FI85725B - Foerfarande foer delignifiering av cellulosamaterial. - Google Patents

Description

1 85725

Menetelmä selluloosa-ainesten delignifioimiseksi Käsiteltävänä oleva keksintö koskee menetelmää ligno-selluloosa-ainesten delignifioimiseksi paperinvalmistukses-5 sa käytettävän massan valmistamiseksi. Erityisesti se koskee kemiallisia massoja, jotka on valmistettu keittämällä selluloosa-aineksia delignifiointikykyisten kemiallisten reaktanttien läsnä ollessa.

On jo kauan pyritty parantamaan selluloosa-ainesten 10 keiton hyötysuhdetta impregnoimalla selluloosa-aines ennen keittoa peroksidiyhdistettä sisältävällä liuoksella.

DE-patenttijulkaisussa 873 649 (Degussa) esitetään, että selluloosa-ainesten esikäsittely peroksidiyhdistettä sisältävällä vesiliuoksella ennen sulfiitti- tai bisulfiitti-15 keittoa parantaa saadun massan vaaleutta. Saman massanvaaleu-den saavuttamiseksi tämä esikäsittely mahdollistaa myös keittämisen selluloosaa säästävissä olosuhteissa ei matalammassa lämpötilassa tai lyhyemmän ajan (sivu 2, rivit 51 - 59).

BE-patenttijulkaisussa 678 022 (Degussa) käsitellään 20 samanlaista menetelmää, jossa selluloosa-ainesten esikäsittely peroksidiyhdistettä sisältävällä vesiliuoksella suoritetaan voimakkaasti emäksisessä väliaineessa. Tämän patentin mukaisesti mainittu tekniikka edistää esikäsittelyn jälkeistä kemiallista keittoprosessia massan painosaannon 25 pysyessä samana (sivu 3, viimeinen kappale ja sivu 4, rivit 1-13).

Lähteessä Przeglad Papierniczy, voi. 33, elokuu 1977, W. Mroz ja W. Surewicz, "Modification of the kraft pulping process aimed at improving the color of the pulp" (s. 277-30 280) mainitaan, että sulfaattityyppisessä alkalikeitossa selluloosa-ainesten esikäsittely peroksidiyhdisteellä parantaa vain hieman massan vaaleutta ja mainitussa lähteessä osoitetaan, että tulokset paranevat esikäsittelemäl-lä impregnoimalla pelkistimillä, erityisesti hydratsiinil-35 la eikä hapettimilla.

2 85725

Mutta kaikkien näiden tunnettujen menetelmien haittana on, että niillä saadaan massaa, joka on pilkkoutunut pidemmälle eli viskositeetti on alempi ja painosaanto yleensä pienempi verrattuna tavanomaisten kemiallisten massojen vis-5 kositeetteihin ja saantoihin delignifiointiasteen ollessa sama.

Keksintö poistaa nämä tunnettujen menetelmien haitat tarjoamalla uuden menetelmän selluloosa-ainesten delignifioi-miseksi, joka mahdollistaa suuren delignifiointiasteen saa-10 vuttamisen ja samalla selluloosan tärkeimpien laatuominaisuuksien ja massan painosaannon pitämisen ennallaan.

Niinpä keksintö koskee menetelmää selluloosa-ainesten delignifioimiseksi, jonka ensimmäisessä vaiheessa selluloosa-ainesta käsitellään hapolla, toisessa vaiheessa 15 käsitellään ensimmäisestä vaiheesta saatua selluloosa-ainesta vetyperoksidilla emäksisessä väliaineessa ja kolmannessa vaiheessa keitetään toisesta vaiheesta saatu selluloosa-aines vähintään yhden kemiallisen reaktantin läsnä ollessa, joka on ryhmästä rikkipitoiset yhdisteet ja happi.

