FI102193B

FI102193B - Method and apparatus for treating pulp

Info

Publication number: FI102193B
Application number: FI955007A
Authority: FI
Inventors: Kaj Henricson
Original assignee: Andritz Oy
Priority date: 1995-10-20
Filing date: 1995-10-20
Publication date: 1998-10-30
Also published as: FI955007A0; ZA968823B; FI955007A; FI102193B1

Description

102193102193

MENETELMÄ JA LAITTEISTO MASSAN KÄSITTELEMISEKSI -FÖRFARANDE OCH ANORDNING FÖR BEHANDLING AV MASSAMETHOD AND EQUIPMENT FOR MASS TREATMENT -FÖRFARANDE OCH ANORDNING FÖR BEHANDLING AV MASS

5 Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto massan käsittelemiseksi pH:ssa 2-5 ja lämpötilassa 75-130 °C valkaisun yhteydessä.The present invention relates to a method and apparatus for treating pulp at pH 2-5 and at a temperature of 75-130 ° C in connection with bleaching.

Kemiallinen massa on perinteisesti valmistettu siten, 10 että massa keitetään ensin tavallisimmin sulfaatti- tai sulfiittikeittolipeällä joko jatkuvassa tai eräkeitto-prosessissa, happidelignifioidaan ja lajitellaan ennen varsinaista valkaisua. Valkaisu suoritettiin vielä 1980-luvulla yleisesti klooridioksidia hyväksikäyttäen.The chemical pulp has traditionally been prepared by first boiling the pulp, usually with sulphate or sulphite cooking liquor, either in a continuous or batch cooking process, oxygen delignifying and sorting before the actual bleaching. Bleaching was still carried out in the 1980s, generally using chlorine dioxide.

15 1990-luvulla klooridioksidi on kuitenkin pyritty korvaamaan hapella, otsonilla ja/tai peroksidilla, koska ympäristönsuojelulliset tekijät pakottavat selluloosatehtaat joko kokonaan kloorivapaaseen prosessiin tai ainakin 20 alkuainekloorivapaaseen prosessiin. Klooridioksidia käyttävät sekvenssit ovat kuitenkin vielä suosittuja useissa maissa ja mahdollisia myös ympäristömielessä. Syitä siihen on monia. Klooridioksidi on muihin kemikaaleihin verrattuna hinnaltaan hyvin kilpailukykyinen; klooridiok-25 sidin hinta on tätä nykyä noin puolet esimerkiksi kilpailevan peroksidin hinnasta. Myös klooridioksidivalkaisulla saatavan massan lujuus- ja vaaleusarvot ovat hyvät. Itse asiassa vähintään samaa luokkaa kuin peroksidilla samalla kemikaalinkulutuksella (kg/adt).15 In the 1990s, however, efforts have been made to replace chlorine dioxide with oxygen, ozone and / or peroxide, as environmental factors force pulp mills into either a completely chlorine-free process or at least 20 elemental chlorine-free processes. However, sequences using chlorine dioxide are still popular in several countries and also possible in an environmental sense. There are many reasons for this. Chlorine dioxide is very competitive in price compared to other chemicals; the price of chlorine dioxide-25 is currently about half the price of competing peroxide, for example. The strength and brightness values of the pulp obtained with chlorine dioxide bleaching are also good. In fact, at least in the same range as peroxide with the same chemical consumption (kg / adt).

*' 30* '30

Kun selluloosamassojen valkaisu pohjautuu sellaisten valkaisukemikaalien, kuten hapen, peroksidien tai otsonin käyttöön, on olennaisena prosessivaiheena raskasmetallien poisto. Haitallisia metalleja ovat mm. mangaani, kupari 35 ja rauta, jotka katalysoivat massan laadun kannalta haitallisia reaktioita. Ne hajottavat valkaisukemikaaleja, mikä vähentää valkaisun tehokkuutta ja lisää kemikaalien 102193 2 kulutusta. Metallien poisto on ehdotettu tapahtuvan siten, että massaa esikäsitellään ennen kriittistä val-kaisuvaihetta jollakin hapolla, esim. rikkihapolla.When bleaching cellulosic pulps is based on the use of bleaching chemicals such as oxygen, peroxides or ozone, the removal of heavy metals is an essential process step. Harmful metals include manganese, copper 35 and iron, which catalyze reactions detrimental to the quality of the pulp. They break down bleaching chemicals, which reduces bleaching efficiency and increases the consumption of chemicals 102193 2. It has been proposed that the removal of metals take place by pretreating the pulp before the critical bleaching step with an acid, e.g. sulfuric acid.

