FR2576331A1

FR2576331A1 - Process for the treatment of cellulose pulp

Info

Publication number: FR2576331A1
Application number: FR8601014A
Authority: FR
Inventors: Sven-Goran Svensson; Ingemar Croon; Lars Blomberg
Original assignee: AGA AB
Current assignee: AGA AB
Priority date: 1985-01-24
Filing date: 1986-01-24
Publication date: 1986-07-25
Also published as: DE3601808A1; FI78326B; CH668788A5; JPS61201094A; SE452896B; SE8500342L; FI860328A0; BR8600268A; DE3601808C2; SE8500342D0; FI860328A; FR2576331B1; FI78326C; NO860249L

Abstract

Process for the production of cellulose pulp, comprising a treatment stage in which gaseous oxygen is employed as reactant. The gaseous oxygen is converted by means of a foaming agent into a foam which is mixed with the pulp before the treatment stage; the foam formed in a generator expands slowly with a gradual reduction in the pressure in a pipework by means of which it is delivered into the treatment stage; the plant comprises a reaction container 1, a washing filter 2, a mixer 3 and a pump 4.

Description

La présente invention concerne un procédé pour effectuer, dans un processus de production de pulpe de cellulose, une étape de traitement dans laquelle de l'oxygène gazeux intervient comme reactif. The present invention relates to a method for carrying out, in a process for the production of cellulose pulp, a treatment step in which gaseous oxygen intervenes as reactant.

Dans la délignification par oxygène de pulpe de cellulose, on a tendance à l'heure actuelle à utiliser à la place de pulpe fortement concentrée, ayant une consistance de pulpe de 25 à 30 %, de la pulpe de concentration moyenne, ayant une consistance de 8 à 15 %. La principale raison de cette tendance consiste en une réduction des dépenses d'investissement. Cependant des problèmes se sont posés lors de l'addition d'oxygène à une telle pulpe de concentration moyenne puisque les quantités nécessaires sont considérablement plus grandes que ce qui peut être dissous dans le liquide. In oxygen delignification of cellulose pulp, there is a tendency at the present time to use instead of highly concentrated pulp, having a pulp consistency of 25 to 30%, pulp of medium concentration, having a consistency of 8 to 15%. The main reason for this trend is a reduction in capital expenditure. However, problems have arisen when adding oxygen to such a medium concentration pulp since the amounts required are considerably greater than what can be dissolved in the liquid.

Une première difficulté consiste à distribuer l'oxygène uniformément dans la pulpe sous la forme de petites bulles de manière à obtenir une grande surface de contact. A first difficulty consists in distributing the oxygen uniformly in the pulp in the form of small bubbles so as to obtain a large contact surface.

Une seconde difficulté consiste à maintenir les bulles se trouvant dans la suspension de pulpe pendant un temps suffisamment long pour le déroulement de la réaction. A second difficulty consists in maintaining the bubbles in the pulp suspension for a time long enough for the course of the reaction.

Une troisième difficulté concerne la possibilité d'ajouter, si nécessaire, des quantités supérieures à 4 à 5 kg d'oxygène par tonne de pulpe, ces valeurs étant calculées pour de la pulpe séchée ayant une teneur en solides secs d'-environ 90 %. A third difficulty concerns the possibility of adding, if necessary, quantities greater than 4 to 5 kg of oxygen per tonne of pulp, these values being calculated for dried pulp having a dry solid content of approximately 90%. .

Avec -les agitateurs ou ce qu'on appelle les mélangeurs utilisés maintenant pour mélanger l'oxygène à la pulpe, on a constaté que les bulles formées n'étaient pas aussi petites que ce qui serait souhaitable et que par conséquent une quantité assez importante d'oxygène s'écoulait au travers de la pulpe jusqu'en haut du récipient de réaction sans être consommé. Pour la réaction envisagée, une pression relativement élevée est par conséquent essentielle, en particulier au début de la réaction. En conséquence, on doit avoir recours à un processus consistant à opérer en amont et dans lequel la pression hydrostatique au fond du récipient est élevée.Dans un processus consistant à opérer en aval, un inconvénient supplémentaire, en dehors de la basse pression en début de réaction, concerne l'espace vide existant au-dessus de la pulpe à la partie supérieure du récipient et au travers duquel la pulpe introduite tombe librement de sorte qu'une grande partie de l'oxygène s'échappe. With the stirrers or so-called mixers now used to mix oxygen with the pulp, it has been found that the bubbles formed were not as small as would be desirable and therefore a fairly large amount of oxygen flowed through the pulp to the top of the reaction vessel without being consumed. Relatively high pressure is therefore essential for the intended reaction, particularly at the start of the reaction. Consequently, a process consisting of operating upstream and in which the hydrostatic pressure at the bottom of the container is high must be used. In a process consisting in operating downstream, an additional disadvantage, apart from the low pressure at the start of reaction, concerns the void space existing above the pulp at the top of the container and through which the introduced pulp falls freely so that a large part of the oxygen escapes.

