JP2825346B2 - Environmentally improved bleaching method for lignocellulosic materials - Google Patents

Environmentally improved bleaching method for lignocellulosic materials

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JP2825346B2
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Abstract

(i) Wood chips are chemically digested to provide lignocellulosic pulp followed by e.g. washing and screening (ii) pulp is then O2 delignified and (iii) comminuted and O3 treated for further delignification and bleaching. Pulp prod. obtd. in (iii) can be further brightened by addn. of CO2 or a peroxide. Typically at end of step (ii) pulps have a K number of 10 or less and viscosity above 13cps.. Corresp. values at completion of (iii) are 5 or less and above 10cps.. Digestion in (i) is e.g. by Kraft pulping. Pulp pH in (iii) is pref. 1-4 and temp. is ambient.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、元素状塩素の使用を必要とせず、しかも許
される強度のパルプを製造するリグノセルロースパルプ
を脱リグニン化し(delignify)漂白するための新規な
環境上許される方法に関する。また、この方法の使用は
環境上の汚染物質の量を減少する。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention is a novel environment for delignify and bleach lignocellulosic pulp that does not require the use of elemental chlorine and produces pulp of acceptable strength. On the methods allowed above. Also, the use of this method reduces the amount of environmental pollutants.

発明の背景 木材は二つの主要成分、即ち繊維状炭水化物、例え
ば、セルロース部分と非繊維状成分を含む。木材の繊維
状セルロース部分を形成するポリマー鎖は互いに整列さ
れており、隣接の鎖と強い会合結合を形成する。木材の
非繊維状部分は、リグニンとして知られている。主とし
てフェニルプロパン単位から形成される三次元ポリマー
物質を含む。リグニンの一部はセルロース繊維の間にあ
り、それらを固体物質に結合するが、リグニンのかなり
の部分はまた繊維それ自体の中に分布されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION Wood contains two main components, fibrous carbohydrates, for example, a cellulose fraction and non-fibrous components. The polymer chains that form the fibrous cellulosic portion of wood are aligned with each other and form strong associative bonds with adjacent chains. The non-fibrous portion of wood is known as lignin. Includes three-dimensional polymeric materials formed primarily from phenylpropane units. While some of the lignin is between the cellulosic fibers and binds them to solid materials, a significant portion of the lignin is also distributed within the fibers themselves.

製紙法に使用するため、木材は、まずパルプに変えら
れる必要がある。パルプは、スラリーにされ、または懸
濁され、次いでスクリーン上で堆積されてシート(例え
ば、紙のシート)を形成し得る木材繊維として定義する
ことができる。パルプ化工程を行うのに使用される方法
は、通常、木材の物理的処理もしくは化学的処理、また
はこれらの二つの処理の組み合わせを伴い、木材の化学
的形態を変え、且つ得られる生成物に所望の性質を付与
する。こうして、二つの主要な型のパルプ化技術、即ち
機械的パルプ化及び化学的パルプ化がある。機械的パル
プ化では、木材は個々の繊維に物理的に分離される。化
学的パルプ化では、木材チップは化学溶液で蒸解されて
リグニンの一部を可溶化し、こうしてその除去を可能に
する。普通使用される化学的パルプ化法は、(1)ソー
ダ法、(2)亜硫酸塩法及び(3)クラフト法として広
く分類され、最後の方法が最も普通に使用され、しかも
下記の種々の公知の改良を行うことができる。
Wood must first be converted to pulp for use in papermaking. Pulp can be defined as wood fibers that can be slurried or suspended and then deposited on a screen to form a sheet (eg, a sheet of paper). The methods used to carry out the pulping process usually involve physical or chemical treatment of the wood, or a combination of these two treatments, which change the chemical form of the wood and reduce the resulting product. Give desired properties. Thus, there are two main types of pulping techniques, mechanical pulping and chemical pulping. In mechanical pulping, wood is physically separated into individual fibers. In chemical pulping, wood chips are digested with a chemical solution to solubilize some of the lignin, thus allowing its removal. Commonly used chemical pulping methods are broadly classified as (1) the soda method, (2) the sulfite method, and (3) the kraft method, with the last method being the most commonly used and the following various known methods: Can be improved.

ソーダ法は当業界で公知である。それは、リグニンを
分解し、その除去を助けるために活性試薬として水酸化
ナトリウム(NaOH)を使用する。また、亜硫酸塩法が当
業界で公知である(例えば、Handbook for Pulp & Pap
er Technologists−6章;Sulfite Pulping(TAPPI,U.S.
A)を参照のこと)。
The soda method is known in the art. It uses sodium hydroxide (NaOH) as an active reagent to break down lignin and aid in its removal. Also, the sulfite method is known in the art (eg, Handbook for Pulp & Pap
er Technologists-Chapter 6; Sulfite Pulping (TAPPI, US
See A)).

クラフト法は、その多くの変化と一緒に、紙の製造に
使用される基本的な化学的方法である。Handbook for P
ulp & Paper Technologists−7章;Kraft Pulping(TA
PPI,U.S.A)に記載されているような基本的なクラフト
法は、木材チップを水酸化ナトリウム(NaOH)及び硫化
ナトリウム(Na2S)の水溶液中で蒸解することを伴う。
この方法は、南部の針葉樹の如き更に処理し難い木材だ
けでなく、北部の広葉樹及び針葉樹の如き木材のその他
の更に容易にパルプ化される種のパルプ化に非常に有効
である。同様にクラフト法は、一般に比較的高強度のパ
ルプを製造する。何となれば、その使用は木材のセルロ
ース成分に対する減少された侵食を生じるからである。
The kraft process, along with many of its variations, is the basic chemical process used to make paper. Handbook for P
ulp & Paper Technologists-Chapter 7; Kraft Pulping (TA
PPI, basic Kraft process, as described in USA) involves digesting wood chips in an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH) and sodium sulfide (Na 2 S).
This method is very effective for pulping other more easily pulped species of wood, such as northern hardwoods and softwoods, as well as more difficult-to-treat wood such as southern softwoods. Similarly, the kraft process generally produces relatively high strength pulp. Since its use results in reduced erosion on the cellulose component of the wood.

改良クラフト技術はパルプ化中にセルロース繊維のポ
リマー構造の更に少ない分解を生じることがあり、それ
故、得られる紙製品の強度の損失は通常のクラフト法で
生じる紙製品に較べて減少される。一つの改良クラフト
パルプ化法は“延長された(extended)脱リグニン化”
として知られており、これは特定の順序で、もしくはダ
イジェスター装置内の異なる場所で、または異なる時期
で、あるいはセルロース繊維に対するパルプ化液の化学
的侵食のひどさを軽減しつつ、更に多量のリグニンを更
に有効に除去するように、規定された順序で冷却液を除
去、再注入して、パルプ化薬品を添加するような種々の
改良クラフト技術を含むように当業界で使用される広義
の用語である。クラフト法のその他の改良はクラフト−
AQ法であり、この方法では少量のアントラキノンがクラ
フトパルプ化液に添加されて脱リグニン化を促進すると
ともに木材を構成するセルロース繊維に対する侵食を制
限する。
The improved kraft technique may result in less degradation of the polymer structure of the cellulosic fibers during pulping, and thus the loss of strength of the resulting paper product is reduced as compared to paper products produced by conventional kraft processes. One improved kraft pulping process is "extended delignification"
This is known in the art as a specific order, or at different locations in the digester apparatus, or at different times, or while reducing the severity of chemical erosion of the pulping liquor on the cellulose fibers, while increasing the amount of lignin. A broad term used in the art to include various improved crafting techniques, such as removing and re-injecting coolant in a defined order to add pulping chemicals to more effectively remove It is. Other improvements to the craft method are craft-
This is an AQ method in which a small amount of anthraquinone is added to the kraft pulping liquor to promote delignification and limit erosion of the cellulose fibers that make up the wood.

種々の別の延長された脱リグニン化技術が当業界で知
られており、TAPPI、68巻(11)、70(1985)にV.A.Kor
telainen及びE.A.Backlundにより記載されているような
カミル(Kamyr)改良連続蒸煮(MCC);TAPPI、66巻
(3)、120(1983)にR.S.Grantにより報告されている
ようなベロイト(Beloit)高速変位加熱(RDH);並び
にPulp and Paper、59巻(11)、90(1985)にB.Petter
sson及びB.Ernerfeldtにより報告されているようなサン
ズ・コールド・ブロー(Sunds Cold Blow)蒸煮を含
む。
A variety of alternative extended delignification techniques are known in the art and are described in TAPPI, 68 (11), 70 (1985) by VAKor.
Kamyr modified continuous steaming (MCC) as described by telainen and EA Backlund; Beloit rapid displacement heating as reported by RSGrant in TAPPI, 66 (3), 120 (1983). RDH); and B. Petter in Pulp and Paper, 59 (11), 90 (1985)
Includes Sunds Cold Blow steaming as reported by sson and B. Ernerfeldt.

クラフト法または改良クラフト法による木材の蒸解
は、“ブラウンストック(brownstock)”として知られ
ているセルロース繊維の暗色スラリーの生成をもたら
す。ブラウンストックの暗色は、リグニンの全部が蒸解
中に除去されず、パルプ化で化学的に変性されて発色団
の基を形成するという事実に原因している。こうして、
ブラウンストックパルプの色を明るくするために、即
ち、それを印刷紙及び筆記用並びにその他の白紙の用途
に使用するのに適するようにするために、脱リグニン化
物質の添加により、また“漂白”または“増白”として
知られている方法により残留リグニンを無色の化合物に
化学的に変換することにより残存リグニンの除去を続け
ることが必要である。
Cooking of wood by the kraft or modified kraft process results in the formation of a dark slurry of cellulose fibers known as "brownstock". The dark color of brown stock is due to the fact that not all of the lignin is removed during the digestion and is chemically modified during pulping to form chromophore groups. Thus,
In order to lighten the color of the brownstock pulp, that is, to make it suitable for use in printing paper and writing and other white paper applications, by the addition of delignifying substances and also by "bleaching" Alternatively, it is necessary to continue the removal of residual lignin by chemically converting the residual lignin into a colorless compound by a method known as "brightening".

しかしながら、パルプを漂白する前に、パルプ化法に
伴われる化学処理が完結された後に、蒸解物質は、通
常、別のブロータンクに移される。ブロータンク内で、
リグノセルロース物質の初期の化学処理中に発生された
圧力が開放され、パルプ物質が繊維物質に分離される。
次いで、得られる繊維物質は一連の洗浄工程にかけられ
て、パルプ化プロセス中に繊維物質から分離された残留
薬品及び可溶性物質(例えば、リグニン)の組み合わせ
を除去する。しばしば、パルプはまた特別な処理(再蒸
煮、機械粉砕、等)のためにほぐされていない(undefi
bered)木材の大部分を分離するように設計された一つ
以上のスクリーニング工程にかけられる。
However, prior to bleaching the pulp, after the chemical treatment involved in the pulping process has been completed, the cooking material is usually transferred to a separate blow tank. In the blow tank,
The pressure generated during the initial chemical treatment of the lignocellulosic material is released and the pulp material is separated into fibrous material.
The resulting fiber material is then subjected to a series of washing steps to remove a combination of residual chemicals and soluble materials (eg, lignin) separated from the fiber material during the pulping process. Often, the pulp is also not unraveled for special treatment (re-steaming, mechanical grinding, etc.) (undefi
bered) is subjected to one or more screening steps designed to separate a majority of the wood.

洗浄プロセスから得られた残渣(普通、黒液と称され
る)は回収され、濃縮され、次いで回収ボイラー中で環
境上安全な方法で焼却される。黒液の回収、濃縮及び燃
焼に関する技術は通常であり、当業界で公知である。
The residue from the washing process (commonly referred to as black liquor) is collected, concentrated, and then incinerated in an environmentally safe manner in a collection boiler. Techniques for black liquor recovery, concentration and combustion are conventional and known in the art.

脱リグニン化プロセス及び漂白プロセスは、化学反応
体の選択された組み合わせを使用して、一連の工程で洗
浄された繊維物質について行われる。従来技術では、化
学処理の種々の組み合わせが示唆されていた。更に、個
々の処理工程は、殆ど無限の数の組み合わせ及び順列で
再配置されていた。それ故、種々の漂白プロセス及び漂
白系の説明を簡単にするために、文字コードの使用は、
使用される特別な化学反応体及びプロセスの工程の順序
を説明するのに組み合わせて通常用いられる。
The delignification process and the bleaching process are performed on the washed fiber material in a series of steps using a selected combination of chemical reactants. The prior art has suggested various combinations of chemical treatments. Moreover, the individual processing steps have been rearranged in an almost infinite number of combinations and permutations. Therefore, to simplify the description of the various bleaching processes and bleaching systems, the use of character codes
It is commonly used in combination to describe the particular chemical reactants used and the sequence of process steps.

以下に、適切な場所に使用される文字コードは、下記
のとおりである。
Below, the character codes used in the appropriate places are as follows:

C=塩素化−酸性媒体中の元素状塩素との反応。C = chlorination-reaction with elemental chlorine in acidic medium.

E=アルカリ抽出−NaOHによる反応生成物の溶解。E = alkali extraction-dissolution of the reaction product with NaOH.

E0=酸化アルカリ抽出−NaOH及び酸素による反応生成物
の溶解。
E 0 = solubility of the reaction product by oxidizing an alkaline extraction -NaOH and oxygen.

D=二酸化塩素−酸性媒体中のClO2との反応。D = chlorine dioxide - reaction with ClO 2 in acidic medium.

P=過酸化物−アルカリ媒体中の過酸化物との反応。P = peroxide-reaction with peroxide in alkaline medium.

O=酸素−アルカリ媒体中の元素状酸素との反応。O = reaction with elemental oxygen in oxygen-alkali medium.

Om=改良酸素−低コンシステンシー〜中間コンシステン
シーのパルプの均一なアルカリ処理、続いて高コンシス
テンシーのパルプと酸素の反応。
O m = improved oxygen-homogeneous alkali treatment of low consistency to medium consistency pulp, followed by reaction of high consistency pulp with oxygen.

Z=オゾン−オゾンとの反応。Z = ozone-reaction with ozone.

Zm=改良オゾン−オゾンとの均一な反応。Homogeneous reaction with ozone - Z m = improved ozone.

C/D−塩素及び二酸化塩素の混合物。C / D-a mixture of chlorine and chlorine dioxide.

H=次亜塩素酸塩−アルカリ溶液中の次亜塩素酸塩との
反応。
H = hypochlorite-reaction with hypochlorite in alkaline solution.

Om及びZmは、本発明の改良プロセスであり、発明の詳細
な説明に更に詳しく説明される。
O m and Z m are improvement processes of the present invention and are described in more detail in the detailed description of the invention.

元素状塩素を使用することにより木材パルプを脱リグ
ニン化し、漂白することが、長年にわたって通常であっ
た。リグノセルロースパルプの漂白の例示は、例えば、
Campbellらの米国特許第1,957,937号明細書、Cranford
らの米国特許第2,975,169号明細書、及びKindronらの米
国特許第3,462,344号明細書、並びにHandbook for Pulp
& Paper Technologists−11章;Bleaching(§11.3)
(TAPPI、USA)に開示されたプロセスである。
Delignification and bleaching of wood pulp by using elemental chlorine has been common for many years. Illustrative examples of bleaching lignocellulose pulp include, for example,
Campbell et al., U.S. Pat.No. 1,957,937, Cranford
U.S. Pat.No. 2,975,169 and Kindron et al. U.S. Pat.No. 3,462,344, and Handbook for Pulp
& Paper Technologists-Chapter 11; Bleaching (§11.3)
(TAPPI, USA).

しかしながら、元素状塩素は有効な漂白剤であること
がわかったが、それは工場の個人及び装置の両方にとっ
て取扱難く、しかも潜在的に危険である。例えば、塩素
漂白プロセスからの流出物は、これらのプロセスの副生
物として生成される多量の塩化物を含む。これらの塩化
物は処理装置を容易に腐食し、こうしてこのような工場
の建設に於いて高価な材料の使用を必要とする。更に、
工場内の塩化物の蓄積は、広範囲の改良、それ故高価な
改良を必要とする回収系を使用しないで、密閉系操作に
於ける塩素化段階後に洗浄器の濾液を循環することを排
除する。加えて、流出物中の塩素化有機物(米国環境保
護当局は、これらを人間及び動物に毒性であると考えて
いる)の潜在的な環境上の影響についての関心は、政府
の要求にかなりの変化を生じ、そして通常の漂白技術ま
たは公害防止技術では満たすことができないような基準
を含む漂白工場を許可する。
However, while elemental chlorine has been found to be an effective bleach, it is cumbersome and potentially dangerous for both factory individuals and equipment. For example, the effluent from chlorine bleaching processes contains a large amount of chloride produced as a by-product of these processes. These chlorides readily corrode the processing equipment and thus require the use of expensive materials in the construction of such factories. Furthermore,
Chloride accumulation in the plant eliminates recirculation of the washer filtrate after the chlorination step in closed system operation, without the use of recovery systems that require extensive and therefore expensive improvements. . In addition, concerns about the potential environmental effects of chlorinated organics in effluents (the U.S. Environmental Protection Agency considers them toxic to humans and animals) are of considerable concern to government demands. Permit bleach factories that produce changes and include standards that cannot be met with conventional bleaching or pollution control techniques.

これらの欠点を避けるため、製紙工業は、リグノセル
ロースパルプに関する多段階漂白プロセスから元素状塩
素及び塩素含有化合物の使用を減少または排除するよう
に試みていた。高レベルのパルプ白色度がこのようなパ
ルプを使用しようとする多くの用途に関して必要とされ
るという要求は、これらの努力を複雑にしている。
To avoid these drawbacks, the paper industry has attempted to reduce or eliminate the use of elemental chlorine and chlorine-containing compounds from multi-stage bleaching processes on lignocellulosic pulp. The requirement that high levels of pulp brightness be required for many applications seeking to use such pulp complicates these efforts.

これに関して、塩素含有薬剤が、パルプを漂白する目
的のため例えば酸素により置換される漂白プロセスを開
発するための努力がなされてきた。酸素の使用は回収の
ためのこの段階からの流出物の循環を可能にし、しかも
元素状塩素の使用量のかなりの減少を可能にする。パル
プを酸素で漂白し、脱リグニン化する幾つかの方法、例
えば、Richerの米国特許第1,860,432号、Grangaardらの
米国特許第2,926,114号及び同第3,024,158号、Gaschke
らの米国特許第3,274,049号、Meylanらの米国特許第3,3
84,533号、Watanabeの米国特許第3,251,730号、Rerolle
らの米国特許第3,423,282号、Farleyの米国特許第3,66
1,699号、Kooiの米国特許第4,619,733号及びP.Christen
sen著“Bleaching of Sulphate Pulps with Hydrogen P
eroxide"、Norsk Skogindustri、268〜271(1973)が提
案されていた。酸素脱リグニン化の前のパルプのアルカ
リ前処理がEltonの米国特許第4,806,203号明細書により
示唆されている。
In this regard, efforts have been made to develop bleaching processes in which chlorine-containing agents are replaced for example by oxygen for the purpose of bleaching pulp. The use of oxygen allows the circulation of the effluent from this stage for recovery, but also allows a considerable reduction in the use of elemental chlorine. Some methods of bleaching pulp with oxygen and delignifying, for example, Richer U.S. Pat.Nos. 1,860,432, Grangaard et al. U.S. Pat.Nos. 2,926,114 and 3,024,158, Gaschke
U.S. Pat.No. 3,274,049 to Meylan et al. U.S. Pat.
No. 84,533; Watanabe U.S. Pat.No. 3,251,730; Rerolle
U.S. Pat.No. 3,423,282 to Farley, U.S. Pat.
No. 1,699; Kooi U.S. Pat.No. 4,619,733 and P. Christen
Sen, “Bleaching of Sulphate Pulps with Hydrogen P
eroxide ", Norsk Skogindustri, 268-271 (1973). Alkali pretreatment of pulp prior to oxygen delignification is suggested by Elton U.S. Patent No. 4,806,203.

しかしながら、酸素の使用は、元素状塩素に見られる
問題の完全に満足な解決法ではない。酸素は元素状塩素
程には選択的な脱リグニン化剤ではなく、通常の酸素脱
リグニン化法を使用するパルプのKNo.は、セルロース
繊維に対する不均一な侵食、即ち許容し得ない浸食があ
るまで制限された量だけ減少し得る。また、酸素脱リグ
ニン化の後に、残存リグニンは、従来、典型的には塩素
漂白法により除去されて充分に漂白されたパルプを得て
いたが、非常に減少された量の塩素を使用していた。し
かしながら、このような減少された塩素濃度でさえも、
腐食性塩化物がやがて密閉サイクルの操作中で許容し得
ない濃度水準に達する。
However, the use of oxygen is not a completely satisfactory solution to the problems found with elemental chlorine. Oxygen is not as selective a delignifying agent as elemental chlorine, but the KNo. Of pulp using conventional oxygen delignification methods. Can be reduced by a limited amount until there is uneven erosion on the cellulosic fibers, ie unacceptable erosion. Also, after oxygen delignification, residual lignin has conventionally been removed, typically by chlorine bleaching, to obtain fully bleached pulp, but with a much reduced amount of chlorine. Was. However, even at such reduced chlorine concentrations,
Corrosive chlorides eventually reach unacceptable levels of concentration during closed cycle operation.

塩素漂白剤の使用を避けるために、化学パルプの漂白
中のオゾンの使用によるこのような残存リグニンの除去
が既に試みられていた。オゾンは最初はリグノセルロー
ス物質を漂白するのに理想的な物質であるようである
が、オゾンの異常な酸化性及びその比較的高いコスト
は、従来、リグノセルロース物質、特に南部の針葉樹に
ついて満足なオゾン漂白法の開発を制限していた。オゾ
ンはリグニンと容易に反応してKNo.を有効に減少する
が、それはまた殆どの条件下で炭水化物(これはセルロ
ース繊維を構成する)を攻撃的に侵食し、得られるパル
プの強度をかなり低下する。同様に、オゾンはその酸化
安定性及び化学安定性に関してpHの如きプロセス条件に
非常に感受性であり、このような変化はリグノセルロー
ス物質に対するオゾンの反応性を著しく変えることがあ
る。
In order to avoid the use of chlorine bleach, attempts have been made to remove such residual lignin by using ozone during the bleaching of chemical pulp. Although ozone appears initially to be an ideal material for bleaching lignocellulosic materials, the extraordinary oxidizing properties of ozone and its relatively high cost have traditionally been satisfactory for lignocellulosic materials, especially for southern softwoods. It limited the development of ozone bleaching methods. Ozone easily reacts with lignin and KNo. But effectively attack carbohydrates (which make up the cellulose fibers) under most conditions and significantly reduce the strength of the resulting pulp. Similarly, ozone is very sensitive to process conditions such as pH with respect to its oxidative and chemical stability, and such changes can significantly alter the reactivity of ozone to lignocellulosic materials.