20 Sanonnalla "selluloosa-ainekset" tarkoitetaan keksin nön mukaisesti ligniinipitoisten kasvien fragmentteja, joita käytetään raaka-aineena paperiteollisuudessa. Esimerkkejä tällaisista aineksista ovat seuraavista saatavat fragmentit: puu, yksivuotiset ruohokasvit, kuten rehumai-25 lanen, yksisirkkaisiin kuuluvat kasvit, esim. viljakasveista saatava olki, bambu, esparto, ruo'ot ja kaislat sekä sokeriruoko, erityisesti sen jäte eli bagassi sokerin uuttamisen jälkeen. Keksintö on erityisesti sovellettavissa puufragmentteihin. Keksinnön mukaisessa menetelmässä sopi-30 via ovat kaikentyyppiset pihkapuut (havupuut) tai lehtensä varistavat puut (lehtipuut), joita voidaan käyttää paperiteollisuudessa. Erityisen sopivia ovat pihkapuuhake ja sahateollisuudessa syntyvät jätteet.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä happokäsittelyn 35 tehtävänä on erottaa selluloosa-aineksista metallit, joita ne tavallisesti sisältävät. Sopivia ovat vesiliuoksen 3 85725 muodossa kaikki epäorgaaniset tai orgaaniset hapot yksinään tai seoksena. Sopivia ovat vahvat epäorgaaniset hapot, kuten rikkihappo tai kloorivetyhappo. Ensimmäinen vaihe toteutetaan sopivasti metalli-ionien kompleksointiaineen 5 läsnä ollessa. Tällöin ovat erityisen sopivia seokset, jotka muodostuvat mainituista vahvoista epäorgaanisista hapoista ja orgaanisista hapoista, jotka ovat ryhmästä amino-polykarboksyyli- tai aminopolyfosfor.ihapot tai niiden al-kalimetallisuolat, jotka pystyvät kelatoimaan metalli-io-10 neja. Esimerkkejä sopivista aminopolykarboksyylihapoista ovat dietyleenitriamiinipentaetikkahappo, etyleenidiamii-nitetraetikkahappo, sykloheksaanidiamiinitetraetikkahappo ja nitrilotrietikkahappo. Dietyleenitriamiinipentaetikka-happo (DTPA) on suositeltava. Esimerkkejä aminopolyfosfoni-15 hapoista ovat dietyleenitriamiinipentametyleenifosfonihap-po, etyleenidiamiinitetra(metyleenifosfoni)happo ja nitri-lotri(metyleenifosfoni)happo. Dietyleenitriamiinipentame-tyleenifosfonihappo (DTMPA) on suositeltava.

Toimintaolosuhteet keksinnön mukaisen menetelmän 20 ensimmäisessä vaiheessa eivät ole ratkaisevia. Olosuhteet on määriteltävä kussakin yksittäistapauksessa selluloosa-ainesten tyypistä ja käsittelylaitteistosta riippuen.

Happo ja sen käyttömäärä on yleensä valittava siten, että väliaineen pH tulee olemaan alle 7, esim. alueella 25 0,5 - 6,5; erityisen edulliset pH-arvot ovat alueella 1,0 - 4,0.

Lämpötila ja paine eivät ole ratkaisevia ja sopivia ovat yleensä ympäristön lämpötila ja normaalipaine. Käsittelyn kesto voi vaihdella laajoissa rajoissa käytetyn lait-30 teiston tyypistä, hapon valinnasta, lämpötilasta ja paineesta riippuen, esim. 30 minuutista useaan tuntiin, kun käsittely tapahtuu liottamalla selluloosa-aineksia säiliössä, ja 1 - 120 minuuttia, kun käsittely tapahtuu per-kolointikolonnissa, johon selluloosa-ainekset on pakattu.

35 Keksinnön mukaisen menetelmän vaihtoehtoisessa to teuttamismuodossa selluloosa-aineksia voidaan käsitellä 4 85725 höyryllä ennen ensimmäistä vaihetta. Tällä käsittelyllä pyritään parantamaan seuraavia impregnointioperaatioita.

Keksinnön mukaisen menetelmän toisessa vaiheessa käytetyn vetyperoksidin tehtävänä on nopeuttaa selluloosa-5 ainesten delignifioitumista ja hidastaa hiilihydraattien pilkkoutumista seuraavassa keittovaiheessa. Vetyperoksidin optimikäyttömäärä riippuu selluloosa-ainesten lähteestä. Yleensä on käytettävä yli 0,1 g vetyperoksidia per 100 g kuivaa selluloosa-ainesta. Vetyperoksidimäärät, jot-10 ka ovat suurempia kuin 3 g/100 g kuivaa selluloosa-ainesta, ovat harvoin tarpeen nopean delignifioitumisen saavuttamiseksi. Vetyperoksidin käyttömäärät ovat yleensä 0,5 -2 g/100 g kuiva-ainetta. Parhaat tulokset on saavutettu peroksidimäärillä 0,7 - 1,5 g/100 g kuiva-ainetta.

