DE69630803T2

DE69630803T2 - Sauerstoffdelignifizierung von lignocelluloschischem zellstoff in zwei stufen

Info

Publication number: DE69630803T2
Application number: DE69630803T
Authority: DE
Inventors: Monica BOKSTRÖM; Pia Mellander; Solveig Norden
Original assignee: Valmet Fibertech AB
Current assignee: Valmet AB
Priority date: 1995-10-23
Filing date: 1996-09-18
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2016-09-19
Also published as: ZA967932B; BR9611243A; CA2231048C; NO324111B1; EP0857231B1; RU2148118C1; PT857231E; ES2206598T3; SE505141C2; NO981794L; CN1072743C; MY117900A; AU691132B2; SE9503720D0; JPH11514410A; JP3459072B2; AU7348396A; DE69630803D1; ATE254687T1; US6221206B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Sauerstoffdelignifizierung von lignocellulosischem Material bei mittlerer Konzentration, das heißt 8 bis 16%.
Seit der Einführung der Sauerstoffdelignifizierung bei mittlerer Zellstoffkonzentration ist diesem Verfahren keine Entwicklungsarbeit mehr gewidmet worden. Seitdem chlorfreies Bleichen und das Schließen von Bleichanlagen eine Sache von aktuellem Interesse geworden sind, ist die ausgedehnte Sauerstoffdelignifizierung, das heißt, eine weitere Verminderung der Kappa-Zahl mittels Sauerstoff, erhöht von Interesse geworden.
US-A-5217575 offenbart ein Zweistufenverfahren für das Sauerstoffbleichen von fibrösem Zellstoff, in dem der Zellstoff eine erste Delignifizierungszone mit einer niedrigen Temperatur in einem Intervall von 70 bis 90°C und eine zweite Delignifizierungszone mit einer hohen Temperatur in einem Intervall von 90 bis 125°C passiert. Der Temperaturunterschied zwischen den zwei Delignifizierungszonen sollte 20 bis 40°C betragen, vorzugsweise 30°C. Die Behandlungszeit in Stufe 1 beträgt 15 min und in Stufe 2 beträgt sie 45 min.
Ausgedehnte Delignifizierung durch Sauerstoff in einem oder mehreren Schritten kann jedoch zu verschlechterter Zellstoffqualität führen. Die richtigen Bedingungen können jedoch einige Vorteile bringen.
Es sollte möglich sein, eine bessere Ausbeute an Zellstoff zu erhalten als bei ausgedehntem Kochen, das heißt, Kochen bis zu einer niedrigeren Kappa-Zahl.
Bei einem Mehrschrittverfahren sollte es möglich sein, die Chemikalien zwischen den Schritten so zu verteilen, daß in jedem Schritt optimale Bedingungen erhalten werden. Selbst andere Bedingungen könnten dann optimiert werden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur ausgedehnten Sauerstoffdelignifizierung, so daß eine niedrigere Kappa-Zahl erhalten wird, ohne dabei die Eigenschaften des Zellstoffs zu verschlechtern. Durch erfindungsgemäße ausgedehnte Delignifizierung kann sich die gesamte Delignifizierung auf 50 bis 70% des Ligningehalts (Kappa-Zahl) des ungebleichten Zellstoffs belaufen. Das Verfahren wird bei mittlerer Zellstoffkonzentration in zwei aufeinanderfolgenden Schritten durchgeführt. Die charakterisierenden Merkmale der Erfindung sind aus den beigefügten Ansprüchen ersichtlich.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figur, die schematisch eine Installation zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht, ausführlicher beschrieben.
Bei der gezeigten Installation wird aufgeschlossener Zellstoff bei mittlerer Konzentration, das heißt, 8 bis 16%, zur Sauerstoffdelignifizierung aus einer braunen Zellstoffwäsche durch eine erste Pumpe 1 gepumpt. Ein erster Mixer 2 wird zur Beimischung des Sauerstoffs und Alkali zu dem Zellstoff verwendet. Der Zellstoff wird danach in einen ersten Reaktor 3 eingespeist, in dem die erste Delignifizierung durchgeführt wird. Der Zellstoff wird von hier aus, möglicherweise durch eine zweite Pumpe 4, mittels eines zweiten Mixers 5 zur Beimischung von Dampf und möglicherweise zusätzlichem Sauerstoff zu einem zweiten Reaktor 6 für den zweiten Delignifizierungsschritt geführt. Nach dem zweiten Reaktor 6 wird der Zellstoff in einen Blastank 7 eingespeist und von hier aus zu den nachfolgenden Verarbeitungsschritten geführt.
Das Verfahren läßt daher darauf schließen, daß die Delignifizierung in zwei aufeinanderfolgenden Schritten durchgeführt wird. In dem ersten Mixer 2 erfolgt sowohl eine hohe Alkalizugabe als auch eine hohe Sauerstoffzugabe. Dies deutet auf eine Charge von 25 bis 50 kg Alkali (NaOH) pro Tonne Zellstoff hin, vorzugsweise 25 bis 35 kg/t. Diese notwendige Alkalicharge kann möglicherweise teilweise durch eine Überleitung aus einer Wäsche braunen Zellstoffs erhalten werden. Die Charge in dem Mixer 2 kann dann auf einen entsprechenden Grad reduziert werden. Die Sauerstoffcharge sollte 25 bis 50 kg/Tonne Zellstoff betragen, vorzugsweise 30 bis 40 kg/t.
Die Temperatur des Zellstoffs bei der Einspeisung in den Reaktor 3 sollte unter 90°C liegen, vorzugsweise bei 75 bis 90°C. Dies deutet darauf hin, daß die Reaktion in dem ersten Schritt in Reaktor 3 bei der Temperatur des Zellstoffs durchgeführt wird, bei der er aus der Wäsche braunen Zellstoffs kommt. Die Verweilzeit in dem Reaktor 3 sollte relativ kurz sein, 10 bis 30 min, vorzugsweise 15 bis 25 min.
Der Druck in dem ersten Reaktor 3 sollte zwischen 4 und 10 bar liegen. Der hohe Druck, kombiniert mit der hohen Alkalität des Zellstoffes und die hohe Sauerstoffcharge führen zu einer hohen Delignifizierungsgeschwindigkeit. Gleichzeitig wird die Geschwindigkeit des Celluloseabbaus aufgrund der relativ niedrigen Temperatur und der kurzen Verweilzeit auf einem niedrigen Niveau gehalten.
Nach dem ersten Delignifizierungsschritt in dem ersten Reaktor 3 wird der Zellstoff für den zweiten Delignifizierungsschritt in den zweiten Reaktor 6 eingespeist. Die Temperatur in dem zweiten Reaktor 6 sollte über 90°C liegen, das heißt, höher als in dem ersten Reaktor 3. Der Temperaturunterschied sollte jedoch kleiner als 20°C, vorzugsweise 10 bis 15°C sein. Um die erforderliche Temperaturerhöhung zu erzielen, wird Dampf zu dem zweiten Mixer 5 zugeführt.
Der Druck in dem zweiten Reaktor 6 sollte 2 bis 5 bar und weniger als in dem ersten Reaktor 3 betragen. Die Verweildauer sollte relativ lang sein, 45 bis 180 min, vorzugsweise 60 bis 120 min.
Der zweite Delignifizierungsschritt ist zu vorderst ein langer Extraktionsschritt, in dem bezogen auf den ersten Schritt die erhöhte Temperatur und die ausgedehnte Verweilzeit eine ausgedehnte Delignifizierung ergeben. Bei Temperaturen über 90°C wird daher eine gute Extraktions/Auswaschungsgeschwindigkeit erhalten.
Aufgrund der Tatsache, daß in den zweiten Schritt kein zusätzliches Alkali geladen wird, nicht einmal als Kompensierung für den Verbrauch in dem ersten Schritt, kann die Alkalität des Zellstoffes in dem zweiten Schritt relativ niedrig gehalten werden. Hierbei wird Celluloseabbau trotz hoher Temperatur und langer Verweilzeit im wesentlichen vermieden.
In dem zweiten Mixer 5 kann möglicherweise eine kleine Menge Sauerstoff zugegeben werden, die bis zu 5 kg/Tonne Zellstoff betragen kann. Die Sauerstoffcharge in dem ersten Schritt kann dabei vervollständigt werden, um den Partialdruck des Sauerstoffs zu erhöhen.
Die Verweilzeit in dem zweiten Schritt wird in bezog auf die Temperatur bestimmt, um optimale Ergebnisse zu erreichen, das heißt, eine vorgesehene ausgedehnte Delignifizierung ohne Verschlechterung der Zellstoffeigenschaften. Eine höhere Temperatur bedeutet daher eine kürzere Verweilzeit.

