FI90256B - Menetelmä emäksisen massan pesemiseksi - Google Patents

Description

1 90256

Menetelmä emäksisen massan pesemiseksi

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää emäksisen selluloosa-massan pesussa, jolloin pesu toteutetaan yhdessä tai useammassa peräkkäisessä vaiheessa.

Useissa se 1luloosateo11ieuuden prosesseissa, esim. sulfaatti-massan ja kemiallis-mekaanisen massan valmistuksessa käytetään suunnattomia määriä suhteellisen kalliita kemikaaleja. Jotta nämä prosessit olisivat kannattavia, on välttämätöntä, että nämä kasittelykemikaa1it kierrätetään ja regeneroidaan niin suuressa määrin kuin mahdollista. Toinen, ja nyt jatkuvasti merkittävämpi, syy käsittelykemikaalien laajaksi kierrättämiseksi ovat keskus- ja paikallishallinnon viranomaisten antamat tiukat määräykset, kemikaalien alhaisista päästöistä ympäristöön.

Jotta saavutetaan sellaiset pesutulokset, jotka vastaavat näiden viranomaisten vaatimuksia, sijoitetun pääoman kustannusten on pitänyt muodostaa vastike käyttökuluja vastaan.

Niin kauan kuin energiahinta oli alhainen oli mahdollista lisätä pesuveden määrää sitä mukaa kuin vaatimukset pesun jäteveden häviöille tulivat tiukemmiksi. Tällöin oli mahdollista höyrystää näin saadut suuret vesimäärät. Nyt kun energian hinta on monin verroin korkeampi on ponnisteltava keskitetysti tehokkaampien pesulaitteiden ja tehokkaampien pesumenetelmien aikaansaamiseksi, jotka vapauttavat massan huomattavassa määrin sen käsittelykemikaaleista.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on vähentää pesuhäviöitä emäksisen massan pesussa.

2 90256

Esillä olevan keksinnön toinen tavoite on vapauttaa emäksinen seiluloosamassa natriumioneieta.

Esillä olevan keksinnön kolmantena tavoitteena on parantaa niiden aineiden erottumista emäksisestä selluloosamassasta, jotka myötävaikuttavat keinialliaeen hapentarpeeseen (COD) .

Nämä tavoitteet saavutetaan esillä olevan keksinnön mukaisesti emäksisen selluloosamassan pesussa sillä, että pesun aika-na yhdessä tai useammassa vaiheessa, pH-arvoa lasketaan pesu-vaiheessa tai ainakin yhdessä pesuvaiheista, jolloin edullisin reagenssi, joka lisätään pesuvaiheeseen tai useisiin pe-suvaiheieiin, on hiilidioksidi.

Esillä olevan keksinnön yhden toteutusmuodon mukaisesti pH alennetaan likipitäen arvoon 9.

Esillä olevan keksinnön toisen toteutusmuodon mukaisesti pH alennetaan hiilidioksidilla yhdessä tai useammassa pesuvai— heessa, jonka tuloksena saavutetaan niiden aineiden parantunut erottuminen massasta, jotka myötävaikuttavat kemialliseen hapentarpeeseen (COD).

Edullisin reagenssi massan parantuneen pesun toteuttamiseksi on hiilidioksidi, joka lisätään massan ja/tai massasuspension pesuun käytettävään pesuveteen ennen pesuvaiheita. Hiilidioksidi voidaan mahdollisesti lisätä myös itse pesuvaiheeseen.

Hiilidioksidi on erityisen edullinen reagenssi parantuneiden pesutulosten aikaansaamiseksi. Hiilidioksidi ei sisällä mitään ympäristölle haitallisia aineita, kuten klooria tai rikkiä .

