FI67893B - Foerfarande foer foeraedling av cellulosamassor - Google Patents

Description

ΓΒ1 m/UULUTUSjULKAISU A7RQ7 *lSnf ^ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT o/o 7 ό C (45) Patentti oyönuetty 10 06 1935 Patent aeddolat (51) Kv,lk.4/lnt.Cl.4 D 21 C 9/10 SUOMI —FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansfikning 7910^9 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 29.03 · 79 <F‘) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 29.03· 79 (41) Tullut iulkiseksi — Blivit offentllg 01.10.79

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväks ipanon ja kuul.julkaisun pvm.—

Patent-och registerstyrelsen ' ; Ansökan utlagd och utl.skrlften publicerad 28.02.85 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 31 .03*78 Ruotsi-Sverige(SE) 780367^-6 (71) Modo-Chemeties Aktiebolag, Box 33. S-891 01 Örnsköldsvik,

Ruotsi-Sverige(SE) (72) Jonas Arne I ngvar Lindah1 , Domsjö, Claes-Göran Sigurd Svensson,

Kode, Ruotsi-Sverige(SE) (7*0 Oy Kolster Ab (5l>) Menetelmä sei 1 umassojen jalostamiseksi - Förfarande för förädling av cellulosamassor

Keksinnön kohteena on selluainesten, kuten kemiallisten massojen, esim. sulfaattimassojen, soodamassojen ja sulfiittimasso-jen, puolikemiallisten massojen, kemimekaanisten massojen, kuten hiokkeiden, jotka on valmistettu normaalissa paineessa tai ylipaineessa, hierteiden ja kuumahierteiden jalostamiseksi. Jalostamisella tarkoitetaan tässä lähinnä valkaisemista ja uuttamista.

Kemiallisten, puolikemiallisten ja mekaanisten massojen valkaiseminen valkaisuaineilla, kuten kloorilla, klooridioksidilla, hypokloriitilla tai ligniinin säilyttävillä valkaisuaineilla, kuten per-yhdisteillä ja ditioniitillä, on hyvin tunnettua sellutekniikassa ja tapahtuu tavallisesti sekoittamalla kemikaalit massaan, minkä jälkeen valkaisureaktio - yleensä alle 20 %:n massasakeudessa -saatetaan tapahtumaan muutamien tuntien aikana lämpötiloissa, jotka harvoin ylittävät 85°C. Sellumassojen jalostaminen, mikä tarkoittaa hemiselluloosan ja/tai uuttoaineiden, kuten hartsin, rasvahappojen ja 2 67893 saippuoitumattomien aineiden poistamista, tapahtuu sekoittamalla massaan alkalia, kuten esim. natriumhydroksidia, minkä jälkeen valkaisukemikaalit saavat reagoida massan kanssa muutaman tunnin lämpötiloissa, jotka yleensä ovat alle 85°C. Sellumassojen jalostuksessa voi kuitenkin esiintyä korkeampiakin lämpötiloja kuin 85°C, esim. kuuma-alkaloinnissa liukosellun valmistamiseksi.

Svensk Papperstidning'istä no. 15 (1977) s. 480-482, on tunnettua, että kokeiltaessa valkaisemattoman sulfaattimassan peroksidi-valkaisua 110°C:ssa keittimessä on voitu todeta hyvin nopea ja täydellinen reaktio peroksidin ja massan välillä, mikä osoittaa muita reaktiomekanismeja korkeissa lämpötiloissa kuin alemmissa. Tästä huolimatta kirjoittajat ovat taloudellisista syistä ehdottaneet kaksivaiheista valkaisusarjaa, joka käsittää happikaasuvaiheen ja senjälkeen peroksidivaiheen 70°C:ssa, yksivaiheisen yli 100°C:ssa suoritetun peroksidivalkaisun sijasta riittävän vaaleuslisäyksen saavuttamiseksi sulfaattimassan valkaisussa, vaikka selektiivisyys kaksivaiheisessa sarjassa jääkin huonommaksi kuin korkeassa lämpötilassa suoritetussa peroksidivalkaisussa. Kokeet suoritettiin lyhyimmällä 5 minuutin valkaisuajalla massan ollessa liikkumattomana patjana ja massasakeuden ollessa 30 %.

Ruotsalaisessa patentissa 341 519 kuvataan menetelmä mekaanisen massan samanaikaisesti valkaisemiseksi ja kuivaamiseksi massan nopeaan kuivumiseen pääsemiseksi vaaleuden säilyessä, jolloin hienojakoinen, vetyperoksidilla kyllästetty massa 20-50 %:n sakeudessa normaalipaineessa kuivataan ilmavirrassa pidätysajan ollessa 2 sekunnista 10 minuuttiin lämpötilassa väliltä 260-538°C 65-95 %:n kuiva-ainepitoisuuteen. Tällä menetelmällä on kuitenkin monia haittoja. Niinpä kalliiden valkaisukemikaalien ja energian kulutus tulee suureksi ja kuitukimppujen pitoisuus suureksi. Lisäksi menetelmä ei toimi, kun kuivauskaasussa on läsnä rikkiyhdisteitä, ja valkaisua pelkistävillä valkaisuaineilla, esim. ditioniitillä, ei voida suorittaa koska nämä hajoavat kuivausilman happipitoisuuden vaikutuksesta.

