleichmittels. Genauer betrachtet impilziert diese Erfindung eine erste Stufe (Vorstufe), auf der Zellstoff und Ozon einem stark scherenden Mischvorgang unterworfen werden und eine Bletchreaktion erfolgt, sowie eine zweite Stufe (Nachstufe), auf der der gemischte Zellstoff in einem Verweilbett für weitere Reaktionen und zum Heraustrennen (Strippen) des Ozons aus dem Trägergas zurückgehalten wird.
Um auf Chlor als Bleichmittel für Zellstoff oder andere ligninhaltige Materialien verzichten zu können, hat man früher bereits versucht, Ozon zum Bleichen von chemischem Zellstoff einzusetzen. Obwohl Ozon zunächst als ein ideales Material zum Bleichen von ligninhaltigen Mäterialien erscheinen mag, haben die außerordentlich oxidativen Eigenschalten von Ozon und seine relativ hohen Kosten der Entwicklung von zufriedenstellenden Bleichprozessen auf Ozonbasis für ligninhaltige Materialien im allgemeinen und von Weichhölzern aus dem Süden im besonderen bislang Grenzen gesetzt.
Ozon reagfert sofort mit Lignin mit der Folge, daß der Ligningehalt in dein Zellstoff wirksam reduziert wird, Jedoch greift es unter vielen Bedingungen aggressiv das Kohlenhydrat an, aus dein die Zellulosefasern des Holzes bestehen, wodurch die Festigkeit des resultierenden Zellstoffs wesentlich reduziert wird. Was seine oxidative und chemische Festigkeit anbelangt, so reagiert Ozon auch äußerst enipfindlich auf bestimmte Prozeßbedingungen wie z.B. den pH-Wert. Anderungen dieser Prozeßbedingungen können die Reaktivität von Ozon hinsichtlich der ligninhaltigen Materialien erheblich verändern.
Seit der Entdeckung der Delignifizierungsfähigkeiten von Ozon so um die Jahrhundertwende sind umfangreiche und kontinuierliche Anstrengungen von zahlreichen Fachleuten unternommen worden, um ein industriell geeignetes Verfahren zu entwickeln, bei dem Ozon zum Bleichen von ligninhaltigen Materialien eingesetzt wird. Desweiteren sind zahlreiche Artikel und Patente auf diesem Gebiet veröffentlicht worden, und es gibt Berichte über Versuche, Ozonbleichverfahren im Rahmen eines Pilotprojekts auf nichtindustriemäßiger Basis durchzuführen. so wird beispielsweise in dem an Brabender et al. erteilten Patent US-A-2.466.633 ein Bleichverfahren beschrieben, bei dem Ozon durch einen Zellstoff geleitet wird, der einen (an eine Darrkonsistenz angepaßten) Feuchtigkeitsgehalt zwischen 25 und 55 Prozent und einen auf pH 4 bis pH 7 korrigierten pH-Wert aufweist,
Das Patent US-A-4.814.664, erteilt an Carlsmith, beschreibt einen Gasreaktionsapparat, der eine periphere Gaskammer enthält, die, wie es heißt, für das Ozonbleichen von Zellstoff geeignet ist. Der zu bleichende Zellstoff wird durch eine Fördereinrichtung mit spitz zulaufendem Komprimierstopfen, der für einen gasdichten Verschluß sorgen soll, zugeführt. Der Stopfen wird anschlißend durch einen Schnecken-Desintegrator aufgebrochen; an diesem Punkt wird Ozon aus einem gasdichten Behälter mit dem Zellstoff vermischt. Der Zellstoff wird flockig gemacht. und die Fasern werden von dem Gas mitgeführt. das in ein Zellstoffbett in dem gasdichten Behälter geleitet wird, damit der Zellstoff mit dem Ozon reagieren kann. Das Trägergas wird durch eine ringförmige Entleerungskammer abgeleitet, und der Zellstoff wird für mindestens zwanzig Minuten zurückgehalten, damit die Bleichreaktion bis zum Ende ablaufen kann Verdünnungsflüssigkeit wird in das Unterteil des Behälters mit dem Zellstoff geleitet, und der Zellstoff wird aus dem Behälter ausgestoßen, sobald die Reaktion vollständig abgelaufen ist.
In zwei anderen an Calsmith erteilten Patenten werden Behälter zur Aufnahme von Gasreaktionsbetten beschrieben. In der Unterlage US-A-3.785.577 wird der Zellstoff zunächst durch eine Komprimierschnecke und anschließend durch eine Einspeiseschnecke in dcn Behälter eingespeist, in eine mechanische Vorrichtung zum Aufspalten des verdichteten Zellstoffs und Verteilen desselben uber den Querschnitt des Behälters. Das Reaktionsgas wird durch eine separate Leitung in den Behälter eingespeist. Der in Reaktion getretene Zellstoff wird von dem Boden des Behälters durch eine mechanische Schneckenvorrichtung abgeführt. die den Zellstoff durch eine Klappenvorrichtung preßt, um ihn nach erfolgter Reaktion nachzupressen. In der Unterlage US-A-3.964.962 wird eine Abwandlung der oben erörterten Patente '664 und '557 beschrieben. Hier ist an dem Behälter eine Gasfrelsetzungszone zur Aufnahme von Abgas vorgesehen. Dieser nachgeschaltet ist ein System vorgesehen, das zumindest einen Teil des Abgases zurück in den oberen Bereich des Behälters leitet, um das neueingespeiste Reaktionsgas zu ergänzen.
Andere Ozonbleichsequenzen werden beschrieben von S. Rothenberg. D. Robinson & D. Johnsonbaugh, "Bleaching of Oxygen Pulps with Ozone", Tappi. S.182 - 185 (1975) - Z, ZEZ, ZP und ZPa (Pa- Peressigsäure); und N. Soteland, "Bleaching of Chemical Pulps with Oxygen and Ozone", Pulp and Paper Magazine of Canada, T153 - 58 (1974) - OZEP, OP und ZP. Ferner wird in der Unterlage US-A- 4.196.043 ein mehrstufiges Bleichverfahren beschrieben, bei dem, ebenso in dem Bemühen. die Verwendung von chlorverbindungen zu umgehen, Ozon und Feroxid zum Einsatz kommen und das das Recyceln von abfließenden Medien impliziert.
Verschiedene Bleichapparate, bef denen eine Mittelwelle mit daran befestigten schaufeigliedern zum Einsatz kommen, sind allgemein bekannt (siehe z.B. die Patente US-A-1.591.070, erteilt an Wolf 1.642.978 und 1.643.566, beide erteilt an Thorne, 2.431.478, erteilt an Hill, und 4.298.426, erteilt an Torregrossa et al.). Auch die Patente US-A-3.630.828, erteilt an Liebergott et al., und 3.725.193, erteilt an Montigny et al., enthüllen beide einen Bleichapparat zur Verwendung in Verbindung mit Zellstoff, der eine Konsistenz von über 15 Prozent aufweist, wobei die Apparate Jeweils eine rotierende Welle mit radial in Abständen angeordneten Brecherschaufeln zum Zerkleinern des Zellstoffs umfassen. Richter, US-A-4.093.506, enthüllt ein Verfahren und einen Apparat zum fortlaufenden Verteilen und Mischen von hochkonsistentem Zellstoff mit einem Aufbereitungsfluid wie z.B. Chlor oder Chlordioxid. Der Apparat besteht aus einem konzentrischen Gehäuse, das einen zlindrischen Teil. einen allgemein konvergierenden offenen konischen Teil, der sich von einem Ende des zylindrischen Teils nach außen hin erstreckt, und eine geschlossene Wand, die sich von dem anderen Ende des zylindrischen Teils nach innen hin erstreckt, aufweist. Eine in dem Gehause angeordnete Schaufelwelle umfaßt eine Nabe. an der eine Vielzahl von Schaufeln befestigt sind Diese Schaufeln sind Jeweils mit einem Förderblatt oder -flügel verbunden. Durch das Drehen der Welle kann das Aufbereitungsfluid "so gleichmaßig wie möglich" in dem Zellstoff verteilt und mit diesem vermischt werden.
Fritzvold, US-A-4.278.496, beschreibt ein senkrechtes Ozonisiergerät zur Aufbereitung von hochkonsistentem Zellstoff (d.h. 35 % - 50 %). Sowohl das Sauerstoff/Ozon-Gas als auch der Zellstoff (mit einem pH-Wert von ca pH 5) werden in den oberen Teil des Reakuonsapparats befördert und über den gesamten Querschnitt verteilt, so daß das Gas mit den Zellstoffpartikeln innigen Kontakt hat. Das Zellstoff/Gas-Gemisch wird in Schichten auf einer Trägereinrichtung in einer Reihe von darunterliegenden Kammern verteilt. Die Trägereinrichtung enthält Öffnungen oder Schlitze, die so gestaltet sind, daß der Zellstoff darüber Massebrücken bildet. während das Gas den ganzen mit dem Zellstoff in Kontakt stehenden Reaktionsapparat passiert.
Die Verschiebung des Zellstoffs durch den Reaktionsapparat erfolgt durch das wiederholte Jedoch kontrollierte Aufreißen der Trägereinrichtung durch Drehen der Öffnungseinrichtungen, die an einer Mittelwelle befestigt und von dieser gedreht werden. Dies ermöglicht es dem Zellstoff, die Öffnungen zu passieren und in die darunterliegenden Kammern zu wechseln. In dem an Fritzvold et al. erteilten Patent US-A-4. 123.317 wird der in dem bereits erwähnten und ebenso an Fritzvold erteilten Patent '496 beschriebene Reaktionsapparat näher erläutert. Dieser Reaktionsapparat wird ebenso zur Behandlung von Zellstoff mit einem Sauerstoff/Ozon-Gasgemisch eingesetzt.
Das Patent US-A-4.450.044 enthüllt ein zweistufiges Verfahren zum Bleichen von mittels Sauerstoff delignifiziertem Zellstoff mit Ozon und Peroxid. Das Ozonbleichverfahren wird einzig dahingehend beschrieben, daß flockig gemachter Zellstoff mit Ozon in einem Ozonreaktionsapparat behandelt wird und daß der Zellstoff nach chemischen Behandlungen, Waschen und Entwässern, einer zweiten Ozon- und Peroxidbehandlung von derselben Art wie die erste Behandlung unterworfen wird. Das Patent enthullt nicht, wie man ein gleichmäßiges Bleichen erzielen kann.
