FI91289C - Menetelmä ja laitteisto massan valkaisemiseksi - Google Patents

Description

i 91289

Menetelmå ja laitteisto massan valkaisemiseksi Tåmån keksinndn kohteena on menetelmå massan valkaisemisek-si, jossa hapetettu massa låpikåy vaiheittain hapetuksen pe-suvaiheen, sekoituksen, alkaliseen uuttoliuokseen, uuton ja uuttovaiheen pesuvaiheen, ja jossa viimeksi mainitusta pesu-vaiheesta saatua jåtelientå kierråtetåån valkalsuprosessin aikaisempaan valheeseen.

Osa uuttojåteliemestå kierråtetåån kemiallisen massan val-kaisun yhteydesså yleenså låmmon talteenottamiseksi ja hap-paman kloorausjåteliemen korvaamiseksi. Kierråtetty uuttojå-teliemi lisåtåån kloorattuun massan siinå vaiheessa, kun se pesurisuihkujen kautta poistuu kloorausvaiheen pesurista ja tåmå kierråtetty jåteliemi 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)).

Alalia on my6s 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)) kåyttåå natriumhydroksidilla vahvis-tettua kierråtettyå lientå ensimmåisen uuttovaiheen uutto-liemenå. Tåmån on todettu våhentåvån uuttovaiheessa kåytet-tåvån natriumhydroksidin mååråå noin 16 %:lla.

Tåmån keksinndn tarkoituksena on parantaa prosessia ja lait-teistoa kemiallisen massan valkaisukåsittelyn uuttovaiheen tarvittavan kemikaalimåårån våhentåmiseksi.

2

Keksinn6n mukaiselle menetelmålle on tunnusomaista se, ettå massa låpikåy ylimååråisen pesuvaiheen hapetuspesuvaiheen jålkeen ennen sekoitusta alkaliseen uuttoliuokseen ja ettå uuttovaiheen pesuvaiheesta saatu jåteliemi kierråtetåån mas-saan vålitt6måsti hapetuspesuvaiheen jålkeen.

Keksinnon mukaan valkaisuprosessiin, jossa massaa vuorotel-len kåsitellåån hapetusvaiheessa, hapetuksen pesuvaiheessa, alkaliliuoksen sekoitusvaiheessa (yleenså natriumhydroksidia ja hoyryå) ja uuttovaiheessa, jota seuraa uuton pesuvaihe, aikaansaadaan tåten parannus sillå, ettå hapetuksen pesuvaiheen ja sekoitusvaiheen våliin lisåtåån yksi ylimååråinen pesuvaihe. Uuton pesuvaiheesta saatu jåteliemi kierråtetåån massaan vålittomåsti hapetuksen pesuvaiheen jålkeen. Lisåpe-suvaiheesta saatu jåteliemi kierråtetåån kåytettåvåksi hapetuksen pesuvaiheessa.

Keksinnon kohteena on my5s valkaisulaitteisto, joka sisåltåå hapetustomin, hapetuspesurin, elimet h6yryn ja alkaliuutto-liuoksen sekoittamiseksi massaan, uuttotornin, uuttopesurin sekå johdon uuttopesurin jåteliemen kierråttåmiseksi lait-teistossa. Laitteistolle on tunnusomaista se, ettå hapetuspesurin ja sekoituselimien vålisså on ylimååråinen pesuri, ettå laitteisto kåsittåå johdon mainitun ylimååråisen pesu-rin jåteliemen kierråttåmiseksi hapetuspesuriin ja ettå uuttopesurin jåteliemen kierråtysjohto on kytketty laitteiston kohtaan, joka on hapetuspesurin ja mainitun ylimååråisen pe-surin vålisså.

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

KUVIO 2 on kuvion 1 tapainen virtauskaava, joka esittåå tamån keksinnon mukaista parannettua versiota.

Kuvioiden 1 ja 2 tarkka kuvaus: Tåsså kuvattu klooraus kasittåa kloorausvaiheen eri muo-dot, jossa k1 ooridioksidi korvaa kloorin osittain tai kokonaan. Kloori ja klooridioksidi ovat esimerkkejå hapettavista kern i k aal e i s t a , joita voidaan kåyttåå ennen uu11ovaihe11a . Jokaista uu11ovaihe11a, jota edeltåå ha-pettava vaihe, voidaan parantaa tamån keksinnon avulla.

Tarkemmin kuvattuna, kuten kuviossa 1 on esitetty, si-såltyy kierråtysvaiheella varustettuun tavanomaiseen kloorivalkaisujårjestelmåån klooraustorn i 10, putket 12, jotka johtavat k1oorauspesuri in 14, putket 16, jotka johtavat sekoittimeen 18, jossa alkaliliuos ja hoyry sekoitetaan massaan, ja lisåksi kuljetusputki 20 uuttotorniin 22 ja kuljetusputki 24 uuttovaiheen pesu-riin 26. Menetelmiå, 28, tarvitaan uuttovaiheen pesu-rista 26 tulevan liemen kuljettamiseksi kloorausvaiheen pesuriin 14.

