EP0816558A1 - Verfahren zur Erhöhung des Weissgrades von Papierfaserstoff - Google Patents

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EP0816558A1
EP0816558A1 EP97108991A EP97108991A EP0816558A1 EP 0816558 A1 EP0816558 A1 EP 0816558A1 EP 97108991 A EP97108991 A EP 97108991A EP 97108991 A EP97108991 A EP 97108991A EP 0816558 A1 EP0816558 A1 EP 0816558A1
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gas
increasing
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Voith Sulzer Stoffaufbereitung GmbH
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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
    • D21C9/147—Bleaching ; Apparatus therefor with oxygen or its allotropic modifications
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
    • D21C9/16—Bleaching ; Apparatus therefor with per compounds
    • D21C9/163—Bleaching ; Apparatus therefor with per compounds with peroxides

Definitions

  • the invention relates to a method for increasing the whiteness of Paper fibers according to the preamble of claim 1.
  • DE-AS 19 54 267 describes a method for delignifying cellulosic material, in which pulp is to be produced by breaking down and dissolving out lignin.
  • a delignification step with an alkaline extraction is proposed, the effect of which is improved by O 2 or air.
  • a Mg compound is added which protects the carbohydrates, ie the cellulose, from chain degradation and thereby prevents the strength of the pulp produced from being reduced.
  • a significant increase in the degree of whiteness cannot be achieved with this method, at best a preparation for a subsequent whiteness-increasing bleach.
  • Bleaching and delignification are different chemical processes with different effects and parameters, even if the term "bleaching" is sometimes used for delignification in somewhat sloppy usage.
  • the subclaims describe particularly advantageous embodiments of the Procedure. Different directions can be followed. As you know, change the flow properties of the fiber material are in the material density range above 5% considerable, depending on how the consistency is chosen for the machining process. Here, e.g. the range between approx. 5 and 12% often as the medium density range and which is referred to as high density or high consistency. There are some indications that the medium density range for the process according to the invention brings special advantages, since the flow properties are still relatively good, although already a high mass concentration in the bleaching vessel is possible. With a bleaching vessel Reactor meant in which the pressurized pulp with the Bleaching chemicals and the above Gas mixture reacts.
  • the residence time in which the bleaching process takes place also has an effect on the effect of the Procedure.
  • the exact time at which the process runs optimally depends on of course, depending on a variety of boundary conditions. It is often also a economical compromise, since long dwell times improve the effect can, but also require large reaction vessels.
  • Waste paper P is suspended in hot water W and, at a consistency of approx. 12%, mixed with chemicals CH in a mixer 1, that is 1% peroxide, 1% NaOH and other auxiliary chemicals.
  • the suspension is then conveyed into the pressurized reaction vessel 3 using a medium density pump 2. If the chemicals CH 'are added immediately before the medium density pump 2, this can also function as a mixing pump.
  • the reaction vessel 3, in which the substance can remain for about 15 minutes, is designed as an upward-flowing reaction tower. Heated room air A is blown into this vessel at 80 ° C.
  • the fiber material treated in this way passes through a blow-out opening 5 into a collecting vessel 6, where it is diluted with water W '.
  • the system diagram only shows the actual bleaching section.
  • Raw material and requirements are a number of further process steps before and then necessary, e.g. around printed and / or colored waste paper to a white Process quality.
  • contaminants have to be removed cannot or should not be bleached.