Tämän keksinnön kohteena on aikaansaada menetelmä sellumassojen jalostamiseksi valkaisemalla tai uuttamalla, mikä antaa etuna lyhyen käsittelyajan yhdessä alhaisen kemikaalikulutuksen ja alhaisen energian kulutuksen kanssa, samalla kun valmis tuote saa hyvät laatuominaisuudet. Tämän mukaisesti on tämän keksinnön kohteena menetelmä sellumassojen jalostamiseksi valkaisemalla tai uuttamalla, jon- 3 67893 ka menetelmän mukaisesti massoja 10-65 %:n sakeudessa hienojakoisessa muodossa käsitellään kemikaaleilla lämpötilassa väliltä 10-250°C ja kuivataan, menetelmän ollessa tunnettu siitä, että hienojakoista, kemikaaleilla kyllästettyä massaa 30-65 %:n sakeudessa jatkuvasti syötetään käsittelylaitteeseen, jossa on 5-400 kPa:n ylipaine ja atmosfääri, joka pääasiallisesti koostuu vesihöyrystä, jonka happipitoisuus on pienempi kuin 1 tilavuusprosentti ja lämpötila 100-150°C, että massa kuituominaisuuksien muuttumatta mekaanisesti työstämällä nopeasti siirretään käsittelylaitteen läpi pääasiallisesti pyörrevirtauksena ja pääasiallisesti muuttumattomassa kuiva-ainepitoisuudessa niin, että lisätyt kemikaalit pääasiallisesti ovat reagoineet, kun kuljetus käsittelylaitteen läpi on päättynyt, minkä jälkeen massa syötetään ulos käsittelylaitteesta ja kuivataan mahdollisen lisäkemikaalikäsittelyvaiheen jälkeen.

Keksinnön mukaisesti massan kuiva-ainepitoisuutta sen kulkiessa käsittelylaitteen läpi ei edullisesti muuteta enempää kuin korkeintaan 8 prosenttiyksiköllä ja mieluummin vähemmällä kuin 6 prosenttiyksiköllä. Erityisen edullista on keksinnön mukaisesti, että ennen massan tuloa käsittelylaitteeseen se puristetaan yli 30 %:n, edullisesti 45 %:n tai suurempaan massasakeuteen valkaisuaineliuok-sen ylimäärän talteenottamiseksi, sekä suoritetaan hienojauhatus kiekkojauhimessa. Siinä tapauksessa, että jalostustoimitus käsittää valkaisun, aikaansaadaan toivottu höyryatmosfääri johtamalla vesihöyryä, jonka ylipaine edullisesti on 100-200 kPa. Edelleen tulee keksinnön mukaisesti höyryatmosfäärin sisältää korkeintaan 1 tilavuus-% happea, jotta lämmönsiirto toimisi tyydyttävällä tavalla. Keksinnön mukaisesti on edullista, jos höyry erotetaan massasta senjälkeen kun se on kulkenut käsittelylaitteen läpi ja palautetaan käsittelylaitteeseen. Tuodun höyryn sopiva lämpötila on 100-150°C. Massa ja höyry tulee tuoda käsittelylaitteeseen siten, että saadaan massan pääasiallisesti pyörrevirtaus. Tähän päästään mekaanista tai pneumaattista tietä. Sopiva kuljetusnopeus pneumaattisessa kuljetuksessa on yli 10 m/s. Lämpötila käsittelylaitteessa pidetään välillä 100-150°C, edullisesti välillä 105-120°C, ja ylipaine välillä 5-400 kPa, edullisesti välillä 50-300 kPa. Sopivia valkaisuaineita käytettäviksi keksinnön mukaisesti ovat klooridioksidi, hypokloriitti, per-yhdisteet, per-oksidit ja ditioniitti. Erityisen sopivia valkai- ------- I! _ 4 67893 suaineita käytettäviksi tämän keksinnön mukaisesti ovat hypokloriitit ja ligniinin säilyttävät valkaisuaineet, kuten peroksidit jd ditioniitti.

Keksinnön mukaisessa valkaisussa on havaittu olevan erityisen edullista, että massa ennen tuloa käsittelylaitteeseen alhaisessa massasakeudessa, esim. 4 %:ssa, ensin kyllästetään kompleksinmuodostajilla, kuten etyleenidiamiinitrietikkahapolla (EDTA), dietyleeni-triamiinipentaetikkahapolla (DTPA) jne., minkä jälkeen massasta poistetaan vettä yli 10 %:n sakeuteen, edullisesti 15-35 %:n sakeu-teen, raskasmetallien poistamisekis parhaalla tavalla. Tällainen vedenpoisto voi sopivasti tapahtua rumpusuodattimella, lingossa tai puristimessa. Mahdollisen repimisen jälkeen senttimetrin kokoisiksi palasiksi massa kyllästetään valkaisukemikaaliliuoksella, joka lisäksi voi sisältää alkalia, kuten NaOH, pH- ja peroksidi-sta-biloimisaineita, kuten natriumsilikaattia ja suoja-aineita, kuten magnesiumsulfaattia. Kyllästäminen voi tapahtua ruiskuttamalla palasille valkaisuaineliuosta tai mekaanisesti mukaansekoittamalla, esim. sekoittimessa. Tämän jälkeen massasta vielä kerran poistetaan vettä suureen sakeuteen, edullisesti yli 30 %:iin ja erityisesti 45-65 %:iin, niin että valkaisukemikaalien ylimäärä poistuu ja voidaan ottaa talteen. Tämä vedenpoisto tapahtuu sopivasti puristimessa. Puristettu massa saatetaan senjälkeen edullisesti vielä lisähieno-jauhatukseen, esim. kiekkojauhimessa tai piikkitelarepimessä, mikä antaa sille hiutalemuodon ollakseen helposti luoksepäästävä lämpötilan korotusta varten käsittelylaitteessa.

