FI64407B - Kontinuerligt foerfarande foer blekning och delignifiering av cellulosamassa - Google Patents

Description

E5F*1 IB] (11)KUULUTUSJULKAISU 64407 fSSA ' > UTLÄGGNINGSSKRI FT O H HU / C Pator L’i ny kine Ity 10 11 1933 • W Patent sic-ddelat ^ ^ ^ (51) Kv.ik.^iM.ci.3D 21 C 9/8 0 (21) Ptt«nttlh»k*muf — P»t*ntan*eknln| 751308 (22) H»k*ml*pllyl — An*ökntnpd«f 30.01·. 75 ^ ^ (23) AlkupUvI — Glltljhetidij 30.04.75 (11) Tullut Julkiseksi — Bllvtt offentllg 07.05.76

Pitmttu ja reklftarlhallltm Nlhttylk,.p»non ). kuuLJulk.I.un pym. -

Patent-ocH registerstyreleen An$ök*n utitjd och uti.skrKten pubiicend 29.07.83 (32)(33)(31) Pyydetty wuolkeui—Bejird prlorltet 06.11.71 USA(US) 521376 (71) International Paper Company, 220 East l2nd Street, New York, N.Y. 10017, USA(US) (72) Richard B. Phillips, Sloatsburg, New York, USA(US) (7l) Berggren 0y Ah (5I) Jatkuva menetelmä selluloosamassan valkaisemiseksi ja ligniinin poistamiseksi siitä - Kontinuerligt förfarande för biekning och delignifiering av cellulosamassa

Jo useita vuosia on ollut tavanomaista poistaa ligniini puumassasta tai valkaista sitä käyttämällä erilaisia kloorausmenetelmiä. Näitä nimitetään joskus paperiteollisuudessa C^E-vaiheiksi 5-vaiheisessa C^EDED-käsittelyssä tai 6-vaiheisessa CpEHDED-käsitteiyssä. Kloorikaasun käyttö ei ole halpaa ja käyttämättömän kloorikaasun ja kloori-pitoisten sivutuotteiden poisto jäteaineista vaatii kalliita kemikaalien talteenottojärjestelyjä ympäristön saastumisprobleemien pienentämiseksi .

Useita vuosia on tehty ehdotuksia korvata tavanomainen kloorilla tapahtuva ligniinin poisto ja valkaisu hapen avulla. On ehdotettu j° joukko menetelmiä massan jauhamiseksi ja ligniinin poistamiseksi s--" tä hapen avulla, kuten ilmenee esim. US-patenttijulkaisuista i 860 2 926 114, 3 024 158, 3 274 049, 3 384 533, 3 251 730, 3 423 282 j&· 3 66l 699, ranskalaisista patenteista 1 310 248 ja 1 387 853 sekä artikkeleista: Nikitin ym. Trudy Leningradshoi Lesotekb. Nickesko'i. Akad. i.G.M. Korova (Leningradin Metsäakatemian julkaisuja), Voi.

64407 75, s. 145-155 (1956)3 Voi. 80, s. 65-75, 77-90 (1958)3 ja Bumazh. Prom., Voi. 35, No. 12, s, 5-7 (I960). Näillä menetelmillä on kuitenkin määrättyjä haittoja. Useat näistä menetelmistä vaativat suoja-aineita, esim. magnesiumkarbonaattia, kuten US-patenttijulkai-sussa 3 384 533 on esitetty selluloosan depolymeroitumisen estämiseksi ja massan viskositeetin säilyttämiseksi. Lisäksi tulevat inkrusti-ja laskeutumisprobleemit käsittelyssä käytetyille laitteille, ja näiden kemikaalien käytöllä on huomattavana haittana se, että ne aikaansaavat ympäristön saastumisprobleemeja. Mikäli tällainen ympäristön likaantuminen on vältettävä, on käytettävä kalliita, talteencttokäsit-telyjä tällaisten suoja-aineiden poistamiseksi jätevirroista.

US-patentin 3 832 276 mukainen menetelmä on merkinnyt huomattavaa edistystä tällä alalla, koska se käsittää sellaisen teollisuusmit-takaavassa toteutettavan menetelmän, jonka avulla suoritetaan alkali-sen laimean massalietteen ligniininpoisto ja valkaisu hapen avulla. Tässä menetelmässä käytetään sellaista alkalista massan vesilietettä, jonka konsistenssi on noin 2-10 % ja jonka pK on välillä noin 9 ja 14, reaktiolämpötila välillä noin 70 ja 120°C, jolloin happi on liuenneena ja perusteellisesti dispergoituna ja hienojakoistettuna lietteeseen niin, että mitään agglomeroituneita kuplia ei muodostu, eikä hapetetussa massalietteessä ole oleellisesti ollenkaan sellaisia kuplia, joiden halkaisija ylittää 1,5 mm. Olosuhteita käytetään siten, että pienennetään vähitellen sitä painetta, joka Hetteeseen kohdistetaan ja käsitelty liete poistetaan jatkuvasti järj oscelmästä. Eräässä mahdollisessa : tämän käsittelyn t o t eu 11 a in 10 mu c d o n s a. liete esikäsitellään hapella ja alkalilla korotetussa lämpötilassa ja paineessa esikäsittelyastiassa.

