FI72357C - Foerfarande foer blekning av cellulosafibrer med ozon. - Google Patents

Description

f^Fin rBl KUULUTUSJULKAISU 72357

JsSTS (11) UTLÄGG NIN G SSKRIFT ' ^ ° ° ' G (45) tti -,;y- : : ’ ty ^ 'S ^ ^ (51) Kv.ik.*/lnt.ci.‘ D 21 C 9/153 FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansökning 800079 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 11.01.80 (F*) (23) Alkupäivä — Giltighettdag 11.01.80 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 1 2.07.80

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon ja kuui.juikaisun pvm.— 3O.OI.87

Patent- och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd ooh utl.skriften publicerad (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 11.01.79 USA(US) 2491 (71) Weyerhaeuser Company, Tacoma, Washington, USA(US) (72) Michael Dean Meredith, Washington,

Maharaj K. Gupta, Renton, Washington, USA(US) (7^) Oy Kolster Ab (5M Menetelmä sei 1uloosakuitujen vai kaisemiseksi otsonilla -Förfarande för blekning av ce11u1osafibrer med ozon

Keksintö koskee menetelmää selluloosakuitujen valkaisemi-seksi otsonilla, jolloin kuitujen valkaisemiseen käytetään vesipitoista nestefaasia, johon sekoitetaan otsonipitoista kaasua tai vaihtoehtoisesti kuidut saatetaan reagoimaan otsonin läsnäollessa vesipitoisessa nestefaasissa.

Tunnetaan suuri määrä kirjallisuutta, joka kuvaa valkaisua otsonilla.

US-patenttijulkaisussa 4 080 249 kuvataan lukuisia olosuhteita puumassan valkaisemiseksi otsonilla. Eräässä toisessa patenttijulkaisussa, Eckert'in US-patenttijulkaisussa 4 119 486 kuvataan valkaisua otsonilla kationisen pinta-aktiivisen aineen läsnäollessa.

Kamishima kuvaa artikkelissaan "Ozone Bleaching of Kraft Pulp with the Addition of Methanol as Cellulose Protector", Japan TAPPI 31, No. 10, s. 691-706, metanolin käyttöä määrinä 80-100 % massan painosta, parantamaan otsonikäsitellyn massan viskositeettiä. Esimerkeissä on nestefaaseja ulottuen 100 % metanolista noin 27 paino-%:iin metanolia vedessä, joka vastaa noin 24,75 - noin 7,8 moolia metanolia litraa kohti nestefaasia.

72357

Toinen artikkeli, joka käsittelee lisäaineita otsonivalkaisussa, on Osawa'n ja Schuerch'in "The Action of Gaseous Reagents on Cellulosic Materials 1. Ozonization and Reduction of Unbleached Kraft Pulp", TAPPI helmikuu 1963, Voi. 46, No. 2, s. 79-84. Lisäaineet olivat nitrometaani ja metyyliasetaatti.

Nyt on huomattu, että valkaistaessa massaa otsonilla tietyt alkoholit lisäävät otsonin tehokkuutta ja massan valkaista-vuutta. Keksinnön mukaiselle menetelmälle selluloosakuitujen val-kaisemiseksi otsonille on tunnusomaista, että käytetään nestefaasia, joka sisältää vesiliukoista alkoholia 0,0000001 - 0,03 mol/ litra nestefaasia, ja että massan sakeus on 0,01 - 4,9 %. Alkoholin pitoisuus on siis keksinnön mukaan 0,0000001-0,03 moolia nestefaasin litraa kohti. Normaalisti käytettäisiin alhaisen pitoisuuden otsonivalkaisua.

Kuvio 1 on graafinen esitys, jossa verrataan kontrolli-näytteiden ja käsiteltyjen näytteiden tehokkuuslukua.

Kuvio 2 on graafinen esitys, jossa verrataan tehokkuuslukua järjestelmään lisättyjen eri alkoholien ketjun pituuteen.

Kuvio 3 on graafinen esitys, jossa verrataan tehokkuuslukua pH-arvon kanssa.

Kuviot 4 ja 5 ovat kaavakuvia järjestelmästä, joka käyttää otsonia ja lisäaineita.

Seuraavia määritelmiä käytetään tässä hakemuksessa.

Selluloosan keitto on puuhakkeen tai muun hienonnetun puuaineen muuttamista kuidun muotoon. Kemiallinen selluloosan keitto vaatii hakkeen keittämistä liuoksessa kemikaalien kanssa, ja siihen kuuluu puuhun liittyneen väriaineen, kuten ligniinin osittainen poistaminen.

Valkaisu on selluloosakuitujen käsittely kuituihin liittyneen väriaineen poistamiseksi tai muuttamiseksi, jotta kuidut voisivat heijastaa valkoista valoa paremmin.

Pitoisuus on kuidun määrä massalietteessä ilmaistuna uuni-kuivan kuidun ja massalietteessä olevan liuottimen, tavallisesti veden, kokonaispainon prosenttilukuna.

Massan pitoisuus riippuu käytetyn vedenpoistolaitteiston tyypistä. Seuraavat määrittelyt perustuvat niihin, joita käytetään Rydholm’in kirjassa Pulping Processes, Interscience Publishers, 3 72357 1965, s. 862-863 ja TAPPI Monograph No. 27, "The Bleaching of Pulp", Rapson editor, The Technical Association of Pulp and Paper Industry, 1963, s. 186-187.

Alhainen pitoisuus on 0-6 %, tavallisesti välillä 3-5 %.

Se on suspensio, jota voidaan pumpata tavallisessa keskipakopumpussa ja voidaan saada käyttäen sekauttimia ja suotimia ilman puristusteloja.

Keskipitoisuus on välillä 6-20 %. Kuitenkin 15 % on jakaan-tumiskohta keskipitoisuuden alueella. Alle 15 % arvoilla pitoisuus voidaan saavuttaa suotimilla. Yli 15 % arvoilla vedenpoistoon tarvitaan puristustelat. Rydholm ilmoittaa, että tavallinen keskipitoisuuden alue on 10-18 %, kun taas Rapson ilmoittaa sen olevan 9-15 %. Massalietettä voidaan pumpata erikoiskoneilla, vaikka se on vielä koherentti nestefaasi korkeammassa lämpötilassa ja jonkin verran puristettuna. Massalietteen pitoisuus pesu-laitteen jälkeen, olkoonpa se ruskean hiokkeen pesulaite tai val-kaisuvaiheen pesulaite, on 9-13 %.

Suuri pitoisuus on välillä 20-40 %. Rydholm ilmoittaa, että tavallinen alue on 25-35 %, ja Rapson ilmoittaa alueen olevan 20-35 %. Tämä pitoisuus saavutetaan vain puristimilla. Nestefaasi on täysin imeytynyt kuituihin. Massa ei ole pumpattavissa, paitsi hyvin lyhyitä matkoja.

Valkaisumenetelmän tehokkuus määritellään ligniininpoisto-tekijällä tai valkoisuustekijällä.

On olemassa monia menetelmiä mitata massan ligniininpoisto-astetta, mutta useimmat ovat variaatioita permanganaattikokeesta.

Normaali permanganaattikoe antaa permanganaattiluvun eli kappaluvun - 0,1N kaliumpermanganaattiliuoksen kuutiosenttimetrien lukumäärän, jonka 1 g uunikuvaa massaa kuluttaa määrätyissä olosuhteissa. Sen määrittää TAPPI standarditesti T 214.

Kappaluku on samanlainen kuin permagnaattiluku, mutta mitataan huolellisesti valvotuissa olosuhteissa ja korjataan ekvivalentiksi 50 % kulutuksen kanssa permanganaattiliuosta kosketuksessa näytteen kanssa. Tämä koe antaa massojen ligniininpoistoas-teen laajemmalla ligniininpoiston alueella kuin permanganaatti-luku. Se määritetään TAPPI standarditestillä T-236. Seulottuja näytteitä käytettiin kappaluvun määrittämisessä.

72357 KVK on myös permanganaattikoe. Tämä koe on seuraava: 1. Lietä n. 5 g kädessä puristettua massaa 600 ml dekant-terilasissa ja poista kaikki tikut.

2. Muodosta käsiarkki 12,5 cm Buckner-suppilossa pesemällä ylimääräisellä 500 ml:lla vettä. Poista suodatinpaperi massasta.

3. Kuivaa käsiarkki 5 min ajan 99-104°C lämpötilassa.

4. Poista käsiarkki ja punnitse 0,426 g. Työvaihe tulisi tehdä n. 45 s vakioajassa vakiokosteuden varmistamiseksi, sillä kuiva massa absorboi enemmän kosteutta.

5. Lietä punnittu massanäyte 1 litran dekantterilasissa 700 ml kanssa 25°C vesijohtovettä.

6. Lisää 25 ml 4N rikkihappoa ja 25 ml 0,1000 N kaliumper-magnanaattia. Käynnistä kello permanganaattilisäyksen alkaessa.