Tämän keksinnön mukainen käsittely on hyvin sopiva myös uutettaessa hemiselluloosaa ja uuttoaineita selluloosamassoista, esim. liukosellun jne. valmistamiseksi. Tässä tapauksessa kemikaali on alkali, kuten esimerkiksi natriumhydroksidi tai magnesiumhydroksidi. Keksinnön mukainen käsittely suoritetaan tällöin suurinpiirtein kuten käytettäessä valkaisukemikaaleja, ts. massaa käsitellään alka-liliuoksella 50-300 kPa:n ylipaineessa, edullisesti välillä 100-200 kPa, vesihöyryatmosfäärissä, joka on aikaansaatu tuomalla vesihöyryä, joka erotetaan massan kuljettua käsittelylaitteen läpi, sillä erotuksella, että massa pestään höyryn erottamisen jälkeen ja ennen kuivaamista, jolloin liuennut hemiselluloosa ja uuttoaineet erottuvat (uutto).

67893 Käsittelyn jälkeen kemikaaleilla keksinnön mukaisesti voidaan käsitelty massa, jonka kuiva-ainepitoisuus on vähintään 40 %, jos se valkaistaan, tai vähintäin 30 %, jos se uutetaan, suoraan viedä paperin valmistukseen tai muuhun jatkokäsittelyyn, jos niin on sopivaa, minkä jälkeen se lopullisesti kuivataan. Massa voidaan kuivata myös ennen tällaista jatkokäsittelyä, mikä käytännössä on tavallisin tapaus. Tällaisessa kuivauksessa on erityisen sopivaa suorittaa tämä leijukuivauksena, ts. massan leijuessa pyörteisessä kaasuvirrassa, jonka lämpötila on 110-500°C. Tällöin lämmönsiirto kuivausväliaineesta massaan helpottuu. Varsin sopivaa on, että kui-vausaineena on tulistettua höyryä, jonka ylipaine on 20-400 kPa, jossa tapauksessa saavutetaan sangen hyvä lämpötalous käyttämällä saatu ylimäärähöyry muita lämmitystarkoituksia varten, esim. lämpö-lähteenä keksinnön mukaisessa kemikaalien käsittelyprosessissa.

Sopiva tämän menetelmän mukainen kuivauslaite - ns. vastapainekuivu-ri - kuvataan ruotsalaisessa patentissa 393 855. Tässä kuvauslaitteessa massa kuivataan hiutaleiden muodossa, jotka virtaavat nopeudella 21 m/s pystysuorien ylipainetornien läpi. Massahiutaleelle ja höyrylle annetaan tämä suuri nopeus puhaltimien avulla. Kuljetus-höyry (kanninhöyry) kuumennetaan epäsuorasti höyryllä kuumennettavilla paineputkilla, joiden lämpötila pidetään merkittävästi korkeampana kuin kanninhöyryn lämpötila. Kanninhöyry kuumentaa kostean massan äkillisesti, mikä johtaa nopeaan massan sisältämän kosteuden höyrystymiseen. Tällä kuivausprosessilla saadaan kuivaa massaa 10-20 sekunnissa.

Kuivausvaiheen aikana massaa voidaan lisäksi käsitellä pH:ta säätelevillä aineilla, esim. SC^Ha, joka tuodaan kaasun muodossa tai kalsiumoksidina jauheen muodossa.

Kuljettuaan kuivausyksikön läpi otetaan ylimäärähöyry talteen saattamalla kuivattu massa kulkemaan höyrynerottimella, esim. syklonin läpi.

Keksintöä valaistaan seuraavin suoritusesimerkein.

Esimerkki 1

Pestyä kouvumassaa, joka on valmistettu kemimekaanista tietä poistamalla osittain ligniini bisulfiitiliä ja kuiduttamalla kiekko-jauhimessa ja jonka vaaleus on 66 %, sekoitettiin sekoittimessa lämpimän veden ja 0,2 %:n kanssa, laskettuna massan kuiva-painosta, dietyleenitriamiinipentaetikkahappoa (DTPA) niin, että massan sakeu- 67893 deksi tuli 4 % ja lämpötilaksi 62°C. 30 minuutin kuluttua poistettiin massasta vettä 35 %:n kuiva-ainepitoiteen. Massa, josta vettä oli poistettu, revittiin senttimetrin kokoisiksi palasiksi ja sekoitettiin sekoittimessa liuoksen kanssa, joka sisälsi 18 g/1 vetyperoksidia, 25 g/1 natriumsilikaattia, 9 g/1 natriumhydroksidia ja 0,2 g/1 magnesiumsulfaattia. Valkaisuaineliuoksen mukaan sekoittamisen jälkeen poistettiin massasta vettä puristimessa 50 %:n kuiva-ainepitoisuuteen kemikaaliylimäärän poistamiseksi. Poistettu massa sisälsi 3,0 % vetyperoksidia, 5,0 % natriumsilikaattia, 1,5 % natriumhydroksidia ja 0,04 % magnesiumsulfaattia, laskettuna kuivasta massasta. Saatu massa hienonnettiin yksittäisiksi kuiduiksi ja kuitukimpuiksi käsittelemällä kiekkojauhimessa ja syötettiin senjälkeen jatkuvasti sulkusyöttölaitteen kautta käsittelylaitteeseen, joka oli modifioitu leijukuivuri, jossa kanninväliaineena oli kyllästetty höyry, jonka ylipaine oli 70 kPa ja lämpötila 115°C. Höyry, joka oli kyllästettyä ylimäärähöyryä vastapainekuivurista, tuotiin leijukuivuriin siten, että saavutettiin pyörrevirtaus, ja puhaltimen avulla massa kuljetettiin edelleen. Massan kuljetusnopeus käsittelylaitteen läpi oli n. 10 m/s ja massa kulki yksikön läpi 8 sekunnissa. Massan kuiva-ainepitoisuus oli sen poistuessa muunnellusta leijukuivurista 45 %. Ennen poistumista laitteesta erotettiin höyry syklonissa, joka höyry sitten käytettiin syötetyn puuaineksen höyrytykseen. Kemikaaleilla käsitelty massa syötettiin pois siipi-pyöröannostimen kautta, pestiin vedellä ja analysoitiin.