Pour remédier aux inconvénients précités, on a proposé un procédé de lessivage de pulpe avec de l'oxygène, selon lequel la pulpe à pression élevée .(15x105Pa) reçoit d'abord un agent moussant puis de l'oxygène gazeux. Le mélange est agité sous forme d'une mousse qui peut s'expanser par réduction de la pression jusqu'à 3 x 105Pa par l'intermédiaire d'une valve. To overcome the aforementioned drawbacks, a pulp leaching process with oxygen has been proposed, according to which the pulp at high pressure (15 × 10 5 Pa) first receives a foaming agent and then oxygen gas. The mixture is stirred in the form of a foam which can be expanded by reducing the pressure up to 3 x 105 Pa through a valve.

Par suite du moussage, l'oxygène est plus étroitement fixé sur la pulpe de sorte que les inconvénients précités sont atténués dans une certaine mesure. Cependant même ce procédé présente certains inconvénients. D'une part l'augmentation rapide de -pression consomme beaucoup d'énergie et est difficile à réaliser avec des pompes normalement disponibles. En outre la diminution rapide et brutale de pression fait en sorte que les bulles d'oxygène se trouvant dans la mousse ont tendance à éclater, de sorte que la perte en oxygène est encore considérable. As a result of foaming, oxygen is more tightly attached to the pulp so that the aforementioned disadvantages are mitigated to some extent. However, even this process has certain drawbacks. On the one hand, the rapid increase in pressure consumes a lot of energy and is difficult to achieve with normally available pumps. In addition, the rapid and abrupt reduction in pressure causes the bubbles of oxygen in the foam to burst, so that the loss of oxygen is still considerable.

La présente invention a pour but-de créer un procédé de traitement par oxygène de pulpe de cellulose, permettant d'éliminer les inconvénients décrits ci-dessus en ce qui concerne la technologie connue. Ce problème est résolu au moyen d'un procédé du type mentionné dans le préambule et qui est caractérisé conformément à l'invention en ce que l'oxygène gazeux est converti en une mousse au moyen d'un agent de formation de mousse et en ce que la mousse contenant l'oxygène gazeux est mélangée à la pulpe avant l'étape de traitement. The object of the present invention is to create a process for the oxygen treatment of cellulose pulp, making it possible to eliminate the drawbacks described above with regard to the known technology. This problem is solved by means of a method of the type mentioned in the preamble and which is characterized according to the invention in that the gaseous oxygen is converted into a foam by means of a foaming agent and in that that the foam containing oxygen gas is mixed with the pulp before the treatment step.

Pour la formation de mousse, on utilise par exemple un générateur de mousse du type décrit dans le brevet suédois n" 86 586. Comme agent de production de mousse, on utilise par exemple un mélange d'agents tensio-actifs n'ayant pas d'activité ionique mais une activité anionique, des stabilisateurs ( par exemple des alcools gras ) et des solvants ( par exemple des glycol-éthers ). L'agent de formation de mousse estlangéàdel'eauouàunesolutiond'hydroxyde de sodium ou à tout autre liquide approprié dans un récipient mélangeur et il est pompé vers le générateur de mousse. En même temps de l'oxygène gazeux est canalisé jusqu'au générateur de mousse à partir d'un réservoir de stockage, la pression positive régnant dans le reservoir étant exploitée comme source d'énergie. For the formation of foam, a foam generator of the type described in Swedish patent no. 86 586 is used, for example. As a foaming agent, a mixture of surfactants having no content is used, for example. ionic activity but anionic activity, stabilizers (eg fatty alcohols) and solvents (eg glycol ethers). The foaming agent is mixed with water or sodium hydroxide solution or other suitable liquid in a mixing container and it is pumped to the foam generator. At the same time oxygen gas is piped to the foam generator from a storage tank, the positive pressure prevailing in the tank being exploited as a source of 'energy.