7. Pysäytä reaktio tasan 5 min kuluttua lisäämällä 10 ml 5-%:ista kaliumjodiliuosta.

8. Titraa 0,1000 N natriumtiosulfaatilla. Lisää tärkkelys-indikaattoria lähellä titrauksen loppumista, kun liuos tulee oljen väriseksi. Loppupiste on silloin, kun sininen väri häviää.

Koetta suoritettaessa tiosulfaatin ensimmäinen osa tulisi lisätä niin nopeasti kuin mahdollista vapaan jodin vapautumisen estämiseksi. Titrauksen loppuosa suoritetaan tipoittain, kunnes sininen väri juuri häviää. Titraus tulisi suorittaa niin nopeasti kuin mahdollista liuoksen palautumisen esiintymisen estämiseksi.

KVK-luku tarkoittaa kg-määriä klooria, joka tarvitaan valkaisemaan täydellisesti 100 kg ilmakuivaa massaa 20°C lämpötilassa yhdessä teoreettisessa valkaisuvaiheessa, ja on sama kuin ka-liumpermanganatin ml-määrä, joka kuluu, määritettynä vähentämällä kulutetun tiosulfaatin ml-määrä lisätyn kaliumpermanganaatin ml-määrästä.

Monet muuttujat vaikuttavat kokeeseen, mutta tärkeimpiä ovat näytteen paino, reaktiolämpötila ja reaktioaika.

On olemassa myös joukko menetelmiä mitata massan valkoi-suusaste. Se on tavallisesti heijastavuuden mitta, ja sen arvo ilmaistaan prosenttina jollakin asteikolla. Standardimenetelmä on GE-valkoisuusaste, joka ilmaistaan prosenttina maksimi-GE-valkoi-suusasteesta, määritettynä TAPPI standardimenetelmällä TPD-103.

11.

5 72357

Valkaisuaste voidaan määrittää joko ligniininpoistoluvun tai valkoisuusasteen avulla. Näiden kahden välillä ei näytä olevan korrelaatiota, koska toinen on massan ligniinin mitta ja toinen on massa-arkin heijastuvuuden mitta. Ligniininpoistoluku on yleensä vähemmän tarkka, kun massassa on vain pieniä määriä ligniiniä; ts. lähempänä valkaisuprosessin loppua. Valkoisuusaste on yleensä vähemmän tarkka, kun massa on tummaa ja sen heijastavuus on alhainen .

Tässä hakemuksessa "vesiliukoinen alkoholi" on sellainen, joka on jossain määrin liukoinen veteen.

Tätä taustaa vasten voimme nyt siirtyä tähän keksintöön. Joukko kokeita suoritettiin sen määrittämiseksi, oliko alkoholilla mitään vaikutusta silloin, kun selluloosapuumassaa valkaistiin otsonilla.

Ensimmäisessä kokeiden sarjassa, taulukko I, käytettiin raaka-aineena sulfaattiselluloosaa, joka oli valkaistu kloorilla ja uutettu natriumhydroksidilla tehtaassa. Näissä kokeissa 20 g massaa sekoitettiin kahden litran kanssa vettä massalietteen aikaansaamiseksi, jonka pitoisuus oli 1 %. Alkoholi lisättiin mas-salietteeseen ja massalietettä käsiteltiin sitten otsonilla. Taulukko I osoittaa lisätyn alkoholin laadun ja lisätyn alkoholin määrän joko millilitroina tai prosenttimääränä massan uunikuivas-ta painosta ja sitten grammoina, grammoina litraa kohti ja mooleina litraa kohti nestefaasissa. Taulukko osoittaa myös syötetyn ja kulutetun otsonin määrän. Lisätyn otsonin määrä esitetään prosenttimääränä uunikuivan massan painosta. Taulukossa on myös KVK-arvot alussa ja lopussa ja viskositeetti niistä esimerkeistä, joista tämä arvo saatiin, sekä Meredith-tehokkuusluku. Meredith-tehokkuus-luku, Em, määrätään kaavasta KVKalku - 1 + E,, (kulutettu o3> KVKloppu ,KVKalku>

Toisessa sarjassa kokeita, taulukko II, käytettiin raaka-aineena sulfaattiselluloosaa, joka oli valkaistu hapella. Esimerkeissä 22-34 ja 42-57, käytettiin jälleen 20 g massaa, jonka pitoisuus oli 1 %. Esimerkit 35-41 ovat ajoja pilot plant-mittakaa- 6 72357 vassa. Massan pitoisuus oli 0,55 % näissä ajoissa. Nämä ajot on sijoitettu kahden litran perusteella, jotta nämä esimerkit saataisiin vastaamaan muita. Muu informaatio on sama kuin taulukossa I.

Muutamat tulokset näistä taulukon I ja taulukon II kokeista on esitetty kuvioissa 1 ja 2.

Kuviossa 1 Meredith-tehokkuusluku on käyrän kaltevuus. Voidaan nähdä, että kaltevuus kasvaa arvosta 6,5, jolloin lisäainetta ei käytetä, arvoon 11,1, kun lisäainetta käytetään.

Kuviossa 2 verrataan Meredith-tehokkuuslukua hiiliatomien lukumäärään alkoholiketjussa. Voidaan nähdä, että korkeammat al-holit antavat suuremman Meredith-tehokkuusluvun. Tämä pitää paikkansa normaaleille primaarisille alkoholeille. Meredith-tehokkuusluku on pienempi, kun ketjun viimeisessä hiilessä ei ole hydrok-syyliryhmää, kuten ilmenee kahdesta pisteestä viivan alapuolella.

Il 7 72357

•H

£ oo mco m rH cno ri m r' m o m mn οι o oo οοσ-

Jj ο. σι id -m· T" o οσ> mcrioinr^ooio m o m o o o\ jo S ίο Γ'Γ' r- φ cDr~ co ro ro f' ω ωοο m o .ho cnco

•HO rH H

CO H

o

Ai p

0 ύ CN CN CN CN (N CNNCMiNMCN CNCNCMtN (N CN CM (N) CN CN

• rl rH ' I ' I rH l—| rH i—11—I rH rH rH i—| i—I rH rH <—! rH H rH '—I ’—I i—I

>co ^ 'T ·3· ή· •a··'? a •a' ^a· •a·

I I

¢) I h tN Tj· ro co O I~~ O m p ,C A< >π in CD Γ'in σι coin rHiHr-CNaicOCFiCN Οσι CN Ο Γ- Γ- (U 40 AC 3 · · · · · »»-·-·· » - ·- * ·.» ·.·.

g .h Oh Horn ίο cTirH ο ο ο ο σ m nm r^o r^o coo

ip Dj rH rH rH rH rH rH .—| iH rH .—I .—I

+J

H

p. Ο γόιττ σι cno ο π n h 03 a iNn ro in σι ro ·*3· ro p^ io roroio in ιριη id io U) id mm min ίο o io io io io 1*4 ^ O O O O O o o oooooooo oo oo oo

£ CN CN CN CN CN CNCN CNCNCNCNCNCNCNCN CNCN CNCN CNCN

^ CN CNCNCN CN CNCN CNCNCNCNCNCNCNCN CNCN CNCN CNCN

• CD *3* 0310 CD OCN CO mt) CN m HC- CO CD COCO OrH

i_j γ·~ miom oo Coen in in io in ro in mm ι~~ ma m m • H ^ o O O O O OO 0 0 0.0 0000 oo oo oo G · S ^ io ° OOO o oo oooooooo oo oo oo JJ ****·· ^ ^ ^ ^ ^ · · · · ^ - - ·, —

O to CN CNCNCN ra· CNCN CN CN CN CN CN CN CNCN rH H rH rH CN CN

CO 00 ID

min ro ro in in γόο η- η n io m e· ro r— r^-

M H (Nro CN CN O O O rH CN rH CN IO CN CN CN

\ OOO Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο OO OOO o H OOO O O O O O O O OO OOO

^ g I OOO O IOOOOO I OOO IO IO IO

I—I

3 cd m

Eh iH (N i/)

H CNCNCN CN O O O H CN rH CN ^ CM CN CN

I OOO O IOOOOO I OOO 1 o I O I o <u •H CN in aj o o h in a cN r^cD <3· *3· ·3· *W to 1 OOO O IOOOOO I OOO I O I O I o

ID

mmm m m g I ooo o I I I I I I I I I I io ii ii m o o o rH cn m o o o oo o o I III I lOOOrHCN I rH CN’a* i i i cn i cn •Η ·Η ·Η ·ιΗ Ή

