FI91289B - Menetelmä ja laitteisto massan valkaisemiseksi - Google Patents

Description

91289

Menetelmä ja laitteisto massan valkaisemiseksi Tämän keksinnön kohteena on menetelmä massan valkaisemisek-si, jossa hapetettu massa läpikäy vaiheittain hapetuksen pe-suvaiheen, sekoituksen, alkaliseen uuttoliuokseen, uuton ja uuttovaiheen pesuvaiheen, ja jossa viimeksi mainitusta pesu-vaiheesta saatua jätelientä kierrätetään valkaisuprosessin aikaisempaan vaiheeseen.

Osa uuttojäteliemestä kierrätetään kemiallisen massan valkaisun yhteydessä yleensä lämmön talteenottamiseksi ja happaman kloorausjäteliemen korvaamiseksi. Kierrätetty uuttojä-teliemi lisätään kloorattuun massan siinä vaiheessa, kun se pesurisuihkujen kautta poistuu kloorausvaiheen pesurista ja tämä kierrätetty jäteliemi kulkeutuu massan mukana takaisin uuttovaiheeseen (Histed, J.A. ja Nelson, Jr., G.G.: The Bleaching of Pulp", R.P. Singh, Ed., 3rd Edition, TAPPI Press, Atlanta, 1979, s. 393; Histed, J.A. ja Nicolle, F.M.A., Pulp Paper Mag. Can. 74(5) T171 (1974); Wartiovaara, I., Paperi ja Puu 62(5) 319 (1980); ja Wartiovaara, I., Pulp Paper Can. 81(7) T167 (1980)).

Alalla on myös aiemmin ollut tunnettua (Burkart, L.F., Paper Trade J. 156(2) 33 (1972), ja Azad, A.M. ja Burkart, L.F.,

Tappi 59(4) 140 (1976)) käyttää natriumhydroksidilla vahvistettua kierrätettyä lientä ensimmäisen uuttovaiheen uutto-liemenä. Tämän on todettu vähentävän uuttovaiheessa käytettävän natriumhydroksidin määrää noin 16 %:lla.

Tämän keksinnön tarkoituksena on parantaa prosessia ja laitteistoa kemiallisen massan valkaisukäsittelyn uuttovaiheen tarvittavan kemikaalimäärän vähentämiseksi.

2

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että massa läpikäy ylimääräisen pesuvaiheen hapetuspesuvaiheen jälkeen ennen sekoitusta alkaliseen uuttoiluokseen ja että uuttovaiheen pesuvaiheesta saatu jäteliemi kierrätetään massaan välittömästi hapetuspesuvaiheen jälkeen.

Keksinnön mukaan valkaisuprosessiin, jossa massaa vuorotellen käsitellään hapetusvaiheessa, hapetuksen pesuvaiheessa, alkaliliuoksen sekoitusvaiheessa (yleensä natriumhydroksidia ja höyryä) ja uuttovaiheessa, jota seuraa uuton pesuvaihe, aikaansaadaan täten parannus sillä, että hapetuksen pesuvaiheen ja sekoitusvaiheen väliin lisätään yksi ylimääräinen pesuvaihe. Uuton pesuvaiheesta saatu jäteliemi kierrätetään massaan välittömästi hapetuksen pesuvaiheen jälkeen. Lisäpe-suvaiheesta saatu jäteliemi kierrätetään käytettäväksi hapetuksen pesuvaiheessa.

Keksinnön kohteena on myös valkaisulaitteisto, joka sisältää hapetustornin, hapetuspesurin, elimet höyryn ja aikaiiuutto-liuoksen sekoittamiseksi massaan, uuttotornin, uuttopesurin sekä johdon uuttopesurin jäteliemen kierrättämiseksi laitteistossa. Laitteistolle on tunnusomaista se, että hapetuspesurin ja sekoituselimien välissä on ylimääräinen pesuri, että laitteisto käsittää johdon mainitun ylimääräisen pesurin jäteliemen kierrättämiseksi hapetuspesuriin ja että uuttopesurin jäteliemen kierrätysjohto on kytketty laitteiston kohtaan, joka on hapetuspesurin ja mainitun ylimääräisen pesurin välissä.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin viit-tamalla oheisiin kuvioihin, joissa: 3 91289 KUVIO 1 on yksinkertaistettu virtauskaava tavanomaisen valkaisulaitoksen, jossa uuttovaihe seuraa klooraus-vaihetta, kiertojärjestelmästä.