Das US-Patent US-A-4.426.256 beschreibt ein Verfahren und Gerät zur kontinuierlichen Behandlung von Zellstoff mit Ozon, wobei der Zellstoff von einem ozonhaltigen Gas mitgerissen und einen ersten Strömungsweg enfiang befördert wird, der von einer nach unten gebogenen oberen Wand und einem offenen Boden definiert wird. Der Zellstoff und das Ozon werden sodann im wesentlichen getrennt, so daß der Zellstoff einen zweiten Strömungsweg enfiang befördert wird und das Gas einen dritten Weg entlang strömt Der zweite und der dritte Strömungsweg kreuzen sich mindestens einmal, so daß das Gas den Zellstoff passiert, ohne den dritten Weg zu verlassen, der von dein zweiten Weg getrennt bleibt. Nach Abschluß der Behandlung werden das Gas und der Zellstoff aus dem Reaktionsapparat entfernt durch Befördern des Zellstoffs in einen vierten Strömungsweg und des Gases in einen gesonderten fünften Strömungsweg.
Der Zellstoff wird durch Jeden Teil des Reaktionsapparats mit Hilfe eines endlosen luftdurchlässigen Riemens transportiert, der eine Vielzahl von Transportnasen aufweist, die sich nach außen erstrecken und den Zellstoff durch den Reaktionsapparat pressen. Das Patent sieht mehrere Reaktionsapparatabschnitte vor, die jeweils mit einem Transportriemen zum Befördern des Zellstoffs durch den Reaktionsapparat ausgestattet sind. Während der Zellstoff horizontal durch jeden Abschnitt befördert wird, wandert das Gas auf seinem Weg durch den Reaktionsapparat nach unten durch den Zellstoff und den Riemen.
In dem Patent wird zwar ein Gerät beschrieben, das zwei oder mehrere identische Reaktionsapparatestufen umfassen kann, doch ein zweistufiger Ozon-Zeilstoffbleichreaktionsapparat nebst entsprechendem Verfahren wird nicht vorgeschlagen. Statt dessen schuf dieses Patent eine komplexe, mehrstufige Gegenstrom- Strömungsvorrichtung in dem Bemühen, den Zellstoff gleichmäßig zu bleichen.
Das Patent US-A-4.468.286 beschreibt ein Verfahren und ein Gerät zur kontinuierlichen Behandlung von Papierzellstoff mit Ozon. Der Zellstoff und das Ozon werden entweder zusammen oder getrennt durch verschiedene Kanäle befördert.
Das Patent US-A-4-363.697 illustriert gewisse Schneckengewindefördereinrichtungen, die durch Hinzufügen von Paddeln, eingeschnittenen und gewendelten Schneckengewinden ("cut and folded screw flights") oder Kombinationen daraus für den Einsatz zum Bleichen voii niedrigkonsistentem Zellstoff mit Sauerstoff modifiziert worden sind.
In den Patenten FRA-1.441.787 und EPA-276.608 werden Jeweils Verfahren zum Bleichen von Zellstoff mit Ozon vorgestellt. In dem Patent EPA-308.314 wird ein Reaktionsapparat zum Bleichen von Zellstoff mit Ozon unter Verwendung eines Schneckengewindeförderers mit geschlossenen flügeln ('closed flight screw conveyors") beschrieben, wobei das Ozongas von einer zentralen Welle gepumpt wird, um sich innerhalb des gesamten Reaktionsapparats zu verteilen. Der Zellstoff hat eine Konsistenz von 20 - 50 %, und die Ozonkonzentration des Aufbereltungsgases liegt zwischen 4 und 10 %, so daß eine 2- bis 8%ige Aufbringung von Ozon auf ofengetrocknete Fasern erreicht wird.
Im großen und ganzen ist es bei dem derzeitige Stand der Technik nicht gelungen, einen erfolgreichen Reaktionsapparat oder ein erfolgreiches Reaktionsverfahren zum Ozonbleichen von Zellstoff vorzustellen, der bzw. das einen im wesentlichen einheitlich gebleichten Zellstoff hervorbringt. In sich langsam bewegenden Rückhaltebetten von der Art der oben erörterten Carlsmith-Vorrichtungen ist ein Teil des Zellstoffs - im Verhältnis zu anderem Zellstoff - von dem gasförmigen Bleichgemisch Isoliert Infolge von Unterschieden in der Schichthöhe und Schüttdichte an verschiedenen Punkten Innerhalb des Bettes. Dies bewirkt ein ungleichmäßiges Durchströmen des Faserbetts von dem Bleichgemischgas, was wiederum bewirkt, daß der Ozon-Zellstoff- Kontakt nicht gleichmäßig und auch das Bleichen nicht gleichmäßig erfolgen. Ebenso ist das Mischen von Zellstoff niedriger bis mittlerer Konsistenz unerwünscht wegen der erheblich größeren Ozonmengen, die erforderlich sind, um denselben Bleichgrad zu erzielen, und dies, weil das Ozon durch das Wasser verteilt wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Die hier beschriebene Erlindung stellt ein neuartiges Gerät und ein neuartiges Gas-Bleichverfahren vor, das die Probleme, die in Verbindung mit dem derzeitigen Stand der Technik wie erörtert auftauchen, ausschaltet und das einen hochwertigen, glelchmaßig gebleichten Zellstoff hervorbringt.
Ein Ziel dieser Erfindung besteht darin, daß der Zellstoff gleichmäßig gebleicht wird. Ein diesbezügliches Merkmal dieser Erfindung ist das stark scherende Mischen des Zellstoffs in der Gegenwart eines gasförmigen, ozonhaltigen Bleichgemischs, um einen annähernd gleichen und einheitlichen Zugang des Ozons zu allen Zellstoffpartikeln sicherzustellen.
In dieser Anmeldung bedeutet der Begriff "Bleichen" die Reaktion des Zellstoffs mit einem Hilfsmittel, um eine Erhöhung des Weißgrads des Zellstoffs zu erreichen, Lignin zu entfernen und eine Senkung der Kappazahl zu erreichen, ohne die Viskosität des Zellstoffs zu beeinträchtigen.
Ein mit Ozon zu bleichender niedrigkonsistenter Zellstoff wird zunächst init Ansäuerungsmittel und Chelatbildnern gemischt, um den Ozonverbrauch des Zellstoffs zu maximieren. Entsprechend dieser Erfindung wie in den Ansprüchen 1 bis 16 beschrieben wird der Zellstoff sodann bis zu einer Konsistenz von über 20 % eingedickt. Eine Zerkleinerungsvorrichtung zerkleinert die Partikel auf eine Größe, die ausreicht, um eine im wesentlichen vollständige Durchdringung der Partikel durch das Ozon zu erreichen, z.B. auf weniger als 10 mm. Der hochkonsistente Zellstoff wird in die Zerkleinerungseinrichtung durch eine spitz zulaufende Fördereinrichtung geleitet, um den Zellstoff auf stopfenähnliche Weise zu verdichten, so daß eine Gasdichtung gebildet wird. Ein ozonhaltiges gasförmiges Bleichgemisch wird dem Zellstoff erstmalig in der Zerkleinerungseinrichtung oder unmittelbar danach zugeführt. Der Zellstoff und das gasförmige Bleichgemisch durchwandern, parallel gehihrt, gemeinsam die erste Reaktorstufe. Der Zellstoff wird direkt von der Zerkleinerungseinrichtung in einen zweistufigen Reaktionsapparat entsprechend dieser Erfindung geleitet.
In der ersten Stufe (Vorstufe) des Reaktionsapparats dieser Erfindung wird der hochkonsistende Zellstoff einem stark scherenden Misch-Arbeitsgang unterworfen, damit das gasförmige Bleichgemisch im wesentlichen mit allen Zellstoffpartikeln vermischt und in Kontakt gebracht wird und damit wenigstens ein Teil des Zellstoffs mit dem Ozon in der Vorstufe reagiert. Vorzugsweise reagiert der gesamte Zellstoff in der Vorstufe. Die Vorstufe transportiert außerdem den gesamte Zellstoff zur zweiten Stufe (Nachstufe).
Die Nachstufe umfaßt - entsprechend dieser Erfindung - einen Rückhaltebehälter, in dem ein im wesentlichen ruhendes Zellstoffbett untergebracht ist. Zellstoffpartikel, die mit dem Ozon in der Vorstufe Kontakt hatten, können ihre Bleichreaktion in dem Zellstoffbett abschließen. Daneben wird das gasförmige Bleichgemisch. das nicht umgesetztes Ozon enthält, durch das Zellstoffbett gesaugt. Dieses Ozon kommt mit dem Zellstoff zur weiteren Reaktion in Kontakt. um den Zellstoff weiter zu bleichen. Aufgrund des hohen Preises für Ozon wird beim Bleichen vorzugsweise soviel Ozon wie möglich umgesetzt. Bei der weiteren Reaktion des Zellstoffs mit Ozon in der Nachstufe wird im wesentlichen das gesamte verbleibende Ozon verbraucht, wodurch das Ozon aus dem gasförmigen Bleichgemisch abgezogen wird.
Das an Ozon abgereicherte gasförmige Bleichgemisch wird dann aus der zweiten Stufe entfernt, sobald mitgerissene Zellstoff-Fasern aus dem Gas entfernt worden sind. Der gebleichte Zellstoff bewegt sich nach unten in Verdunnungswasser, um die Bleichreaktion zu löschen ("quenchen") und um dem Zellstoff eine niedrige Konsistenz zu verleihen und dadurch die Beförderung zu nachfolgenden Verarbeitungsschritten zu erleichtern.
Vorrichtungen, die sich zum stark scherenden Mischen und Zusammenführen des Zellstoffs mit dem gasförmigen Bleichgemisch in der Vorstufe eignen, sind u.a. Dampfinischer, Extruder, Schneckengewindezerfaserer, Schneckengewindeförderer mit eingeschnittenem und gewendeltem Schneckengewinde und andere Vorrichtungen. die in der Lage sind, den Zellstoff auf seinem Weg von der Zerkleinerungsvorrichtung zur zweiten Stufe in dem gasförmigen Bleichgemisch anzuheben, hochzuwerfen und hin- und herzubewegen.