1 I rH r—I rH rH

O O OOO

G S S S S

Pi gi Pi Pi Pi

o o OOO

P P p p P

Pi Pi Pi Pi Pi

•H I I III

nJ ‘Pr-I T* H H H

® *fHrH I I ·Η·γΗ·Η ·Η »rl ·Η·γΗ·Η I I I

CÖ rH ΟΗ·Η f—IrHrHrHrH rHrHrH ·Η ·Η ·Η

Ai G O GH H G O O O O O P O O O P rH PH PH

•h 1-<5S5SS rH G G G CG rH G G G rH > rH > H S

S ·Η β Pi>> t»> ·Η CÖ G G G G ·Η G Cd G -rl ·>, -H J>> ·Η J», .0) G -p 0+4 +4 ni+3+>+i+>+i ocJ+4+j+> cd+J G +3 G +3 S*i +3 p P 4) 0) +JPPPPP +3ppp +3(1) +J 4) +34)

P ,P PiS S P ,Q ,Ο ,Ρ ,Ρ ,P P ,Ο ,Ο ,Ο PS PS PS

0)1111 4)11111 4)111 4)1 4)1 4) I

• > HCNCN C\J > H H H rH H > HHH >· CN t» CM >OJ

S

•h rl cm era- m, vo e— co o\oh cm ma in, vo t— co o\ o rH

CO iHrlrHrlrHHrHrlrlrHCMCN

W

8 72357

•H

-μ -Ρ o O ca ΐ'' οο vr va m cn va m ο ·13· o cn OrH cm α> 3 ' ' - ' - - - - - - - - - - . . . . .

αι ο«ΓΜ va co rH vd ι rH cr> cc co m ·>3 'j in in ci >g.cN m +3 Phi-η on on σι in m (rir'cor'ooco rH co <n r~ loco

•H O I—I '—I rH r-l (—I

M H

o

Xi 3 oj .¾ co co co oo oooo oocooocooooooo mmmm mm m ^ vr -3* in in in nj in in in mmmm mm m t> 3 m m m m mm mmmmmmm mmmm mm m , . a CD Λ O 3 (N N1 mO (B (Jin P-PÄidooooosioo m r- O o va vr o m^rrg^ f-,νο o ID 1H O p ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ N ^

Sfl-PHhCOCMJi ιΓιιΛ n* 00 IN CO <Γι O H O' O va va r—i ·—I rH

^ ·—I —(,—I .—I rH rH rH

P<CN O (N CN >i Tf ON C^ VB O (NON >3

Pien un •'d· m or~ on in on cn ,-h c- oo un r'- r-·- oua O'

H CN CN CN IN 13 m CN (N rH (N IN rl H m CN m CN rHCN CN

Ui dmmmmmm rH rH ,-h rH , ^

.M in m in cn io in o- r^· O' ο- ο- o- rN hh h !-ir-l rH

ui vo φ ca ca cava vovovacavavava r^r^r^r' 0-0--- r-, • o r-ι rH cava in ο νίνο mo vac^mrH u->rH m

rIOCNINN 1^ CO CN rf m ia id LO VB ON O O 00 VBO O

•H 3·»*** - 1 «.·.·.«1...1

3 ^ rH I—I rH rH Ο Ο i—I rH f—I i—l rH rH rH O rH rH i—I rH rH rH

05+3 mm

-p :00000 mm OOOOOOO

O S.............

05 cn cn cn cn h H mmmmmmm m O' m on o m r-' M m r- N1 O' va mimn vo in •q. —,^,ον

H I—I rH <N LTI CN rHCOVDmC^m rH r—l rH CN

N. OOO O OOrHrHvarH O OOO

O rH OOO O OOOOOO o OOO

M O''- - ...... 1 °

^ BlOOOlO IOOOOOO IOIIOOO

rH

3 EH rHrHCNrr ON Η in O H in Ο ϋ! IhHIcn

tjO I OOO I O lOOrHOOrH IOI IOOO

CD

c ij CN CNCN vf 3 CN vf 00 <3 CNOOCNOO CN cn CN 13

» Μ I Ο Ο Ο ΙΟ I O rH CN O rH CN IOI I oo O

►3

rH

Silli II I I I I I I I I I I I I I I

OOO O OOOOOO O OOO

K I HNfl I cn I H in O rH in Ο I (N I I CNCN -j *rl ·Η·Η 'rl cj 1H ·Η ·Η Ή rH rH γ-Η·γΗ·Η·Η Ή ·Η·γΗ Ή ^ rHrHr—I rH O O O H rl H rH rl H rl e3 3 0 0 0 30 3CÖÖOOO 3033000 Λ< HCCC H S H 3 3 cd Π C C H G H rH C C 3 •h ·η 3 as co ·η ai .h php. cj< 3 3 3 ·η cd-H-ri cd cd 3 s 3 -P +> +5 3 +> 3000+0+5+3 3 +3 3 3 -P +3 +5 <D +>333 +3 3 +>333333 +>3+>+>333 bcj 3 +5 +> +5 3+5 3 1¾ P< Pi+5 +5+5 3 +5 3 3 +5 +5 +5

Dili Di a> I I 1 1 1 1 cu 1 aj aj 1 i 1

r1 rH 1—I r| r- r—I ^ CVJ C\J CVI r—I rH r—I t> rH J> rH rH rH

g cm mj ia vd t- co ono h cvj ro-3- un vo o-co on o h •h cvj cvj cnj cvj Cvj cm cvj cvj cn cn m m ro on ro on 00 co-3· _3

m W

II

9 72357

•H

-P

.p Γ"· O O

0> 3 KK*.

<D Λ iTt ΙΛ

4* Qa tili lllllllll <^ σ> H

•HO ^

CO H

o

Ai 3 tn Ai tn in m • Hr-1 I I I I I f I I I I I I I m m m

> aj N (N (N

,C I

X> ·

·· «h ^ O O Γ-“ O rI CN CN (NrH O f-* ^ CN <J> CN LO

•OAS lh r-f tn cn r-1 ro rot-H cxt co O tn co co σι <1> O 3 - - - μ ^ Ai vo co r-- t'·. r> co o coco m o cd h ^ kj

at Φ p *η ή iH rH

S -P H

3 ft cn a) co rH coo m nai m oi n n o co tn ft in in ntf cgini ιΗ·^-Η·ί·οοη\ι<τι esi m O - > *

rH rH ·—I f—( (H i—|Ή Ή r—li—I <—I O i—I O CN i—1 CN

S> 3 VÖ CO φ to CQCO CO COCO CO CO CO CO r·' r»· r- K Ai f'- r~ r~ r~- t'-t'' Γ' Γ' r— t^ r- r-^ cncncn i—t - · - · · · - · - · - - - - - ^ cd <j tj te stm1 sr nt ^ m tn in • co r» sr rH γό co cnco co cf co m co co H tn in tn nt coco co r-t- co σ' m m σ h h • h 3 «·..*''''»*»>* - - -

3 Ai rH r-l i—| rH HH rH i—(i—t i—) i—I rH »H O rH rH

O SA · tn -μ ^ L· :o o o o o oo o oo o o o o o o o CÖ O r*> - — - q w m m m m nm mmmmmmn cncncn

Ai -P cd •m ’ tn in i_t r- r- γ-*·η r- r-t^ r-- r- sr r-

S rH CN CN CNCN CN CNCN CN CN CN n CO OS

o o oo O OO O O O O o o Q rH o o oo o oo o o o o o o ^ g I I o o oo o oo o O O o I o o 5 tn tn m n 'j 3· sr cn r- σ> m nPco n» co CN com m Is h in o m H CO rH rHrH CN CNCN CN CN m CN sT in tfl 1 I o o oo Ο OO Ο Ο Ο Ο I o o

CO

es cd t moot'' asm

(1) t"- S3" CNCO Is in CN Ο rH

ö ·Η cn men ^ 3· m co m co rH

• H *· K K *“ KKK«*K·» K K

cö W) I I O O OO O OO O O O o I O r~i :cö m •H mo ΟΉ CO CO o t_3 cn m ^3*m ^ ld yö Γ"- o o H ^ *· ** * KKKK.**, * * g I I oooooooooo I t t—i ^

I I I I I I 1 I I I I I I III

• Η ·Η 3 -3 s s (¾ gc Ο Ο ·Η U P h ft ft o •H I I Ή rH ·Η·Η OJ ·Η ·Η ·Η H /3

® γΗγΗΉΉ I rl H rl I 'r|*H

aj O Orlrl*H O O O'rl ~

>i 3 3·Η CCOOrHPPPrH 3 O OJ

• H H H ΗΉ cd 3 Ö e >> cd cd cd ί>» H C ® B ·η·η o<—I ft ft cd cd S-P w +? p> -3 cd -p a; cdtdqooo-p+j-pPAi λ-p «ϊ +£ a> « +)4)Scitit?3ll)D55S fSJ, u p -p cd ft ft,p ho a λ a p -f

αιαίΦΗΟι I I I I I ill 2J.T

> i> B ω rH OJ rH CJ OJ rH rH H OJ > rH E oj ro_3- lcsno f-co C7\o H eel co_=r inept— c *H ^ -=T -ZT ~^T LT\ U~\ LT\ LTN LTN IPs LT\ UT\ w w 10 72357

Tietyt näytteet tarkastettiin valkoisuusasteen osalta. Tulokset näistä kokeista on annettu taulukossa III.

