FI59273B - Foerfarande foer blekning av cellulosamassa - Google Patents

Description

R3P71 M ««KUULUTUSJULKAieU γλλπ, ÄTä W (11) UTLÄOGNINGSSKRIFT ^ Ζ ( 0 • C (45) patent Li cycnnotty 10 07 1C01 ,<CrV2r Patent neidelat V ’ (51) K».ik.3/iot.a.3 D 21 C 9/10 SUOMI—FINLAND (21) ρ·Μ»«ΐΗ·ΐι·ιι«υ·—νμμμμμοιιιιι 2335/71 (22) H*k*mJ»pilvt—Aiwökning*d«f 20.08.71 ' ' (23) AlkuplM—GiM|Nad«g 20.08.71 (41) Tullut JulklMkst — Bllvit offontllg 26 02 72 r«kist«rihallitu· NlhtMU^ μ kouLHlu,™ *«. _

Patent· och regifterrtyrelMn ' Amoicm uttagd «h utijkrtfun puutc«r*d 31.03.81 (32)(33)(31) *n*«*r «uofomn—fegtrd prioHtat 25.08.70 Ruot si-Sveri ge(SE) 11537/70 (71) Mo och Domsjö Aktiebolag, S-891 01 Ömsköldsvik, Ruotsi-Sverige (SE) (72) Hans Olof Samuelson, Göteborg, Ingemar Liss-Albin Croon, Alfredshem,

Ruot s i -S veri ge (SE) (7^) Berggren Oy Ab (5*0 Selluloosamassan valkaisumenetelmä. - Förfarande för blekning av cellu-losamassa

Nykypäivän tarpeet ympäristön suojelemiseksi ovat saaneet aikaan sen, että selluloosateollisuuden on välttämätöntä löytää taloudellisia menetelmiä sen puun orgaanisen aineen osan, josta ei synny selluloosamassaa, tekemiseksi vaarattomaksi, ja jos mahdollista, löytää käyttökelpoinen käyttötarkoitus tällaisille aineille. Kauan ovat alan ammattimiehelle olleet tunnettuja menetelmät sen orgaanisen aineen suurimman osan taloudelliseksi hyväksikäyttämiseksi, joka on saatu keittojäteliemestä, joka on peräisin esim. sul-faattimenetelmästä (mustalipeä) ja sulfiittimenetelmästä (sulfiit-tijäteliuos). Tällöin orgaanista ainetta käytetään polttoaineena menetelmässä, joka tavallisesti liittyy epäorgaanisten keittokemi-kaalien talteenottoon. Sen orgaanisen aineen, joka on keittojäte-liemessä, täydellinen hyväksikäyttö on kuitenkin erittäin kallista, koska liemen erottaminen massasta synnyttää erittäin laimeaa lientä silloin, kun liemi on saatava talteen jokseenkin 100 £:sti. Kun keittoliemen tehokas poisto massasta on lopetettu, jolloin liemi poistetaan esim. polttotarkoitusta varten tai sen palauttamiseksi uudelleen keittokattilaan tai jotain muuta käyttöä varten, on selluloosamassa tällöin imenyt itseensä laimennettua keittojätelientä. Jos massa on valkaistava, on se tavallisesti vielä pestävä, jotta estettäisiin valkaisukemikaalien kulutuksen liiallinen kasvu. Viime- 59273 mainittu pesu suoritetaan yleensä massaa seulottaessa. Massan viimeisen pesun jätevesi sisältää huomattavia määriä orgaanista ja epäorgaanista ainetta ja kulkeutuvat ne viemäriin mahdollisesti sen jälkeen, kun ovat kulkeneet läpi vedenpuhdistuslaitoksen. Keittojäte-liemen epätäydellinen poistaminen pestäessä massaa valkaisun aikana ennen ensimmäistä valkaisuvaihetta, esim. ennen kloorausvaihetta, hypokloriittikäsittelyvaihetta tai käsittelyvaihetta, joka suoritetaan käyttämällä klooridioksidia tai klooria yhdessä klooridioksidin kanssa, huonontaa valkaisutulosta ja saa aikaan kemikaalien kulutuksen kasvun. Tämän vuoksi syntyy vesistöjen saastumisen kannalta vaikeita ongelmia ja vaaditaan kalliita laitteita orgaanisen aineen vaarattomaksi tekemiseksi jäteliemestä.

Myt on yllättäen todettu, että valkaistaessa selluloosamassaa happikaasulla, jolla tarkoitetaan sitä, että happipitoista kaasua johdetaan laitteistoon alkaalin, esim. natriumhydroksidin ja/tai natriumkarbonaatin läsnäollessa, jotka kumpikin voivat mahdollisesti sisältää jonkin verran natriumsulfidia, voidaan valkaisulla saada aikaan tyydyttäviä tuloksia, ja usein kohottamatta alkaalin kulutusta, jos valkaisujäteliemi, joka muodostuu happikaasulla suoritetussa valkaisussa, käytetään osittain keittojäteliemen massasta pesuun tai, jos osa keittojäteliemestä erotetaan massasta jollain muulla tavalla, kuten esim. puristamalla, ja massa valkaistaan sitten valkaisujäteliemen läsnäollessa, jonka on annettu kiertää uudelleen valkaisuvaiheeseen happikaasulla suoritetussa valkaisumenetelmässä, ja massassa jäljellä olevan keittojäteliemen läsnäollessa, joka on jäänyt siihen keittovaiheen jälkeen. Kokeet ovat yllättäen osoittaneet sen, että menetelmän ann^tsessa tapahtua keittojäteliemen sopivan määrän läsnäollessa saavutetaan parannettu puun hajoamisteho ilman, että tarvitaan käyttää alkaalia ylimäärin.