La mousse formée dans le générateur de mousse peut s'expanser lentement par réduction successive de la pression dans une canalisation relativement longue, avant d'être mélangée à la suspension de pulpe, cequi est effectué au moyen d'un agitateur incorporé à l'appareillage de traite- ment normal et installé avant l'étage de traitement en question. Par suite de la réduction graduelle de la pression, la mousse subit une expansion relativement lente et en conséquence les bulles n'éclatent pas. L'énergie nécessaire pour la formation de la mousse est négligeable et la suspension de pulpe n'a pas besoin d'être mise en pression. En outre il est plus facile de contrôler les propriétés de la mousse lorsqu'elle est produite dans un appareillage conçu dans ce but. The foam formed in the foam generator can be expanded slowly by successive reduction of the pressure in a relatively long pipe, before being mixed with the pulp suspension, which is carried out by means of an agitator incorporated in the apparatus. normal processing and installed before the processing stage in question. As a result of the gradual reduction in pressure, the foam undergoes relatively slow expansion and as a result the bubbles do not burst. The energy required for foaming is negligible and the pulp suspension does not need to be pressurized. In addition, it is easier to control the properties of the foam when it is produced in equipment designed for this purpose.

Avec ce procédé1 l'oxygène peut être distribué uniformément dans la pulpe sous la forme de petites bulles de manière à obtenir une grande surface de contact. Il est également possible de fournir des quantités.relativement grandes d'oxygène et de maintenir cette matière dans la suspension de pulpe pendant un temps suffisamment long pour la réaction, afin de réduire les pertes au minimum. Même lorsqu'un récipient de réaction du type opérant en aval est utilisé, la pulpe étant alors introduite à l'extrémité supérieure du récrient, l'alimentation en oxygène peut être effectuée sanspertes importantes, puisque l'oxygène est maintenu fixé sous la forme-de mousse.Pour cette raison, il est également inutile dans de tels cas de prévoir indépendamment du récipient de réaction un récipient de réaction additionnel ou la réaction avec l'oxygène s'effectue en amont, comme'cella était occasionnellement nécessaire auparavant. With this process1 oxygen can be distributed uniformly in the pulp in the form of small bubbles so as to obtain a large contact surface. It is also possible to supply relatively large quantities of oxygen and to maintain this material in the pulp suspension for a time long enough for the reaction, in order to minimize losses. Even when a reaction vessel of the downstream operating type is used, the pulp being then introduced at the upper end of the container, the oxygen supply can be carried out without significant loss, since the oxygen is kept fixed in the form- For this reason, it is also unnecessary in such cases to provide, independently of the reaction vessel, an additional reaction vessel or the reaction with oxygen takes place upstream, as was occasionally necessary before.

Exemple
Des essais comparatifs ont été effectués à la fois avec une alimentation en oxygène gazeux classique par voie directe et avec une alimentation en oxygène sous la forme de mousse conformément à l'invention. Dans les essais, de la pulpe de bois tendre ayant un coefficient kappa de 33,1 et une viscosité de 1179 dm3/kg a été lessivée avec un mélange de chlore et de dioxyde de chlore, notamment un total de 70 kg de chlore actif par tonne de pulpe séchée, dont 5,6 kg sous la forme de dioxyde de chlore.Example
Comparative tests were carried out both with a conventional gaseous oxygen supply by direct route and with an oxygen supply in the form of foam in accordance with the invention. In the tests, soft wood pulp with a kappa coefficient of 33.1 and a viscosity of 1179 dm3 / kg was leached with a mixture of chlorine and chlorine dioxide, in particular a total of 70 kg of active chlorine per tonne of dried pulp, of which 5.6 kg in the form of chlorine dioxide.

La pulpe ainsi lessivée au chlore a été ensuite extraite de trois manières différentes comme indiqué dans la suite
1. avec seulement NaOH,
2. avec NaOH+02, où l'oxygène a été ajouté sous la forme
de mousse,
3. avec faOH+02, où l'oxygène a été ajouté sous forme
de gaz pur.The pulp thus leached with chlorine was then extracted in three different ways as indicated below.
1. with only NaOH,
2. with NaOH + 02, where oxygen has been added in the form
foam,
3. with faOH + 02, where oxygen has been added in the form
pure gas.

