KR20010049536A - Oxygen delignification of lignocellulosic material - Google Patents

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KR20010049536A
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조안 엠. 젤사 ; 로버트 지. 호헨스타인 ; 도로시 엠. 보어
프랙스에어 테크놀로지, 인코포레이티드
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Abstract

PURPOSE: A preparing method of oxygen delignification of lignocellulose material is provided, which has an improved oxygen delignification process that requires reduced amounts of capital equipment. CONSTITUTION: A method for treating lignocellulosic pulp comprises the steps of: (a) mixing, in a pulp soaking stage, the lignocellulosic pulp with an alkali to create a mixture and allowing the mixture to remain in residence therein for a determined period of time to enable an alkali hydrolysis leaching of colored materials from the mixture and a swelling of pulp fibers, the lignocellulosic pulp containing lignin bonded to cellulose fibers; (b) mixing a feed of the mixture from the pulp soaking stage with both oxygen and steam to form a combined stream; and (c) feeding the combined stream to a pressurized oxygen delignification stage to enable a reaction between the oxygen and the lignin of the lignocellulosic pulp, the swelled fibers facilitating the reaction between the oxygen and the lignin of the lignocellulosic pulp and further removal of colored materials from the lignocellulosic pulp.

Description

리그노셀룰로오스성 물질의 산소 탈리그닌화 {OXYGEN DELIGNIFICATION OF LIGNOCELLULOSIC MATERIAL}Oxygen delignification of lignocellulosic material {OXYGEN DELIGNIFICATION OF LIGNOCELLULOSIC MATERIAL}

발명이 속하는 기술분야FIELD OF THE INVENTION

본 발명은 펄프의 산소 탈리그닌화에 관한 것이고, 보다 더 상세하게는 설비 자금 감소를 필요로 하는 개선된 산소 탈리그닌화 방법에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to oxygen delignification of pulp and, more particularly, to an improved method of oxygen delignification that requires a reduction in equipment funds.

종래기술Prior art

전세계의 펄프 제조업자는 최소 충격 밀(MIM)을 얻기 위하여 물 소비를 감소하기 위해 노력하고 있다. 개념상으로, 최소 충격 밀은 목재 및 에너지 소비 또는 생성물의 품질에 부정적인 영향을 주지 않고, 최소량의 물 및 공기 배출물을 발생시키는 밀이다. MIM은 현재의 밀 시행의 많은 변형 및 조정을 필요로 하는 느린 단계적 방법으로 달성된다. 이는: (1) 누설의 최소화; (2) 목재 저장소에서 폐쇄된 워터 루프; (3) 폐쇄된 스크린실; (4) 효율적인 브라운 스톡 세척; (5) 고수율 및 저에너지 집약적인 펄핑 방법; (6) 확장된 산소 탈리그닌화; 및 (7) 약간의 표백 여액 스트림의 재사용을 통한 부분적으로 폐쇄된 표백 공장을 포함한다.Pulp manufacturers around the world are working to reduce water consumption in order to obtain minimum impact mills (MIM). Conceptually, minimal impact mills are mills that generate a minimum amount of water and air emissions without adversely affecting wood and energy consumption or product quality. MIM is accomplished in a slow stepwise manner that requires many modifications and adjustments of current mill practices. This includes: (1) minimizing leakage; (2) closed water loops in timber storage; (3) closed screen room; (4) efficient brown stock washing; (5) high yield and low energy intensive pulping methods; (6) expanded oxygen delignification; And (7) a partially closed bleach plant through the reuse of some bleach filtrate streams.

천연 또는 재생 섬유로부터 기원된 리그노셀룰로오스성 펄프는 선명한 고품질 펄프를 제조하기 위하여 표백 작업 동안에 제거되어야 하는 착색-원인 화합물을 함유한다. 천연 또는 재생 섬유로부터 이러한 화합물의 제거는 일반적으로 단일 단계에서 수행되지만, 보다 더 일반적으로는 하기 화합물 2 이상을 포함할 수 있는 일련의 화학 처리로 수행된다: 산조, 오존, 염소, 하이포클로라이트, 이산화염소, 과산화수소, 과산, 킬란트, 알칼리, 효소 등. 산소 처리는 일반적으로 리그닌, 추출물, 염료, 색소, 잉크 등과 같은 펄프 착색 물질의 대부분을 제거하기 위한 표백 공정의 초기에 펄프에 대해 적용된다.Lignocellulosic pulp originating from natural or regenerated fibers contains color-causing compounds that must be removed during the bleaching operation to produce clear, high quality pulp. The removal of such compounds from natural or regenerated fibers is generally carried out in a single step, but more generally in a series of chemical treatments which may comprise at least two of the following compounds: acid bath, ozone, chlorine, hypochlorite, Chlorine dioxide, hydrogen peroxide, peracid, chelants, alkalis, enzymes, etc. Oxygenation is generally applied to pulp early in the bleaching process to remove most of the pulp coloring material such as lignin, extracts, dyes, pigments, inks and the like.

이산화 염소를 사용한 산소 탈리그닌화의 펄프 품질 및 표백성에 미치는 영향에 대한 약간의 우려에도 불구하고, 산소 탈리그닌화의 사용은 세계적인 추세이다. 가장 최근의 추세는 소위 확장된 산소 탈리그닌화에 관한 것이었다. 이중에서, 가장 탁월한 기술은 이중 단계 방법이다. 이것은 종래의 단일 단계 방법 보다 더 효율적이고 선택적인 것으로 일컬어진다. 확장된 산소 탈리그닌화는 표백 공장에서 제거될 리그닌을 보다 덜 잔류시키고, 보다 더 높은 카파 수에서 펄핑을 종결하도록 하므로, MIM에 있어서 흥미롭다. 카파 수 시험은 쿠킹후 펄프에 잔류하는 리그닌의 양을 측정하는데 사용된다. 카파 수는 펄프 1g에 의해 소비되고 초기에 첨가된 과망간산 칼륨의 50% 소비량에 대해 보정된 0.1N 과망간산 칼륨 용액의 ml의 수로서 정의된다. 카파 수가 높을수록, 더 많은 리그닌이 펄프에 존재하며, 카파 수가 낮을수록 더 적은 리그닌이 펄프에 존재한다.Despite some concerns about the effect on oxygen pulp quality and bleaching of oxygen delignification with chlorine dioxide, the use of oxygen delignification is a global trend. The most recent trend has been with regard to so-called expanded oxygen delignification. Of these, the most prominent technique is the dual stage method. This is said to be more efficient and selective than conventional single step methods. Expanded oxygen delignification is of interest for MIM because it allows less residual lignin to be removed in the bleach plant and terminates pulping at higher kappa numbers. Kappa number test is used to determine the amount of lignin remaining in pulp after cooking. Kappa number is defined as the number of ml of 0.1 N potassium permanganate solution consumed by 1 g of pulp and corrected for the 50% consumption of potassium permanganate initially added. The higher the kappa number, the more lignin is present in the pulp, and the lower the kappa number, the less lignin is present in the pulp.

산소 탈리그닌화는 펄핑 보다 선택적이기 때문에, 보다 더 높은 카파 수에서 쿠킹을 정지하고 산소 탈리그닌화에 의해 가능한한 많은 리그닌을 제거하는 것이 현명하다. 이러한 식으로, 공정 수율 및 밀의 작업처리량이 증가되고; 목재 소비량은 감소되며; 가성화 및 회수 로드는 감소되고; 펄프 품질이 유지된다.Since oxygen delignification is more selective than pulping, it is wise to stop cooking at higher kappa numbers and remove as much lignin as possible by oxygen delignification. In this way, process yield and throughput of the mill are increased; Wood consumption is reduced; Causticization and recovery loads are reduced; Pulp quality is maintained.

이중 단계 산소 탈리그닌화 방법의 효율성 및 선택성 개선은 단일 단계 방법에 비하여 명백하다. 그러나, 이들이 부위 특이적이기 때문에 정량적인 수치로 정확히 언급하기는 어렵다. 카파 16 내지 18의 유칼리나무 크라프트 펄프를 사용한 밀 경험상 단일 단계에서 이중 단계 산소 탈리그닌화로 전환할 때 방법을 가로질러 카파 드롭이 5 내지 10% 증가한 것으로 나타났다. 이러한 증가는 어떤 현저한 펄프 점도의 페널티도 없이 달성된 것으로 일컬어진다.The improvement in efficiency and selectivity of the dual stage oxygen delignification process is evident over the single stage method. However, since they are site specific, it is difficult to refer to them quantitatively. Mill experience with eucalyptus kraft pulp of kappa 16-18 has shown a 5-10% increase in kappa drop across the process when switching to dual stage oxygen delignification in a single step. This increase is said to be achieved without a penalty of any significant pulp viscosity.

이론상으로는, 표백 공장은 금속, 클로라이드 및 유기물을 포함한 저용적의 유출물을 생성하여야 한다. 따라서, 표백 순서의 초기 단계는 회수 시스템으로 쉽게 재순환되는 여액을 생성하여야 한다. 즉, 여액은 낮은 클로라이드를 포함하고, 이론상 알칼리성이어야 한다. 이러한 착상은 어떤 형태의 확장된 산소 탈리그닌화를 필수적으로 필요로 하는 소위 염소 원소 무함유(ECF)의 라이트 표백 방법을 초래하였다.In theory, the bleach plant should produce low volume effluents including metals, chlorides and organics. Thus, the initial stage of the bleaching sequence should produce a filtrate that is easily recycled to the recovery system. That is, the filtrate contains low chloride and should in principle be alkaline. This idea has resulted in a so-called chlorine-free light (ECF) light bleaching method which essentially requires some form of extended oxygen delignification.