Kurzbeschreibung der Abbildungen

Die ABBILDUNG 1 zeigt ein Flußdiagramm, aus dem die allgemeine Anordnung der Komponenten dieser Erfindung ersichtlich ist;
die ABBILDUNG 2 zeigt in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausfuhningsart dieser Erfindung;
die ABBILDUNG 3 zeigt das Profil einer Seitenansicht eines Dampfmischers, der als der Vorstufenreaktor dieser Erfindung eingesetzt werden kann;
die ABBILDUNG 4 zeigt ein Teilprofil einer Draufsicht eines Frotopulper -Schneckengewindedefibrators, der als der Vorstufenreaktor dieser Erfindung eingesetzt werden kann;
die ABBILDUNGEN 5A und 5B zeigen Schnittansichten des Zellstoffbetts bzw. Rückhaltebehälters, dargestellt in der Abbildung 2 an den Ebenen A und B, aus denen die Punkte ersichtlich sind, an denen dem Bett Proben für einen Vergleich der Helligkeitskonstanz wie in Beispiel 2 entnommen wurden;
die ABBILDUNGEN 6A und 6B zeigen die GE-Helligkeitswerte an den in den Abbildungen 5A und 5B angegebenen Punkten für einen Zweistufen-Reaktionsapparat entsprechend dieser Erfindung;
die ABBILDUNGEN 7A und 7B zeigen die GE-Helligkeitswerte an den in den Abbildungen 5A und 5B angegebenen Punkten für einen herkömmlichen Schüttgut-Reaktionsapparat;
die ABBILDUNGEN 8A und 8B zeigen Schnittansichten des Zellstoffbetts bzw, Rückhaltebehälters entsprechend Abbildung 2, Ebene A und Ebene 13, aus denen die Punkte ersichtlich sind, an denen dem Bett Proben für einen Vergleich der Helligkeitskonstanz wie in Beispiel 3 entnommen wurden;
die ABBILDUNGEN 9A und 9B zeigen die GE-Helligkeitswerte an den in den Abbildungen 8A und 8B angegebenen Punkten für einen Zweistufen-Reaktionsapparat entsprechend dieser Erfindung; die ABBILDUNGEN 10A und 10B zeigen die GE-Helligkeitswerte an den in den Abbildungen 8A und 8B angegebenen Punkten für einen herkömmlichen Schüttgut-Reaktionsapparat;
die ABBILDUNG 11 zeigt das Proffl einer Seitenansicht eines Extruders, der als der Vorstufenreaktor dieser Erfindung eingesetzt werden kann: und
die ABBILDUNG 12 zeigt ein Teilprofil einer alternativen Anordnung mit einer Gasfreisetzungszone für den Nachstufenreaktor entsprechend dieser Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsarten

Die ABBILDUNG 1 veranschaulicht in allgemeiner Form das Verfahren und den Apparat entsprechend dieser Erfindung. Der Zellstoff (10) wird durch eine Reihe von Vorreaktor-Aufbereitungsstufen geleitet. Bei der Aufbereitung gelangt der gewaschene Zellstoff (10) zunächst in eine Mischbütte (11), wo er durch eine Behandlung mit säure (12) und Chelatbildner (13) aufbereitet wird. Der angesäuerte und chelatierte Zellstoff (14) hat vorzugsweise einen pH-Wert von ca. pH 2, um den Wirkungsgrad des Ozonverbrauchs durch den Zellstoff zu erhöhen. Der Zellstoff (14), der auf dieser Stufe ein Zellstoff niedriger Konsistenz ist, wird in eine Verdickungseinheit (15) z.B. eine Zweirollenpresse gepumpt. Die Verdickungseinhelt (15) entfernt überschüssige Flüssigkeit (16) aus dem Zellstoff und erhöht die Konsistenz bis zu dem erwünschten Grad, und zwar auf eine Konsistenz von über 20 %. Die bevorzugte Konsistenz liegt im allgemeinen zwischen 38 und 48 %. Ein beträchtlicher Teil der überschüssigen Flüssigkeit (16) kann in der Mischbütte (11) wiederverwertet werden, jedoch kann ein Teil (durch die gestrichelte Unie gezeigt) auch weggeschüttet werden, um das Flüssigkeitsgleichgewicht des Systems aufrechtzuerhalten.
Der hochkonsistente Zellstoff (17) wird über eine spitz zulaufende Schneckenkolbenfördereinrichtung (19), die für eine gasdichte Dichtung in bekannter Weise sorgt, in eine Zerkleinerungseinheit (18), z.B. eine Flockvorrichtung, geleitet. Bei dieser Erfindung entspricht die Anordnung der Flockvorrichtung und der spitz zulaufenden Schnecke der in der Unterlage US-A-3.964.962 beschriebenen Anordnung bis auf die Tatsache, daß der flockig gemachte Zellstoff in den Vorstufenreaktor wie hier beschrieben und nicht in einen herkömmlichen Schüttgut- Reaktor fällt. Durch die Zerkleinerung durch die Flockvorrichtung (18) entstehen einzelne Zellstoffpartikel, die eine ausreichende Größe und eine ausreichend niedrige Gemischkonsistenz aufweisen. um es dem Ozon/Gas-Gemisch zu ermöglichen, den Großteil der Zellstoffpartikel in der Reaktorvorstufe zu durchdringen. Wie man festgestellt hat, ist eine Partikelgröße von unter ca. 5 mm am meisten zu bevorzugen. Jedoch hängt eine ausreichende Partikelgröße auch von der Schüttdichte ab, und im allgeineinen ist eine Partikelgröße von 10 mm oder darunter geeignet. wenn die Schüttdichte gering genug ist.
Ein gasförmiges. ozonhaltiges Bleichgemisch (20) wird erstmalig dem Zellstoff (17) an oder unmittelbar nach der Zerkleinerungseinheit (18) zugeführt. Der Zellstoff (17) und das gasförmige Bleichgemisch (20) strömen dann zusammem in den Vorstufenreaktor (21).
Das Ozongas, das bei dem Bleichverfahren verwendet wird, kann als ein Gemisch aus Ozon und Sauerstoff und/oder einem Inertgas oder als ein Gemisch aus Ozon und Luft eingesetzt werden. Die Menge an Ozon, die sich erfolgreich in das gasförmige Bleichgemisch einbinden läßt. ist durch die Stabilität des Ozons in dem Gemisch begrenzt. Ein bevorzugtes Gemisch enthält ungefähr 3-6 % ozon, wobei der Rest vorwiegend Sauerstoff ist. Diese Menge hängt, zumindest teilweise, von der Ligninmenge ab, die während des Ozonbleichprozesses entfernt werden soll. abgestimmt mit der relativen Zellulose-Zersetzungsmenge, die während des Ozon-Bleichprozesses toleriert werden kann. Vorzugsweise wird eine Ozonmeninge verwendet, die mit ca. 50 bis 70 % des in dem Zellstoff vorhandenen Lignin reagiert.
Die Vorstufe (21) umfaßt einen stark scherenden Misch- und Berührungsbehäiter, in dem ein stark scherendes Mischen des hochkonsistenten Zellsfoffs (17) mit dem ozonhaltigen gasförmigen Bleichgemisch erfolgt. Das stark scherende Mischen impliziert ein verwirbelndes Umwälzen über dem Zellstoff, während dieser durch eine Mischvorrichtung oder eine Reaktoreinrichtung befördert wird, so daß im wesentlichen der gesamte Zellstoff an dem einen oder anderen Punkt angehoben, hochgeworfen oder anderweitig in der Gegenwart des ozonhaltigen Bleichgemischs hin- und herbewegt wird. Es ist jedoch nicht erforderlich, die Zeilstoffpartikel in dem gasförmigen Bleichgemisch aufzuwirbeln, da ein solch stark scherendes Mischen festgestelltermaßen ausreicht, uni einen gleichmäßig gebleichten Zellstoff zu erhalten.
Bei der Ozon-Lignin-Bleichreaktion handelt es sich um eine Kontaktreaktion. Die Reaktion an einem einzelnen Zellstoffpartikel beginnt fast unmittelbar mit der Zusammenführung des Lignins mit dem Ozon und ist; relativ schnell abgeschlossen Es gibt jedoch eine geringfügige Verzögerung ab dem Moment, wo der Zellstoffpartikel als solcher dem ozonhaltigen Bleichgemisch ausgesetzt wird, bis zu dem Moment, wo das Lignin tatsächlich mit dem Ozon in Berührung kommt. Diese Verzögerung ist darauf zurückzuführen, daß das Lignin hauptsächlich innerhalb des Zellstoffpartikels vorkommt und daß das Ozon eine gewisse Zeit benötigt, um durch die äußeren Zellstoffasem und das von dcn Zellstoffasern zurückgehaltene Wasser bis zu dem Lignin zu gelangen. Aus diesen Gründen ist ein vollständiges Vermischen des Zellstoffs mit dem Ozon in dem Vorstufenreaktor wesentlich für das Erreichen einer einheitlichen Helligkeit des gebleichten Zellstoffs.
Vorrichtungen, die sich zur Verwendung als stark scherender Misch- und Berührungsbehälter eignen, sind unter anderem ein Dampfmischer, ein Extruder, ein Schneckengewindezerfaserer wie z.B. ein Frotopulper Gerät oder ein Schneckengewindeförderer mit eingesehnittenem und gewendeltem Schneckengewinde.
Eine bevorzugte Ausführungsart dieser Erfindung ist in schematischer Darstellung in ABBILDUNG 2 gezeigt. Autbereiteter. hochkonsistenter Zellstoff und das im Parallelstrom geführte gasförmige Bleichgemisch (zusammen as 32 angegeben) werden in die erste Reaktorstufe (21) eingespeist, die in einer bevorzugten Ausführungsart einen Schneckengewindeförderer mit eingeschnittenem und gewendeltem Schneckengewinde wie dargestellt enthält. Eine solche Fördereinrichtung umfaßt ein Gehäuse mit einem flansch (35) und einer tragenden Wand (34), die einen Einlaß bilden. Die im Rahmen der dem Reaktor vorgeschalteteten Aufbereitung eingesetzte Flock-/Zerkleinerungseinrichtung (18) kann an dem Eintrittsende eines Schneckengewindeförderers mit eingeschnittenem und gewendeltern Schneckengewinde angeordnet werden, z.B. durch eine Schraubverbindung direkt mit dem Flansch (35).
Die Fördereinrichtung dient auch als Vorstufenreaktorbehälter, in dem Zellstoffaserpartikel (36) mit dem gasförmigen Bleichgemisch vermischt und im wesentlichen gleichmäßig zusammengebracht wird, um im wesentlichen den ganzen Zellstoff mit dem Ozon in Kontakt zu bringen. Für diese Verkörperung wird eine einzelne umlaufende Welle in dem Gehäuse angeordnet, die mit einem Endlosschneckengewinde versehen ist. Aus dem Schneckengewinde sind Abschnitte herausgeschnitten die Aussparungen darstellen und die in einem vorab festgelegten Winkel in bezug zu der Welle gebogen sind.
Eine typische Auslegung einer eingeschnittenen und gewendelten Schneckengewinde-Schaufel ist in ABBILDUNG 2, 40A und 40B dargestellt. Der Zellstoff wurde an der oberen Schneckengewinde- Schaufel nur deshalb weggelassen. um die eingeschnittene und gewendelte Konstruktion besser zeigen zu können. Die Aussparungen (42) der Schneckengewinde-Schaufel ermöglichen es, daß das gasförmige Bleichgemisch frei durchströmen kann, während die gewendelten Abschnitte (46) sowohl eine radiale Verteilung des Gases als auch das entsprechende stark scherende Anheben. Hochwerfen und/oder Hin- und Herbewegen des Zellstoffes in dem Gas bewirken, um die gewünschte gleichmäßige Berührung zwischen dem Ozon und dem Zellstoff zu crreichen. Das gasförmige Bleichgemisch wird außerdem von den Schaufeln des Förderers dazu veranlaßt, zu strömen und die Zellstoffaserpartikel zu umströmen. so daß alle Partikelobertlächen dem Ozon für eine im wesentliche vollständige Durchdringung ausgesetzt werden. Diese Merkmale machen es möglich, daß die Zellstoffaserpartikel bereits in der Vorstufe von dem Ozon im wesentlichen gleichmäßig berührt und gebleicht werden.
In der bevorzugten Ausführungsart nach ABBILDUNG 2 beinhaltet der Förderer/Reaktor zwei getrennte Schneckengewinde (40A) und (40B). Der Zellstoff bewegt sich in die durch Pfeil (47) angedeutete Richtung, bis er das Ende des oberen Schneckengewindes (40A) erreicht hat. woraufhin er durch einen Kanal in Form einer Gleitfläche (48) auf das untere Schneckengewinde (408) herabfällt. Das untere Schneckengewinde (408) befördert den Zellstoff in der durch den Pfeil (49) angezeigten Richtung hin zur Nachstufe (22). Die Wellen der Schneckengewinde (40A, 40B) werden von getrennten Motoren (46A bzw. 46B) angetrieben. Alternativ könnte auch ein einziger Motor mit zusammengekoppelten Wellen vorgesehen werden. Am Ende des unteren Schneckengewindes (40B) fällt der Zellstoff durch den Auslaß (50) in die zweite Reaktorstufe, die an der mit (22) bezeichneten Stelle dargestellt ist.
Der Bleichgrad des in der Vorstufe erfolgenden Bleichvorgangs laßt sich durch verschiedene Faktoren steuern, so z.B. durch die Ozonkonzentration. die Verweilzeit des Zellstoffs in der Vorstufe und die Zellstoffmenge in der Vorstufe. Der Bleichgrad wird praktischerweise durch den Prozentsatz des verfügbaren Ozons gemessen, der in der Vorstufe aufgebraucht wird. Dieser Prozentsatz wird in dem Bereich zwischen ca. 50 % und 90 % liegen, wobei üblicherweise mindestens ca 60 % und noch häufiger ca. 70 % des Ozons in dem Vorstufenreaktor aufgebraucht werden.
Die Verweilzeit der Zellstoffpartikel in der Vorstufe hängt in erster Linie von der Größe und der Art der üir diese Stufe eingesetzten Fördereinrichtung ab. Im Falle der hier beschriebenen Ausrüstung liegt die Zellstoff-Verweilzeit in der Vorstufe im allgemeinen zwischen ca. 40 Sekunden und 180 Sekunden, vorzugsweise zwischen 80 Sekunden und 120 Sekunden.
Die Gesamtmenge an entfemtem Lignin, nachgewiesen durch die endgültige Kappazahl, sollte so bemessen sein, daß das Ozon nicht im Übermaß mit der Zellulose reagiert, um den Polymerisationsgrad der Zellulose nicht wesentlich zu verringern. Die Menge an hinzugefügtem Ozon, ausgehend von dem Darrgewicht des Zellstoffs, sollte vorzugsweise zwischen ca. 0.2 % und ca. 2 % liegen. um die gewünschten bgnianteile zu erreichen. Höhere Mengen können erforderlich sein, wenn bedeutende Mengen von ungelösten Feststoffteilchen in dem Systemen enthalten sind. Da Ozon relativ teuer ist, ist es vorteilhaft und gunstiger, die kleinstmöglichen, für das gewünschte Bleichen erforderlichen Ozonmengen zu verwenden und so viel Ozon wie möglich zu verbrauchen.
Nach dem Vorstufenreaktor (21) gelangen der Zellstoff und das ozonhaltige Bleichgemisch in den Nachstufenreaktor (22), wie in ABBILDUNG 2 gezeigt. Der Nachstufenreaktor (22) umfaßt einen Rückhaltebehälter (52), der den mit dem Ozon in Kontakt gekommenen hochkonsistenten Zellstoff (56) sowie das aus der Vorstufe austretende noch nicht umgesetzte Ozon aufnimmt. Der Zellstoff (56) fällt in den Ruckhaltebehälter (52), wo er ein im wesentlichen ruhendes Zellstoffbett (60) bildet.