Claims

Verfahren zur ausgedehnten Sauerstoffdelignifizierung von Zellstoff aus lignocellulosischem Material bei mittlerer Konzentration in zwei Stufen, wobei die Temperatur in der ersten Stufe unter 90°C und in der zweiten Stufe über 90°C gehalten wird und worin die Sauerstoff- und Akalizugaben zu der ersten Stufe hoch sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturunterschied zwischen den Stufen niedriger als 20°C ist, daß der Druck in der ersten Stufe zwischen 4 und 10 bar und in der zweiten Stufe zwischen 2 und 5 bar liegt, wobei der Druck in der ersten Stufe höher ist als in der zweiten Stufe, daß die Sauerstoffzugabe zu der ersten Stufe hoch ist, 25 bis 50 kg/t Zellstoff, und daß Alkali nur in der ersten Stufe zugegeben wird, um in der ersten Stufe eine hohe Alkalität, 25 bis 50 kg Akali pro Tonne Zellstoff, zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturerhöhung zwischen den beiden Sauerstoffstufen 10 bis 15°C beträgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit des Zellstoffes in der ersten Stufe 10 bis 30 Minuten beträgt, vorzugsweise 15 bis 25 Minuten und in der zweiten Stufe 45 bis 180 Minuten, vorzugsweise 60 bis 120 Minuten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlicher Sauerstoff in einer Menge von 0 bis 5 kg/t Zellstoff zu der zweiten Stufe eingespeist wird.