현재 시행되는 바와 같은 이중 단계 산소 탈리그닌화는 높은 자본 투자를 필요로 한다. 따라서, ECF 라이트 표백의 목적을 현저하게 감소된 자본 비용으로 달성하는 확장된 산소 탈리그닌화가 요구된다.Double stage oxygen delignification as currently implemented requires high capital investment. Thus, there is a need for extended oxygen delignification that achieves the purpose of ECF light bleaching at significantly reduced capital costs.

이중 단계 산소 탈리그닌화는 많은 방식으로 중정도의 콘시스턴시로 시행될 수 있다. 이 기술을 설치하는데 높은 자본 투자가 필요함에도 불구하고, 경질 목재에 대해서는 40 내지 50% 범위 및 연질 목재에 대해서는 50 내지 60% 범위의 탈리그닌화율이 결과로서 얻어지므로 대부분이 후속하는 ECF 라이트 표백과의 조합에 적합하다. 이들 중에: (1) 중간 세척 유무의 고압에서의 2회 가압 단계; (2) 제 1 단계는 고압 및 제 2 단계는 저압인 중간 세척 유무의 2회 가압 단계; (3) 제 1 단계는 저압 및 제 2 단계는 고압인 중간 세척 유무의 2회 가압 단계; (4) (1) 내지 (3)의 경우에서와 같으나, 킬레이션을 통한 금속 제거 단계가 중간에 존재하는, 2회의 가압 단계; (5) 제 2 단계에서 과산화수소를 첨가하는, (1) 내지 (3)의 경우(중간 세척 있음)에서와 같은 2회의 가압 단계; (6) 단계 간에 산화적 리그닌 활성화가 있는 (1) 내지 (3)의 경우에서와 같은 2회의 가압 단계; 및 (7) 금속 및 헥센 우론산 등을 제거하기 위하여 단계 간에 약한 산 가수분해가 있는 (1) 내지 (3)의 경우에서와 같은 2회 가압 단계가 포함된다.Double stage oxygen delignification can be implemented in a number of ways with moderate consistency. Despite the high capital investment required to install this technology, deligninization rates in the range of 40-50% for hard wood and 50-60% for soft wood are obtained as a result, most of which require subsequent ECF light bleaching and Suitable for the combination of Among them: (1) two pressurization steps at high pressure with and without intermediate washing; (2) two pressurization steps, with and without intermediate washing, wherein the first step is high pressure and the second step is low pressure; (3) two pressurization steps with and without intermediate washing, where the first step is low pressure and the second step is high pressure; (4) two press steps, as in the case of (1) to (3), with a metal removal step through chelation being in between; (5) two pressurization steps as in the case of (1) to (3) with intermediate washing, adding hydrogen peroxide in the second step; Two pressurization steps as in the case of (1) to (3) with oxidative lignin activation between steps (6); And (7) two pressurization steps as in the case of (1) to (3) with weak acid hydrolysis between steps to remove metals and hexene uronic acid and the like.

접근법 (1) 내지 (6)은 상업적으로 시행되고 있고, 접근법 (7)은 아직 평가중이다. 이러한 모든 기술은 Barna, J., Salles, D.V.C, Salvador, E. 및 Colodette, J.L.에 의한 "이중 단계 산소 탈리그닌화 방법의 제 2단계에서 과산화수소 첨가의 효과"라는 제목의 논문(O Papel 58(8): 57-66. 1997)에 기술되어 있다.Approaches (1) to (6) are being implemented commercially, and approach (7) is still under evaluation. All these techniques are described by Barna, J., Salles, DVC, Salvador, E. and Colodette, JL, entitled "Effects of Hydrogen Peroxide Addition in the Second Step of the Double-Stage Oxygen Deligninization Process," 8): 57-66, 1997).

이중 단계 방법은 산소 탈리그닌화 반응속도론에 보다 잘 적합화된다. 산소 탈리그닌화 반응은 2개의 상에서 일어나는 것으로 잘 알려져 있다. 제 1 상은 신속하며, 확산에 의해 조절된다. 반응의 대부분은 유리 페놀 단위를 포함하는 나머지 리그닌 구조에 대한 산소 및 기타 자유 라디칼의 친전자성 공격에 의해 신속하게 일어난다. 제 2 상은 느리고, 리그닌에 대한 산소 및 기타 중간 화학종의 친전자성 공격 뿐만 아니라 반응의 제 1 상에서 생성된 과산화물(유기성 및 무기성)의 친핵성 공격을 포함하는 유형의 화학 반응에 의해 조절된다. 따라서, 반응의 제 1 상에서는, 현저한 탈리그닌화가 일어나고 펄프 브라이트닝이 거의 일어나지 않는 반면, 제 2 상에서는 탈리그닌화 및 브라이트닝이 모두 일어난다.The dual step method is better adapted to oxygen delignification kinetics. Oxygen delignification reactions are well known to occur in two phases. The first phase is rapid and controlled by diffusion. Most of the reaction occurs rapidly by electrophilic attack of oxygen and other free radicals on the remaining lignin structure, including free phenolic units. The second phase is slow and controlled by a type of chemical reaction that includes an electrophilic attack of oxygen and other intermediate species on lignin, as well as a nucleophilic attack of peroxides (organic and inorganic) produced in the first phase of the reaction. . Thus, in the first phase of the reaction, significant delignification occurs and little pulp brightening occurs, while in the second phase both delignification and brightening occur.

제 1 상 및 제 2 상에서 일어나는 탈리그닌화율은 검토중인 문제이고 그것은 펄프의 유형 및 산소 탈리그닌화를 시행하는 방법에 의존하는 것 같다. 그러나, 상당수의 연구자들은 탈리그닌화의 대부분이 실제적으로 제 1 상에서 일어나는 반면, 브라이트닝의 대부분은 제 2 상에서 일어나는 것으로 생각하고 있다.The rate of delignification occurring in the first and second phases is a question under investigation and it seems to depend on the type of pulp and the method of conducting oxygen delignification. However, many researchers believe that most of the delignification occurs in the first phase, whereas most of the brightening occurs in the second phase.

공정이 2개의 상에서 일어나는 것을 고려하면, 이러한 반응 속도론을 이용하도록 공정을 고안하는 것이 합리적이다. 따라서, 산소 탈리그닌화 방법이 이중 단계 방법으로서 시행된다면 반응속도론에 보다 더 적합하다. 제 1 상 또는 반응은 신속하기 때문에, 이중 단계 방법의 제 1 단계는 제 2 단계 보다 더 단시간 동안 시행될 수 있고, 나머지 반응은 보다 더 장시간 시행되는 제 2 단계 반응기 내에서 일어난다.Given that the process takes place in two phases, it is reasonable to devise the process to exploit this reaction kinetics. Thus, if the oxygen delignification method is implemented as a dual stage method, it is more suitable for the kinetics. Since the first phase or the reaction is rapid, the first stage of the dual stage process can be carried out for a shorter time than the second stage and the rest of the reaction takes place in a second stage reactor which runs for a longer time.

도 1은 단계간 세척이 없는 종래기술 이중 단계 산소 탈리그닌화 방법의 개략도를 나타낸다. 2개의 고 전단 믹서 (10) 및 (12)가 필요하고, 그 하나는 제 1 반응기 (14)의 앞에 있고; 두번째 것은 제 2 반응기(16)의 앞에 있는 것으로 제시되어 있다. 산소 및 고 알칼리성 액체인 산화된 백색 액체(OWL), 및/또는 부식제는 제 1 반응기 (14) 앞에 첨가되지만; 필요에 따라, 이러한 화학물을 반응기 (14) 및 (16) 사이에 첨가되도록 하기 위한 설비가 만들어질 수 있다. 2개의 반응기 간에 세척 단계는 임의적이고, 그의 유익한 효과가 의심스럽기 때문에 일반적으로는 요구되지 않는다.1 shows a schematic of a prior art dual stage oxygen delignification process without interstage washing. Two high shear mixers 10 and 12 are required, one of which is in front of the first reactor 14; The second one is shown in front of the second reactor 16. Oxidized white liquid (OWL), which is oxygen and a high alkaline liquid, and / or caustic is added before the first reactor 14; If desired, provision may be made for such chemicals to be added between the reactors 14 and 16. The washing step between the two reactors is optional and is generally not required because its beneficial effect is questionable.

중간 세척 단계 (18)을 포함하는 시스템의 배치도가 도 2에 제시된다. 그러나, 궁극적으로 과산화수소를 제 2 반응기 (16)에 첨가할 필요가 있기 때문에, 중간 세척 단계 (18)의 존재는 부분적으로 산화된 유기성 캐리오버를 사용한 반응에서 과산화물의 손실을 피하는데 바람직하다.A layout of the system including the intermediate washing step 18 is shown in FIG. 2. However, since ultimately hydrogen peroxide needs to be added to the second reactor 16, the presence of the intermediate washing step 18 is preferred to avoid the loss of peroxides in reactions with partially oxidized organic carryovers.