Unter "Zurückhalten" ist "ruhend" oder "mit sehr geringer ax[aler Bewegung" zu verstehen, daß heißt, daß Material in dem Ruckhaltebehälter unter sehr geringer Bewegung zurückgehalten wird. Dementsprechend erfolgt in dem Behälter (52) kein stark scherendes Mischen bzw. keine andere starke Bewegung verglichen mit dem, was in der Vorstufe (21) stattfindet. Eine solche Bewegung ist in der Nachstufe nicht erforderlich, da der Zellstoff und das Ozon im wesentlichen gleichmäßig miteinander vermischt worden und in Berühung gekommen sind.
Aus der Vorstufe (21) austretendes Ozon passiert das Bett (60), um für eine maximale Kontaktzeit mit dem Zellstoff zu sorgen und um so viel Restozon (d.h. Ozon, das nicht mit Zellstoffpartikeln in der Vorstufe in Berührung gekommen ist) wie möglich abzuziehen, indem weitere Gelegenheiten für eine Reaktion mit Zellstoffpartikeln geboten werden. Um ein gleichmaß iges Bleichen sicherzustellen, darf der Zellstoff nur kurz in dem Bett (60) zuruckgehalten werden. Diese minimale Zeitspanne muß groß genug sein, um es allen Zellstoffpartikeln, die in der Vorstufe mit Ozon in Berührung kamen, jedoch nicht vollständig reagiert haben. zu ermöglichen, ihre Reaktion zu beenden. Die Verweilzeit wird verlängert, um für ein Abziehen des restlichen verfügbaren Ozons zu sorgen Das an Qzon abgereicherte Gas (24) wird dann aus dem Nachstufenreaktor (22) abgelassen.
Eine einheitliche Helligkeit ist bis zum Ende der Nachstufe (22) erreichbar dank des stark scherenden Mischens und der Startreaktion in der Vorstufe (21). Die in der Nachstufe erfolgende Nachreaktion bis zur Vollendung gewährleistet durch den vollständigen Verbrauch des verfügbaren Ozons die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.
Die Verwellzeit in der Nachstufe kann gesteuert werden, indem man die Höhe der Bettobergrenze (62) so regelt, daß sie oberhalb des Wasserstandes (64) liegt, und durch Regelung der Geschwindigkeit, mit der der gebleichte Zellstoff (30) ausgeworfen wird. Eine Verweilzeit in dem Bett (60) von länger als ca. 17 Minuten wird zum Bleichen oder zum Abreichem Im allgemeinen nicht erforderlich sein. Längere Verweilzeiten können für Zwecke. die nicht mit der Reaktion im Zusammenhang stehen, angesetzt werden, so z.B. wenn der Ruckhaltebehälter (52) als Zellstoffsammelgefäß dient. Verweilzeiten zwischen ca. 5 Minuten und ca. 30 Minuten, vorzugsweise zwischen ca. 10 und ca. 25 Minuten. bringen zufriedenstellende Ergebnisse in bezug auf das Bleichen insgesamt und die Gleichmaßigkeit.
Wie aus ABBILDUNG 2 ersichtlich, wird Verdünnungswasser durch einen Einlaß (nicht dargestellt) eingeleitet und füllt den Boden von Behälter (52), um als eine Ozongas-Dichtung am unteren Ende der Nachstufe (33) zu- dienen. Der Wasserstand (64) definiert also das untere Ausmaß der Reaktornachstufe (22). Außerdem reduziert das Wasser die Konsistenz des Zellstoffes auf ein niedriges Niveau, um die Bewegung des gebleichten Zellstoffs (30) durch nachgeschaltete Verfahrensstufen zu erleichtern.
Das an Ozon im wesentlichen abgereicherte und in erster Unie Sauerstoff und Mengen von Nebenprodukten der Bleichreaktion enthaltende gasförmige Bleichgemisch wird in den Freisetzungszonen (70) zum Zwecke der Wiederaufbereitung aufgenommen und in das Ablaßrohr (73) gesaugt. Ab diesem Punkt kann das wiederaufbereitete Gas (24) einem Gaskreislauf zugeführt werden.
ln einer alternativen Ausführungsart sind die Gasfreisetzungszonen (70) mit einer Querschnittsfläche versehen, die groß genug ist, um die Gasströmungsgeschwindigkeit unter die Mitreißgeschwindigkeit typischer Zellstoffasern zu senken, wie in ABBILDUNG 12 dargestellt. Alle Fasern, die auch weiterhin mitgerissen werden, lassen sich durch Faserrückhaltesiebe (72) entfernen, wenn das Gas in die Ablaßrohre (73) gesaugt wird.
Statt des bevorzugten Schneckengewindeförderers mit eingeschnittenem und gewendeltem Schneckengang kann fur die Vorstufe (21) der hier beschriebenen Erfindung auch eine Mischvorrichtung von der Art, wie in ABBILDUNG 3 dargestellt, ein Schneckengewindedefibrator von der in ABBILDUNG 4 gezeigten Art oder eine Vorrichtung, gelegentlich auch Extruder bezeichnet, von der in ABBILDUNG 11 gezeigten Art, verwendet werden.
Die Mischvorrichtung nach ABBILDUNG 3 umfaßt ein im allgemeinen zylindrisches Gehäuse (77) mit einer zentralen Welle (78), die eine Vielzahl von Rotorelementen (79) aufweist, die sich von dieser Welle weg erstrecken. Dieser Mischertyp wird gemeinhin zur Dampferhitzung von Zellstoff eingesetzt und wird im allgemeinen "Dampfinischer" ("steam mixer") bezeichnet.
Jedes Rotorelemen ist vorzugsweise trapezförmig gestaltet und ist an dein an der Welle (78) befestigten Abschnitt breiter als an dem anderen Ende. Jedes Rotorelement (79) ist außerdem an der Welle in einem Winkel in bezug auf die Längsachse der Welle befestigt und radial in einem Abstand zu den Nachbarelementen sowohl in bezug auf den Kreisumfang der Welle als auch entlang der Wellenachse angebracht. Die Anzahl der Rotorelemente in den einzelnen ringförmigen Anordnungen kann die gleiche sein oder kann, wie gezeigt. unterschiedlich sein. In der ABBILDUNG 3 ist die Verwendung von alternativen benachbarten Längsanordnungen mit entweder zwei oder vier Rotorelementen dargestellt.
Das Mischergehäuse (77) umfaßt ferner eine Vielzahl von Elementen (76), die in ringförmiger Ausrichtung auf der Innenseite des Gehäuses (77) befestigt sind, das sich zu der Welle (78) hin erstreckt, und zwischen den ringförmigen Anordnungen der Rotorelemente (79) im Abstand zueinander angeordnet sind. Diese Elemente (76) weisen aus praktischen Gründen - ungefähr dieselbe Größe und Gestalt wie die Rotorelemente (79) auf.
Es können ebenso andere Dampfinischer bei dieser Erfindung zum Einsatz kommen, so. z.B. diejenigen, die in der Unterlage US-A- 4.295.925 oder 4.298.426 beschrieben sind. Auch können die genaue Anzahl, Konfiguration, Anordnung und Gestalt der Elemente (76, 77) ausgewählt werden, um das gewünschte stark scherende Mischen zu erzielen Zylinderförmige oder kegelförmige Stäbe oder andere Formteile wären dementsprechend als Eleinente (76,77) brauchbar. Alle Elemente von ähnlicher Gestalt und Größe, oder Kombinationen daraus, können verwendet werden Die genaue Konfiguration oder Anordnung der Elemente (76, 77) kann variieren, vorausgesetzt jedoch, daß der Zellstoff richtig mit dem gasförmigen Bleichgemisch vermischt wurde und daß eine Verbrückung des Zellstoffes im wesentlichen vermieden wird. Die in ABBILDUNG 3 gezeigte Anordnung bewirkt eine solche Verteilung, wobei die Elemente (76) eine Verbruckung des Zellstoffs verhindern, während die Welle (78) gedreht wird. Andere Anordnungen könnten ebenso verwendet werden.
Eine andere Vorrichtung, die sich als Vorstufenreaktor (21) bei dieser Edindung eignet, ist die in ABBILDUNG 4 gezeigte Zellstoffzerfaserungseinrichtung (Defibrator) (85). Der hier verwendete Defibrator ist nur als Beispiel gedacht und steht für Vorrichtungen, die dem Fachmann unter dieser Bezeichnung bekannt sind. Es soll nicht heißen, daß diese Vorrichtung bei einer Verwendung in Verbindung mit dieser Erfindung tatsächlich Zellstoff zerfasern muß. Der Defibrator (85) umfaßt ein Außengehäuse (88), das zwei parallele umlaufende Wellen (86. 89) beherbergt, die sich verzahnende Schneckengewinde (87, 90) mit entgegengesetztem Windungssinn aufweisen. D.h., die Welle (87) dreht sich in der entgegengesetzten Richtung von Welle (89), um eine richtige Verzahnung der Gewindegänge zu erzielen. Das äußere Gehäuse (88) beinhaltet einen Zellstoffeinlaß (91) und einen Zellstoffauslaß (93). D.h., die in den Einlaß (91) eingeleiteten Zellstoffpartikel werden hohen Scherkraften ausgesetzt, während sie sich durch die Einrichtung hin zu dem Auslaß (93) bewegen.
Ein Typ eines brauchbaren Defibrators ist in der Fachwelt unter der Bezeichnung Frotopulper -Vorrichtung bekannt Andere Schneckendefibratoren, z.B. der in dem Patent US-A-3.533.563 beschriebene, können jedoch auch als Vorstufenreaktor (21) entsprechend dieser Erfindung eingesetzt werden.
Ebenso brauchbar für die Vorstufe dieser Erfindung sind Vorrichtungen, von den Fachleuten gelegentlich Extruder bezeichnet, wie in der ASBILDUNG 11 bei (94) gezeigt. Extruder, die für eine Verwendung in Verbindung mit dieser Erfindung in Frage kämen, sind u.a. Vorrichtungen die sich verzahnende Doppeischneckengewinde (95), die sich in einem gasdichten Gehäuse (96) befinden, umfassen., Die Schneckengewinde können abwechselnd mit Zellstoff- Expansionszonen und Zellstoff-Verdichtungszonen wie in ABBILDUNG 11 mit (97) bzw. (98) bezeichnet versehen sein. Eine solche Vorrichtung wird in dem Patent EPA-0.276.608 beschrieben.
Ein geineinsames Merkmal sämtlicher oben genannter Vorrichtungen ist die Fähigkeit, den hochkonsistenten Zellstoff durch Anheben. Hochwerfen und/oder Hin-und Herbewegen in der Gegenwart eines ozonhaltigen gasförmigen Blelchgemischs einem stark scherenden Mischvorgang zu unterwerfen, um ein im wesentlichen homogenes Ozon/Zellstoff-Gemisch zu erzielen.
Wenngleich der Reaktionsapparat dieser Erfindung auch zum Bleichen von einer großen Vielzahl von unterschiedlichen Zellstoffen verwendet werden kann, wäre ein wünschenswertes Eigenschaftsspektrum des in den Reaktionsapparat eintretenden Ausgangszellstoffs für Weichholz-Zellstoff oder Hartholz-Zellstoff eine Kappazahl von 10 oder darunter, eine Viskosität von über ca. 13 cP und eine Konsistenz von über 20 % jedoch unter 60 %. Nach dem Bleichen des Zellstoffs wie in dieser Unterlage beschrieben weist der aus dem Ozonreaktor austretende Zellstoff einen GE-Weißgrad von mindestens ca&sub4; 45 % und im allgemeinen von ca. 45 % bis 70 % auf, wobei Weichhölzer üblicherweise über 45 % und Harthölzer üblicherweise über 55 % liegen. Der Zellstoff (dies gilt sowohl für Hartholz als auch für Weichholz) besitzt außerdem eine Viskosität von über ca. 10 und eine Kappazahl von ca. 5 oder kleiner.
Das stark scherende Mischen dieser Erfindung sorgt für eine starke Durchdringung und im wesentlichen gleichmaßige Berührung des Ozons mit Zellstoff vor Einleitung in das Bett (60). Diese Erfindung ermöglicht es ferner, daß in der Vorstufe über ca. 50 % und vorzugsweise 60 % bis 75 % oder mehr der Zellstoffspartikel mit dem Ozon vollständig reagieren. Da der Großteil der Zellstoffpartikel bereits in der Vorstufe wesentlich gebleicht wird, liegt der allgemeine Weißgrad des den Reaktor verlassenden Zellstoffs bei annähernd 60 % bis 70 % des gewünschten endgültigen Weißgrads. Selbst wenn das restliche Ozon in der Vorstufe nicht ganz gleichmäßig mit den Zellstoffpartikeln in dem Bett vermischt wird, ist der allgemeine Weißgrad des endgültig gebleichten Zellstoffs gleichmäßiger verglichen mit den dem derzeitigen Stand der Technik entsprechenden Bettverfahren, weil der in die Nachstufe eintretende Zellstoff bereits zu ca. 70 % des gewünschten Grades gebleicht worden ist&sub9; Es ist daher wünschenwert, die größte Reaktion zwischen Ozon und Zellstopartikeln in der Vorstufe zu erzielen, um die größte Bleichkonstanz des Zellstoffs zu erhalten. Zum Vergleich, da wo Ozon einem herkömmlichen Bett hinzugelügt wird, muß der Zellstoff in dem Bett vollständig gebleicht werden und bewirken Bleichabweichungen infolge des nichthomogenen Mischens von Ozon und Zellstoff größere Unterschiede in dem endgültigen Weisgrad des Zellstoffs und eine Uneinheitlichkeit des endgültigen Weisgrads des Zellstoffs.