Mainitun US-patentin 3 832 276 mukainen menetelmä on antanut paperiteollisuudelle uuden ja tehokkaan jatkuvan menetelmän, jota voidaan erinomaisen hyvin käyttää klooraustorneissa, joi 11.·: tavanomaiset paperimassaa valmistavat tehtaat ovat jo varustetut. Esillä ·.levän keksinnön mukaisesti on aikaansaatu parannus tässä patentissa esitettyyn menetelmään verrattuna käyttäen optimaalisesti tämän menetelmän pai-neenalaista esikäsittelyvaihetta.

Hapella tapahtuvaa valkaisua.koskevasta kirjallisuudesta on hyvin tunnettua, että kaikkien muiden tekijöiden pysyessä vakiona aikaansaa reaktiolämpötilan nostaminen poistetun ligniinimäärän kasvun. Artik- n 3 6440? kelistä, jonka on kirjoittanut Jan Cajados aikakausjulkaisussa Papir a Celluloza, maaliskuu 1973, s. 15-20, ilmenee tämä’ seikka seivästi. Käytettäessä tavanomaista tornia ja johdettaessa hapetettu massaliete ylöspäin tornin lävitse on korkein mahdollinen saavutettavissa oleva lämpötila tornin yläosassa alkalisen massalietteen kiehumislämpötila. Koska lämmön menetykset tornissa ovat vähäiset, on lämpötila tornin alaosassa myös lähellä kiehumispistettä. Käytettäessä korkeampia lämpötiloja olisi tästä seurauksena erittäin haitallinen vuoto ja massa-lietteen osasten ulospurkautuminen koko tornin pituudella, mikä ei ole suotavaa.

Näin ollen esillä olevan keksinnön eräänä tarkoittksena on aikaansaada tehdasmittakaavaa oleva halpa, jatkuva menetelmä puumassan valkai-serniseksi ja ligniinin poistamiseksi siitä, joka menetelmä muodostaa parannuksen US-patentin 3 832 276 mukaiseen menetelmään.

Esillä olevan keksinnön toisena päämääränä on aikaansaada halpa jatkuva menetelmä puumassan valkaisemiseksi ja ligniinin poistamiseksi siitä, joka aikaansaa käytännöllisen menetelmän korkean lämpötilan aikaansaamiseksi käsittelyn yhdessä osassa ja näin ollen suuremman ligniininpoistoasteen.

Keksinnön tarkoituksena on edelleen aikaansaada menetelmä puumassan valkaisemiseksi ja ligniinin poistamiseksi siitä, jonka lisäetuna on hiilihydraatin hajoamisen pieneneminen tai sen viskositeetin alenemisen pieneneminen, joka aiheutuu ligniinin poistosta. Tämä etu aikaansaadaan NaOH:n käytetyn alemman väkevyyden avulla.

Esillä olevan keksinnön lisäpäämääränä on aikaansaada halpa menetelmä puumassan valkaisemiseksi ja ligniinin poistamiseksi siitä käyttämällä happea, jolloin keksinnön eräänä lisäetuna on vielä se, että käytettäessä määrättyä viipymisaikaa esireaktorissa mahdollistaa esillä olevan keksinnön käyttö tämän reaktorin koon pienenemisen ja täten kustannusten säästön.

Muita keksinnön päämääriä ilmenee keksinnön seuraavasta selityksestä, joka on esitetty oheenliitettyihin piirustuksiin viitaten, joissa kuvio 1 esittää juoksukaaviona esillä olevan keksinnön erästä toteuttamismuotoa, ja “ 64407 kuvio 2 esittää juoksukaaviona esillä olevan keksinnön erästä toista toteuttamismuotoa.