オゾンの脱リグニン化能力が最初に認められた今世紀
のほぼ変わり目以降、リグノセルロース物質の漂白にオ
ゾンを使用する商業上好適な方法を開発するために多く
の当業者により相当な絶え間ない研究が行われた。更
に、多数の文献及び特許がこの分野で発行され、非商用
の中規模の基準でオゾン漂白を行うための試みの報告が
あった。例えば、Brabenderらの米国特許第2,466,633号
明細書は、オゾンが25〜55%の含水量(オーブン乾燥コ
ンシステンシーに調節)及び4〜7の範囲に調節された
pHを有するパルプに通される漂白法を記載している。
Since the turn of the century, when the ability to delignify ozone was first recognized, a great deal of constant research has been conducted by many skilled persons to develop commercially viable methods of using ozone to bleach lignocellulosic materials. Was done. In addition, numerous publications and patents have been issued in this field, and there have been reports of attempts to perform ozone bleaching on a non-commercial, medium-scale basis. For example, U.S. Pat. No. 2,466,633 to Brabender et al. Discloses that ozone is adjusted to a moisture content of 25-55% (adjusted to oven drying consistency) and a range of 4-7.
It describes a bleaching process that is passed through pulp having a pH.

その他の非塩素漂白順序が、S.Rothenberg,D.Robinso
n及びJojnsonbaugh著“Bleaching of Oxygen Pulps wit
h Ozone",Tappi,182−185(1975)−Z、ZEZ、ZP及びZP
a(Pa−ペルオキシ酢酸);並びにN.Soteland著、“Ble
aching of Chmical Pulps With Oxygen and Ozone",Pul
p and Paper Magazine of Canada;T153−58(1974)−O
ZEP、OP及びZPに記載されている。
Other non-chlorine bleaching sequences are described by S. Rothenberg, D. Robinso
n and Jojnsonbaugh, “Bleaching of Oxygen Pulps wit
h Ozone ", Tappi, 182-185 (1975) -Z, ZEZ, ZP and ZP
a (P a -peroxyacetic acid); and N. Soteland, “Ble
aching of Chmical Pulps With Oxygen and Ozone ", Pul
p and Paper Magazine of Canada; T153-58 (1974) -O
It is described in ZEP, OP and ZP.

また、Singhの米国特許第4,196,043号明細書は、多段
階漂白法を開示しており、これはまた塩素化合物の使用
をなくそうと試みており、特に広葉樹に関する実施例を
含む。広葉樹は殆どの針葉樹よりも漂白し易いことが当
業者に公知である。この方法は一つから三つまでの漂白
段階及びアルカリ性過酸化水素による最終処理を特徴と
し、夫々の段階がアルカリ抽出により分離されている。
一つのこのような順序は製紙工業の普通の速記命令法で
ZEZEPとして記載し得る。この方法によれば、夫々の処
理段階からの流出物を、好ましくはそれが得られた段階
よりも早い段階で、漂白操作に使用するために回収し、
循環することができる。また、この特許は、所謂向流の
流出物流を与える。
Singh, U.S. Pat. No. 4,196,043, also discloses a multi-stage bleaching process, which also attempts to eliminate the use of chlorine compounds, including examples involving hardwoods. It is known to those skilled in the art that hardwoods are more likely to bleach than most conifers. This method is characterized by one to three bleaching stages and a final treatment with alkaline hydrogen peroxide, each stage being separated by alkali extraction.
One such sequence is a common shorthand command in the paper industry.
It can be described as ZEZEP. According to this method, the effluent from each processing stage is recovered, preferably earlier than the stage from which it was obtained, for use in a bleaching operation,
Can circulate. This patent also provides a so-called countercurrent effluent stream.

この分野で行われた全ての研究にもかかわらず、オゾ
ン漂白されたリグノセルロースパルプ、特に南部の針葉
樹パルプの製造のための商業上実行可能な方法は従来開
示されておらず、多くの失敗が報告されていた。
Despite all the work done in this field, no commercially viable method for the production of ozone-bleached lignocellulosic pulp, especially southern softwood pulp, has not been disclosed before and many failures have been made. Had been reported.

本発明は、本明細書に説明されたような従来技術に見
られる問題を解決し、且つ塩素化有機物の排出を実質的
になくし、着色及びBOD放出を最小にして商業上実行可
能な方法で高グレードの漂白パルプを製造するパルプ化
工程及び漂白工程の新規な組み合わせを提供する。
The present invention solves the problems found in the prior art as described herein, and in a commercially viable manner with substantially no chlorinated organic emissions, minimal coloration and BOD emissions. A novel combination of pulping and bleaching steps to produce high grade bleached pulp is provided.

発明の要約 それ故、本発明の目的は、元素状塩素漂白剤を使用し
ないでリグノセルロースパルプを脱リグニン化し、漂白
して環境の汚染を実質的に減少または排除するととも
に、エネルギー効率の良い、コスト上有効な方法でパル
プの物理的性質を最適化する多段階法を提供することで
ある。本発明は、漂白し難い米国南部の針葉樹を含む実
際に全ての木材種に適用し得る。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, it is an object of the present invention to delignify and bleach lignocellulosic pulp without the use of elemental chlorine bleaches to substantially reduce or eliminate environmental pollution and to be energy efficient, It is to provide a multi-step method to optimize the physical properties of pulp in a cost effective way. The present invention is applicable to virtually all wood species, including hard-to-bleach conifers in the southern United States.

従って、ここに記載される方法を使用することで、あ
る粘度及びリグニン量を有する部分的に脱リグニン化し
たパルプを生成し、その粘度及びリグニン量は、その部
分的に脱リグニン化したパルプのセルロース成分が有意
に化学的に分解されていないような水準で粘度を維持し
ながら、オゾンで更に脱リグニン化されることを可能に
するのに充分な粘度及びリグニン量であることが可能で
ある。
Thus, using the methods described herein, a partially delignified pulp having a certain viscosity and lignin content is produced, and the viscosity and lignin content of the partially delignified pulp are increased. It may be of sufficient viscosity and lignin to allow it to be further delignified with ozone while maintaining the viscosity at a level such that the cellulose component is not significantly chemically degraded. .

本発明の方法は、工程内及び工程間で幾つかの可能な
変化を伴う三つ以上の工程を含む。これらの工程は、以
下のように記載し得る。
The method of the present invention includes three or more steps with some possible variations within and between steps. These steps can be described as follows.

第一工程は、幾つかの化学パルプ化プロセスのいずれ
か一つを使用する木材チップからリグノセルロースパル
プへの脱リグニン化、続いて循環及び回収のために溶解
有機物及び蒸煮薬品の殆どの洗浄除去を伴う。パルプ化
で分離されなかった繊維の束を除去するためのパルプの
スクリーニングが通常含まれる。この脱リグニン化工程
は、米国南部の針葉樹に関して、例えば、約20〜24(目
標21)の範囲のKNo.、約21〜28の範囲のカプリエチレ
ンジアミン(“CED")粘度、及び約15〜25の範囲のGE白
色度(これはまた、下文でGEBとも示される)を有する
パルプが典型的に得られるように行われる。米国南部の
広葉樹に関して、約10〜14(目標12.5)の範囲のKNo.
及び約21〜28のCED粘度を有するパルプが典型的に得ら
れる。
The first step is delignification of wood chips to lignocellulosic pulp using any one of several chemical pulping processes, followed by washing and removal of most of the dissolved organic matter and cooking chemicals for circulation and recovery Accompanied by Screening of the pulp to remove bundles of fibers not separated by pulping is usually involved. This delignification process can be performed on softwoods in the southern United States, for example, with K Nos. In the range of about 20-24 (target 21). The pulp typically has a capriethylenediamine ("CED") viscosity in the range of about 21-28, and a GE whiteness in the range of about 15-25 (also referred to below as GEB). Done in For hardwoods in the southern United States, KNos in the range of about 10-14 (target 12.5).
And pulp having a CED viscosity of about 21-28 is typically obtained.

この第一工程の有効な実施態様の中に、 a.連続式またはバッチ式の蒸解段階を使用するクラフト
パルプ化; b.段階アルカリ添加及び向流の最終蒸煮を使用する延長
された脱リグニン化を伴う連続式の蒸解クラフトパルプ
化; c.高速の液体変位技術及び低温吹き込み技術を使用する
延長された脱リグニン化を伴うバッチ式の蒸解クラフト
パルプ化; d.連続式またはバッチ式の蒸解段階を使用する延長され
た脱リグニン化を行うクラフト−AQパルプ化 があるが、これらに限定されない。
Among the useful embodiments of this first step are: a. Kraft pulping using a continuous or batch cooking stage; b. Extended delignification using staged alkali addition and countercurrent final cooking Continuous digestion kraft pulping with c. Batch digestion kraft pulping with extended delignification using high speed liquid displacement and low temperature blowing techniques; d. Continuous or batchwise digestion stage Kraft-AQ pulping with extended delignification using, but not limited to.

上記の(b)及び(c)に説明される延長された脱リ
グニン化技術は、例えば、本明細書の背景部分に記載さ
れたカミルMCC技術、ベロイトRDH技術及びサンズ・コー
ルド・ブロー蒸煮技術を含んでもよい。使用されるリグ
ノセルロース物質の種類に応じて、上記のソーダ法及び
亜硫酸塩法が使用し得る。
The extended delignification techniques described in (b) and (c) above include, for example, the Kamyl MCC technique, Beloit RDH technique and Sands Cold Blow Steaming technique described in the background section of this specification. May be included. Depending on the type of lignocellulosic material used, the above-mentioned soda and sulfite methods can be used.

本法の第二工程は、セルロース繊維の強度のかなりの
損失を伴わないでリグニンを更に除去するために酸素脱
リグニン化処理を含む。これは、循環及び回収のために
溶解有機物及びアルカリの洗浄除去を含む。また、パル
プスクリーニングが酸素脱リグニン化の後に時々行われ
る。
The second step of the method involves an oxygen delignification treatment to further remove lignin without significant loss of strength of the cellulosic fibers. This includes washing and removal of dissolved organics and alkalis for circulation and recovery. Also, pulp screening is sometimes performed after oxygen delignification.

酸素脱リグニン化工程中に、増大されたコンシステン
シーのパルプのKNo.はパルプのセルロース成分を殆ど
損傷させないで少なくとも約45%(Oに関して)〜少な
くとも約60%(Omに関して)減少される。また、パルプ
のKNo.対粘度の比は典型的に少なくとも25%減少され
る。Omを使用する上記の針葉樹パルプに関して、約7〜
10のKNo.及び約13以上の粘度が容易に得られる。広葉
樹パルプに関して、約5〜8のKNo.及び約13以上の粘
度が酸素脱リグニン化工程の後に得られる。
During the oxygen delignification step, the KNo. Of the pulp of increased consistency is increased. At least about 45% not let little damage cellulose component of the pulp (with respect to O) ~ least about 60% (with respect to O m) is reduced. In addition, KNo. The ratio of viscosity to viscosity is typically reduced by at least 25%. With respect to the above softwood pulp using O m, about 7
10 KNo. And viscosities of about 13 or more are easily obtained. For hardwood pulp, a KNo. And a viscosity of about 13 or more is obtained after the oxygen delignification step.

この工程に可能な実施態様の中に、 a.低パルプコンシステンシー、中間パルプコンシステン
シー、または高パルプコンシステンシーに於けるパルプ
のアルカリ性酸素処理を含む通常の酸素脱リグニン化
(O);または b.低パルプコンシステンシー〜中間パルプコンシステン
シー(即ち、約10重量%未満)に於けるアルカリ処理、
続いて高パルプコンシステンシー酸素処理(即ち、約20
重量%より大)の好ましい実施態様(Om) があるが、これらに限定されない。
Among the possible embodiments for this step are: a. Conventional oxygen delignification (O), including alkaline oxygenation of the pulp at low pulp consistency, intermediate pulp consistency, or high pulp consistency; or b. Alkaline treatment at low pulp consistency to intermediate pulp consistency (ie, less than about 10% by weight);
This is followed by a high pulp consistency oxygen treatment (ie, about 20
% By weight) (O m ), but is not limited thereto.

約35%のGEB以上の白色度を必要としないパルプの最
終用途(しばしば半漂白パルプと称される)に関して、
製紙プロセス中で工程2のみにより直接処理されたパル
プを使用することが可能である。
For end uses of pulp that do not require whiteness greater than about 35% GEB (often referred to as semi-bleached pulp)
It is possible to use pulp that has been directly treated in step 2 only in the papermaking process.

本法の第三工程は、セルロースの最小の分解でもって
リグニンの高度に選択的な除去及び漂白を得るための特
定のプロセスパラメーターに於ける酸性の気体オゾン漂
白処理(ZまたはZm)を含む。これらのプロセスパラメ
ーターの中に、金属イオン調節のためのキレート剤、pH
調節、パルプの粒径調節、パルプコンシステンシー、オ
ゾン濃度及び気体/パルプ接触調節がある。オゾンによ
る処理の前に、キレート剤、例えば、シュウ酸、ジエチ
レントリアミンペンタ酢酸(“DTPA")またはエチレン
ジアミンテトラ酢酸(“EDTA")がパルプに添加されて
もよく、その中に含まれる金属イオンとかなり結合し得
る。更に、パルプのpHは、第三工程の前に約1〜4の範
囲に調節されることが好ましい。これは、充分な量の酸
性物質をパルプに添加することにより行うことができ
る。有利には、パルプのコンシステンシーは約35〜45重
量%まで増大され、繊維フロックの粒径はオゾン脱リグ
ニン化工程の前に約5mm以下のサイズまで微粉砕され
る。循環及び回収のための溶解有機物の洗浄段階が含ま
れる。
Third step of the present method involves gaseous ozone bleaching treatment in acidic particular process parameters to obtain highly selective removal and bleaching of lignin with minimal degradation of cellulose (Z or Z m) . Among these process parameters are chelating agents for metal ion regulation, pH
Control, pulp particle size control, pulp consistency, ozone concentration and gas / pulp contact control. Prior to treatment with ozone, a chelating agent, such as oxalic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid ("DTPA") or ethylenediaminetetraacetic acid ("EDTA"), may be added to the pulp, substantially reducing the metal ions contained therein. Can be combined. Further, the pH of the pulp is preferably adjusted to a range of about 1-4 before the third step. This can be done by adding a sufficient amount of acidic material to the pulp. Advantageously, the consistency of the pulp is increased to about 35-45% by weight and the particle size of the fiber flocs is milled to a size of about 5 mm or less prior to the ozone delignification step. A washing step of the dissolved organics for circulation and recovery is included.

オゾン工程中に、パルプは周囲温度または少なくとも
約49℃(120゜F)未満のパルプ温度で繊維されることが
好ましい。オゾンは、例えば、酸素または空気を含んで
もよいオゾン含有ガスにより与えられてもよい。オゾン
/酸素混合物が使用される場合、オゾン濃度は約1〜8
容量%であることが好ましく、一方、オゾン/空気混合
物に関して、約1〜4容量%のオゾン濃度が許される。
オゾン反応器内で、実質的に脱リグニン化されたパルプ
は、実質的に全てのパルプ粒子を均一な方法でオゾンに
暴露する方法で進められる。
During the ozone step, the pulp is preferably fiberized at ambient temperature or at a pulp temperature of at least less than about 120 ° F. Ozone may be provided, for example, by an ozone-containing gas, which may include oxygen or air. If an ozone / oxygen mixture is used, the ozone concentration should be about 1-8.
%, While for ozone / air mixtures an ozone concentration of about 1-4% by volume is allowed.
In the ozone reactor, the substantially delignified pulp is advanced in a manner that exposes substantially all of the pulp particles to ozone in a uniform manner.

パルプ繊維の微粉砕または個々の繊維と反応体ガス流
との間の適切な接触に特に注意しないで高コンシステン
シーでパルプをオゾンで処理することは、繊維の不均一
なオゾン漂白を常に生じる。本出願は、このような不均
一なオゾン処理を文字“Z"で表す。本発明の改良された
オゾン技術(この場合、繊維は約5mm以下のサイズに微
粉砕され、しかもオゾンガス流と適切且つ緊密に接触さ
せられて、均一な脱リグニン化を提供する)の使用は、
本明細書中“Zm”と称される。
Treating pulp with ozone at high consistency without particular attention to pulverization of the pulp fibers or proper contact between the individual fibers and the reactant gas stream always results in uneven ozone bleaching of the fibers. The present application designates such non-uniform ozonation with the letter "Z". The use of the improved ozone technology of the present invention, where the fibers are milled to a size of about 5 mm or less, and yet properly and closely contacted with the ozone gas stream to provide uniform delignification,
It referred to herein as "Z m".

第二工程後に約10より大きいKNo.を有するパルプ
は、かなりの量のオゾンがKNo.を所望の水準に低下す
るのに必要とされるために(これは、典型的には、パル
プの性質がパルプのセルロース繊維の過度のオゾン分解
により悪く、しかも有害に影響されることをもたら
す)、この第三工程に適さないことがわかった。10未満
のKNo.を有するパルプがオゾン化される場合、少ない
濃度のオゾンが使用され、最小量のセルロース分解のみ
が生じる。上記の原料の米国南部の針葉樹または広葉樹
に関する該Z工程または該Zm工程からの生成物は、約5
未満、一般に約3〜4(目標3.5)の範囲のKNo.、約1
0以上の粘度、及び少なくとも50%(典型的には、針葉
樹に関して約54%以上、広葉樹に関して63%以上)のGE
白色度を有するパルプである。
After the second step, the KNo. Pulp with significant amounts of ozone has a KNo. (Which typically results in pulp properties being poor and detrimentally affected by excessive ozonolysis of the pulp cellulose fibers). It was found that this was not suitable for the third step. KNo. Of less than 10 If the pulp having the following is ozonated, a lower concentration of ozone is used and only a minimal amount of cellulolysis occurs. The Z process or product from the Z m steps relating to the southern United States of softwood or hardwood described above raw materials, about 5
KNo., Generally in the range of about 3 to 4 (target 3.5). , About 1
A GE of 0 or greater and at least 50% (typically about 54% or greater for softwood and 63% or more for hardwood)
It is a pulp having whiteness.

この工程に有効な実施態様の中に、 a.酸素または空気キャリヤーガス中のオゾンの向流接触
による酸性にされたパルプの処理;または b.酸素または空気キャリヤーガス中のオゾンの並流接触
による酸性にされたパルプの処理 があるが、これらに限定されない。
Among the embodiments useful in this process are: a. Treatment of acidified pulp by countercurrent contact of ozone in oxygen or air carrier gas; or b. By co-current contact of ozone in oxygen or air carrier gas Processing of acidified pulp includes, but is not limited to.

次いで、追加の漂白工程が、幾つかの可能な、良く認
められている漂白プロセス及び抽出プロセスを使用し
て、パルプを所望の充分に漂白された状態、即ち、約70
〜95%のGE白色度レベルを有する状態にするのに使用さ
れてもよい。有効な実施態様の中に、 a.洗浄を伴う通常の抽出段階、続いて洗浄を伴う過酸化
物段階;(即ち、EP); b.通常のアルカリ抽出段階及び洗浄段階、続いて洗浄を
伴う通常の二酸化塩素段階(即ち、ED); c.通常のアルカリ抽出段階及び洗浄段階、続いて洗浄を
伴う通常の二酸化塩素段階、続いて抽出段階及び二酸化
塩素段階の繰り返し(即ち、EDED);または d.酸素または酸素と過酸化物が増加された抽出段階、続
いて通常の二酸化塩素段階:即ち、(Eo)Dまたは(E
op)D があるが、これらに限定されない。
An additional bleaching step is then performed to reduce the pulp to the desired fully bleached state, i.e., about 70, using several possible and well-recognized bleaching and extraction processes.
It may be used to have a GE whiteness level of ~ 95%. Among the useful embodiments are: a. A normal extraction step with washing, followed by a peroxide step with washing; (ie, EP); b. A normal alkali extraction and washing step, followed by washing A normal chlorine dioxide step (ie, ED); c. A normal alkali extraction step and a washing step, followed by a normal chlorine dioxide step with washing, followed by a repetition of the extraction and chlorine dioxide steps (ie, EDED); or d. an extraction step with increased oxygen or oxygen and peroxide, followed by a normal chlorine dioxide step: ie (E o ) D or (E
op ) D, but is not limited to these.

別の実施態様に於いて、抽出段階は、実質的に脱リグ
ニン化されたパルプを、パルプ中に残存するリグニンの
かなりの部分を可溶化するアルカリ物質の量と相関関係
がある前もって決めた時間にわたって前もって決めた温
度でアルカリ水溶液中の有効量のアルカリ物質と組み合
わせることを含んでもよい。その後、アルカリ水溶液の
一部を抽出して、それから実質的に全ての可溶化された
リグニンを除去することができる。
In another embodiment, the extraction step comprises subjecting the substantially delignified pulp to a predetermined time correlated to the amount of alkaline material that solubilizes a significant portion of the lignin remaining in the pulp. And combining with an effective amount of an alkaline substance in an aqueous alkaline solution at a predetermined temperature. Thereafter, a portion of the aqueous alkaline solution can be extracted to remove substantially all the solubilized lignin therefrom.

抽出段階に続いて、実質的に脱リグニン化されたパル
プが追加の漂白工程で処理されて、得られるパルプのGE
白色度を少なくとも約70%まで高めることができる。好
ましい増白剤は二酸化塩素または過酸化物を含む。
Subsequent to the extraction step, the substantially delignified pulp is treated in an additional bleaching step, resulting in a GE of the resulting pulp.
Brightness can be increased to at least about 70%. Preferred brighteners include chlorine dioxide or peroxide.

(Eo)D実施態様、(Eop)D実施態様またはEDED実
施態様は、最高の白色度レベルを得る。ED実施態様に関
して、二酸化塩素段階の濾液は、処理しないと、無機塩
化物の存在のために薬品回収に循環し得ない。しかしな
がら、これは本法からの唯一必要とされる下水濾液であ
るので、流出物の容積、着色、COD、BOD、及び塩素化有
機物の著しい減少が得られる。1トン当たり2ポンド
(約0.91kg)未満の着色物、1トン当たり2ポンド未満
のBOD5及び2ポンド(約0.91kg)未満好ましくは0.8ポ
ンド(約0.36kg)未満の全有機塩化物(TOCl)を得るこ
とができる。また、二酸化塩素段階の濾液を、実質的に
完全な循環を可能にする膜濾過プロセスで処理すること
が可能である。EP実施態様に於いて、塩素化された物質
は漂白プロセスで形成されず、実際に全ての液体の濾液
が循環、回収でき、流出物の殆どない方法を生じる。
The (E o ) D embodiment, the (E op ) D embodiment or the EDED embodiment obtains the highest whiteness level. For the ED embodiment, the filtrate of the chlorine dioxide stage cannot be recycled to chemical recovery due to the presence of inorganic chlorides unless treated. However, since this is the only required sewage filtrate from the process, a significant reduction in effluent volume, color, COD, BOD, and chlorinated organics is obtained. Less than 2 pounds per ton of colorant, less than 2 pounds per ton of BOD 5 and less than 2 pounds (about 0.91 kg), preferably less than 0.8 pounds (about 0.36 kg) of total organic chloride (TOCl ) Can be obtained. Also, the filtrate of the chlorine dioxide stage can be processed in a membrane filtration process that allows for substantially complete circulation. In the EP embodiment, the chlorinated material is not formed in the bleaching process, resulting in a process in which virtually all of the liquid filtrate can be recycled and recovered, with little effluent.