Taulukko lii

Esim. Valkoisuusaste alku loppu 1 30,9 67,7 2 30,9 66,0 3 30,9 66,9 6 - 65,0 7 - 65,8 8 - 64,2 9 - 65,4 10 - 65,0 11 - 64,4 55 28,3 52,1 56 28,3 58,3 57 28,3 50,5

Useita kokeita tehtiin sen määrittämiseksi, vaikuttivatko lämpötila tai pH tulokseen. Taulukko IV antaa tulokset lämpötilan osalta. Huomattiin, että Meredith-tehokkuusluku oli riippumaton lämpötilasta käytettäessä alkoholia. Taulukossa V on tulokset siitä, kun vaihdellaan pH-arvoa. Huomattiin, että Meredith-tehokkuusluku muuttuu, kun pH muuttuu, ja selvä muutos tapahtuu suunnilleen pH-arvolla 5-6. Näissä kokeissa valkaistiin 20 g massaa kahdessa litrassa vettä. Lämpötilakokeissa massalietteen pH oli 3. Butanolin ja otsonin määrä on prosenttia massakuidun uunikuivasta painosta.

Kuvio 3 on kuva taulukon V arvoista. Katkoviiva on alku-pH, ja yhtenäinen viiva on keskiarvo pH-arvon alku- ja loppuarvois-ta. Meredith-tehokkuusluvun nopea lasku, kun järjestelmä siirtyy happamesta alkaliseen pH-arvoon, on esitetty graafisesti.

Toisessa koesarjassa käytettiin otsonia yksin vertailuna ja verrattiin näitä tuloksia niihin, jotka oli saatu käyttäen otsonia ja butanolia. Nämä tulokset nähdään taulukossa VI. Tässä taulukossa esimerkki on sovitettu kahdelle litralle vettä, jotta nämä esimerkit vastaisivat toisia.

Esimerkkejä 70, 71 ja 72 tulisi verrata, koska kaikkien kolmen valkaistu KVK-arvo on 2,7. Voidaan nähdä, että vertailuesimerkki

II

11 72357 vaati 1,81 % otsonia, kun taas kaksi butanolikäsiteltyä näytettä käyttävät 1,01 ja 1,03 % otsonia saman KVK-tason saavuttamiseksi. Voidaan myös nähdä, että vertailunäytteen loppuviskositeetti on pienempi kuin butanolikäsiteltyjen näytteiden. Käsitellyn näytteen Meredith-tehokkuusluku on myös suurempi kuin vertailunäytteen.

12 7235 7 •Η ·Η £ +> "S of____ ti o rn o (NiCvi <fvo φ p, ΜΌ SH,......

-P S " ·~ ' * K g ΌρΗϊΊΓΟ UH sf .h o uho on ti {τ' mm<r-3· mm £ ti mm m \o -ho

S? r-ι to H

O O

m S , , , , ^ 3 on cn jonoon • h 5 1 I 1 1 3 00 00 0000 0000 >73 > a ^-n-h Ä I | P · ,ä | ’>e jd __.ti J r^. oooo mm 0) O 0 fl3 (MORTON r-^oo t" p O\0 N® ?·*„,ρρρρ«ρ Φ Φ 3 ,Γ ,Γ S 2 3 ° °N oor- m<r (ONVO® φ-g^-1

S -P H

3 phch en <r 5. »—im cm <r 3 comr^o nn S ·.*··, ^ o>o rHcsi mm CNH H H a a a a a a

bdrH u ° OHHH HH

^ 3 mm m m mm

*·** AA AA Λ A A A A AA

'S- <}- -<r <r H <j- <r<r .•g MH CM o Q, n, o m-h <n m jr ph m m to ro m

gQllll £r* a A A A A A

»rä omON y cm m <r m m vo

H m cm K H

ft 3 ^ ho0000

^ CN-ί®® BO

. ON ro r-' O pH

. Nm N-j , 1 ! P P p p ‘2 3 HH pH pH ^ > o vt · . oororHmmo 1—1 tn +1 o ,_( m vo mm moo

O S ’§> ro ro ,H Ή pH pHpH rH pH

•S w 3 , CU ·

-¾ pH o -P

H § “ ro ro roro roro 3 mmm Eh o w (2! ro ro ro

P ί H HH

pH OOO

O.**'*' . m m m m m a IOOO ij ro ro ro ro ro

^7 pH pH pH pH pH

0) o 0 0 o o 10 p P P P P p • H 15 O O O O o tfl m fflS .S .-

'*3 60 OOO .φ pH pH pH pH pH

co t>0 * * “ * 1 “

• H OOOO O

CM CM CM

tjO A A A

IOOO CM CM CM CM CM

W) * * - a I a OOOO o

K M HH

H H H H I H

•pj *rl H ·ρΙ ·Η·γΗ H .Η·.Η·Η·Η -rl

2 05 pH pH f I pH pH

23222 03 000030

tilJSSS AJCCCCpHC

•h ·η a) a) ο ·η cd cd cä ο5·η ci s 2tititi B p p p p ai p φ p 3 3 3 ® 3 3 3 3p 3 * p p ,5 p £ p

Jiii, 1 1 1 1 φ 1 P-HpHpH H pH pH pH > r| 0 00 CJN O pH e CV1 0O_3 LPvVO t—

•|H LTM/NVOVO ·Η VONONOONPO

CO to

W W

13 72357

•H

-p ~a vo «j· oo nm ts m» οι^σ> ό +5 - - ...........

(U Jsf innNtON-THHHSHOOnOv 0«<trN<tN

0) ftr-vi csit^-oorOom^oiommin^mio in^in-j<}-}

-p ftH H •H O tn H O

3 n «n nntneinnwHHHvC'C

tn -!i$ c"> tn ro Mto (*i i— r~ oo oo oor^ r-. r~. r^. r·»

• H rp OO OO OO OO OO OO OO rH rH rH rH rH rH rH rH i—I rH r—I r—H (H rH

> td

Ä I

-P ·

'<3^ ΟΟΝ-ίνΟΟ-ίΓ^νΟιΛΟΧ-ί lAvC 00 r-1 tN UO Ovi OO OO

ti O 3 - ..............

U Ä Äi l'' νΟΌΗΗΟΗΝΝΜ M3\(000 00 NN ΟιΛΡ 1Λ Φ <D 3 rH rH r—I rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH

2 -P H

;3 VO Ov rH Cv| 1—I O0U0 uouo HOOvO 00 ρ,νΟ r^t~t^r^aooviHr~oov00vii-tCTvcN r^vc ovoovo m ft - . ...................

O oo OO Ov| CN CN CN rH rH O O rH rH rH O Ή OOOOOO ^ rH

X 3 uouomuoi/ouotriuo ^ rH ΗΗΗΗΗΗνΟΌνΟιΛιΛ ιΟ>ϊ 'ϊ <T <T <T -a -a -a rH - ..........r.... ......

aj o. Γ^Γ^ι-^ΓΌ'Ο'^ί'ΐ'^-ίΤ'^-^τοοοο oooo oooooo ro cd

•H · UOVO

β p >C (OH H (ON m OO OVOr^OOOMrHrHLn.—I

O *H Oo O 00 O OO vD Ov 00 oo o OO Ο0Ή H~ ONOVNO' rH

ra ft « .............. ......

pr | O HrtHHHHHHHHH OH O rHHOOOrH O

OOUOOOOO <r Ovi 00 H HH vOvO-a

VO OO vO vD 00 H- I vO vOvOvO vO\D N

VS. rH OO rH H OO O O OO OO O

H I OOOO OO O OOO ooo > H OOOO oo o ooo ooo

Q ««MA A A AV A A A A A A

O SI I ΙΟΟΟΟΙΟΟΙ IOIOOOIOOO

X X 3 H -io-j-r n h m mm oroun 3 n vjn n vo ro m -a <r.a -a~am

td fH rHCvIrHrH OO O OOO OOO

£•4 .... .. . ... ...