Kuitenkin pH-arvon alentamiseksi voidaan lisätä muita happpo-ja, esim. rikkihappoa, joka ilman muuta sisältää rikkiä, koska massa, joka pestään esillä olevan keksinnön mukaisesti, on 3 90256 käsitelty ennen pesua sulfaattia sisältävällä käsittelyliuok-eella. Jos sitä käytetään, rikkihappo lisätään edullisesti yhdessä hiilidioksidin kanssa, jotta saavutetaan selvempi pH:n väheneminen. Tässä on mainittava, että pH ei saa pienetä liian paljon, koska silloin saattaa tapahtua ei-haluttuja reaktioita jäännösligniinin kanssa.

Ennen kaikkea massa, joka voidaan pestä käyttäen hiilidioksidin lisäystä tai muuta pH-arvoa pienentävää reagenssia, on havupuun ja lehtipuun sulfaattimassa ja myös kemiallis-mekaaninen massa, CTMP- ja CMP-massaa.

Koska pesutoimenpiteet normaalisti suoritetaan useissa vaiheissa, pH-arvoa pienentävä reagenssi lisätään yhteen tai useampaan vaiheeseen, jolloin reagenssia ei ainakaan lisätä ensimmäiseen pesuvaiheeeeen.

Tämän keksinnön erityisen edullisen toteutusmuodon mukaisesti pH-arvoa alennetaan esimerkiksi kolmen tai neljän pesuvaiheen viimeisessä vaiheessa likimain arvoon 5. Tässä tapauksessa voidaan myös käyttää hiilidioksidin lisäksi mineraa1ihappoa, erityisesti rikkihappoa.

Tämän keksinnön luonne ja sen näkökohdat tulevat helpommin ymmärrettäviksi liitteenä olevien piirustusten seuraavasta lyhyestä kuvauksesta ja niihin liittyvästä esityksestä.

Oheisissa piirustuksissa: kuvio 1 on kaavamainen esitys laboratoriolaitoksesta esillä olevan keksinnön käytäntöön panemiseksi; kuvio 2 on kaaviomainen esitys laboratorio la itoksesta massan vastavirtapesua varten; ja kuvio 3 on kaaviomainen esitys hieman muunnetusta laitoksesta emäksisen massan pesemiseksi neljässä vaiheessa.

4 90256

Tarkasteltaessa kuvioita viitenumero 51 kuviossa 1 osoittaa hiilidioksidin lähteen, joka on johdon 57 välityksellä yhteydessä rotametriin 52, manometriin 53 ja astiaan 54. Astian 54 pohja 58 on eintrattu kappale, joka jakaa lähteestä 51 tulevan kaasun hienoksi. Hiilidioksidin lisäämisen aikana astian 54 sisältöä sekoitetaan moottorilla 56 käytetyn eekoittimen 55 avulla.

25 g:aan kuivaa massaa lisättiin 200 ml mustalipeää. Seoksen annettiin seistä 48 tuntia.

Tämän jälkeen seos laimennettiin ionipoistetulla vedellä yhdeksi litraksi, te. massakoneentraatioon 2,5 %. Suspensiota sekoitettiin yksi tunti ennen kuin suodos poistettiin. Massaan kohdistettiin tämän jälkeen nelivaiheinen pesu. Kussakin vaiheessa massaan lisättiin ionipoistettua vettä massakon-sentraatioon 2,5 %, Kukin pesuvaihe kesti yhden tunnin, jolloin sitä sekoitettiin. Kaikki suodokset säilytettiin analyysiä varten. Natriumin määrä pesuvedessä määrättiin käyttämällä atomiabsorptiota ja COD Dr. Langen menetelmän mukaisesti.

Selostetussa koesarjassa hiilidioksidi lisättiin toiseen pe-suvaiheeseen 5, 10, 20 ja 40 minuutin aikana vastaavasti.

Hii1idioksidivirta oli vakio ja tasainen kaikissa kokeissa. Hiilidioksidin liukenemisen huonon tehokkuuden vuoksi näissä kokeissa C02:n määrää ei ole laskettu. Teollisissa ja muissa laitoksissa asiantuntijoille tutut laitteet voivat ilman muuta liuottaa hiilidioksidin pesuveteen ja massasuspensioon.