Sanonnalla "valkaisujäte"-liemi ei tarkoiteta ainoastaan sitä liuosta, joka jää jäljelle valkaisussa valkaisumenetelmän loppuunsaattamisessa, vaan myöskin mitä tahansa liuosta, joka sisältää valkaisuvaiheesta tulevaa lientä, esim. sitä vesipitoista liuosta, joka on saatu laskettaessa valkaisulaitteen sisältö pois esim. veden tai veden ja valkaisumenetelmästä saadun liuoksen muodostaman seoksen avulla. Pesulaitteistosta, joka on happikaasulla valkaistua massaa varten, saadut liuokset kuuluvat myöskin tässä käytetyn nimityksen "valkaisujäteliemi" piiriin. Vastaavasti tarkoitetaan nimityksellä keittojäteliemi tavallisesti sitä vesipitoista liuosta, joka sisältää keittojätelientä.

5 59273 Näin ollen esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään selluloosamassan valkaisemiseksi happea sisältävän kaasun avulla alkaalin läsnäollessa, jolloin valkaisumenetelmästä saatu valkaisujäteliemi palautetaan siihen takaisin. Menetelmälle on tunnusomaista se, että jonkin verran keittojätelientä on jäljellä massassa happikaasulla suoritettavan valkaisuvaiheen aikana, kun taasen suurin osa poistetaan massasta ennen tätä vaihetta, edullisesti puristamalla ja/tai syrjäyttämällä se valkaisumenetelmästä saadulla valkaisujätelie-mellä, jonka jälkeen selluloosamassa, joka on imenyt itseensä liuosta, joka sisältää takaisin palautettua valkaisujätelientä, keittojätelientä ja alkaalia, saatetaan kosketukseen kaasun kanssa, joka sisältää happea hapen osittaispaineen ollessa keskimäärin 1 baari tai enemmän ja lämpötilan ollessa 50-lä0°C.

Keksinnön avulla on mahdollista ottaa talteen keittojätelie-messä oleva orgaaninen aine ja epäorgaaniset jätekemikaalit taloudellisesti ja käytännöllisesti katsoen ilman häviötä erittäin yksinkertaisen laitteiston avulla, ja myöskin yhdistää keittojäte-liemen talteenotto valkaisujäteliemen talteenoton kanssa samanaikaisesti, kun viimemainittu on tehty vaarattomaksi, ja niiden sisältämät orgaaniset ja epäorgaaniset jätekemikaalit voidaan ottaa talteen ja käyttää hyväksi tunnetuilla tavoilla. Keksinnön periaatetta kuvataan kuviossa 1. Keittoprosessista saatu massa ja siinä oleva keittojäteliemi johdetaan kohdassa A liemen talteenottolait-teeseen B, jossa keittojäteliemi pestään osittain pois massasta valkaisuj äteliemellä, joka on saatu happikaasuvalkaisuvaiheesta tai vesipitoisella liuoksella, joka sisältää valkaisulientä, joka johdetaan kohtaan C. Vaihtoehtoisesti voidaan pääosa keittojäteliemestä poistaa puristamalla massaa, esim. %:n massaväkevyyteen, tai voidaan se poistaa jollain muulla tunnetulla tavalla. Massa poistuu liemen talteenottolaitteesta kohdassa D ja kulkee sen jälkeen laitteeseen E, jossa siihen sekoitetaan kemikaaleja, kuten esim. alkaalia ja mahdollisesti muita lisäaineita kuten esim. valkaisujätelientä ja aineita, jotka suojaavat hiilihydraatteja niiden laadun huononemiselta, jonka jälkeen massa syötetään happikaasuvalkaisulaitteeseen F. Massa poistuu happikaasuvalkaisulaitteesta kohdassa G, josta se mahdollisesti suihkutetaan pois happikaasuvalkaisuvaiheesta takaisin palautetun liuoksen avulla tunnettuun tapaan. Massa, jota on mahdollisesti ohennettu palautetulla liuoksella, kulkee läpi pesulait-teen H, jossa syntyvä jäteliuos, joka tällöin sisältää sekä val-kaisuvaiheessa siihen liuennettua orgaanista ainetta ja keittovai- 59273 heesta peräisin olevia orgaanisia aineita, poistetaan massasta pesemällä sitä vedellä tai vesipitoisella liuoksella, edullisesti sellaisella vesipitoisella liuoksella, joka on aikaisemmin saastunut orgaanisella aineella. Sopivia vesipitoisia liuoksia tässä mielessä ovat sellaiset kondensaatit ja jäteliemet, jotka saadaan sellaisista valkaisuvaiheista, joissa valkaisu suoritetaan muulla kuin hapella. Vesi tai vesipitoinen liuos johdetaan kohtaan I ja pesty, hanpikaasulla valkaistu massa poistuu pesulaitteesta kohdassa K. Fesulaitteesta H tuleva liuos otetaan ulos kohdassa L ja voidaan palauttaa liemen talteenottolaitteeseen B kohdassa C. Kohdassa M poistetaan jäteliemi, joka sisältää keittojätelientä, ja jos val-kaisujäteliemi palautetaan liuoksen talteenottolaitteeseen, suurempia tai pienempiä määriä valkaisujätelientä, jolloin tätä seosta voidaan käsitellä tunnetuilla tavoilla epäorgaanisten ja orgaanisten kemikaalien talteenottamiseksi ja/tai niiden käyttämiseksi polttoaineena. Jäteliemen, joka on poistettu kohdassa M, poltto voidaan suorittaa haihduttamisen jälkeen, joskin voidaan käyttää märkäpolttomenetelmiä-kin vaihtoehtoisesti ilman edelläkäypää haihduttamista. Lientä voidaan myöskin käyttää liemen pesuun massasta vaiheessa, joka tapahtuu muualla kuin liemen talteenottolaitteessa B, edullisesti keitto-kattilassa olevan liemen pesuun tai siinä tapauksessa, että on kyse jatkuvasta keitosta, keiton määrätyllä tasolla olevan liemen pesuun. Jos osa keitosta syntyvästä liemestä poistetaan massasta ennen kuin massa joutuu liemen talteenottolaitteeseen B, joka toimii tunnetuilla tavoilla kuten esim. pesemällä tai puristamalla, voidaan koko laitteesta B saatava jäteliemi tai osa siitä panna uudelleen kiertämään keittovaiheeseen. Tämä on varsin sopivaa silloin, kun on kyse alkaalisista keittomenetelmistä, kuten esim. sulfaattikeitto-, soodakeitto- ja happikaasukeittomenetelmä (esim. viimemainitussa tapauksessa puun keitto hapen kanssa alkaalin, alkaalikarbonaatin ja/tai alkaalibikarbonaatin läsnäollessa), ja neutraaleista sulfaat-tikeittomenetelmistä. Tällaisissa keittomenetelmissä voidaan suuria määriä jätelientä palauttaa takaisin keittovaiheeseen, mikä vaikuttaa kokonaiskustannusten paranemiseen samalla kun jäteliemien kuiva-ainetta voidaan käyttää hyödyksi ja tehdä se vaarattomaksi. Happamista sulfiittikeitoista kyseen ollen alentaa liiallinen jäteliemen määrä, joka syötetään takaisin liemen keittoon keräyslaitteesta B, ligniinin liukenemista ja huonontaa keittohapon pysyvyyttä. Tämän vuoksi on jätelientä palautettava keittokattilaan laitteesta B sellaisina kohtuullisina määrinä, jotka soveltuvat keiton kuluessa 5 59273 vallitseviin keitto-olosuhteisiin.