Esillä olevassa keksinnössä käytetään oleellisesti samaa laitteistoa ja juoksukaaviota, joka on esitetty mainitussa US-patenttijulkaisussa 3 832 276, ainoastaan hieman modifioituna. Täten oheenliitetyissä piirustuksissa erot verrattuna mainitun patentin piirustusten kuvioon 2 ovat seuraavat: alkalin (NaOH) syöttö on aikaansaatu johdon 3b avulla, joka johtaa johtoon 3 eikä säiliön 1 kautta, kuten mainitussa patentissa. Johto 3 johtaa alkalia ja happea johtoon 2a eikä säiliöön 1. Happilähteet 3a ja korkeassa paineessa toimiva esisäiliö 6 eivät ole enää valinnaisia, vaikkakin suurella nopeudella toimiva paine-sekoittaja 4, joka on esitetty kuviossa 2, voi toimia myös käsittely-astiana 6, kuten myöhemmin selitetään.

Kuten ilmenee piirustusten kuviosta 1, joka esittää keksinnön mukaisen menetelmän erästä toteuttamismuotoa, aikaansaadaan halutun kon-sistenssin omaava massaliete sekoittamalla säiliössä 1. Pumppu 2 johtaa massalietteen, jolla on haluttu väkevyys, hapetuslaitteeseen tai sekoittajaan 4, joka on sellainen kammio, jossa on suurella nopeudella toimiva ja voimakkaasti leikkaava sekoituslaite, kuten Lightnin-se-koituslaite, ja sen tarkoituksena on syöttää ja dispergoida happea yhdessä alkalin ja pesurista 10 uudelleenkierrätetyn liuoksen kanssa alkaliseen massaan. Lisähappea voidaan johtaa sekoittajaan 4 johdon 4a kautta. Alkali johdosta 3b ja happi johdosta 3a johdetaan yhdessä pesurista 10 tulevan pesuliuoksen kanssa johtoon 3, joka päättyy johtoon 2a, ja tästä sekoittajaan 4. Hapetettu massa johdetaan sitten sekoittajasta 4 johdon 4a kautta lämmonvaihtajaan 3, jossa käytetään höyryä lämpötilan nostamiseksi haluttuun arvoon. Kuumennettu alkalinen hapetettu massa johdetaan sitten johdon 5a kautta ja tämän jälkeen esipuristettuun painekammioon 6, jossa paine nostetaan nopeasti hapen paineen avulla lyhyeksi ajaksi.

Painekäsitelty, kammiosta 6 poistuva aine johdetaan johdon 6a kautta, jossa se sekoitetaan lisähapen ja korvaavan alkalin kanssa, joka tulee johdosta 3c, massan konsistenssin pienentämiseksi haluttuun arvoon. Johdosta 6a tuleva virta johdetaan poistokohtaan 7, jossa kaikki liukenematon tai dispergoitumaton happi poistetaan liuoksesta, ja tämän jälkeen hapetettu alkalinen massa johdetaan valkaisutornin 8 alaosaan johdon 7a kautta. Tässä vaiheessa on pidettävä huolta siitä, että massalietteen lämpötila on kiehumispisteen alapuolella. Alkalisen,

II

5 64407 hapetetun massan virtaus tapahtuu ylöspäin tornin lävitse esitetyllä tavalla viipymisajan ollessa riittävän niin, että haluttu valkaisu ja ligniininpoisto voi tapahtua. Massalietteen sekoittamista tornissa on vältettävä. Alustava paine ja paine-ero valkaisukäsittelyn aikana riippuu tornin 8 korkeudesta.

Tornista poistuva aine johdetaan sitten johdon 9 kautta pesuriin 10. Ensimmäisestä pesulaitteesta talteenotettu lämmin alkalinen jäännös-liuos otetaan talteen säiliöön 11 ja osa siitä palautetaan johdon 3 kautta johtoon 2a. Toinen osa palautetaan pesuriin 10. Massa johdetaan sitten pesurista 10 johdon 13 kautta toiseen pesuriin 14, jossa lisätään pesuvettä, ja pesty massa johdetaan sitten peräkkäisten val-kaisuvaiheiden kautta, joista eräs on klooridioksidikäsittely. Poistuva aine otetaan talteen säiliöön 15, josta osaa käytetään ruskean massan pesemiseen, ja.jäljellä oleva osa johdetaan johdon 16 kautta ja sillä pestään massaa ensimmäisessä pesulaitteessa 10.

Kuviossa 2 esitetty toteuttamismuoto ja siinä esitetty laitteisto eroavat kuviossa 1 esitetystä toteuttamismuodosta ja laitteistosta siinä suhteessa, että kuvion 1 mukainen esipuristuskammio 6 on korvattu suurella nopeudella toimivalla sekoittajalla 4, joka toimii samassa tarkoituksessa kuin tämä esipuristuskammio. Kuvion 2 mukaisen, suurella nopeudella toimivan sekoittajan 4 muodostaa voimakkaasti leikkaava sekoittaja, joka kykenee helposti dispergoimaan happea koko massaan ja se toimii korotetussa lämpötilassa ja paineessa samassa tarkoituksessa kuin kuvion 1 mukainen esipuristuskammio 6. Tämän toteuttamiseksi on sekoituslaitteen kestettävä ne paineet, joita esipuristuskammiossa 6 käytetään. Poistuttuaan sekcituslaitteesta johtoon 6a, laimennetaan massa johdosta 3a tulevalla hapetetun alka-liliuoksen lisämäärällä.