KUVIO 2 on kuvion 1 tapainen virtauskaava, joka esittää tämän keksinnön mukaista parannettua versiota.

Kuvioiden 1 ja 2 tarkka kuvaus: Tässä kuvattu klooraus käsittää kloorausvaiheen eri muodot, jossa k1ooridioksidi korvaa kloorin osittain tai kokonaan. Kloori ja klooridioksidi ovat esimerkkejä hapettavista kemikaaleista, joita voidaan käyttää ennen uu11ovai he11a. Jokaista uu11ovaihe11a, jota edeltää hapettava vaihe, voidaan parantaa tämän keksinnön avulla.

Tarkemmin kuvattuna, kuten kuviossa 1 on esitetty, sisältyy kierrätysvaiheella varustettuun tavanomaiseen kloorivalkaisujärjestelmään klooraustorni 10, putket 12, jotka johtavat k 1oorauspesuriin 14, putket 16, jotka johtavat sekoittimeen 18, jossa alkaliliuos ja höyry sekoitetaan massaan, ja lisäksi kuljetusputki 20 uuttotorniin 22 ja kuljetusputki 24 uuttovaiheen pesuriin 26. Menetelmiä, 28, tarvitaan uuttovaiheen pesurista 26 tulevan liemen kuljettamiseksi kloorausvaiheen pesuriin 14.

Tämä keksintö esitetään kuviossa 2, joissa viitenumerot ovat samat kuin kuviossa 1. On kuitenkin huomioitava, että kuviossa 2 esitetään lisäksi pesuri 30, joka on sijoitettu kloorauspesurin ja sekoittimen 18 väliin. Tässä tapauksessa kierrätetään uuttopesurin 26 jäteliemi 4 linjan 28 kautta massaan pesurien 14 ja 30 välisen kohdan kautta. Tässä kohdassa on eduksi käyttää turbulens-silähdettä kunnollisen sekoituksen varmistamiseksi. Lisäpesurista 30 saatu jäteliemi kierrätetään klooraus-pesuriin 14 linjan 32 kautta.

Lisäpesurin 30 suihkuihin käytetty jäteliemi saadaan linjan 34 kautta ja se voi olla uu11ojäte1 ientä tai vettä (ei kuvassa). Pesuvaihe on tärkeä, sillä se poistaa NaHCO^sn ja CC^in (yhdessä NaCl:n kanssa), jotka ovat muodostuneet klooratun massan ja uuttojäteliemen välisessä reaktiossa. Mikäli NaHCO^ ja CC>2 jäävät massaan, ne kuluttavat, siitä kuitenkaan hyötymättä, suuren osan uuttovaiheen kemikaalipanoksesta.

Esimerkki 1

Esimerkissä 1 kuvataan natriumhydroksidisäästöjä, jotka ovat mahdollisia pesemällä uuttojäte 1ieme11ä käsitelty massa.

Kuusisulfaattimassaa (Kappa-luku 27,5) kloorattiin, pestiin hyvin ja puristettiin 20%:n koostumukseen. Massa laimennettin tämän jälkeen 10%:iin ensimmäisestä uutto-vaiheesta saadun liemen avulla. Tähän tarvittiin 5 ml kierrätettyä lientä jokaista massagrammaa kohden. Tämä 5 ml/g olisi myös voitu lisätä siten, että se korvaisi massaan liittyvän liemen tai yksinkertaisesti laimenta-mallla massa ohuemmaksi. Uuttojäte 1iemen, jonka lämpötila oli 60°C, annettiin vaikuttaa massaan 5 minuuti.n ajan. Massa pestiin vedellä ja uutettiin nestemäisellä alkalilla. Toinen näyte kloorattiin, pestiin huolelli- 5 91289 sesti ja puristettiin 20%:n koostumukseen. Massa laimennettiin tämän jälkeen 10%:n koostumukseen ensimmäisestä uuttovaiheesta saadun jäteliemen avulla. Uuttojäte 1ie-men, jonka lämpötila oli 60°C annettiin vaikuttaa massaan 5 minuutin ajan, alkalia lisättiin ja uutto saatettiin loppuun. Tarkistusnäytteenä käytettiin massanäytet-tä, joka pesun ja kloorauksen jälkeen uutettiin ilman esikäsittelyä. Kaikki 3 näytettä valkaistiin tämän jälkeen osittaisen DED-järjestelmän mukaan.