図面の簡単な説明 図1は、本発明の好ましい方法のブロック工程系統図
であり、実線はパルプの流れを表し、破線は流出物の流
れを表す。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of the preferred method of the present invention, wherein solid lines represent pulp flow and dashed lines represent effluent flow.

図2は本発明の好ましい方法の略図である。 FIG. 2 is a schematic diagram of a preferred method of the present invention.

図3は、線3−3に沿って切断された図2に示された
オゾン化装置の一部の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a portion of the ozonizer shown in FIG. 2 taken along line 3-3.

図3Aは、線3−3に沿って切断された図2に示された
好ましいオゾン化装置の一部の断面図である。
FIG. 3A is a cross-sectional view of a portion of the preferred ozonizer shown in FIG. 2 taken along line 3-3.

図4は種々のパルプ処理プロセスに関する循環流及び
廃棄流の比較である。
FIG. 4 is a comparison of recycle and waste streams for various pulping processes.

発明の詳細な説明 本発明は、パルプを脱リグニン化し、漂白するととも
に、木材のセルロース部分に対する侵食の程度を最小に
し、こうして紙及び種々の紙製品の製造に許容できる強
度を有する製品を生成するための新規な方法に関する。
現在開示される脱リグニン化及び漂白プロセスの使用に
より与えられる従来技術に対する改良を理解する便宜の
ため、脱リグニン化/漂白プロセスの種々の段階に伴わ
れる幾つかのパラメーターの定義を、以下に示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention delignifies and bleaches pulp while minimizing the extent of erosion on the cellulose portion of wood, thus producing a product having acceptable strength for the production of paper and various paper products. For a new method for.
For convenience in understanding the improvements over the prior art provided by the use of the presently disclosed delignification and bleaching processes, definitions of some parameters involved in the various stages of the delignification / bleaching process are provided below. .

A.全般の定義 本明細書中、下記の定義が使用される。A. General Definitions The following definitions are used herein.

“コンシステンシー”は、オーブン乾燥繊維及び水の
合計重量に対する%として表される、スラリー中のパル
プ繊維の量として定義される。それはまた時々パルプ濃
度と称される。パルプのコンシステンシーは、使用され
る脱水装置の操作及び型に依存する。以下の定義は、Ry
dholm,Pulping Processes,Interscience Publishers,19
65,862−863頁及びTAPPI Monograph No.27,The Bleachi
ng of Pulp,Rapson編集、The Technical Association o
f Pulp and Paper Industry,1963,186−187頁に見られ
る定義に基く。
"Consistency" is defined as the amount of pulp fiber in the slurry, expressed as a percentage of the total weight of oven dried fiber and water. It is also sometimes referred to as pulp consistency. The consistency of the pulp depends on the operation and type of dewatering equipment used. The following definition is Ry
dholm, Pulping Processes, Interscience Publishers, 19
65, 862-863 and TAPPI Monograph No. 27, The Bleachi
ng of Pulp, edited by Rapson, The Technical Association o
f Based on definitions found in Pulp and Paper Industry, 1963, pp. 186-187.

“低コンシステンシー”は、6%での範囲、通常3〜
5%の範囲を含む。それは、通常の遠心ポンプによりポ
ンプ輸送でき、しかもプレスロールを使用しないでデッ
カー及びフィルターを使用して得ることができる懸濁液
である。
"Low consistency" is in the range of 6%, usually 3 to
Includes 5% range. It is a suspension which can be pumped by a conventional centrifugal pump and which can be obtained using a decker and a filter without using press rolls.

“中間コンシステンシー”は約6〜20%である。15%
が中間コンシステンシーの範囲内の分界点(dividing p
oint)である。15%より低いと、そのコンシステンシー
はフィルターにより得ることができる。これは、ブラウ
ンストック洗浄系及び漂白系中で真空ドラムフィルター
を出るパルプマットのコンシステンシーである。洗浄
器、即ちブラウンストック洗浄器または漂白段階洗浄器
からのスラリーのコンシステンシーは9〜15%である。
約15%以上では、プレスロールが脱水に必要とされる。
リドホルム(Rydholm)は、中間コンシステンシーの通
常の範囲が10〜18%であると述べているが、一方、ラプ
ソン(Rapson)は、それが9〜15%であると述べてい
る。そのスラリーは、それが高温で若干の圧縮のもとに
まだ凝集性の液相であるとしても特別な機械によりポン
プ輸送できる。
"Intermediate consistency" is about 6-20%. 15%
Is a demarcation point within the intermediate consistency (dividing p
oint). Below 15%, that consistency can be obtained with a filter. This is the consistency of the pulp mat exiting the vacuum drum filter in brown stock washing and bleaching systems. The consistency of the slurry from the washer, i.e., a brownstock washer or a bleach stage washer, is 9-15%.
Above about 15%, press rolls are required for dewatering.
Rydholm states that the usual range of intermediate consistency is 10-18%, while Rapson states that it is 9-15%. The slurry can be pumped by special machinery even though it is still a coherent liquid phase at elevated temperatures and under some compression.

“高コンシステンシー”は約20%〜約50%である。リ
ドホルムは、その通常の範囲が25〜35%であると述べて
おり、ラプソンは、その範囲が20〜35%であると述べて
いる。これらのコンシステンシーはプレスの使用のみに
より得ることができる。液相は繊維により完全に吸収さ
れ、パルプは非常に短い距離だけポンプ輸送できる。
"High consistency" is about 20% to about 50%. Lidholm states that its normal range is 25-35%, and Rapson states that its range is 20-35%. These consistency can be obtained only by using a press. The liquid phase is completely absorbed by the fibers and the pulp can be pumped over very short distances.

更に、本明細書中、“パルプ化”は、その通常の意味
で使用され、ブラウンストックを形成するためのリグノ
セルロース物質の蒸解を言う。パルプ化は、例えば、ク
ラフト法、クラフト−QA法及び延長された脱リグニン化
の形態を含む。
Further, as used herein, "pulp" is used in its ordinary sense and refers to the cooking of lignocellulosic material to form brown stock. Pulping includes, for example, kraft, kraft-QA and extended delignification forms.

“改良クラフト法”という用語は、延長された脱リグ
ニン化及びクラフト−AQ法以外の全てのその他の改良ク
ラフト法を含むように本明細書で使用される。何となれ
ば、この方法は当業界で特別な地位及び承認を得ていた
し、しかもその名称により別に知られているからであ
る。また、パルプ化の完結後の酸素脱リグニン化工程は
延長された脱リグニン化と考えられない。むしろ、本発
明者らは、それを、パルプを漂白または増白するための
脱リグニン化プロセスの最初の工程と呼ぶことを選ん
だ。
The term "modified kraft process" is used herein to include extended delignification and all other modified kraft processes other than the Kraft-AQ process. This is because this method has gained special status and approval in the art and is otherwise known by its name. Also, the oxygen delignification step after completion of pulping is not considered an extended delignification. Rather, we chose to call it the first step in a delignification process for bleaching or whitening pulp.

パルプ化プロセスまたは漂白プロセスの完結度、即ち
“脱リグニン化の程度”及びパルプの“白色度”を測定
するのには二つの主要な型の測定がある。脱リグニン化
の程度は、通常、パルプ化プロセス及び初期の漂白段階
に関して使用される。それは、ごく少量のリグニンがパ
ルプ中に存在する場合、即ち後の漂白段階でそれ程正確
ではない傾向がある。白色度因子は、通常、漂白プロセ
スに関して使用される。何となれば、それは、パルプが
わずかに着色され、その反射能が高い場合に更に正確で
ある傾向があるからである。
There are two main types of measurements to determine the completeness of the pulping or bleaching process, ie, the “degree of delignification” and the “whiteness” of the pulp. The degree of delignification is usually used for the pulping process and the initial bleaching stage. It tends to be less accurate when only a small amount of lignin is present in the pulp, ie at a later bleaching stage. Brightness factors are commonly used for bleaching processes. This is because the pulp is slightly colored and tends to be more accurate when its reflectivity is high.

脱リグニン化の程度の測定には多くの方法があるが、
殆どが過マンガン酸塩試験の変法である。通常の過マン
ガン酸塩試験は過マンガン酸塩値即ち“KNo."(これは
特定の条件下でオーブン乾燥されたパルプ1gにより消費
される10分の1規定の過マンガン酸カリウム溶液の立方
センチメートル数である)を与える。それはTAPPI標準
試験T−214により測定される。
There are many ways to measure the extent of delignification,
Most are variants of the permanganate test. A typical permanganate test is the permanganate value or "KNo." (This is the number of cubic centimeters of 1/10 normal potassium permanganate solution consumed by 1 g of oven dried pulp under specified conditions) Is given). It is measured by TAPPI Standard Test T-214.

また、パルプの白色度の測定には幾つかの方法があ
る。このパラメーターは通常反射能の目安であり、その
値は或るスケールの比率(%)として表される。通常の
方法はGE白色度であり、これはTAPPI標準法TPD−103に
より測定される最大GE白色度の比率(%)として表され
る。
There are several methods for measuring the whiteness of pulp. This parameter is usually a measure of reflectivity, and its value is expressed as a percentage of a scale. A common method is GE whiteness, which is expressed as a percentage of the maximum GE whiteness measured by TAPPI standard method TPD-103.

更に、適切な場合には、背景技術の部分に記載された
文字コードが、この発明の詳細な説明中のパルプ処理の
種々の段階を表すのに使用される。
Further, where appropriate, the character codes set forth in the background section are used to represent the various stages of pulping in the detailed description of the invention.

B.本発明のプロセス工程 以下に示されるように、本発明のパルプ化、脱リグニ
ン化及び漂白プロセスの使用により得られる値(即ち、
KNo.、粘度及びGE白色度)は、パルプからのリグニン
除去の程度を高めるとともに、セルロースの得られる分
解を最小にするこの方法の能力を示す。酸素脱リグニン
化工程の後で、増白の前に、パルプは、米国の針葉樹に
関して約5〜10、好ましくは約7〜10のKNo.、米国の
広葉樹に関して約5〜7まで部分的に脱リグニン化され
ている。この部分的に脱リグニン化されたパルプは、約
10以上、一般に13以上、好ましくは少なくとも14(針葉
樹パルプに関して)または少なくとも15(広葉樹に関し
て)の粘度を有する。この部分的に脱リグニン化された
物質は、こうして良好な強度及び好適な粘度を有し、そ
の結果、それはオゾンの作用に耐えることができる。部
分的に脱リグニン化されたパルプはオゾンに暴露されて
パルプを更に脱リグニン化し、こうして針葉樹及び広葉
樹の両方に関してパルプのKNo.を約3〜4に低下する
とともに、パルプのGE白色度を少なくとも約50〜70%ま
で増加する。針葉樹に関して、約54%以上のGE白色度が
典型的に得られ、一方、広葉樹パルプに関して、約63%
以上の値が得られる。その後、パルプの白色度は、アル
カリ抽出及び二酸化塩素または過酸化物を使用する追加
の漂白工程により更に増加される。
B. Process Steps of the Invention As shown below, the values obtained by using the pulping, delignification and bleaching processes of the present invention (ie,
KNo. , Viscosity and GE whiteness) demonstrate the ability of this process to increase the degree of lignin removal from the pulp and minimize the resulting degradation of cellulose. After the oxygen delignification step and prior to whitening, the pulp has a KNo. Of about 5-10, preferably about 7-10, for US softwood. And is partially delignified to about 5-7 for hardwoods in the United States. This partially delignified pulp is approximately
It has a viscosity of at least 10, generally at least 13, preferably at least 14 (for softwood pulp) or at least 15 (for hardwood). This partially delignified material thus has good strength and suitable viscosity, so that it can withstand the action of ozone. The partially delignified pulp is exposed to ozone to further delignify the pulp, and thus the KNo. Of the pulp for both softwood and hardwood. And the pulp GE brightness increases by at least about 50-70%. For softwoods, GE whiteness of about 54% or more is typically obtained, while for hardwood pulp, about 63%
The above values are obtained. Thereafter, the brightness of the pulp is further increased by alkaline extraction and an additional bleaching step using chlorine dioxide or peroxide.

それ故、本発明を理解する便宜のために、図1は、本
発明によりパルプをパルプ化、脱リグニン化及び増白す
るのに使用される種々の段階を図形で示す。図1に示さ
れるように、本発明は、 (a)リグノセルロース物質をパルプ化する工程(それ
により、パルプ化薬品は当業界で公知の方法で回収し、
再使用し得る); (b)パルプを洗浄してパルプ化液から残留リグニンと
一緒に薬品残渣を除去する工程(通常、パルプ化中に分
離されなかった繊維の束を除去するためのパルプのスク
リーニングを含む); (c)パルプのアリカリ性酸素脱リグニン化工程(即
ち、OまたはOm); (d)上記の工程(c)で得られた部分的に脱リグニン
化されたパルプを洗浄して酸素処理からの溶解有機物を
除去する工程(必要により、この時点でスクリーニング
が行われてもよく、またその間にこの工程からの流出物
の少なくとも一部を前の工程に循環してもよい); (e)パルプをキレート化し、酸性にして金属イオンを
結合し、pHを好ましい水準に調節する工程; (f)パルプをオゾンと接触してこの物質を更に脱リグ
ニン化し、部分的に漂白する工程(即ち、Zまたは
Zm); (g)オゾン化されたパルプを洗浄するとともに、この
工程からの流出物の少なくとも一部を前の工程に循環す
る工程; (h)苛性アルカリ抽出して残留リグニンを除去する工
程; (i)抽出されたパルプを洗浄するとともに、流出物の
少なくとも一部を前の工程に循環する工程; (j)第二漂白剤を添加する工程(即ち、パルプを増白
し、漂白するためのDまたはP); (k)漂白されたパルプを洗浄して約70〜90%のGE白色
度を有する漂白生成物を得る工程;及び (l)P漂白段階からの流出物の少なくとも一部を前の
工程に循環する工程;またはD漂白段階からの流出物を
下水に流すか、もしくは適当な処理の後に、この流出物
を前の工程に循環する工程 を含む多段階法を含む。
Thus, for convenience in understanding the present invention, FIG. 1 graphically illustrates the various steps used to pulp, delignify and whiten pulp in accordance with the present invention. As shown in FIG. 1, the present invention comprises: (a) a step of pulping a lignocellulosic material, whereby the pulping chemical is recovered by methods known in the art,
(B) washing the pulp to remove chemical residues from the pulping liquor together with residual lignin (usually the pulp for removing bundles of fibers not separated during pulping); (C) screening of the pulp with an alkaline oxygen delignification step (ie O or O m ); (d) washing the partially delignified pulp obtained in step (c) above. To remove dissolved organics from the oxygenation (if necessary, screening may be performed at this time, while at least a portion of the effluent from this step may be recycled to the previous step) (E) chelating and acidifying the pulp to bind the metal ions and adjust the pH to the desired level; (f) contacting the pulp with ozone to further delignify and partially bleach the material. You Step (ie, Z or
Z m); (g) with washing the ozonated pulp, at least a portion recycled to the previous step to step of the effluent from this step; step of removing (h) caustic extraction to residual lignin (I) washing the extracted pulp and circulating at least part of the effluent to the previous step; (j) adding a second bleach (ie whitening and bleaching the pulp) (K) washing the bleached pulp to obtain a bleached product having a GE brightness of about 70-90%; and (l) at least one of the effluents from the P bleaching stage. Recirculating the effluent from the D-bleach stage to the sewage or, after appropriate treatment, circulating the effluent to the previous stage.

1.パルプ化 本発明の方法の第一段階(リグノセルロース物質から
除去されるリグニンの量を改善するとともに、セルロー
スの分解の量を最小にする操作が使用し得る)はパルプ
化工程の中にある。本発明の方法に使用される特別なパ
ルプ化プロセスは、リグノセルロース物質の種類、更に
特別には、出発原料として使用される木材の種類に大き
く依存する。更に、図1に示されるように、化学パルプ
化技術に使用されるパルプ化液は、当業界で公知の方法
で回収し、再使用し得る。典型的にはこの工程に続い
て、循環及び回収のために溶解有機物及び蒸煮薬品の殆
どを除去するために洗浄が行われるだけでなく、スクリ
ーニング段階が行われ、この場合、パルプがスクリーニ
ング装置に通されて、パルプ化で分離されなかった繊維
の束を除去する。
1. Pulping The first step of the process of the present invention (improving the amount of lignin removed from the lignocellulosic material and minimizing the amount of cellulose degradation can be used) involves a pulping process. is there. The particular pulping process used in the process of the present invention depends largely on the type of lignocellulosic material, and more particularly on the type of wood used as starting material. Further, as shown in FIG. 1, the pulping liquor used in chemical pulping technology can be recovered and reused by methods known in the art. Typically, this step is followed by a screening step, as well as a wash to remove most of the dissolved organics and cooking chemicals for circulation and recovery, where the pulp is passed to a screening device. To remove bundles of fibers that were not separated by pulping.

クラフト法は一般にその他の注目される方法に較べて
全ての木材に使用するのに許される。何となれば、クラ
フト法から得られる最終パルプは許容できる物理的性質
を有するからであるが、ブラウンストックパルプはまた
色が濃い。
The craft method is generally allowed to be used on all woods compared to other noted methods. Because the final pulp obtained from the kraft process has acceptable physical properties, brown stock pulp is also dark in color.

リグノセルロース出発原料に応じて、通常のクラフト
法で得られる結果は、延長された脱リグニン化技術また
はクラフト−AQ法の使用により高めることができる。更
に、これらの技術は、パルプの強度及び粘度特性を有害
に影響しないでパルプのKNo.の低下の最大の粘度を得
るのに好ましい。
Depending on the lignocellulose starting material, the results obtained with the conventional kraft process can be enhanced by the use of extended delignification techniques or the Kraft-AQ process. In addition, these techniques do not adversely affect the strength and viscosity properties of the pulp, and do not affect the KNo. It is preferred to obtain the maximum viscosity of the decrease.

クラフト−AQ法を使用する場合、蒸煮液中のアントラ
キノンの量は、パルプ化される木材のオーブン乾燥重量
を基準として少なくとも約0.01重量%の量であるべきで
あり、約0.02〜約0.1%の量が一般に好ましい。クラフ
トパルプ化法に於けるアントラキノンの混入は、残存セ
ルロースの所望の強度特性に悪影響しないで、リグニン
の除去にかなり寄与する。また、アントラキノンの追加
のコストは、その後のZm工程、E工程及びD工程または
P工程の薬品のコストの節減により部分的に相殺され
る。
When using the Kraft-AQ method, the amount of anthraquinone in the cooking liquor should be at least about 0.01% by weight, based on the oven dry weight of the wood to be pulped, from about 0.02 to about 0.1%. The amounts are generally preferred. Incorporation of anthraquinone in the kraft pulping process contributes significantly to lignin removal without adversely affecting the desired strength properties of the residual cellulose. Further, additional costs of anthraquinone, subsequent Z m step, is partially offset by the cost savings of chemicals E step and step D or P steps.

クラフト−AQとは別に、またはおそらくクラフト−AQ
に更に加えて、カミルMCC法、ベロイトRDH法及びバッチ
式ダイジェスターに関するサンズ・コールド・ブロー法
の如き延長された脱リグニン化に関する技術が使用され
る。これらの技術はまた残存セルロースの所望の強度特
性に悪影響しないで、パルプ化中にリグニンを更に多く
除去する能力を与える。
Craft-AQ separate or possibly Craft-AQ
In addition, extended delignification techniques such as the Kamil MCC method, the Beloit RDH method and the Sands Cold Blow method for batch digesters are used. These techniques also provide the ability to remove more lignin during pulping without adversely affecting the desired strength properties of the residual cellulose.

2.酸素脱リグニン化 本発明の方法の次の工程は、主として、処理されるブ
ラウンストックパルプからの残留リグニンの除去を伴う
漂白プロセスの部分に関する。本発明の方法に於いて、
この段階は酸素脱リグニン化工程を含む。この段階で除
去される固体物質は酸素化された物質であり、これら
は、黒液と同様に、回収され、濃縮され、次いで通常の
回収ボイラー中で環境上安全な方法で焼却し得る。液相
の少なくとも一部は図1に示されるように循環される。
2. Oxygen delignification The next step in the process of the invention relates primarily to the part of the bleaching process that involves the removal of residual lignin from the treated brownstock pulp. In the method of the present invention,
This step involves an oxygen delignification step. The solid materials removed at this stage are oxygenated materials, which, like the black liquor, can be recovered, concentrated and then incinerated in a conventional recovery boiler in an environmentally safe manner. At least a portion of the liquid phase is circulated as shown in FIG.

酸素脱リグニン化工程は、ブラウンストックパルプ中
に残存するリグニンの増大された比率(%)の除去を可
能にし、パルプの粘度の相当する許容できない低下を生
じない方法で行い得ることがわかった。一般的には、確
認されたそのプロセスは、下記の低コンシステンシー〜
中間コンシステンシーでパルプ化プロセスからのブラウ
ンストックパルプを、アルカリの均一な適用を確実にす
るように必要量の、酸素脱リグニン化工程に必要なアル
カリで処理し、その後、コンシステンシーを高めて高コ
ンシステンシーで脱リグニン化することにより実施され
る。高コンシステンシーの脱リグニン化が好ましいが、
低コンシステンシーまたは中間コンシステンシーの酸素
脱リグニン化技術が高コンシステンシーの脱リグニン化
に代えて使用し得る。
It has been found that the oxygen delignification step allows removal of an increased percentage of lignin remaining in the brownstock pulp and can be performed in a manner that does not result in a corresponding unacceptable reduction in pulp viscosity. In general, the identified process is the following low consistency ~
The brown stock pulp from the pulping process at an intermediate consistency is treated with the required amount of alkali required for the oxygen delignification step to ensure uniform application of the alkali, and then the consistency is increased to increase the consistency. It is carried out by delignification at consistency. High consistency delignification is preferred,
Low or medium consistency oxygen delignification techniques may be used instead of high consistency delignification.

高コンシステンシーの酸素脱リグニン化工程は、アル
カリ水溶液の存在下で約25%〜約35%のパルプコンシス
テンシーで、更に好ましくは約27%で行われることが好
ましい。この改良プロセス(Om)は、従来予想された望
ましくない相対粘度の低下を生じないで、通常の酸素脱
リグニン化工程で除去できる45〜50%と較べて、ブラウ
ンストックパルプからの残留リグニンの少なくとも60%
の除去を可能にする。この改良プロセスの特異なプロセ
ス能力のために、それは本発明の方法に使用するのに好
ましい酸素プロセスを明らかに構成する。
Preferably, the high consistency oxygen delignification step is performed in the presence of an aqueous alkaline solution at a pulp consistency of about 25% to about 35%, more preferably at about 27%. This improved process (O m ) reduces residual lignin from brownstock pulp as compared to 45-50% that can be removed in a conventional oxygen delignification step without the previously expected undesirable reduction in relative viscosity. At least 60%
Enables removal. Because of the unique process capabilities of this improved process, it clearly constitutes a preferred oxygen process for use in the method of the present invention.