6CI I ΙΟΟΟΟΙΟΟΙ IOIOOOIOOO

a> a

•H

td <· icd on vo oo oo -a·tN oooo

tn -3r σν-a -a nvo cj\ cjvctv σνσν rH

•H CM -acsl CM rHO rH OOO OO rH

H A A A A A A * A A A A A A

bCll ΙΟΟΟΟΙΟΟΙ IOIOOOIOOO

m

A

Vl I I I N^NfM I HO I I H I H HH I HHH

·Η·Η·γΊ·Η ·η·η ·η ·η ·η ·η ·η*η·η

•Η γΗγΗγΗγΗ rH r-I rH H H rl r—I rH rH

rH OOOO OO O OOO OOO

$ §i§i§i i §§i sis

>i -P-P-P-P -P-P -P -P -p -P P-P-P

·;·Η 333d 3 3 3 333 333 S ,Ο,Ω,Ω,Ω ,0,0 ,Ω ppp pipipi

0) I I I I II I III III

W I I IHrHHrHItHHI I HI HHH I HHH

<r <Τ<ΤΗ·<ί·<ίΗ·<Τ<Τ<ΤΟΟΟΟΟ OOOOOOOOO

M . ............. .......

ti NNNNNNNNNNOOOOMJr OvOvOvtJMJvH CO rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH H H tH

to · ti to

2 -H

O N NNNNNNNNNOOOmm mu-ι OVOVOV m +> vO titivO vOvO vOvOvO VO rnimmi-i a aa-ί·ί·<ΜΛ •H . .............. ......

ftocooooooooooooo oooooo

S oo ero HNnamvONcoaoHN m-a rnvorv oo •H vo vcr-' r~-i^-r~.r.t^.i^.t^-r~r^aooooo oooooooooooo to W

14 72357

Eräät näytteet uutettiin sitten natriumhydroksidia käyttäen. Tulokset on annettu taulukossa VII.

Taulukko VII

Esim. KVK Meredith- Viskositeetti uuttam. tehokkuus- uuttam. jälkeen jälkeen luku uuttam.

jälkeen 65 0,94 9,5 54 66 0,64 16,0 46,4 67 0,67 15,1 46,4 71 0,49 22,7 48,8 72 0,56 16,8 52,2 73 0,49 25,0 46,1 74 0,71 17,4 61,8 75 0,41 26,9 41,8 76 0,42 24,2 49,6 77 0,38 25,0 38,9 78 0,34 25,9 43,2 Tästä on päätelty, että butanolin määrä, joka käytettäisiin nestefaasin litraa kohti, olisi 0,00001 - 2,25 g tai 0,0000001 -0,03 moolia, edullisen butanolin alueen ollessa 0,01 - 0,20 g tai 0,0001 - 0,0027 moolia ja optimimäärän ollessa noin 0,05 g tai 0,007 moolia ja optimialueen ollessa 0,01 - 0,005 moolia. Muita vesiliukoisia alkoholeja voidaan käyttää samoin moolimäärin. Nor-maalialkoholia pidetään parempana kuin haarautunutta alkoholia, mutta molempia voidaan käyttää. Syklisiä alkoholeja, kuten syklo-heksanolia voidaan myös käyttää. Alkoholi, jossa on hydroksyyliradi-kaali viimeisessä hiiliatomissa, näyttää olevan tehokkain, vaikka alkoholit, joissa hydroksyyliradikaali sijaitsee muualla ketjussa, voivat myös olla tehokkaita. Tyydytetyt alkoholit eivät reagoi otsonin kanssa niin kuin tyydyttämättömät. Sykliset alkoholit vaikuttavat samalla tavoin kuin vastaavat alifaattiset alkoholit. Moniarvoisia alkoholeja pidetään vähemmän hyödyllisinä kuin yksiarvoisia alkoholeja, vaikka muutamat näyttävät lisäävän viskositeettia ja fysikaalisia ominaisuuksia. Edullisia alkoholeja ovat vesiliukoiset, suoraketjuiset, alifaattiset ja tyydytetyt.

Viskositeetin nousu, joka havaitaan eräissä kokeissa, osoit- taa, että massan fysikaaliset ominaisuudet - taittoluku, repäisy- indeksi, puhkeamisindeksi jne. - paranevat myös.

15 72357

Vaikka massan pitoisuus voi olla mikä tahansa, on edullista, että massan pitoisuus on välillä 0,01 - 4,9 %. Tehokkaimman pitoisuuden katsotaan olevan alueella 0,01 - noin 0,7 % ja edullisesti noin 0,37 %. Tällä alueella otsoni sekoitettaisiin massaan käyttäen joko sekoitusenergiaa 0,1 - 10 kW/m^ kaasutettua massa-lietettä tai otsonin ja sitä kantavan kaasun pintanopeutta 60 -1 140 m/h. Pintanopeus on keskimääräinen suoraviivainen kaasun nopeus reaktorin läpi, jos se olisi tyhjä reaktori. Se lasketaan jakamalla reaktorista lähtevän kaasun tilavuus reaktorin poikkileikkauspinta-alalla. Otsoni olisi läsnä kantavassa kaasussa, joka tulee reaktoriin, määränä 0,05 - 23 %, edullisesti 0,05 - 6 %.

Valkaisuvaihe näillä alhaisilla pitoisuuksilla esitetään kaavakuvana kuviossa 4. Massan virtaus järjestelmän läpi esitetään kaksoisviivana ja pesuveden virtaus järjestelmän läpi yksinkertaisena viivana. Tässä esityksessä käytetään otsonivaiheessa pitoisuutta 0,01 % - noin 0,7 %.

Tämän järjestelmän tarkoituksena on eristää otsonireaktoris-sa käytetty vesi muissa vaiheissa käytetystä vedestä, niin että vettä ja alkoholia voidaan uudelleenkierrättää ja uudelleenkäyttää otsonivaiheessa. Tämä eristäminen vaaditaan sekä välttämättömyydestä käyttää uudelleen suuri määrä vettä, joka tarvitaan massan pitoisuuden säilyttämiseksi alueella 0,01 % - n. 0,7 %, edullisesti n. 0,37 %, että liuoksen pH-arvon ylläpitämiseksi.

Otsonivaihe 10 esitetään sitä edeltävien ja sen jälkeisten vaiheiden yhteydessä. Mitään erikoisen tyyppistä kemikaalia ei osoiteta näitä myöhempiä vaiheita varten.

Tässä kuviossa seuraamme ensin massan kulkua järjestelmän läpi ja sitten seuraamme pesuveden kulkua järjestelmän läpi sen osoittamiseksi, miten otsonivaiheen pesuvesi käytetään uudelleen ja eristetään järjestelmän muusta osasta.

Massaliete 12 saapuu pesulaitteen 21 säiliöön 20, ja massan kuidut kerätään rummulle 22, viedään ohi pesulaitteen päiden, jotka suihkuttavat nestettä, tavallisesti vettä tai heikkoa suodosta, nesteen korvaamiseksi matossa uudella nesteellä, sitten vesi poistetaan tyhjiössä ja kuidut poistuvat massana 23.

16 72357

Kukin pesulaite tässä järjestelmässä toimii samalla tavalla. Ne ovat tyhjiörumpupesulaitteita, joissa tyhjiörumpu 22 pyörii säiliön 20 läpi. Rumpu on päällystetty suodatinkankaalla. Sen pyöriessä massalietteen läpi säiliössä, tyhjiö vetää kuidut suodatinkankaalle ja säiliössä olevan nesteen kuitujen ja suodatinkankaan läpi rummun sisällä olevaan putkistoon. Neste tai suodos viedään rummun keskus-putken läpi ulkopuoliseen putkeen ja varasto- tai barometrisäiliöön, jotka molemmat sekä säilyttävät suodoksen että ylläpitävät tyhjiötä rummussa.

Massamaton pitoisuus pysyy olennaisen vakiona kulkiessaan rummulla säiliöstä lähdön jälkeen. Yhtä paljon nestettä poistetaan massamatosta tyhjiön avulla kuin pesunestettä lisätään mattoon. Tämä poistoneste viedään myös rummun sisäiseen putkijärjestelmään. Oletetaan, että pesuneste korvaa nesteen matossa, vaikka todellisuudessa tapahtuu nesteen sekoittumista matossa pesunesteen kanssa, eikä täydellistä korvautumista. Säiliöön 20 tulevan massalietteen pitoisuus on tavallisesti 1 - 1,5 % ja rummusta lähtevän massan 23 pitoisuus on tavallisesti 9-15 %. Kuitumatto poistetaan rummulta kaapimalla, viiroilla tai muilla keinoin. Nämä puhdistetaan sitten jäännöskuiduista puhdistuspesulaitteella 24. Nestepesulaite esitetään tässä yhteydessä, vaikka tämä puhdistus voidaan myös tehdä ilmalla.