Saatu analyysitulos on esitetty taulukossa 1. Saadussa pesuvedessä oli ainoastaan jälkiä peroksidista.

Esimerkki 2

Esimerkki 1 toistettiin sillä lisäyksellä, että massa kuljettuaan modifioidun leijukuivurin läpi pääasiallisesti muuttumattomassa kuiva-ainepitoisuudessa pesemättä jatkuvasti kuljetettiin vasta-painekuivurityyppiseen kuivausyksikköön, jossa kuivausväliaine oli tulistettua höyryä, jonka ylipaine oli 300 kPa ja lämpötila 150°C, minkä vaikutuksesta massa kuivui. Kanninhöyryn kuumentamista varten kuumennettujen elementtejä syötettiin kyllästetyllä 160°C:teisellä höyryllä, jolloin kanninhöyry nopeasti ylikuumeni ja saatiin nopea kosteuden siirtyminen massasta kanninhöyryyn. Massa ja höyry johdettiin sitten sykloniin höyryn erottamiseksi massasta. Kuivatun massan 67893 kuiva-ainepitoisuus oli 91,2 % ja sen pH oli 7,7. Massa analysoitiin ja saadut analyysitulokset on esitetty taulukossa 1.

Vertailua varten käsiteltiin näytettä esimerkin 1 mukaisesti käytetystä ja kyllästetystä ja hienojakoisesta massasta esimerkin 2 mukaisesti käytetyssä vastapainekuivurissa, jossa kanninhöyryn lämpötila oli 150°C ja ylipaine 300 kPa, jolloin se saatettiin samanaikaiseen valkaisuun ja kuivaukseen muuttamalla kuiva-ainepitoisuus 50 %:sta 91,5 %:ksi. Massa analysoitiin ja saadut analyysitulokset on esitetty taulukossa 1.

Lisävertailua varten käsiteltiin näytettä esimerkin 1 mukaisesti käytetystä ja kyllästetystä ja hienojakoisesta massasta tavanomaisessa leijukuivurissa, joka on kuvattu edellä mainitussa ruotsalaisessa patentissa 341 519. Kuivausilman lämpötila oli 450°C ja se kuumennettiin Ö1jypolttimen avulla. Kuivausilman lämpötila oli kuivauksen lopussa 120°C. Massa analysoitiin ja analyysitulokset on esitetty seuraavassa taulukossa 1:

Keksinnön mukainen menetelmä Vertailu tunnettuun tek-_niikkaan_ Käsittely Lähtö- Esim. 1 Esim. 2 Samanaikainen Samanaikainen massa Valkai- Valkaisu valkaisu ja valkaisu ja su ja senjäl-kuivaus vasta-kuivaus tavan- keinen virtakuivu- omaisessa leiju- kuivaus rissa kuivurissa

Kuiva-ainepitoisuus % 50 45,0 91,2 91,5 91,1

Vaaleus SCAN mukaan 66,0 85,3 85,5 73,0 72,5 %

Vaaleuden lisäys % - 19,3 19,5 7,0 6,5

Kuitukimppu-jen luku/100 g massaa 0 60 250 280 1050 pH 5,6 8,2 7,7 7,8 6,2

Taulukko 1

Kuten taulukosta 1 käy ilmi on keksinnön mukaisesti täysin yllättäen osoittautunut mahdolliseksi äärimmäisen lyhyessä ajassa valkaista kemimekaanista massaa hyvin suureen vaaleuteen ja senjälkeen ilman välikäsittelyä kuivata massa n. 91 %:n kuiva-ainepitoisuuteen 67893 säilyttäen hyväksyttävä määrä kuitukimppuja. Kuten kahdesta oikean-puolinunaisesta sarakkeesta käy ilmi, on valkaisutulos olennaisesti huonompi, jos valkaisu ja kuivaus suoritetaan samanaikaisesti, missä tapauksessa huono valkaisutulos mahdollisesti voidaan selittää sillä, että valkaisuaineliuos haihtuu ennen kun se ehtii saada aikaan olennaista valkaisevaa vaikutusta. Tulokset saadulle vaaleuden lisäykselle osoittavat, että ainoastaan n. 1/3 optimaalisesta valkaisutehosta saatiin samanaikaisessa valkaisussa ja kuivauksessa tunnetun tekniikan mukaisesti. Keksinnön mukainen menetelmä oli lisäksi hyvin energiaa säästävä.

Esimerkki 3

Pestyä koivumassaa, joka oli valmistettu kemimekaanista tietä poistamalla ligniini bisulfiitilla ja kuiduttamalla kiekkojauhimella ja jonka vaaleus oli 66 % SCAN, käsiteltiin esimerkissä 1 esitetyllä tavalla ja samalla kemikaaliannostuksella ennen tuloa modifioituun leijukuivuriin. Tässä pidettiin kyllästetyn kanninhöyryn lämpötila 105°C:ssa, mikä vastaa 20 kPa:n ylipainetta. Kulku leijukaivurin läpi kesti 7 sekuntia. Ennen poistumista leijukuivurista erotettiin höyry syklonissa, joka höyry sitten käytettiin syötetyn puuaineksen höyryttämiseen. Kemikaaleilla käsiteltyä massaa poistettiin siipi-pyöräannostimen kautta ja vietiin varastosäiliöön, jossa sitä varastoitiin 15 minuuttia 47 %:n kuiva-ainepitoisuudessa. Massan lämpötila pidätysajan lopulla mitattiin 90°C:ksi. Massan analyysi pidä-tysajan lopulla antoi vetyperoksidipitoisuudeksi 0,1 % ja massan vaaleus oli 84,9 % SCAN. Esimerkki osoittaa, että keksinnön mukaisesti voidaan yhdistää lievempi kemikaalikäsittely alemmassa lämpötilassa lyhyen jälkikäsittelyn kanssa valkaisun täydellistämiseksi, esim. varastosäiliössä, ja silti saavuttaa suuri vaaleus.