산소 탈리그닌화 제 1 상의 선택성은 알칼리 투입량에 민감하지 않은 반면, 효율성은 그러하다. 한편, 제 2 상에서는 선택성이 알칼리 투입량에 민감한 반면, 효율성은 그렇지 않다. 이러한 사실을 고려하면, 제 1 산소 반응기 (14)는효율성을 최대화하기 위하여 고 알칼리성에서 작동되는 것이 바람직하다. 한편, 제 2 반응기 (16)은 공정 선택성을 유지하기 위하여 저 알칼리성에서 작동해야 한다. 또한, 선택성은 제 1 상 반응에서 산소 압력에 의해 부정적인 영향을 받는 반면, 효율성은 긍정적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 한편, 효율성 및 선택성은 모두 제 2 상에서 산소 압력에 의해 긍정적인 영향을 받는다. 따라서, 공정 선택성을 유지하기 위하여 제 1 산소 반응기 (14)는 저산소압에서, 제 2 산소 반응기 (16)은 고산소압에서 작동하여야 한다. 환언하면, 알칼리 투입량은 제 1 반응기 (14)에서는 높고, 제 2 반응기 (16)에서는 낮게 유지되어야 하며, 산소 투입량(분압)에 대하여는 그 반대가 유효하다. 따라서, 알칼리의 총량을 제 1 반응기 (14)의 펄프에 첨가하고 제 2 반응기 (16)에서 잔여 알칼리만을 사용하는 것이 합리적이다. 한편, 산소는 두 반응기 사이에서 나누어져, 제 2 반응기 (16)에 보다 더 큰 분획이 적용되어야 한다.The selectivity of the oxygen delignification first phase is not sensitive to alkali dosage, while so is the efficiency. On the other hand, the selectivity is sensitive to the alkali dose in the second phase, while the efficiency is not. In view of this fact, the first oxygen reactor 14 is preferably operated at high alkalinity in order to maximize efficiency. On the other hand, the second reactor 16 must operate at low alkalinity to maintain process selectivity. In addition, selectivity was shown to be negatively affected by oxygen pressure in the first phase reaction, while efficiency was positively affected. On the other hand, both efficiency and selectivity are positively affected by the oxygen pressure in the second phase. Thus, in order to maintain process selectivity, the first oxygen reactor 14 should operate at low oxygen pressure and the second oxygen reactor 16 at high oxygen pressure. In other words, the alkali dosage should be high in the first reactor 14 and low in the second reactor 16, and vice versa for the oxygen dosage (partial pressure). Therefore, it is reasonable to add the total amount of alkali to the pulp of the first reactor 14 and to use only residual alkali in the second reactor 16. On the other hand, oxygen is divided between the two reactors, so that a larger fraction must be applied to the second reactor 16.

두 단계의 사이에 위치한 믹서 (12)의 기능은 제 2 단계에서 첨가된 산소를 혼합하고 제 1 반응기에서 결국 합체되는 잔여의 산소 버블을 재혼합하는 것이다. 알칼리는 펄프와 용이하게 혼합하기 때문에, 그것을 재혼합할 필요는 없다.The function of the mixer 12 located between the two stages is to mix the oxygen added in the second stage and to remix the remaining oxygen bubbles which eventually coalesce in the first reactor. Since the alkali is easily mixed with the pulp, there is no need to remix it.

또한, 선택성이 제 1 상 반응에서 온도에 의해 부정적인 영향을 받는 반면, 효율성은 긍정적인 영향을 받는 것으로 나타났다. 한편, 제 2 상에서 온도는 효율성에 긍정적인 영향을 끼치고, 선택성에 대해서는 영향이 없다. 따라서, 제 1 반응기에서 온도는 제 2 반응기에서 보다 낮게 하여 공정을 시행하는 것이 바람직하다.It was also shown that selectivity was negatively affected by temperature in the first phase reaction, while efficiency was positively affected. On the other hand, the temperature in the second phase has a positive effect on the efficiency and not on the selectivity. Therefore, it is preferable to carry out the process with the temperature in the first reactor lower than in the second reactor.

종래 기술의 방법에서는, 바람직한 탈리그닌화율이 도 1 및 도 2에서 도시된 이중 단계 산소 탈리그닌화 방법의 형태를 사용하여 달성된다. 종래의 단일 단계 산소 탈리그닌화와 비교할 때, 이중 단계 방법은 중장비를 필요로 하므로 설치 비용이 보다 더 비싸다. 도 1의 경우에, 추가적인 반응기 및 믹서가 요구된다. 도 2의 경우에, 추가적인 반응기, 믹서 및 세척기가 요구된다. 따라서, 이중 단계 산소 탈리그닌화의 잇점은 그 설치에 필요한 상당한 자본 투자에 의해 제한을 받는다.In the prior art processes, the desired delignification rate is achieved using the form of the dual stage oxygen delignification method shown in FIGS. 1 and 2. Compared with conventional single stage oxygen delignification, the dual stage method requires heavy equipment and therefore is more expensive to install. In the case of FIG. 1, additional reactors and mixers are required. In the case of FIG. 2, additional reactors, mixers and washers are required. Thus, the benefits of double stage oxygen delignification are limited by the significant capital investment required for its installation.

본 발명은 알칼리 및 산소를 사용하여 리그노셀룰로오스성 물질로부터 착색 화합물을 제거하는 방법을 개선하고자 하는 것이다. 이 방법에서는, 펄프는 우선 알칼리로 처리된 후, 추가로 산소로 처리된다. 본 발명의 중요한 특징은 산소 탈리그닌화에 앞서, 펄프를 알칼리로 처리하는 것이다. 펄프 섬유의 알칼리 침지는 쉽게 이용가능한 착색 물질의 알칼리 가수분해/여과 및 후속하는 산소 탈리그닌화 단계에서 착색 물질의 제거를 촉진시키는 펄프 섬유의 팽창이라는 결과를 가져온다. 결과적으로, 종래의 산소 탈리그닌화 방법에 비교하여, 착색 물질의 제거율에 있어서 5 내지 10% 개선이 달성된다. 본 발명은 훨씬 더 많은 자본 투자가 요구되는 종래기술 이중 단계 산소 탈리그닌화 방법과 동일한 탈리그닌화율의 달성을 허용한다.The present invention seeks to improve the process for removing colored compounds from lignocellulosic material using alkali and oxygen. In this method, the pulp is first treated with alkali and then further with oxygen. An important feature of the present invention is the treatment of the pulp with alkali prior to oxygen delignification. Alkali dipping of the pulp fibers results in alkali hydrolysis / filtration of the readily available colored material and expansion of the pulp fiber which promotes removal of the colored material in the subsequent oxygen delignification step. As a result, a 5 to 10% improvement in the removal rate of the colored material is achieved compared to the conventional oxygen delignification method. The present invention allows achieving the same delignification rate as the prior art dual stage oxygen delignification process requiring much more capital investment.

또한, 본 발명의 방법은 통상 보다 높은 리그닌 함량을 포함한 리그노셀룰로오스성 물질을 탈리그닌화하는데 특히 효율적이다. 예를 들면, 하기 카파 수를 가지는 펄프는 본 발명의 방법에 따르는 것이 바람직하다. 즉: 연질목재 크라프트 펄프에 대해서 30 내지 40, 경질목재 크라프트 펄프에 대해서 17 내지 25 및 재생 섬유에 대해서 15 내지 30. 본 명세서는 특히 다른 표시가 없으면, 모든 조성물을 중량 백분율로서 표시한다.In addition, the process of the present invention is particularly efficient for delignifying lignocellulosic material, which typically contains higher lignin content. For example, the pulp having the following kappa number is preferably in accordance with the method of the present invention. Namely: 30 to 40 for softwood kraft pulp, 17 to 25 for hardwood kraft pulp and 15 to 30 for recycled fibers. This specification expresses all compositions as weight percentages unless otherwise indicated.

본 발명은 대기압에서 용기 내에서 리그노셀룰로오스성 펄프를 알칼리로 처리하는 것을 포함한다. 이하 펄프 침지로 지칭되는 이 처리는, 약 9 내지 14 범위, 유리하게는 약 11 내지 12 범위의 pH에서 수행된다. 펄프 침지에 대한 바람직한 조건은 하기와 같다: 온도 70 내지 90℃, 콘시스턴시 10 내지 12%, 유지 시간 0.5 내지 1시간 및 펄프 건조 중량 기준으로 1 내지 2%의 알칼리 용량. 알칼리 용량은 처리되는 리그노셀룰로오스성 물질의 유형에 따라서 실질적으로 변화할 수 있다. 펄프 침지를 조절하는 바람직한 방식은 알칼리 용량 보다는 슬러리 pH의 모니터링에 의한다. 침지 동안의 리그닌 제거는, 카파 수로 측정될 때, 펄프의 초기 리그닌 함량의 함수이다. 초기 펄프 카파 수가 높을수록, 침지 공정 동안, 특히 펄프가 침지 후에 세척 또는 압착되는 때에 리그닌 제거는 더욱 효율적이다.The present invention includes treating lignocellulosic pulp with alkali in a vessel at atmospheric pressure. This treatment, hereinafter referred to as pulp soaking, is carried out at a pH in the range of about 9 to 14, advantageously in the range of about 11 to 12. Preferred conditions for pulp soaking are as follows: temperature 70-90 ° C., consistency 10-12%, retention time 0.5-1 hour and alkali capacity of 1-2% based on the pulp dry weight. Alkaline capacity can vary substantially depending on the type of lignocellulosic material being treated. The preferred way to control pulp soaking is by monitoring the slurry pH rather than the alkali capacity. Lignin removal during soaking is a function of the initial lignin content of the pulp as measured by kappa number. The higher the initial pulp kappa number, the more efficient the lignin removal during the dipping process, especially when the pulp is washed or compressed after dipping.

알칼리 침지 후에, 펄프는 후속하는 산소 탈리그닌화 단계로 적접 들어가거나 종래의 세척기에서 세척되거나 세척 프레스에서 약 30 내지 35%의 콘시스턴시로 농조화될 수 있다.After alkali soaking, the pulp can be entered directly into a subsequent oxygen delignification step, washed in a conventional washer or concentrated to a consistency of about 30 to 35% in a wash press.