改良酸素プロセス(Om)の処理工程は、木材パルプ、
好ましくはクラフトブラウンストックパルプをアルカリ
水溶液と実質的に均一に組み合わせ、その間、パルプの
コンシステンシーを約10%未満、好ましくは約5重量%
未満に維持することを含む。アルカリ水溶液は、ブラウ
ンストックパルプのオーブン乾燥重量を基準として増粘
後に約0.5%〜約4%の活性アルカリ、更に好ましくは
ブラウンストックパルプのオーブン乾燥重量を基準とし
て増粘後に約2.5%の活性アルカリを与えるのに充分な
量で存在することが好ましい。
The processing steps of the improved oxygen process (O m ) are wood pulp,
Preferably, the kraft brown stock pulp is substantially homogeneously combined with the aqueous alkaline solution while reducing the consistency of the pulp to less than about 10%, preferably about 5% by weight.
Including maintaining less than. The aqueous alkaline solution may comprise from about 0.5% to about 4% active alkali after thickening based on the oven-dried weight of the brownstock pulp, more preferably about 2.5% active alkali after thickening based on the oven-dried weight of the brownstock pulp. Is preferably present in an amount sufficient to provide

この工程は、アルカリ水溶液を低コンシステンシーの
ブラウンストック中に均一に分配し、しかも実質的に全
てのブラウンストック繊維がアルカリ溶液の均一な適用
に暴露されることを確実にする。驚くことに、このよう
にして処理されたブラウンストックパルプはその処理工
程で実質的に脱リグニン化されないが、それに、通常使
用される方法により高コンシステンシーでアルカリ溶液
で処理されるブラウンストックよりも、その後の高コン
システンシーの酸素脱リグニン化工程で更に有効に脱リ
グニン化される。通常の高コンシステンシーのパルプ中
のアルカリの分配の局所の不均一性が避けられ、こうし
て、それに付随した不均一な酸素脱リグニン化を排除す
る。
This step distributes the aqueous alkaline solution evenly into the low consistency brown stock, yet ensures that substantially all of the brown stock fibers are exposed to a uniform application of the alkaline solution. Surprisingly, the brownstock pulp treated in this way is not substantially delignified in the treatment process, but it also has a higher consistency than the brownstock treated with alkali solutions at high consistency by the commonly used methods. In the subsequent high-consistency oxygen delignification step, delignification is more effectively performed. Local inhomogeneities in the distribution of alkali in normal high consistency pulp are avoided, thus eliminating the associated inhomogeneous oxygen delignification.

こうして、この均一な分配工程は、パルプを少なくと
も約1分間、好ましくは約15分間以下にわたってアルカ
リ水溶液と組み合わせることを含むことが好ましい。約
1分未満の処理時間は一般に実質的に均一な分配を得る
のに充分な時間を与えないと考えられ、一方、約15分を
越える処理時間は更に実質的な利点を生じないと予想さ
れる。
Thus, this uniform distribution step preferably involves combining the pulp with the aqueous alkaline solution for at least about 1 minute, preferably up to about 15 minutes. Processing times of less than about 1 minute are generally not considered to provide sufficient time to obtain a substantially uniform distribution, while processing times of greater than about 15 minutes are not expected to produce further substantial benefits. You.

更に、本発明によるパルプの好ましいアルカリ処理
は、広範囲の温度条件で行われてもよい。好ましい実施
によれば、処理工程はほぼ室温〜約66℃(150゜F)の温
度で行われ、約32℃(90゜F〜約66℃(150゜F)の範囲の
温度が更に好ましい。大気圧または高圧が使用し得る。
アルカリ水溶液が低コンシステンシーのパルプ中に実質
的に均一に分配される時に、処理工程は完結される。処
理工程中に存在するアルカリ水溶液の量は、脱リグニン
化反応の特別なプロセスパラメーターに従って大きく変
化し得る。本発明の目的に有効なアルカリ溶液の量は、
主として、酸素漂白工程で所望される脱リグニン化の程
度及び使用される特別な溶液の強さに依存する。使用さ
れるアルカリ水溶液は、約20〜約120g/lの濃度を有する
水酸化ナトリウム溶液を含むことが好ましい。この溶液
は低コンシステンシーのパルプと混合され、その結果、
全混合物は約6.5〜13.5g/l、好ましくはほぼ9g/lのアル
カリ物質の濃度を有する。こうして、アルカリ物質のこ
れらの濃度で49℃(120゜F)〜約66℃(150゜F)の温度に
於ける3〜5%のコンシステンシーのパルプの5〜15分
間の処理に関して、このようなアルカリ物質の均一な分
配がパルプ中に得られる。
Further, the preferred alkali treatment of the pulp according to the present invention may be performed at a wide range of temperature conditions. According to a preferred implementation, the processing steps are performed at a temperature from about room temperature to about 66 ° C (150 ° F), with temperatures in the range of about 32 ° C (90 ° F to about 66 ° C (150 ° F) being more preferred. Atmospheric pressure or high pressure may be used.
The process is completed when the aqueous alkaline solution is substantially uniformly distributed in the low consistency pulp. The amount of aqueous alkaline solution present during the treatment step can vary greatly according to the particular process parameters of the delignification reaction. The amount of the alkaline solution effective for the purpose of the present invention is
It mainly depends on the degree of delignification desired in the oxygen bleaching step and the strength of the particular solution used. The aqueous alkaline solution used preferably comprises a sodium hydroxide solution having a concentration of about 20 to about 120 g / l. This solution is mixed with the low consistency pulp, so that
The whole mixture has a concentration of alkaline substance of about 6.5-13.5 g / l, preferably of about 9 g / l. Thus, for 5-15 minutes treatment of 3-5% consistency pulp at a temperature of 49 ° C. (120 ° F.) to about 66 ° C. (150 ° F.) at these concentrations of alkaline material. A uniform distribution of the alkaline material is obtained in the pulp.

本発明の好ましい実施態様によれば、水酸化ナトリウ
ム水溶液は、乾燥パルプ重量を基準として約15重量%〜
約30重量%の水酸化ナトリウムを与えるのに充分な量で
低コンシステンシーのパルプに添加される。当量の水酸
化ナトリウム含量を有するその他のアルカリ源、例え
ば、通常のクラフト回収及び再生サイクルからの酸素化
されたホワイトリカーがまた使用し得る。
According to a preferred embodiment of the present invention, the aqueous sodium hydroxide solution comprises from about 15% by weight, based on dry pulp weight,
It is added to the low consistency pulp in an amount sufficient to provide about 30% by weight of sodium hydroxide. Other sources of alkali having an equivalent sodium hydroxide content, such as oxygenated white liquor from conventional kraft recovery and regeneration cycles, may also be used.

上記の低コンシステンシーの苛性アルカリ処理に続い
て、処理されたパルプのコンシステンシーは約20%より
大きい値、好ましい約25%〜約35%まで増加される。パ
ルプのコンシステンシーを増加するための幾つかの方
法、例えば、木材パルプをプレスしてそれから液体を除
去する方法が、有効であり、当業界で公知である。
Following the low consistency caustic treatment described above, the consistency of the treated pulp is increased to a value greater than about 20%, preferably from about 25% to about 35%. Several methods for increasing the consistency of pulp, such as pressing wood pulp and removing liquid therefrom, are effective and known in the art.

その後、酸素脱リグニン化が高コンシステンシーで行
われる。ガス状酸素を高コンシステンシーのパルプの液
相に溶解してその脱リグニン化を行う方法が、有効であ
り、当業界で公知である。これらの公知の方法のいずれ
もが本発明に使用するのに適すると考えられる。しかし
ながら、本発明の酸素脱リグニン化は、約5.6kg/cm2(8
0psig)〜約7.0kg/cm2(100psig)のガス状酸素を高コ
ンシステンシーのパルプの液相に導入し、その間パルプ
の温度を約90℃〜約130℃に保つことを含むことが好ま
しい。高コンシステンシーのパルプとガス状酸素の平均
接触時間は約20分〜約60分であることが好ましい。
Thereafter, oxygen delignification is performed with high consistency. Methods for dissolving gaseous oxygen in the liquid phase of high consistency pulp to effect delignification thereof are effective and known in the art. Any of these known methods are believed to be suitable for use in the present invention. However, the oxygen delignification of the present invention requires about 5.6 kg / cm 2 (8
Gaseous oxygen 0 psig) ~ about 7.0kg / cm 2 (100psig) is introduced into the liquid phase of high consistency pulp, it preferably includes keeping the temperature of the pulp to about 90 ° C. ~ about 130 ° C. therebetween. Preferably, the average contact time between the high consistency pulp and the gaseous oxygen is from about 20 minutes to about 60 minutes.

本発明の好ましいプロセスに従うことにより、パルプ
のセルロース部分に実質的に損傷を与えないで、少なく
とも約60%の酸素脱リグニン化工程後のパルプのKNo.
の低下を得ることが可能である。比較するに、通常の酸
素脱リグニン化は、セルロースの分解が起こる前に、約
50%のKNo.の低下を得ることができるにすぎない。こ
うして、本発明の好ましいプロセスは、従来技術の脱リ
グニン化プロセスに較べて脱リグニン化の少なくとも20
%の増加、即ち仕込みパルプに関して50%〜少なくとも
約60%のKNo.の低下を与える。70%以上の低下が、最
小のセルロース分解で更に得ることができる。パルプの
セルロース成分の分解の回避は、本発明により処理され
るパルプの粘度の最小の変化により明らかである。
By following the preferred process of the present invention, the KNo. Of the pulp after the oxygen delignification step of at least about 60% without substantially damaging the cellulose portion of the pulp.
Can be obtained. By comparison, normal oxygen delignification requires about a year before cellulose degradation occurs.
50% KNo. Can only be obtained. Thus, the preferred process of the present invention is at least 20 times less delignified than prior art delignification processes.
%, I.e., 50% to at least about 60% KNo. Give a drop. A reduction of 70% or more can be further obtained with minimal cellulolysis. The avoidance of decomposition of the cellulose component of the pulp is evident by a minimal change in the viscosity of the pulp treated according to the invention.

酸素脱リグニン化工程に入った後、そのようなパルプ
に関するパルプのKNo.は木材の種類に応じて約10〜26
の範囲であり(例えば、クラフトパルプ化の場合、広葉
樹に関して、約10〜14、目標12.5であり、針葉樹に関し
て、約20〜24、目標21である)、一方、酸素脱リグニン
化後に、KNo.は一般に約5〜10の範囲である。
After entering the oxygen delignification step, the pulp KNo. Is about 10-26 depending on the type of wood
(E.g., for kraft pulping, about 10-14, target 12.5 for hardwood, about 20-24, target 21 for softwood), while after oxygen delignification, KNo. Generally ranges from about 5 to 10.

本発明の方法を行うための処理機構が、図2に図形で
示されている。そこに示された工程は、本発明の或る利
点を最大にする傾向がある好ましい操作形態を表す。木
材チップ2がダイジェスター4に導入され、そこでそれ
らは液体、例えば水酸化ナトリウムと硫化ナトリウムの
液体中で蒸煮される。蒸煮装置4は、クラフトブラウン
ストック8とリグニン可溶化の反応生成物を含む黒液6
を生じる。ブラウンストックは、好ましくはブロータン
ク10及び洗浄器21を含む洗浄装置中で処理され、そこで
パルプ中に含まれる残留液が除去される。ブラウンスト
ックを洗浄するための多くの方法、例えば、拡散洗浄、
回転加圧洗浄、水平ベルト濾過、及び希釈/抽出が有効
であり、当業界で公知である。これらの方法は全て本発
明の範囲内にある。また、ブラウンストックのスクリー
ニングは、特別な処理のため、ほぐされていない(unde
fibered)木材の大部分を除去するために、洗浄工程の
前または後にしばしば行われる。
A processing mechanism for performing the method of the present invention is shown graphically in FIG. The steps set forth therein represent a preferred mode of operation that tends to maximize certain advantages of the present invention. Wood chips 2 are introduced into digester 4, where they are cooked in a liquid, for example a liquid of sodium hydroxide and sodium sulfide. The steaming apparatus 4 comprises a kraft brown stock 8 and a black liquor 6 containing a reaction product of solubilizing lignin.
Is generated. The brown stock is preferably processed in a washing device that includes a blow tank 10 and a washer 21 where residual liquid contained in the pulp is removed. Many methods for cleaning brown stock, for example, diffusion cleaning,
Rotating pressure washing, horizontal belt filtration, and dilution / extraction are effective and are known in the art. All of these methods are within the scope of the present invention. Also, the screening of brown stock has not been unraveled due to special treatment (unde
Often done before or after the washing step to remove most of the fibered) wood.

洗浄されたブラウンストックは処理装置14に導入さ
れ、そこでそれはアルカリ溶液で処理され、約10%未
満、好ましくは約5%未満のコンシステンシーに保たれ
る。本発明のそのプロセスは、補給苛性アルカリ16を処
理段階に導入して所望の苛性アルカリ適用量を維持する
ための手段を含むことが好ましい。処理されたパルプ18
は増粘装置20に進められて、そこでパルプのコンシステ
ンシーが、例えば、少なくとも約20重量%、好ましくは
約25%〜約35%までプレスすることにより増加される。
増粘装置20からの除去された液体22は、更に使用するた
めに洗浄装置12に戻されることが好ましい。増粘装置20
中で生成された高コンシステンシーの“プレスされた”
ブラウンストック24は酸素脱リグニン化反応器26に進め
られて、そこでそれはガス状酸素28と接触させられる。
脱リグニン化されたブラウンストック30はブロータンク
32中を進められ、ついで第二洗浄装置34に進められるこ
とが好ましく、そこでパルプが水洗されて溶解有機物を
除去し、高品質の低着色のパルプ36を生じる。この洗浄
工程からの流出物38の少なくとも一部は、洗浄装置12中
で使用するためにその装置に戻されることが好ましい。
洗浄装置12からの流出物13は、ブロータンク10または最
終的には黒液配管6に、単独で、または必要により流出
物38の全部もしくは一部と一緒に循環させることができ
る。また、酸素脱リグニン化後に得られた部分的に脱リ
グニン化されたパルプは、機械粉砕の如き別の処理のた
めに、分離されなかった繊維の束をパルプから除去する
ためにスクリーニングされてもよい。ここから、パルプ
36は、その後の漂白段階に送られて充分に漂白された生
成物を製造し得る。
The washed brown stock is introduced into processing equipment 14, where it is treated with an alkaline solution and maintained at a consistency of less than about 10%, preferably less than about 5%. The process of the present invention preferably includes means for introducing make-up caustic 16 into the treatment stage to maintain the desired caustic application rate. Processed pulp18
Is passed to a thickener 20 where the consistency of the pulp is increased, for example, by pressing to at least about 20% by weight, preferably from about 25% to about 35%.
The removed liquid 22 from the thickening device 20 is preferably returned to the cleaning device 12 for further use. Thickening device 20
High consistency "pressed" produced in
Brown stock 24 is advanced to an oxygen delignification reactor 26 where it is contacted with gaseous oxygen 28.
Delignified Brownstock 30 is blow tank
Preferably, the pulp is passed through 32 and then to a second washer 34, where the pulp is washed with water to remove dissolved organics, resulting in a high quality, low color pulp 36. Preferably, at least a portion of the effluent 38 from this cleaning step is returned to the cleaning apparatus 12 for use.
The effluent 13 from the washing device 12 can be circulated to the blow tank 10 or finally to the black liquor line 6 alone or, if necessary, together with all or part of the effluent 38. Also, partially delignified pulp obtained after oxygen delignification may be screened to remove unseparated fiber bundles from the pulp for further processing, such as mechanical grinding. Good. From here, pulp
36 may be sent to a subsequent bleaching stage to produce a fully bleached product.

図2に示されたような本発明の特に好ましい方法に於
いて、オゾン漂白をうまく利用するために、木材のクラ
フトパルプ化が行われてもよく、続いて上記の改良され
た低コンシステンシーのアルカリ処理/高コンシステン
シーの酸素脱リグニン化操作(Om)が行われてもよい。
針葉樹に関して、上記のように、この組み合わせは、約
8〜10、好ましくは9のKNo.及び約13〜14より大きい
粘度を有するパルプを生じる。また、木材をクラフトAQ
パルプ化にかけ、続いて通常の酸素脱リグニン化工程
(即ち、O、高コンシステンシーのアルカリ処理、続い
て高コンシステンシーの酸素脱リグニン化)にかけて、
同様の特性を有するパルプを得ることが可能である。ま
た、クラフトAQパルプ化に代えて、延長された脱リグニ
ン化プロセス、続いて通常の酸素脱リグニン化工程を使
用して所望の性質を有するパルプを得ることが可能であ
る。また、クラフトパルプ化と延長された脱リグニン化
プロセス技術、例えば、本明細書の背景技術の部分に記
載されたようなカミルMCCプロセス、ベロイトRDHプロセ
スまたはサンズ・コールド・ブロー蒸煮プロセスとの組
み合わせ、続いて通常の酸素脱リグニン化が、有効であ
るが、増大されるコストまたはプロセス工程のためにそ
れ程好ましくない。
In a particularly preferred method of the present invention as shown in FIG. 2, kraft pulping of wood may be performed to take advantage of ozone bleaching, followed by the improved low consistency of the above. Alkaline treatment / high consistency oxygen delignification operation (O m ) may be performed.
For conifers, as described above, this combination has a KNo. Of about 8-10, preferably 9, And a pulp having a viscosity greater than about 13-14. Also craft wood AQ
Pulping followed by a conventional oxygen delignification step (ie, O, high consistency alkali treatment, followed by high consistency oxygen delignification)
It is possible to obtain pulp with similar properties. Also, instead of kraft AQ pulping, an extended delignification process, followed by a conventional oxygen delignification step, can be used to obtain pulp with the desired properties. Also, a combination of kraft pulping and an extended delignification process technology, such as a Kamil MCC process, a Beloit RDH process or a Sands Cold Blow Steaming process as described in the Background section of this specification, Subsequent conventional oxygen delignification is effective but less preferred due to increased cost or process steps.

多種のパルプ化工程及び酸素脱リグニン化工程のいず
れもが、オゾンの前に上記のKNo.及び粘度値を得る限
り、組み合わせて使用し得る。
All of the various pulping and oxygen delignification steps are carried out before the ozone with the above KNo. And the viscosity value can be used in combination.

通常のクラフトパルプ化、続いて通常の酸素脱リグニ
ン化は、アスペンの如き或る種の広葉樹(これらは脱リ
グニン化し、漂白することが比較的容易である)を除い
て、一般に本発明に容認されない。何となれば、所定の
木材種に関して、これらの通常の技術の組み合わせは、
通常、オゾン化工程中で多量のオゾンの使用を必要と
し、それに付随して大きなセルロース分解を伴うからで
ある。
Conventional kraft pulping followed by conventional oxygen delignification is generally acceptable to the present invention, except for certain hardwoods such as aspen, which are relatively easy to delignify and bleach. Not done. For a given wood species, the combination of these usual techniques
Usually, a large amount of ozone is used during the ozonation process, accompanied by a great deal of cellulose degradation.

本発明の使用により、オゾン消費は、幾つかの別の経
路、例えば、先に説明されたような、通常のクラフト蒸
煮、続いて改良された酸素脱リグニン化工程(Om)、ま
たは延長された脱リグニン化(例えば、カミルMCC、ベ
ロイトRDHまたはサンズ・コールド・ブロー)を伴う改
良されたクラフトパルプ化、続いて通常の酸素脱リグニ
ン化工程(O)、またはクラフトAQ蒸煮、続いて通常の
酸素脱リグニン化工程(O)を使用することにより減少
し得る。オゾン消費の更に大きな減少は、延長された脱
リグニン化(カミルMCC、ベロイトRDHまたはサンズ・ゴ
ールド・ブロー)を伴う改良されたクラフトパルプ化、
続いて改良された酸素脱リグニン化工程(Om)の使用に
より、または延長された脱リグニン化(カミルMCC、ベ
ロイトRDHまたはサンズ・ゴールド・ブロー)を伴うク
ラフトAQ蒸煮プロセスに続いて通常の酸素脱リグニン化
工程(O)が行われる場合の両方で得られる。一つのプ
ロセスでこれらの技術の全てを使用すること、即ち、延
長された脱リグニン化(カミルMCC、ベロイトRDHまたは
サンズ・ゴールド・ブロー)により改良されたクラフト
AQ蒸煮、続いて改良された酸素脱リグニン化工程(Om
を使用することは、オゾン消費量を更に減少する。オゾ
ン消費量の減少は、一般にパルプの粘度が許容水準で維
持されることを可能にする。
Through the use of the present invention, ozone consumption can be extended by several alternative routes, such as conventional kraft cooking, as described above, followed by an improved oxygen delignification step (O m ), or Kraft pulping with modified delignification (eg, Kamil MCC, Beloit RDH or Sands Cold Blow), followed by a conventional oxygen delignification step (O), or Kraft AQ cooking followed by a conventional It can be reduced by using an oxygen delignification step (O). Further reductions in ozone consumption include improved kraft pulping with prolonged delignification (Kamil MCC, Beloit RDH or Sands Gold Blow),
Then use a modified oxygen delignification step (O m ) or a Kraft AQ cooking process with extended delignification (Kamyl MCC, Beloit RDH or Sands Gold Blow) followed by normal oxygen It is obtained both when a delignification step (O) is performed. Use of all of these techniques in one process, i.e. an improved craft with prolonged delignification (Kamyl MCC, Beloit RDH or Sands Gold Blow)
AQ cooking followed by an improved oxygen delignification process (O m )
The use of further reduces ozone consumption. The reduction in ozone consumption generally allows the viscosity of the pulp to be maintained at an acceptable level.

上記の高コンシステンシーの酸素脱リグニン化漂白工
程(Om)を使用することの利点は、南部の針葉樹を使用
して得られるKNo.及び粘度を、それ以外は実質的に同
じプロセス条件下の関連プロセスと比較することにより
明らかに示される。通常のクラフトパルプ化操作及び通
常の高コンシステンシーの酸素脱リグニン化漂白を使用
して、得られた生成パルプは典型的に約12〜14のKNo.
及び約15の粘度を有する。このKNo.は大き過ぎて本発
明のオゾン段階を使用するその後の脱リグニン化を可能
にすることができない。しかしながら、改良された高コ
ンシステンシーの酸素漂白を伴う通常のクラフトパルプ
化の使用は、驚くことに、約9未満のKNo.を有するパ
ルプを生じるが、そのパルプの粘度は約12〜14を越え
る。この好ましいパルプKNo.は、本発明のオゾン脱リ
グニン化漂白段階の使用を可能にする。
The advantages of using the high consistency oxygen delignification bleaching process (O m ) described above can be attributed to the KNo. And the viscosity is clearly shown by comparing the relevant process under otherwise substantially the same process conditions. Using conventional kraft pulping operations and conventional high consistency oxygen delignification bleaching, the resulting pulp typically has a KNo.
And a viscosity of about 15. This KNo. Is too large to allow for subsequent delignification using the ozone step of the present invention. However, the use of conventional kraft pulping with improved high consistency oxygen bleaching, surprisingly, has a KNo. Pulp having a viscosity of greater than about 12-14. This preferred pulp KNo. Enables the use of the ozone delignification bleaching stage of the present invention.