Esimerkki 4

Esimerkki 3 toistettiin sillä erolla, että massa varastosäiliössä laimennettiin 4 %:n sakeuteen lämpimällä vesiliuoksella, joka sisälsi natriumditioniittia, niin että lämpötilaksi tuli 76°C ja ditioniitti-annokseksi 0,4 % laskettuna kuivan massan painosta. Pidätysaika varastosäiliössä säädettiin 10 minuutiksi. Näin käsitellyn massan analyysi antoi vaaleudeksi 88,3 % SCAN, mikä on äärimmäisen suuri vaaleus kemimekaanisille massoille ja jota voidaan verrata täysvalkaistujen kemiallisten massojen vaaleuteen.

li 9 67893

Esimerkki 5

Esimerkki 2 toistettiin sillä erolla, että massaan ennen vastapainekuivuriin tuloa johdettiin kaasumaista rikkidioksidia määrä, joka vastasi 0,3 % laskettuna kuivamassan painosta. Massan kuiva-ainepitoisuus kulkemisen jälkeen kuivausyksikön läpi oli 91,8 %, sen vaaleus oli 85,2 % SCAN ja sen pH oli 7,0. Lisäämällä rikkidioksidia on siis mahdollista keksinnön mukaisesti valkaista ja kuivata massaa sekä asettaa pH halutulle tasolle.

Esimerkki 6

Esimerkki 2 toistettiin sillä erolla, että lähtömassa oli kuusihioketta, jonka vaaleus oli 62 % SCAN ja että sekoittaminen sekoittimessa valkaisuaineliuoksen kanssa, joka sisältää peroksidi-valkaisuaineita, alkalia, pH-stabiloimisaineita ja suoja-aineita, jätettiin pois. Käsittelyn jälkeen kiekkomyllyssä massa vietiin sul-kusyöttölaitteen läpi modifioituun leijukuivuriin, jolloin massaan kuitenkin välittömästi sulkusyöttölaitteen jälkeen ruiskutettiin liuos, joka sisälsi natriumditioniittia ja etyleenidiamiinitetraetik-kahappoa (kompleksin muodostajana) sellainen määrä, että massa sisälsi 0,8 %, laskettuna kuivasta painostaan, natriumditioniittia ja 0,15 % kompleksin muodostajaa. Käsittelyolosuhteet olivat muutoin samat kuin esimerkissä 2. Käsitellyn massan kuiva-ainepitoisuus oli 91,9 % ja vaaleus 73 % SCAN, mikä on hyvin suuri arvo käytettäessä ditioniittia valkaisuaineena.

Vertailua varten tehtiin koe samanaikaisesti valkaisten ja kuivaten tavanomaisessa leijukuivurissa edellä mainitun patentin 341 519 mukaisesti, jolloin olosuhteet olivat samat kuin vastaavassa vertailevassa kokeessa esimerkissä 2 annetut lukuunottamatta sitä eroa, että sekoittaminen sekoituslaitteessa valkaisuaineliuoksen kanssa korvattiin lisäämällä ditioniittiliuosta massan repimisvaihees-sa, niin että massa sisälsi 0,8 % natriumditioniittia ja 0,15 % etyleenidiamiinitetraetikkahappoa, laskettuna kuivapainostaan. Näin käsitellyn massan kuiva-ainepitoisuudeksi saatiin 91,5 %, kun taas sen vaaleus oli ainoastaan 63 % SCAN. Tulokset osoittavat, että valkaisu ja kuivaus keksinnön mukaisesti aivan yllättäen antaa erittäin hyvän valkaisuvaikutuksen, saunalla kun samanaikainen valkaisu ja kuivaus tavanomaisessa leijukuivurissa antaa ainoastaan vähäisen vaaleuden lisäyksen. Uskottava selitys tälle voi olla, että ditio- ____. -· _____ ________ 10 67893 niitti hajoaa tavanomaisessa leijukuivurissa kuiyausilmassa läsnäolevan happikaasun vaikutuksesta. Valkaistaessa höyryatmosfäärissä ylipaineen alaisena keksinnön mukaisesti ei happea ole läsnä kannin-hoyryssä sellaisessa laajuudessa, että valkaisu häiriintyy. Ammattikirjallisuudessa ilmoitetaan vaaleuden enimmäislisäyksen ditio-niittivalkaisussa 60 minuutin aikana ja 4 %:n massasakeudessa olevan n. 10-11 yksikköä. Keksinnön mukaisella käsittelyllä saatiin vaaleuden lisäykseksi 11 yksikköä, mikä siten osoittaa, että on saavutettu maksimaalinen vaaleuden lisäys.