Kun liemen kierrättämistä ja pesua käytettiin tämän keksinnön mukaan, voitiin lopullinen 89%:n vaaleus saavuttaa helposti, vaikka E1-vaiheen kemikaalikulutusta vähennettiin kolmanneksella, kuten taulukosta 1 käy ilmi. Tavanomaisessa kierrossa, jossa kiertolientä ei pestä pois massasta, ei voitu todeta etuja CE Kappa-luvun tai NaOH:n kulutuksen suhteen.

TAULUKKO 1 6 -liemen NaOH-panos CE ISO Vaaleus kierto uuttovaiheessa Kappa- % % uunikuivatusta luku D2 ___massasta________ ____

Ei kiertoa 3,0 5,A 81,0 89,5 2.0 6,1 76,7 1.0 9,0 56,5 84,6

Tavallinen 3,0 5,5 81,4 89,6 kierto 2,0 5,8 76,6 87,9 (ei pesua) 1,0 8,4 60,7 85,5

Kierto ja 3,0 5,1 82,2 89,9 sitä seu- 2,0 5,3 81,7 89,6 r a av a_pesu 1 , 0____________5,8___7 9,6_88,7

Valkaisematon massa: Musta sulfaattimassa, Kappa-luku 27,5 C-vaihe: 5,5% C1 2 uunikuivatusta massasta, 45 min 25°C:ssa, 3,5%:n koostumus E-vaihe: 90 min 70°C:ssa, 10%:n koostumus

D1-vaihe: 1% C102 jaa 0,55% NaOH

uunikuivatusta massasta; 3 h 60 °C:ssa, 10%: n koostumus E2-vaihe: 1% NaOH uunikuivatusta massasta; 1 h 60°C:ssa; 10%:n koostumus D2-vaihe: 0,5% NaOH uunikuivatusta massasta; 3 h 60°C:ssa; 10%:n koostumus 7 91289

Kierrättämiseen käytetty uuttojäteliemi valmistettiin uuttamalla samaa kloorattua massaa 3%:lla NaOH:ta uuni-kuivatusta massasta laskettuna.

Esimerkki 2

Taulukosta II käy ilmi, että esimerkissä 1 todeksi osoitetut alkalisäästöt saavutetaan, kun kiertojärjes te1mä saavuttaa vakaan tilan.

Ajossa 1 käytettiin erästä kuusisulfaattimassaa (Kappa-luku 27,5), joka kloorattiin, pestiin huolellisesti ja uutettiin (3,0% NaOHita uunikuivatusta massasta) ilman esikäsittelyä. Ajossa 2 käytettiin toista samasta massasta peräisin olevaa näytettä, joka kloorattin, pestiin huolellisesti ja puristettiin 20%:n koostumukseen. Tämän jälkeen massa laimennettiin Ajon 1 uuttovaiheesta saadulla uuttojäteliemel1ä. Uuttojäteliemen annettiin lämpötilassa 60°C vaikuttaa massaan 5 minuutin ajan.

Massa pestiin vedellä ja uutettiin ainoastaan 2%:lla NaOH:ta uunikuivasta massasta. Ajossa 3 käytettiin samasta massasta peräisin olevaa kolmatta näytettä, joka kloorattiin, pestiin huolellisesti ja puristettiin 20%:n koostumuksen. Tämän jälkeen massa laimennettiin Ajosta 2 saadulla uuttojätelieme11ä. Massa pestiin jälleen vedellä ja uutettiin ainoastaan 2%:lla NaOHrta uunikuivasta massasta. Menetelmä, jossa edeltävän ajon lientä käytettiin hyväksi, toistettiin. Taulukosta II käy ilmi, että CE Kappa-luku säilyy ennallaan vaikka NaOH-panostus ta vähennetään 3,0%:sta 2%:iin uunikuiva-tusta massasta Ajoissa 2, 3 ja A.

8

Ajossa 5 käytettiin mass anäyte11ä, joka kloorattiin, pestiin huolellisesti ja uutettiin ainoastaan 2%:lla NaOH:ta uunikuivatusta massasta. CE Kappa-luku oli korkeampi kuin keksinnön mukaisessa, jäte 1iemikiertoa ja pesua hyväksikäyttävässä kokeessa.

