FI74054B - Saett vid blekning av cellulosahaltigt material. - Google Patents

Description

74054

Selluloosapitoisen aineen valkaisussa käytettävä tapa

Esillä olevan keksinnön kohteena on suurena saantona valmistettujen selluloosamassojen valkaisussa käytettävä tapa. Tarkemmin sanottuna tarkoitetaan peroksidien avulla tapahtuvaa valkaisua.

Jo kauan on ollut tunnettua valkaista mekaanisia massoja peroksideilla. Valkaisu suoritetaan periaatteessa siten, että jauhimessa tai hiomakoneessa kuidutettu puuraaka-aine mahdollisen lajittelun ja vedenpoiston jälkeen valkaistaan yhdessä ainoassa vaiheessa lisäämällä erilaisia valkaisukemi-kaaleja. Valkaisu suoritetaan erityisissä valkaisutorneissa, joissa massaa syötetään jatkuvasti eteenpäin yhdessä lisättyjen kemikaalien kanssa, jotka saavat reagoida massan tummumista aiheuttavien komponenttien kanssa tai liuottaa nämä komponentit. Tämän tyyppisessä valkaisussa on osoittautunut edulliseksi ja useissa tapauksissa välttämättömäksi lisätä valkaisukemikaaleja suhteellisen suurena ylimääränä. Jotta valkaisumenetelmästä tulisi kilpailukykyinen, ja jotta vältyttäisiin purkuvesistön epäpuhtauksilta, joita valkaisujäte-liemen päästö aiheuttaisi, on katsottu välttämättömäksi käyttää uudelleen valkaisuvaiheen jälkeen pois puristettu jäte-liemi. Tällainen uudelleenkäyttö tapahtuu siten, että jäte-liemi palautetaan valkaisuvaiheeseen sen jälkeen, kun tuoreita täydennyskemikaaleja on lisätty.

Valkaisukemikaalit muodostuvat ensisijaisesti vetyperoksidista tai muista peroksideista sekä alkalista, joita molempia käytetään kyseisen massatyypin mukaan sovitettuna määränä. Tämän lisäksi on osoittautunut välttämättömäksi lisätä myös tiettyjä silikaatteja muuten helposti hajoavan peroksidin stabiloimi-seksi. Tämä lisäys ei ole ongelmaton, erityisesti ottaen huomioon sen karstan muodostuksen, jonka nämä voivat aiheuttaa 2 74054 valkaisimon jäteliemen haihdutukseen käytetyissä haihdutus-laitteissa.

Hakkeen tai tukkien muodossa olevan puuraaka-aineen kuidu-tuksen aikana jauhimissa tai hiomakoneessa massaan joutuu väistämättä epäpuhtauksia. Näistä ovat erityisesti raskasmetallit, kuten rauta ja mangaani, hankalia, koska ne aiheuttavat massan värin muuttumista ja katalysoivat peroksidin hajoamisen. Näiden ongelmien poistamiseksi on sen tähden pidetty välttämättömänä lisätä valkaisunesteeseen tiettyjä kompleksinmuodostajia, esim. EDTAsta.

Valkaisuneste ja mainitut komponentit laitetaan kuntoon erityisessä kemikaalialtaassa ja syötetään, kuten yllä mainittiin, valkaisutorniin yhdessä massan kanssa.

Tämän menetelmän ongelmana on,kuten mainittiin, se, että on käytettävä suurta kemikaaliylimäärää, jotta riittävä määrä kemikaaleja olisi käytettävissä koko reaktion aikana. Suuresta ylimäärästä huolimatta on suuren kulutuksen takia val-kaisuvaiheen alussa osoittautunut vaikeaksi, että riittävä määrä erityisesti peroksidia ja alkalia on jäljellä valkaisu-vaiheen lopussa.

Erään aiemman peroksidivalkaisua koskevan ehdotuksen mukaisesti valkaisukemikaali syötetään suoraan siihen jauhimeen, jossa hakkeen muodostama puuraaka-aine kuidutetaan mekaanisesti.