Massamatto 23 viedään sitten vaiheeseen 27, jossa se valkaistaan tai uutetaan sopivilla kemikaaleilla. Kemikaalit voidaan lisätä mattoon 23 pesulaitteessa tai myöhemmässä sekoittajassa. Massa tavallisesti laimennetaan, kuumennetaan ja varastoidaan tämän käsittelyn aikana. Käsitelty massaliete 28 viedään sitten pesulaitteen 31 säiliöön 30. Ennen säiliöön saapumista se jälleen laimennetaan pitoisuuteen 1 - 1,5 %. Laimentaminen tapahtuu tavallisesti varastoinnissa ja varastoinnin ja säiliön välillä. Pesulaitteen 31 toiminta on samanlainen kuin pesulaitteen 21. Rumpu on 32, poistuva massa on 33 ia puhdistuspesulaite on 34.

Massan 33 pitoisuus on jälleen 9-15 % ja se täytyy alentaa pitoisuuteen 0,01 % - n. 0,7 %, ennen otsonikäsittelyä. Se saapuu sekoittimeen 35, jossa se sekoitetaan suuren vesimäärän kanssa sen pitoisuuteen vähentämiseksi oikeaan määrään. Tämä massaliete 36 kulkee sitten otsonireaktoriin 37, missä massaa käsitellään otsonilla. Käsitelty massa 38 saapuu sitten pesulaitteen 41 säiliöön 40 ja 17 72357 tarttuu rummulle 42 pesulaitteen päiden avulla ja poistuu pestynä massana 43. Sen pitoisuus on jälleen 9-15 %. Puhdistuslaite on 44.

Massaa 43 käsitellään uudessa vaiheessa 47 ja käsitelty massa 48 viedään pesulaitteen 51 säiliöön 50. Se laimennetaan jälleen pitoisuuteen 1 - 1,5 % ennen säiliöön tuloa. Tämän pesulaitteen rumpu on 52, poistuva massa on 53 ja puhdistuspesulaite on 54.

Tämän järjestelmän pesuvesi ja suodos juoksutetaan vastavirtaan, niin että ne voidaan käyttää uudelleen järjestelmässä. Se juoksutetaan myös siten, että eristetään vaiheissa 27 ja 47 käytetty pesuvesi siitä pesuvedestä, jota käytettiin otsonivaiheessa 37. Oletetaan, että vaiheet 27 ja 47 ovat samanlaiset, niin että niiden suodokset voidaan yhdistää. Tämä suoritetaan käyttämällä kahta ryhmää pesupäitä pesulaitteissa 31 ja 41, niin että suodos pesulait-teesta 51 voidaan palauttaa siihen vaiheeseen tai juoksuttaa vaiheeseen 27.

Tuore prosessivesi johdosta 60 virtaa sekä pesupäihin 61 että puhdistuspesulaitteeseen 54 ja mahdollisesti rummun 52 sisäisen putkiston ja ulkopuolisen suodosputken 62 läpi barometri- tai varastosäiliöön 63. Barometrisäiliössä olevaa suodosta voidaan käyttää useaan tarkoitukseen. Sitä voidaan käyttää laimentamaan massaa vaiheessa 47. Johto 68 ja pumppu 69 ovat tätä tarkoitusta varten. Sitä voidaan käyttää massamaton pesuun edellisessä vaiheessa. Johto 70 ja pumppu 71 ovat tätä tarkoitusta varten. Se voi tulla poisjoh-dettavaksi, johto 72 on tätä tarkoitusta varten.

Suodos johdossa 70 jaetaan. Osa kulkee johdon 93 läpi ryhmään pesupäitä 94 suodatinrummulla 42. Suodos suihkutetaan matolle vähän ennen kuin massa 43 poistuu matolta. Tämä suodos tai pesuneste saapuu massamatolle ja sama määrä nestettä poistetaan matolta suo-doksena rummun 42 sisäisen putkiston läpi. Kuitenkin suuri osa suodosta pesupäictä 94 jää mattoon ja viedään maton 43 mukana takaisin valkaisujärjestelmään 47. Vastaavasti, suurin osa pesulaitteen 41 suodoksesta tulee edeltävästä otsonivaiheesta, ja suurin osa valkaisuvaiheen 47 suodoksesta ei ole pesulaitteen 41 suodosta, vaan palautetaan valkaisuvaiheeseen 47.

Loppuosa suodoksesta johdosta 70 viedään pitkin johtoa 113 joko pesulaitteeseen 31 tai 21.

Käytetäänkö johdon 113 suodosta pesuvetenä pesulaitteessa 31 riippuu kosketuksen määrästä, joka voidaan sallia otsonivaiheen 18 72357 suodoksen ja vaiheen 47 suodoksen välillä. Jos kosketusta ei saa olla, silloin suodos johdosta 113 menee pesulaitteeseen 21 ja pesu-laitteessa 31 käytetään tuoretta prosessivettä johdosta 100.

Kummassakin tapauksessa pesuneste kulkee johdon 100 läpi pe-supäihin 101 ja puhdistuspesulaitteeseen 34. Pesupäiden 101 läpi kulkeva pesuneste joutuu massamatolle ja olennaisesti sama määrä nestettä poistetaan massamatolta ja viedään rummun 32 sisäiseen putkistoon ja jatkaa suodoksena pitkin ulkopuolista johtoa 102 ba-rometrisäiliöön 103. Suodosta barometrisäiliöstä 103 käytetään samaan tapaan kuin suodosta barometrisäiliöstä 63. Johto 104 ja pumppu 105 vievät sen massaan 28 massan laimentamiseksi. Johto 108 ja pumppu 109 vievät sen valkaisuvaiheeseen 127 massan laimentamiseksi. Johto 110 ja pumppu 111 vievät sen pesulaitteeseen 21 massan pesemiseksi. Johto 112 poistaa sen laskuaineena.

Suodos johdosta 113 viedään myös pesupäihin 121 ja puhdistuspesulaitteeseen 24 pesulaitteessa 21, ja poistetaan joko suodoksena johtoa 122 pitkin barometrisäiliöön 123 tai massan 23 mukana olevana nesteenä valkaisuvaiheeseen 27. Suodos pesulaitteesta 21 muodostuu myös massalietteen mukana tulevasta nesteestä ja massamatosta poistetusta nesteestä sen ollessa rummulla 22. Barometrisäiliöstä 123 suodos viedään johdon 124 läpi pumpulla 125 käytettäväksi laimentamaan massaa, johdon 130 läpi pumpulla 131 käytettäväksi muualla prosessissa, tai johdon 132 läpi laskuaineena.

Otsonivaiheen pesulaitteessa 81 massamatto ensin pestään tuoreella vedellä. Vesi lisätään johdon 80 läpi pesulaitteen päähän 81. Vettä syötetään myös puhdistuspesulaitteeseen 84. Toinen pesuneste syötetään pesulaitteen päiden 94 läpi. Käytettäessä pesunestettä massamattoon pesupäiden 81 ja 94 kautta, poistetaan olen- naisesti sama määrä nestettä massamatosta. Tämä poistetaan suodoksena johdon 82 läpi. Lisäksi olennainen osa nesteestä, joka saapuu massalietteen mukana, poistetaan myös suodoksena. Tämä suodos menee barometrisäiliöön 83. Sieltä suodos viedään johdon 84 ja pumpun 85 kautta lämmönvaihtimen 86 läpi liikalämmön poistamiseksi järjestelmästä. Vaikka lämpötilalla ei ole vaikutusta reaktioon, on normaalia käyttää otsonijärjestelmissä alle 50°C lämpötiloja. On välttämätöntä jäähdyttää järjestelmää näissä lämpötiloissa toimimiseksi. Lämmönvaihdin 86 voidaan käyttää lämmönlähteenä muille virtauksille järjestelmässä. Esimerkiksi, jos vaihe 47 vaatii korkeita lämpö- 19 72357 tiloja, silloin lämmönvaihdin 86 voidaan käyttää johdon 60 läpi kulkevan tuoreen prosessiveden kuumentamiseksi.

Suodos johdossa 84 jaetaan kahteen osaan. Suurempi osa kulkee johdon 88 läpi sekoittimeen 35, jossa massaliete laimennetaan pitoisuudesta 9-15 % välille 0,01 - n. 0,7 %. Suodoksen jäännös johdosta 84 viedään johdon 90 kautta pesulaitteen päihin 114, pesu-laitteen 31 päiden toiseen ryhmään. Suodos tai· pesuneste lisätään massamattoon ja olennaisesti sama määrä nestettä poistetaan massa-matosta suodoksena pesulaitteesta 31. Vastaavasti, suurempi osa suodoksesta pesulaitteesta 31 on edellisestä vaiheesta 27 tai vaiheesta 47, ja suurempi osa otsonivaiheen suodoksesta ei poistu pesu-laitteesta 31, vaan palautetaan otsonivaiheeseen 37 massamaton mukana. Loppuosa suodoksesta voidaan poistaa laskuaineena johdon 92 läpi. Tämä määrä on sama kuin se, joka lisätään johdon 80 läpi.