BEISPIELE

Die nachfolgenden Beispiele, die den umfang dieser Erfindung weiter beschreiben, dienen dem Zwecke der Illustration und sind nicht so auszulegen, als legten sie den Rahmen des Geltungsbereichs fest.
Vorbehaltlich etwaiger anderslautender Angaben sind alle chemischen Prozentangaben auf der Basis der ofengetrockneten Faser berechnet. Für einen Fachmann sollte ebenso klar sein, daß die anvisierten Weißgrade nicht genau erreicht werden müssen, da GE-Weißgrade von plus oder minus 2 % bezogen auf den Sollwert annehmbar sind. in Abhangigkeit von der Stelle, an der Proben entnommen wurden, können die durchschnittlichen Weißgrade geringfugig abweichen, so z.B. zwischen Bettproben und am Reaktorausgang entnommenen Proben. Diese Abweichung ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß es nicht möglich war, Weißgrad-Proben uber den ganzen Bettquerschnitt zu entnehmen. Wäre eine genaue und vollständige Probennahme möglich, dürften diese Widersprüchlichkeiten nicht vorkommen.
In den nachgenannten Beispielen beinhaltet die Reaktorvorstufe einen eingeschnittenen und gewendelten Schneckengangförderer mit zwei Schneckengängen. wie in ABBILDUNG 2 gezeigt. Der Durchmesser der Schneckengänge betrug jeweils ungefähr 48 cm (19 Zoll), und jeder Schneckengang war ungefähr 274 cm (9 Fuß) lang. Der Förderer war konzipiert als Förderer mit halber Ganghöhe Der Zellstoff-Füllstand in dem Vorstufenförderer/-reaktor lag im allgemeinen bei 25 %. Die Reaktomachstufe entsprach zudem im wesentlichen der Darstellung in ABBILDUNG 2. Und die eingesetzte Flockvorrichtung zerkleinerte Zellstoffpartikel bis hinab zu einer Größe von 4 mm.

Beispiel 1

In diesem Beispiel handelt es sich bei dem Zellstoff um einen flockig gemachten und sauerstoffgebleichten Kiefernholz-Zellstoff mit niedriger Kappazahl, und zwar mit einer K-Zahl von 8 oder kleiner. Eine dem Reaktor vorgeschaltete Aufbereitung fuhrte zu einer Viskosität von über ca. 14 cP, einer Konsistenz von ca. 42 %, einem Anfangs-Weißgrad von ca. 41 % GEB und einem pH-Wert von knapp unter ca. pH 2. Die Zellstoff-Förderleistng - in Tonnen - durch den Reaktionsapparat betrug ca. 15 Tonnen pro Tag (t/Tag) Der Vorstufenförderer drehte sich mit ungefähr 20 U/min, um eine Zellstoff-Verweilzeit in der Vorstufe von ungefähr 115 Sekunden zu erhalten. Das Zellstoffbett in der Nachstufe wurde konstant auf einer Höhe von ca. 91 cm (3 Fuß) über der Gasauslaßzone gehalten. was eine Rückbehaltungs£eit von ca. 17 Minuten bewirkte. Der im Paralleistrom geführte Gasstrom strömte mit einer Geschwindigkeit von ca. 1,4 bis 1,7 m³/min (50-60 f/min) bei einem Eingangsozongehalt von ca. 3,5 bis 4 Gewichtsprozent
Ein Soll-Weißgrad von 56 GEB wurde für den aus der Nachstufe des Reaktionsapparats austretenden Zellstoff ausgewählt. Unter den vorgenannten Bedingungen erzielte der Reaktionsapparat entsprechend dieser Erfindung einen durchschnittlichen Reaktoraustritts-Weißgrad von ca. 56,6 % GEB. Die durchschnittliche Kappazahl am Austritt wurde auf ca. 3,6 reduziert. Bis dieser verbesserte Weißgrad erreicht war, waren ungefähr 71 % des verfügbaren Ozons in der Reaktorvorstufe und weitere 22 % in der Reaktornachstufe verbraucht worden. was eincm Gesamtverbrauch von 93 % des verfügbaren Ozons entsprach.

Beispiel 2

Dieses Beispiel wurde unter im wesentlichen denselben Bedingungen wir in dem ersten Absatz von Beispiel 1 beschrieben durchgeführt, mit der Ausnahme, daß die Zellstoff-Föderleistung - in Tonnen - jetzt 8 bis 10 t/Tag betrug. Außerdem war der Anfangs- Weißgrad geringfügig niedriger, nämlich ca. 39 % GEB.
Wiederum wurde ein Soll-Weißgrad von 56 % GEB für den austretenden Zellstoff gewählt. Unter diesen Bedingungen erreichte die hier beschriebene Erfindung einen durchschnittlichen Austritts- Weißgrad von ca. 54,1 % GEB. Die durchschnittliche Kappa-Zahl am Austritt wurde auf 3.9 reduziert. Die in der Vorstufe und der Nachstufe verbrauchten Mengen an verfügbarem Ozon entsprachen ungefähr den in Beispiel 1 angegebenen Mengen.
Zusätzlich zu den am Reaktionsapparataustritt entnommenen Proben wurden Bettproben entnommen, um die Gleichmäßigkeit des Bleichens quer durch das Bett zu ermitteln. Es wurden siebzehn Proben aus dem Bett verteilt über den Bettquerschnitt auf zwei verschiedenen Ebenen entnommen:
Ebene A, ungefähr an Punkt A in ABBILDUNG 2 gelegen, ca. 91 cm (3 Fuß) über der Gasfreisetzungszone, ungefähr entlang der Bettoberseite. Dies entspricht den in ABBILDUNG 5A angegebenen Probeentnahmepunkten 1 bis 10.
Ebene B, ungefähr an Punkt B in ABBILDUNG 2 gelegen. ca. 46 cm (1,5 Fuß) über der Gasfreisetzungszone. Dies entspricht den in ABBILDUNG 5B angegebenen Probeentnahmepunkten 11 bis 17
Zu Vergieichszwecken wurde zudem ein Reaktionspparat mit herkömmlichem Bett wie in dem Patent US-A-3.964.962 1 beschrieben zum Ozonbleichen von Zellstoff von im allgemeinen gleicher Güte eingesetzt mit einem Anfangs-Weißgrad von ca. 35,1 % GEB, einer Ozongas-Strönlung von 4,8 m³/min (173 f/min) bei einer Ozonkonzentration von 2,5 Gewlchtsprozent, einer Konsistenz von 38% und einer Schichthöhe von ca. 268 cm (8,8 Fuß). Die Zellstofförderleistung - in Tonnen - des herkömmlichen Schüttgut- Reaktionsapparats betrug ca. 15 t/Tag, Die Betriebsparameter des herkömmlichen Schüttgut-Reaktionsapparats wurden ausgehend von den Erfahrungen der Fachleute ausgewählt, um optimale Ergebnisse mit dem eingesetzten Reaktionsapparat zu liefern. Proben wurden an ungefähr denselben Stellen in dem Bett wie in den ABBILDUNGEN 5A und 5B gezeigt entnommen.
Die ABBILDUNGEN 6A und 6B zeigen die Helligkeitsverteilung in dem Nachstufen-Bett entsprechend der hier beschriebenen Erfindung für die in der ABBILDUNG 5A bzw. der ABBILLDUNG 5B gezeigten Probenentnahmestellen. Die ABBILDUNGEN 7A und 7B zeigen dieselben Daten fur den herkömmlichen Schüttgut-Reaktionsapparat. Die Daten sind in der nachstehenden TABELLE I zusammengefaßt und vergleichend gegenübergestellt. Wie aus einem Vergleich der ABBILDUNGEN 6 und 7 ersichtlich, liefert diese Erfindung eine verbesserte makroskopische Gleichmäßigkeit durch Anwendung eines zweistufigen Bleichverfahrens und Einsatz eines Reaktionsapparats wie hier beschrieben. TABELLE I