Kuten edellä esitetystä selityksestä ja piirustuksista ilmenee, jaetaan alkalivirta sen jälkeen, kun siihen on lisätty korvaavaa alkalia kohdassa 3b ja happea kohdassa 3a, kahteen osavirtaan 3 ja 3c. Virtaus 3, joka käsittää edullisesti noin puolet alkalivirrasta, laimentaa tulevan paksun massan suurempaan konsistenssiin kuin lopullisesti haluttu konsistenssi, esim. noin 4,5 %'-n konsistenssiin. Alkalivir-ran jäljellä oleva määrä johdetaan johdon 3c ja johdon 6a kautta suur-paine-esikäsittelyastiasta 6 tulevaan tuotteeseen. Tämä pienentää edelleen massalietteen väkevyyttä arvoon noin 3 % tai vielä edullisemmin vielä pienempään arvoon. Tämä lisälaimennus pienentää myös 6 6 4 4 0 7 lietteen lämpötilan sen kiehumispisteen alapuolelle. Oletetaan myös, että tässä tornissa aikaansaadaan valkaisun lisäetuja. Koska massan tilavuusvirtausnopeus esikäsittelyjärjestelmän lävitse on pienentynyt, kasvaa viipymisaika. Myös samaa lämpömäärää käytettäessä aikaansaadaan suurempi esikäsittelylämpötila. Käytettäessä suodatteessa määrättyä NaOH-väkevyyttä pienentää virtauksen jakaminen kuvatulla tavalla myös NaOH:n väkevyyttä esikäsittelyreaktorissa.

On toivottavaa, että alkalin korvaavan liuoksen virtaus säädetään siten, ettei vähempää kuin 1/3 kokonaisvirtauksesta suuntaamaa si-säänjohdettuun paksuun massaan, so. siihen, joka tulee johdon 3 kautta, ja että jäljellä oleva 2/3 virtaa korkeapainereaktorin pcistokoh-taan, so. johdon 3c lävitse. Tässä vaiheessa on massalietteen väkevyys korkeapaine-esikäsittelyastiässä 6 edullisesti välillä noin 3 ja 11 paino-/?, edullisimmin välillä noin 4 ja 8 %. On toivottavaa, ettei vähempää kuin noin 1/3 suodatteen määrästä johdeta korkeapainereaktorin poistokohtaan johdon 3c kautta.

Kaupallisessa käsittelyssä on todettu, että alkalin korvaavan liuoksen lämpötila sen virratessa johtoihin 3 ja 3c saavuttaa tasapainon arvossa noin 5*!-60oC.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään tornissa 8 pienen väkevyyden omaavaa massan alkalista vesilietettä, joka sisältää esim. puumassaa vähemmän kuin noin 10 paino-5?, edullisesti noin 2-6 %, ja kaikkein edullisimmin 3-^ %. Riittävästi alkalia johdetaan massan pH:n nostamiseksi arvoon välille noin 9 ja lM ja edullisimmin väli!le noin 11,5 ja 12,5· Natriumhydroksidia käytettäessä on edullista käyttää sitä noin 1-10 g litraa kohden tai niin, että sen määrä on välillä noin 0,1 ja 1,0 paino-% massalietteestä laskettuna.

Alkalinen massa sekoitetaan edullisesti hapen kanssa käyttäen voimakkaasti leikkaavaa sekoituslaitettä *4 niin, ettei ma s salietteeseen jää mitään suuria happikuplia. On edullista, etteivät happikuplat ylitä halkaisijaltaan noin 1,5 mm. Myös on edullista, ettei massassa ole ollenkaan liukenematonta happikaasua. Happea johdetaan alunperin määrässä välillä noin 0,1 ja 4 paino-% massalietteestä laskettuna, jolloin määrät noin 0,2-0,8 % ovat edullisimmat havupuuta ja noin 0,2-0,*! paino-% lehtipuuta käytettäessä. Suhteellisen suuren koon omaavaa liukenemattomia happikuplia on vältettävä, koska ne aiheuttavat kanavoitumista ja häiritsevät massan virtausta ylöspäin valkaisu- 7 64407 tornissa aiheuttaen epätasaisen valkaisun, mikä on erittäin haitallista. Suurilla kuplilla on myös taipumus agglomeroitua, mitä on vältettävä. liukenemattomien kuplien tulee olla niin hienojakoisia, että vältetään niiden oleellinen agglomeroituminen.