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Abstract

Das Verfahren dient zum Bleichen von Papierfaserstoff (P), der als wässrige Suspension mit mindestens 5 % Trockengehalt vorliegt. Dazu werden sowohl Bleich-Chemikalien (CH, CH') eingesetzt als auch molekularer Sauerstoff. Letzterer wird dem Papierfaserstoff in einem Gas (A), vorzugsweise Luft, unter Druck zugeführt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erhöhung des Weißgrades von Papierfasern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein ähnliches Verfahren ist z.B. aus der EP 0 557 651 A1 bekannt. In dieser Publikation findet es bei der Aufbereitung von gemischtem Altpapier Anwendung. Altpapier wird eingedickt und bei erhöhter Temperatur mit molekularem Sauerstoff und Peroxid behandelt. Dadurch werden die an sich bekannten chemischen Umsetzungen veranlaßt, bei denen insbesondere das Lignin von den Fasern gelöst wird. Nach dem Ausblasen aus dem Druckraum wird dann der gebleichte Stoff gewaschen. Das in Lösung gebrachte Lignin wird mit dem Waschwasser entfernt. Mit Hilfe eines solchen Verfahrens soll und kann der Weißgrad des Papierstoffes gesteigert werden, d.h., daß das später daraus erzeugte Papier möglichst weiß sein soll.
Aus einer anderen Patentschrift, der US 5,211,809, ist ein Altpapierbleichverfahren bekannt, bei dem ebenfalls elementarer Sauerstoff eingesetzt wird. Das Verfahren arbeitet jedoch ausschließlich mit intensiver chemischer Einwirkung auf den Stoff, und zwar einer gezielt herbeigeführten chemischen Reaktion zwischen den enthaltenen Farbstoffen und dem Sauerstoff. Das heißt, daß es sich hier um eine Entfernung bzw. Reduzierung von Farbstoffen handelt.
In der DE-AS 19 54 267 wird ein Verfahren zur Delignifizierung von zellulosehaltigem Material beschrieben, bei dem durch Abbau und Herauslösen von Lignin Zellstoff hergestellt werden soll. Dazu wird eine Delignifizierungsstufe mit einer alkalischen Extraktion vorgeschlagen, deren Wirkung durch O2 oder Luft verbessert wird. Weiterhin wird eine Mg-Verbindung zugegeben, die die Kohlenhydrate, also die Zellulose vor dem Kettenabbau schützt und dadurch Festigkeitseinbußen des erzeugten Zellstoffes verhindert. Ein signifikanter Weißgradanstieg ist durch dieses Verfahren nicht erzielbar, allenfalls eine Vorbereitung für eine nachfolgende weißgraderhöhende Bleiche. Bleichen und Delignifizieren sind unterschiedliche chemische Prozesse mit unterschiedlichen Wirkungen und Parametern, auch wenn bei etwas nachlässigem Sprachgebrauch der Begriff "Bleichen" gelegentlich für Delignifizieren verwendet wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem der Weißgrad mit relativ geringem Aufwand gesteigert werden kann. Dabei soll sowohl die Aufbereitung von bedrucktem, gemischten Altpapier zu weißern und melierungsfreien Papier verbessert werden können als auch die Bleiche von Primärfaserstoffen. Die Betriebssicherheit soll möglichst hoch sein.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen gelöst.
Weil zum Bleichen kein reiner gasförmiger Sauerstoff benötigt wird und die Kosten für den Sauerstoff praktisch entfallen, kann das Verfahren erheblich verbilligt werden. Es ist lediglich ein Kompressor für die Komprimierung der Luft erforderlich. Vorteilhaft ist auch, daß der Papierfaserstoff zumeist schon Luft enthält, die bei der Bleichreaktion zur Verfügung steht.
Natürlich würde auch der Einsatz von reinem Sauerstoff gute Ergebnisse bringen, aber ein Gasgemisch von Inertgas und Sauerstoff - wie z.B. Luft - unter erhöhtem Druck kann die gestellte Aufgabe zumeist ebenfalls gut lösen und erlaubt daher eine besonders wirtschaftliche Verfahrensweise. Neben den deutlich geringeren Kosten ist bei der Verwendung eines solchen Gasgemisches auch die Explosionsgefahr geringer als mit reinem Sauerstoff. Gerade dieser letztgenannte Vorteil kann bei Altpapieranlagen mit dem bekanntlich rauhen Betrieb, der vom Umgang mit dem heterogenen Rohstoff geprägt wird, von großem Nutzen sein.
Die Unteransprüche beschreiben besonders vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens. Dabei können verschiedene Richtungen verfolgt werden. Bekanntlich ändern sich in dem Stoffdichtebereich oberhalb von 5 % die Fließeigenschaften des Faserstoffs beträchtlich, je nach dem wie die Stoffdichte für den Bearbeitungsprozeß gewählt wird. Dabei wird z.B. der Bereich zwischen ca. 5 und 12 % oft als Mittelstoffdichtebereich und der darüber als Hochstoffdichte oder Hochkonsistenzbereich bezeichnet. Es gibt einige Hinweise, daß der Mittelstoffdichtebereich für das erfindungsgemäße Verfahren besondere Vorteile bringt, da die Fließeigenschaften noch relativ gut sind, wobei bereits eine hohe Massenkonzentration im Bleichgefäß möglich ist. Mit Bleichgefäß ist der Reaktor gemeint, in dem der unter Druck stehende Faserstoff mit den Bleich-Chemikalien und dem o.g. Gasgemisch reagiert.