3.オゾン工程 本発明の方法の次の工程は、酸素脱リグニン化された
ブラウンストックパルプのオゾン脱リグニン化及び漂白
である。このオゾン化はオゾン反応器中で行われ、その
反応器は以下に更に詳しく説明され、図2、図3及び図
3Aに示される。オゾンによるパルプの処理の前に、パル
プは、パルプの最も有効な選択的脱リグニン化を確実に
し、且つセルロースに対するオゾンの化学的侵食を最小
にするように、状態調節される。仕込みパルプ36は混合
室40に送られ、そこでそれに低コンシステンシーに希釈
される。酸42、例えば硫酸、ギ酸、酢酸等が低コンシス
テンシーのパルプに添加されて混合室40中のパルプのpH
を約1〜4、好ましく2〜3の範囲に低下する。pHは上
記のように調節される。何となれば、パルプのオゾン漂
白の相対的な有効性はパルプ混合物のpHに依存すること
が知られているからである。低pHはパルプのその後の処
理に有益な効果を有しないことが明らかであり、一方、
pHを約4〜5以上に高めることは粘度の低下及びオゾン
消費の増加を生じる。
3. Ozone Step The next step in the method of the present invention is the ozone delignification and bleaching of the oxygen delignified brownstock pulp. This ozonation is carried out in an ozone reactor, which is described in more detail below and comprises FIGS.
Shown in 3A. Prior to treatment of the pulp with ozone, the pulp is conditioned to ensure the most effective selective delignification of the pulp and to minimize the chemical attack of ozone on cellulose. Charged pulp 36 is sent to a mixing chamber 40, where it is diluted to a low consistency. Acids 42, for example, sulfuric acid, formic acid, acetic acid, etc. are added to the low consistency pulp and the pH of the pulp in the mixing chamber 40
In the range of about 1-4, preferably 2-3. The pH is adjusted as described above. This is because the relative effectiveness of ozone bleaching of pulp is known to depend on the pH of the pulp mixture. It is clear that low pH has no beneficial effect on the subsequent treatment of the pulp, while
Increasing the pH above about 4-5 results in reduced viscosity and increased ozone consumption.

酸性にされたパルプはキレート剤44で処理されて、パ
ルプ中の存在し得る金属または金属塩を錯生成する。こ
のキレート化工程は、このような金属をオゾン反応器中
で非反応性または無害にするのに使用され、その結果、
それらはオゾンの分解を起こさず、こうしてリグニン除
去の効率を低下し、またセルロースの粘度を低下するこ
とを生じない。
The acidified pulp is treated with a chelating agent 44 to complex any metals or metal salts that may be present in the pulp. This chelation step is used to render such metals non-reactive or harmless in the ozone reactor, so that
They do not decompose ozone and thus reduce the efficiency of lignin removal and do not reduce the viscosity of cellulose.

キレート剤はそれ自体公知であり、例えば、ポリカル
ボキシレート及びポリカルボキシレート誘導体、例えば
ジ−、トリ−、及びテトラ−カルボキシレート、アミ
ド、等を含む。コスト及び有効性の理由から、このオゾ
ン処理の好ましいキレート剤は、DTPA、EDTA及びシュウ
酸を含む。オーブン乾燥パルプの約0.1重量%〜約0.2重
量%の範囲のこれらのキレート剤の量が一般に有効であ
るが、高い金属イオン濃度が存在する場合には追加の量
が必要とされることがある。
Chelating agents are known per se and include, for example, polycarboxylates and polycarboxylate derivatives, such as di-, tri-, and tetra-carboxylates, amides, and the like. For reasons of cost and effectiveness, preferred chelators for this ozonation include DTPA, EDTA and oxalic acid. Amounts of these chelating agents ranging from about 0.1% to about 0.2% by weight of the oven-dried pulp are generally effective, but additional amounts may be required if high metal ion concentrations are present .

オゾン漂白プロセスの有効性は、上記のようなpH水準
及びパルプ中の金属塩の量を含む幾つかの相互に関連す
るプロセスパラメーターにより調節される。その他の非
常に重要なパラメーターはオゾン漂白段階中のパルプの
コンシステンシーである。漂白されるパルプは、充分な
水を含むことが必要であり、その結果、水は個々の繊維
中に連続相として存在し、即ち、繊維は水で充分に飽和
されるべきである。繊維中の水は、ガス状のオゾン雰囲
気からのオゾンの移動を可能にして繊維の外表面を処理
するとともに、おそらく更に重要なことに、オゾンが水
相を経由して個々の繊維の接近し難い内部に移動される
ことを可能にし、それにより繊維からのリグニンの更に
完全な除去を与える。一方、コンシステンシーは、オゾ
ンが希釈され、パルプを漂白するのではなくパルプを化
学的に分解する傾向がある程に低くてはならない。
The effectiveness of the ozone bleaching process is controlled by several interrelated process parameters, including pH levels and the amount of metal salts in the pulp as described above. Another very important parameter is the consistency of the pulp during the ozone bleaching stage. The pulp to be bleached must contain sufficient water so that the water is present as a continuous phase in the individual fibers, ie the fibers should be fully saturated with water. The water in the fibers allows the transfer of ozone from the gaseous ozone atmosphere to treat the outer surface of the fibers, and perhaps more importantly, to allow the ozone to reach the individual fibers via the aqueous phase. Allows it to be moved into difficult interiors, thereby providing more complete removal of lignin from the fibers. On the other hand, the consistency should not be so low that the ozone is diluted and tends to chemically degrade the pulp rather than bleach it.

コンシステンシーの好ましい範囲(特に米国南部の針
葉樹に関して)は、約28%〜約50%であることがわかっ
たが、最良の結果は約38%〜約45%で得られる。上記の
範囲内で、好ましい結果が、脱リグニン化の相対量、セ
ルロースの分解の比較的低い量、及び処理パルプの白色
度の顕著な増加により示されるように得られる。
The preferred range of consistency (especially for softwoods in the southern United States) has been found to be about 28% to about 50%, with best results being obtained at about 38% to about 45%. Within the above ranges, favorable results are obtained as indicated by the relative amount of delignification, the relatively low amount of cellulose degradation, and the significant increase in brightness of the treated pulp.

オゾン漂白が行われる反応温度が、同様に、本発明の
プロセスの重要な調節因子である。オゾン工程は或る臨
界温度(この温度で、反応が開始してセルロースの過度
の分解を生じる)までの温度で有効に行うことができ
る。この臨界温度は、パルプを生成するのに使用された
木材の特別な種類及びパルプの前の処理の履歴に応じて
かなり変化する。反応が行われるべきパルプ繊維の最高
温度は、セルロースの過度の分解が起こる温度を越える
べきではなく、この温度は米国南部の針葉樹に関して最
高約49℃〜66℃(120゜F〜150゜F)である。
The reaction temperature at which ozone bleaching occurs is likewise an important regulator of the process of the present invention. The ozone step can be effectively carried out at a temperature up to a critical temperature, at which point the reaction starts and causes excessive decomposition of the cellulose. This critical temperature will vary considerably depending on the particular type of wood used to produce the pulp and the history of prior treatment of the pulp. The maximum temperature of the pulp fibers at which the reaction is to take place should not exceed the temperature at which excessive decomposition of the cellulose occurs, which can be up to about 49 ° C to 66 ° C (120 ° F to 150 ° F) for softwoods in the southern United States It is.

漂白プロセスで使用されるオゾンガスは、オゾンと酸
素及び/または不活性ガスの混合物として使用されても
よく、またはオゾンと空気の混合物として使用し得る。
処理ガス中にうまく混入し得るオゾンの量は、ガス混合
物中のオゾンの安定性により制限される。典型的に、オ
ゾン/酸素混合物中に約1〜18重量%のオゾンを含むオ
ゾンガス混合物、またはオゾン/空気混合物中に約1〜
4%のオゾンを含むオゾンガス混合物が本発明に使用す
るのに適する。オゾンガス混合物中の高濃度のオゾン
は、比較的小型の反応器の使用及び等量のパルプを処理
するための短い反応時間を可能にし、それにより装置に
必要とされる投下資本を少なくする。しかしながら、少
量のオゾンを含むオゾンガス混合物は、製造するのがそ
れ程高価ではない傾向があり、運転コストを低減し得
る。
The ozone gas used in the bleaching process may be used as a mixture of ozone and oxygen and / or an inert gas, or may be used as a mixture of ozone and air.
The amount of ozone that can be successfully incorporated into the process gas is limited by the stability of the ozone in the gas mixture. Typically, an ozone gas mixture comprising about 1-18% by weight of ozone in an ozone / oxygen mixture, or about 1 to 1% in an ozone / air mixture.
An ozone gas mixture containing 4% ozone is suitable for use in the present invention. The high concentration of ozone in the ozone gas mixture allows for the use of relatively small reactors and short reaction times for processing equal volumes of pulp, thereby reducing the capital expenditure required for the equipment. However, ozone gas mixtures containing small amounts of ozone tend to be less expensive to produce and can reduce operating costs.

更に別の調節因子は、所定量のパルプを漂白するのに
使用されるオゾンの相対重量である。この量は、オゾン
漂白中に許容し得るセルロースの分解の相対量に対して
バランスされるリグニンの量(オゾン漂白プロセス中に
除去される量)により、少なくとも一部、決められる。
本発明の好ましい実施態様によれば、パルプ中に存在す
るリグニンの約50%〜約70%と反応するオゾンの量が使
用される。パルプ中のリグニンの全量は、この工程後に
得られる約3〜4のKNo.により実証されるように、オ
ゾン漂白工程中に除去されない。何となれば、反応帯域
中の全てのオゾンの不在は、オゾンがセルロースと過度
に反応することを生じ、セルロースの重合度をかなり低
下するからである。本発明の好ましい方法に於いて、パ
ルプのオーブン乾燥重量を基準とするオゾンの添加量
は、3〜4のKNo.に達するためには典型的に約0.2%
〜約1%である。かなりの量の溶解固体が系中に存在す
る場合には、更に多量が必要とされることがある。
Yet another regulator is the relative weight of ozone used to bleach a given amount of pulp. This amount is determined, at least in part, by the amount of lignin (the amount removed during the ozone bleaching process) that is balanced against the relative amount of cellulose degradation that is acceptable during ozone bleaching.
According to a preferred embodiment of the present invention, an amount of ozone that reacts with about 50% to about 70% of the lignin present in the pulp is used. The total amount of lignin in the pulp is about 3-4 KNo. Obtained after this step. Are not removed during the ozone bleaching process, as demonstrated by This is because the absence of all ozone in the reaction zone causes the ozone to react excessively with the cellulose, considerably reducing the degree of polymerization of the cellulose. In a preferred method of the invention, the amount of ozone added, based on the oven dry weight of the pulp, is between 3 and 4 KNo. Typically about 0.2% to reach
~ 1%. Larger amounts may be required if significant amounts of dissolved solids are present in the system.

オゾン漂白工程に使用される反応時間は、使用される
オゾンの完全な消費または実質的に完全な消費により示
されるようなオゾン漂白反応の完結の所望の比率により
決められる。この時間は、オゾンガス混合物中のオゾン
の濃度(比較的更に濃厚にされたオゾン混合物は更に迅
速に反応する)、及び除去することが所望されるリグニ
ンの相対量に応じて変化する。必要とされる時間は2分
未満であることが好ましいが、その操作はその他の反応
パラメーターに応じてかなり長時間を要することがあ
る。
The reaction time used in the ozone bleaching step is determined by the desired rate of completion of the ozone bleaching reaction as indicated by complete or substantially complete consumption of the ozone used. This time varies depending on the concentration of ozone in the ozone gas mixture (the relatively more enriched ozone mixture reacts more quickly) and the relative amount of lignin that it is desired to remove. Preferably, the time required is less than 2 minutes, but the operation can take considerably longer depending on other reaction parameters.

本発明の重要な特徴は、パルプが均一に漂白されるこ
とである。この特徴は、オゾンガス混合物が繊維フロッ
ク(例えば、繊維の凝集を含む)の大部分に完全に浸透
するように充分に小さい直径及び充分に低い嵩密度のサ
イズの不連続のフロック粒子へのパルプの微粉砕により
一部得られる。微粉砕中に、パルプ繊維を別個の繊維に
完全に分離することは実現可能ではない。一般に、微粉
砕から得られるフロック粒子は、複数の外側に伸びる繊
維により囲まれた比較的圧縮された中央コアーを有す
る。本発明の目的のために、フロック粒径は、この比較
的にふくらませられていない(unfluffed)中央コアー
の最小の直径であると決められたものを測定することに
より決定される。
An important feature of the present invention is that the pulp is bleached uniformly. This feature allows the pulp to be broken into discrete floc particles of sufficiently small diameter and sufficiently low bulk density that the ozone gas mixture completely penetrates most of the fiber flocs (eg, including fiber agglomeration). Partially obtained by milling. It is not feasible to completely separate the pulp fibers into distinct fibers during milling. Generally, the floc particles obtained from the milling have a relatively compressed central core surrounded by a plurality of outwardly extending fibers. For the purposes of the present invention, floc particle size is determined by measuring what is determined to be the smallest diameter of this relatively unfluffed central core.

漂白の均一性はまたその他のプロセスパラメーターの
或るものに大きく依存するが、フロック粒径が最高5m
m、好ましくは例えば3mm未満に制限される場合には、こ
れらの粒子の実質的に大部分の均一な処理が、僅かの数
の暗色の不十分に漂白されたフロック中心部の観察によ
り実証されるように、容易に得ることができることがわ
かった。フロック粒径が約5mmより大きかった場合に
は、大部分の暗色の不十分に漂白されたフロック中心部
により実証されるように、漂白は不均一であった。それ
故、大部分のフロックが、その均一なオゾン処理に関し
て平均約5mm未満の寸法であるように、充分な微粉砕を
得ることが重要である。
Bleaching uniformity also depends heavily on certain other process parameters, but floc particle sizes up to 5 m
When limited to m, preferably less than 3 mm, substantially most uniform treatment of these particles is demonstrated by observation of a small number of dark, poorly bleached floc cores. As can be seen, it can be easily obtained. When the floc particle size was greater than about 5 mm, the bleaching was uneven, as evidenced by the majority of dark, poorly bleached floc cores. It is therefore important to obtain sufficient pulverization so that most flocs have an average size of less than about 5 mm for their uniform ozonation.

更に別の重要なプロセスパラメーターは、オゾン漂白
プロセス中に、漂白される粒子が、フロックの全表面へ
のオゾンガス混合物の接近及び全フロックへのオゾンガ
ス混合物の一様の接近を可能にするように混合すること
により、オゾン漂白混合物に暴露されるべきであること
である。オゾンガス混合物中のパルプの混合は、フロッ
クの静止床(この場合、フロックの一部はその他のフロ
ックに対してオゾンガスから分離され、それによりその
他のフロックよりも漂白されない)で得られた結果と較
べて、均一性に関して優れた結果を生じる。
Yet another important process parameter is that during the ozone bleaching process, the particles to be bleached are mixed so as to allow access of the ozone gas mixture to all surfaces of the floc and uniform access of the ozone gas mixture to all flocs. That is, it should be exposed to the ozone bleaching mixture. The mixing of the pulp in the ozone gas mixture is comparable to the result obtained with a stationary bed of flocs, where some of the flocs are separated from the ozone gas relative to the other flocs and thereby less bleached than the other flocs. Yields excellent results with regard to uniformity.

フロックをオゾンガス混合物に暴露するようにフロッ
クを移動することは、フロックの互いに均一な処理を生
じる。この処理は、フロックを含む繊維中のセルロース
の過度の分解を生じないで、所望の量のリグニンがパル
プから均一に除去されることをもたらす。調節された粒
径の使用により、且つオゾン処理中の乱れた移動による
本発明のオゾン処理の調節は、典型的にGE白色度、KN
o.及び粘度の約5%未満の変化を有する最終パルプを
生じることがわかった。比較するに、その処理が不均一
である場合(これは、典型的には静止床反応器(即ち、
粒子がオゾン処理中に攪拌されない反応器)中で起こる
ようなものである)、床の或る部分が実質的に過度に漂
白され、一方、その他の部分は比較的未反応のまま残
る。何となれば、静止床反応器中のオゾンガス混合物の
流れは一様ではないからである。
Moving the flocs to expose the flocs to the ozone gas mixture results in uniform treatment of the flocs with each other. This treatment results in the desired amount of lignin being uniformly removed from the pulp without excessive degradation of the cellulose in the fibers containing the flocs. Adjustment of the ozonation of the present invention by the use of adjusted particle size and by turbulence during ozonation typically results in GE whiteness, KN
o. And a final pulp having a change in viscosity of less than about 5%. By comparison, if the treatment is heterogeneous (this is typically the case with a static bed reactor (ie,
(Such as in a reactor where the particles are not agitated during the ozonation), some portions of the bed are substantially excessively bleached, while others remain relatively unreacted. This is because the flow of the ozone gas mixture in the stationary bed reactor is not uniform.

パルプ繊維の微粉砕または個々の繊維と反応体ガス流
との間の適切な接触に特に注意しないで高コンシステン
シーでパルプをオゾンで処理することは、繊維の不均一
なオゾン漂白を常に生じる。本出願は、このような不均
一なオゾン処理を文字“Z"で表す。上記の本発明の改良
されたオゾン技術(この場合、繊維は約5mm以下のサイ
ズに微粉砕され、しかもオゾンガス流と適切且つ緊密に
接触させられて、均一な脱リグニン化を提供する)の使
用は、本明細書中“Zm”と称された。
Treating pulp with ozone at high consistency without particular attention to pulverization of the pulp fibers or proper contact between the individual fibers and the reactant gas stream always results in uneven ozone bleaching of the fibers. The present application designates such non-uniform ozonation with the letter "Z". Use of the above-described improved ozone technology of the present invention, where the fibers are milled to a size of about 5 mm or less, yet in proper and close contact with the ozone gas stream to provide uniform delignification. It is herein was designated "Z m".

オゾン反応器を出るパルプは、少なくとも約50%、一
般に約50〜70%のGE白色度を有し、針葉樹は通常約55%
以上である。パルプ(広葉樹または針葉樹に関する)は
また約3〜4(目標3.5)のKNo.を有し、この値は、
そのプロセスのこの段階でパルプに関して全く満足であ
る。
Pulp exiting the ozone reactor has a GE whiteness of at least about 50%, typically about 50-70%, and conifers typically have about 55%
That is all. Pulp (for hardwood or softwood) also has a KNo. Of about 3-4 (goal 3.5). Which has the value
At this stage of the process, you are quite satisfied with the pulp.

本発明のオゾン漂白に特に適する装置が、図2、図3
及び図3Aに示されている。上記のように、洗浄されたパ
ルプ36は混合室40に送られ、そこでそれは酸42及びキレ
ート剤44で処理される。酸性にされ、キレート化された
低コンシステンシーのパルプ46は、パルプから過剰の液
体50を除去するための増粘装置48、例えば対のロールプ
レスに導入され、そこでパルプのコンシステンシーが所
望の水準に高められる。この過剰の液体50の少なくとも
一部は混合室40に循環されてもよく、残りの部分がブロ
ータンク32に送られる。次いで、得られる高コンシステ
ンシーのパルプ52がスクリューフィーダー54(これはオ
ゾンガスのガスシールとして作用する)に通され、その
後、微粉砕装置56、例えばフラッファー(fluffer)に
通され、そこでパルプは前もって決められたサイズ(こ
れは、上記のように、約5mm以下の大きさであるべきで
ある)のパルプ繊維フロック60に微粉砕される。次い
で、微粉砕された粒子は、動的オゾン反応室58(これ
は、図示されるようにモーター64により動かされるコン
ベヤー62である)に導入される。コンベヤー62は、粒子
の全表面がパルプの移動中にオゾンガス混合物66に暴露
されるようになることを可能にするように、パルプ粒子
60を混合し輸送するために特別に設計されている。図2
に更に示されるように、処理後のパルプ繊維フロック60
は希釈タンク68に入れられる。
An apparatus particularly suitable for ozone bleaching according to the invention is shown in FIGS.
And in FIG. 3A. As described above, the washed pulp 36 is sent to a mixing chamber 40, where it is treated with an acid 42 and a chelating agent 44. The acidified, chelated, low consistency pulp 46 is introduced into a thickening device 48, such as a twin roll press, for removing excess liquid 50 from the pulp, where the consistency of the pulp is at a desired level. To be increased. At least a part of this excess liquid 50 may be circulated to the mixing chamber 40, and the remaining part is sent to the blow tank 32. The resulting high consistency pulp 52 is then passed through a screw feeder 54, which acts as a gas seal for ozone gas, and then through a pulverizer 56, such as a fluffer, where the pulp is pre-treated. It is comminuted into pulp fiber flocks 60 of a determined size (which should be no more than about 5 mm, as described above). The finely divided particles are then introduced into a dynamic ozone reaction chamber 58, which is a conveyor 62 driven by a motor 64 as shown. Conveyor 62 is used to remove the pulp particles so that the entire surface of the particles can become exposed to the ozone gas mixture 66 during pulp transfer.
Specially designed for mixing and transporting 60. FIG.
As further shown in FIG.
Is placed in a dilution tank 68.

図3は、パルプ粒子60がコンベヤー62により反応器中
に運ばれる際のパルプ粒子60の配置を示すオゾン反応器
58の断面図である。図3Aは、微粉砕された粒子を反応室
58中に移動させるためのパドル(paddle)状の配置を利
用する好ましいコンベヤーの断面図である。
FIG. 3 shows an ozone reactor showing the arrangement of pulp particles 60 as they are conveyed into the reactor by conveyor 62.
FIG. 58 is a cross-sectional view of FIG. Figure 3A shows the finely pulverized particles in the reaction chamber.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a preferred conveyor utilizing a paddle-like arrangement for moving into 58.

図2のプロセスは、パルプがオゾンガス混合物と同時
にオゾンで処理されることを示す。しかしながら、ま
た、最大の程度に漂白されたパルプの一部は、オゾン含
有ガスをパルプ60の流れに対して向流の方向に通すこと
により、最大量のオゾンを含む新たに導入されたオゾン
混合物と最初に接触させられてもよい。反応器に入るパ
ルプは最高のリグニン含量を有しており、最初に、出て
くる近くに排出されるオゾン混合物と接触し、それによ
り実際に全てのオゾンを消費する最適の機会を与える。
これは、オゾンをオゾン/酸素またはオゾン/空気混合
物からストリッピッグするのに有効な方法である。
The process of FIG. 2 shows that the pulp is treated with ozone simultaneously with the ozone gas mixture. However, also part of the pulp which has been bleached to the greatest extent, the ozone-containing gas is passed in a counter-current direction to the flow of pulp 60, so that the newly introduced ozone mixture containing the greatest amount of ozone May be contacted first. The pulp entering the reactor has the highest lignin content and first comes into contact with the ozone mixture which comes out and exits nearby, thereby giving the optimal opportunity to actually consume all the ozone.
This is an effective method for stripping ozone from ozone / oxygen or ozone / air mixtures.