Esimerkki 7

Kuumahierrettä, joka oli valmistettu 50 %:sta kuusta ja 50 %:sta haapaa ja jonka vaaleus oli 56,1 % SCAN, sekoitettiin kuten esimerkissä 1 0,2 %:n kanssa DTPA ja lämpimän veden kanssa sekoit-timessa niin, että massan sakeudeksi tuli 4 % ja lämpötilaksi 62°C, minkä jälkeen massasta poistettiin vettä 35 %:n kuiva-ainepitoisuuteen. Massa, josta vettä oli poistettu, sekoitettiin sekoituslait-teessa valkaisuaineliuoksen kanssa, joka sisälsi 12 g/1 vetyperoksidia, 20 g/1 natriumsilikaattia, 6 g/1 natriumhydroksidia ja 0,1 g/1 magnesiumsulfaattia, ja puristettiin puristimessa 50 %:n kuiva-ainepitoisuuteen. Puristettu massa sisälsi 2,0 % vetyperoksidia, 4,0 % natriumsilikaattia, 1,0 % natriumhydroksidia ja 0,02 % magnesiumsulfaattia laskettuna kuivasta massasta. Valkaisuaineilla kyllästetty massa vietiin kiekkomyllyn läpi ja syötettiin läpi ja syötettiin senjälkeen modifioituun leijukuivuriin, joka sisälsi valkaisuosan ja kuivausosan sekä höyryn erottimen osien välissä ja kuivausosan jälkeen. Kanninhöyryn lämpötila valkaisuosassa oli 114°C ja ylipaine 64 kPa ja se koostui kyllästetystä ylimäärähöyrystä osittain valkaisuosasta ja osittain kuivausosasta ja tuotiin valkai-suosassa olevan puhaltimen kautta niin, että saatiin pyörrevirtaus. Massan pidätysaika valkaisuosassa oli 9 sekuntia ja kuivausosassa 12 sekuntia ja se kuivattiin 90,5 %:n kuivaainepitoisuuteen. Valkaistun ja kuivatun massan vaaleus oli 79,2 % SCAN, mikä on hyvin suuri vaaleus kuumahierteelle. Massan tavallinen tornivalkaisu olisi vaatinut 3 %:n vetyperoksidipanosta ja 2 tunnin valkaisuaikaa.

Esimerkki 8

Kuusisulfiittimassan, joka oli valkaistu yhdessä vaiheessa klooridioksidilla ja neutraloitu natriumhydroksidilla, viskositeetti 3 67893 11 oli 1150 dm /kg SCAN'in mukaisesti, uutepitoisuus 0,42 % SCAN'in mukaisesti ja vaaleus 69 % SCAN. Massan kuiva-ainepitoisuus oli 30 % ja se sekoitettiin natriumhypokloriitin ja natriumhydroksidin laimennetun liuoksen kanssa 10 %:n sakeuteen ja siitä poistettiin vettä 52 %:n kuiva-ainepitoisuuteen. Massa, josta vettä oli poistettu, sisälsi 0,7 % natriumhypokloriittia laskettuna aktiivisena kloorina ja 0,5 % natriumhydroksidia laskettuna kuivasta massasta. Massa revittiin hiutaleiksi kiekkojauhimessa ja vietiin modifioituun leijukuivuriin, joka sisälsi valkaisuosan ja kuivausosan. Kannin-höyryn lämpötila sisääntulossa valkaisuosaan oli 120°C, mikä vastasi 102 kPa:n ylipainetta. Pidätysaika valkaisuosassa oli 8 sekuntia ja kuivausosassa 12 sekuntia. Käsittelyn massan kuiva-ainepitoisuus oli 90,1 %, viskositeetti 1105 dm^/kg, uutepitoisuus 0,42 % ja vaaleus 89,5 %. Esimerkistä käy ilmi, että keksinnön mukaisesti on mahdollista hyvin lyhyessä ajassa valkaista sulfiittimassaa ilman mainittavaa hiilihydraattien hajoamista verrattuna tavanomaiseen tornivalkaisuun, joka olisi vaatinut monen tunnin pidätysajan.

Esimerkki 9

Puolivalkaistua mäntysulfaattimassaa, jonka vaaleus oli 76 % SCAN ja viskositeetti 945 dm^/kg, sekoitettiin DTPA:n, vetyperoksidin, natriumhydroksidin ja veden kanssa niin, että massan sakeudeksi tuli 8 %, minkä jälkeen liete paksunnettiin 45 %:n kuiva-ainepitoisuuteen. Massa, josta vettä oli poistettu, sisälsi 0,8 % vetyperoksidia, 0,2 % DTPA ja 0,6 % natriumhydroksidia. Massa revittiin hiutaleiksi kiekkojauhimessa ja vietiin modifioituun leijukuivuriin, joka sisälsi valkaisuosan ja kuivausosan. Kanninhöyryn lämpötila sen tullessa valkaisuosaan oli 120°C, mikä vastasi 100 kPa:n ylipainetta. Pidätysaika valkaisuosassa oli 9 sekuntia ja kuivausosassa 12 sekuntia. Käsitellyn massan kuiva-ainepitoisuus oli 91,3 %, viskositeet- 3 ti 922 dm /kg ja vaaleus 85 % SCAN. Viskositeetti oli siten yllättävän korkea ajatellen sitä, että vaaleus oli parantunut kokonaista 9 yksiköllä. Esimerkki osoittaa, että keksinnön mukaisesti on mahdollista hyvin lyhyessä ajassa valkaista sulfaattimassaa ilman hiilihydraattien mainittavaa hajoamista verrattuna tavanomaiseen torni-valkaisuun, joka olisi vaatinut usean tunnin pidätysajan.