On myös ehdotettu tämän valkaisun suorittamista kahdessa peräkkäisessä jauhatusvaiheessa.

Voidaan myös mainita, että aiemmin on ehdotettu itse hakkeen muodostaman puuraaka-aineen esikäsittelyä peroksidipitoisilla nesteillä, ts. käsittelyä ennen hakkeen kuidutusta massaksi, jolloin käsittelyneste voidaan lisätä eri kohdissa. Haketta sellaisenaan voidaan esikäsitellä myös muilla kemikaaleilla, 74054 esim. sulfUteilla tiettyjen, kullekin kemikaalille spesifisten vaikutusten saavuttamiseksi. Tällaiset esikäsittelyt ovat kuitenkin esillä olevan keksinnön tarkoittaman alueen ulkopuolella, minkä vuoksi niitä ei selitetä.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on ratkaista yllä mainitut ongelmat, jotka liittyvät ylimääräkemikaaleihin valkaisuvaiheen alussa ja ongelma, joka syntyy nopean kemikaalien kulutuksen takia vaiheen alussa, jolloin vaiheen lopussa on käytettävissä liian pieni määrä erityisesti perok-sidia ja alkalia. Nämä ongelmat ratkaistaan keksinnön mukaisesti siten, että koko valkaisuvaiheen aikana ylläpidetään mahdollisimman tasaista peroksidi- ja alkaliprofiilia kyseisen massatyypin mukaan sovitetulla tasolla. Tällä tavoin on mahdollista suorittaa valkaisu yhdessä ainoassa vaiheessa.

Tässä on tärkeää huomata sanonnan "vaihe" merkitys. Esim. kemiallisia massoja valkaistaessa valkaisu suoritetaan tavallisesti useissa vaiheissa, 4-6 vaihetta ei ole epätavallista, useimmiten eri valkaisuaineilla kussakin vaiheessa. Jokaisen vaiheen välissä suoritetaan aiemman valkaisuvaiheen aikana liuenneiden komponenttien, kemiallisissa massoissa pääasiassa ligniinin poispesu ja/tai uutto. Kuitenkin on osoittautunut mielenkiintoiseksi vaihdella kunkin vaiheen olosuhteita, esim. erilaisilla valkaisuaineilla. Yhden vaiheen tällaista jakoa nimitetään "faaseiksi”. Esillä oleva keksintö tarkoittaa peroksidivalkaisuvaiheen jakoa eri faaseihin.

Keksinnön mukaisesti valkaisu suoritetaan kahdessa tai useammassa faasissa, jolloin ainakin kahden faasin välillä suoritetaan vedenpoisto ja/tai kemikaalien lisäys.

Valkaisu voidaan suorittaa yhdessä ainoassa vaiheessa. Vedenpoisto tapahtuu sopivasti ruuvipuristimien avulla.

74054 4

Ennen valkaisua vedenpoisto tapahtuu telapuristimen avulla ainakin 40 %:n kuivapitoisuuteen. Peroksidina käytetään esim. i^C^ra ja alkalina NaOH:a.

Erään erityisen tärkeän suoritusmuodon mukaisesti johdetaan vedenpoistosta tuleva kiertovesi vastavirtaan faasi faasilta järjestelmässä ja valkaisunesteen pH-arvoa korotetaan ennen kutakin faasia optimaalisen pH-profiilin saamiseksi kyseistä massatyyppiä varten.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin suoritusesimerkin avulla sekä viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen tavan erään suoritusmuodon vuokaaviota, ja kuvio 2 esittää kaaviollisesti kahta diagrammia, jotka koskevat pH-arvoa ja vastaavasti peroksidipitoisuutta reaktioajan funktiona.