Vaihtoehtoisesti voidaan jonkin verran jätelientä poistaa sekä jäteliemen keräyslaitteesta B sen käyttämiseksi esim. polttotar-koituksiin että myöskin pesulaitteesta H. Pesulaitteesta H poistettua jätelientä voidaan esim. polttaa erillisessä laitteistossa tai käyttää sitä johonkin muuhun hyödylliseen tarkoitukseen kuten esim. osana sulfaattikeitossa käytettävästä keittoliemestä. Laitteet B ja H voivat olla tavanmukaisesta rakennetut, vaikkakin sijoitettaessa usempia kuin yksi suodatin pesusuodattimet on mieluiten yhdistetty vastavirtaan siten, että massaa käsitellään perättäin liuoksella, jossa on aleneva kiinteäainepitoisuus. Diffuusio-laitteet ja/tai pesukolonnit jatkuvaa tai jaksottaista (panosmai-nen) työskentelyä varten voidaan liittää laitteeseen, samoin kuin voidaan liittää puristimet ja muut tunnetut jäteliemen massasta pesuun, sen poistamiseen ja puristamiseen tarvittavat tunnetut laitteet tai toisin sanoen jäteliemen ja muiden vesipitoisten liuosten massasta erottamiseen tarvittavat laitteet.

Jatkuvista keittomenetelmistä kyseen ollen voi keittokattilaan kuuluva pesuvyöhyke muodostaa myöskin osan jäteliemen talteenotto-laitteesta B, jonka avulla kohdassa L poistettu jäteliemi johdetaan johonkin kohtaan tässä vyöhykkeessä. Kun on kyse panosmaisista keittomenetelmistä voi varsinainen keittokattila muodostaa osan ke-räyslaitteesta B. Tässä tapauksessa poistetaan ainakin jonkin verran jätelientä massasta kohdassa L poistettavan jäteliemen mukana. Tarkoituksen mukaista on sijoittaa puskurisäiliö pesulaitteen H ja keittokattilan väliin. Jos pesulaitteen toiminta ja happikaasulla tapahtuva valkaisumenetelmä tapahtuu jatkuvana ja keitto tapahtuu jaksottain, t.s. panoksittain, on erittäin sopivaa, että riittävä tilavuusmäärä puskuria käytetään laitteistossa.

Massa, joka on syötetty jäteliemen keräyslaitteeseen B, voidaan seuloa, jolloin seulominen on suoritettava silloin, kun massa on lietetty jäteliemeen keksinnön mukaisesti, edullisesti sen jälkeen kun keittojäteliemen pääosa on poistettu, joka tapahtuu esim. puristamalla ja laimentamalla massaa liuoksella, joka sisältää keksinnön mukaisesti jätelientä. Seulontalaite voidaan myöskin sisällyttää jäteliemen keräyslaitteeseen B tai sijoittaa laitteen B ja happikaasulla toimivan valkaisulaitteen F väliin, jolloin massa voidaan ohentaa syöttämällä laimennettua jätelientä keksinnön mukaisesti. j

On kuitenkin todettu, että seulontahäviö on jokseenkin eliminoitu, jos seulontaa ei suoriteta ennen kuin vasta happikaasulla suoritetun 6 59273 valkaisun jälkeen. Edullisen menetelmän mukaan valkaistaan seuloma-ton massa tämän vuoksi happea sisältävällä kaasulla.