Tous les essais ont été effectués à la pression atmosphérique et les autres conditions sont mises en évidence dans le tableau suivant
1 2 3
Température (OOC ) 55 55 55
Consistance t X ) 8 10,3 10,3
Temps ( minutes ) 80 30 80
Oxygène - mousse gaz
Les charges chimiques et les résultats sont donnés dans le tableau suivant ::
Oxygène Alcali Coefficient Clarté Viscosité
séquence introduit introduit kappa 3 de lessivage (kg/t) (kg/t) ts ISO) (dm Xkg) - Pulpe non - - 33,1 - 1179
lessivée 1 (C+D)E - 35,0 8,4 29,8 1046 2 (C+Dl(Eo) 5,7 29,8 5,5 38,1 1027 3 (C+D)(EO) 5,7 30,0 6,-? 35,1
I1 est évident à partir du tableau ci-dessus que l'addition d'oxygène dans l'étape d'extraction produit une réduction appréciable du coefficient kappa et une augmentation de clarté. I1 est également évident que l'effet est maximal dans le cas où l'oxygène a été ajouté sous la forme de mousse. Le résultat est remarquable en tenant compte de la basse pression.All tests were carried out at atmospheric pressure and the other conditions are highlighted in the following table
1 2 3
Temperature (OOC) 55 55 55
Consistency t X) 8 10.3 10.3
Time (minutes) 80 30 80
Oxygen - gas foam
The chemical charges and the results are given in the following table:
Oxygen Alkali Coefficient Clarity Viscosity
introduced sequence introduced kappa 3 leaching (kg / t) (kg / t) ts ISO) (dm Xkg) - Pulp not - - 33.1 - 1179
leached 1 (C + D) E - 35.0 8.4 29.8 1046 2 (C + Dl (Eo) 5.7 29.8 5.5 38.1 1027 3 (C + D) (EO) 5 , 7 30.0 6, -? 35.1
It is evident from the above table that the addition of oxygen in the extraction step produces an appreciable reduction in the kappa coefficient and an increase in clarity. It is also evident that the effect is maximum in the case where oxygen has been added in the form of foam. The result is remarkable taking into account the low pressure.

Des exemples d'agencements utilisés dans des installations de lessivage de pulpe sont illustrés sur les figures 1 à 3 où des récipients de réaction sont désignés par 1, des filtres de lavaqe par 2, des mélangeurs par 3 et des pompes par 4. Dans tous les cas, on a représenté seulement un étage de traitement, qui est incorporé dans une ligne de traitement de fibres. Examples of arrangements used in pulp leaching plants are illustrated in Figures 1 to 3 where reaction vessels are designated by 1, wash filters by 2, mixers by 3 and pumps by 4. In all in these cases, only one processing stage has been shown, which is incorporated in a fiber processing line.

La figure 1 représente un récipient de réaction du type opérant en aval, au-dessus duquel sont disposés des filtres et des mélangeurs. La pulpe est canalisée à partir de l'étape de traitement précédent, par l'intermédiaire de filtres de lavage et de mélangeurs, jusqu'à l'extrémité supérieure du récipient 1. Après la réaction, la pulpe est pompée à partir de la base du récipient, par l'intermédiaire d'un filtre de lavage, jusque dans l'étape de traitement suivant. FIG. 1 represents a reaction vessel of the type operating downstream, above which filters and mixers are arranged. The pulp is channeled from the previous processing step, via washing filters and mixers, to the upper end of container 1. After the reaction, the pulp is pumped from the bottom from the container, through a washing filter, to the next processing step.

Sur la figure 2, le filtre de lavage et le mélangeur sont disposés sur le côté du récipient 1, qui est dans ce cas également du type opérant en aval. La pulpe est canalisée, à partir du mélangeur 3 et par l'intermédiaire de la pompe 4 et d'un tuyau 5, jusqu'à l'extrémité supérieure du récipient de réaction. In FIG. 2, the washing filter and the mixer are arranged on the side of the container 1, which in this case is also of the type operating downstream. The pulp is channeled, from the mixer 3 and via the pump 4 and a pipe 5, to the upper end of the reaction vessel.

La figure 3 représente un récipient de réaction du type opérant en amont, l'appareillage étant autrement agencé en correspondance à la figure 2. La pulpe est débitée parla pompe 4 à la base du récipient 1 et elle est déchargée à son extrémité supérieure. FIG. 3 represents a reaction vessel of the type operating upstream, the apparatus being otherwise arranged in correspondence with FIG. 2. The pulp is discharged by the pump 4 at the base of the vessel 1 and it is discharged at its upper end.

Dans tous les cas représentés, on ajoute NaOH à la pulpe en relation avec une décharge à partir du filtre de lavage, et on introduit dans le mélangeur 3 de l'oxygène sous forme de mousse provenant d'un générateur de mousse ( non représenté ). In all the cases shown, NaOH is added to the pulp in connection with a discharge from the washing filter, and oxygen in the form of foam is introduced into the mixer 3 coming from a foam generator (not shown) .

Claims

1. Method for carrying out, in a process for producing cellulose pulp, a treatment step which consists of a delignification or leaching step in which gaseous oxygen is converted into foam by means of a formation agent. foam, this foam formation being carried out in a foam generator from which the foam generated is introduced into the pulp before the treatment step.

2. Method according to claim 1, characterized in that the foam formed in the foam generator expands slowly with gradual reduction of the pressure in a pipe through which it is transferred into the treatment stage.