그 다음에, 침지된 펄프는 이후 O-단계로 지칭되는 중정도의 콘시스턴시 산소 탈리그닌화 단계에서 산소로 처리된다. 이 O-단계는 10 내지 12% 콘시스턴시, 11 내지 12 pH, 60 내지 95℃, 60 내지 90분의 반응 시간, 400 내지 600kPa 압력 및 1.2 내지 2.5% 산소 용량으로 시행된다. 황산 마그네슘 등과 같은 마그네슘 염이 알칼리 유도성 분해에 대하여 펄프 탄수화물을 보호하기 위하여 마그네슘 0.01 내지 0.1 중량%(건조 펄프 기준으로) 및 가장 유리하게는 마그네슘 약 0.02 내지 0.03 중량% 용량으로 첨가될 수 있다.The soaked pulp is then treated with oxygen in a medium consistency oxygen delignification step, hereinafter referred to as the O-step. This O-step is carried out with 10-12% consistency, 11-12 pH, 60-95 ° C., reaction time of 60-90 minutes, 400-600 kPa pressure and 1.2-2.5% oxygen capacity. Magnesium salts such as magnesium sulfate and the like may be added in amounts of 0.01 to 0.1% by weight (based on dry pulp) and most advantageously about 0.02 to 0.03% by weight magnesium to protect the pulp carbohydrate against alkali induced degradation.

마그네슘 염은 염과 펄프와의 혼합을 촉진하기 위하여 알칼리 첨가 전에 첨가되어야 한다. 알칼리 및 마그네슘 염의 용량은 펄프 침지 단계 및 O-단계 사이에 세척 또는 압착 단계의 존재 유무에 의존할 것이다.Magnesium salts should be added before alkali addition to facilitate mixing of the salt with the pulp. The capacity of the alkali and magnesium salts will depend on the presence or absence of a washing or pressing step between the pulp soaking step and the O-step.

본 발명의 방법은 도 3 내지 7을 참조하여 보다 더 명확하게 이해될 수 있다. 도 3은 펄프 침지 단계 및 O-단계 사이에 세척이 생략된 본 발명의 방법을 도시한다. 본 방법은 그 사이에 세척이나 압착이 없는 2개의 별개의 단계인 펄프 침지 단계 (5) 및 O-단계 (52)를 포함한다. 브라운 스톡 세척 작업으로부터 들어오는 펄프는 공급물 (51)을 통하여 MgSO4, 및 펌프 (56)을 통하여 공급원 (54)로부터 알칼리(산화된 백색 액체 또는 비산화된 백색 액체를 함유한 NaOH) 모두를 받는다. 그 다음에, 펄프/알칼리 슬러리는 대기압에서 고밀도 침지 용기 (58)로 들어가고, 거기서 바람직한 체류 시간 동안 유지된다.The method of the present invention can be understood more clearly with reference to FIGS. 3 to 7. 3 shows the process of the present invention in which washing is omitted between the pulp dipping step and the O-step. The method comprises two separate steps, pulp soaking step 5 and O-step 52, without washing or pressing in between. The pulp coming from the Brown Stock Wash operation receives both MgSO 4 through feed 51 and alkali (NaOH containing oxidized white liquid or non-oxidized white liquid) from source 54 via pump 56. . The pulp / alkali slurry then enters the dense immersion vessel 58 at atmospheric pressure, where it is maintained for the desired residence time.

그 다음에, 펄프 슬러리는 펌프 (60)의 흡인으로 필요에 따라 추가적인 알칼리 및 마그네슘 염이 첨가될 수 있는 O-단계 (52)로 보내진다. 이후, 슬러리는 중정도 압력 스팀 및 산소가 공급물 (64) 및 (66)을 통하여 각각 펄프 슬러리에 첨가되는 고 전단 믹서 (62)로 들어간다. 그 다음에, 펄프 슬러리는 슬러리가 바람직한 반응 시간 동안 유지되는 가압된 반응기 (68)에 펌핑된다. 반응이 종료된 후에, 펄프는 블로우 튜브로 배출되고 O-단계 후 세척기(미도시)에 펌핑된다.The pulp slurry is then sent to O-step 52 where additional alkali and magnesium salts can be added as needed by suction of pump 60. The slurry then enters a high shear mixer 62 where medium pressure steam and oxygen are added to the pulp slurry via feeds 64 and 66, respectively. The pulp slurry is then pumped to pressurized reactor 68 where the slurry is maintained for the desired reaction time. After the reaction is finished, the pulp is discharged to the blow tube and pumped into a washer (not shown) after the O-step.

도 4는 펄프 슬러리가 펄프 침지 단계 (50) 및 O-단계 (52)의 사이에서 세척되는 본 발명의 제 2 구현예를 나타낸다. 이 경우에는, 침지 후에 펄프 슬러리가 펌프 (70)에 의해 세척기 (72)로 펌핑된 다음, 상기한 바와 같이 종래의 O-단계로 운반된다. 도 5는 침지 단계 (50)에서 침지 후에, 펄프가 보통의 세척기 대신에 세척 프레스 (80)로 펌핑된다. 이 경우에, 슬러리는 35 내지 40%의 콘시스턴시로 탈수된 다음, 스탠드파이프 (82)로 운반되어 후속하는 O-단계에서 나온 여액을 사용하여 10 내지 14%의 콘시스턴시로 희석된다. 스탠드파이프에서, 펄프는 공급물 (84)를 통하여 추가적인 알칼리 및 마그네슘 염을 받은 다음, 상기한 바와 같은 처리를 위한 O-단계 (52)로 들어간다.4 shows a second embodiment of the present invention in which the pulp slurry is washed between pulp dipping step 50 and O-step 52. In this case, after dipping, the pulp slurry is pumped by the pump 70 to the washer 72 and then conveyed in a conventional O-step as described above. 5 shows that after immersion in immersion step 50, the pulp is pumped to wash press 80 instead of a normal washer. In this case, the slurry is dewatered to 35-40% consistency and then transferred to standpipe 82 and diluted to 10-14% consistency using the filtrate from the subsequent O-step. In the standpipe, the pulp receives additional alkali and magnesium salts via feed 84 and then enters O-step 52 for treatment as described above.

본 발명의 또다른 구현예가 도 6 및 도 7에 나타난다. 도 6에서는, 그 사이에 세척 또는 압착이 없는 2개의 분리된 단계, 우선 알칼리 침지 단계 (100) 및 그 다음에 O-단계 (102)를 포함하는 것으로 나타난다. 도 7에서 나타난 구현예는 알칼리 침지 단계 및 산소 탈리그닌화 단계 사이에 펄프가 세척되거나 압착되는 사실을 제외하면 유사하다. 이 방법 간에 주된 차이는 도 3 내지 5에 관하여 상기한 방법과 비교하여, 산소 처리가 보다 낮은 반응 압력(정수압)에서 시행된다는 점, 즉 미니-O라는 점이다. 이 단계는 10 내지 12% 콘시스턴시, 11 내지 12 pH, 70 내지 80℃, 60 내지 120분 반응 시간, 150 내지 300kPa 압력(과압 또는 출구 압력), 0.5 내지 1.05% 산소 용량으로 시행된다. 황산 마그네슘과 같은 마그네슘 염(0.02 내지 0.03% 마그네슘 용량)은 알칼리 유도성 분해에 대하여 펄프 탄수화물을 보호하기 위하여 첨가될 수 있다. 마그네슘 염은 염과 펄프와의 혼합을 촉진하기 위하여 알칼리 첨가 전에 첨가되어야 한다. 알칼리 및 마그네슘 염의 양은 펄프 침지 단계 및 O-단계 사이에 세척 및 압착 단계의 존재 유무에 의존한다는 것에 주의하라.Another embodiment of the invention is shown in FIGS. 6 and 7. In FIG. 6, it is shown that it comprises two separate steps without washing or pressing in between, first alkali soaking step 100 and then O-step 102. The embodiment shown in FIG. 7 is similar except for the fact that the pulp is washed or compressed between an alkali immersion step and an oxygen delignification step. The main difference between these methods is that the oxygen treatment is carried out at a lower reaction pressure (hydrostatic pressure), i.e. mini-O, compared to the method described above with respect to FIGS. This step is carried out with 10-12% consistency, 11-12 pH, 70-80 ° C., 60-120 min reaction time, 150-300 kPa pressure (overpressure or outlet pressure), 0.5-1.05% oxygen capacity. Magnesium salts such as magnesium sulfate (0.02 to 0.03% magnesium capacity) may be added to protect the pulp carbohydrate against alkali induced degradation. Magnesium salts should be added before alkali addition to facilitate mixing of the salt with the pulp. Note that the amount of alkali and magnesium salts depends on the presence or absence of a washing and pressing step between the pulp dipping step and the O-step.

펄프가 세척되지 않는 경우에(즉, 도 6), 알칼리 요구량은 요구되는 총량의 약 10 내지 20%에 불과한 최소량이다. 이 추가적인 알칼리는 침지 단계 동안에, 소비된 분획을 보충하기 위해 필요하다. 한편, 펄프가 침지 후에 압착 또는 세척되는 경우(즉, 도 7), 추가적인 알칼리가 필요하다. 1 내지 1.5%의 알칼리 용량이 필요하다. 알칼리 요구량은 리그노셀룰로오스성 물질의 유형에 따라 실질적으로 변화한다는 점에 주의하라.If the pulp is not washed (ie FIG. 6), the alkali requirement is a minimum amount of only about 10-20% of the total amount required. This additional alkali is needed to replenish the fraction consumed during the soaking step. On the other hand, if the pulp is compressed or washed after immersion (ie, FIG. 7), additional alkali is needed. Alkali capacity of 1 to 1.5% is required. Note that the alkali requirements vary substantially with the type of lignocellulosic material.