Kaikki liukenematon happi, kuten sellaiset kuplat, joiden halkaisija ylittää 1,5 mm, poistetaan järjestelmästä poistokohdassa 7 johdon 7b kautta ennen hapetetun massan johtamista valkaisusäiliöön 8.

Hapen jakaminen koko massaan aikaansaadaan edullisesti käyttäen mitä hyvänsä suurella nopeudella toimivaa voimakkaasti leikkaavaa sekoi-tuslaitetta tai kaasun absorboimislaitetta. Tällaisia laitteita ovat mm. "Lightnin"-sekoittaja tai "Line-Blender"-sekoittaja, jota valmistaa Mixing Equipment Co. Inc. Mitä hyvänsä voimakkaasti leikkaavaa sekoituslaitetta voidaan kuitenkin käyttää kuvion 2 kohdassa 4 esitettynä sekoituslaitteena.

Esikäsittelyastiassa 6 tai suurinopeuksisessa sekoittajassa 4 on edullista käyttää sellaisia hetkellisiä paineita, jotka ovat aina 2,1 MPa tai edullisesti 2-10 ik, ja edullisesti käytetään lämpötiloja, jotka ovat välillä noin 70-150°, edullisimmin 95-126°, käsittely-ajan ollessa noin 1-30 min.

Käsittelyn aikana tornissa 8 on toivottavaa, että massan vesilietteen reaktiolämpötila on noin 70°C ja sen kiehumispisteen välillä, lämpötilan 90-100°C ollessa edullisimman. On luonnollista, että käytettäessä reaktiolämpötiloja, jotka oleellisesti ylittävät 100°C, on käytettävä laitteita ylipaineen aikaansaamiseksi. Tässä tarkoituksessa riippuvat käytetyt korkeimmat reaktiolämpötilat jossain määrin val-kaisutornin korkeudesta tai käytetystä alkupaineesta. Lämpötila ei saa ylittää massalietteen kiehumispistettä käytetyssä paineessa.

Valkaisukäsittelyn aikana tornissa 8 pienenee massalietteen paine vähitellen, jolloin paine-ero on vähintään 1 ik, ja maksiniero on noin 10 ik. Tätä paine-eroa valkaisukäsittelyn aikana voidaan esittää valkaisutornin korkeuden avulla, vaikkakin mitä hyvänsä laitteita paineen vähittäiseksi ja jatkuvaksi pienentämiseksi käsittelyn aikana voidaan käyttää. Niinpä 90 metrin korkuinen valkaisutorni aikaansaa al-kupaineeksi noin 0,95 MPa ja 12 metrin korkuinen valkaisutorni aikaansaa alkupaineeksi noin 0,12 MPa. On edullista, ettei käytetä sellais- 8 64407 ta valkaisutornia, jonka korkeus on suurempi kuin noin 90 m, minimi-korkeuden ollessa noin 12 m.

Vesipitoisen massan viipymisaika valkaisutornissa 8 voi vaihdella riippuen järjestelmän paineesta ja siitä valkaisuasteesta, joka halutaan käytetylle massalle. Muutamat massat vaativat voimakkaamman valkaisukäsittelyn kuin muutamat muut. Yleisesti sanoen 5-120 min on riittävä. Käytettäessä korkeammassa tornissa suurempaa alkupainetta voidaan aika pienentää noin 2-60 minuuttiin. 12 metrin tornia käytettäessä, joka aikaansaa noin 1 ik:n suuruisen paine-eron, on 30-60 minuutin ja edullisesti noin ^0 minuutin pituinen käsittelyaika riittävä.

Eräs keksinnön mukaisen menetelmän tärkeä etu on se, että se mahdollistaa massan viskositeetin parantamisen. Viskositeetti esittää mas-sanäytteessä olevan selluloosan keskimääräisen polymeroitumisasteen, so. selluloosaketjun keskimääräisen pituuden. Täten viskositeetin pieneneminen osoittaa sitä depolymeroiturnisen tai hajoamisen määrää, jonka valkaisukäsittely on aikaansaanut. Liian suurta hajoamista on vältettävä koska massasta valmistettuun paperiin aikaansaadaan tällöin huonoja fysikaalisia ominaisuuksia.

Kappa-luku esittää sitä kaliumpermanganaattimäärää, jonka massanäyte kuluttaa, ja se osoittaa näytteeseen jääneen ligniinimäärän. Mitä suurempi Kappa-luku on, sitä vähemmän massaa on valkaistu ja sitä vähemmän siitä on poistunut ligniiniä. Vertailemalla toisiinsa näytteiden Kappa-lukuja ennen valkaisua ja sen jälkeen voidaan arvioida kuinka suuri ligniininpoisto on aikaansaatu.