オゾン66が、図2に示されるように、並流方式でパル
プと接触させられる場合には、残存の使用済のオゾンガ
ス70は希釈タンク68から回収し得る。タンク68中では、
希釈水72(これはまたオゾンガスシールとして利用でき
る)が添加されてパルプのコンシステンシーを低水準に
低下して、その後のプロセス工程中の漂白されたパルプ
74の移動を容易にする。
If the ozone 66 is contacted with the pulp in a co-current manner, as shown in FIG. 2, the remaining spent ozone gas 70 can be recovered from the dilution tank 68. In tank 68,
Dilution water 72 (which can also be used as an ozone gas seal) is added to reduce the consistency of the pulp to a low level, and the bleached pulp during subsequent processing steps
Facilitates 74 moves.

希釈タンク68からの使用済のオゾンガス70は、キャリ
ヤーガス前処理段階76に送られ、そこで酸素または空気
のキャリヤーガス78が添加される。この混合物80はオゾ
ン発生器82に送られ、そこで適当量のオゾンが発生され
て所望の濃度を得る。次いで、適当なオゾン/空気混合
物66は、パルプの脱リグニン化及び漂白のためにオゾン
反応器58に送られる。
The spent ozone gas 70 from the dilution tank 68 is sent to a carrier gas pretreatment stage 76, where an oxygen or air carrier gas 78 is added. This mixture 80 is sent to an ozone generator 82, where an appropriate amount of ozone is generated to obtain the desired concentration. The appropriate ozone / air mixture 66 is then sent to an ozone reactor 58 for delignification and bleaching of the pulp.

オゾン漂白工程の完結後に、実質的に脱リグニン化さ
れたパルプ74は、図2に示されるような洗浄器84中で再
度充分に洗浄され、回収される水86の少なくとも一部が
そのプロセスの洗浄装置34に循環され、それにより下水
に流される液体の排除から重要な環境上の利点を生じ
る。
After completion of the ozone bleaching step, the substantially delignified pulp 74 is again thoroughly washed in a washer 84 as shown in FIG. 2 and at least a portion of the recovered water 86 is removed from the process. Significant environmental benefits result from the elimination of liquid that is circulated to the washer 34, thereby draining into the sewer.

オゾン化後の漂白された低コンシステンシーのパルプ
74は、減少された量のリグニンを有し、それ故、低いK
No.及び許容できる粘度を有する。得られるKNo.及び
粘度の正確な値は、パルプが受けた特別な処理に依存す
る。例えば、通常のクラフト法でパルプ化され、最初に
改良された高コンシステンシーの酸素脱リグニン化
(Om)により脱リグニン化され、続いてオゾン、好まし
くは改良された均一なオゾン処理(Zm)により更に脱リ
グニン化される米国南部の針葉樹パルプは、典型的には
約3〜4のKNo.及び約10の粘度を有する。クラフトAQ
パルプ化にかけられ、次いで改良された高コンシステン
シーの酸素漂白(Om)及び改良された均一なオゾン処理
(Zm)にかけられる米国南部の針葉樹は、典型的には約
2のKNo.及び約12より大きい粘度を有する。
Bleached low consistency pulp after ozonation
74 has a reduced amount of lignin and therefore has a lower K
No. And has an acceptable viscosity. The resulting KNo. The exact value of the viscosity and the viscosity will depend on the particular treatment the pulp has undergone. For example, pulped in a conventional kraft process, first delignified by improved high consistency oxygen delignification (O m ), followed by ozone, preferably an improved homogeneous ozonation (Z m The softwood pulp in the southern United States, which is further delignified by), typically has a KNo. Of about 3-4. And a viscosity of about 10. Craft AQ
Conifers in the southern United States that are pulped and then subjected to improved high consistency oxygen bleaching (O m ) and improved uniform ozonation (Z m ) typically have a KNo. And having a viscosity greater than about 12.

得られるパルプ74は、出発パルプよりも著しく白色度
が高い。例えば、南部の針葉樹は、パルプ化プロセス後
に約15%〜25%のGE白色度を有し、酸素漂白後に約25%
〜45%のGE白色度を有し、そしてオゾン漂白プロセス後
に、約50%〜70%のGE白色度を有する。
The resulting pulp 74 has significantly higher whiteness than the starting pulp. For example, southern conifers have a GE whiteness of about 15% to 25% after the pulping process and about 25% after oxygen bleaching.
It has a GE brightness of ~ 45% and, after the ozone bleaching process, a GE brightness of about 50% to 70%.

4.アルカリ抽出 オゾン段階からの洗浄されたパルプ88は、その後、抽
出を行うための抽出容器92中で充分な量のアルカリ物質
90と組み合わされる。こうして、パルプ88は、容器92中
で、パルプ中に残存するリグニンのかなりの部分を可溶
化するアルカリ物質の量と相関関係がある前もって決め
られた時間にわたって前もって決められた温度でアルカ
リ水溶液に暴露される。また、抽出プロセスは、パルプ
の白色度を、典型的には約2ポイントのGE白色度だけ増
加する。その後、アルカリ処理されたパルプ94は洗浄装
置96に送られ、アリカル水溶液が、可溶化されたリグニ
ンの実質的に全部をパルプから除去するようにパルプか
ら洗浄され、こうして実質的にリグニンを含まないパル
プを生成する。この工程は当業者に公知であり、ここで
は更に注釈する必要がないと思われる。実施例が、その
プロセスのこの工程に好ましい抽出パラメーターを説明
する。回収されるアルカリ溶液98の少なくとも一部が洗
浄装置84に循環される。再度、重要な環境上の利点が、
この溶液の下水排出の排除から得られる。
4. Alkaline extraction The washed pulp 88 from the ozone stage is then subjected to a sufficient amount of alkaline material in an extraction vessel 92 for performing the extraction.
Combined with 90. Thus, the pulp 88 is exposed to an aqueous alkaline solution at a predetermined temperature for a predetermined period of time in a vessel 92 that correlates to the amount of alkaline substance that solubilizes a significant portion of the lignin remaining in the pulp. Is done. The extraction process also increases the brightness of the pulp by a GE brightness of typically about 2 points. Thereafter, the alkali-treated pulp 94 is sent to a washing device 96, in which the aqueous solution of alical is washed from the pulp to remove substantially all of the solubilized lignin from the pulp, and thus is substantially free of lignin. Produce pulp. This step is well known to those skilled in the art and need not be further annotated here. The examples illustrate preferred extraction parameters for this step in the process. At least a part of the recovered alkaline solution 98 is circulated to the cleaning device 84. Once again, an important environmental advantage
This solution results from the elimination of sewage drainage.

或る場合、特に高い最終白色度が目標とされる場合に
は、抽出工程は、酸素処理を苛性アルカリ抽出工程内に
組み込むこと(E0)により補強し得る。この別法は、ま
た当業者に公知であり、ここでは更に注釈を必要としな
い。
In some cases, particularly where a high final brightness is targeted, the extraction step may be enhanced by incorporating oxygen treatment into the caustic extraction step (E 0 ). This alternative is also known to those skilled in the art and does not require further annotation here.

5.追加の漂白段階 殆どの製紙目的のためには、50〜65の範囲の最終白色
度は不充分である。従って、GE白色度を約70〜95%の更
に望ましい範囲に更に高めるために、パルプは増白漂白
にかけられ、これは主としてパルプ中に残存するリグニ
ンの発色団の基を無色の状態に変換することを目的とす
る。
5. Additional bleaching stages For most papermaking purposes, final brightness in the range of 50-65 is insufficient. Thus, to further increase the GE whiteness to a more desirable range of about 70-95%, the pulp is subjected to whitening bleaching, which mainly converts the lignin chromophore groups remaining in the pulp to a colorless state. The purpose is to:

パルプを抽出し、再度洗浄した後、オゾン漂白され、
抽出されたパルプの増白漂白は、種々の物質を使用して
行い得る。図2に示されるように、洗浄されたパルプ10
0は漂白容器104中で選択された漂白剤102と組み合わさ
れる。好ましい漂白剤は二酸化塩素または過酸化物であ
る。漂白後に、パルプ106は洗浄装置108中で水114で洗
浄され、流出物が循環され110、または下水処理される1
12。循環される場合、洗浄水の流れ110の少なくとも一
部は洗浄装置96に送られる。得られた漂白パルプは、そ
の後、回収され、種々の用途に使用し得る。
After extracting the pulp and washing again, it is ozone bleached,
Whitening and bleaching of the extracted pulp can be performed using various materials. As shown in FIG. 2, the washed pulp 10
0 is combined with the selected bleach 102 in the bleach container 104. Preferred bleaches are chlorine dioxide or peroxide. After bleaching, the pulp 106 is washed with water 114 in a washer 108 and the effluent is circulated 110 or sewage treated 1
12. When circulated, at least a portion of the wash water stream 110 is sent to the washing device 96. The resulting bleached pulp can then be recovered and used for various applications.

従来使用され、一般に高度に有効である主要な物質の
一つは、二酸化塩素(D)である(図1を参照のこ
と)。本発明によれば、適当量の二酸化塩素は、約80%
より大きいGE白色度を有する高強度のパルプが得られる
ことを可能にする。二酸化塩素段階に入るパルプはリグ
ニンが比較的少ないので、二酸化塩素増白漂白はパルプ
のオーブン乾燥重量を基準としてわずかに約0.25%〜約
1%の二酸化塩素の存在下で行い得る。
One of the major substances used conventionally and generally highly effective is chlorine dioxide (D) (see FIG. 1). According to the invention, a suitable amount of chlorine dioxide is about 80%
It enables high strength pulp with higher GE whiteness to be obtained. Because the pulp entering the chlorine dioxide stage is relatively low in lignin, chlorine dioxide whitening bleaching may be performed in the presence of only about 0.25% to about 1% chlorine dioxide, based on the oven dry weight of the pulp.

増白プロセスに使用される二酸化塩素は、元素状塩素
を含まないプロセスにより調製されることが好ましい。
しかしながら、また、それ程好ましくないが、最小量の
元素状塩素を含む二酸化塩素が、オゾン漂白されたパル
プ中に存在する比較的少ない量のリグニンのために、望
ましくない汚染物質の相対量の殆ど増加しないで使用し
得る。二酸化塩素を使用する場合、本発明の最終漂白工
程からの流出物は格別に少なく、しかも図2に示される
ように安全に排出し得る。
The chlorine dioxide used in the whitening process is preferably prepared by a process that does not contain elemental chlorine.
However, and also less favorably, chlorine dioxide with a minimal amount of elemental chlorine almost increases the relative amount of undesirable pollutants due to the relatively small amount of lignin present in ozone bleached pulp. Can be used without. When chlorine dioxide is used, the effluent from the final bleaching step of the present invention is exceptionally low and can be safely discharged as shown in FIG.

しかしながら、最終の二酸化塩素漂白工程からの流出
物の下水排出が許されない場合、その流れは、逆浸透の
如き膜濾過プロセスで処理されることにより更に精製し
得る。この技術は、更に使用するために前の漂白段階に
戻して循環し得るきれいな濾液を与える。これは、清水
の使用を減少するという利点を有する。更に、膜濾過か
ら得られる濃縮塩化物流は容積が比較的少ない。
However, if the effluent from the final chlorine dioxide bleaching step is not allowed to drain, the stream can be further purified by being treated in a membrane filtration process such as reverse osmosis. This technique gives a clean filtrate that can be recycled back to the previous bleaching stage for further use. This has the advantage of reducing the use of fresh water. Furthermore, the concentrated chloride stream obtained from membrane filtration is relatively small in volume.

非常に高いパルプ白色度、例えば、92〜95%のGEBが
所望される場合があり、このような場合には追加の漂白
段階が必要とされることがある。追加の抽出及び二酸化
塩素処理は普通の選択であり、それによりOmZmEDED漂白
順序を生じる。
Very high pulp brightness, eg, 92-95% GEB, may be desired, in which case an additional bleaching step may be required. Additional extraction and chlorine dioxide treatment are common choices, resulting in an O m Z m EDED bleaching sequence.

最終増白のために二酸化塩素を使用することに代え
て、増白漂白が、また図1に示されるように、過酸化水
素で行われてもよい。この技術は完全に塩素を含まない
漂白サイクル(例えば、OmZmEP順序)を与え、この場
合、塩素化された物質が漂白プロセスで生成されず、液
体の抽出生成物は、面倒な濾過技術を必要としないで容
易に循環し得る。しかしながら、漂白剤として過酸化物
を使用する場合には、針葉樹または広葉樹からのパルプ
のKNo.は、過酸化物漂白段階後の最終生成物として、
許容し得る白色度、即ち約80%より大きいGE白色度のパ
ルプを得るために、オゾン化工程の前に約6の水準まで
低下されるべきである。何となれば、過酸化物は二酸化
塩素程には漂白に有効ではないからである。しかしなが
ら、完全に塩素/二酸化塩素を含まないプロセスが所望
される場合、過酸化物は許容できる結果を与える。
Instead of using chlorine dioxide for final whitening, whitening bleaching may also be performed with hydrogen peroxide, as shown in FIG. This technique bleaching cycle (e.g., O m Z m EP sequence) that does not contain a complete chlorine giving, in this case, chlorinated materials are not produced in the bleaching process, the extraction liquid product is cumbersome filtration Can be cycled easily without the need for skill. However, when peroxides are used as bleaching agents, pulp from softwood or hardwood has a KNo. Is the final product after the peroxide bleaching stage,
It should be reduced to a level of about 6 before the ozonation step in order to obtain a pulp of acceptable brightness, ie a GE brightness of more than about 80%. This is because peroxide is not as effective in bleaching as chlorine dioxide. However, peroxides give acceptable results if a completely chlorine / chlorine free process is desired.

典型的な過酸化物増白剤及びこの工程に於けるそれら
の使用は通常であり、当業者は、このような過酸化物の
適切な濃度、種類及び使用を知っている。過酸化水素が
好ましい。
Typical peroxide brighteners and their use in this process are conventional, and those skilled in the art are aware of suitable concentrations, types and uses of such peroxides. Hydrogen peroxide is preferred.

洗浄され、更に増白されたパルプは、約70〜95%、好
ましくは約80〜95%のGE白色度を有する。また、このパ
ルプの物理的性質は、通常のCEDEDプロセスまたはOC/DE
Dプロセスにより製造されたパルプにより得られる物理
的性質と同等である。
The washed and whitened pulp has a GE brightness of about 70-95%, preferably about 80-95%. Also, the physical properties of this pulp are determined by the usual CEDED process or OC / DE
Equivalent to the physical properties obtained with pulp produced by the D process.

6.洗浄流出物の循環 あらゆるパルププロセスに於いて、濾液の処理は、プ
ロセスの操作の総合の経済性またはコストの重要な因子
である、そのプロセスに使用される水は、好適な源への
接近と排出前の流出物の処理の両方を必要とする。
6. Circulation of the wash effluent In any pulp process, the treatment of the filtrate is a significant factor in the overall economics or cost of operation of the process, and the water used in the process must be supplied to a suitable source. Requires both approach and treatment of effluent before discharge.

そのプロセスの水需要を低減するための努力に際し
て、できるだけ多くの流出物を循環することが望まし
い。この実施は、塩素または多工程の二酸化塩素を使用
するプロセスでは使用し得ない。何となれば、これらの
プロセスにより生成される流出物は、このような薬品の
副生物により生成される多量の塩化物を含むからであ
る。こうして、これらの流出物の循環は塩化物の蓄積を
生じ、これが、順に処理装置の腐食または高価な構成材
料の使用を生じる。加えて、このような循環流出物は、
これらの流出物が工場から排出し得る前に、かなりの処
理を必要とし、こうして装置及び処理薬品に関する出費
を必要とする。
In an effort to reduce the water demands of the process, it is desirable to circulate as much effluent as possible. This practice cannot be used in processes that use chlorine or multi-stage chlorine dioxide. This is because the effluent produced by these processes contains a large amount of chloride produced by the by-products of such chemicals. Thus, the circulation of these effluents results in chloride accumulation, which in turn results in corrosion of the processing equipment or use of expensive components. In addition, such circulating effluents
Before these effluents can be discharged from the factory, they require significant treatment, and thus expense equipment and processing chemicals.

図4に示されるように、通常のCEDEDプロセスまたはO
C/DED技術の使用は、その中に見られる多量の塩素含有
化合物のために、洗浄工程から生じた流出物に関する重
大な廃棄上の問題を生じる。上記のように、これらの流
れは循環できず、環境への排出の前に処理されることが
好ましい。流出物の循環は水の使用量を減少するのに使
用し得るが、その後、処理装置は、循環流出物中の増加
された塩化物の量のために増大された腐食率を受けるこ
とがある。
As shown in FIG. 4, a normal CEDED process or O
The use of C / DED technology creates significant disposal problems with the effluent resulting from the cleaning process due to the large amount of chlorine-containing compounds found therein. As noted above, these streams cannot be circulated and are preferably processed before discharge to the environment. Effluent circulation may be used to reduce water usage, but thereafter the treatment equipment may experience increased corrosion rates due to the increased amount of chloride in the circulated effluent .

しかしながら、対照的に、本発明のOmZmEDプロセスの
使用は、洗浄水中にわずかに最小量の塩素化された物質
の生成を生じ、この水は安全に排出でき、即ち、殆どの
環境保護基準内で下水に排出し得る。また、この流出物
は、更にきれいな濾液(これは、塩化物を蓄積しないで
その後の使用のために示されたような前の漂白段階に循
環し得る)を得るために逆浸透により処理されてもよ
い。D漂白段階が所望される場合、二酸化塩素の需要を
低減するための工程が採用されることがある。E0工程
は、パルプが高水準の白色度を得ることを可能にする
が、この工程に於ける水酸化ナトリウム及び酸素の使用
により追加の出費が必要とされる。また、二酸化塩素を
調製するための工業上の操作が知られており、それによ
り残留塩素の量が最小にされる(例えば、R3プロセスに
対するR8プロセス)。これらの塩素量の減少された薬品
は、洗浄水流出物の塩化物の量を減少するためにD段階
で使用されることが好ましい。
However, in contrast, the use of the O m Z m ED process of the present invention results in the production of a slightly minimal amount of chlorinated material in the wash water, which can be safely drained, i.e. Can be discharged to sewage within protection standards. This effluent can also be treated by reverse osmosis to obtain a cleaner filtrate, which can be recycled to the previous bleaching stage as indicated for subsequent use without accumulating chloride. Is also good. If a D bleaching stage is desired, a process may be employed to reduce the demand for chlorine dioxide. The E 0 process allows the pulp to achieve a high level of whiteness, but requires additional expense due to the use of sodium hydroxide and oxygen in this process. Also, industrial procedures for preparing chlorine dioxide are known, whereby the amount of residual chlorine is minimized (eg, R8 process versus R3 process). These chlorine-reduced chemicals are preferably used in stage D to reduce the amount of chloride in the wash water effluent.

OmZmEDに代えて、本発明のOmZmEPプロセスを使用し
て、塩素化された化合物が何ら生成されない点で従来技
術に対する追加のかなりの利点を得ることができる。こ
れは、全ての流出物が、プロセス洗浄水の流れ中に塩化
物の蓄積の問題を生じないで循環されることを可能にす
る。
Instead of O m Z m ED, the O m Z m EP process of the present invention can be used to obtain significant additional advantages over the prior art in that no chlorinated compounds are formed. This allows all effluent to be circulated without creating chloride accumulation problems in the process wash water stream.

それ故、本発明のプロセスは、流出物の容積、着色、
COD、BOD及び塩素化される有機物の減少に関してかなり
の利点を生じる。更に、洗浄工程に使用される流出物
は、塩素を使用する従来技術のプロセスと較べてかなり
減少された塩化物の量を含むので、洗浄装置のベント
は、排出の前に処理を必要とする塩素化された有機化合
物またはガスを運んでいない。
Therefore, the process of the present invention is based on effluent volume, coloration,
Significant advantages arise with respect to the reduction of COD, BOD and chlorinated organics. In addition, the vents of the cleaning equipment require treatment prior to discharge since the effluent used for the cleaning step contains a significantly reduced amount of chloride compared to prior art processes using chlorine. Do not carry chlorinated organic compounds or gases.

実施例 本発明の範囲は、以下の実施例に関して更に説明され
る。これらの実施例は、説明の目的のみに示されるもの
であり、本発明の範囲を限定するものと何ら見做される
べきではない。特にことわらない限り、全ての薬品の%
はオーブン乾燥された(OD)繊維の重量を基準として計
算される。また、当業者は、目標の白色度の値が正確に
得られる必要がないことを理解している。何となれば、
目標から±2%のGEB値が許容できるからである。例11
を除いて、D段階を有する全ての例に於いて、6:1の比
の二酸化塩素対元素状塩素を含むことが知られているR
−3型の二酸化塩素溶液を使用した。
Examples The scope of the present invention is further described with reference to the following examples. These examples are given for illustrative purposes only and should not be considered as limiting the scope of the invention in any way. % Of all chemicals unless otherwise stated
Is calculated based on the weight of the oven dried (OD) fiber. Also, those skilled in the art understand that the target whiteness value need not be accurately obtained. What happens
This is because a GEB value of ± 2% from the target is acceptable. Example 11
In all the examples having a D stage, except for R, R is known to contain a 6: 1 ratio of chlorine dioxide to elemental chlorine.
A type-3 chlorine dioxide solution was used.

例1(比較例) データマツのチップを、表1中の条件に従って実験バ
ッチ式に蒸煮して通常のクラフトパルプを製造した。得
られたパルプは22.6のKNo.及び27.1cpsの粘度を有し
ていた。次いで、クラフトパルプを通常の酸素処理(表
2及び表5)にかけ、続いて通常のOC/DED順序(表3)
及びOZmED漂白順序(表4及び表5)の両方を使用して8
3GEBの最終の目標白色度まで漂白した。オゾン漂白段階
は、0.61%のオゾン適用をもって35%のコンシステンシ
ーで行った。
Example 1 (Comparative Example) Normal kraft pulp was produced by steaming data pine chips in an experimental batch manner according to the conditions in Table 1. The resulting pulp has a KNo. And a viscosity of 27.1 cps. The kraft pulp is then subjected to a conventional oxygen treatment (Tables 2 and 5) followed by a conventional OC / DED sequence (Table 3).
And OZ m ED bleaching order (Tables 4 and 5)
Bleached to final target brightness of 3GEB. The ozone bleaching step was performed at a 35% consistency with a 0.61% ozone application.

下記の表6及び表7に示されるように、これらの条件
下のOZmED漂白は、目標83%のGE白色度のOC/DED基準パ
ルプと較べて許容できる強度特性を有するパルプを生じ
た。これらの条件下で、OZmEDパルプは9.7cpsの限界粘
度を有していた。強度特性を、最終D段階の適用が2.5
%であるOZmEDパルプについて測定した。目標の白色度
は、過剰の二酸化塩素の仕込みの場合のみで達成され
た。二酸化塩素処理に相応するOZmEパルプは、高い白色
度がオゾン適用をかなり増加することのみにより得るこ
とができることを示し、これはパルプの粘度及び強度の
かなりの損失を生じる。
As shown in Tables 6 and 7 below, OZ m ED bleaching under these conditions resulted in pulp with acceptable strength properties compared to the OC / DED reference pulp with a target 83% GE brightness. . Under these conditions, the OZ m ED pulp had a limiting viscosity of 9.7 cps. Strength properties are 2.5 D
% OZ m ED pulp. The target brightness was achieved only with an excess of chlorine dioxide charge. OZ m E pulp corresponding to chlorine dioxide treatment shows that high whiteness can be obtained only by significantly increasing ozone application, which results in a considerable loss of pulp viscosity and strength.