침지 후에, 펄프 슬러리는, 추가적인 알칼리 및 마그네슘 염이 펌프의 흡인으로 첨가되는 O-단계로 직접 운반된다; 그 다음에, 슬러리는 중정도 압력 스팀 및 산소가 펄프에 첨가되는 고 전단 믹서 또는 정지 믹서로 들어간다. 그 다음에, 펄프는 유지전 튜브 (104)로, 뒤이어 하강-기류 탑 (106)(또는 직접 상승-기류 탑)으로 펌핑되어 바람직한 반응 시간 동안 유지된다. 유지전 튜브 (104)는 일반적으로 200kPa까지 승압되고, 하강-기류 탑 (106)은 대기압에서 작동한다. 상승-기류 탑은 대기압이지만, 컬럼의 출구 압력으로 작동하고; 산소가 주입되는 탑의 하부 압력은 탑의 높이에 의존한다. 반응 종료 후에, 펄프는 단계후 세척기로 펌핑된다(도 6). 도 7은 단계간의 세척 시스템의 존재를 도시한다.After soaking, the pulp slurry is conveyed directly to the O-stage, where additional alkali and magnesium salts are added by suction of the pump; The slurry then enters a high shear mixer or static mixer where medium pressure steam and oxygen are added to the pulp. The pulp is then pumped to the pre-maintenance tube 104 and then to the down-air tower 106 (or directly to the up-air tower) for the desired reaction time. The pre-maintenance tube 104 is generally elevated to 200 kPa, and the down-air tower 106 operates at atmospheric pressure. The rise-air tower is at atmospheric pressure but operates at the outlet pressure of the column; The bottom pressure of the tower into which oxygen is injected depends on the height of the tower. After the end of the reaction, the pulp is pumped into the post-stage washer (FIG. 6). 7 shows the presence of a cleaning system between stages.

도 3 내지 7에 관하여 기술된 기술의 주된 장점은: (1) 이들이 하나 적은 펄프 세척기, 고 전단 믹서 및 가압된 반응기를 필요로 하기 때문에 이중 단계 방법 보다는 덜 자본 집약적인 반면, 펄프 품질 및 공정 효율은 유지되고; (2) 이들은 많은 투자 없이 탈리그닌화 성능을 5 내지 10%로 증가시키는 장점을 갖도록 단일 단계 산소 탈리그닌화 설비를 개장하는 것이 용이하며; (3) 이들은 최소 자본 투자로 탈리그닌화율을 마찬가지로 5 내지 10% 증가시키는 미니-O 방법(저압 산소 탈리그닌화)에 적용될 수도 있다.The main advantages of the technique described with respect to FIGS. 3 to 7 are: (1) Pulp quality and process efficiency, while they are less capital intensive than the dual stage method because they require one less pulp cleaner, a high shear mixer and a pressurized reactor. Is maintained; (2) they are easy to retrofit single stage oxygen delignification plants to have the advantage of increasing delignification performance by 5-10% without much investment; (3) They may also be applied to the mini-O method (low pressure oxygen delignification), which likewise increases the delignification rate by 5-10% with minimal capital investment.

따라서, 종래 기술과 관련하여 본 발명의 방법간의 차이는 이중 단계 산소 탈리그닌화 방법에 비하여 전체적인 자본 비용 투자의 감소이다. 또한, 이들은 종래의 단일 단계 방법 및 미니-O 산소 탈리그닌화 방법 모두와 관련하여 적용될 때 탈리그닌화를 5 내지 10% 증가시킬 수 있다.Thus, the difference between the methods of the present invention with respect to the prior art is a reduction in the overall capital cost investment compared to the dual stage oxygen delignification process. In addition, they can increase delignification by 5-10% when applied in connection with both conventional single step processes and mini-O oxygen delignification methods.

요약하면, 본 발명은 대기압 조건에서 리그노셀룰로오스성 펄프를 알칼리로 처리한 후, 가압된 용기에서 펄프를 산소에 고압 또는 저압 노출시킨다. 본 발명은 크라프트, 소다, 설파이트, 마그네파이트, 냉 소다, NSSC 등과 같은 방법으로 제조된 펄프를 포함하여 모든 종류의 섬유성 원료에 적용가능하다. 이러한 섬유는 경질목재, 연질목재, 죽재, 버개스(bagasse), 스트로(straw) 및 기타 비목재성 섬유 공급물로부터 수득될 수 있다. 본 방법은 탈-잉킹된 재생 섬유 및 특정 등급의 브라운 재생 섬유에도 적용될 수 있다.In summary, the present invention treats lignocellulosic pulp with alkali at atmospheric pressure, followed by high or low pressure exposure of the pulp to oxygen in a pressurized vessel. The present invention is applicable to all kinds of fibrous raw materials, including pulp produced by methods such as kraft, soda, sulfite, magnesite, cold soda, NSSC and the like. Such fibers can be obtained from hardwood, softwood, bamboo, bagasse, straw and other non-woody fiber feeds. The method can also be applied to de-inked recycled fibers and certain grades of brown recycled fibers.

도 1은 펄프 스트림의 단계간 세척이 없는 종래기술 이중 단계 산소 탈리그닌화 공장의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a prior art dual stage oxygen delignification plant without interstage washing of a pulp stream.

도 2는 펄프 스트림의 단계간 세척이 있는 종래기술 이중 단계 산소 탈리그닌화 공장의 개략도이다.2 is a schematic of a prior art dual stage oxygen delignification plant with an interstage washing of a pulp stream.

도 3은 펄프 스트림의 단계간 세척이 없는, 본 발명을 구체화한 산소 탈리그닌화 공장의 개략도이다.3 is a schematic diagram of an oxygen delignification plant embodying the present invention without the step-by-step washing of the pulp stream.

도 4는 펄프 스트림의 단계간 세척이 있는, 본 발명을 구체화한 산소 탈리그닌화 공장의 개략도이다.4 is a schematic diagram of an oxygen delignification plant embodying the present invention with an interstage washing of a pulp stream.

도 5는 펄프 스트림의 단계간 압력 세척이 있는, 본 발명을 구체화한 산소 탈리그닌화 공장의 개략도이다.5 is a schematic diagram of an oxygen delignification plant embodying the present invention with an interstage pressure wash of a pulp stream.

도 6은 본 발명을 구체화한 산소 탈리그닌화 공장의 다른 구현예의 개략도이다.6 is a schematic diagram of another embodiment of an oxygen delignification plant embodying the present invention.

도 7은 본 발명을 구체화한 산소 탈리그닌화 공장의 또 다른 구현예의 개략도이다.7 is a schematic diagram of another embodiment of an oxygen delignification plant incorporating the present invention.

발명의 개요Summary of the Invention

본 발명은 두 단계의 산소 탈리그닌화 공장의 한 단계가 제거된 펄프의 탈리그닌화 방법을 형성한다. 특히, 펄프 침지 단계는 펄프로부터 착색 물질을 알칼리 가수분해 여과하고 펄프 섬유를 팽창시키기 위하여 펄프 스트림이 알칼리 공급물과 함께 혼합되어 충분한 기간 동안 체류될 수 있게 한다. 그 다음에, 펄프 스트림은 산소 공급물과 혼합되어 믹서를 통하여 처리된다. 그 믹서의 산출물이 산소가 펄프 섬유의 리그닌과 반응하는 가압된 반응기에 공급된다. 팽창된 펄프 섬유는 리그닌과의 산소 반응 및 추가적인 착색 물질의 제거를 촉진한다.The present invention forms a process for delignification of pulp from which one stage of a two stage oxygen delignification plant has been removed. In particular, the pulp soaking step allows the pulp stream to be mixed with the alkali feed and stay for a sufficient period of time in order to alkali hydrolyze the colored material from the pulp and expand the pulp fibers. The pulp stream is then mixed with an oxygen feed and processed through a mixer. The output of the mixer is fed to a pressurized reactor where oxygen reacts with lignin of the pulp fibers. The expanded pulp fibers promote oxygen reaction with lignin and removal of additional coloring material.

본 방법을 시행하는 바람직한 제 1 형태에서는, 단계간 세척 단계가 요구되지 않는다. 제 2 구현예에서는, 세척 단계가 공정 효율을 증가시키기 위하여 침지 단계 및 산소 반응 단계 사이에 도입되어 공정효율이 증가하나, 자본 경비가 추가된다.In a first preferred form of implementation of the method, no interstage washing step is required. In the second embodiment, the washing step is introduced between the dipping step and the oxygen reaction step to increase the process efficiency, thereby increasing the process efficiency but adding capital expense.

이하 다양한 단계의 본 발명의 방법이 시행될 수 있는 조건 및 대안적인 방식의 범위 및 바람직한 실시 방법이 제공된다.The scope of the present invention and the range of the preferred manner and the preferred method of implementing the method of the present invention in various steps are provided.