Esimerkki 10

Lajiteltuun kuusisulfiittimassaan, jonka vaaleus oli 62 % 3 67893 SCAN, viskositeetti 1140 dm /kg ja uutepitoisuus 1,88 % SCAN, lisättiin natriumhydroksidia ja vettä niin, että massan sakeudeksi tuli 10 %, ja paksunnettiin 42 %:n kuiva-ainepitoisuuteen. Massa sisälsi 2 % natriumhydroksidia. Se vietiin modifioituun leijukuivu-riin, jossa kanninväliaineena oli kyllästetty vesihöyry, jonka lämpötila oli 115°C, mikä vastasi 69 kPa:n ylipainetta. Pidätysaika modifioidussa leijukuivurissa oli 12 sekuntia. Höyryn erottamisen jälkeen syklonissa syötettiin massa siipipyöräannostimen kautta varastosäiliöön, jossa se laimennettiin lämpimällä vedellä. Massan kuiva-ainepitoisuus sen poistuessa leijukuivurista oli 39,5 %, 3 viskositeetti 1055 dm /kg ja uutepitoisuus 0,38 % SCAN. Esimerkki osoittaa, että keksinnön mukaisesti käsittelemällä on mahdollista hyvin lyhyessä ajassa tehokkaasti poistaa hartsi sulfiittimassasta. Hartsinpoisto perinnäisellä tavalla tornissa vaatii vähintäin 1 tunnin ajan.

Esimerkki 11 Tässä suoritusesimerkissä valkaisua kokeiltiin ylipaineen alaisena suljetussa käsittelylaitteessa, joka oli sisäpuolisesti varustettu kuljetinruuvilla. Massan pyörteinen virtaus käsittelylaitteen läpi aikaansaatiin siis tässä tapauksessa mekaanista tietä.

Kuljetusruuvi oli sijoitettu lähinnä pohjaa tässä tapauksessa vaakasuorassa käsittelylaitteessa ja ruuvi kuljetti massaa nopeudella n. 1 m/s käsittelylaitteen läpi purkupäähän välittömästi liitettyyn painesykloniin, joka vuorostaan oli varustettu ruuvisyöttimellä massan pidätysajan ohjaamiseksi.

Kuusimassaa, jonka kuiva-ainepitoisuus oli 33 %, otettiin kuumahierrelaitoksessa suoraan kiekkojauhimelta, jossa massa kuidu-tettiin, ja vietiin kemikaalien sekoittimeen, joka oli saman ylipaineen alaisena kuin kiekkojauhin, joka ylipaine tässä tapauksessa oli 150 kPa. Massaan sekoitettiin tällöin 3 % 5 % Na2Si0.jf 1,5 % NaOH, 0,02 % MgSO^ X 7 ^0 sekä 0,2 % DTPA, kaikki laskettuna paino-%:teinä kuivaksi ajatellusta massasta. Valkaisukemikaalien mukaansekoittamisen jälkeen oli massan kuiva-ainepitoisuus 32 % ja lämpötila 110°C. Paksumassapumpun avulla kuljetettiin valkaisukemikaalien kanssa sekoitettu massa sitten edellä kuvattuun käsittelylaitteeseen valkaisua varten. Pidätysajaksi käsittelylaitteessa laskettiin n. 6 sekuntia. Käsittelylaitteesta massa vietiin painesykloniin höyryn erottamiseksi, mistä höyrystä vapautetun massan annettiin 13 67893 vyöryä alas ruuvityhjentimeen. Syklonin ja ruuvityhjentimen läpi-kulkuajaksi arvioitiin n. 3 sekuntia.

Ruuvityhjentimeltä tulevan massan lämpötila oli 96°C ja massan sakeus 32 % ja se sisälsi 0,06 % jäämäperoksidia. Laimentamisen jälkeen kylmällä vedellä 4 %:n sakeuteen mitattiin saadun massa-lietteen pH:ksi 8,1. Laimennetusta massasta poistettiin senjälkeen vettä n. 30 %:n massasakeuteen lingossa ja kuivattiin 92,4 %:n kuiva-ainepitoisuuteen. Saadun massan vaaleuden mitattiin olevan 74,3 % ISO, minkä on katsottava olevan yllättävän suuri ajatellen lyhyttä valkaisuaikaa ja suhteellisen yksinkertaista valkaisimolait-teistoa, jota on käytetty.

Esimerkki 12

Tässä suoritusesimerkissä käytettiin samaa valkaisulaitteistoa kuin esimerkissä 11 sillä poikkeuksella, että valkaisukemikaaleja ei sekoitettu erityisessä kemikaalisekoittimessa, vaan pantiin ja kiekkojauhimeen kuumahierrelaitoksessa, jossa kuusihake kuidutettiin massaksi. Ylipaine kiekkojauhimessa oli tällä kerralla 120 kPa, mikä vastasi 123°C:n lämpötilaa. Valkaisukemikaaleja lisättiin eri kohdissa jauhinlevyjen sädettä pitkin. Siten lisättiin 0,15 % DTPA ja 3 % ^2^2 jauhinlevyjen keskustaa, kun taas 1,0 % NaOH

lisättiin pisteessä, joka sijaitsi kiekon säteen keskikohdassa ja 3 % Na^SiO^ pisteessä, joka sijaitsi n. 5 cxn:n päässä jauhinlevyn ulkoreunasta. Annetut kemikaaliprosentit tarkoittavat paino-prosentteja kuivaksi ajatellusta massasta.

Kuidutuksesta kiekkojauhimesta saatu massa puhallettiin paine-sykloniin, joka oli kytketty käsittelylaitteeseen, joka sisäpuolisesta oli varustettu kuljtusruuvilla. Kulun aikana painesyklonin ja käsittelylaitteen läpi aleni ylipaine 120 kPa:sta 50 kPathan ja sen mukana myös lämpötila 123°C:sta lll°C:een. 4 sekunnin pidätys-ajan jälkeen käsittelylaitteessa puhallettiin massa toiseen sykloniin höyryn erottamiseksi massasta. Lämpötilan massasta sen kuljettua syklonin läpi mitattiin olevan 95°C ja sen jäämäperoksidisisältö oli 0,14 S. Massan sakeus oli 36 %. Laimentamisen jälkeen kylmällä vedellä 4 %:n sakeuteen oli massalietteen pH 8,2. Laimennetusta massalietteestä poistettiin senjälkeen vettä n. 30 %:n sakeuteen lingossa ja kuivattiin 91,8 %:n kuiva-ainepitoisuuteen. Saadun massan vaaleuden mitattiin olevan 74,6 % ISO.