Taulukosta 1 ilmenee, että erottuneen natriumin kokonaismäärä on korkeampi, kun toiseen pesuvaiheeeeen lisätään C02:a. Vaikutus tulee selväksi jo siinä vaiheessa, jossa hiilidioksidi- + lisäys tapahtui, te. toisessa vaiheessa. Na erottuu tehokkaammin pH-arvon pienenemisen tuloksena, joka on seurausta C02:n lisäyksestä.

5 90256 COD-erottumistapahtuma on monimutkaisempi. COD: n erottunut kokonaismäärä on korkeampi lisättäessä C02:a toisessa pesu-vaiheessa. Kuitenkin vaikutus viivästyy ja parantunut pesute-ho ei tule esille ennen kuin kolmannessa pesuvaiheessa.

Ei ole selvää, miksi COD-erottuminen paranee tällä tavoin. Yksi mahdollinen selitys perustuu pintakemia 11iseen luonteeseen. Tällöin pätee seuraava: (RCOO>2 Ca -> RCOONa (RCOOH) hartsi- ja rasvahappoja co2 + h2o -> h2co3 2+ 2-

Ca + C03 -) CaCOg

CaCOg on vähemmän liukoinen kuin <RCOO)2Ca 6 90256

Taulukko 1 CC>2:n lisäys toisessa pesuvaiheessa (C02*virtaus vakio lisäyksessä) CO2 CO2 CO2 CO2 0 Näyte 5 min 10 min 20 min 40 min

Na <tot)

Na (1) 1,14 1,26 1,23 1,18 3,28

Na <1 + 2 )

Na (1) 1,10 1,21 1,19 1,16 1,22

Na <1+2+3)

Na (1) 1,13 1,25 1,21 1,17 1,24 pH < 2) 10,8 7,5 7,4 7,2 5,7 pH (4) 9,4 7,6 7,8 7,6 7,1 COD (tot) COD <1) 1,20 1,29 1,26 1,32 1,32 COD <l+2) COD (1) 1,11 1,13 1,13 1,12 1,07 COD (1+2+3) COD (1) 1,17 1,21 1,19 1,23 1,25

Na (tot) esittää erottuneen Na:n kokonaismäärän ja ensim-Na (1) mäiseseä pesuvaiheessa erottuneen Na:n osamäärää.

Vastaavasti allaoleva esimerkki esittää COD (1+ 2) ensimmäisessä ja toisessa vaiheessa yhteensä erot-COD (1) tuneen COD:n ja vaiheessa 1 erottuneen COD:n osamäärää .

7 90256

Vaiheessa 1 ei lisätty hiilidioksidia. pH<2) viittaa pH-arvoon toisen pesuvaiheen jälkeen.

Tilapäisesti erkautuu kalsiumkarbonaattia kalsiumin "epäakti-voituessa’'. Kalsiumsaippuat ovat luonteeltaan liukenemattomia, eivätkä muodosta lamellimaisia olomuotoja samassa määrin kuin natriumeaippuat. Pinta-aktiivisuus järjestelmässä lisääntyy, mikä parantaa orgaanisten aineiden poistumista.

On tehty koe pestä koivun kraft-maseaa vastavirtaan laboratoriomittakaavassa. Tämän kokeen tarkoituksena on päästä lähemmäksi täysimittakaavaisia olosuhteita käyttämällä vastavirta-menetelmää ja saada tälle koivun kraft-massan pesulle korkeampi eluaattipitoisuus kuin männyn kraft-massalla.