Keksinnön luonteen selvittämiseksi tarkemmin esitetään seuraavassa muutamia esimerkkejä. On kuitenkin ymmärrettävää, että tämä on tehty pelkästään esimerkin vuoksi eivätkä nämä esimerkit rajoita keksinnön suojapiiriä. Seuraavissa esimerkeissä ja koko keksinnön selityksessä on ainemäärät esitetty paino-osina ellei muuta ole mainittu.

Esimerkit I - X

Käyttäen oheenliitettyjen piirustusten kuviossa 1 esitettyä laitteistoa suoritettiin kokeet puolitehdasmittakaavassa ja käytetyt olosuhteet ja saadut tulokset on esitetty taulukossa I. Näissä kokeissa suoritettiin vertailuja patentin 3 832 276 mukaisen menetelmän ja kek-

II

S 64407 sinnön mukaisen menetelmän ’’jaetun virtauksen" välillä. Niinpä esimerkit I, II, VI ja VII esittävät "täysvirtaustekniikkaa", jolloin kaikki hapetettu alkaliliuos johdettiin esikäsittelyreaktorin 6 kautta ja ne on merkitty merkinnällä "tav" taulukossa I. Muissa esimerkeissä käytettiin jaettua keksinnön mukaista virtaustekniikkaa, jolloin määrätty osa alkalia ja happea ohitti esikäsittelypaineastian 6. Näitä esimerkkejä on merkitty sanoilla "jaettu" taulukossa I.

Tässä taulukossa "UB" tarkoittaa valkaisematonta massaa. Hapen johtaminen suoritettiin Lightnin-sekoittajaan 4 ja voimakkaasti leikkaa-vaan sekoituslaitteeseen kohdassa 3a.

10 64407 3 r~- , vo -P σν oo vo OD P H VO P OV OV O VO P OO UV KV H cm cm kv i ** Q) nnn n n n n nnn nnn x I o ro vo o ro cm kv h vo o o c·— cm p c— οχ h^· h Ή I-H OV OO CVl^TrH H H P p CM p

—I O LTV

I-1 ι 1

j o! O

uv -p e— o kv X j h p av vc cm vo co h vo co cv kv ov kv c\jo tn H r, rs rs rs rs »l n rs rs rs *i #* »i h cd p o o cm ιλγ-i h p o o c^okv vo σν σν vo kv vo

Ή CM o O VO CM p H i—I KV KV CM KV

H rH O KV

-Cd i—i I—I

CO

o O KV

C M O -P O CO C\l :<TO I—1 CO-P CC C— P O CD OV i—I OO C— VO UV U— ηιλη -P i—ι Ί Φ rs r\ rs rs Cl ci Cl Cl C\ Cl Cl c\ ci Cl Ci p > oj o cd p ro o h kvp o cv o o t>-oo n vo o vo co m kv V." co ·γ-3 cm σν σν vo cv kv <—i «—ι i—i kv kv cm kv

-P C0 rH CM KV

>; g rH

:¾ F

X H C— h vo · av kv cd ι—ι o oo > σννοον av ltvvo νοσνκν κνοο cm uv cm v, I—1 C-1 ''Cd ci ci ci «ι rs rs *1 ci Ci ci * Cl rs rs rs

O- 2> OP CM P O P CM 00 CM K- O O [— O KV OO H O VO KV OV

Cv ί V, ; θ', av O O CM p —I ι—li—I p P CM p

X I O LTV

-O. . ι—| H

O

cd vo av c— cd I co> av vo uv av Hvo co kv uv kvc^cm k- kv t~— t> H ] n cd ci ·ι ci Cl Cl Ci ci ci ci ci ci Cl Ci ci «i

Cd; CO > j OP cv CO O P CMP CM VO O O f-OO O OV CM P VO VO KV

Q O I OV OV O O CM KV I—I ι—li—I KV P CM p

EP O LTV

O - H ι—1 H

„ cd , 3 kv

3 r—! HP CO ι—I

O o HP C— VO O P OV CM CM H OV CM H P H t— VO

Ό 03 ^ O nnn n n n nnn nnn nnn

>> ·Η 0> ι i cd P CM O i—I KV KV O CM O O OVOO CO LTV KV O CM C7VOO

>5 cd -pH av av vo kvp p kv h kv

t> 22 H CM KV

Φ r-ί | H

x cd ! o o

ecu > KV P OV H

> Φ OP H VO CM P OVP O CM CM C—VOP p k- o O > Cd •'O rs rs rs rs rs rs rs rs rs rs rs rs rs rs rs 3 22 H CO Hed P VO O i—! KVOV o CM o o vocmmo uv cm p kv cm cm φ ίο —) o oo cv vo kv uv h in r^s-t^so