Määrätyn tyyppisissä jäteliemen keräyslaitteissa, kuten esim. sellaisissa, joissa on pyörivät kiekkosuodattimet, ovat suuret oksa-kohdat taipuvaisia keskeyttämään laitteen toiminnan ja sen vuoksi on suotavaa, että selluloosamassan, joka sisältää keittolientä, annetaan kulkea tunnettujen oksanerottajalaitteiden kautta, n.s. ”Knotter"-laitteen kautta, ennen kuin se syötetään keräyslaitteeseen 3 tai ennen kuin se syötetään happikaasulla toimivaan valkaisulait-teeseen F. Menetelmän annetaan tapahtua keittojäteliemessä tai laimennetussa jäteliemessä.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää hyväksi puu-selluloosan yhteydessä, silloin kun on kyse joko kemiallisesta massasta tai puolikemiallisesta massasta. Viimemainitun tyyppisestä massasta esim. neutraalista sulfiittimassasta puheenollen, on joskus edullista mekaanisesti hienontaa massa esim. raffinöörissä ennen kuin massa syötetään jäteliemen keräyslaitteeseen B, jolloin käsittely suoritetaan jäteliemen läsnäollessa, joka sisältää keittojä-telientä ja/tai laimennettua jätelientä. On todettu edulliseksi soveltaa keksinnön mukaista menetelmää kemiallisissa keittomenetelmis-sä käyttäen lievempiä olosuhteita kuin yleensä on tapana käyttää, jolloin saadaan massaa, joka sisältää paljon oksakohtia ja jonka massan annetaan sitten kulkea jäteliemen keräyslaitteeseen B joko niin, että se ensin alistetaan mekaaniseen käsittelyyn tai ilman sitä. Tällöin tätä menetelmää sovellettaessa on mahdollista pienentää alkaalin syöttöä sulfaattikeittomenetelmissä ja/tai alentaa lämpötilaa ja/tai keittoaikaa ja tällä tavoin saada suurempi saalis oksapitoista massaa kuin normaalisti, jonka jälkeen massa kuljetetaan jäteliemen keräyslaitteeseen B. Sen jälkeen, kun tämä massa on kulkenut happikaasulla toimivan valkaisulaitteen F kautta, saadaan puolivalkaistua massaa, jolla on alhainen oksapitoisuus ja josta saadaan jatketun valkaisun jälkeen, joka tapahtuu esim. peräkkäisten klooridioksidikäsittelyvaiheen, alkaaliuuttamisvaiheen ja happa-malla klooridioksidilla suoritetun käsittelyvaiheen kautta, saadaan matalan oksapitoisuuden omaavaa massaa ja valkoisuusaste vastaa 90 % SCAN:n mukaan puunkulutuksen ollessa 5-8 % alhaisempi kuin se, mikä saadaan käytettäessä tavallisia sulfaattikeittomenetelmiä ja valkai-I sumenetelmiä. Silloin, kun on kyse sellaisesta massasta, jolla on korkea oksapitoisuus, voi olla edullista liittää valkaisuvaiheeseen , vielä oeräkkäin tapahtuvat kloorausvaiheet ja uuttovaiheet tai 7 59273 käyttää edellä mainituissa peräkkäisissä vaiheissa kloorin ja klooridioksidin seosta ensimmäisessä vaiheessa, joka suoritetaan hauella suoritetun vaikaisuvaiheen jälkeen.

Orgaanisten aineiden, kuten esim. ligniinin ja erilaisten hiilihydraatti-hajoamistuotteiden ja epäorgaanisten kemikaalien talteenottoa keitto- ja valkaisuvaiheissa yksinkertaistetaan ja tehostetaan progressiivisesti lisäämällä massassa olevan jäteliemen määrää, kun sitä syötetään valkaisuvaiheeseen. Jäteliemen, joka on jäljellä massassa keittovaiheen jälkeen, poisto pelkästään puristamalla johtaa hyviin puun hajottamistuloksiin hapella suoritetussa valkaisussa edellyttäen, että puristaminen on suoritettu tehokkaasti. Osittainen keittojäteliemen poisto pesemällä uudelleen kiertoon saatetulla valkaisuliemellä antaa tavallisesti parempia tuloksia ja antaa yllättäen sopivien olosuhteiden vallitessa vielä huomattavasti paremman tuloksen kuin sellaisen massan hapella suoritettu valkaisu, josta keittojäteliemi on kokonaan poistettu. Kun menetelmää sovelletaan sulfaattimassalle tai soodamassalle, orgaanisen aineen määrä, joka on peräisin alkuperäisestä keittojäteliemestä ja joka on kulkeutunut valkaisuvaiheeseen, pitäisi olla 1-35 kiloon, sopivasti 3-20 kiloon ja edullisesti 5-15 kg 100 kiloa kohti kuivaa valkaisematonta massaa. Orgaanisen aineen määrä silloin, kun on kyse happi-kaasulla keitetystä massasta, voi olla jonkin verran korkeampi ja voidaan käyttää määriä, jotka nousevat aina 50 kg asti. Sulfiitti-massasta kyseen ollen on alkuperäisestä keittojäteliemestä peräisin olevan orgaanisen aineen määrän yläraja jonkin verran alempi ja on se karkeasti määritellen 30 kg. Alkaalin kulutus kasvaa huomattavasti orgaanisen aineen korkeamman määrän mukana ja edelleen puun hajoamisen määrä happikaasulla suoritetun valkaisun aikana huonontuu. Ylläesitetyt orgaanisen aineen määrät tarkoittavat kiinteiden aineiden kokonaismääriä, jotka on määrätty haihtumisjäännöksenä TAPPI:n mukaisesti miinus natriummäärä, joka on laskettu Na^Orna.

Keittojäteliemijäännöksen lisäksi sisältää valkaisuliemi happikaasulla suoritettavassa valkaisuvaiheessa myöskin sitä valkaisujä-telientä, joka on palautettu tästä vaiheesta takaisin. Tämän val-kaisujäteliemen määrä riippuu siitä tehokkuudesta, millä se alkaali halutaan ottaa talteen, joka on syötetty valkaisuvaiheen kuluessa, ja millä ne orgaaniset aineet, jotka ovat peräisin tästä vaiheesta, halutaan ottaa talteen esim. polttoaineeksi,ja siitä kuinka suureksi valkaisujäteliemen syöttö voidaan mitoittaa ja myöskin pesulaitteen H rakenteesta esim. siihen kuuluvien pesuvaiheiden lukumäärästä.