14 67893

Valmistettaessa kuumahierrettä on siis mahdollista lisätä valkaisukemikaalit jo kiekkojauhimeen ja silti käyttämällä keksinnön mukaista menetelmää lyhyessä ajassa ja yksinkertaisella valkaisulaitteistolla saada yllättävän vaalea massa.

Edellä esitetyt suoritusesimerkit osoittavat yhdistelmää, että keksinnön mukainen menetelmä käytettynä valkaisuun tekee mahdolliseksi sekä mekaanisen että kemiallisen massan valkaisun massan kuljetuksen aikana yhdessä höyryn ja ylipaineen kanssa ja senjälkeen mahdollisen kuivaamisen. Valkaisuvaikutuksen lisäksi saadaan tällöin ylimäärähöyryä, jota voidaan käyttää hyväksi eri tarkoituksiin, mikä antaa prosessille hyvän lämpötalouden. Lisäksi ovat keksinnön mukaiset valkaisukemikaalikustannukset alhaiset. Sovellettuna uuttoon saadaan mahdollisuus massan kuljetuksen aikana höyryn ja ylipaineen avulla toteuttaa tehokas uuttoreaktio hyvin lyhyessä ajassa. Kummassakin reaktiotyypissä liittyy nopeaan reaktioaikaan lisäksi se, että sijoituskustannukset laitteistoa varten tulevat alhaisiksi ja rakennusten tarve laitteiston pystyttämistä varten vähäiseksi. Suuren sakeuden käyttö keksinnön mukaisessa menetelmässä tuo lisäksi mukanaan ympäristöä suojelevia etuja.

Claims (11)

67893

1. Menetelmä sellumassojen jalostamiseksi valkaisemalla tai uuttamalla, jolloin massoja hienojakoisessa muodossa käsitellään kemikaaleilla ja kuivataan, tunnettu siitä, että suoritetaan seuraavat toimenpiteet peräkkäin: (1) massa kyllästetään riittävällä määrällä jalostuskemikaaleja massan jalostamiseksi, (2) massan kuiva-ainepitoisuus säädetään 30-65 % ja massa hienonnetaan , (3) hienonnettu massa siirretään nopeasti pääasiallisesti pyörre-virtauksena käsittelylaitteen läpi, jossa vallitsee 5-400 kPa:n ylipaine ja jossa atmosfääri pääasiallisesti koostuu vesihöyrystä, jonka lämpötila on 100-150°C ja jonka happipitoisuus on alle 1 tilav.-% ilman, että massan kuituominaisuudet muuttuvat kuljetusaineen aiheuttamasta mekaanisesta vaikutuksesta ja niin, että massan kuiva-ainepitoisuus käsittelylaitteen läpi tapahtuvan siirron aikana on pääasiallisesti muuttumaton, jolloin siirtonopeus on sovitettu siten, että jalostuskemikaalit on pääasiallisesti täydellisesti käytetty loppuun, kun massan siirto on loppuun suoritettu, minkä jälkeen käsitelty massa syötetään ulos käsittelylaitteesta, (4) massa kuivataan mahdollisen kemikaaleilla suoritettavan lisä-käsittelyn jälkeen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että massan kuiva-ainepitoisuus sen kulkiessa käsittelylaitteen läpi muuttuu korkeintaan 8 prosenttiyksikköä, edullisesti korkeintaan 6 prosenttiyksikköä.

3. Patenttivaatimuksen 1 ja 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massa ennen käsittelylaitteeseen tuloa puristetaan yli 45 %:n kuiva-ainepitoisuuteen kemikaalien poistamiseksi ja muutetaan hiutalemuotoon.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että massa valkaistaan valkaisukemikaaleilla 100-200 kPa:n ylipaineessa, että höyryatmosfääri aikaansaadaan syöttämällä höyryä ja että höyry erotetaan massasta senjälkeen kun se on poistettu käsittelylaitteesta ja palautetaan käsittelylaitteeseen. 16 67893

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että sellumassa on suursaantomassaa ja että valkaisu-kemikaali on peroksidi tai ditioniitti.

6. Patenttivaatimusten 4 ja 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massa ennen käsittelylaitteeseen tuloa kyllästetään kompleksinmuodostajalla, siitä poistetaan vettä yli 10 %:n, edullisesti 15-35 %:n kuiva-ainepitoisuuteen, kyllästetään valkaisuaineliuoksella ja puristetaan ja muutetaan hiutale-muotoon.

7. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massaa käsitellään alkaliliuoksella 50-300 kPa:n, edullisesti 100-2-0 kPa:n ylipaineessa, että höyryatmos-fääri aikaansaadaan syöttämällä höyryä ja että höyry erotetaan massasta senjälkeen kun se on poistettu käsittelylaitteesta ja palautetaan käsittelylaitteeseen, minkä jälkeen käsitelty massa pestään ja mahdollisen valkaisun jälkeen kuivataan.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että sulfiittimassa uutetaan natriumhydroksidilla.

9. Patenttivaatimusten 1-8 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kuivaus suoritetaan hiutalekuivurissa.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kuivaus hiutalekuivurissa suoritetaan tulistetulla höyryllä (ns. vastapainekuivaus).

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että ylimäärähöyry kuivauksesta palautetaan kemikaali-käsittelyyn. 17 67893