例2 クラフト/AQブラウンストックを、表8に記載された
ようにしてテーダマツチップから実験用バッチ式ダイジ
ェスター中で調製した。得られたブラウンストックのK
No.は18.3であり、粘度は20.6cpsであった。クラフト/
AQパルプ化条件は、粘度により明らかにされるようにパ
ルプ強度の許容し得ない劣化を生じないで、KNo.によ
り明らかにされるように例1の場合よりもかなり低いリ
グニン含量を有するパルプを生じた。
Example 2 Kraft / AQ brown stock was prepared from loblolly pine chips in a laboratory batch digester as described in Table 8. Brown stock K obtained
No. Was 18.3 and the viscosity was 20.6 cps. Craft /
The AQ pulping conditions did not result in unacceptable degradation of the pulp strength as evidenced by viscosity, KNo. Resulted in a pulp having a much lower lignin content than in Example 1.

次いでクラフト/AQブラウンストックを、表2、表
3、表4及び表5に示されるような通常のOC/DED順序及
びOZmED順序を使用して目標の白色度83%GEBに更に漂白
した。クラフトAQパルプ化技術の使用は、オゾン漂白順
序のために許容できる粘度特性を有する低KNo.の出発
パルプを製造する目標を達成した。オゾン漂白段階を、
0.35%のオゾン適用でもって35%のコンシステンシーで
行い、1.6%のClO2を最終D段階で使用して目標の白色
度に到達した。
The Kraft / AQ brown stock was then further bleached to a target brightness of 83% GEB using the normal OC / DED and OZ m ED sequences as shown in Tables 2, 3, 4 and 5. . The use of Kraft AQ pulping technology is a low KNo. With acceptable viscosity properties due to the ozone bleaching sequence. Has achieved its goal of producing starting pulp. Ozone bleaching stage,
Carried out at 35% consistency with 0.35% of the ozone application, it has reached the whiteness of the target by using 1.6% ClO 2 in the final D stage.

下記の表9及び表10に示されるように、最終二酸化塩
素段階に於ける白色度応答により測定される光学的性質
は改良され、強度特性はOC/DED基準と比較して許容でき
た。
As shown in Tables 9 and 10 below, the optical properties as measured by the whiteness response in the final chlorine dioxide stage were improved and the strength properties were acceptable compared to the OC / DED criteria.

例3(比較例) 約24のKNo.を有するマツのクラフトブラウンストッ
クを約30〜36重量%のコンシステンシーまでプレスして
高コンシステンシーのマットを製造した。ブラウンスト
ックのマットを、パルプの乾燥重量を基準として約2.5
重量%の水酸化ナトリウムを生じるのに充分な量の10%
の水酸化ナトリウム溶液で噴霧した。希釈水を充分な量
で添加してブラウンストックのマットを約27%のコンシ
ステンシーに調節した。次いで高コンシステンシーのブ
ラウンストックのマットを、下記の条件を使用して酸素
脱リグニン化にかけた。110℃、30分、5.6kg/cm2(80ps
ig)のO2
Example 3 (Comparative Example) KNo. The pine craft brownstock having the following properties was pressed to a consistency of about 30-36% by weight to produce a high consistency mat. Brown stock mat, about 2.5% based on dry weight of pulp
10% of the amount sufficient to yield wt% sodium hydroxide
With sodium hydroxide solution. A sufficient amount of dilution water was added to adjust the brownstock mat to a consistency of about 27%. The high consistency brownstock mat was then subjected to oxygen delignification using the following conditions. 110 ° C, 30 minutes, 5.6kg / cm 2 (80ps
ig) O 2 .

例4 例3のマツのクラフトブラウンストックを、オーブン
乾燥されたパルプを基準として30%のNaOHの添加を行う
のに充分な容積の10%のNaOH溶液と一緒に処理容器に導
入した。充分な希釈水を添加して処理容器中で約3重量
%のブラウンストックコンシステンシーを得た。ブラウ
ンストック及び水酸化ナトリウム水溶液を約15分間でリ
ボンミキサーにより室温で均一に混合した。次いで、処
理されたブラウンストックを約27重量%のコンシステン
シーまでプレスした。プレス後、繊維の水酸化ナトリウ
ムは例3の場合のように約2.5%に等しかった。次い
で、処理されたブラウンストックを例3に記載した酸素
脱リグニン化操作に従って脱リグニン化した。比較を表
11に示す。
Example 4 The pine kraft brownstock of Example 3 was introduced into a treatment vessel along with a sufficient volume of a 10% NaOH solution to make an addition of 30% NaOH based on oven dried pulp. Sufficient dilution water was added to obtain a brown stock consistency of about 3% by weight in the processing vessel. The brown stock and the aqueous sodium hydroxide solution were uniformly mixed at room temperature with a ribbon mixer for about 15 minutes. The treated brownstock was then pressed to a consistency of about 27% by weight. After pressing, the sodium hydroxide of the fibers was equal to about 2.5% as in Example 3. The treated brownstock was then delignified according to the oxygen delignification procedure described in Example 3. Table comparison
See Figure 11.

例3と例4の比較からわかるように、低コンシステン
シーのアルカリ添加、続いて高コンシステンシーの酸素
処理(Om)を使用する本発明の好ましい方法は、強度特
性を殆ど変化させないで、従来技術の方法よりも大きな
脱リグニン化(低コンシステンシー)を有する漂白ブラ
ウンストックを生じた。
As can be seen from a comparison of Examples 3 and 4, the preferred method of the present invention using low consistency alkali addition followed by high consistency oxygenation (O m ) with little change in strength properties A bleached brownstock with greater delignification (low consistency) than the process of the art was produced.

このプロセスにより製造された低KNo.のパルプの結
果として、その後の漂白工程は高白色度の少ないリグニ
ンを含むパルプを調整するように調節し得る。こうし
て、このようなパルプの漂白段階は、本発明により処理
されないパルプよりも少ない漂白剤または短い漂白時間
を必要とする。
The low KNo. As a result of the pulp, the subsequent bleaching step may be adjusted to prepare a pulp containing high brightness, low lignin. Thus, the bleaching stage of such pulp requires less bleach or shorter bleaching time than pulp not treated according to the present invention.

例5 本発明の例4のOmプロセスによりマツから製造された
パルプを、通常に(0)(即ち、低コンシステンシーの
アルカリ処理工程を使用しないで)製造されたパルプと
比較する。ブラウンストックのパルプの高コンシステン
シーの酸素脱リグニン化に関する平均の苛性アルカリ投
与量はオーブン乾燥された1トン当たり45ポンド(ポン
ド/トン)即ち2.3%であることがわかった。その量
で、酸素脱リグニン化反応器当たりの平均のKNo.の低
下は10単位であった。好ましい処理工程によりパルプに
適用される同量の苛性アルカリに関して、脱リグニン化
中の平均のKNo.の低下は13単位、通常のプロセスに較
べて30%の改良であることがわかった。
The O m pulp made from pine by the process of Example 4 Example 5 present invention, the normal (0) (i.e., without using the alkaline treatment step of the low consistency) comparing the produced pulp. The average caustic dosage for high consistency oxygen delignification of brownstock pulp was found to be 45 pounds per ton oven dried or 2.3%. In that amount, the average KNo. Per oxygen delignification reactor is The drop was 10 units. For the same amount of caustic applied to the pulp by the preferred processing step, the average KNo. During delignification. The reduction was found to be 13 units, a 30% improvement over the normal process.

また、脱リグニン化の選択性に於けるこの利点を、パ
ルプ粘度の比較により示すことができる。通常のパルプ
に関する平均のKNo.及び粘度は、夫々12.1及び14.4cp
sであった。本発明の好ましい処理プロセスに関して、
実質的に同じ粘度(14.0cps)に於ける平均のKNo.は
8.3であった。
This advantage in delignification selectivity can also be demonstrated by comparison of pulp viscosity. Average KNo. For ordinary pulp. And viscosity are 12.1 and 14.4 cp, respectively.
s. Regarding the preferred treatment process of the present invention,
Average KNo. At substantially the same viscosity (14.0 cps) Is
It was 8.3.

また、脱リグニン化の選択性を、ブラウンストックパ
ルプと相当する処理パルプとの間の粘度の変化対KNo.
の変化として表すことができる。酸素脱リグニン化の選
択性は、KNo.の変化が10KNo.単位を越え始める時に
かなり早く低下する。選択性の低下は、所定のKNo.の
変化に対する粘度の変化の急速な増加として観察され
る。例えば、12単位のKNo.の変化に対して、粘度の相
当する変化は12〜13cpsであると予想される。対照的
に、好ましい方法を使用して処理された脱リグニン化さ
れたパルプにより得られるKNo.の同じ変化(12単位)
に対して、粘度の変化は約6cpsであることがわかった。
KNo.の変化当たりの粘度の変化は、本発明の好ましい
処理プロセスを使用して得られるパルプに関して16〜17
単位のKNo.の変化まで一定であることが明らかであ
る。結果を表12に示す。
Also, the selectivity of delignification is determined by the change in viscosity between brown stock pulp and the corresponding treated pulp versus KNo.
Can be expressed as a change. The selectivity of oxygen delignification is described in KNo. Changes of 10KNo. Declines fairly quickly when starting to exceed units. The decrease in selectivity is caused by a predetermined KNo. It is observed as a rapid increase in the change in viscosity relative to the change in viscosity. For example, a KNo. For a change in, a corresponding change in viscosity is expected to be 12-13 cps. In contrast, the KNo. Same change of (12 units)
In contrast, the change in viscosity was found to be about 6 cps.
KNo. The change in viscosity per change in pulp is between 16 and 17 for pulp obtained using the preferred treatment process of the present invention.
Unit KNo. It is clear that the change is constant until the change. Table 12 shows the results.

例6 南部のマツパルプを、例4及び例5に記載された均一
なアルカリ処理と組み合わせて表2の条件を有する改良
された酸素脱リグニン化プロセス(Om)並びに下記の表
13に示された条件を使用して、運転している600TDD薄紙
(fine paper)工程で製造した。この新規な方法により
製造されたO段階パルプは、本発明の実施態様に記載さ
れたようなオゾンを使用する漂白プロセスをうまく完結
するのに必要とされる性質を有していた。酸素段階パル
プは7.9のKNo.を有していた(約12の典型的な通常の
O段階のKNo.と比較のこと)。脱リグニン化されたパ
ルプの粘度は15cpsであり、改良された酸素プロセスの
使用により得られる脱リグニン化の高い程度により殆ど
低下されなかった。次いで、このパルプを、本明細書に
記載された多くのプロセス実施態様のいずれかを使用し
て更に漂白して、許容できる最終強度及び光学的性質を
有するパルプを製造することができた。
Example 6 Southern pine pulp was combined with the uniform alkaline treatment described in Examples 4 and 5 to provide an improved oxygen delignification process (O m ) having the conditions of Table 2 and the following table
Manufactured on a running 600TDD fine paper process using the conditions indicated in 13. The O-stage pulp produced by this novel process had the properties required to successfully complete a bleaching process using ozone as described in embodiments of the present invention. Oxygen stage pulp has a KNo. Of 7.9. (Compare about 12 typical normal O-stage KNos.). The viscosity of the delignified pulp was 15 cps and was hardly reduced by the high degree of delignification obtained by using the improved oxygen process. This pulp could then be further bleached using any of the many process embodiments described herein to produce pulp having acceptable final strength and optical properties.

このパルプのC/DED漂白を、表14に記載されたように
して、実験室で完結して性質の比較のための基準を得
た。
C / DED bleaching of this pulp was completed in the laboratory as described in Table 14 to provide a basis for comparison of properties.

オゾン漂白段階を、図2に示されたようなパイロット
プラント反応器中で行った。パイロットプラント反応器
の操作条件を表15に示す。
The ozone bleaching step was performed in a pilot plant reactor as shown in FIG. Table 15 shows the operating conditions of the pilot plant reactor.

パイロットプラント反応器中で生じたオゾン漂白され
たパルプを、その後、上記の表5に記載したようにし
て、実験室で抽出段階及び二酸化塩素段階で処理して目
標の白色度で最終漂白パルプを製造した。わずかに1.0
%のClO2の最終D段階の仕込みを繊維に対して使用し
た。
The ozone bleached pulp produced in the pilot plant reactor is then treated in the laboratory with an extraction stage and a chlorine dioxide stage as described in Table 5 above to obtain the final bleached pulp at the target brightness. Manufactured. Only 1.0
% Of the charge in the final D stage of ClO 2 was used for the fiber.

オゾン漂白されたパルプの強度及び光学的性質は、通
常のOC/DED基準と較べて許容できたものであり、その比
較の結果を下記の表16及び表17に示す。
The strength and optical properties of the ozone bleached pulp were acceptable as compared to normal OC / DED standards and the results of the comparison are shown in Tables 16 and 17 below.

例7 本発明の方法の実用性及び適用性の範囲を更に例示す
るため、主としてゴム及び樫を含む混合広葉樹からの南
部の広葉樹繊維を、上記の例6に記載したパイロットプ
ラント中でオゾンで漂白した。600TPD工場で製造された
通常の酸素段階パルプをパイロットプラント反応器中で
オゾンで処理した。酸素段階パルプは5.7のKNo.及び1
4.1の粘度を有していた。
EXAMPLE 7 To further illustrate the utility and range of applicability of the method of the present invention, southern hardwood fibers from a mixed hardwood containing primarily rubber and oak were bleached with ozone in the pilot plant described in Example 6 above. did. Conventional oxygen stage pulp produced at a 600 TPD mill was treated with ozone in a pilot plant reactor. Oxygen stage pulp has a KNo. Of 5.7. And 1
Had a viscosity of 4.1.

O段階パルプの一部を実験室中で通常のC/DED順序に
より最終漂白して比較のための基準を得た。C/DED条件
を表18に示す。
A portion of the O-stage pulp was final bleached in the laboratory according to the usual C / DED sequence to provide a reference for comparison. Table 18 shows the C / DED conditions.

オゾン反応器の処理条件を表19に示す。次いでパイロ
ットプラントZm段階のパルプを表20に示されるような通
常のE段階及びD段階により目標の白色度まで最終漂白
した。わずかに0.35%のD段階のClO2仕込みをODパルプ
に対して使用した。強度及び白色度特性は、表21及び表
22に示されるように基準と較べて許容できた。
Table 19 shows the processing conditions of the ozone reactor. Then final bleached pilot plant Z m stage pulp to target brightness of the normal E stage, and D stage as shown in Table 20. A D-stage ClO 2 charge of only 0.35% was used for the OD pulp. Table 21 and Table 21
Acceptable compared to criteria as shown in 22.

例8 例5と同様の比較試験を、主としてゴム及び樫を含む
混合広葉樹から実験室で製造されたクラフト広葉樹パル
プについて行った。再度、改良された酸素プロセス
(Om)を使用する酸素脱リグニン化反応器に関するかな
り大きなKNo.の低下が通常の酸素処理(O)と較べて
得られることがわかった。広葉樹に対する平均の苛性ア
ルカリ投与量は、27ポンド/トン、即ち1.4%であっ
た。これは酸素工程中に約5単位のKNo.の低下を生じ
た。本発明の改良された酸素プロセスにより使用された
同量の苛性アルカリに関して、約7.3単位の平均のKN
o.の低下が得られ、これはほぼ50%の増加であった。
Example 8 A comparative test similar to Example 5 was performed on kraft hardwood pulp produced in the laboratory from a mixed hardwood containing primarily rubber and oak. Again, a significantly larger KNo. For oxygen delignification reactors using an improved oxygen process (O m ). It has been found that a decrease in the water content can be obtained as compared with the ordinary oxygen treatment (O). The average caustic dose for hardwood was 27 pounds / ton, or 1.4%. This means that about 5 units of KNo. Decreased. For the same amount of caustic used by the improved oxygen process of the present invention, an average KN of about 7.3 units
o. , A nearly 50% increase.

脱リグニン化の選択性のこの利点は、またパルプ粘度
を比較することにより示すことができる。平均の広葉樹
のKNo.及び粘度は、夫々7.6及び16cpsであることがわ
かった。本発明に関して、6のKNo.及び17.7の粘度が
得られた。また、未処理のパルプと同じ粘度(16cps)
に於けるKNo.は5.8であることがわかった。
This advantage of delignification selectivity can also be shown by comparing pulp viscosities. Average hardwood KNo. And the viscosities were found to be 7.6 and 16 cps, respectively. In connection with the present invention, a KNo. And a viscosity of 17.7. The same viscosity as untreated pulp (16 cps)
KNo. Was found to be 5.8.

また、脱リグニン化の選択性は、ブラウンストックパ
ルプと相当する改良された酸素処理パルプとの間の粘度
の変化対KNo.の変化に関して表すことができる。通常
の酸素処理されるパルプを本発明のパルプと比較する
と、脱リグニン化の増大された程度に関して脱リグニン
化の選択性に大きな減少がある。4単位のKNo.の変化
に関して、粘度の平均の変化は、通常のプロセスにより
製造されたパルプに関して4cpsであった。対照的に、改
良された酸素法により製造されたパルプに関して粘度の
同じ変化に対するKNo.の変化は7単位であった。脱リ
グニン化の選択性の比に関して表して、改良法に関する
選択性は1.8KNo./cpsであり、通常のプロセスに関する
選択性は1KNo./cpsであり、これは80%の増加であっ
た。結果を表23に示す。
Also, the selectivity of delignification is determined by the change in viscosity between brown stock pulp and the corresponding improved oxygenated pulp versus KNo. Can be expressed in terms of changes in When comparing conventional oxygenated pulp with the pulp of the present invention, there is a significant decrease in delignification selectivity with respect to the increased degree of delignification. 4 units of KNo. The average change in viscosity was 4 cps for the pulp produced by the normal process. In contrast, the KNo. For the same change in viscosity for pulp made by the modified oxygen method. Was 7 units. Expressed in terms of the ratio of selectivities of delignification, the selectivity for the improved method was 1.8 KNo./cps and for the normal process was 1 KNo./cps, an increase of 80%. The results are shown in Table 23.

例9 一連の実験を、通常の酸素脱リグニン化段階(O)で
600TPD薄紙工場からのパルプを使用してパイロットプラ
ント中で行った。これらの実験は、南部の広葉樹を使用
するオゾン漂白プロセスに関するpHの効果を示すために
行った。反応器の操作条件を、表24に示された条件で一
定に保ち、オゾン段階のpHが唯一の変数であった。
Example 9 A series of experiments was performed with the usual oxygen delignification step (O).
Performed in a pilot plant using pulp from a 600 TPD paper mill. These experiments were performed to show the effect of pH on the ozone bleaching process using southern hardwoods. The reactor operating conditions were kept constant at the conditions shown in Table 24, with the pH of the ozone stage being the only variable.

下記の表25からわかるように、オゾン漂白プロセスに
関するpHの効果は低pHで重要であり、漂白プロセスの選
択性を有益に改良する。
As can be seen from Table 25 below, the effect of pH on the ozone bleaching process is significant at low pH and beneficially improves the selectivity of the bleaching process.

例10 OZmEDプロセスを使用して充分に漂白されたパルプを
製造することの有益な効果を示すための幾つかの比較の
性質が重要である。典型的な操作データ及び流出物の測
定を、南部のマツに関してCEDED漂白順序及びOC/DED漂
白順序を使用する運転工場から集めた。これらの性質
を、例1で調製されたOZmEDパルプ及び流出物を使用し
て、OZmED順序により製造された流出物の性質と比較し
た。通常のCEDED順序に関して、表26を参照のこと。通
常のOC/DED順序に関して、上記の表2及び表3を参照の
こと。また、OZmED順序に関して、上記の表4及び表5
を参照のこと。CEDED順序の流出物は、組み合わされた
C、E1、D1、E2及びD2の流出物であることが注目される
べきである。OC/DED流出物は、C/D、E及びDの組み合
わされた流出物であり、OZmED流出物はD段階の流出物
であり、夫々が幾つかの流出物の性質を示す。下記の表
27に示されるように、オゾン漂白順序は、漂白プロセス
からの流出物の環境上の影響を実質的に軽減する。着色
を測定するために、EPA法110.2を使用した。このデータ
から、本発明は約2ポンド/トン以下の着色物、約2ポ
ンド/トン以下のBOD5値及び約2以下、好ましくは約0.
8未満の全有機塩化物の量を有する排出流出物を与える
ことがわかる。
Example 10 Several comparative properties are important to show the beneficial effects of making a fully bleached pulp using the OZ m ED process. Typical operating data and effluent measurements were collected from an operating plant using the CEDED and OC / DED bleaching sequences for southern pine. These properties were compared to those of the effluent produced by the OZ m ED sequence using the OZ m ED pulp and effluent prepared in Example 1. See Table 26 for normal CEDED order. See Tables 2 and 3 above for normal OC / DED order. Also, regarding the OZ m ED order, Tables 4 and 5 above
checking ... Effluent CEDED sequence, combined C, and it is E 1, D 1, effluent E 2 and D 2 It should be noted. The OC / DED effluent is a combined effluent of C / D, E and D, and the OZ m ED effluent is a stage D effluent, each exhibiting some effluent properties. The table below
As shown at 27, the ozone bleaching sequence substantially reduces the environmental impact of the effluent from the bleaching process. EPA method 110.2 was used to measure coloration. From this data, it can be seen that the present invention provides a colorant of less than about 2 pounds / ton, a BOD 5 value of less than about 2 pounds / ton, and a value of less than about 2, preferably about 0.2.
It can be seen that it gives an effluent with an amount of less than 8 total organic chlorides.

例11 南部のマツクラフトパルプを、基本的なOZED順序の三
つの改良を使用して漂白した。第一の順序(OZmED)に
於いて、パルプを、通常の酸素、改良されたオゾン、苛
性アルカリ抽出物及びClO2/Cl2の比6:1でR−3順序で
製造された二酸化塩素を用いて表4及び表5のように漂
白した。第二の順序に於いて、改良された酸素プロセス
(Om)を使用し、再度、最終段階はR−3型の二酸化塩
素を使用した。第三の順序に於いて、改良された酸素プ
ロセス(Om)をもう一度使用し、最終段階でR−8二酸
化塩素溶液を95:1の比で使用した。表28は、改良された
酸素プロセス(Om)の使用により与えられた顕著な環境
上の影響を示す。また、R−8漂白液は顕著な効果を有
していた。
Example 11 Southern pine kraft pulp was bleached using three modifications of the basic OZED sequence. In the first sequence (OZ m ED), pulp, normal oxygen, improved ozone, the ratio 6 caustic extract and ClO 2 / Cl 2: prepared in 1 R-3 sequence dioxide Bleaching was performed as shown in Tables 4 and 5 using chlorine. In a second sequence, a modified oxygen process ( Om ) was used, and again, the final stage used R-3 type chlorine dioxide. In a third sequence, the modified oxygen process (O m ) was used once again, and the final stage used an R-8 chlorine dioxide solution in a 95: 1 ratio. Table 28 shows the significant environmental impacts provided by using the improved oxygen process ( Om ). Further, the R-8 bleaching solution had a remarkable effect.