15 Vetyperoksidia voidaan käyttää vedettömänä tai mie luummin vesiliuoksena, esim. kaupallisena vetyperoksidi-vesiliuoksena, jossa painopitoisuus on 25 - 90 g puhdasta vetyperoksidia per 100 g liuosta tai vetyperoksidin laimeana alkalivesiliuoksena, joka saadaan pelkistämällä happea 2 0 sähkökemia11i se st i.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä selluloosa-aineksia voidaan käsitellä alkalisella vetyperoksidilla lisäaineiden, kuten vetyperoksidin stabilointi- ja hajoamisen estoaineiden läsnä ollessa. Tällaisia lisäaineita ovat 25 esim. metalli-ionien epäorgaaniset tai orgaaniset kelatoin-tiaineet, kuten magnesiumsuolat, aminopolykarboksyylihapot tai vesilasilaatuinen natriumsilikaatti. Muita käyttökelpoisia lisäaineita ovat pinta-aktiiviset aineet, kostutus-aineet, aineet, jotka pystyvät suojaamaan selluloosaketju-30 ja depolymeroitumiselta, aktivointiaineet tai korroosion-estoaineet. Lisäaineiden määrä ei yleensä ylitä 1 % selluloosa-ainesten painosta laskettuna. Määrä on useimmissa tapauksissa 0 - 0,5 % näiden ainesten painosta laskettuna.

Keksinnön mukaisen menetelmän toisessa vaiheessa 35 muodostetaan alkalinen väliaine lisäämällä liukoisia, emäksisiä aineita. Yleensä voidaan käyttää ammoniakkia, alkali- 5 85725 tai maa-alkalimetallien epäorgaanisia karbonaatteja ja hydroksideja, kuten natrium-, kalium- tai kalsiumkarbonaat-tia ja natrium-, kalium- tai kalsiumhydroksidia. Sopivia voivat myös olla alkali- tai maa-alkalimetallioksidit tai 5 -peroksidit, kuten Na20, ^2^^, CaO ja CaC>2 ja peroksidit voivat osittain korvata prosessin toiseen vaiheeseen lisättävän vetyperoksidimäärän. Natriumhydroksidi on tavallisesti suositeltava, koska se on helposti saatavissa ja halpaa. Emäksisen aineen käyttömäärä valitaan siten, että 10 peroksidiliuoksen pH voidaan säätää alueelle 11 - 13,5, mieluiten 12-13.

Käyttöolosuhteet keksinnön mukaisen menetelmän toisessa vaiheessa voivat nekin vaihdella laajoissa rajoissa erityisesti riippuen selluloosa-aineksen tyypistä ja käy-15 tetyn laitteiston tyypistä. Niinpä paine toisessa vaiheessa voi vaihdella alueella 2 kPa - 10 MPa ja lämpötila alueella 17 - 107 °C (290 - 380 K). Käsittely toisessa vaihees-oksidilla alkalisessa väliaineessa suoritetaan yleensä aikana, joka on pidempi kuin kaksi minuuttia, mutta ei ylitä 20 180 minuuttia.

Keksinnön eräässä toteuttamismuodossa selluloosa-ainesta käsitellään alkalisella vetyperoksidilla nesteen ja puun painosuhteessa, joka ei ole suurempi kuin 2,5:1 ja on mieluiten 1:1 - 2:1. Tässä suositeltavassa toteuttamis-25 muodossa ensimmäisestä vaiheesta saatu selluloosa-aines impregnoidaan suljetussa reaktorissa esikuumennetun vety-peroksidialkaliliuoksen kera ja sitten liuoksen ylimäärä, joka ei ole impregnoinut selluloosa-aineksen, poistetaan reaktorista, joka tämän jälkeen kuumennetaan reaktioläm-30 potilaan.