펄프 알칼리 처리는 대기압 용기 및 가압된 용기 중에서, 바람직하게는 대기압 용기 내에서 수행될 수 있다. 사용된 알칼리는 플레인 NaOH, 산화된 백색 액체 (OWL), 비산화된 백색 액체(WL) 등을 포함하여 여러 가지로부터 기원하는 것일 수 있다. 반응은 0.5 내지 5 중량% NaOH로 일어나는 것이 가장 유리하다. 용기는 전용 용기이거나 대부분의 펄프 밀에 이미 존재하는 고밀도 탑일 수 있다. 펄프 침지 (S)라고 지칭되는 처리는 약 6 내지 14 중량%의 펄프 콘시스턴시로 수행된다. 11 이상의 pH는 알칼리 침지를 촉진시킨다. 침지는 약 11 내지 12의 pH에서 일어나는 것이 가장 유리하다. 침지 온도를 40 내지 95℃로 상승시키면 리그노셀룰로오스성 펄프의 팽창이 가속화된다. 반응을 가속화하기 위해서는 침지가 70 내지 95℃에서 일어나는 것이 가장 유리하다. 15 내지 240분의 침지 시간은 산소와 리그닌간의 반응을 촉진시키는데 유리하게 섬유를 팽창한다. 약 20 또는 30분 내지 60분의 침지 시간으로 침지를 완수하는 것이 가장 유리하다. 그러나 알칼리 용량은 사용된 리그노셀룰로오스성 물질의 유형에 따라 실질적으로 변화할 수 있다.The pulp alkali treatment can be carried out in atmospheric vessels and pressurized vessels, preferably in atmospheric vessels. The alkali used may be of various origins, including plain NaOH, oxidized white liquid (OWL), non-oxidized white liquid (WL), and the like. It is most advantageous that the reaction takes place with 0.5 to 5% by weight NaOH. The vessel may be a dedicated vessel or a high density tower already present in most pulp mills. The treatment referred to as pulp soaking (S) is carried out with about 6 to 14 weight percent pulp consistency. A pH above 11 promotes alkali soaking. It is most advantageous that the immersion takes place at a pH of about 11-12. Raising the immersion temperature to 40-95 ° C. accelerates the expansion of lignocellulosic pulp. It is most advantageous for the immersion to take place at 70 to 95 ° C. to accelerate the reaction. Immersion times of 15 to 240 minutes swell the fibers advantageously to promote the reaction between oxygen and lignin. It is most advantageous to complete the dipping with a soaking time of about 20 or 30 minutes to 60 minutes. However, the alkali capacity can vary substantially depending on the type of lignocellulosic material used.

알칼리 침지 후에, 펄프는 후속하는 산소 처리에 직접 들어가거나 종래의 세척기에서 세척되거나 세척 프레스에서 약 30 내지 35%의 콘시스턴시로 농조화될 수 있다. 펄프를 세척하거나 농조화하는 데 필요한 장비는 표준형이고 시장에서 입수가능하다. 이러한 작업은 본 발명의 전체적인 직접 및 간접 비용에 영향을 끼친다. 펄프가 침지 후에 세척될 때, 후속하는 산소 처리에 앞서 금속을 제거하기 위한 킬레이션 및 헥센 우론산 및 금속을 제거하기 위한 약한 산 가수분해와 같은 추가적인 펄프 처리를 위한 설비가 만들어질 수 있다.After alkali soaking, the pulp can be directly subjected to subsequent oxygen treatment, washed in a conventional washer or concentrated to a consistency of about 30 to 35% in a wash press. The equipment needed to wash or thicken the pulp is standard and available on the market. This work affects the overall direct and indirect costs of the present invention. When the pulp is washed after soaking, provision may be made for further pulp treatment such as chelation to remove the metal and weak acid hydrolysis to remove the metal prior to subsequent oxygen treatment.

그 다음에, 침지된 펄프는 3가지 상이한 방식으로 산소로 처리된다: (1) 저압에서 (미니-O), 이하 (EO)로 지칭되는 방법; (2) 이하 O로서 지칭되는 종래의 MC(중정도의 콘시스턴시) 단일 단계 산소 탈리그닌화 방법; 및 (3) 단계간 펄프의 세척 유무에 따라 이하 O/O 또는 OO로 지칭되는 MC 이중 단계 산소 방법. 이 처리에서 사용된 산소는 80 내지 100%, 바람직하게는 90 내지 100% 범위의 순도일 수 있다.The soaked pulp is then treated with oxygen in three different ways: (1) at low pressure (mini-O), hereinafter referred to as (EO); (2) a conventional MC (medium consistency) single stage oxygen delignification method, referred to below as O; And (3) MC dual stage oxygen method, hereinafter referred to as O / O or OO, depending on whether the pulp is washed between stages. The oxygen used in this treatment may be of purity ranging from 80 to 100%, preferably from 90 to 100%.

저압 산소 처리 또는 미니-O (EO)는 8 내지 14 중량%, 바람직하게는 10 내지 12 중량%의 콘시스턴시로 수행될 수 있다. 다른 파라미터에 대한 바람직한 조건은 다음과 같다: pH는 10 내지 14, 바람직하게는 11 내지 12, 알칼리 용량은 1 내지 4%, 바람직하게는 1 내지 2%, 온도는 50 내지 120℃, 바람직하게는 70 내지 90℃,반응 시간은 30 내지 180분, 바람직하게는 60 내지 90분, 반응 압력은 100 내지 600kPa, 바람직하게는 150 내지 300kPa 및 산소용량은 0.2 내지 2%, 바람직하게는 0.5 내지 1%. 이 단계에서, 황산 마그네슘과 같은 마그네슘 염이 알칼리 유도성 분해에 대하여 펄프 탄수화물을 보호하기 위하여 첨가될 수 있다. 마그네슘 염은 알칼리 첨가 전에 또는 알칼리와 함께 첨가될 수 있으나, 염과 펄프와의 혼합을 촉진하기 위해서는 알칼리 첨가 전에 첨가하는 것이 바람직하다. 마그네슘 염의 용량은 펄프 건조 중량을 기준으로 약 0.01 내지 0.1%(마그네슘으로서), 바람직하게는 약 0.02 내지 0.03%의 범위일 수 있다. 과산화수소는 탈리그닌화를 증가시키기 위하여 0.2 내지 4%, 바람직하게는 0.5 내지 1%의 용량으로 (EO) 단계에서 첨가될 수도 있다. 과산화물의 첨가는 펄프가 침지 후에 세척되는 경우에만 실행가능하다.Low pressure oxygen treatment or mini-O (EO) may be carried out with a consistency of 8 to 14% by weight, preferably 10 to 12% by weight. Preferred conditions for the other parameters are as follows: pH is 10 to 14, preferably 11 to 12, alkali capacity is 1 to 4%, preferably 1 to 2% and temperature is 50 to 120 ° C., preferably 70-90 ° C., reaction time 30-180 minutes, preferably 60-90 minutes, reaction pressure 100-600 kPa, preferably 150-300 kPa and oxygen capacity 0.2-2%, preferably 0.5-1% . In this step, a magnesium salt such as magnesium sulfate may be added to protect the pulp carbohydrate against alkali induced degradation. Magnesium salts may be added before or with alkali, but are preferably added before alkali to promote mixing of the salt with the pulp. The dose of magnesium salt may range from about 0.01 to 0.1% (as magnesium), preferably from about 0.02 to 0.03%, based on the pulp dry weight. Hydrogen peroxide may be added in the (EO) step at a dose of 0.2-4%, preferably 0.5-1%, to increase delignification. The addition of peroxide is viable only if the pulp is washed after soaking.

종래의 단일 단계 산소 처리인 O는 8 내지 15%, 바람직하게는 10 내지 12%의 콘시스턴시로 수행될 수 있다. 다른 파라미터에 대한 바람직한 조건은 다음과 같다: pH는 10 내지 14, 바람직하게는 11 내지 12, 알칼리 용량은 1 내지 4%, 바람직하게는 1 내지 2%, 온도는 50 내지 140℃, 바람직하게는 80 내지 100℃, 반응 시간은 30 내지 180분, 바람직하게는 60 내지 90분, 반응 압력은 100 내지 800kPa, 바람직하게는 400 내지 600kPa 및 산소용량은 0.5 내지 4%, 바람직하게는 1 내지 2%. 이 단계에서, 황산 마그네슘 등과 같은 마그네슘 염이 알칼리 유도성 분해에 대하여 펄프 탄수화물을 보호하기 위하여 첨가될 수 있다. 마그네슘 염은 알칼리 첨가 전에 또는 알칼리와 함께 첨가될 수 있으나, 염과 펄프와의 혼합을 촉진하기 위해서는 알칼리 첨가 전에 첨가하는 것이 바람직하다. 마그네슘 염의 용량은 펄프 건조 중량을 기준으로 약 0.01 내지 0.1%(마그네슘으로서), 바람직하게는 약 0.02 내지 0.03%의 범위일 수 있다. 과산화수소는 탈리그닌화를 증가시키기 위하여 0.2 내지 4%, 바람직하게는 0.5 내지 1%의 용량으로 (O) 단계에서 첨가될 수도 있다; 과산화물의 첨가는 펄프가 침지 후에 세척되는 경우에만 실행가능하다.O, a conventional single stage oxygen treatment, can be carried out with a consistency of 8 to 15%, preferably 10 to 12%. Preferred conditions for the other parameters are as follows: pH is 10 to 14, preferably 11 to 12, alkali capacity is 1 to 4%, preferably 1 to 2% and temperature is 50 to 140 ° C., preferably 80 to 100 ° C, reaction time is 30 to 180 minutes, preferably 60 to 90 minutes, reaction pressure is 100 to 800 kPa, preferably 400 to 600 kPa and oxygen capacity is 0.5 to 4%, preferably 1 to 2% . In this step, magnesium salts such as magnesium sulfate and the like may be added to protect the pulp carbohydrate against alkali induced degradation. Magnesium salts may be added before or with alkali, but are preferably added before alkali to promote mixing of the salt with the pulp. The dose of magnesium salt may range from about 0.01 to 0.1% (as magnesium), preferably from about 0.02 to 0.03%, based on the pulp dry weight. Hydrogen peroxide may be added in step (O) at a dose of 0.2-4%, preferably 0.5-1%, to increase delignification; The addition of peroxide is viable only if the pulp is washed after soaking.