8 59273

Usein on edullista jatkaa pesumenetelmää ja jäteliemen talteenottoa happikaasuvalkaisuvaiheesta ainakin siihen asti, kunnes hap-pikaasuvalkaisuvaiheesta saadun alkaalin määrä peittää keittomene-telmässä menetetyn alkaalin määrän. Jos massan pesu ja valkaisujäte-liemen talteenotto suoritetaan tehokkaasti laitteistossa, on mahdollista keksinnön mukaista menetelmää käyttäen saada alkaalia ylimäärin, t.s. enemmän kuin se alkaalin määrä, joka tarvitaan keitossa. Tässä tapauksessa natriumkarbonaattia ja/tai natriumbikarbonaattia voidaan esim. ottaa talteen tunnetulla tavalla keittojäteliemestä tai valkaisujäteliemestä tai keittojäteliemen ja valkaisujäteliemen seoksesta, esim. polttamalla, jota vaihetta voi haluttaessa seurata uuttamis- ja/tai kiteyttämisvaiheet. Natriumkarbonaatti voidaan palauttaa takaisin happikaasuvalkaisuvaiheeseen mahdollisesti sen jälkeen, kun se on kaustisoitu.

Siinä tapauksessa, että alkaalin talteenotto sulfaattimassan happikaasuvalkaisuvaiheen aikana on suurta ja valkaisumenetelmästä saatu alkaali käytetään keittoliemen valmistukseen keksinnön mukaisesti, tapahtuu rikkipitoisuuden progressiivista alenemista, jota voidaan vastustaa johtamalla laitteistoon rikkiä tai rikkiyhdistyk-siä, esim. rikkihappoa, ja sulfaattia, esim. mäntyöljyn talteenotosta tai klooridioksidin valmistuksen happojäännöksistä tai hapon kuivauksesta esim. kloorikaasun kuivausmenetelmistä, mahdollisesti sen jälkeen, kun ensin kloori ja/tai klooriyhdisteet on poistettu tai erotettu.

Kuten tunnetuissa menetelmissä tapahtuu, jollei erikoisia suojaavia aineita ole lisätty, joutuvat massan hiilihydraatit huomattavan syöpymisen kohteeksi keksinnön mukaisen happikaasuvalkaisun kuluessa, mikä saa aikaan m.m. alenemista massan viskositeetissa, josta voi olla hyötyä silloin, kun esim. työskennellään viskoottis-ten massojen kanssa. Kuitenkin paperimassoja valmistettaessa varsinkin silloin, kun halutaan näistä massoista saatavan korkean mekaanisen lujuuden omaavia tuotteita, olisi mukana oltava suojaavia aineita kuten esim. silikaatteja ja/tai tunnettuja magnesiumyhdisteitä silloin, kun selluloosamassa alistetaan happikaasulla suoritettavan valkaisumenetelmän alaiseksi. On erittäin edullista lisätä laitteistoon magnesiumyhdisteitä, edullisesti kompleksisia magnesiumyhdisteitä ja varsinkin sellaisia, jotka ovat liukoisia niissä alkaalisissa olosuhteissa, joita käytetään happikaasuvalkaisun aikana. Tällaisia magnesiumyhdisteitä voidaan saada liuottamalla esim. magnesiumsulfaattia tai magnesiumkarbonaattia valkaisuvaiheesta saatuun 9 59273 jäteliemeen. Johtamalla laitteistoon sopiva määrä magnesiumpitoista jätelientä silloin, kun selluloosamassaa käsitellään happipitoi-sella kaasulla tai edullisesti ennen massan käsittelyä mainitulla kaasulla, suojataan massa hajoamiselta. Lisäksi muita aineita, jotka saavat aikaan magnesiumkompleksien muodostumisen esim. etyleenidi-amiinitetraetikkahappoa tai polyfosfaattia voi olla mukana happi-kaasulla suoritetun valkaisun aikana. Magnesiumin määrän,laskettuna 100 kg kohti kuivaa, valkaisematonta happikaasuvalkaisussa olevaa massaa, pitäisi olla 0,05~1,0 kg, edullisesti 0,05-0,40 ja edullisimmin 0,10-0,30 kg laskettuna MgO:na.

Useissa tapauksissa saattaa olla edullista hapettaa etukäteen keittojäteliemi ennen kuin liemi tulee happikaasuvalkaisuvaihee-seen. Tämä etukäteen suoritettu hapetusmenetelmä voidaan sopivasti suorittaa kaasulla, joka sisältää happea tai ilmaa, edullisesti paineen alaisena. Esihapetusmenetelmä voidaan myöskin suorittaa muilla hapettavilla aineilla, kuten esim. peroksidilla, sopivasti yhdessä happea sisältävän kaasun kanssa. Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti osa hapettamatonta keittojätelientä poistetaan massasta hapetetun keittojäteliemen avulla tai edullisesti seoksen avulla, joka sisältää hapetettua keittojätelientä ja valkai-sujätelientä, jonka jälkeen vielä tämä massassa jäljellä oleva neste poistetaan osittain siitä valkaisujäteliemen avulla. Keittojäteliemen hapetus suoritetaan sille jäteliemelle, joka on erotettu selluloosamassasta esim. suodattimien tai puristimien avulla, jotka on sijoitettu jäteliemen keräyslaitteeseen B. Hapetettua keittojä-telientä käytetään sitten pesumenetelmään ja poistamismenetelmiin keräyslaitteessa ja poistetaan vain osittain selluloosamassasta, jos massa kulkee happikaasuvalkaisuvaiheeseen. Keittojäteliemen esi-hapetuksen tarkoituksena on alentaa sen happikaasun määrää, joka kuluu varsinaisen happikaasuvalkaisumenetelmän aikana, vaikkakin on todettu, että happikaasun kulutus on hämmästyttävän pieni silloinkin, kun huomattavia määriä hapettamatonta lientä joutuu mene-telmävaiheeseen.