Tässä suositeltavassa toteuttamismuodossa selluloosa-ainesta liotetaan vetyperoksidiliuoksessa ennen reaktiota yleensä enintään viisi minuuttia. Liotusaika ei kuitenkaan voi yleensä olla lyhyempi kuin 30 sekuntia.

35 Peroksidiliuoksen lämpötila valitaan useimmissa tapauksissa 5 - 20 °C korkeammaksi kuin reaktorissa vallitseva 6 85725 lämpötila, joka ylläpidetään 15-120 minuuttia kuumennusvai-pan avulla.Sopiva reaktiolämpötila on 37 - 87 °C (310 " 36° '

Parhaat tulokset on saatu lämpötilassa 50 °C (323 K) reaktio-aikana 45 minuuttia.

5 Keksinnön mukaisen menetelmän kolmannessa vaiheessa toisesta vaiheesta saatu selluloosa-aines keitetään alka-lisesti vähintään yhden kemiallisen reaktantin läsnä ollessa. Sanonnalla "kemialliset reaktantit" tarkoitetaan happamia tai emäksisiä, rikkipitoisia aineksia, esim. sellai-10 siä, joita käytetään paperimassateollisuuden tunnetuissa keitoissa, jotka tunnetaan natrium- tai magnesiumsulfiit-ti-, natrium-, magnesium- tai kalsiumbisulfiitti-, natrium-, magnesium- tai kalsiumvetysulfiitti- ja natriumsulfaatti-keittona eli kraftkeittona. Keittoihin kemiallisten reak-15 tanttien avulla luetaan myös happikeitot.

Keksinnön mukaisen menetelmän kolmannen vaiheen op-timikäyttöolosuhteet riippuvat erilaisista parametreistä, erityisesti selluloosa-aineksen lähteestä ja ne ovat kussakin yksittäistapauksessa helposti määritettävissä.

20 Keksinnön mukaisen menetelmän suositeltavassa to teuttamismuodossa selluloosa-aines pestään vedellä toisen ja kolmannen vaiheen välissä. Mainittu toteuttamismuoto toimii edullisesti, kun kolmannessa vaiheessa käytetään rikkipitoisia reaktantteja. Tällä pesulla on tarkoitus 25 poistaa selluloosa-aineksesta ainakin osa toisessa vaiheessa syntyneistä vesiliukoisista aineksista ja uuttaa jäljellä olevat vetyperoksiditähteet, jolloin vältytään kolmannessa vaiheessa eli keitossa käytettyjen rikkipitoisten reaktanttien tarpeettomalta hapettumiselta.

30 Keksinnön mukainen menetelmä mahdollistaa käsitel tävän selluloosa-aineksen delignifioitumisen huomattavan nopeuttamisen, mikä johtaa kolmannen vaiheen eli kemiallisilla reaktanteilla suoritetun keiton lyhenemiseen. Suurimpana etuna tästä on keittolaitteiston koon tuntuva pie-35 neneminen eli tapahtuu tilan ja kustannusten säästöä tai 7 85725 vaihtoehtoisesti saavutetaan määrätyllä keittolaitteistol-la suurempi tuotantoteho.

Keksintö mahdollistaa myös delignifiointiasteen pysyessä samana kemiallisten reaktanttien määrän tuntuvan 5 vähentämisen keittovaiheessa. Tämä johtaa kemiallisten reaktanttien huomattavaan säästöön ja vähentää ympäristön saastumista erityisesti kaasumaisilla ja nestemäisillä, rikkipitoisilla jätteillä käytettäessä rikkipitoisia kemiallisia reaktantteja.

10 Todettakoon lopuksi, että keksinnöllä voidaan pa rantunein painosaannoin ja siten pienemmin kustannuksin tuottaa kemiallisia massoja, joiden viskositeetti on suurempi kuin tekniikan tason menetelmillä tuotettujen massojen.

15 Seuraavien käytännön toteuttamisesimerkkien tehtä vänä on valaista keksintöä.

Ensimmäinen koesarja (kokeet 1 - 6R)

Kokeiden 1 - 6R, jotka kuvataan alla, tehtävänä on 20 osoittaa keksinnön edut, jotka saavutetaan selluloosa-ainesten kemiallisessa keitossa.