Pesuvaiheet on kaaviomaisesti esitetty kuviossa 2. Jatkuvuus-tilan vallitessa syötetään erä massasuspensiota ensimmäiseen pesuun vaiheeseen 61 ja pestään käyttämällä suodosta toisesta vaiheesta 62. Ensimmäisessä vaiheessa pesty massa syötetään tämän jälkeen toiseen vaiheeseen 62 ja pestään kolmannen vaiheen 63 suodoksella. Toisessa vaiheessa pesty massa syötetään tämän jälkeen kolmanteen vaiheeseen, jossa massa pestään neljännestä vaiheesta 64 saadulla suodoksella. Neljännessä vaiheessa massa pestään viidennestä vaiheesta 65 saadulla suo-doksella. Viidennessä tai viimeisessä vaiheessa 65 massa pestään ionipoistetulla vedellä.

Jokaisen erän pesuun käytettiin kaiken kaikkiaan 700 ml ioni-poistettua vettä pesunesteenä, Kunkin vaiheen pesu tehtiin mitta 1ieriössä ja massasuspensiota sekoitettiin useiden minuuttien ajan. Massaliete suodatettiin sitten käyttämällä Buechnerin suppiloa ja siitä erotettiin 700 ml suodosta.

Kutakin massasuspension 25 g:n erää kuivaa koivun kraft-massaa kohti sekoitettiin 100 ml mustalipeää. Suspension annettiin seisoa vähintään 2 päivää ennen kuin pesu aloitettiin vai- θ 90256 heella 61. Tänä aikana saavutettiin tai melkein saavutettiin tasapainotila.

Toteutettiin kaksi koesarjaa, toinen hiilidioksidin kanssa ja toinen ilman hiilidioksidia. Ensimmäisessä sarjassa ei käytetty lainkaan hiilidioksidia.

Jatkuvuustilaisen pesujärjestelmän muodostamiseksi pestiin 16 näytettä kussakin sarjassa. Erä no 1 pestiin ensin vaiheessa 61 käyttäen 700 ml ionipoistettua vettä. Saatu suodos 700 ml heitettiin pois. Erä no 1 siirrettiin sitten vaiheeseen 62 ja pestiin 700 ml:lla ionipoietettua vettä. Tästä saatu suodos 700 ml säilytettiin ja käytettiin erän no 2 pesunesteenä vaiheessa 61. Erän no 1 kolmannessa pesuvaiheessa 63 massa pestiin taas 700 ml :11a ionipoietettua vettä, saatu suodos 700 ml säilytettiin ja käytettiin pesunesteenä erää no 2 varten vaiheessa 62. Suodos erästä no 2 vaiheessa 62 käytettiin sitten erän no 3 pesunesteeksi vaiheessa 61. Suodos 700 ml vaiheesta 1 heitettiin pois. Sitten erä no 1 pestiin vaiheessa 64 700 ml:11a ionipoietettua vettä ja lopuksi vaiheessa 65 700 ml:11a ionipoistettua vettä. Suodokeet, 700 ml erästä no 1 vaiheessa 65 käytettiin sitten pesunesteenä seuraavaa erää varten. Tämän jälkeen ionipoietettua vettä lisättiin ainoastaan vaiheeseen 65 ja suodos tästä vaiheesta käytettiin seuraavan erän pesuun vaiheessa 64, jne. Kahdentoista ensimmäisen erän suodos vaiheesta 61 heitettiin pois. Sitten viimeiset neljä suodosta vaiheesta 61 säilytettiin, yhdistettiin vertailunäytteeksi ja analysoitiin.

Toisessa koesarjassa hiilidioksidia lisättiin vaiheeseen 65. Hiilidioksidi lisättiin pesun aikana, joka kesti muutaman minuutin ja tapahtui maesasuspension sekoituksen aikana ioni-poistettuun veteen. Jatkuvuustilaiset olosuhteet muodostettiin samalla tavoin kuin tehtiin vertailu koesarjassa ilman hiilidioksidia. Neljä viimeisintä suodosta vaiheen 61 kuudestatoista suodoksesta, jotka saatiin, yhdistettiin ja analysoitiin.

9 90256 Tämän lisäksi kaikkien vaiheiden suodoksien pH mitattiin, kun jatkuvuustila saavutettiin. Seuraavassa suodos 61 kuvaa suo-dosta vaiheessa 61, suodos 62 kuvaa suodosta vaiheesta 62, jne .