Keksinnön erään varsin edullisen suoritusmuodon mukaisesti otetaan valkaisujäteliemi talteen happikaasulla tapahtuvasta valkaisu-vaiheesta paineen alaisena, jolloin liemi sisältää huomattavia määriä liuennutta happikaasua. Näin saatua valkaisujätelientä käytetään pesuun ja osittaiseen keittojäteliemen poistamiseen massasta pois-tolaitteistossa, joka toimii ilman paineen yläpuolella olevassa paineessa. Laitteistossa ylläpidettävän ylipaineen ansiosta ei liuennut happikaasu siirry ilmakehään, vaan tulee se käytetyksi 59273 10 hapetustarkoituksiin poistolaitteistossa, jolloin voidaan vielä alentaa valkaisuvaiheessa kuluvan happikaasun määrää.

Orgaanisen aineen syötön vähentämiseksi vielä edelleen voidaan selluloosamassa pestä vielä happikaasuvalkaisun jälkeen vesipitoisella liuoksella, joka sisältää orgaanista ainetta. Sopiva vesipitoinen liuos, jota käytetään tähän tarkoitukseen, on sellainen, joka saadaan erottamalla, sopivasti pesemällä selluloosamassaa val-kaisujäteliemestä ja/tai muista valkaisuvaiheista, ja/tai saman tai muun massan uuttamisvaiheista. Esimerkkeinä tällaisista vesipitoisista liuoksista ovat ne, jotka on saatu alkaalisista auttamismenetelmistä ja kylmistä alkaaliselluloosan käsittelymenetelmistä. Liuokset, jotka on saatu peroksidilla suoritetusta selluloosan valkaisusta, voidaan myöskin käyttää mainittuihin menetelmiin ilman haittavaikutuksia. Edelleen voidaan käyttää sellaisia valkaisuliuoksia, jotka on saatu kloorilla, hypokloriitilla, klooridioksidilla ja kloriitilla suoritetuista valkaisuvaiheista, jolloin tarpeen vaatiessa keräyslaitteiston kloridipitoisuutta voidaan alentaa tunnetuilla tavoilla, esim. absorboimalla suolahappoa polttokaasuista, jotka on saatu, kun poltetaan jätelientä tai kiteytetään natrium-kloridia pois. Vesipitoinen liuos, joka sisältää orgaanista ainetta, voi olla myöskin haihdutuskondensaattia, joka on mahdollisesti esi-käsitelty tunnetulla tavalla esim. helposti haihtuvien ja/tai värjäävien aineiden poistamiseksi. Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti esikäsitellään orgaanista ainetta sisältävää vesipitoista liuosta tai osaa siitä ennen kuin sitä käytetään selluloosa-massan pesuun sen jälkeen, kun se on valkaistu happipitoisella kaasulla. Esikäsittelymenetelmä on edullisesti hapetusmenetelmän muodossa, edullisesti happipitoisella kaasulla tapahtuva. Huita sopivia esikäsittelymenetelmiä ovat n.s. biologinen puhdistusmenetelmä, esim. aktivoidun liejun avulla suoritettu tai biologisessa alustassa suoritettu, ja/tai sammuttamattomalla kalkilla ja/tai alkaalilla käsitelty, suodattamalla, erottamalla kalvojen avulla esim. vastavir-taosmoosilla tai n.k. ultrasuodatuksella suoritetut käsittelyt ja käsittelemällä aktivoidulla hiilellä, sellaisilla polymeereillä, joilla on adsorboivia ja/tai ioninvaihto-ominaisuuksia tai epäorgaanisilla ioninvaihtajlila.

Keksintöä kuvataan nyt joukolla esimerkkejä.

11 59273

Esimerkki 1

Valkaisematonta mäntysulfaattiselluloosaa, joka on saatu keit-tokattilasta, puristettiin ilman edelläkäypää seulomista mustalipeän pääosan poistamiseksi massasta# Osa jäljelle jäävästä mustalipeästä syrjäytettiin sitten massasta valkaisujäteliemen avulla, joka oli saatu kyseessä olevaa sulfaattimassaa valkaistaessa happikaasulla. Happikaasuvalkaisumenetelmä suoritettiin lämpötilassa 100°C ja happikaasun paineen ollessa 8 baaria 30 minuutin ajan massan väkevyyden ollessa 30 % käyttäen uudelleen kiertoon otettua valkaisujä-telientä, johon oli lisätty magnesiumsulfaattia, jotta muodostuisi magnesiumkompleksia valkaisujäteliemen happojen kanssa. Valkaisu-jäteliemi otettiin talteen syrjäyttämällä vedellä, joka kulki suodattimena olevan massan suhteen vastavirtaan samalla kun massaa puristettiin siksi kunnes massan väkevyys tuli 40 #:ksi. Magnesiumin määrä, joka oli läsnä hapnikaasuvalkaisumenetelmän aikana, saavutti arvon 0,2 % laskettuna MgOrna kuivan massan painosta. Alkaalin määrä, joka syötettiin sisään happikaasuvalkaisun aikana käsitti 3 % nat-riumhydroksidia laskettuna kuivan massan painosta. Mustalipeän osittainen syrjäyttäminen suoritettiin käsittelemällä massaa valkaisua äteliemellä siten, että jäljelle jäävän orgaanisen mustalipeän määrä vaihteli tavalla, joka esitetään taulukossa 1. Vertailun vuoksi tehtiin tarkistuskoe, jossa mustalipeäaine poistettiin varovasti pesemällä massaa vedellä.