Koe 1: (keksinnön mukainen)

Loblolly-männystä (Pinus taeda) saatua puujauhoa (hiukkasjae, joka Tyler-standardiseulasarjaa käytettäessä 25 läpäisee 40 meshin seulan ja jää 60 meshin seulalle) käsiteltiin kloorivetyhapolla liottamalla puujauhoa 0,1 M HCl-liuoksessa neljä tuntia ympäristön lämpötilassa. Käytetyn vesiliuoksen painomäärä oli 40-kertainen käsitellyn puu-jauhon painoon verrattuna (ensimmäinen vaihe).

30 Ensimmäisestä vaiheesta saatu puujauho, jonka määrä vastasi 10 g kuiva-ainetta, syötettiin 200 ml:n reaktoriin, joka oli sisäpuolelta pinnoitettu polytetrafluorietyleenil-lä. Kun reaktori oli esikuumennettu 50 °C:seen (323 K) poly-etylc-eniglykolihauteessa, reaktoriin lisättiin 150 g vesi-35 liuosta, joka oli 0,04 M vetyperoksidin, 0,5 M natriumhydrok-sidin ja 0,001 M Mg++:n suhteen. Sitten reaktoria 8 8 S · v 5 kuumennettiin 30 minuutissa 80 C:seen (353 K) ja pidettiin tässä lämpötilassa 15 minuuttia. Sitten reaktori jäähdytettiin ja puujauho pestiin (toinen vaihe).

Tämän jälkeen suoritettiin sulfaattikeitto, jossa 5 toisesta vaiheesta saatu puujauho ja Na2S- ja NaOH-vesi-liuosta keitettiin ruostumatonta terästä olevassa labora-torioautoklaavissa, jonka tilavuus oli 450 ml ja joka oli varustettu sekoittimella (kolmas vaihe). Keiton käyttöolosuhteet olivat: aktiivista alkalia keittolipeässä 20 g 10 Na20/litra keittolipeää, keittolipeän sulfiditeetti 25 %, keittolipeän ja kuivan puujauhon painosuhde 40:1, lämpötila ja kesto: kuumennus ympäristön lämpötilasta 170 °C: seen (443 K) 90 minuuttia, pito 170 °C:ssa (443 K) 52,5 minuuttia.

Koe 2R (vertailu) 15 Olosuhteet tässä vertailukokeessa olivat samat kuin kokeessa 1 sillä erolla, että ensimmäistä käsittelyvaihetta ei suoritettu.

Koe 3R (vertailu)

Sama kuin koe 1 sillä erolla, että toista käsittely-20 vaihetta ei suoritettu.

Kokeet 4r ja 6R (vertailu) Nämä olivat tavanomaisia sulfaattikeittoja. Vaiheita 1 ja 2 ei suoritettu, mutta käyttöolosuhteet olivat muuten samat kuin kokeessa 1. Kokeissa 5R ja 6R keittoaika 170°C:ssa 25 (443 k) pidennettiin kuitenkin 60 ja vastaavasti 75 minuut tiin.

Keittovaiheen päätyttyä saadusta massasta analysoitiin kolme suuretta: kappaluku, kokonaispainosaanto ja viskositeetti. Analyyseissä käytettiin seuraavia standardime-30 netelmiä:

Kappaluku: TAPPI-standardi T236,

Viskositeetti: TAPPI-standardi T230.

Saadut tulokset ilmenevät taulukosta I.

85725

Taulukko I

Koe Käyttöolosuhteet Saadun massan ka- nro rakterisointi 5 ------- 1. 2. 3. vai- 3. vai· Kappa- Koko- Visko- vaihe vaihe he sul- heen luku nais- sit.