Taulukossa 2 on esitetty suodoaten pH-arvot sen jälkeen, kun jatkuvuustila on saavutettu.

Taulukko 2

Suodos pH ilman CC>2: ta pH CC>2:n kanssa 65 10,3 6,8 64 10,6 9,4 63 11,0 10,9 62 11,6 11,8 61 12,1 12,6

Pesty massa, te. massa eristä 12-16, yhdistettiin yhdeksi näytteeksi ja suodos 61 analysoitiin edelleen. Suodos 61 kuvaa neljää viimeistä vaiheesta 61 otettua ja keskimääräiseksi näytteeksi yhdistettyä suodosta kussakin sarjassa, jotka sisälsivät 16 erää. Tulokset euodoksen analyysistä on esitetty taulukossa 3 .

Taulukko 3 ilman CC^-ta CC^n kanssa

Na Cg/1) 3,59 3,81 2 +

Ca (g/1) 0,033 0,033 COD (g/l> 17,1 17,9 COD = kemiallinen hapentarve 10 90256

Tulokset massan analyysistä on esitetty taulukossa 4.

Taulukko 4 ilman CO2 : ta CC^n kanssa

Na (g/kg > 2,00 1,34 2 +

Ca (g/kg) 1,10 1,17 COD (g/kg) 10,19 9,37 DKM-uute (%) 0,10 0,08 DKM = dikloorimetaani CO2:n lisääminen viimeiseen pesuvaiheeseen on johtanut siihen, että enemmän natriumioneja ja COD:ta on tullut pestyä massasta. Kalsiumioninen pitoisuus ei ole muuttunut mainittavassa määrin. Uutepitoisuus (dikroorimetaani) massassa on alempi pesun jälkeen lisättäessä hiilidioksidia.

Kuviossa 3 on kuvattu muunnettu laitos massan pesua varten sulfaattikeitossa.

Kuvion 3 mukaan massa tulee keittokattilasta (ei esitetty) putkea 1 pitkin massakuoppaan 3. Putki 2 johtaa puhalluelauh-duttimeen. Massakuopassa 3 oleva massa laimennetaan heikolla (ohuella) lipeällä putkea 4 pitkin heikon lipeän säiliöstä 19. Massakuopassa 3 oleva sekoitin on merkitty viitenumerolla 5.

Massakuopasta 3 tuleva massa menee putkea 29 pitkin oksaseu-laan 6. Massa kulkee tämän jälkeen ensimmäiseen pesusuodatti-meen 15 ja tämän jälkeen kolmeen seuraavaan pesusuodattimeen 16, 17 ja 18. Suodos ensimmäisestä suodattimesta 15 kerätään heikon lipeän säiliöön 19 ja suodos kolmesta muusta suodattimesta pesulipeän säiliöihin 20, 21 ja 22 vastaavasti. Pesty massa lähtee neljännestä suodattimesta 18 viitenumeron 13 kohdasta. Kun massa siirtyy yhdestä suodattimesta seuraavaan, suodatinkakku jauhetaan kuivahajoi11imi 1la 8. Yhdestä suodattimesta tuleva suodos käytetään edeltävän suodattimen pesu- n 90256 nesteenä ja laimennusnesteenä samassa suodattimesea. Normaalisti viimeiseen suodattimeen 1Θ lisätään puhdasta vettä pe-suliuokseksi putkea 12 pitkin.

Keksinnön mukaisesti hiilidioksidia tuodaan putkiin 31 ja/tai 32 putkien 23 ja 24 kautta vastaavasti. Hiilidioksidi liukenee heti pesulluokseen ja johdetaan euodattimiin 17 ja 18 vastaavalla tavoin putkien 31 ja 32 läpi ja putkien 10 ja 11 läpi. Suodattimesta 16 tuleva suodos kulkee putkea 26 pitkin säiliöön 20. pH-anturilaite on sijoitettu joko säiliöön 20 tai putkeen 26, jolloin anturi valvoo valvonta- ja säätölaitteen välittäjänä hiilidioksidin syöttöä putkeen 31. Vastaavasti putkeen 27 tai säiliöön 21 on sijoitettu pH-anturιlaite, jolloin tämä anturi on yhdistetty ohjauslaitteeseen, joka ylläpitää pH-arvon ennalta määrätyllä tasolla asettelemalla CC^-lisäystä putken 24 kautta.