5 Happokäsittelyissä, joiden tarkoituksena on metallien poisto, ei lämpötilalla ole yleensä oleellista merkitystä. Oleellista on se, että massan pH on niin alhainen (yleensä 1.5-2), että metallit irtoavat kuiduista. Laboratoriossa käsittely yleensä suoritetaan huoneen lämpöti-10 lassa. Tehtaissa metallin poisto tyypillisesti suoritetaan lämpötila-alueella 60-85 °C, mikä on se lämpötila, mikä happokäsittelyvaiheessa vallitsee luonnostaan vesi-kiertojen seurauksena. Mikäli tehdas haluaisi tehdä hap-pokäsittelyn jostain syystä korkeammassa lämpötilassa, 15 pitäisi happovaihetta erikseen lämmittää höyryllä tai vastaavalla tavalla. Tätä on luonnollisesti vältetty, koska on uskottu massan lujuusominaisuuksien huononevan. Täten tähänastisen tiedon perusteella ei ole ollut aihetta käyttää kuumia happovaiheita.5 In acid treatments intended to remove metals, temperature is generally immaterial. It is essential that the pH of the pulp is so low (usually 1.5-2) that the metals detach from the fibers. In the laboratory, the treatment is usually performed at room temperature. In factories, metal removal is typically performed in the temperature range of 60-85 ° C, which is the temperature that naturally prevails in the acid treatment step as a result of water cycles. If, for some reason, the plant wanted to carry out the acid treatment at a higher temperature, the acid step 15 should be separately heated with steam or the like. This has, of course, been avoided because it has been believed that the strength properties of the pulp deteriorate. Thus, based on the information to date, there has been no reason to use hot acid steps.

20 Äskettäin on havaittu että sulfaattimassat sisältävät huomattavan määrän ksylaaniin sitoutuneita 4-deoksi-B-L-threo-heks-4-enopyranosyyliuroni-happoryhmiä (hek-senuronihapporyhmiä). Lisäksi on todettu (patenttihake-25 mukset FI 944808 ja PCT/FI95/00566) että poistamalla heksenuronihapporyhmiä massasta voidaan sen kappalukua merkittävästi alentaa. Nämä hapot poistetaan säätämällä massan pH alueelle 2-5, edullisesti 2.5-4 ja massan lämpötila edullisesti 90-110 °C:seen. Heksenuronihappojen \ 30 poistolla voidaan saavuttaa huomattava säästö elektrofii- lisesti reagoivien valkaisukemikaalien, kuten otsonin ja klooridioksidin, kulutuksessa, koska ne reagoivat näiden happoryhmien kanssa. Peroksidivalkaisun yhteydessä on todettu massan jälkikellertymisen alenevan.It has recently been found that sulphate pulps contain a significant amount of xylan-bound 4-deoxy-β-L-threo-hex-4-enopyranosyluronic acid groups (hexenuronic acid groups). In addition, it has been found (patent applications FI 944808 and PCT / FI95 / 00566) that by removing hexenuronic acid groups from the pulp, its number can be significantly reduced. These acids are removed by adjusting the pH of the pulp to a range of 2-5, preferably 2.5-4 and the temperature of the pulp preferably to 90-110 ° C. By removing hexenuronic acids, considerable savings can be achieved in the consumption of electrophilically reactive bleaching chemicals, such as ozone and chlorine dioxide, because they react with these acid groups. In connection with peroxide bleaching, it has been found that the post-yellowing of the pulp decreases.

Kuten yllä mainittiin, on tähän asti korkeissa lämpötiloissa tehtäviä happokäsittelyjä tietoisesti vältetty, 35 102193 3 koska niiden on uskottu vaikuttavan haitallisesti massan lujuusominaisuuksi in.As mentioned above, hitherto high temperature acid treatments have been deliberately avoided because they are believed to adversely affect the strength properties of the pulp in.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena onkin aikaansaada 5 menetelmä korkeassa lämpötilassa tehtävän happokäsittelyn suorittamiseksi niin, että massan lujuusominaisuudet eivät huonone tällaisen käsittelyn aikana.It is therefore an object of the present invention to provide a method for carrying out an acid treatment at high temperature so that the strength properties of the pulp do not deteriorate during such treatment.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle ja laitteistolle tun-10 nusomaiset piirteet käyvät ilmi oheisista patenttivaatimuksista.Characteristic features of the method and apparatus according to the invention appear from the appended claims.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä keitossa delignif ioidun ja mahdollisesti sen jälkeen happidelignifioidun massan, 15 jonka kappaluku on alle 24, edullisesti alle 14, pH säädetään lievästi happamalle alueelle, so. 2-5, edullisesti 2.5-4. Massan lämpötila korotetaan 75-130 °C:seen, edullisesti 90-110 °C:seen. Tällöin massan kappaluku alenee 2-9 yksikköä, edullisesti 3-6 yksikköä. Tämän tuloksen 20 saavuttamiseksi viipymäaika on 30-300 minuuttia, edulli sesti 45-150 minuuttia. Happokäsittely voidaan tehdä ilmanpaineessa tai paineistettuna olosuhteista riippuen. Edullisesti paine on 0.1-1 MPa. Massan sisältämistä hek-senuronihappoista poistetaan ainakin 30 %, edullisesti 50 25 %.In the process according to the invention, the pH of the delignified and possibly subsequently oxygen delignified pulp 15 having a number of pieces of less than 24, preferably less than 14, is adjusted to a slightly acidic range, i. 2-5, preferably 2.5-4. The temperature of the pulp is raised to 75-130 ° C, preferably 90-110 ° C. In this case, the number of pieces of the pulp is reduced by 2-9 units, preferably by 3-6 units. To achieve this result, the residence time is 30-300 minutes, preferably 45-150 minutes. The acid treatment can be performed at atmospheric pressure or under pressure, depending on the conditions. Preferably the pressure is 0.1-1 MPa. At least 30%, preferably 50-25% of the hexenuronic acids contained in the pulp are removed.