Alkoholi voidaan lisätä otsonivaiheeseen kahdessa paikassa, joko suoraan massalietteeseen 36 kohdassa 115 tai uudelleenkierrä-tettyyn suodokseen johtoon 86 kohdassa 116. Suurin osa järjestelmään jäävästä alkoholista käytetään uudelleen, joten vain tarpeellinen määrä lisätään alkoholin pysyttämiseksi valitulla tasolla. Järjestelmään lisätyn alkoholin määrä on tavallisesti alle 10 % alkoholin kokonaismäärästä järjestelmässä, ja voi hyvin olla alle 5 % kokonaismäärästä.

Suodos voitaisiin myös uudelleenkierrättää vaiheessa ja eristää ympäröivistä vaiheista. Päämääränä on säilyttää suuri määrä nestettä, vettä, jota käytetään vaiheessa, ja vähentää laskuaineen määrää, joka täytyy käsitellä ennen poislaskemista. Suodoksen uu-delleenkierrätys ja eristäminen vaiheessa myös minimoi pH-arvon säätämisen. Otsonivaiheen pH on hapan, 1-7. Otsonivaihetta edeltävän ja sen jälkeisen vaiheen pH, vaiheiden 27 ja 47 pH on normaalisti emäksinen, 7-14. Eristämällä otsonivaihe on mahdollista vähentää alka-lisen ja happaman aineen määrää, joka vaaditaan pH-arvon säätämiseen, sillä alkalista suodosta vaiheesta 47 ei tarvitse tehdä hap-pameksi ennen sen käyttämistä massan pesuun pesulaitteessa 41, ja hapanta suodosta otsonivaiheesta ei tarvitse tehdä alkaliseksi ennen käyttämistä massamaton pesuun pesulaitteessa 31. Nämä syyt perustelevat minkä tahansa otsonivaiheen eristämisen, joka suoritetaan alhaisella pitoisuudella.

Tämä eristäminen toteutetaan sillä määrällä pesunestettä, joka viedään mattoon pesulaitteissa ennen vaihetta ja sen jälkeen, 20 7235 7 ja pesunesteen käyttömenetelmällä. Massan pitoisuus rummulla 32 olevalla matolla on tavallisesti välillä 9-15 %. Esimerkiksi pitoisuudella 12,5 % massamatto sisältää 7 t vettä jokaista massan tonnia kohti, ja 10 % pitoisuudella se sisältää 9 t vettä kutakin massan tonnia kohti. Pesulaitteiden päissä 101 ja 114 käytetyn pesunesteen määrän tulisi olla ainakin sama kuin massamatossa olevan nesteen määrä, niin että matosta poistetaan sama nesteen määrä kuin massamatossa on alunperin ollut. Jos pesulaitteen päiden 101 syöttämä pesuneste ei ole neutraali, silloin syntyy toinen vaatimus. Pesulaitteen päissä 114 käytetyn pesunesteen määrän tulisi olla sama kuin matossa olevan nesteen määrä, niin että olennaisesti sama nesteen määrä kuin on matossa ennen pesulaitteen päitä 114, poistetaan matosta.

Tämä sama virtausmalli esiintyy myös pesulaitteessa 41. Jälleen massan pitoisuus matossa rummulla 42 on 9-15 %. Alhaisesta pitoisuudesta johtuvaa liikavettä massalietteessä 38 ei viedä maton avulla rummun 42 poikki, vaan vedetään suoraan rummulle 42 säiliöstä 40, ja poistetaan pitkin johtoa 82. Nesteen määrä matossa, joka on olennaisesti sama kuin pesunesteen määrä, joka lisätään pesulaitteen päiden 81 ja 94 kautta, poistetaan matosta ja poistetaan suo-doksena. Pesunesteen määrän, joka lisätään pesulaitteen päiden 81 ja 94 kautta, tulisi olla sama kuin nesteen määrä matossa.

Pesulaitteissa 31 ja 41 on kummassakin poistoaineen johdot 112 ja 92. Jos osa suodosta poistetaan poistoaineena, silloin sama määrä nestettä täytyy lisätä pesunesteenä pesulaitteeseen. Tämä syötetään pesulaitteen päiden ensimmäisen ryhmän kautta, jotka ovat pesulaitteen päät 101 pesulaitteessa 31 ja pesulaitteen päät 81 pesulaitteessa 41.

Eri johdot, jotka tuovat prosessikemikaaleja järjestelmään, ovat kuvan yläosassa. Johto 140 tuo prosessivettä johtoihin 60, 80, 100 ja 120. Johto 141 tuo kemikaaleja johtoon 150 käytettäväksi vaiheessa 47, ja johto 142 tuo kemikaaleja johtoon 151 käytettäväksi vaiheessa 27. Jos kemikaalit ovat samoja, silloin sama johto syöttäisi kumpaakin vaihetta. Johto 143 tuo otsonin johtoon 152 käytettäväksi otsonivaiheessa 37, ja johto 144 tuo alkoholia johtoon 153 käytettäväksi otsonivaiheessa.

Eräänä äärimmäisyytenä olisi mahdollista vaihtaa ainakin kahdesti täysin neste massamatoissa rummuilla 32 ja 42. Tässä jär- 21 7235 7 jestelmässä päiden 101 ja 81 ensimmäisen ryhmän kautta lisättyjen pesunesteiden määrät olisivat sanat tai suurennat kuin matossa olevan nesteen määrä ja pesulaitteen päiden 114 ja 94 kautta lisätyn pesunesteen määrä olisi sama kuin matossa olevan nesteen määrä, joka lähtee pesulaitteesta. Toisena äärimmäisenä mahdollisuutena on nesteen yksi täydellinen vaihtaminen massamatossa rummuilla 32 ja 42. Tässä esimerkissä pesulaitteen päistä 101 ja 81 tuleva neste olisi neutraalia, ja pesu-laitteen päiden 101 ja 114 lisäämän pesunesteen määrä olisi sama kuin nesteen määrä massamatossa, joka lähtee pesulaitteesta, ja pesulaitteen päiden 81 ja 94 lisäämän pesunesteen määrä olisi sama kuin nesteen määrä massamatossa, joka lähtee pesulaitteesta.

On useita mahdollisia muunnoksia tälle menetelmälle, ja näitä esitetään kuviossa 5. Ensiksikin yksittäisen pesulaitteen tilalla voidaan käyttää pesulaitteiden paria, kuten pesulaitteet 201 ja 211 esittävät, jotka korvaavat pesulaitteen 31 kuviossa 4. Toiseksi, siinä esiintyy jonkin verran kemiallista siirtymistä, koska tämä on täydellinen vastavirtajärjestelmä, jossa laskuaine poistetaan vain ensimmäisestä pesulaitteesta.

Esityksen yksinkertaistamiseksi tulisi muistaa, että nesteen määrä massamatossa suodatinrummulla pysyy olennaisesti vakiona, niin että pesulaitteen pään massamattoon lisäämän pesunesteen määrä on olennaisesti sama kuin nesteen määrä, joka poistetaan massama-tosta suodoksena. Olisi myös muistettava, että massaliete tulee normaalisti pesulaitteen säiliöön noin 1 - 1,5 % pitoisuudessa, ja massamatto poistuu pesulaitteesta pitoisuutenaan noin 9-15 %.

Oletamme myös tässä järjestelmässä, että vaiheet 188 ja 228 ovat aikalisiä ja otsonivaihe 216 on hapan, ja että otsonivaihe suoritetaan pitoisuudessa 0,01 -n.0,7%.

Tässä järjestelmässä massaliete 170 tulee pesulaitteen 181 säiliöön 180 ja kuljetetaan rummulla 182 pesulaitteen päiden 321 ohi ja massamatto 183 otetaan rummulta 182. Puhdistuspesulaite on 184. Ennen poistumistaan pesulaitteen rummulta massamattoa käsitellään natriumhydroksidilla kohdassa 185, pH-arvon säätämiseksi sopivaksi seuraavaa vaihetta varten. Matto 183 viedään sitten käsittelyyn 188. Tässä käsittelyssä sitä voidaan kuumentaa höyryllä sopivaan lämpötilaan tätä käsittelyä varten, laimentaa suodoksella käsittelyyn sopivaa pitoisuutta varten, sekoittaa kemikaalien kanssa ja varastoida käsittelyä ajatellen sopivaksi ajaksi.

22 7 2 3 5 7 Käsittelyn jälkeen massaliete 189 viedään seuloille 190. Ennen seulontavaihetta massaliete laimennetaan 1-2 % pitoisuuteen. Seulat poistavat suuremmat kuitukimput ja solmut kohdassa 191. Seulottu massaliete 192 viedään sitten pesulaitteen 201 säiliöön 200. Pesulaitteen 201 rumpu 202 vie massamaton pesulaitteen päiden 301 kautta, ja massamatto 203 poistetaan rummulta. Puhdistuspesulaite on 204.