Viimeiseen pesusuodattimeen 18 lisätään vettä, jolloin tähän veteen on sekoitettu hiilidioksidia ja/tai rikkidioksidia.

Myös putkeen 28 voidaan sijoittaa pH-anturilaite.

On todettu, että on mahdollista vähentää pesuhäviöitä, laskettuna Na2SO^:na likimain 1 kg:lla panostettua hiilidiokei-dikiloa kohti. Sopiva määrä hiilidioksidia on likimain 6 kg maseatonnia kohti, jolloin on siis mahdollista vähentää pesu-häviötä 6 kg:11a massatonnia kohti.

Alentamalla pH-arvoa edelleen lisäämällä mineraalihappoa, edullisesti rikkihappoa ja alentamalla siten pH arvoon 6 tai pienemmäksi, saavutetaan vielä pienempiä pesuhäviöitä.

CTMP- ja CMP-masean valmistuksessa seiluloosamateriaali esi-käsitellään emäksisellä kas ittelylluokse 1la ja hienonnetaan yhdessä tai useammassa jauhimessa, tavallisesti levyjauhimis-sa. Massasuspensio kulkee tämän jälkeen seulatilaan. Siitä saatava kelpomassa siirtyy sitten pesulaitokeeen, esim. kuviossa 3 kuvatun tyyppiseen.

i2 90256 Käyttämällä tämän keksinnön mukaista menetelmää on mahdollista parantaa kaikkien emäksisten selluloosamassojen pesutuloksia siitä riippumatta, onko massa lehtipuu/havupuumassaa tai mitä tahansa muuta massatyyppiä esim. sokeriruokojätteestä tehtyä.

Esillä olevan keksinnön ei pidä katsoa rajoittuvan edellä kuvattuun ja piirustuksissa esitettyyn, monien muutosten ollessa mahdollisia ilman, että poiketaan oheisten patenttivaatimusten hengestä ja alueesta.

Claims (4)

1. Förfarande vid tvättning av alkalisk, cellulosahaltig massa, varvid tvättningen sker i ett eller flera konsekutiva steg, kannetecknat av att man sänker pH i tvättsteget eller minst ett tvättsteg med koldioxid. 25

1. Menetelmä emäksisen selluloosamassan pesussa, jolloin pesu toteutetaan yhdessä tai useammassa perättäisessä vaiheessa, tunnettu siitä, että pH-arvoa alennetaan pesuvai- 5 heessa tai ainakin yhdessä pesuvaiheessa hiilidioksidilla.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, kannetecknat av att .: man sätter koldioxiden tili stegets tvättvatten och/eller massasuspensionen omedelbart före tvättsteget. 30 3. Förfarande enligt patentkravet 2, varvid tvättningen sker i minst tvä steg, kännetecknat av att man sätter koldioxiden tili alla steg utom det första steget.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiilidioksidia lisätään vaiheen pesuveteen ja/tai massasuspensioon välittömästi ennen pesuvaihetta. 10

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, jossa pesu toteutetaan ainakin kahdessa vaiheessa, tunnettu siitä, että hiilidioksidia lisätään kaikissa vaiheissa paitsi ensimmäisessä vaiheessa. 15

4. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massa on sulfaattimassaa ja/tai kemiallis-me-kaanista (CTMP, CMP) massaa.

20 Patentkrav

4. Förfarande enligt patentkraven 1-3, kännetecknat av att 35 massan är sulfatmassa och/eller kemimekanisk (CTMP, CMP) massa.