Keksinnön keskeinen ajatus on se, että happokäsittely tehdään niin, että massan käsittelylämpötila ja/tai - aika minimoidaan massan lujuusominaisuuksien optimoimi-·. 30 seksi. Riittävän kappaluvun laskun ja heksenuronihappo-The central idea of the invention is that the acid treatment is carried out in such a way that the treatment temperature and / or time of the pulp is minimized in order to optimize the strength properties of the pulp. 30 sex. Adequate kappa number decrease and hexenuronic acid

poiston saavuttamiseksi on todettu, että käsittelylämpö-tilan on oltava vähintään, T.ln °Cin order to achieve removal, it has been found that the treatment temperature must be at least, T.ln ° C

rp — 10517 -1D 24+Ih( 2 t) t = viipymäaika, min 102193 4rp - 10517 -1D 24 + Ih (2 h) t = residence time, min 102193 4

Yhtälö on esitetty graafisesti kuvassa 1. Heksenuronihap-poryhmien hajoaminen noudattaa ensimmäisen kertaluvun reaktiokinetiikkaa. Tiedetään että reaktionopeusvakion k ja lämpötilan T (K) välinen riippuvuus on k = A e 'B/RT 5 (Arrheniuksen yhtälö), missä A on reaktiosta riippuva vakio, E on aktivoitumisenergia ja R kaasuvakio. Toisaalta tiedetään että ensimmäisen kertaluvun reaktiolle reaktioaika on t = (1/k) ln(c0/c), missä c on heksenuronihap-pojen pitoisuus ja c0 alkuperäinen pitoisuus. Käyttämällä 10 Arrheniuksen yhtälöä ja yhtälöä t= (1/k) ln(c0/c) ja testituloksia saadaan edellä mainittu T.ln:n lauseke. Toisaalta on nyt todettu, että massan lujuusominaisuuksien huononemisen estämiseksi korkein käytettävä käsittely-lämpötila, T„„ °CThe equation is shown graphically in Figure 1. The decomposition of hexenuronic acid groups follows first-order reaction kinetics. It is known that the dependence between the reaction rate constant k and the temperature T (K) is k = A e 'B / RT 5 (Arrhenius equation), where A is the reaction-dependent constant, E is the activation energy and R is the gas constant. On the other hand, it is known that for a first-order reaction, the reaction time is t = (1 / k) ln (c0 / c), where c is the concentration of hexenuronic acids and c0 is the initial concentration. Using 10 Arrhenius equations and the equation t = (1 / k) ln (c0 / c) and the test results, the above-mentioned expression of T.ln is obtained. On the other hand, it has now been found that in order to prevent the deterioration of the strength properties of the pulp, the highest processing temperature used, T „„ ° C

Φ _ 10517 " 24+ln(2 t) 250 15Φ _ 10517 "24 + ln (2 t) 250 15

Toisaalta voidaan todeta että T„„ = T«ln + 23 °C.On the other hand, it can be stated that T „„ = T «ln + 23 ° C.

Keksinnön erään erityispiirteen mukaan happokäsittelyn lämpötila säädetään alueelle T«1o - T„* viipymäajan ollessa 20 30-300 minuuttia hyvälaatuisen massan tuottamiseksi.According to a special feature of the invention, the temperature of the acid treatment is adjusted to a range T «10 - T„ * with a residence time of 20 30-300 minutes to produce a good quality pulp.

Kuvassa 1 on esittety alemmalla käyrällä T.ln ja ylemmällä käyrällä T„„. Näiden välisellä alueella ovat edulliset käsittelyolosuhteet. Tyypillisiä toimintapisteitä ovat A (90 °C, 180 min), B (95 °C, 120 min) ja C (100 eC, 70 25 min).Figure 1 shows the lower curve T.nn and the upper curve T „„. In the range between these are the favorable treatment conditions. Typical operating points are A (90 ° C, 180 min), B (95 ° C, 120 min) and C (100 eC, 70 25 min).

Jotta massan lujuusominaisuudet ylläpidetään ja saadaan *. tasalaatuista massaa happokäsittelyssä, on olennaista että massan virtaus läpi happotornin on tasaista eikä 30 kanavoitumisen takia osa massasta viivy tornissa määritettyä viipymäaikaa pitempää tai lyhyempää aikaa. Tämä voidaan ehkäistä käyttämällä massan syöttöä ja purkausta säätäviä laitteitta ylösvirtaustornissa ja massapinnan säätävää laitetta alasvirtaustornissa. Syöttölaitteiden 35 on oltava sellaiset että käsittelytorniin syötettävä 102193 5 massa jakautuu tasaisesti koko tornin poikkipinnalle. Käsittelyolosuhteiden optimointia voidaan helpottaa käyttämällä kahta tai useampaa peräkkäistä happotornia, jolloin tornien välissä käsittelyolosuhteisiin voidaan vai-5 kuttaa esimerkiksi lämpötilan tai pH:n säädön kautta tai lisäämällä käsittelyn kannalta edullisia kemikaaleja/ esim. kelatointiainetta haitallisten metallien poistamiseksi massasta.In order to maintain and obtain the strength properties of the pulp *. of uniform pulp in acid treatment, it is essential that the flow of pulp through the acid tower is uniform and that no part of the pulp lingers in the tower for a longer or shorter time than specified in the tower. This can be prevented by using mass feed and discharge control devices in the upstream tower and a mass surface control device in the downstream tower. The feeding devices 35 must be such that the mass 102193 5 fed to the treatment tower is evenly distributed over the entire cross-section of the tower. The optimization of the treatment conditions can be facilitated by using two or more successive acid towers, whereby the treatment conditions between the towers can be influenced by, for example, temperature or pH control or by adding treatment-friendly chemicals / e.g. chelating agent to remove harmful metals from the pulp.