例12 南部のテーダマツのパルプを、上記の表1及び表8に
記載されたクラフト法及びクラフト/AQパルプ化プロセ
スにより調製した。更に、これらのパルプを、例4及び
例5に記載された通常の酸素脱リグニン化及び改良され
た酸素脱リグニン化にかけて、オゾン漂白順序に関する
これらのプロセスを組み合わせることの効果(パルプ強
度に関して最小の影響でもって脱リグニン化を延長する
ことに関する)を示した。表29から容易にわかるよう
に、これらのプロセスは累積的な効果を生じる。最終粘
度に殆ど影響しないで極めて低いOmZmE KNo.に達する
ことができる。逆に、従来記載されたオゾン漂白プロセ
スに関して約3.5の目標のOmZmE KNo.に達するのに必要
とされるオゾンの量をかなり減少することができる。加
えて、累積的な効果は、非常に低いOmZmE KNo.が機能
性過酸化物段階に必要とされる場合に、OmZmEPプロセス
により充分に漂白し得る南部のマツパルプを生じる。
Example 12 Southern loblolly pine pulp was prepared by the Kraft process and Kraft / AQ pulping process described in Tables 1 and 8 above. Furthermore, the pulp is subjected to the usual oxygen delignification and the improved oxygen delignification described in Examples 4 and 5, the effect of combining these processes on the ozone bleaching sequence (minimum in terms of pulp strength). Effect on prolonging delignification). As can be readily seen from Table 29, these processes have a cumulative effect. Extremely low O m Z m E KNo. Can be reached. Conversely, a target O m Z m E KNo. Of about 3.5 for the previously described ozone bleaching process. Can significantly reduce the amount of ozone required to reach. In addition, the cumulative effect is very low O m Z m E KNo. There when required for functional peroxide stage, resulting in Matsuparupu southern capable sufficiently bleached by O m Z m EP process.

例13 南部の針葉樹、即ちデータマツを、表26に示された通
常のCEDED順序を使用し、上記の表2及び表3に示され
た通常のOC/DED順序を使用し、そして上記の表4及び表
5に示されたOZmED順序を使用して目標の83GEBの白色度
まで漂白した。木材系の汚物(dirt)を精製し、0.75重
量%の量でOZmED出発ブラウンストックに添加して、CED
ED漂白及びOC/DED漂白に較べて汚物を除去するこの順序
の能力を調べた。有効黒色領域(Effective Black Are
a)、樹皮及び結束繊維として測定されたこれらの順序
の汚物特性は同等であった。
Example 13 Southern conifers, i.e., data pine, were prepared using the normal CEDED order shown in Table 26, using the normal OC / DED order shown in Tables 2 and 3 above, and 4 and bleached to the target 83 GEB brightness using the OZ m ED sequence shown in Table 5. The wood-based dirt is purified and added to the OZ m ED starting brown stock in an amount of 0.75% by weight to obtain CED
The ability of this sequence to remove dirt compared to ED and OC / DED bleaching was examined. Effective Black Are
a), the soil properties of these sequences measured as bark and tying fiber were comparable.

例14 この例は、本発明のオゾン漂白プロセスの適用性の範
囲を示す。漂白パルプを、オゾン及び二酸化塩素の仕込
みの適当な組み合わせを使用して広範囲の生成物白色度
にわたって製造でき、環境上の影響及び操作コストを最
小にすることができる。下記の表30に示されるように、
65%GEB以上の白色度を有する生成物を、かなりの強度
特性を保持しながら、オゾン及び二酸化塩素の種々の組
み合わせにより製造することができる。
Example 14 This example illustrates the range of applicability of the ozone bleaching process of the present invention. Bleached pulp can be produced over a wide range of product brightnesses using a suitable combination of ozone and chlorine dioxide charges, minimizing environmental impact and operating costs. As shown in Table 30 below,
Products with whiteness of 65% GEB or higher can be produced with various combinations of ozone and chlorine dioxide while retaining significant strength properties.

本明細書に開示された発明は上記の目的を満たすよう
に良く適合されることが明らかであるが、多くの改良及
び実施態様が当業者により考案されることが理解され、
請求の範囲は本発明の真の精神及び範囲中にあるこのよ
うな改良及び実施態様を全て含むことが意図される。
While it is clear that the invention disclosed herein is well adapted to meet the above objectives, it will be understood that many modifications and embodiments will occur to those skilled in the art,
It is intended that the appended claims cover all such modifications and embodiments that fall within the true spirit and scope of the invention.

フロントページの続き (72)発明者 ガンデック トーマス ピー アメリカ合衆国 ニュージャージー州 08618 トレントン パーシング アベ ニュー 11 (72)発明者 ピクリン マイケル エイ アメリカ合衆国 ニュージャージー州 08805 ブランド ブルック ウィンザ ー ストリート 559 (72)発明者 ローゼン アレン アメリカ合衆国 ニュージャージー州 08648 ローレンスヴィル パイン ノ ル ドライヴ 3 (56)参考文献 特開 昭53−90402(JP,A) 特開 昭56−79797(JP,A) 特開 昭52−148204(JP,A) 特表 昭58−501383(JP,A)Continued on the front page (72) Inventor Gandeck Thomas P. United States of America New Jersey 08618 Trenton Pershing Avenue 11 (72) Inventor Piclin Michael A. United States of America New Jersey 08805 Brand Brook Windsor Street 559 (72) Inventor Rosen Allen, United States of New Jersey 08648 Lawrenceville Pinnell Drive 3 (56) References JP-A-53-90402 (JP, A) JP-A-56-79797 (JP, A) JP-A-52-148204 (JP, A) 501383 (JP, A)

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】リグノセルロース物質を脱リグニン化及び
漂白する方法であって、 リグノセルロース物質をパルプ化することによりパルプ
を生成し次いで該パルプを酸素で脱リグニン化すること
によって、リグノセルロース物質を部分的に脱リグニン
化して部分的脱リグニン化パルプを生成し、 酸性物質を添加することにより該部分的脱リグニン化パ
ルプのpHを4以下に調節し、 該パルプのコンシステンシーを20〜50%に増加させ、 上記パルプを粉砕して、得られるパルプ粒子の大部分が
オゾンガスによって完全に浸透されるように充分に小さ
い直径及び密度を有する上記コンシステンシーが増加し
たパルプの不連続粒子を作り、 動的反応ゾーンにおいて上記不連続粒子をオゾンを含む
ガス混合物と緊密に接触させて且つ該粒子が反応ゾーン
を通して移動していくように混合することにより、オゾ
ンとの反応のために大部分のパルプ粒子のすべての表面
に該オゾンを到達させて、該パルプ中に残存する全てで
はないが殆どのリグニンを除去するようにオゾンを含む
ガス混合物で該パルプ粒子を処理することで、該コンシ
ステンシーが増加したパルプの粒子をさらに脱リグニン
化し高度に且つ均一に脱リグニン化されたパルプを得る
こと を含む方法。
1. A method for delignifying and bleaching a lignocellulosic material, said method comprising pulping the lignocellulosic material to produce pulp and then delignifying the pulp with oxygen. Partially delignifying to form a partially delignified pulp, adjusting the pH of the partially delignified pulp to 4 or less by adding an acidic substance, and increasing the consistency of the pulp to 20-50% Milling the pulp to produce discontinuous particles of the increased consistency pulp having a diameter and density small enough such that most of the resulting pulp particles are completely infiltrated by the ozone gas; Bringing said discontinuous particles in intimate contact with a gas mixture comprising ozone in a dynamic reaction zone and wherein said particles are in a reaction zone. Mixing, so that the ozone reaches all surfaces of most of the pulp particles for reaction with the ozone, leaving most, but not all, of the lignin remaining in the pulp. Treating the pulp particles with a gas mixture comprising ozone to remove pulp, further delignifying the particles of the pulp having increased consistency to obtain a highly and uniformly delignified pulp. Method.
【請求項2】該部分的脱リグニン化パルプの粘度が13cp
s以上で、そのリグニンの量は10以下のK No.で示され、
該高度に均一に脱リグニン化されたパルプが10cps以上
の粘度、5以下のK No.及び少なくとも50%のGE白色度
を有する、請求項1記載の方法。
2. The partially delignified pulp has a viscosity of 13 cp.
s, the amount of lignin is indicated by a K No. of 10 or less,
The method of claim 1, wherein the highly uniformly delignified pulp has a viscosity of 10 cps or more, a K No. of 5 or less, and a GE brightness of at least 50%.
【請求項3】オゾン脱リグニン化工程が、パルプ中の金
属イオンをオゾンに対して非反応性にするために該パル
プにキレート剤を添加することを含む、請求項1または
2記載の方法。
3. The method of claim 1 or 2, wherein the ozone delignification step comprises adding a chelating agent to the pulp to render the metal ions in the pulp non-reactive with ozone.
【請求項4】酸素脱リグニン化工程が、 (1)アルカリ物質の水溶液でパルプを処理してアルカ
リ物質をパルプ全体に分配し、 (2)該アルカリ処理後、パルプのコンシステンシーを
20〜35%に増加させ、及び (3)該増加したコンシステンシーのアルカリ物質含有
パルプに高コンシステンシー酸素脱リグニン化を施して
部分的脱リグニン化パルプを得ること を含む請求項1、2または3記載の方法。
4. An oxygen delignification step comprising: (1) treating pulp with an aqueous solution of an alkaline substance to distribute the alkaline substance throughout the pulp; and (2) reducing the consistency of the pulp after the alkaline treatment.
3. The method of claim 1, wherein the pulp containing the alkaline substance of increased consistency is subjected to high consistency oxygen delignification to obtain a partially delignified pulp. 3. The method according to 3.
【請求項5】アルカリ水溶液処理工程がさらに、アルカ
リ物質の水溶液でパルプを処理する前に、パルプのコン
システンシーを低〜中間コンシステンシーに調節するこ
とを含む請求項4記載の方法。
5. The method of claim 4 wherein the step of treating the aqueous alkaline solution further comprises adjusting the consistency of the pulp to a low to intermediate consistency before treating the pulp with an aqueous solution of an alkaline substance.
【請求項6】パルプがブラウンストックパルプであっ
て、パルプのコンシステンシーを増加させる工程中のア
ルカリ溶液から得られる液体の少なくともかなりの部分
をアルカリ処理工程にリサイクルする、請求項5記載の
方法。
6. The method of claim 5, wherein the pulp is brown stock pulp and at least a substantial portion of the liquid obtained from the alkaline solution during the process of increasing the consistency of the pulp is recycled to the alkaline treatment step.
【請求項7】酸素脱リグニン化工程が、 パルプのコンシステンシーを5%以下の低コンシステン
シーに減少させ、 該低コンシステンシーパルプをアルカリ物質の水溶液に
さらして混合することによって、該低コンシステンシー
パルプをアルカリ水溶液中においてアルカリ物質で処理
してパルプ全体へのアルカリ物質の高度に均一な分配を
完了し、 アルカリ処理されたパルプのコンシステンシーを、該パ
ルプから液体を除去することによって20〜35重量%に増
加させ、且つこの処理の完了時に該増加したコンシステ
ンシーのパルプにオーブン乾燥したパルプに基づいて少
なくとも1.4重量%のアルカリ物質を保持させ、このア
ルカリ物質−含有パルプは前記アルカリ物質とパルプの
組み合わせ工程から直接コンシステンシー増加工程へ移
されたものであって、 前記コンシステンシー増加工程におけるパルプから除去
される液体を前記の低コンシステンシーパルプ処理工程
へリサイクルし、及び 増加したコンシステンシーのアルカリ物質−含有パルプ
を高コンシステンシー酸素脱リグニン化に施し、低コン
システンシーでのアルカリ物質による処理がされないパ
ルプと比較して対応するパルプ粘度の低下がなくパルプ
の強化された脱リグニン化を達成し、上記工程とこの酸
素脱リグニン化工程の組み合わせによって9以下のK N
o.及び13cps以上の粘度を有する部分的脱リグニン化パ
ルプを提供すること を含む請求項1、2または3記載の方法。
7. An oxygen delignification step wherein the consistency of the pulp is reduced to a low consistency of 5% or less, and the low consistency pulp is exposed to and mixed with an aqueous solution of an alkaline substance. The pulp is treated with an alkaline substance in an aqueous alkaline solution to complete a highly uniform distribution of the alkaline substance throughout the pulp, and the consistency of the alkaline treated pulp is reduced by removing liquid from the pulp by 20-35. Weight percent, and upon completion of the treatment, causes the pulp of the increased consistency to retain at least 1.4% by weight of the alkaline material, based on the oven dried pulp, wherein the alkaline material-containing pulp is combined with the alkaline material and the pulp. Was moved directly from the combining process to the consistency increasing process. Recycling the liquid removed from the pulp in the consistency increasing step to the low consistency pulp treatment step and subjecting the increased consistency alkaline material-containing pulp to high consistency oxygen delignification. Achieves enhanced delignification of the pulp without a corresponding decrease in pulp viscosity as compared to pulp not treated with alkali substances at low consistency, and the combination of the above steps and this oxygen delignification step provides The following KN
4. The method of claim 1, 2 or 3 comprising providing a partially delignified pulp having a viscosity of greater than or equal to 13 and 13 cps.
【請求項8】部分的脱リグニン化パルプが、いずれの介
在する脱リグニン化あるいは漂白工程なくオゾン脱リグ
ニン化工程へ向けられ、該オゾン脱リグニン化工程が、 部分的脱リグニン化パルプのコンシステンシーを28〜42
%に増加させ、 及び 該増加したコンシステンシーのパルプを5mm以下のサイ
ズを有する不連続粒子に粉砕すること を含む、請求項1〜7のいずれか1項記載の方法。
8. The partially delignified pulp is directed to an ozone delignification step without any intervening delignification or bleaching steps, wherein the ozone delignification step comprises the consistency of the partially delignified pulp. The 28-42
%, And milling the pulp of increased consistency into discrete particles having a size of 5 mm or less.
【請求項9】さらに脱リグニン化されたパルプを抽出す
ることを含み、この抽出工程が、 (1)高度に且つ均一に脱リグニン化されたパルプをア
ルカリ水溶液中でアルカリ物質と混合し、該脱リグニン
化されたパルプに残存するすべてのリグニンを可溶化し
溶解させ、及び (2)その後、パルプから溶解したリグニンを除くため
に該アルカリ水溶液を取り出して、リグニンを含まない
パルプを生成すること を含む請求項1〜8のいずれか1項記載の方法。
9. The method of claim 1, further comprising extracting the delignified pulp, the extracting step comprising: (1) mixing the highly and uniformly delignified pulp with an alkaline substance in an aqueous alkaline solution; Solubilizing and dissolving any lignin remaining in the delignified pulp; and (2) then removing the alkaline aqueous solution to remove the dissolved lignin from the pulp to produce a lignin-free pulp. The method according to any one of claims 1 to 8, comprising:
【請求項10】さらに、リグニンを含まないパルプを漂
白剤で漂白してリグニンを含まないパルプのGE白色度を
増加させて漂白パルプを生成することを含む、請求項9
記載の方法。
10. The method of claim 9, further comprising bleaching the lignin-free pulp with a bleaching agent to increase the GE whiteness of the lignin-free pulp to produce a bleached pulp.
The described method.
【請求項11】該漂白剤が二酸化塩素である、請求項10
記載の方法。
11. The method of claim 10, wherein said bleach is chlorine dioxide.
The described method.
【請求項12】該漂白剤が過酸化物である、請求項10記
載の方法。
12. The method according to claim 10, wherein said bleach is a peroxide.
【請求項13】該漂白パルプのGE白色度が70〜90%まで
増加される、請求項10、11または12記載の方法。
13. The process according to claim 10, 11 or 12, wherein the GE brightness of the bleached pulp is increased to 70-90%.
【請求項14】リグノセルロース物質を脱リグニン化及
び漂白する方法であって、 リグノセルロース物質をパルプ化してパルプを生成し; 該パルプを洗浄し; 該パルプを酸素脱リグニン化して10以下のK No.及び13c
ps以上の粘度を有する部分的脱リグニン化パルプを生成
し; 該部分的脱リグニン化パルプを洗浄し; 酸性物質を該部分的脱リグニン化パルプに加えることに
より該部分的脱リグニン化パルプのpHを4以下に調節
し;該パルプのコンシステンシーを約20〜50%に増加さ
せ;このパルプを粉砕して、得られるパルプ粒子の大部
分がオゾンガスによって完全に浸透されるように充分に
小さい直径及び密度を有する上記コンシステンシーが増
加したパルプの不連続粒子を作り;動的反応ゾーンにお
いて該不連続粒子をオゾンを含むガス混合物と緊密に接
触させて且つ該粒子が反応ゾーンを通して移動していく
ように混合することにより、オゾンとの反応のために大
部分のパルプ粒子の全表面に該オゾンを到達させて、該
パルプ中に残存する全てではないが殆どのリグニンを除
去するようにオゾンを含むガス混合物で該パルプ粒子を
処理することで上記部分的脱リグニン化パルプをオゾン
脱リグニン化して5以下のK No.、10cps以上の粘度及び
少なくとも50%のGE白色度を有する高度に且つ均一に脱
リグニン化されたパルプを得て; この脱リグニン化パルプを洗浄し; (1)該脱リグニン化パルプをアルカリ水溶液中でアル
カリ物質と混合し該脱リグニン化されたパルプに残存す
るすべてのリグニンを可溶化し溶解させ、及び (2)その後に該アルカリ水溶液を採収してパルプから
溶解したリグニンを除き、リグニンを含まないパルプを
生成することにより、脱リグニン化パルプを抽出し; 得られたリグニンを含まないパルプを洗浄し; このリグニンを含まないパルプを漂白剤で漂白しGE白色
度を増加させて漂白パルプを生成し;及び 該漂白パルプを洗浄すること を含む方法。
14. A method for delignifying and bleaching a lignocellulosic material, comprising: pulping the lignocellulosic material to produce a pulp; washing the pulp; oxygen delignifying the pulp to a K of 10 or less. No. and 13c
producing a partially delignified pulp having a viscosity greater than or equal to ps; washing the partially delignified pulp; pH of the partially delignified pulp by adding an acidic substance to the partially delignified pulp The consistency of the pulp is increased to about 20-50%; the pulp is crushed to a diameter small enough that most of the resulting pulp particles are completely infiltrated by ozone gas. Producing discrete particles of said pulp having increased consistency and density; bringing said discrete particles into intimate contact with a gas mixture comprising ozone in a dynamic reaction zone and moving said particles through the reaction zone Mixing ensures that the ozone reaches the entire surface of most of the pulp particles due to the reaction with ozone, but not all that remains in the pulp. Treats the pulp particles with a gas mixture containing ozone to remove most of the lignin to ozone delignify the partially delignified pulp to a K No. of 5 or less, a viscosity of 10 cps or more, and a viscosity of at least 50 cps. % To obtain a highly and uniformly delignified pulp having a GE brightness of 1%; washing the delignified pulp; (1) mixing the delignified pulp with an alkaline substance in an aqueous alkaline solution; Solubilizing and dissolving any lignin remaining in the delignified pulp; and (2) subsequently collecting the alkaline aqueous solution to remove the dissolved lignin from the pulp to produce a lignin-free pulp. The lignin-free pulp is washed; the lignin-free pulp is bleached with a bleaching agent to reduce GE whiteness. Which method comprises washing the and bleaching pulp; by pressure to produce a bleached pulp.
【請求項15】漂白剤が過酸化物であって、該漂白パル
プの洗浄水廃液の少なくとも一部を少なくとも1つの前
にある洗浄工程へリサイクルすることを特徴とする、請
求項14記載の方法。
15. The method according to claim 14, wherein the bleaching agent is a peroxide and at least a portion of the bleached pulp washing water waste is recycled to at least one preceding washing step. .
【請求項16】漂白剤が二酸化塩素であって、漂白パル
プの洗浄水廃液を塩化物を除去するように処理して処理
済濾液を生成し、該処理済濾液の少なくとも一部をその
後リグニンを含まないパルプの洗浄工程へ向けることを
特徴とする、請求項14記載の方法。
16. The bleaching agent is chlorine dioxide and the waste water of the bleached pulp is treated to remove chlorides to produce a treated filtrate, and at least a portion of the treated filtrate is then ligninized. 15. The process according to claim 14, wherein the process is directed to a pulp-free washing step.
【請求項17】1工程以上から得られるパルプの洗浄工
程が、 (1)該パルプを、次の工程からリサイクルされる洗浄
水で洗浄し、 (2)そのパルプを得られる洗浄水廃液から分離して、
及び (3)該洗浄水廃液の少なくとも一部を直ぐ前のパルプ
洗浄工程へ向けることを含む請求項14〜16のいずれか1
項記載の方法。
17. The pulp washing step obtained from one or more steps includes: (1) washing the pulp with washing water recycled from the next step; and (2) separating the pulp from the washing water waste liquid from which the pulp is obtained. do it,
And (3) directing at least a portion of the wastewater to the pulp washing step immediately before.
The method described in the section.
【請求項18】漂白パルプの洗浄水または処理済濾液の
少なくとも一部をリサイクルしてリグニンを含まないパ
ルプを洗浄し、その後リグニンを含まないパルプの洗浄
水の少なくとも一部を高度に且つ均一に脱リグニン化さ
れたパルプと一緒にしてこの脱リグニン化パルプを洗浄
し、その後該脱リグニン化パルプの洗浄水の少なくとも
一部を部分的脱リグニン化パルプと一緒にして該部分的
脱リグニン化パルプを洗浄し、その後該部分的脱リグニ
ン化パルプの洗浄水の少なくとも一部をパルプと一緒に
して該パルプを洗浄し、その後該パルプをパルプ洗浄水
から分離し、その洗浄水をその後収集し回収ボイラーに
おける焼却の前に濃縮し、該漂白パルプの洗浄水廃液あ
るいは処理済濾液が0.91kg/トン以下の有機塩化物の総
量を有することを特徴とする、請求項14〜16のいずれか
1項記載の方法。
18. The lignin-free pulp is washed by recycling at least a portion of the bleached pulp wash water or the treated filtrate, and then highly and uniformly dispersing at least a portion of the lignin-free pulp wash water. Washing the delignified pulp together with the delignified pulp, and then combining at least a portion of the wash water of the delignified pulp with the partially delignified pulp to form the partially delignified pulp And then washing the pulp by combining at least a portion of the wash water of the partially delignified pulp with the pulp, thereafter separating the pulp from the pulp wash water and subsequently collecting and recovering the wash water Concentrated before incineration in a boiler, characterized in that the bleached pulp wash water waste or treated filtrate has a total amount of organic chloride of 0.91 kg / ton or less. The method according to any one of claims 14 to 16, wherein
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