Auch die Verweilzeit, in der der Bleichvorgang abläuft, hat Einfluß auf den Effekt des Verfahrens. Bei welcher konkreten Zeit das Verfahren optimal abläuft, hängt selbstverständlich von einer Vielzahl von Randbedingungen ab. Oft ist es auch ein wirtschaftlicher Kompromiß, da lange Verweilzeiten zwar den Effekt verbessern können, aber auch große Reaktionsgefäße erfordern.
Die Erfindung wird erläutert anhand einer Zeichnung, die eine einfache Anlage zur Durchführung des Verfahrens schematisch darstellt. Dieses Schema und die Versuchsparameter, nach denen das Verfahren sehr gut und effektiv durchgeführt werden kann, werden im folgenden beispielhaft erklärt:
Altpapier P wird in heißem Wasser W suspendiert und bei einer Stoffdichte von ca. 12 % in einem Mischgerät 1 mit Chemikalien CH, das sind hier 1 % Peroxid, 1 % NaOH und weitere Hilfschemikalien, vermischt. Anschließend wird die Suspension mit einer Mittelstoffdichtepumpe 2 in das unter Druck stehende Reaktionsgefäß 3 gefördert. Werden die Chemikalien CH'unmittelbar vor der Mittelstoffdichtepumpe 2 zugegeben, kann diese auch als Mischpumpe fungieren. Das Reaktionsgefäß 3, in dem der Stoff etwa 15 Minuten verweilen kann, ist als aufwärts durchflossener Reaktionsturm ausgeführt. In dieses Gefäß wird erhitzte Raumluft A bei 80o Celsius mit einem Druck von 1,4 bar absolut durch ein Gebläse 4 eingeblasen, und zwar in einer solchen Menge, daß auch innerhalb des Reaktionsturms dieser Druck aufrechterhalten wird. Durch eine Ausblasöffnung 5 gelangt der so behandelte Faserstoff nach der bereits erwähnten Verweilzeit von ca. 15 Minuten in ein Auffanggefäß 6, wobei er mit Wasser W' verdünnt wird.
Das Anlagenschema zeigt nur den eigentlichen Bleichabschnitt. Je nach eingesetztem Rohstoff und Anforderungen ist eine Vielzahl von weiteren Verfahrensschritten davor und danach notwendig, z.B. um bedrucktes und/oder gefärbtes Altpapier zu einer weißen Qualität aufzubereiten. Zudem müssen in vielen Fällen Störstoffe entfernt werden, die nicht gebleicht werden können oder sollen.
Selbstverständlich ist bei der Vielzahl möglicher Anwendungsfälle und unterschiedlicher ökonomischen Betrachtungen auch eine andere Ausgestaltung des Bleichverfahrens selbst denkbar. Dabei kann die allgemein bekannte Tatsache eine Rolle spielen, daß erhöhte Temperaturen den chemischen Effekt beträchtlich beschleunigen. Ähnliches gilt für den Druck, da sich dadurch der Partialdruck des Gasgemisches und des darin befindlichen Sauerstoffes und somit das Angebot an Sauerstoff-Molekülen erhöhen läßt. Im allgemeinen kann auch eine angehobene Alkalität, etwa pH 12 und mehr, den Effekt positiv beeinflussen, wobei allerdings auch berücksichtigt werden muß, daß einige Papierfasern durch zu hohe Alkalität vergilben können.
Wird der Bleichprozeß bei einem Trockengehalt über 15 % durchgeführt, muß in der Regel eine davorliegende Eindickstufe verwendet werden.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Erhöhung des Weißgrades von sich in wässriger Suspension mit mindestens 5 % Trockengehalt befindendem Papierfaserstoff (P) unter Verwendung von oxidierenden Bleich-Chemikalien (CH, CH'), bei dem die Bleichwirkung durch molekularen Sauerstoff weiter erhöht wird und der Bleichprozeß bei einem Überdruck von mindestens 0,1 bar stattfindet,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der molekulare Sauerstoff aus einem Gas (A) stammt, das zu höchstens 50 % aus Sauerstoff besteht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Gas (A) Luft ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Gas (A) dem Papierstoff zugeführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Überdruck beim Bleichprozeß durch die Zuführung des Gases (A) erzeugt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Bleich-Chemikalien (CH, CH') Peroxid enthalten.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Bleichdauer, bei der der Papierfaserstoff (P) unter Überdruck steht, mindestens 10 Minuten beträgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Absolutdruck des Bleichprozesses mindestens 1,5 bar beträgt.
  8. Verfahren nach eindem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Papierfaserstoff (P) während des Bleichprozesses einen Trockengehalt zwischen 5 und 12 % aufweist.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Papierfaserstoff (P) während des Bleichprozesses einen Trockengehalt zwischen 12 und 40 % aufweist.
  10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Temperatur während des Bleichprozesses mehr als 60o Celsius beträgt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Temperatur während des Bleichprozesses mehr als 100o Celsius beträgt.
  12. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Milieu während des Bleichprozesses mindestens pH = 10 ist.
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