10 Keksinnön avulla on mahdollista saada aikaan helposti valkaistava selluloosamassa, joka on tuotettu sulfaatti-menetelmällä tai vastaavalla alkalisella menetelmällä, joka tuottaa massaan heksenuronihappoja. Keksinnön avulla saadulle massalle on ominaista, että se sisältää korkein-15 taan pienen määrän heksenuronihappoja ja että hek-senuronihapot on poistettu hallitusti siten, ettei massan lujuusominaisuuksia ole vahingoitettu. Saatu massa on helposti valkaistavissa kloorittomasti (ECF) tai kloori kerni kaali ttomasti (TCF) tai jopa pelkästään happi-20 kaasulla ja/tai peroksidilla. Heksenuronihappojen poisto alentaa oleellisesti valkaisukemikaalien kulutusta.The invention makes it possible to obtain an easily bleachable cellulosic pulp produced by the sulphate process or a similar alkaline process which produces hexenuronic acids in the pulp. The pulp obtained by the invention is characterized in that it contains at most a small amount of hexenuronic acids and that the hexenuronic acids are removed in a controlled manner so that the strength properties of the pulp are not impaired. The resulting pulp can be easily bleached without chlorine-free (ECF) or chlorine-free cabbage (TCF) or even with oxygen-20 gas and / or peroxide alone. Removal of hexenuronic acids substantially reduces the consumption of bleaching chemicals.

Keksinnön mukaista menetelmää happovaiheen suorittamiseksi voidaan soveltaa edullisesti seuraavien valkaisusek-25 venssien tai osasekvenssien yhteydessä:The method according to the invention for carrying out the acid step can be advantageously applied in connection with the following bleaching sequences or subsequences:

Keitto - O-AD-ZD Keitto - O-ADk-D Keitto - O-AD-D 30 Keitto - 0-ADQ-0p-DSoup - O-AD-ZD Soup - O-ADk-D Soup - O-AD-D 30 Soup - 0-ADQ-0p-D

Keitto - 0-ADQ-0p-ZD Keitto - 0-ADQ-P Keitto - O-AD-Op-D Keitto - O-AD-Op-ZD 35 Keitto - O-AD-PSoup - 0-ADQ-0p-ZD Soup - 0-ADQ-P Soup - O-AD-Op-D Soup - O-AD-Op-ZD 35 Soup - O-AD-P

102193 6102193 6

Jos keitossa massan kappaluku on viety tarpeeksi alhaiseksi, voidaan O-vaihe jättää pois, eli:If the number of pieces of the pulp has been brought low enough in cooking, the O-phase can be omitted, i.e.:

Keitto - AD-ZD 5 Keitto - ADk-DSoup - AD-ZD 5 Soup - ADk-D

Keitto - AD-D Keitto - ADQ-Op-D Keitto - ADQ-Op-ZD Keitto - ADQ-P 10 Keitto - AD-Op-DSoup - AD-D Soup - ADQ-Op-D Soup - ADQ-Op-ZD Soup - ADQ-P 10 Soup - AD-Op-D

Keitto - AD-Op-ZD Keitto - AD-PSoup - AD-Op-ZD Soup - AD-P

Jos massa halutaan valkaista ennen D-vaihetta jollain 15 kloorittomalla valkaisukemikaalilla, ovat seuraavat sekvenssit edullisia:If it is desired to bleach the pulp before step D with a chlorine-free bleaching chemical, the following sequences are preferred:

Keitto -O-AQ-ZDQ-P Keitto -AQ-ZDQ-PSoup -O-AQ-ZDQ-P Soup -AQ-ZDQ-P

Keitto -O-A-ZD-P Keitto -A-ZD-PSoup -O-A-ZD-P Soup -A-ZD-P

20 Keitto -O-A-O-D Keitto -A-O-D20 Soup -O-A-O-D Soup -A-O-D

Keitto -O-A-O-ZD Keitto -A-O-ZDSoup -O-A-O-ZD Soup -A-O-ZD

Keitto -O-A-Z-D Keitto -A-Z-DSoup -O-A-Z-D Soup -A-Z-D

Keitto -O-A-ZD Keitto -A-ZDSoup -O-A-ZD Soup -A-ZD

25 Jos massa halutaan valkaista täysin kloorittomasti, ovat seuraavat sekvenssit edullisia:If it is desired to bleach the pulp completely chlorine-free, the following sequences are preferred:

Keitto- O-AQ-ZQ-P Keitto- O-AQ-P 30 Keitto- O-AQ-O-ZQ-PSoup- O-AQ-ZQ-P Soup- O-AQ-P 30 Soup- O-AQ-O-ZQ-P

Keitto- AQ-ZQ-P Keitto- AQ-P Keitto- AQ-O-ZQ-PSoup AQ-ZQ-P Soup AQ-P Soup AQ-O-ZQ-P

35 A = keksinnön mukainen hapan esikäsittely korotetussa lämpötilassa O = happikäsittely 102193 735 A = acid pretreatment according to the invention at elevated temperature O = oxygen treatment 102193 7

Op = peroksidilla vahvistettu happikäsittely D = klooridioksidikäsittely D» = klooridioksidikäsittely, johon liittyy neutralointi P = peroksidikäsittely 5 Pa = useita peräkkäisiä peroksidikäsittelyvaiheita E = aikaiivaihe Z = otsonikäsittely (ZQ tarkoittaa että kompleksinmuodostajaa lisätään otsonikäsittelyssä) Q = kelaatinmuodostajakäsittely (AQ tarkoittaa että komp-10 leksinmuodostajaa lisätään happokäsittelyssä) = vaiheitten välissä pesuOp = peroxide-enhanced oxygen treatment D = chlorine dioxide treatment D »= chlorine dioxide treatment with neutralization P = peroxide treatment 5 Pa = several successive peroxide treatment steps E = time step Z = ozone treatment (ZQ means that the complexing agent is added in added in acid treatment) = washing between steps

Happokäsittely tehdään edullisesti happidelignifioinnin jälkeen. Happivaihe ei kuitenkaan ole tarpeellinen/ jos 15 massan kappaluku keiton yhteydessä on viety tarpeeksi alas, so. alle 24, edullisesti alle 14.The acid treatment is preferably performed after oxygen delignification. However, the oxygen step is not necessary / if the number of pieces of 15 masses has been lowered enough during cooking, i.e. less than 24, preferably less than 14.

Kelaatinmuodostajan tarkoitus on sitoa massasta haitalliset metallit kuten mangaani. On kuitenkin todettu että 20 keksinnön mukainen happokäsittely myös poistaa haitalli sia metalleja tehokkaasti, jolloin kelatoivan aineen käyttö ei ole yleensä tarpeellista.The purpose of the chelating agent is to bind harmful metals such as manganese from the pulp. However, it has been found that the acid treatment according to the invention also effectively removes harmful metals, so that the use of a chelating agent is generally not necessary.

Massalietteen pH-arvon asettamiseen voidaan käyttää eri-25 laisia happoja, epäorgaanisia happoja, esim. mineraali-happoja kuten rikki-, typpi- ja suolahappoa, sekä orgaanisia happoja, kuten muurahais- ja/tai etikkahappoa.Various acids, inorganic acids, e.g. mineral acids such as sulfuric, nitric and hydrochloric acids, and organic acids such as formic and / or acetic acid can be used to adjust the pH of the pulp slurry.

Seuraavassa keksinnön mukaista menetelmää ja laitteistoa 30 selitetään yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joissa kuvio 1 esittää graafisesti optimaalisia olosuhteita keksinnön toteuttamiseksi, kuten yllä on kuvattu; kuvio 2 keksinnön mukaista menetelmää sovellettaessa 35 käytettävän laitteistoratkaisun erään edullisen suoritus muodon ; 102193 8 kuvio 3 esittää keksinnön mukaista menetelmää sovellettaessa käytettävän laitteistoratkaisun toisen edullisen suoritusmuodon; ja kuvio 4 esittää keksinnön mukaista menetelmää sovelletta-5 essa käytettävän laitteistoratkaisun kolmannen edullisen suoritusmuodon.In the following, the method and apparatus 30 according to the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying figures, in which Figure 1 shows graphically the optimal conditions for carrying out the invention, as described above; Figure 2 shows a preferred embodiment of a hardware solution for use in applying the method according to the invention; 102193 8 Figure 3 shows another preferred embodiment of a hardware solution used in applying the method according to the invention; and Figure 4 shows a third preferred embodiment of a hardware solution for use in applying the method according to the invention.

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisen happokäsittelyn toteutus. Massa siir-10 retään edeltävästä käsittelyvaiheesta 10 sakeamassapum- pulla 12 happotorniin 18. Massan sakeus on 6-25 %, edullisesti 8-18 %. Edeltävä käsittelyvaihe voi olla massan keittoa seuraava pesu tai tavallisimmin keittoa seuraava happidelignifiointi tai sitä seuraava pesu.Figure 2 shows an implementation of an acid treatment according to a preferred embodiment of the invention. The pulp is transferred from the pre-treatment step 10 by a thickener pump 12 to an acid tower 18. The consistency of the pulp is 6-25%, preferably 8-18%. The pre-treatment step may be a wash following cooking the pulp or, most commonly, oxygen delignification or washing following cooking.