Beispiel 3

Dieses Beispiel entsprach den vorhergehenden Beispielen bis auf die Tatsache. daß hier aus Hartholz gewonnener Zellstoff eingesetzt wurde. Der aus Hartholz gewonnene Zellstoff hatte eine Kappazahl von ca. 5 oder kleiner. Die Vorreaktor-Aufbereitung lieferte eine Viskosität von über ca. 10 cP, eine Konsistenz von ca. 42 % und einen Anfangs- Weißgrad von ca. 47 GEB. Auch hier wurde der Zeustoff abgesäuert auf einen pH-Wert von knapp unter pH 2. Die Zellstoff-Förderleistung - in Tonnen - in diesem Beispiel betrug 8 t/Tag. Der Förderer der Reaktionsapparat-Vorstufe wurde mit ca. 21 U/min gedreht. um eine Vorstufen-Verweilzeit von knapp unter ca. 115 Sekunden zu liefern. Die Schichthöhe in der Nachstufe wurde ebenso auf ca. 91 cm (3 Fuß) gehalten, für eine Verweilzelt von wiederum ca 17 min. Der im Paralleistrom geführte Gastrom strömte mit einer Strömungsgeschwindigkeit von ca. 0,8 m³/min (30 f/min) bei einer Anfangs-Ozonkonzentration von zwischen ca. 4 und 5 Gewichtsprozent,
Ein Soll-Weißgrad von 63 % GEB wurde ausgewählt, und die Anfangs-Ozonkonzentration wurde geringfügig innerhalb des oben genannten Rahmens verändert, um die Vorgabe einzuhalten. Unter diesen Bedingungen lag der durchschnittliche Weißgrad am Reaktoraustritt bei ca. 65,6 % GEB. Die durchschnittliche Kappazahl am Auslaß wurde auf 1,65 reduziert. Ca. 63 bis 65 % des verfügbaren Ozons wurden in der Vorstufe des Reaktionsapparates und weitere 25 bis 32 % in der Nachstufe verbraucht, was einem Gesamtverbrauch von ca. 90 bis 95 % des verftigbaren Ozons während des Verlaufs dieses Versuchs entsprach.
Wie in Beispiel 2 wurden dem Bett der hier beschriebenen Erfindung Proben zur Weißgradprüfung entnommen und mit den in dem herkömmlichen Schüttgut-Reaktionsapparat erzielten Ergebnissen verglichen. Die Betriebsbedingungen im Falle des herkömmlichen Schüttgut-Reaktionsapparats waren ein Anfangs-Weißgrad von ca. 32,6 % GEB, eine Ozongasströinung von ca. 4,9 m³/min (176 f/min) bei einer Ozonkonzentration von 2,5 Gewichtsprozent, einer Konsistenz von 42 % und einer Schichthöhe von 259 cm (8,5 Fuß). Die Förderleistung - in Tonnen - im Falle des herkönwilichen Schüttgut Reaktionsapparats lag wiederum bei ca. 15 t/Tag.
Die ABBILDUNGEN 8A und 8B zeigen die siebenundzwanzig Bettprobenentnahmestellen in Ebenen von ca. 91 cm (3 Fuß) bzw. 46 cm (1,5 Fuß) über der Gasfreisetzungszone, wie mit A bzw. 13 in ABBILDUNG 2 dargestellt. Die ABBILDUNGEN 9A und 9B zeigen die Helligkeitsverteilung in der zweiten Ebene der hier beschriebenen Erfindung fur die in der ABBILDUNG 8A bzw. der ABBILDUNG 8B angegebenen Probenentnahmestellen. (Die in der ABBILDUNG 9A gezeigten Proben wurden entlang der Bettoberseite entnommen.) Die ABBILDUNGEN 10A und 10B zeigen dieselben Daten für den herkömmlichen Schüttgut-Reaktionsapparat. Die Daten sind in nachstehender TABELLE II zusammengefaßt und vergleichend gegenüber gestellt. Vergleicht man die ABBILDUNGEN 9 und 10 und betrachtet man die TABELLE II, so zeigt die hier beschriebene Erfindung gegenuber einem herkömmlichen Schüttgut- Reaktionsapparat eine klare Verbesserung in puncto Heiiigkeitskonstanz. TABELLE II

Claims

1. Ein Reaktionsapparat zum Ozonisieren von Zellstoffpartikeln mit einer hohen Konsistenz von über 20 %, umfassend einen ersten Reaktor und einen zweiten Reaktor, dadurch gekennzeichnet, daß er folgendes umfaßt:

einen ersten Reaktor (21) mit einer Einrichtung zum Einleiten eines gasförmigen, ozonhaltigen Bleichmittels (20) in die erste Reaktoreinrichtung, und eine stark scherende Misch- und Kontaktherstellungseinrichtung (40A, 40B) zum Zwecke der Zusammenführung und Beförderung der Zellstoffpartikel (36) und des Ozons, damit die Zellstoffpartikel und das gasförmige Bleichgemisch durch turbulentes Umwälzen der Zellstoffpartikel vollständig und gleichförmig vermischt und zusammengeführt werden, während die besagten Partikel (47, 49) durch im wesentlichen die gesamte erste Reaktoreinrichtung bewegt werden, so daß im wesentlichen alle Zellstoffpartikel in der Gegenwart des gasförmigen Bleichmittels angehoben, hochgeworfen und hin- und herbewegt werden, um zumindest einen Teil des Zellstoffs mit dem Ozon in der ersten Reaktoreinrichtung zur Reaktion zu bringen;

wobei die erste Reaktoreinrichtung desweiteren eine Mischkammer umfaßt, die die stark scherende Misch- (21) und Kontaktherstellungseinrichtung (40A, 40B) umgibt und die einen Einlaß (32) zur Aufnahme der besagten Zellstoflpartikel (34) sowie einen Auslaß (50) zum Abführen der Zellstoffpartikel (36) und des Ozons nach erfolgter Reaktion von zumindest einem Teil der Zellstoffpartikel mit dem Ozon aufweist;

wobei die besagte Kammer ein Gehäuse umfaßt, das den Einlaß (32) und den Auslaß (50) definiert; sowie sich von dem Einlaß (32) zu dem Auslaß (50) erstreckende Einrichtungen (78, 86, 89) zur Beförderung der besagten Zellstoffpartikel (36), so daß die erste Reaktoreinrichtung die besagten Zellstoffpartikel zeitgleich mit dem stark scherenden Mischen und Zusammenführen der besagten Zellstoffpartlkel mit dem gasförmigen Bleichmittel befördert;

eine zweite Reaktoreinrichtung (22), die einen Rückhaltebehälter (52) zur Aufnahme von besagten Zellstoftpartikeln und von besagtem Ozon aus der besagten Misch- und Kontaktherstellungseinrichtung und zum Zurückhalten der besagten Zellstoffpartikel in einem Zellstoffbett (60) umfaßt, in dem die Zellstoffpartikel mit unverbrauchtem, von der ersten Reaktoreinrichtung eingegangenem Ozon über eine ausreichend lange Zeitspanne reagieren können, um die Reaktion des Zellstoffs mit dem Ozon abzuschließen; und

Einrichtungen (50, 52), die die erste Reaktoreinrichtung (21) mit der zweiten Reaktoreinrichtung (22) verbinden, um die Zellstoftpartikel und das gasförmige Bleichgemisch zusammen mit unverbrauchtem Ozon direkt aus der ersten Reaktoreinrichtung in die zweite Reaktoreinrichtung weiterzuleiten; und

wobei die Verbindungseinrichtungen einen Einlaß (52) an der zweiten Reaktoreinrichtung aufweisen, um eine direkte Verbindung mit dem Auslaß (50) der Mischkammer herzustellen.

2. Der Apparat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer ein Gehäuse umfaßt, das den Einlaß, den Auslaß und eine Innenkammer definiert und das die stark scherende Misch- und Kontaktherstellungsein richtung umgibt, wobei diese stark scherende Misch- und Kontaktherstellungseinrichtung zwei parallele drehbare Wellen, auf denen ineinandergreifende Schraubengänge angeordnet sind, umfaßt, um die Zellstoffpartikel vom Einlaß zum Auslaß hin voranzutreiben.

3. Der Apparat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer ein Gehäuse umfaßt, das den Einlaß, den Auslaß und eine Innenkammer definiert und das die stark scherende Misch- und Kontaktherstellungseinrichtung umgibt und daß diese stark scherende Misch- und Kontaktherstellungseinrichtung eine drehbare Welle umfaßt,

die eine Vielzahl von einzelnen, radial sich erstreckenden starren Gliedern sowie eine Vielzahl von zusammenwirkenden, sich von besagtem Gehäuse zu besagter Welle nach innen hin erstreckenden starren Gliedern aufweist.

4. Der Apparat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer ein Gehäuse umfaßt, das den Einlaß, den Auslaß und eine Innenkammer definiert und das die stark scherende Misch- und Kontaktherstellungseinrichtung umgibt und daß diese stark scherende Misch- und Kontaktherstellungseinrichtung eine drehbare Welle mit einem durchgehenden Schraubengang aufweist, wobei besagter Schraubengang eine Vielzahl von Abschnitten aufweist, die aus ihm herausgeschnitten worden sind, um in ihm Aussparungen zu bilden, wobei die besagten ausgeschnittenen Abschnitte in einem vorbestimmten Winkel bezogen auf die Welle gebogen sind.

5. Der Apparat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er desweiteren eine Zerkleinerungseinheit umfaßt, die auf der besagten ersten Reaktoreinrichtung angeordnet ist und die die Zellstoffpartikel zerkleinert und besagte zerkleinerten Zellstoffpartikel dem Mischbehältereinlaß züleitet.