Tämän keksinnön mukainen 2%:n NaOH-panos uunikuivasta massasta laskettuna vastaa selvästi tavalliseen tapaan käytettyä 3%:a NaOH:ta.

TAULUKKO II

Prosessi- Ajo Kiertoon NaOH-panos CE

tyyppi nro käytetty uuttovaiheessa Kappa- jäteliemi % uunikuivatusta luku _________massas ta____

Taval- 1 Ei kiertoa 3,0 4,3 linen

Kierto/ 2 Ajosta 1 2,0 4,3

Pesu

Kierto/ 3 Ajosta 2 2,0 4,1

Pesu

Kierto/ 4 Ajosta 3 2,0 4,0

Pesu

Taval- 5 Ei kiertoa 2,0 5,2 linen________________

Olosuhteet: Kuten Taulukon I alaviitteessä.

9 91289

Esimerkki 3 Tässä esimerkissä esitetään, etteivät aika- ja lämpö-tilamuutokset käsiteltäessä kloorattua massaa kierrätetyllä uuttojäteliemellä vaikuta menetelmän lopputulokseen.

Esimerkissä käytettiin kuusisu1 faa11imassaa (Kappa-luku 27,5), joka kloorattiin, pestiin huolellisesti ja puristettiin 20%:n koostumukseen. Massa laimennettiin tämän jälkeen 10%:n koostumukseen ensimmäisestä uuttovaihees-ta saadun jäteliemen kanssa. Klooratun massan ja kierrätetyn uuttojäteliemen väliselle reaktiolle valittiin aika- ja lämpötilayhdistelmä. Massa pestiin vedellä ja uutettiin tämän jälkeen 2,0%:lla NaOH:ta uunikuivatusta massasta laskettuna. Koe toistettiin eri klooratun massan ja kierrätetyn uuttojäteliemen välisen rektion alkaja 1ämpöti 1ayhdistelmillä.

Taulukosta III käy ilmi, että käyttökelpoinen reaktio klooratun massan ja kierrätetyn uuttojäteliemen välillä saavutetaan 30 sekunnin ajalla lämpötiloissa 25°C ja yli. Tässä on tärkeää se, että reaktio voidaan toteuttaa putkessa eikä erityistä reaktioastiaa tarvita.

TAULUKKO III

1 o

Kierrätetty uu11ojäte 1ierai Lämpötila Kontaktiaika CE

°C min Kappa- 1 uku 25 0,5 3,9 60 0,5 A, 0 60 1,0 4,0 60 5,0 4.1 ___60___10,0______3_j_9_ C-ja E-vaiheiden olosuhteet: Kuten Taulukon I alaviitteessä.

Esimerkki 4

Pienen k1ooridioksidimäärän lisäämistä massaan klooraus-vaiheessa käytetään yleisesti minimoimaan kloorauksen selluloosalle aiheuttamat haitat.

Taulukosta IV käy ilmi, että tavalliseen tapaan käsitellyn massan CE Kappa-luku ei kovin paljon muutu, vaikka 10%:n suuruista CLC^-korvausta käytettäisiin. Lisäksi, käsittelemällä kloorattua massaa tämän keksinnön mukaisesti voidaan NaOH:n määrää E-vaiheessa vähentää 2%:iin tai alempaan huolimatta siitä, käytetäänkö C102:ta vai e i .

TAULUKKO IV

91289 1 1

Prosessi- C^-korvaus NaOH-panos CE

tyyppi C-vaiheessa uu11ovaihees sa Kappa- % %uunikuivatusta luku _____ ___________massasta__________

Tavallinen 0 3,0 4,3

Kierto/Pesu 0 2,0 4,2

Kierto/Pesu 0 1,5 4,2

Kierto/Pesu 0 1,0 4,1

Tavallinen 10 3,0 4,1

Kierto/Pesu 10 2,0 4,0

Kierto/Pesu 10 1,5 4,3

Kierto/Pesu____1_£______1 , 0_____4,4_

Valkaisematon massa: Musta kuusisulfaattimassa,

Kappa-luku 27,5 C-vaihe: 5,5% CI2 uunikuivatusta massasta; 45 min 25°C:ssa; 3,5%:n koostumus

Cp-vaihe: 5,0% CI2 ja 0,2% C102 uunikuivatusta massasta; 45 min 25°C:ssa; 3,5%:n koostumus .