1515

Ennen tornia massaan lisätään happoa massan pH:n säätämiseksi alueelle 2-5. Happo ja mahdolliset muut kemikaalit voidaan lisätä suoraan pumppuun 12, injektoida pumpun 12 ja tornin väliseen putkeen 16 tai erityiseen, tarkoitusta 20 varten järjestettyyn sekoittajaan 14.Before the tower, acid is added to the pulp to adjust the pH of the pulp to a range of 2-5. The acid and any other chemicals can be added directly to the pump 12, injected into the tube 16 between the pump 12 and the tower, or into a special mixer 14 provided for the purpose 20.

Lämpötilan nostamiseksi tarvittavalle tasolle massaan lisätään höyryä. Höyry voidaan lisätä ennen pumppua 12 höyrysekoittimessa (ei esitetty) tai sekoittaa pumpun 12 25 jälkeen putkessa 16 tai erityisessä sekoittimessa 14. Vaihtoehtoisesti massa voidaan lämmittää myös epäsuoralla lämmityksellä putkessa 16. Myös tornin syöttöpäätyyn voidaan järjestää lämmönsiirrinpintoja 22 massan lämmittämiseksi haluttuun lämpötilaan.Steam is added to the pulp to raise the temperature to the required level. Steam can be added before pump 12 in a steam mixer (not shown) or mixed after pump 12 in pipe 16 or in a special mixer 14. Alternatively, the pulp can also be heated by indirect heating in pipe 16. Heat exchanger surfaces 22 can also be provided at the tower feed end to heat the pulp to the desired temperature.

3030

Keksinnön mukaisesti massan syöttö ja virtaus torniin pyritään saamaan mahdollisimman tasaiseksi käyttämällä jakolaitetta 20 tai kaavaria. Mainittu jakolaite on kuvattu esimerkiksi US-patentissa 4,964,950 ja sen käyttöä 35 edellä kuvattuun tarkoitukseen on käsitelty FI-patentti-hakemuksessa 924805. Vastaavasti tornin huippu on varustettu purkaimella 24 tai poistokaavarilla. Huippupurkain 102193 9 voi olla varustettu kaasua erottavilla laitteilla, kuten on esitetty patenttihakemuksissa PCT/FI90/00085 tai PCT/-FI92/00216. Massa poistetaan linjaa 28 pitkin jatkokäsittelyyn.According to the invention, the aim is to make the supply and flow of pulp to the tower as even as possible by using a distributor 20 or a scraper. Said distributor is described, for example, in U.S. Pat. No. 4,964,950 and its use for the above-described purpose is discussed in FI patent application 924805. Correspondingly, the top of the tower is provided with a discharger 24 or a scraper. The top unloader 102193 9 may be equipped with gas separating devices, as disclosed in patent applications PCT / FI90 / 00085 or PCT / -FI92 / 00216. The pulp is removed along line 28 for further processing.

55

Kun happotorni on varustettu massan syöttöä ja/tai poistoa ohjaavilla laitteilla, massan viipymäaika tornissa on tasainen koko tornissa virtaavalle massamäärälle eikä tornissa tapahdu kanavoitumista. Kanavoituminen johtaisi 10 massaosasten erilaiseen viipymään tornissa, minkä seurauksena osa massasta joutuisi viipymään tornissa liian pitkän tai lyhyen ajan. Liian pitkä aika korkeassa lämpötilassa johtaisi massan laadun heikkenemiseen. Happokä-sittelyn kaikkia edullisia vaikutuksia massaan ei saada 15 täysimääräisinä riittämättömässä käsittelyajassa. Keksinnön mukaisella järjestelyllä saadaan tasalaatuista massaa.When the acid tower is equipped with devices for controlling the feed and / or discharge of the pulp, the residence time of the pulp in the tower is constant for the entire amount of pulp flowing in the tower and no channeling takes place in the tower. The channeling would lead to a different retention of 10 mass particles in the tower, as a result of which part of the mass would have to linger in the tower for too long or too short. Too long a time at high temperature would lead to a deterioration in the quality of the pulp. Not all of the beneficial effects of acid treatment on the pulp can be obtained in full in an inadequate treatment time. The arrangement according to the invention gives a uniform mass.

Kuviossa 3 on esitetty toinen laitteisto happokäsittelyn 20 suorittamiseksi. Myös tässä ratkaisussa massa pumpataan pumpulla 112 edellisestä käsittelyvaiheesta 110. Happoa lisätään samalla tavalla kuin kuvion 1 yhteydessä. Massaa lämmitetään myös kuten edellä on kuvattu. Ominaista tälle ratkaisulle on että massa pumpataan putkea 116 pitkin 25 happotornin 118 huipulle, mistä se virtaa jakolaitteen 120 kautta torniin ja siellä alaspäin tornin pohjalle. Jakolaite huipulla tasaa lämpötilaerot massassa mahdollisen höyrylisäyksen jälkeen.Figure 3 shows another apparatus for performing acid treatment 20. Also in this solution, the pulp is pumped by a pump 112 from the previous treatment step 110. The acid is added in the same way as in connection with Fig. 1. The pulp is also heated as described above. Characteristic of this solution is that the pulp is pumped along a pipe 116 to the top of the acid tower 118, from where it flows through a distributor 120 to the tower and there down to the bottom of the tower. The distributor at the top compensates for the temperature differences in the mass after any steam addition.