W cd H CM KV

*r1 S I—I

:S •H 3 O

O p | uv p av p vu p] σν p pvovo cm οσν cmoovo hcoh k-p cm I—I Oo *“> (}j nnn n nn nnn nnn nnn

Hed! o cd p cm o ι—ι kv cm h cm o o σνσνο uv cm uv cmop p ι-h > ή p av av vo kvp h p cm h in

O H H CM KV

t> 3 r—\ o o CU O K—

>j ; H · OV P

h oj > Lev vo oo trv kv o av c-oo vo H av p h oo CL’ (—I CÖ nnn n nn nnn nnn nnn

PH 1—1 P KVCO OH KVH H KV O O UV UV OV VO P f— KVKVO

p cv av av vo kvp kv kv h vo

•1-1 CM KV

•o H

e;d kv

X C— · O CM

CM> CO Γ— VO CO POV OKVKV OV K- KV opkv 4H ^ Cj nnn n nn nnn nnn nnn

• i-4 ^ O H ι—I CM O O C— CO <—I inrOC·— CM C\! pH

M OV OV av vo KVP H KV KV H.VO

cm KV

is ^ 3

H

3 3 cd -H p . en cd cd cd cd P >

co co h cd cd Q

cO'—' co cd ro e Δ Ej Φ VO H cti H 22 O a o ECcoSx: cd t h w f, *3 3 h a, ^2 vs.

Sfn . CQEPCDO X

ι— O Λ O O X Ή ι—I H 3 CM

^poajen-^ o jC ho ohc ÄC h-C

" 3 5 O 1 >500 xcdSÄ-HPMO 3 O fcse-HO

S ** ωί^ΦΡΗΕρ ι3ρ | p | ^ ? h iS 9 " ? r» _ X 3 « CO CO Cd cd co H cd co "cd to

O cLf-rCdpH^cd^CLH^cdSd PC0lcdH¾¾E33pε3·Γ^·Hε3·H

” o & ? h λ® h ei 5 d μη o «* p 3Ccdcn 33 p 3 pSpe pSpe

9 3 _ ή >s*h e :cd in >>h cd m oi Cd ·Γ-Ι 42 3 •'c.ococo edeoeooj p co ra B

cd C H 3 CD rv P ·Η > O >j P S 3 22 P 3 S P CO H H H cd H H 3 Φ H -rH 3 3 ro ro 3 v?p>:oroi p ? :o td ra 3pro-H 3cdcdO ccdroro rorororo "C H 3 k 3 d O QiOiE Cd p cd -3 o g o 3 22 22 22 3 22 22 3 P^i23 22 P O Φ·π.Ρε·ιΗΟ CO^E C> 3 1—I > hOH 22 CO H H H fafl H H φ ΗΗΗΦ h S w P p ro ;ro ;ro h cd H ero ero cd H ή O Φ H cd ro cd 3 cd cd H co cd cd h q cd ·η ^ p eed > h c>3 3c cd>H cd > e 3 > ra o > > > ro>>a o>>a E ro i^; | H 22 22 > Φ 22 E 22

•3rorUjC0H H 3 Cu H 3 CO

ro: 23 3 ero ro ro o ro cd Φ h 3] I ä > I 22 a > X s > C3 > — : ' V -3 - ϋ.Ι.Λ*·'.

Il 11 64407

Taulukossa I esitetyissä kokeissa on välttämätöntä, koska on luonnollista, että kukin menetelmä aikaansaa määrätyn ligniininpoiston, verrata näitä menetelmiä keskenään käyttäen määrätyn suuruista per-manganaattilukua tai Kappa-luvun pienenemistä. Niinpä derivaattimas-saa valmistettaessa osoittavat esimerkit I ja II kokonaisvirtauksen tapahtuessa paineenalaisen esikäsittelykammion 6 kautta permanganaat-tiluvun pienenemisen olevan 37-38 %> mikä aikaansaa viskositeetin noin 60-6l 7»:sen pienenemisen. Jaettua virtausta käytettäessä esimerkki V osoittaa, että ligniininpoistoasteen ollessa saman (pernanga-naattiluvun 40,4 %:n pieneneminen), oli viskositeetti pienentynyt ainoastaan 38,6 %. Lisäksi esimerkit III ja IV osoittavat, että jaettua virtausta käytettäessä voidaan permanganaattiluku pienentää 45-54 % ennen kuin viskositeetti on pienentynyt samassa määrässä kuin käytettäessä täyttä virtausta kammion 6 lävitse.