E-vaihe: 90 min 70°C:ssa; 10%:n koostumus.

Kierrättämiseen käytetty uuttojäteliemi valmistettiin uuttamalla sama kloorattu massa 3%:lla Na0H:ta uuni-kuivasta massasta laskettuna.

1 2

On syytä huomioida, että yllä kuvatut suoritusmuodot on tarkoitettu vain kuvaamaan keksintöä ja että alan hallitsevat henkilöt voivat tehdä heille sopivia muutoksia ja modifikaatioita.

On myös selvää, etä korvaavaa vaikaisujärjes telmää voidaan käyttää keksinnön vaiheiden toteuttamiseen.

Tapa käyttää uuttojätelientä yllä kuvatulla tavalla ei ole riippuvainen uuttovaiheeseen lisättävistä kemikaaleista. Hapen, peroksidin tai hypokloriitin lisääminen uuttovaiheeseen ei vaikuta periaatteeseen natriumhyd-roksidipanoksen pienentämisestä kierrättämisen jälkeisellä ja uuttovaihetta edeltävällä pesulla.

Claims (8)

91289

1. Menetelmä massan valkaisemiseksi, jossa hapetettu massa läpikäy vaiheittain hapetuksen pesuvaiheen (14), sekoituksen (18) alkaliseen uuttoliuokseen, uuton (22) ja uuttovaiheen pesuvaiheen (26), ja jossa viimeksi mainitusta pesuvaiheesta saatua jätelientä kierrätetään (28) valkaisuprosessin aikaisempaan vaiheeseen, tunnettu siitä, että massa läpikäy lisäksi ylimääräisen pesuvaiheen (30) mainitun hapetuspesuvai-heen (14) jälkeen ennen sekoitusta (18) alkaliseen uuttoliuokseen ja että uuttovaiheen pesuvaiheesta (26) saatu jäte-liemi kierrätetään (28) massaan välittömästi hapetuspesuvai-heen jälkeen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu ylimääräinen pesuvaihe (30) suoritetaan vedellä tai uuttojäteliemellä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu alkalinen uuttoliuos käsittää natriumhydr-oksidista ja höyrystä koostuvan seoksen.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ylimääräisen pesuvaiheen (30) jätelientä käytetään hapetuspesuvaiheessa (14) ja lisätään massaan hapetuspesu-rissa (14).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uuttojäteliemen syöttökohtaan järjestetään turbulenssia, jolla aikaansaadaan uuttojäteliemen ja hapetetun pestyn massan tehokas sekoittuminen.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa hapetettu massa läpikäy hapetuspesuvaiheen hapetuspesurissa (14), tunnettu siitä, että: (a) massa kuljetetaan ylimääräiseen pesuriin (30); (b) massa pestään mainitussa ylimääräisessä pesurissa (30); (c) alkalinen uuttoliuos sekoitetaan massaan mainitun ylimääräisen pesuvaiheen (30) jälkeen; (d) massa läpikäy uuttovaiheen (22); (e) uutettu massa pestään uuttovaiheen pesurissa (26); (f) uuttovaiheen pesurin (26) jäteliemi kierrätetään (28) massaan kohdassa, joka on ennen mainittua ylimääräistä pesuria (30); ja (g) ylimääräisen pesurin (30) jäteliemi kuljetetaan (32) hapetuspesuriin (14).

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapetettu massa on kloorattua massaa.

8. Valkaisulaitteisto, joka sisältää hapetustomin (10), hapetuspesurin (14), elimet (18) höyryn ja alkaliuuttoliuok-sen sekoittamiseksi massaan, uuttotornin (22), uuttopesurin (26) sekä johdon (28) uuttopesurin jäteliemen kierrättämiseksi laitteistossa, tunnettu siitä, että hapetuspesurin (14) ja sekoituselimien (18) välissä on ylimääräinen pesuri (30), että laitteisto käsittää johdon (32) mainitun ylimääräisen pesurin jäteliemen kierrättämiseksi hapetuspesuriin ja että uuttopesurin (26) jäteliemen kierrätysjohto (28) on kytketty laitteiston kohtaan, joka on hapetuspesurin ja mainitun ylimääräisen pesurin välissä. 91289