이중 단계 산소 처리인 OO/O 또는 OO는 8 내지 14%, 바람직하게는 10 내지 12%의 콘시스턴시로 수행될 수 있다. 다른 파라미터에 대한 바람직한 조건은 다음과 같다: pH는 10 내지 14, 바람직하게는 11 내지 12, 알칼리 용량은 1 내지 4%, 바람직하게는(1.5/0.5%), 온도는 50 내지 140℃, 바람직하게는(85/95)℃, 반응 시간은 30 내지 180분, 바람직하게는 (30/60)분, 반응 압력은 100 내지 800kPa, 바람직하게는 400 내지 600kPa 및 산소용량은 0.5 내지 4%, 바람직하게는 (1.5/0.5%). 이 단계에서, 황산 마그네슘 등과 같은 마그네슘 염이 알칼리 유도성 분해에 대하여 펄프 탄수화물을 보호하기 위하여 첨가될 수 있다. 마그네슘 염은 알칼리 첨가 전에 또는 알칼리와 함께 첨가될 수 있으나, 염과 펄프와의 혼합을 촉진하기 위해서는 알칼리 첨가 전에 첨가하는 것이 바람직하다. 마그네슘 염의 용량은 펄프 건조 중량을 기준으로 약 0.01 내지 0.1%(마그네슘으로서), 바람직하게는 (0.02/0.0%)의 범위일 수 있다. 과산화수소는 탈리그닌화를 증가시키기 위하여 0.2 내지 4%, 바람직하게는 (0.0/0.5%)의 용량으로 이중 단계 산소 처리에 첨가될 수도 있다; 과산화물의 첨가는 펄프가 침지 후에 세척되는 경우에만 실행가능하다.The dual stage oxygen treatment, OO / O or OO, can be carried out with a consistency of 8 to 14%, preferably 10 to 12%. Preferred conditions for the other parameters are as follows: pH is 10-14, preferably 11-12, alkali capacity is 1-4%, preferably (1.5 / 0.5%), temperature is 50-140 ° C., preferably Preferably (85/95) ° C., reaction time is 30 to 180 minutes, preferably (30/60) minutes, reaction pressure is 100 to 800 kPa, preferably 400 to 600 kPa and oxygen capacity is 0.5 to 4%, preferably (1.5 / 0.5%). In this step, magnesium salts such as magnesium sulfate and the like may be added to protect the pulp carbohydrate against alkali induced degradation. Magnesium salts may be added before or with alkali, but are preferably added before alkali to promote mixing of the salt with the pulp. The dose of magnesium salt may range from about 0.01 to 0.1% (as magnesium), preferably (0.02 / 0.0%), based on the pulp dry weight. Hydrogen peroxide may be added to the dual stage oxygen treatment at a dose of 0.2 to 4%, preferably (0.0 / 0.5%) to increase delignification; The addition of peroxide is viable only if the pulp is washed after soaking.

본 명세서의 목적을 위하여, "/"는 제 1 단계 첨가 또는 조건을 제 2 단계 첨가 또는 조건과 분리한다. 예를 들면, (0.03/0% Mg)는 제 1 단계에서 0.03% Mg 첨가 및 제 2 단계에서 0% Mg 첨가를 의미한다.For purposes of this specification, "/" separates the first step addition or condition from the second step addition or condition. For example, (0.03 / 0% Mg) means adding 0.03% Mg in the first step and adding 0% Mg in the second step.

실험Experiment

본 발명을 확인하고 이를 가장 잘 이해하기 위하여, 상이한 유형의 리그노셀룰로오스성 물질이 상기 단계를 따르도록 하였다. 본 발명의 방법 및 종래 기술의 방법간의 비교는 여러 가지 방법을 가로질러 카파 드롭, 점도 드롭 및 브라이트니스 증가의 결과를 기준으로 한다. 카파 드롭, 점도 드롭 및 브라이트니스 증가는 하기 방정식으로 계산하였다: 카파 드롭=(카파in-카파out)/카파in; 점도 드롭=(점도in-점도out)/점도in; 브라이트니스 증가=(브라이트니스in-브라이트니스out). 카파 수, 점도, 및 브라이트니스의 수치는 Technical Association of the Pulp and Paper Industry (Tappi) 표준 방법에 따라 측정하였다. 모든 실험은 2회 반복하여 수행하였고, 결과는 평균치로 나타내었다.In order to identify and to best understand the present invention, different types of lignocellulosic material were allowed to follow these steps. The comparison between the method of the present invention and the prior art method is based on the results of kappa drop, viscosity drop and brightness increase across various methods. Kappa drop, viscosity drop and brightness increase were calculated by the following equation: kappa drop = (kappa in -kappa out ) / kappa in ; Viscosity drop = (viscosity in -viscosity out ) / viscosity in ; Brightness Increase = (Brightness in -Brightness out ). Kappa number, viscosity, and brightness values were determined according to the Technical Association of the Pulp and Paper Industry (Tappi) standard method. All experiments were performed twice, and the results are shown as averages.

명기된 경우를 제외하고는, 논의된 여러 가지 방법에 사용된 과정 및 작업 조건은 하기 기술한 바이다:Except where noted, the procedures and operating conditions used in the various methods discussed are described below:

펄프 알칼리 침지 (S): 12% 콘시스턴시, 85℃, 30분, 1.5% 알칼리로 수행하였다. 반응은 온도 및 압력 조절기 및 가스의 주입 및 제거용 장치를 가진 하스텔로이로 만들어진 고 전단 믹서/반응기에서 수행하였다. 혼합은 200rpm에서 4초 동안 1분 마다 단속적으로 수행하였다. 알칼리 용량, 온도 및 반응 시간을 변화하여 실행하였으나, 이들을 적당한 실시예에서 기술한다.Pulp Alkaline Dipping (S): 12% consistency, 85 ° C., 30 minutes, 1.5% alkali. The reaction was carried out in a high shear mixer / reactor made of Hastelloy with temperature and pressure regulators and a device for the injection and removal of gases. Mixing was performed intermittently every minute for 4 seconds at 200 rpm. Although the alkali capacity, temperature and reaction time were varied, these were described in the appropriate examples.

단일 O-단계 (O): 12% 콘시스턴시, 95℃, 60분, 600kPa에서 1.5% 산소, 1.5% NaOH 및 0.03% 마그네슘 그 자체를 사용하여 수행하였다. 반응은 알칼리 침지 항목에서 상기한 동일한 장비 및 셋팅으로 수행하였다.Single O-Step (O): performed with 12% consistency, 95 ° C., 60 minutes, 1.5% oxygen, 1.5% NaOH and 0.03% magnesium itself at 600 kPa. The reaction was carried out with the same equipment and settings described above under Alkali Immersion.

이중 O-단계 (O/O 및 OO): 제 1의 O-단계는 10% 콘시스턴시, 85℃, 60분, 600kPa에서 1.5% 산소, 1.5% NaOH 및 0.03% 마그네슘 그 자체를 사용하여 수행하였다. 제 2 단계는 10% 콘시스턴시, 95℃, 60분, 600kPa에서 1.5% NaOH 및 1.5% 산소를 사용하여 수행하였다. 두 단계 사이에서 세척을 수행하였을 때, 세척은 하기한 바와 같은 프레스 세척을 통하여 수행하였다. 중간 세척이 없는 이중 O-단계는 O/O단계로 지칭하고, 중간 세척이 있는 것은 OO-단계로 지칭한다. 반응은 알칼리 침지 항목에서 상기한 동일한 장비 및 셋팅으로 수행하였다.Dual O-Stages (O / O and OO): The first O-Stage is performed with 10% consistency, 85 ° C., 60 minutes, 1.5% oxygen, 1.5% NaOH and 0.03% magnesium itself at 600 kPa. It was. The second step was performed using 1.5% NaOH and 1.5% oxygen at 10% consistency, 95 ° C., 60 minutes, 600 kPa. When a wash was performed between the two steps, the wash was performed through a press wash as described below. Dual O-steps without intermediate washes are referred to as O / O steps and those with intermediate washes are referred to as OO-steps. The reaction was carried out with the same equipment and settings described above under Alkali Immersion.

저압 또는 미니-O-단계 (EO): 이 단계는 10% 콘시스턴시, 85℃, 60분, 200kPa에서 1.0% 산소, 1.5% NaOH 및 0.03% 마그네슘 그 자체를 사용하여 수행하였다. 압력은 수압 탑을 시뮬레이팅하면서 60분 반응 동안 200kPa에서 0으로 감소시켰다. 반응은 압력을 5분 간격으로 200kPa에서 0으로 수동으로 감소시킨 것을 제외하고는, 알칼리 침지 항목에서 상기한 동일한 장비 및 셋팅으로 수행하였다.Low Pressure or Mini-O-Step (EO): This step was performed using 1.0% oxygen, 1.5% NaOH and 0.03% magnesium itself at 10% consistency, 85 ° C., 60 min, 200 kPa. The pressure was reduced to zero at 200 kPa for a 60 minute reaction while simulating a hydraulic tower. The reaction was carried out with the same equipment and settings described above in the alkaline immersion section, except that the pressure was manually reduced from 200 kPa to 0 at 5 minute intervals.

프레스 세척: 단계간의 프레스 세척은 단계 후에 펄프를 4%의 콘시스턴시로 희석한 다음, 약 35%의 콘시스턴시로 이를 압착함으로써 수행하였다. 이는 예컨대 10% 콘시스턴시로 펄프를 세척 단계에 도입한 실시예를 고려하면, 약 80%의 세척 효율에 해당한다. 단계간의 세척은 표시가 없는 반면, 무세척은 일반적으로 슬래시 기호(/)로 표시하는 것에 주의하라.Press Wash: Press wash between stages was performed after the step by diluting the pulp with 4% consistency and then compressing it with about 35% consistency. This corresponds to a cleaning efficiency of about 80%, for example considering an embodiment in which pulp was introduced into the washing step with 10% consistency. Note that cleaning between stages is unmarked, while no washing is generally indicated by a slash mark (/).

하기 실시예는 본 발명을 예증하기 위하여 제공된다.The following examples are provided to illustrate the present invention.