Taulukko 1

Orgaaninen Kappa- Viskosi- Val- . ... .luku teetti koisuus keittojäte- liemiaine kg/100 kg massaa

Valkaisematon massa - 31.1 1126

Tarkistuskoe 0 19.6 1035 34.5 A 5 15-9 969 38.9 B 10 18.6 978 36.0 C 15 20.5 969 34.1 D 18 20.4 942 33.7

Orgaaninen keittojäteliemiaine laskettiin kiloina 100 kg kohti menetelmään käytettyä, kuivaa massaa. Kappa-luku ja valkoisuus määrättiin SCAN:n mukaan. Viskositeetti ilmoitettiin sisäisenä viskositeettina ja määrättiin kuparietyleenidiamiinissa SCAN:n mukaan.

Koe osoittaa sen, että massan valkoisuus oli hämmästyttävästä parantunut ja että kappaluku oli alentunut silloin, kun happikaa- 59273 12 suvalkaisumenetelmä suoritettiin mustalipeän huomattavien määrien mukana ollessa. Edelleen massan ominaisuuksiin vaikutettiin huomattavasti jo silloin, kun jäteliemestä peräisin olevan orgaanisen aineen määrä oli niin korkea kuin 18 %, mikä tarkoittaa sitä, että esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä on erittäin tehokas ja taloudellinen jäteliemen talteenoton suhteen.

Esimerkki 2

Samaa valkaisematonta sulfaattimassaa kuin esimerkissä 1 puristettiin ruuvipuristimessa ilman, että jätelientä ensin poistettiin, massan väkevyyteen n. 45 %· Alistamatta massaa jälkeenpäin tapahtuvaan pesukäsittelyyn sekoitettiin valkaisujäteliemi, joka saadaan keksinnön mukaisesti happikaasuvalkaisuvaiheesta, massan kanssa tappiejektorissa (peg shredder), jolloin valkaisujäteliemen orgaanisen aineen pitoisuus lisääntyi sen palatessa happikaasuvalkai-suvaiheeseen takaisin siten, että sen kuiva-ainepitoisuus oli 5,5 %. Tähän valkaisujäteliemeen lisättiin magnesiumsulfaattia ja nat-riumhydroksidia. Valkaisujäteliemen määrä säädettiin sellaiseksi, että massan väkevyys sen jälkeen, kun valkaisujäteliemi sekoitettiin massan kanssa ejektorissa, oli 30 %. Alkaalin ja magnesiumsulfaatin määrät säädettiin siten, että kuivan massan määrästä lasketut lisäykset olivat samat kuin esimerkissä 1. Massa valkaistiin sitten happikaasulla massan väkevyyden ollessa 30 % samoissa olosuhteissa kuin esimerkissä 1. Orgaanisen keittojäteliemiaineen määrä oli tässä tapauksessa 24 %. Saatu kappaluku oli 22,7, viskositeetti 923 ja valkoisuus 31 %· Valkaisutuloksen huonontuminen oli verrattaessa edelliseen esimerkkiin varsin pieni ja kompensoitui se teknillisten etujen ansiosta siten, ettei ollut tarpeellista syrjäyttää mitään lientä ennen happikaasulla suoritettavaa valkaisua.

Esimerkki 3

Koe suoritettiin käyttäen mäntysulfaattimassaa, jonka kappa-luku oli korkea, seulotulla massalla ja seulomattomalla massalla suoritettujen menetelmien vertaamiseksi, jolloin massan seulominen suoritettiin mustalipeän läsnäollessa. Muissa suhteissa koe suoritettiin samalla tavalla kuin taulukossa 1 esitetyt koemenetelmät osoittavat. Tämän esimerkin koetulokset esitetään taulukossa 2, jossa sulkeissa esitetyt arvot tarkoittavat seulottua massaa ja muut arvot seulomattomia massoja.

13 59273

Taulukko 2

Orgaanista Kappaluku Viskositeet- Valkoi- keittojäte- ti suus lientä

Valkaisematon massa - *10.1 1227

Tarkistuskoe 0 22.6(22.4) 1079(1058) 31.4(31.6) A 5 22.5(22.4) 1020(1040) 33-9(34.6) 3 10 22.3(21.9) 984(1019) 33-9(34.1) C 15 22.0(23.7) 963(992) 31.4(32.7)

Kokeet todistavat sen, että valkoisuus on parantunut silloin, kun happikaasuvalkaisu suoritetaan mustalipeän läsnäollessa, ja osoittavat sen, että erot valkaisutuloksissa silloin, kun käsitellään seulottua ja seulomatonta massaa, ovat mitättömiä.

Seulomaton massa valkaistaan lopuksi seoksella + CIO2 vaiheen seuratessa heti happikaasulla suoritettua valkaisua, jonka jälkeen suoritetaan alkaaliuuttaminen ja massa valkaistaan lopuksi tavalliseen tapaan käyttäen C102:ta. Massan valkoisuus SCANrn mukaan oli 90 %. Rinnakkaisissa kokeissa oli seulotun massan valkoisuus 91 %.