Tåmå keksinto esitetåån kuviossa 2, joissa viitenumerot ovat samat kuin kuviossa 1. On kuitenkin huomioitava, ettå kuviossa 2 esitetåån lisåksi pesuri 30, joka on si-joitettu kloorauspesurin ja sekoittimen 18 våliin. Tåsså tapauksessa kierråtetåån uuttopesurin 26 jåteliemi 4 linjan 28 kautta massaan pesurien 14 ja 30 vålisen koh-dan kautta. Tåsså kohdassa on eduksi kayttåa turbulens-silahdettå kunnollisen sekoituksen varmi stamiseks i. Lisåpesurista 30 saatu jåteliemi kierråtetåån klooraus-pesuriin 14 linjan 32 kautta.

Lisåpesurin 30 suihkuihin kåytetty jåteliemi saadaan linjan 34 kautta ja se voi olla uuttojåte1ientå tai vetta (ei kuvassa). Pesuvaihe on tårkeå, sillå se pois-taa NaHCO^sn ja C02in (yhdesså NaCl:n kanssa), jotka ovat muodostuneet klooratun massan ja uuttojåteliemen vålisesså reaktiossa. Mikåli NaHCO^ ja CO2 jååvåt massaan, ne kuluttavat, siitå kuitenkaan hyotymåttå, suuren osan uuttovaiheen kemikaalipanoksesta.

Esimerkki 1

Esimerkisså 1 kuvataan natriumhydroksidi sååstojå, jotka ovat mahdollisia pesemållå uuttojåte 1ieme11å kåsitelty mas s a.

Kuusisulfaattimassaa (Kappa-luku 27,5) kloorattiin, pes-tiin hyvin ja puristettiin 20%:n koostumukseen. Massa laimennettin tåmån jålkeen 10%:iin ensimmåisestå uutto-vaiheesta saadun liemen avulla. Tåhån tarvittiin 5 ml kierråtettyå lientå jokaista massagrammaa kohden. Tåmå 5 ml/g olisi myos voitu lisåtå siten, ettå se korvaisi massaan liittyvån liemen tai yksinkertaisesti laimenta-mallla massa ohuemmaksi. Uuttojåte 1iemen, jonka låmpo-tila oli 60°C, annettiin vaikuttaa massaan 5 minuuti.n ajan. Massa pestiin vedellå ja uutettiin nestemåisellå alkalilla. Toinen nåyte kloorattiin, pestiin huolelli- 91289 5 sesti ja puristettiin 20%:n koostumukseen. Massa laimen-nettiin tåmån jålkeen 10%:n koostumukseen ensimmåi sestå uuttovaiheesta saadun jåteliemen avulla. Uuttojåte 1ie-men, jonka låmpotila oli 60°C annettiin vaikuttaa mas-saan 5 minuutin ajan, alkalia lisåttiin ja uutto saatet-tiin loppuun. Tarkistusnåytteenå kaytettiin massanåytet-tå, joka pesun ja kloorauksen jålkeen uutettiin ilman es ikåsi11e1yå. Kaikki 3 nåytettå valkaistiin tåmån jålkeen osittaisen DED-jårjestelmån mukaan.

Kun liemen kierråttåmistå ja pesua kåytettiin tåmån kek-sinnon mukaan, voitiin lopullinen 89%:n vaaleus saavut-taa helposti, vaikka E1-vaiheen kemikaalikulutusta vå-hennettiin kolmanneksella, kuten taulukosta 1 kåy ilmi. Tavanomaisessa kierrossa, jossa kiertolientå ei pestå pois massasta, ei voitu todeta etuja CE Kappa-luvun tai NaOH:n kulutuksen suhteen.

E^-lieraen NaOH-panos CE ISO Vaaleus TAULUKKO 1 6 kierto uuttovaiheessa Kappa- % % uunikuivatusta luku D2 ___massas ta________ ____

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

Kier to ja 3,0 5,1 82,2 89,9 sitå 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-v a i he: 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 91289 7

Kierråttåmiseen kåytetty uuttojåteliemi vaim i ste11i in uuttamalla samaa kloorattua massaa 3%:lla NaOH:ta uuni-kuivatusta massasta laskettuna.

Esimerkki 2

Taulukosta II kay ilmi, ettå esimerkisså 1 todeksi osoi-tetut alkalisååstot saavutetaan, kun kiertojarjes te1må saavuttaa vakaan tilan.