30 Tornissa on massapinta 126, jonka tasoa voidaan säätää. Näin voidaan säätää massan viipymäaikaa tornissa niin, että se on olennaisesti vakio tornissa virtaavalle massalle. Massa puretaan tornista kaavarin 130 ja pudotus-putken 124 välityksellä ja pumpataan edelleen pumpulla 35 128 jatkokäsittelyyn.30 The tower has a mass surface 126, the level of which can be adjusted. In this way, the residence time of the pulp in the tower can be adjusted so that it is substantially constant for the pulp flowing in the tower. The pulp is discharged from the tower via a scraper 130 and a drop tube 124 and further pumped by a pump 35 128 for further processing.

102193 10102193 10

Kuviossa 4 on esitetty suoritusmuoto, jossa on yhdistetty kuvioissa 2 ja 21 esitetyt tornityypit. Näin ollen happo-käsittely tehdään kaksiportaisena. Happokäsittelyä edeltävästä vaiheesta 210 massa syötetään sakeamassapumpulla 5 212 putkea 216 pitkin jakolaitteen 220 kautta ensimmäi seen happotorniin 218. Happoa voidaan sekoittaa massaan kuten kuvion 1 yhteydessä esitettiin. Myös massan lämmitys voi olla kuvion 1 mukainen.Figure 4 shows an embodiment combining the tower types shown in Figures 2 and 21. Thus, the acid treatment is performed in two steps. From the pre-acid treatment step 210, the pulp is fed by a thick pulp pump 5 212 through a pipe 216 through a distributor 220 to a first acid tower 218. The acid can be mixed into the pulp as shown in connection with Figure 1. The heating of the pulp can also be as shown in Figure 1.

10 Ensimmäisen happotornin 218 tai itse asiassa syöttöpumpun 212 kehittämällä paineella massa siirretään toisen happotornin 232 huipulla olevaan jakolaitteeseen 230. Täten tornien välille ei tarvitse järjestää pumppausta. Tornissa 232 massa virtaa alaspäin kuten kuvion 3 mukaisessa 15 torniratkaisussa. Massan viipymää happotornissa 232 säädetään massan pintaa 234 säätämällä. Massa puretaan tornista kaavarin 236 ja pudotusputken 238 välityksellä ja johdetaan pumpulla 240 seuraavaan käsittelyvaiheeseen.At the pressure generated by the first acid tower 218 or in fact the feed pump 212, the mass is transferred to a distributor 230 at the top of the second acid tower 232. Thus, there is no need to provide pumping between the towers. In tower 232, the mass flows downwards as in the tower solution 15 of Figure 3. The residence time of the pulp in the acid tower 232 is adjusted by adjusting the surface 234 of the pulp. The pulp is discharged from the tower via a scraper 236 and a drop pipe 238 and is led by a pump 240 to the next processing step.

20 Kaksiportaisen happokäsittelyn etuna on se, että happo-tornien välillä on mahdollisuus vielä hienosäätää käsittelyolosuhteita, kuten pH:ta, lämpötilaa tai muuta tekijää happokäsittelyolosuhteiden optimoimiseksi. Yksi vaihtoehto on lisätä haitallisia metalleja sitovaa komplek-25 sinmuodostajaa putkessa 228 ja samalla nostaa pH:ta. Sitä varten voidaan putkeen järjestää erityinen sekoittaja 222. Vaihtoehtoisesti massan poistopurkain 224 voidaan suunnitella sellaiseksi, että se sekoittaa kemikaaleja ja/tai nostaa painetta.20 The advantage of two-stage acid treatment is that it is still possible to fine-tune the treatment conditions, such as pH, temperature or other factor, between the acid towers to optimize the acid treatment conditions. One option is to add a harmful metal-binding complexing agent in tube 228 while raising the pH. To this end, a special stirrer 222 may be provided in the tube. Alternatively, the pulp discharge 224 may be designed to mix chemicals and / or increase pressure.

30 Näin ollen keksinnön eräs ominaispiirre on, että happokä-sittely voidaan suorittaa kaksi tai useampi portaisena peräkkäisissä happotorneissa happokäsittelyn olosuhteiden optimoimiseksi. Tällöin portaiden välillä voidaan tehdä 35 erilaisia säätöjä esimerkiksi pH:n pitämiseksi optimaalisella alueella.Accordingly, one feature of the invention is that the acid treatment may be performed in two or more stages in successive acid towers to optimize the acid treatment conditions. In this case, 35 different adjustments can be made between the steps, for example to keep the pH in the optimal range.

102195 11102195 11

On syytä huomata, että edellä on esitetty vain muutamia keksinnön edullisia suoritusmuotoja ja että keksinnön todellisen laajuuden ja kattavuuden määrittelevät vain ja ainoastaan oheiset patenttivaatimukset.It should be noted that only a few preferred embodiments of the invention have been described above and that the true scope and coverage of the invention will be determined solely and exclusively by the appended claims.