Kuviossa 1 massa johdetaan jauhatus- ja/tai lajitteluvaiheesta johdon 1 kautta telapuristimeen 2, jossa massasta poistetaan vettä 45-50 %:n kuivapitoisuuteen. Telapuristimelta massa, josta vettä on poistettu, johdetaan kemikaalisekoittimeen 3a, joka on sinänsä tavanomaista tyyppiä, ja jossa lisätään val-kaisukemikaalej a.

Kemikaalit syötetään sekoittimeen johdon 5 kautta esittämättä jätetystä sekoitusastiasta. Massan laimennukseen käytetään kiertovettä, joka johdetaan sekoittimeen johdon 6 kautta seuraavassa lähemmin selitettävällä tavalla. Sekoittimesta 3a massa siirretään ensimmäiseen reaktioastiaan 4a ja tornin pohjasta ruuvipuristimeen 7 vedenpoistoa varten. Ulossyötön helpottamiseksi tornista johdetaan tornin pohjaan pienehkö määrä kiertovettä johdon 8 kautta.

i.

5 74054

Massa siirtyy sitten valkaisuvaiheen seuraavaan faasiin, joka suoritetaan numerolla 4b merkityssä reaktioastiassa. Samalla tavoin kuin ensimmäisessä faasissa sekoitetaan johdon 9 kautta syötetyt valkaisukemikaalit ja ruuvipuristimesta 7 tuleva massa sekoittimessa 3b.

Valkaisimon kiertovesi johdetaan sekoittimeen 3b johdon 10 kautta pumpun 11 avulla kiertovesialtaasta 6c. Vastaavalla tavalla voidaan lisäfaasi suorittaa reaktioastiassa 4c.

Viimeisen faasin valkaisutornista 4c massa syötetään ulos tornin pohjasta pumpun 24 avulla, sopivasti laimennuksen jälkeen kiertoveden avulla, ja viedään telapuristimeen 14, jossa massasta poistetaan vettä, minkä jälkeen se johdetaan edelleen kokoamiseen tai kuivaukseen tai paperikoneeseen.

Keksinnön mukaisen tavan eräs tärkeä näkökohta on eri puristus-vaiheista saadun kiertoveden palautus ja käyttö. Periaatteena on, että kutakin faasia varten poispuristettu kiertovesi/jäte-liemi kootaan erikseen ja palautetaan prosessiin faasi faasilta koko ajan vastavirtaan.

Telapuristimessa 14 loppuvalkaistusta massasta pois puristettu neste, joka yhä sisältää tietyn määrän käyttämättömiä kemikaaleja, kootaan siis kiertovesialtaaseen 5d, josta se otetaan osaksi kemikaalisekoittimeen 3c, jossa kemikaalit faasia 4c varten valmistetaan, johdon 17 kautta pumpun 16 avulla ja osaksi myös kemikaalisekoittimeen 3b johdon 18 ja 10 kautta pumpun 11 avulla.

Edelleen puristimelta 15 tuleva jäteliemi kootaan faasin 4b jälkeen altaaseen 6c. Tätä jätelientä käytetään vastaavalla tavalla, osaksi kemikaalien valmistukseen sekoittimessa 3b, johon se johdetaan pumpun 11 ja johdon 10 kautta, ja osaksi sekoittimessa 3a johdon 19 kautta ja pumpun 12 ja johdon 6 kautta.