Ajossa 1 kåytettiin eråstå kuusisulfaattimassaa (Kappa-luku 27,5), joka kloorattiin, pestiin huolellisesti ja uutettiin (3,0% NaOHita uuni kuivatusta massasta) ilman es ikas ittelyå. Ajossa 2 kåytettiin toista samasta massasta peråisin olevaa nåytettå, joka kloorattin, pestiin huolellisesti ja puristettiin 20%:n koostumukseen. Tåmån jålkeen massa laimennettiin Ajon 1 uuttovaiheesta saadulla uuttojåteliemel1å. Uuttojåteliemen annettiin låmpotilassa 60°C vaikuttaa massaan 5 minuutin ajan.

Massa pestiin vedellå ja uutettiin ainoastaan 2%:lla NaOH:ta uunikuivasta massasta. Ajossa 3 kåytettiin samasta massasta peråisin olevaa kolmatta nåytettå, joka kloorattiin, pestiin huolellisesti ja puristettiin 20%:n koostumuksen. Tåmån jålkeen massa laimennettiin Ajosta 2 saadulla uuttojåtelieme11å. Massa pestiin jålleen vedellå ja uutettiin ainoastaan 2%:lla NaOHrta uunikuivasta massasta. Menetelmå, jossa edeltåvån ajon lientå kåytettiin hyvåksi, toistettiin. Taulukosta II kåy ilmi, ettå CE Kappa-luku såilyy ennallaan vaikka NaOH-panostus ta våhennetåån 3,0%:sta 2%:iin uunikuiva-tusta massasta Ajoissa 2, 3 ja 4.

8

Ajossa 5 kåytettiin massanåytetta, joka kloorattiin, pestiin huole11isesti ja uutettiin ainoastaan 2%:lla NaOH:ta uunikuivatusta massasta. CE Kappa-luku oli korkeampi kuin keksinnon mukaisessa, jåte 1 iemikiertoa ja pesua hyvåksikåyttåvåsså kokeessa.

Tåmån keksinnon mukainen 2%:n NaOH-panos uunikuivasta massasta laskettuna vastaa selvåsti tavalliseen tapaan kåytettyå 3%:a NaOH:ta.

TAULUKKO II

Prosessi- Ajo Kiertoon NaOH-panos CE

tyyppi nro kaytetty uuttovaiheessa Kappa- jåtelierai % uunikuivatusta luku _________massas t a____

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 alavi i11eesså.

91289 9

Esimerkki 3 Tåsså esimerkisså esitetåån, etteivåt aika- ja låmpo-tilamuutokset kåsi te11åesså kloorattua massaa kierråte-tyllå uuttojåteliemellå vaikuta menetelraån lopputulok-seen .

Esimerkissa kåytettiin kuusisu1faattimassaa (Kappa-luku 27,5), joka kloorattiin, pestiin huo1e11 i sesti ja puris-tettiin 20%:n koostumukseen. Massa 1aimennettiin tåmån jålkeen 10%:n koostumukseen ensimmaisestå uuttovaihees-ta saadun jåteliemen kanssa. Klooratun massan ja kierrå-tetyn uuttojåteliemen våliselle reaktiolle valittiin aika- ja låmpotilayhdistelmå. Massa pestiin vedellå ja uutettiin tamån jålkeen 2,0%:lla NaOH:ta uunikuivatusta massasta laskettuna. Koe toistettiin eri klooratun massan ja kierråtetyn uuttojåteliemen vålisen rektion aika-ja 1åmpoti 1ayhdis telmil1å.

Taulukosta III kåy ilmi, ettå kåyttoke1poinen reaktio klooratun massan ja kierråtetyn uuttojåteliemen vålillå saavutetaan 30 sekunnin ajalla 1åmpdti 1 oi s sa 25°C ja yli. Tåssa on tårkeåå se, ettå reaktio voidaan toteut-taa putkessa eikå erityistå reakti oasti aa tarvita.

TAULUKKO III

1 o

Kierråtetty uu11ojåte1 iemi Låmpotila Kontaktiaika CE

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

Esimerkki 4

Pienen k1 ooridioksidimååran lisååmista massaan klooraus-vaiheessa kåytetåån yleisesti minimoimaan kloorauksen se11u1oos al1e aiheuttamat haitat.

Taulukosta IV kåy ilmi, ettå tavalliseen tapaan kåsitel-lyn massan CE Kappa-luku ei kovin paljon muutu, vaikka 10%:n suuruista CLC^-korvausta kåytettåis i in. Lisåksi, kåsittelemållå kloorattua massaa tåmån keksinnon mukai-sesti voidaan NaOH:n mååråå E-vaiheessa våhentåå 2%:iin tai alempaan huolimatta siitå, kåytetåånko C102:ta vai e i .