HC1 H2°2 faatti- kesto saanto (mPa.s) keitto min 10 1 kyllä kyllä kyllä 52,5 34,5 46,1 19,4 2R ei kyllä kyllä 52,5 28,3 41,5 9,4 3R kyllä ei kyllä 52,5 53,8 48,4 22 ,1 4R ei ei kyllä 52,5 54,4 48,1 18,6 5 R ei ei kyllä 60 45,2 46,9 16,4 6R ei ei kyllä 75 30,5 45,3 15,1

Kokeen 1 tulosten ja kokeiden 2R, 3R ja 4R tulosten 20 vertailu osoittaa odottamattoman synergistisen vaikutuksen massan viskositeettiin viimeisenä olevan keittovaiheen jälkeen käytettäessä keksinnön mukaista ensimmäistä ja toista vaihetta. Havaitaan lisäksi, että keksinnön mukaisen menetelmän kahden ensimmäisen vaiheen peräkkäinen käyttö tekee 25 myös täysin yllättävällä tavalla mahdolliseksi estää massan viskositeetin tuntuva pieneneminen, mikä johtuu hapettimen käytöstä. Verrattaessa testiä 1 testiin 4R voidaan havaita, että keksinnön mukaisen menetelmän mukaan valmistetun massan viskositeetti on jopa parantunut.

30 Kokeet 5R ja 6R olivat vertailukokeita, jotta voi taisiin määrittää pelkästään keittovaiheella (tekniikan tason menetelmän mukaisesti) delignifioitujen massojen pai-nosaanto ja viskositeetti, kun delignifiointiaste (mitattuna kappalukuna) oli sama kuin kokeessa 1. Keksinnön etu 35 on havaittavissa välittömästi kemiallisen keiton ajasta.

On myös ilmeistä, että keksinnön mukainen menetelmä 10 85725 tuottaa paremman viskositeetin ja suuremman painosaannon omaavia massoja.

Toinen koesarja (kokeet 7 - 11R)

Myös kokeiden 7-11R, jotka kuvataan alla, tehtävänä 5 on osoittaa keksinnön vaikutus selluloosa-ainesten kemiallisen keiton suorituskykyyn.

Koe 7 (keksinnön mukainen) Näissä kokeissa 300 g Loblolly-männystä (Pinus taeda) saatua puuhaketta asetettiin vaipoitettuun lasireaktoriin, 10 joka oli varustettu nesteenpitävällä kannella. Kannessa oli kaksi aukkoa siten, että toinen oli yhdistetty vakuumipump-puun ja toisen kautta voitiin työntää putkimainen koetin reaktorin pohjalle. Tämä koetin oli yhdistetty reaktant-tien varastosäiliöön, joka puolestaan oli yhteydessä ulko-15 ilmaan tai vakuumipumppuun kolmitiehanan välityksellä.

Sitten hake upotettiin ympäristön lämpötilassa vesi-liuokseen, joka oli 0,003 M Na^DTPA:n suhteen ja 0,1 N rikkihapon suhteen imemällä liuos reaktoriin vakuumiputkiston synnyttämän vakuumin avulla. Käytetyn vesiliuoksen paino-20 määrä oli kahdeksan kertaa suurempi kuin kuivan puun pai-nomäärä. Nelituntisen impregnoinnin jälkeen suoritettiin kolme pesujaksoa, kukin kahden tunnin pituinen, pesuvedellä, jonka painomäärä oli kahdeksan kertaa suurempi kuin kuivan puun painomäärä (ensimmäinen vaihe).

25 Sitten reaktoriin lisättiin vesiliuos, joka oli 0,3 M

I^C^rn, 0,5 M NaOHrn ja 0,001 M Mg++:n suhteen ja esikuumen-nettu 50 °C:seen (323 K). Liuosta käytettiin painomääränä joka oli kuusi kertaa suurempi kuin kuivan puun painomäärä. Kaksiminuuttisen impregnoinnin jälkeen keittolipeän 30 ylimäärä imettiin pois reaktorista putkimaisen koettimen kautta. Sitten reaktion annettiin tapahtua höyrytaasissa 45 minuuttia kuumentamalla reaktoria vaipan kautta kiertävällä vedellä, joka oli termostoitu 50 °C:seen (323 K) (toinen vaihe).