6. Der Apparat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Reaktoreinrichtung desweiteren eine Einrichtung zum Saugen des besagten gasförmigen Bleichgemischs durch das Zellstoftbett umfaßt, um im wesentlichen das ganze Ozon aus dem gasförmigen Bleichgemisch durch Reaktion mit dem Zellstoff zu entfernen, und daß sie eine Einrichtung zum Trennen der mitgeführten Zellstoffpartikel von dem abgereicherten gasförmigen Bleichgemisch umfaßt.

7. Der Apparat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte erste Reaktoreinrichtung eine vorab bestimmte Länge zwischen dem besagten Einlaß und dem besagten Auslaß aufweist und daß die besagte Beförderungseinrichtung eine Einrichtung zum Drehen der Beförderungseinrichtung in einer Geschwindigkeit umfaßt, die ausreicht, um zu bewirken, daß zwischen 50 % und 90 % des Ozons in dem gasförmigen Bleichgemisch durch Reaktion mit den Zellstoffpartikeln innerhalb der besagten ersten Reaktoreinrichtung aufgebraucht werden.

8. Der Apparat gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte zweite Reaktoreinrichtung einen senkrecht angeordneten, im allgemeinen zylinderförmigen Behälter umfaßt, der eine Oberseite und eine Unterseite aufweist, wobei besagte Oberseite mit dem Gehäuse der besagten ersten Reaktoreinrichtung durch das Verbindungsglied verbunden ist, um mit der besagten ersten Reaktoreinrichtung zum Zwecke der Aufnahme von besagten Zellstoffpartikeln und von besagtem gasförmigen Bleichgemisch in Verbindung zu stehen

9. Der Apparat gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte erste Reaktoreinrichtung irgendeine Einrichtung wie ein Dampfmischer, ein Extruder, ein Schraubenzerfaserer oder ein Schraubengangförderer mit eingeschnittenem und gewendeltem Schraubengang ("cut-and-folded screw flight conveyor") ist.

10. Der Apparat gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Gehäuse der ersten Reaktorein richtung desweiteren mindestens eine Innenkammer definiert, die mit dem Einlaß und dem Auslaß in Verbindung steht, wobei besagte Fördereinrichtung folgendes umfaßt:

mindestens eine drehbare Mittelwelle, die sich über die Länge der besagten Innenkammer erstreckt; und

Schiebeeinrichtung, die auf besagter Welle angeordnet ist und die die Zellstoffpartikel während ihrer Beförderung vom Einlaß hin zum Auslaß anhebt, hochwirft und hin- und herbewegt.

11. Der Apparat gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Schiebeeinrichtung einen durchgehenden Schraubengang aufweist, der besagte Welle umgibt und der eine Vielzahl von Abschnitten aufweist, die aus ihm herausgeschnitten worden sind, um Aussparungen in ihm zu bilden, wobei besagte ausgeschnittenen Abschnitte in einem vorab bestimmten Winkel bezogen auf die Welle gebogen sind.

12. Der Apparat gemäß Anspmch 51 dadurch gekennzeichnet, daß besagte erste Reaktoreinrichtung eine vorab festgelegte Länge zwischen besagtem Einlaß und besagtem Auslaß aufweist und eine Einrichtung umfaßt zur Betätigung der stark scherenden Misch- und Kontaktherstellungsein richtung in einer Weise, die ausreicht, um die Zellstoffpartikel 40 bis 180 Sekunden lang in der ersten Reaktoreinrichtung in Kontakt mit dem gasförmigen Bleichgemisch zu halten.

13. Der Apparat gemäß Anspruch 51 dadurch gekennzeichnet, daß der Rückhaltebehälter so bemessen ist daß die Zellstoffpartikel darin 5 bis 30 Minuten lang zurückgehalten werden, um die Reaktion des Zellstoffs mit dem Ozon abzuschließen.

14. Der Apparat gemäß Anspwch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Reaktoreinrichtung eine Länge aufweist, die ausreicht, um die Zellstoffpartikel solange in Kontakt mit dem gasförmigen Bleichgemisch zu halten, bis zumindest 50 % des Ozons mit den Partikeln reagiert hat.

15. Der Apparat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er desweite ren umfaßt eine Einrichtung zum Mischen (11) von Zellstoff geringer Konsistenz (10) mit Säuerungsmitteln (12) und Chelatbildnern (13);

eine Verfestigungseinrichtung (15) zum Entwässern von besagtem niedrigkonsistenten Zellstoff, um einen hochkonsistenten Zellstoff mit einer Konsistenz von über 20 % zu liefern;

eine Pumpeinrichtung zum Befördern des niedrigkonsistenten Zellstoffs zu der Verfestigungseinrichtung;

eine Flusenbildungseinrichtung (18) zum Zerkleinern des besagten hochkonsistenten Zellstoffs auf eine gewünschte Partikelgröße und Schüttdichte;

eine spitz zulaufende Fördereinrichtung (19) zum Verdichten des besagten hochkonsistenten Zellstoffs und zum Befördern desselben in einer domförmigen Weise zu besagter Flusenbildungseinrichtung;

eine Einrichtung zum Einleiten eines ozonhaltigen gasförmigen Bleichgemischs (20) in besagte Flusenbildungsein richtung (18) zeitgleich mit besagtem Zellstoff; und

Einrichtungen (34, 35), die besagte Flusenbildungseinrichtung (18) mit besagter erster Reaktoreinrichtung (21) verbinden und die die Zellstoffpartikel und das gasförmige Bleichgemisch mit unverbrauchtem Ozon von der Flusenbildungseinrichtung direkt in die erste Reaktoreinrichtung leiten.

16. Ein Verfahren zum Ozonbleichen von hochkonsistenten Zellstoffpartikeln zwecks Aufhellung der Zellstoffweiße von einem ersten GE- Weißgrad zu einem zweiten, höheren GE-Weißgrad, gekennzeichnet durch die nachgenannten Verfahrensschritte:

Bereitstellen von Zellstonpartikeln mit einer hohen Konsistenz von über 20 %;

Einleiten der hochkonsistenten Zellstoffpartikel und eines gasförmigen, ozonhaltigen Bleichgemischs in eine erste Stufe (21);

Mischen der Zellstoffpartikel mit dem gasförmigen Bleichgemisch in der ersten Stufe (21) unter stark scherender Bewegung, um die Zellstoffpartikel mit dem gasförmigen Bleichgemisch vollständig und gleichförmig zu mischen und zusammenzuführen, indem die Zellstoffpartikel turbulent umgewälzt werden, während sie durch im wesentlichen die ganze erste Stufe bewegt werden, so daß im wesentlichen alle Zellstoffpartikel in Gegenwart des gasförmigen Bleichgemischs angehoben, hochgeworfen und anderweitig bewegt werden, damit sie mit mindestens 50 % des Ozons in der ersten Stufe reagieren; Weiterleiten der Zellstoffpartikel und des gasförmigen Bleichgemischs mit unverbrauchtem Ozon aus der ersten Stufe direkt in eine zweite Verweilstufe (22), um ein im wesentlichen ruhendes Zellstoffbett in der zweiten Stufe zu bilden; Herbeiführen einer Reaktion zwischen den Zellstoffpartikeln und dem unverbrauchten Ozon in der zweiten Verweilstufe, um Ozon aus dem gasförmigen Bleichgemisch weiter aufzubrauchen, wodurch man einen gebleichten Zellstoff mit dem zweiten GE-Weißgrad erhält und im wesentlichen alles verfügbare Ozon aus dem Bjeichgemisch herausgezogen wird;

Saugen des besagten gasförmigen Bleichgemischs durch das Zellstoffbett, um die Zellstoffpartikel in der zweiten Stufe mit aus der ersten Stufe stammendem unverbrauchtem Ozon zu Reaktion zu bringen, so daß im wesentlichen alles Ozon aus dem gasförmigen Bleichgemisch durch Reaktion mit den Zellstoffpartikeln in dem Zellstoffbett herausgezogen wird, wodurch

man einen im wesentlichen gleichmäßig gebleichten Zellstoff erhält; und

das von Ozon befreite gasförmige Bleichgemisch (24) aus der zweiten Stufe abgeführt und recycelt wird;

17. Das Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß 50 % bis 90 % des Ozons in der ersten Stufe verbraucht werden.

18. Das Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet. daß es desweiteren den Verfah renssch ritt des Zerkleinerns der Zellstoffpartikel auf eine ausreichende Größe umfaßt, um eine im wesentlichen vollständige Durchdringung des Großteils der besagten Partikel mit Ozon zu erzielen.

19. Das Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet. daß die Zellstoffpartikel eine Konsistenz von 35 % bis 50 % aufweisen und daß sie mit dem gasförmigen Bleichgemisch 40 bis 180 Sekunden vor ihrer Weiterleitung in die zweite Stufe gemischt werden.

20. Das Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet. daß die Zellstoftpartikel in der zweiten Stufe 5 bis 30 Minuten lang mit dem unverbrauchten Ozon zur Reaktion gebracht werden, um das Bleichen der Zellstofipartikel im wesentlichen abzuschließen.

21. Das Verfahren gemäß Anspwch 16, dadurch gekennzeichnet. daß es als weitere Verfahrensschritte das Löschen (Quenschen) der besagten Bleichreaktion durch Zugabe von Wasser zu den Zellstoftpartikeln in der zweiten Stufe und

das Abführen der den besagten zweiten Weißgrad aufweisenden Zellstoffpartikeln aus der besagten zweiten Stufe umfaßt.

22. Das Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet daß:

die in der ersten Stufe verbrauchte Ozonmenge zwischen 60 % und 75 % der insgesamt verfügbaren Ozonmenge ausmacht; und

die in der zweiten Stufe verbrauchte Ozonmenge zwischen mindestens 20 % und 40 % der insgesamt verfügbaren Ozonmenge ausmacht.