6 74054

Ensimmäisen faasin jäteliemi kootaan altaaseen 6b ja käytetään valkaisunesteen valmistukseen ensimmäistä faasia 4a varten kemikaalisekoittimessa 3a, johon jäteliemi johdetaan johdon 6 kautta pumpun 12 avulla. Astiasta 6b tulevan jäteliemen osa voidaan myös yhdessä telapuristimelta 2 tulevan poispuristetun nesteen kanssa palauttaa johdon 28 kautta telapuristimeen. Puristimelta 2 tulevan, altaaseen 6a kootun kiertoveden pääosa käytetään aiemmassa, esittämättä jätetyssä jauhatus- ja/tai lajitteluvaiheessa. Jotta saavutettaisiin keksinnölle oleellinen vaikutus nimittäin, että koko valkaisuvaiheen aikana ylläpidetään suuressa määrin tasainen valkaisukemikaaliprofiili, erityisesti tasainen peroksidipitoisuus ja pH-arvo, on tärkeää - yllä mainitun, jätelientä koskevan vastavirtaperiaatteen lisäksi - että lisä-kemikaaleja syötetään ainakin vaiheen kahden faasin välillä. Kuvion 1 mukaisessa suoritusmuodossa tämä on esitetty siten, että johdon 28 kautta syötetty valkaisuneste, joka sisältää peroksidia, alkalia,kompleksinmuodostajia ja mahdollisesti silikaatteja, ei ainoastaan syötetä järjestelmään johdon 5 kautta kemikaalisekoittimen 3a, vaan myös johtojen 9 ja 21 kautta sekoittimeen 3b ja vastaavasti 3c, joissa massaan syötetään myös jäteliemien käyttämättömiä kemikaaleja, kuten yllä on selitetty.

Keksinnön mukaisen tavan ansiosta järjestelmä voidaan sulkea hyvin suuressa määrin samalla, kun se mahdollistaa valkaisun suorituksen silikaatteja käyttämättä.

Keksintö ei rajoitu esitettyyn suoritusmuotoon, vaan sitä voidaan muunnella keksinnön ajatuksen puitteissa.

l·

Claims (11)

74054

1. Suursaantomassoja peroksideilla valkaistaessa käytettävä tapa, tunnettu siitä, että valkaisu suoritetaan kahdessa tai useammassa faasissa, jolloin ainakin kahden faasin välillä suoritetaan vedenpoisto ja kemikaalien lisäys, jolloin vedenpoisto faasien välillä tapahtuu ainakin 20 %:n, edullisesti 25-45 %:n kuivapitoisuuteen, että valkaisunesteen pH-arvo ja/tai peroksidipitoisuus tasoitetaan ennen kutakin faasia optimaalisen peroksidi- ja/tai pH-profiilin saamiseksi kyseistä massatyyppiä varten, ja että massasta loppuunsuori-tetun valkaisun jälkeen poistetaan vettä ainakin 40 %:n, edullisesti 45-50 %:n kuivapitoisuuteen, sopivasti telapuristimen avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että vedenpoisto tapahtuu ruuvipuristimen avulla.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että valkaisu suoritetaan yhdessä ainoassa vaiheessa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että massasuspensiosta poistetaan ennen valkaisua vettä ainakin 40 %:n, edullisesti 45-50 %:n kuivapitoisuuteen telapuristimen avulla.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että valkaisukemikaaleja, kuten peroksideja, esim. alkalia, esim. NaOH:a, kompleksinmuodostajia jne., lisätään massaan ennen ao. faasia.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen tapa, tunnettu siitä, että valkaisukemikaalit syötetään ennen kutakin faasia sovitettuun kemikaalisekoittimeen (3). 74054

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen tapa, tunnettu siitä, että valkaisukemikaaleja lisätään sellainen määrä ennen kutakin faasia, että massan pH ja peroksidipitoisuus kohoavat alkuarvoihin, ts. niihin arvoihin, jotka massalla on alkuvaiheessa.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että valkaisimon kiertovesi vedenpoistosta palautetaan vastavirtaan faasi faasilta järjestelmässä edullisesti palauttamalla yhden faasin kiertovesi yhdessä valkaisukemi-kaalien kanssa edeltävään vaiheeseen.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että pH-arvo ennen kutakin faasia nostetaan ainakin 7:ään, edullisesti ainakin 8:aan.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että valkaisu suoritetaan kolmessa faasissa.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että vedenpoistosta tuleva kiertovesi palautetaan ennen valkaisuvaihetta jauhatus- ja/tai lajitteluvaiheeseen.