35 Sitten toisesta vaiheesta saadulla hakkeella suori tettiin tavanomainen sulfaattikeitto nestefaasissa 11 85725 ruostumatonta terästä olevassa reaktorissa, johon syötettiin lämpöä asettamalla reaktori lämpökaappiin. Sulfaatti-keiton käyttöolosuhteet olivat: aktiivisen alkalin kokonaispitoisuus keittolipeässä 20 % Na20:ksi laskettuna, 5 keitto] ipeän .su 1 f iditeetti 25%, keittolipeän ja kuivan puun painosuhde 5:1, lämpötila ja kesto: kuumennus 170 °C:seen (443 K) 90 minuutissa ja sitten 45 minuuttia 170 °C:ssa (443 K) .

Koe 8R (vertailu)

Olosuhteet olivat samat kuin kokeessa 7 sillä erol-10 la, että ensimmäistä käsittelyvaihetta ei suoritettu.

Koe 9R (vertailu)

Sama kuin koe 7 sillä erolla, että toista käsittelyvaihetta vetyperoksidilla ei suoritettu.

Kokeet 10R ja 11R (vertailu) 15 Näissä kokeissa suoritettiin vain kolmas vaihe eli tavanomainen sulfaattikeitto samoissa olosuhteissa kuin kolmas vaihe kokeessa 7. Kokeessa 11R aktiivisen alkalin osuus korotettiin kuitenkin 26 %:iin Na20:ta.

Keittovaiheen päätyttyä saadusta massasta analysoi-20 tiin samat suureet ja samoin menetelmin kuin kokeissa 1 - 6R lukuunottamatta viskositeettia.

Tulokset ilmenevät taulukosta II.

12 85725

Taulukko II

Koe Käyttöolosuhteet Saadun massan ka- nro rakterisointi 5 ------ 1. 2. 3. vai- Aktiivi- Kappa- Kokonais- vaihe vaihe he sul- alkali- luku saanto DTPA H2°2 pit. 3. (paino-%) keitto vaihees- ; sa % ! 10 | i _____I_ 7 kyllä kyllä kyllä 20 34,9 46,4 8R ei kyllä kyllä 20 42,9 45,0 9R kyllä ei kyllä 20 52,2 48,2 10R ci ci kyllä 20 60,3 50,2 1 1R ei ei kyllä 26 34,3 45,5 »- f ---r _ 1 1 _-I--- — 1_ 20 Keksinnön mukaisen menetelmän mukaisesti suoritetun kokeen 7 tulosten ja kokeen 11R tulosten vertailu osoittaa, että delignifiointiasteen ollessa sama keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan keiton jälkeen suuremman painosaan-non omaavaa sulfaattimassaa.

25 Kokeet 7, 8R, 9R ja 10R osoittavat, kuten ensimmäi nenkin koesarja, että kahden ensimmäisen vaiheen yhdistelmällä aikaansaadaan keksinnön mukaisessa menetelmässä odottamaton synergistinen vaikutus.

Kolmas koesarja (kokeet 12 ja 13) 30 Kokeiden 12 ja 13, jotka ovat molemmat keksinnön mu kaisia, tehtävänä on osoittaa määrätyn keksinnön mukaisen toteuttamismuodon edut, jossa menetelmän toisen ja kolmannen vaiheen välissä on selluloosa-aineksen vesipesu.

Menetelmän ensimmäinen ja toinen vaihe olivat samat 35 kuin yllä kuvatussa toisessa koesarjassa.

13 85725

Kokeessa 12 menetelmän kolmas vaihe toteutettiin välittömästi, mutta kokeessa 13 suoritettiin kolme pesujaksoa kuumalla vedellä siten, että jokaisen jakson pituus oli kaksi tuntia ja käytetyn veden painomäärä oli kahdek-5 san kertaa suurempi kuin kuivan puun painomäärä.

Kolmannessa vaiheessa impregnoitiin sulfaattikeit-tolipeällä siten, että toimintaolosuhteet muodostuivat seu-raaviksi: aktiivinen alkali 20 % Na20:na ilmaistuna, sulfi-diteetti 25 %, keittolipeän ja kuivan puun painosuhde 5:1, lämpötila ja kesto: kuumennus 170 °C: seen (443 K) 80 minuutissa ja sitten 30 minuuttia 170 °C:ssa (443 K).

Keiton päätyttyä saatu massa analysoitiin kuten esimerkkien ensimmäisessä koesarjassa. Tulokset ilmenevät taulukosta III.