Samanlainen suuntaus, vaikkakaan ei ehkä yhtä selvänä, voidaan todeta paperimassassa. Esimerkit VI ja VII osoittavat, että täydellinen virtaus aikaansai Kappa-luvun 34,2 %:n ja 40,0 %:n pienenemisen, jolloin vastaavat viskositeetin alenemiset olivat 43,7 % ja 49,2 %. Käytettäessä keksinnön mukaista jaettua virtausta aikaansaatiin ligniininpoiston alempi arvo viskositeetin pienenemisen ollessa ainoastaan 33>1 % (esimerkki VIII), kun taas suurempi Kappa-luvun pieneneminen esimerkeissä IX ja X osoittaa keksinnön mukaisen jaetun virtaus-menetelmän ylivoimaisuuden.

Esimerkit XI - XIII

Alla olevassa taulukossa II on esitetty useita lisäesimerkkejä edullisista käsittelyolosuhteista keksintöä toteutettaessa. Näissä esimerkeissä oli valkaisemattoman massan alkuväkevyys 10 %, se laimennettiin korkeapainereaktorissa 6 alkaliväkevyyteen 4,8 g/1 ja lämpötila oli 60°C. Poisjohtaminen reaktorista tapahtui lämpötilassa 95°C. Näissä esimerkeissä on esimerkki XIII vertailuesimerkki, joka esittää kokonaisvirtausta esikäsittelyreaktorin 6 kautta US-patentti-julkaisun 3 832 276 mukaista menetelmää käyttäen.

64407

Taulukko II

Se virtauksen Väkevyys Lämpöt. (°C) NaOH-väkevyys osa^tornin 8 korkeapaine- korkeapaine- korkeapaine- lävitse, joka

Esim. esikäsittely- esikäsittely- esikäsittelyreak- ex kulkenut n:o reaktorissa 6 reaktorissa 6 torissa 6 (g/l) esikäsittelyreak- torin 6 kautta XI 5 % 118 2,4 1/2 XII 4 % 104 3,1 173 XIII 3 % 95 4,0 0

Edellä oleva selitys on esitetty kuvaamaan, mutta ei rajoittamaan keksintöä, ja on selvää, että siihen voidaan tehdä muutoksia joutumatta silti pois patenttivaatimusten määrittelemästä keksinnön suoja-piiristä.

Claims (7)

13 64407

1. Jatkuva menetelmä selluloosamassan valkaisemiseksi ja ligniinin poistamiseksi siitä hapen avulla, jossa valmistetaan massan alkalisesta vesisuspensiosta koostuva liete, jonka reaktiolämpö-tila on noin 70-120°C, konsistenssi noin 2-10 paino-$ ja pH noin 9-14, lietteeseen lisätään happea, jolloin olennaisen kaikki happi on liuennut ja perusteellisesti dispergoitunut lietteeseen niin, ettei muodostu agglomeroituneita kuplia, liete asetetaan jatkuvasti paineenalaiseksi ja johdetaan sitten valkaisuastiaan, ja sen jälkeen painetta alennetaan asteittain lietettä olennaisesti sekoittamatta niin, että alku- ja loppupaineen välillä on noin 1-10 atm:n painegradientti ja käsiteltyä lietettä poistetaan jatkuvasti val-kaisuastiasta, tunnettu siitä, että hapetettu alkalinen vesiliuos jaetaan kahteen osaan ja vain ensimmäinen osa yhdistetään massalietteeseen ja sitä esikäsitellään paineastiassa noin 73-l49°C lämpötilassa ja noin 21 kg/c.m^ paineessa ja sitten paineen-alainen liete sekoitetaan toisen osan kanssa hapetettua alkalista vesiliuosta ja johdetaan jatkuvasti valkaisuastiaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapetetun alkalisen vesiliuoksen ensimmäinen osa on ainakin 1/3 hapetetun alkalisen vesiliuoksen kokonaismäärästä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapetetun alkalisen vesiliuoksen ensimmäinen osa on korkeintaan 2/3 hapetetun alkalisen vesiliuoksen kokonaismäärästä.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valkaisuastia on torni, että selluloo-saliete viedään alhaalta ylöspäin tornin läpi ja että tornin lämpötila esikäsittelyn jälkeen on välillä noin 90,5 ja 100°C.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että torni on korkeintaan 90 m korkea ja että hapetettu liete johdetaan torniin sen pohjan läheisyydestä.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että lietteen viipymisaika tornissa on välillä noin 2 ja 120 min. 111 64407

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisätyn hapen määrä on välillä noin 0. 1.ja 1 paino-% massalietteestä laskettuna.