Massa saapuu tämän sarjan toisen pesulaitteen säiliöön 210. Pesulaitteen rumpu 212 vie sitten massamaton pesulaitteen päiden kahden ryhmän kautta. Puhdistuspesulaite on 214. Ennen kuin massa-matto 213 poistuu rummulta, se käsitellään hapolla kohdalla 215, maton pH-arvon säätämiseksi otsonikäsittelyä varten. Massa 213 laimennetaan sitten pitoisuuteen 0,01 - n. 7 % sekoittimessa 216, ja alhaisen pitoisuuden massaliete 217 käsitellään otsonilla laitteessa 218. Käsitelty massa 219 saapuu pesulaitteen 221 säiliöön 220, ja rumpu 222 vie massamaton pesulaitteen päiden jaetun sarjan kautta, ja matto 223 poistetaan rummulta. Puhdistuspesulaite on 224. Ennen poistumistaan rummulta matto 223 käsitellään alkalilla kohdassa 225 pH-arvon säätämiseksi.

Matto 223 viedään käsittelyyn 228. Jälleen maton lämpötilat voidaan nostaa, massan pitoisuus voidaan alentaa, ja käsitelty massa voidaan varastoida tarvittavaksi ajaksi. Käsitelty massaliete 229 laimennetaan ja viedään säiliöön 230 viimeisessä pesulaittees-sa 231. Rumpu 232 vie massan pesulaitteen päihin 241, ja massa lähtee massamattona 233. Jälleen puhdistuspesulaite on 234.

Kohdissa 185 ja 225 lisätty alkali voi olla määrältään riittävä uuttamisvaiheeseen, joka olisi yli sen määrän, joka kuluu tavalliseen pH-arvon säätämiseen. Tässä tapauksessa normaalisti käytettyä natriumhydroksidia olisi 0,5 - 5 % laskettuna massan uuni-kuivasta painosta.

Suodos virtaa massan virtausta vastaan järjestelmän läpi. Tuore prosessivesi johdosta 240 suihkutetaan massalle kohdassa 241.

Suodos pesulaitteesta 231 kulkee johtoa 242 pitkin baromet-risäiliöön 243 ja jaetaan sitten. Osa suodoksesta käytetään laimentamaan massalietetta, joka tulee säiliöön 230. Tämä osa viedään johdon 244 läpi pumpun 245 avulla. Osa suodoksesta käytetään pestäessä massamattoa pesulaitteissa 221 ja 201. Tämä osa viedään johdon 250 läpi pumpun 251 avulla.

23 72357

Suodos johdossa 250 jaetaan myös, jolloin osa käytetään pesunesteenä johdon 253 kautta pesulaitteessa 221 ja pesulaitteen päiden 254 toisessa ryhmässä, osan ollessa käytetty johtojen 293 ja 300 kautta pesulaitteessa 201 ja pesulaitteen päissä 301. Tuoretta vettä käytetään myös massamattoon rummulla 222 johdon 260 ja pesu-laitteen päiden ensimmäisen ryhmän 261 kautta.

Suodos pesulaitteesta 221 kulkee suodosjohtoa 262 pitkin barometrisäiliöön 263, ja viedään sitten johtoa 264 pitkin pumpun 265 avulla lämmönvaihtimen 266 läpi. Lämmönvaihdinta 266 käytetään kuumentamaan sisään tulevaa vesivirtaa esim. johdossa 240.

Suodos johdossa 264 jaetaan, suuremman osan mennessä johdon 268 läpi sekoittimeen 216 ja pienen osan kulkiessa johdon 270 läpi pesulaitteen 211 toisen ryhmän päihin 274. Tuoretta vettä johdetaan mattoon myös johdon 280 ja pesulaitteen päiden 281 ensimmäisen ryhmän läpi.

Suodospoistuu pesulaitteesta 211 johdon 282 läpi barometri-säiliöön 283, ja sieltä poistuessa jaetaan, yhden osan laimentaessa massaa 203, joka tulee pesulaitteen säiliöön 210. Tämä suodos viedään johdon 284 läpi pumpun 285 avulla. Loppuosa suodoksesta viedään johdon 290 läpi pumpun 291 avulla pesulaitteen 201 päihin 301. Siihen yhdistetään suodos johdoista 293 ja 300.

Suodos pesulaitteesta 201 viedään johdon 302 läpi barometri-säiliöön 303. Tämä suodos käytetään laimentamaan massalietettä, joka saapuu säiliöön 200. Tämä tapahtuu johdon 304 läpi pumpun 395 avulla. Sitä käytetään myös laimentamaan massalietettä 189, joka tulee seuloille 190. Viimeksi mainittu saadaan johdon 308 läpi pumpun 309 avulla. Loppuosa syötetään pesulaitteen 181 päihin 321. Se viedään johdon 310 läpi pumpun 311 avulla johtoon 320.

Suodos pesulaitteesta 181 viedään johdon 322 läpi barometri-säiliöön 323 ja käytetään siellä sekä laimentamaan massaa 170, joka saapuu astiaan 180 johdon 324 läpi pumpun 325 avulla, että vietäväksi laskuaineen käsittelyyn johdon 332 läpi.

Johdot, jotka tuovat kemikaaleja tähän järjestelmään on esitetty piirroksen yläosassa. Johto 340 tuo tuoretta prosessivettä johtoihin 240, 260 ja 280. Johto 341 tuo happoa johtoon 215. Johto 342 tuo alkalia johtoihin 185 ja 225. Johto 343 vie kemikaaleja johtoon 344 vaihetta 228 varten. Johto 345 vie kemikaaleja johtoon 346 käsittelyä varten vaiheessa 188. Johto 347 vie otsonia johtoon 24 7235 7 348 käytettäväksi vaiheen 218 käsittelyssä, ja johto 349 vie alkoholia johtoon 350 lisättäväksi massamattoon 217 kohdassa 351, tai laimennusveteen johdossa 268 kohdassa 352.

Tuoreen veden tarkat määrät riippuvat kyseessä olevan massa-tehtaan muodosta. Kuitenkin voidaan tehdä eräitä yleistyksiä. Tuore vesi jaetaan suunnilleen kolmeen yhtä suureen määrään, jotka syötetään johtoihin 240, 260 ja 280. Mitä suurempi on lisätyn tuoreen veden määrä, sitä vähemmän kiinteitä aineita sisältyy uudel-leenkierrätettävään massalietteeseen. Suunnilleen kaikki suodok-sesta johdosta 250 käytetään pesulaitteessa 221, ja vain pieni määrä syötetään pesulaitteeseen 201. Koska käytettävän veden määrät, tavallisesti vesi, joka lisätään pesulaitteen päihin 241, ei ole sama kuin nesteen määrä rummulla 232 olevassa matossa, niin osa kemikaalista kulkeutuu pois maton mukana. Pesunesteen määrä, joka lisätään pesulaitteessa 221 pesulaitteen päiden 261 ja 254 läpi, on sama tai suurempi kuin nesteen määrä massamatossa, ja pesu-laitteissa 181, 201 ja 211 lisätyn pesunesteen määrä ylittää normaalisti nesteen määrän massamatossa.

Esimerkiksi järjestelmässä, jossa jokaisesta pesulaitteesta poistuvan massan pitoisuus on 12 %, massan tonnia kohti pesulaitteen päässä 241 lisättävän tuoreen veden määrä olisi neljä tonnia, ja pesulaitteen päiden 261 ja 281 kautta kolme tonnia. Suodoksen määrä pesulaitteesta 231 olisi kahdeksan tonnia/tonni massaa, ja tästä neljä vietäisiin pesulaitteen päihin 254 ja neljä vietäisiin pesu-laitteen päihin 301. Pesulaitteen päihin 274 viedyn suodoksen määrä olisi seitsemän tonnia/tonni massaa. Pesulaitteen päähän 301 viedyn pesunesteen määrä olisi 10,7 tonnia/tonni massaa.

Il

Claims (7)

72357

1. Menetelmä selluloosakuitujen valkaisemiseksi otsonilla, jolloin kuitujen valkaisemiseen käytetään vesipitoista nestefaasia, johon sekoitetaan otsonipitoista kaasua tai vaihtoehtoisesti kuidut saatetaan reagoimaan otsonin läsnäollessa vesipitoisessa nestefaasissa, tunnettu siitä, että käytetään nestefaasia, joka sisältää vesiliukoista alkoholia 0,0000001 - 0,03 mol/litra nestefaasia, ja että massan sakeus on 0,01 - 4,9 %.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkoholia on nestefaasissa 0,0001 - 0,003 mol/litra nestefaasia.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että alkoholia on nestefaasissa 0,01 - 0,005 mol/litra nestefaasia.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkoholi on tyydyttynyt alkoholi.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkoholi on alifaattinen alkoholi.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkoholi on syklinen alkoholi.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkoholissa on hydroksyyliryhmä pääteasemassa olevassa hiiliatomissa.