TAULUKKO IV

1 1 91289

Prosessi- C^-korvaus NaOH-panos CE

tyyppi C-vaiheessa uu11ovai hees 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 kuusi sulfaa11imassa,

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.

Kierrattåmiseen kåytetty uuttojåteliemi valmistettiin uuttamalla sama kloorattu massa 3%:lla Na0H:ta uuni-kuivasta massasta laskettuna.

1 2

On syytå huomioida, etta yllå kuvatut suoritusmuodot on tarkoitettu vain kuvaamaan keksintoå ja etta alan hallitsevat henkilot voivat tehdå heille sopivia muu-toksia ja modifikaatioita .

On myos selvåa, eta korvaavaa valkaisujårjestelmåå voidaan kayttåa keksinnon vaiheiden toteuttamiseen.

Tapa kåyttaå uuttojatelientå ylla kuvatulla tavalla ei ole riippuvainen uuttovaiheeseen lisåttåvistå kemikaa-leista. Hapen, peroksidin tai hypokloriitin lisååminen uuttovaiheeseen ei vaikuta periaatteeseen natriumhyd-roksidipanoksen pienentamisestå kierråttåmisen jålkei-sella ja uuttovaihetta edeltavållå pesulla.

Claims (8)

91289

1. Menetelma massan valkaisemiseksi, jossa hapetettu massa l&pikHy vaihelttain hapetuksen pesuvaiheen (14), sekoituksen (18) alkaliseen uuttoliuokseen, uuton (22) ja uuttovaiheen pesuvaiheen (26), ja jossa viimeksi mainitusta pesuvaiheesta saatua jStelientS kierrStetaSn (28) valkaisuprosessin aikai-sempaan vaiheeseen, tunnettu siitå, etta massa lHpik^y li-såksi ylimaaraisen pesuvaiheen (30) mainitun hapetuspesuvai-heen (14) jalkeen ennen sekoitusta (18) alkaliseen uuttoliuokseen ja etta uuttovaiheen pesuvaiheesta (26) saatu jate-liemi kierratetaMn (28) massaan valittomasti hapetuspesuvai-heen jalkeen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelma, tunnettu sii-ta, etta mainittu ylimaarainen pesuvaihe (30) suoritetaan vedelia tai uuttojateliemelia.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelma, tunnettu sii-ta, etta mainittu alkalinen uuttoliuos kasittaa natriumhydr-oksidista ja hoyrysta koostuvan seoksen.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelma, tunnettu sii-ta, etta ylimaaraisen pesuvaiheen (30) jatelienta kaytetaan hapetuspesuvaiheessa (14) ja lisataan massaan hapetuspesu-rissa (14).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelma, tunnettu sii-ta, etta uuttojateliemen sydttdkohtaan jarjestetaan turbu-lenssia, jolla aikaansaadaan uuttojateliemen ja hapetetun pestyn massan tehokas sekoittuminen.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelma, jossa hapetettu massa lapikay hapetuspesuvaiheen hapetuspesurissa (14), tunnettu siita, etta: (a) massa kuljetetaan ylimaaraiseen pesuriin (30); (b) massa pestaan mainitussa ylimaaraisessa pesurissa (30); (c) alkalinen uuttoliuos sekoitetaan massaan mainitun ylimaaraisen pesuvaiheen (30) jalkeen; (d) massa lapikåy uuttovaiheen (22); (e) uutettu massa peståån uuttovaiheen pesurissa (26); (f) uuttovaiheen pesurin (26) jSteliemi kierratetåån (28) massaan kohdassa, joka on ennen mainittua ylimååraista pesu-ria (30); ja (g) ylimSaraisen pesurin (30) j&teliemi kuljetetaan (32) hapetuspesuriin (14).

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmå/ tun-nettu siita, etta hapetettu massa on kloorattua massaa.

8. Valkaisulaitteisto, joka sisåltåå hapetustornin (10), hapetuspesurin (14), elimet (18) hdyryn ja alkaliuuttoliuok-sen sekoittamiseksi massaan, uuttotornin (22), uuttopesurin (26) seka johdon (28) uuttopesurin jateliemen kierrattami-seksi laitteistossa, tunnettu siitS, etta hapetuspesurin (14) ja sekoituselimien (18) vålisså on ylimaåråinen pesuri (30), etta laitteisto kasittaa johdon (32) mainitun ylimaa-raisen pesurin jateliemen kierråttamiseksi hapetuspesuriin ja etta uuttopesurin (26) jateliemen kierratysjohto (28) on kytketty laitteiston kohtaan, joka on hapetuspesurin ja mainitun ylimaaraisen pesurin vaiissa. 91289