55

Claims

102193

A process for treating pulp in connection with bleaching, in which process the pulp is first boiled and, if necessary, oxygen delignified to reduce the pulp count to less than 24, preferably less than 14, and then treated in an acid step at pH 2-5 and 75-130 ° C. to reduce from 2 to 9 units, characterized in that the residence time, t min, is 30-300 minutes and the treatment temperature, T ° C is Tmin <T <T max 'where T _ 10517 _970 imin to prevent a significant decrease in the strength values of the pulp in the acid phase treatment tower. -24 + ln (2h) and Tmax = Tmin + 23 ° C 15 and that the feed to and / or discharge from the treatment tower is controlled so that uniform flow characteristics are maintained in the treatment tower to keep the residence time of the pulp in the tower substantially constant. 20

Method according to Claim 1, characterized in that the residence time is 45 to 150 minutes.

A method according to claim 1, characterized in that the pulp is fed to the acid tower at a consistency of 6-25%.

Method according to Claim 1, characterized in that the pulp is heated in connection with the supply to the tower 30 or in the tower.

Method according to Claim 1, characterized in that the pH of the pulp is adjusted before feeding to the towers. 102193

Method according to Claim 1, characterized in that the residence time of the pulp is adjusted by means of pulp supply and discharge in the tower.

A method according to claim 1, characterized in that the residence time of the pulp is adjusted by adjusting the pulp surface in the tower.

A method according to claim 1, characterized in that the acid step is carried out in two interconnected towers, one of which is upstream and the other downstream.

Use of an acid treatment according to any one of the preceding claims in one of the following bleaching sequences or bleaching sequences: Soup - O-AD-ZD Soup - O-ADk-D Soup - O-AD-D Soup - O-ADQ-Op-D Soup - O-ADQ-Op-ZD Soup - O-ADQ-P Soup - O-AD-Op-D Soup - O-AD-Op-ZD 25 Soup - O-AD-P Soup - AD-ZD Soup - ADh- D Soup - AD-D Soup - ADQ-Op-D 30 Soup - ADQ-Op-ZD Soup - ADQ-P Soup - AD-Op-D Soup - AD-Op-ZD Soup - AD-P 35 Soup -O- AQ-ZDQ-P Soup -OA-ZD-P Soup -OAOD 102193 Soup -OAO-ZD Soup -OAZD Soup -OA-ZD Soup -AQ-ZDQ-P 5 Soup -A-ZD-P Soup -AOD Soup -AO -ZD Soup -AZD Soup -A-ZD 10 Soup- O-AQ-ZQ-P Soup- O-AQ-P Soup- O-AQ-O-ZQ-P Soup- AQ-ZQ-P Soup- AQ-P or 15 Cook-AQ-O-ZQ-P.

Apparatus for treating pulp during bleaching at pH 2-5 and at a temperature of 75-130 ° C, characterized in that it comprises at least one acid tower (18, 20 118) equipped with devices for controlling pulp removal and / or feeding ( 20, 24; 120, 124) so that the mass is evenly distributed in the feed and that the mass is discharged from the tower so that the residence time of the mass, t min, in the tower is substantially constant, 30-300 min, and the temperature T ° C is 25 T, m < T <T where (Tl _ 10517 1B 2 "4 + ln (2t).. And T ... = T.ln + 23 ° C.

Apparatus for treating pulp during bleaching at pH 2-5 and at a temperature of 75-130 ° C, characterized in that it comprises at least one acid tower (18, 20 118) provided with devices for controlling pulp removal and / or feeding ( 20, 24; 120, 124) so that the mass is evenly distributed in the feed and that the mass is discharged from the tower so that the residence time of the mass, t min, in the tower is substantially constant, 30-300 min, and the temperature T ° C is 25 ^ min <T <T max, where „= 10517 _77 ·, min 24 + ln (21) and Tmax = Tmin + 23 ° C ·

Apparatus according to claim 10, characterized in that it is provided with means (22; 114) for heating the pulp before or at the feed end of the tower.

Apparatus according to claim 10, characterized in that it is provided with means (12) for adjusting the pH 35 of the pulp before it is fed to the tower. 15 102193

Apparatus according to claim 10, characterized in that it is provided with means (12) for adjusting the pH 35 of the pulp before feeding it to the tower. 102193 14 Soup -OAO-ZD Soup -OAZD Soup -OA-ZD Soup -AQ-ZDQ-P 5 Soup -A-ZD-P Soup -AOD Soup -AO-ZD Soup -AZD Soup -A-ZD 10 Soup- O -AQ-ZQ-P Soup- O-AQ-P Soup- O-AQ-O-ZQ-P Soup- AQ-ZQ-P Soup- AQ-P or 15 Soup- AQ-O-ZQ-P.

Apparatus according to claim 10, characterized in that the tower is upstream.

Apparatus according to claim 10, characterized in that the tower is downstream.

Apparatus according to claim 10, characterized in that the two towers are connected in flow communication with each other to carry out the acid treatment. 10

Apparatus according to claim 15, characterized in that means (222) are arranged between the towers for mixing the chemicals into the pulp.

Apparatus according to Claim 15 or 16, characterized in that one of the towers is upstream and the other is downstream. 16 102193