Esimerkki 4

Kuusisulfiittimassaa, joka oli käsitelty kaksivaiheisella keit-tomenetelmällä käyttäen emäksenä natriumia, käsiteltiin samaan tapaan kuin on esitetty esimerkissä 1, sillä poikkeuksella, että al-kaalin syöttöä lisättiin 4 $:iin. Tulokset ilmoitetaan taulukossa 3·

Taulukko 3

Orgaanista Kappaluku Viskositeetti j ätelientä kg/100 kg massaa

Valkaisematon sulfiittimassa - 18.3 1210

Tarkistuskoe 0 8.0 1109 A 2 7.4 1116 3 3-5 8.3 1111 C 8 9.5 1117 D 11 10.6 1147 E 19 11.7 1166 F 26 13.2 1170 14 59273

Alkaalin kulutus oli 4 kp NaOH laskettuna 100 kp kohti kuivaa, valkaisematonta massaa niissäkin tapauksissa, jolloin sulfiitti-jätelientä oli mukana.

Kuten nähdään taulukosta 3 on saatu yllättävästi alempi kappa-luku silloin, kun sulfiittijätelientä on ollut läsnä kohtuullisia määriä. Kappaluku nousee sulfiittijäteliemimäärän kasvaessa, mikä on selitettävissä siten, että jäteliemi kuluttaa alkaalia. Tämä haittatekijä on voitettavissa sillä, että lisätään kohtuullisesti alkaalin syöttöä, esim. johtamalla laitteistoon natriumhydroksidia, natriumkarbonaattia ja/tai natriumbikarbonaattia. Tästä johtuvat kustannukset kompensoituvat sillä, että jäteliemen talteenotto paranee ja yksinkertaistuu.

Esimerkki 5

Tehtiin kokeita varovasti pestyllä mäntysulfaattimassalla, johon oli lisätty 5 % mustalipeää. Alkaalina käytettiin osittain puhdasta natriumhydroksidia,osittain liuosta, joka pääasiallisesti sisälsi natriumhydroksidia ja natriumsulfidia (valkolipeä), jolloin liuoksella oli seuraavat analyysiarvot: tehollista alkaalia 105 p/l> aktiivista alkaalia 130 g/1 ja natriumsulfidia 52 g/1. Tulokset ilmaistaan taulukossa 4. Tarkistuskoe 1 ja koe A suoritettiin puhtaalla natriumhydroksidilla ja tarkistuskoe 2 ja koe B suoritettiin ylläesitetyllä seoksella, joka sisälsi natriumhydroksidia ja natriumsulf idia. Muut olosuhteet olivat samat kuin esimerkissä 1.

Taulukko 4

Tehollis- Orgaanis- Kappa- Viskosi- Valkolta alkaa- ta ainet- luku teetti suus lia ta keitit NaOH toliemes- tä

Valkaisematon massa - - 37-0 1190

Tarkistuskoe 1 2.8 - 17-9 1086 38.5

Tarkistuskoe 2 2.4 - 15.8 1034 41.8

Koe A 2.6 5 16.0 1045 41.2

Koe B 2.3 5 14.5 997 42.5

Myöskin suoritettaessa happivalkaisu alkaalin kanssa, joka muodostuu seoksesta, joka sisältää natriumhydroksidia ja natriumsulfi-dia sekä lisäksi mustalipeää, saadaan samoja positiivisia tuloksia, esim. alempi kappaluku ja suurempi valkoisuus.

Claims (8)

15 59273

1. Menetelmä selluloosamassan valkaisemiseksi happipitoisella kaasulla alkalin läsnäollessa, tunnettu sellaisesta yhdistelmästä, että valkaisu suoritetaan niin, että läsnä on a) keittojätelipeää määrin, joka vastaa 3-20 kg (happikaasukei-tossa 3-50 kg), sopivimmin 5-15 kg lisättyä orgaanista ainetta keit-tolipeässä 100 kg kohti kuivaksi ajateltua massaa, ja b) valkaisuprosessista palautettua valkaisujätelipeää.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosamassassa keiton jälkeen jäljellä oleva keit-tolipeä poistetaan puristamalla ja/tai syrjäytetään valkaisuprosessista palautetulla jätelipeällä, kunnes massaan jää ilmoitettu määrä keittojätelipeää, minkä jälkeen massa, kyllästettynä palautettua valkaisujätelipeää, keittojätelipeää ja alkalia sisältävällä liuoksella, valkaistaan happipitoisella kaasulla happikaasun osa-paineen ollessa noin 1 baari tai suurempi ja lämpötilassa 50-ΐ40°0.

3. Patenttivaatimusten 1-2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valkaisu suoritetaan seulomattomalle massalle.

4. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että läsnä on yhtä tai useampaa sellaista yhdistettä, joka suojaa hiilihydraatteja hajoamiselta, kun selluloosamassa alistetaan mainittuun happikaasuvalkaisuun.

5. Patenttivaatimuksen M mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että läsnä on magnesiumyhdisteitä, sopivasti kompleksisia magnesiumyhdisteitä ja edullisesti sellaisia, jotka ovat liukoisia niissä aikalisissä olosuhteissa, joita käytetään valkaisussa.

6. Patenttivaatimusten 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keittojäteliemi, jonka annetaan kulkea happikaasuval-kaisuvaiheeseen, alistetaan esihapetukseen, joka sopivasti suoritetaan happea sisältävän kaasun avulla, ennen sen johtamista happivalkaisuun.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että osa keittojäteliemestä syrjäytetään massasta hapetetulla keittojäteliemellä tai hapetetun keittojäteliemen ja valkaisu- 16 59273 jäteliemen seoksella, ja että osa tällöin massaan jäävästä liuoksesta syrjäytetään siitä valkaisujäteliemen avulla.

8. Patenttivaatimusten 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valkaisujäteliemi otetaan talteen paineen alaisena happikaasuvalkaisuvaiheesta ja käytetään keittojätelimen osittaiseen pesuun selluloosamassasta pitäen samalla yllä ilmanpaineen yläpuolella olevaa painetta.