15 Taulukko III

Koe Käyttöolosuhteet Saadun massan ka- nro rakterisointi 1. 2. Väli- 3. Kappa- Kokonais Visko- 20 vaihe vaihe pesu vaihe luku saanto sit.

DTPA H202 sulfl (paino-% (mPa.s) keitto 25-------- 12 kyllä kyllä ei kyllä 47,1 47,6 45,8 13 kyllä kyllä kyllä kyllä 43,1 47,9 47,6 Nämä tulokset korostavat välipesuoperaation etuja 30 keksinnön mukaisen menetelmän toisen ja kolmannen vaiheen välissä.

Tulokset osoittavat välipesun edullisen vaikutuksen delignifiointiasteen kasvuun samalla kun painosaanto ja massan viskositeetti voidaan ylläpitää entistä tehok- 35 kaammin.

14 85725

Neljäs koesarja (kokeet 14 - 16)

Keksinnön mukaisten kokeiden 14-16 tehtävänä on osoittaa pH:n vaikutus vetyperoksidikäsittelyn aikana keksinnön mukaisen menetelmän toisessa vaiheessa. Nämä kokeet 5 suoritettiin Loblolly-männystä (Pinus taeda) saadulla puu-jauholla samoissa käyttöolosuhteissa kuin ensimmäisessä koesarjassa sillä erolla, että toisessa vaiheessa vaihdeltiin NaOH:n määriä siten, että pH vaihteli tässä vaiheessa alueella 10,1 - 12,9 reaktion käynnistyessä.

10 Tulokset ilmenevät taulukosta IV.

Taulukko IV

Koe Käyttöolosuhteet Saadun massan ka- nro rakterisointi ^ 1. 2. | 2. vai- 3. vai- Kappaluku Kokonais- i vaihe vaihe ' heen he saanto happo lähtö- sulf. (paino-%) pH keitto 20------- 14 kyllä kyllä 10,1 kyllä 44,8 46,9 15 kyllä kyllä 11,8 kyllä 38,2 46,7 16 kyllä kyllä 12,9 kyllä 35,5 46,2 __1 1 __ 25 Edullisin kappaluku saavutettiin kokeessa 16, jossa pH oli 12 - 13 toisessa vaiheessa. pH:n kasvu ei merkitsevästi alentanut saantoa.

Claims (10)

85725 P atentt i vaa t imuk set

1. Menetelmä selluloosa-ainesten delignifioimisek-si, tunnettu siitä, että sen ensimmäisessä vai- 5 heessa selluloosa-ainesta käsitellään hapolla, toisessa vaiheessa käsitellään ensimmäisestä vaiheesta saatua selluloosa-ainesta vetyperoksidilla emäksisessä väliaineessa ja kolmannessa vaiheessa keitetään toisesta vaiheesta saatu selluloosa-aines vähintään yhden kemiallisen reaktantin 10 läsnä ollessa, joka on ryhmästä rikkipitoiset ainekset ja happi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen vaihe toteutetaan pH:ssa 1-4.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen vaihe toteutetaan epäorgaanisen hapon läsnä ollessa.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen vaihe toteu- 20 tetaan metalli-ionien kompleksointiaineen läsnä ollessa.

5. Jonkin patenttivaatimukseni - 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kolmantena vaiheena on sulfaattikeitto.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1- 5 mukainen menetel-25 mä, tunnettu siitä, että toinen vaihe toteutetaan lähtö-pH:ssa 12 - 13.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1- 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen vaihe toteutetaan lämpötilassa 40 - 80 °C (313 - 353 K) 10 - 60 minuuttia.

8. Jonkin patenttivaatimuksen l - 7 mukainen menetel mä, tunnettu siitä, että toinen vaihe toteutetaan vetyperoksidimäärällä 0,5-2 g/100 g kuivaa selluloosa-ainesta ja keittolipeän ja puun painosuhteessa 1:1 - 2:1.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 8 mukainen menetel-35 mä, tunnettu siitä, että vetyperoksidi käytetään toisessa vaiheessa vesiliuoksena.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että selluloosa-aineksena on puuhake, joka on pihkapuuhaketta. 16 85725