실시예 1: 침지 시간 및 온도의 최적화Example 1 Optimization of Immersion Time and Temperature

본 실시예에서 사용한 크라프트 펄프 샘플을 유칼리 나무로부터 실험실에서 수득하였다. 펄핑 후에, 브라운 펄프는 19.6의 초기 카파 수, 58.7mPa.s의 점도 및 28.9%의 ISO 브라이트니스를 가졌다. 침지는 65, 75 및 85℃에서 15, 30, 60 및 180분의 기간 동안 수행하였다. 다른 조건은 상기 단락에서 기술한 바와 같이 일정하게 유지하였다. 침지 후에, 펄프를 철저히 세척한 다음, 카파 수, 점도 및 브라이트니스를 분석하였다. 표 1에 제시된 결과는 카파 드롭으로 측정된 침지 효율이 시간 및 온도 모두에 의하여 긍정적인 영향을 받는 것으로 나타난다. 그러나, 침지의 잇점은 30분 반응 후에, 특히 85℃ 온도에서 약간 감소한다. 시간을 30분에서 240분으로 증가시킨 결과 카파 드롭의 증가는 1%에 불과하였다. 따라서, 85℃의 온도에서는 30분의 시간이 충분한 것으로 생각되었다. 온도는 펄프 점도에 큰 영향을 주지 않았기 때문에, 실제적으로 후속하는 O-단계는 일반적으로 85℃ 수치와 동일한 또는 초과의 온도에서 수행하므로, 85℃ 수치는 가장 적당한 것으로 생각되었다. 침지 단계 전후의 브라이트니스 증가는 매우 낮았고 카파 드롭은 동반되지 않았다. 유사하게, 따뜻한 온도에서 알칼리에 대한 펄프의 노출은 부분적인 리그닌의 제거로 인한 예상 브라이트니스 증가를 무색하게 한 리그닌 암화 반응을 초래하였다.Kraft pulp samples used in this example were obtained from a eucalyptus tree in the laboratory. After pulping, the brown pulp had an initial kappa number of 19.6, a viscosity of 58.7 mPa · s and an ISO brightness of 28.9%. Immersion was performed at 65, 75 and 85 ° C. for a period of 15, 30, 60 and 180 minutes. Other conditions were kept constant as described in the paragraph above. After soaking, the pulp was thoroughly washed and then kappa number, viscosity and brightness were analyzed. The results presented in Table 1 show that the immersion efficiency measured by kappa drop is positively affected by both time and temperature. However, the benefits of soaking decrease slightly after 30 minutes reaction, especially at 85 ° C. Increasing the time from 30 minutes to 240 minutes resulted in an increase in kappa drop of only 1%. Therefore, the time of 30 minutes was considered sufficient at the temperature of 85 degreeC. Since the temperature did not significantly affect the pulp viscosity, practically subsequent O-steps were generally performed at temperatures equal to or above the 85 ° C. value, so the 85 ° C. value was considered most appropriate. Brightness increase was very low before and after the soaking phase and was not accompanied by kappa drop. Similarly, the exposure of pulp to alkali at warm temperatures resulted in a lignin darkening reaction that overshadowed the expected brightness increase due to partial lignin removal.

실시예 2: 침지 pH의 최적화Example 2: Optimization of Dipping pH

실시예 1에서 사용한 동일한 크라프트 펄프 샘플을 0.5, 1.0, 1.5, 2.5 및 4% NaOH의 알칼리 용량을 사용하여 침지하였다. 기타 침지 조건은 상기한 바와 같이 일정하게 유지하였다. 침지 후에, 펄프를 증류수로 철저히 세척하였고, 카파 수, 점도 및 브라이트니스를 측정하였다. 표 2의 결과는 침지 pH를 12를 초과하여 증가시키면 카파 드롭에 있어서는 약간의 잇점만이 있으나, 펄프 점도는 약간 불리해진다. 따라서, 이 펄프 샘플에 대하여 알칼리 투입량 1.5%와 등가인 pH 12를 가장 만족스러운 것으로 간주하였다.The same kraft pulp samples used in Example 1 were immersed with alkali capacities of 0.5, 1.0, 1.5, 2.5 and 4% NaOH. Other immersion conditions were kept constant as described above. After soaking, the pulp was washed thoroughly with distilled water and the kappa number, viscosity and brightness were measured. The results in Table 2 show that while increasing the immersion pH above 12 has only some advantages for kappa drop, the pulp viscosity is slightly disadvantageous. Therefore, pH 12, equivalent to an alkali dose of 1.5%, was considered most satisfactory for this pulp sample.

실시예 3: 펄프 탈리그닌화도의 효과Example 3: effect of pulp delignification

본 실시예에서 사용한 다양한 경질목재 크라프트 펄프 샘플은 유칼리 나무로부터 수득하였다. 펄핑 조건을 경질목재 표준을 위한 저도, 중도 및 고도의 탈리그닌화 펄프를 생성하기 위하여 조정하였다. 펄핑 후에, 저도 탈리그닌화 샘플은 14.3의 카파 수, 35.7mPa.s의 점도 및 34.9%의 ISO 브라이트니스를 가졌고; 중도 탈리그닌화 샘플은 16.8의 카파 수, 47.5mPa.s의 점도 및 32.3% ISO 브라이트니스를 가졌으며; 고도 탈리그닌화 샘플은 19.6의 카파 수, 58.7mPa.s의 점도 및 28.9%의 ISO 브라이트니스를 가졌다. 침지는 상기한 조건 하에서 수행하였다. 침지 후에, 펄프를 증류수로 철저히 세척하였고, 카파 수, 점도 및 브라이트니스를 측정하였다.Various hardwood kraft pulp samples used in this example were obtained from eucalyptus trees. Pulping conditions were adjusted to produce low, medium and high delignified pulp for hardwood standards. After pulping, the low degree delignification sample had a kappa number of 14.3, a viscosity of 35.7 mPa · s and an ISO brightness of 34.9%; The moderate delignification sample had a kappa number of 16.8, a viscosity of 47.5 mPa · s and 32.3% ISO brightness; The high delignification sample had a kappa number of 19.6, a viscosity of 58.7 mPa · s and an ISO brightness of 28.9%. Immersion was carried out under the conditions described above. After soaking, the pulp was washed thoroughly with distilled water and the kappa number, viscosity and brightness were measured.

표 3에 제시된 결과는 침지가 초기 카파 수가 보다 더 높은 펄프에 적용될 경우, 카파 수를 감소시키는데 보다 더 유효하다는 것을 나타낸다. 이는 카파 수가 높은 펄프에 잠재적인 알칼리 가수분해성/여과성 리그닌의 함량이 보다 더 높기 때문이라고 설명할 수 있다. 펄프 점도 및 브라니트니스 증가에 대한 효과는 경미했고, 펄프의 초기 카파 수와는 명백히 무관하였다.The results presented in Table 3 indicate that immersion is more effective at reducing kappa number when applied to pulp with higher initial kappa number. This may be explained by the higher content of potential alkaline hydrolyzable / filterable lignin in pulp with high kappa number. The effect on increasing pulp viscosity and brilliance was mild and was clearly independent of the initial kappa number of the pulp.

실시예 4: 리그노셀룰로오스성 물질 유형의 효과Example 4 Effect of Lignocellulosic Material Types

4가지 유형의 리그노셀룰로오스성 물질을 비교하였다. 17.1의 카파, 43.4 mPa.s의 점도 및 36.8%의 ISO 브라이트니스의 공업용 경질목재 크라프트 펄프 (HWD); 32.2의 카파, 42.7 mPa.s의 점도 및 26.4%의 ISO 브라이트니스의 공업용 연질목재 크라프트 펄프(SWD); 14.4의 카파, 11.9 mPa.s의 점도 및 55.1%의 ISO 브라이트니스의 탈-잉킹된 저급 혼합 사무용 폐기물로부터 생성된 공업용 재생 섬유 샘플(MOW); 69.8의 카파 및 42.5%의 ISO 브라이트니스의 디잉킹된 컵사이드 물질로부터 생성된 공업용 재생 섬유 샘플(RCM). 침지는 상기한 바와 같은 고정된 조건에서 수행하였다. 침지 후에, 펄프를 증류수로 철저히 세척하였고, 카파 수, 점도 및 브라이트니스를 측정하였다. 표 4에 제시된 결과는 알칼리 침지 작업의 성능은 리그노셀룰로오스성 물질의 유형에 실질적으로 의존하는 것을 지적한다. 최고의 가파 드롭이 경질목재 크라프트 펄프에서 달성되었고, 이는 이 물질이 알칼리로 촉진되는 여과성/가수분해성 리그닌을 최대 함량 포함한다는 것을 나타낸다. 추가적으로, 경질목재 펄프의 점도는 침지 처리 동안에 실질적으로 변화하지 않았다. 보다 높은 리그닌 함량에도 불구하고, 연질목재 크라프트 및 RCM 펄프 모두 침지 처리가 그다지 용이하지 않았다. 이러한 펄프는 HWD 샘플에 비하여 침지를 가로질러 보다 더 낮은 카파 드롭을 결과로서 가져왔다. 또한, SWD는 HWD 대응물 보다 더 큰 점도 손실을 경험하였다. RCM 및 MOW 샘플은 침지를 가로질러 브라이트니스를 상실하였고, 이는 모두 알칼리로 촉진되는 암화 반응의 발생을 의미한다. MOW 샘플의 경우에, 카파 드롭에 대한 침지의 효과는 매우 적었고; MOW 샘플에 존재하는 착색 물질은 대부분 비-리그닌성이고 알칼리 가수분해/여과를 방해할 가능성이 있다.Four types of lignocellulosic material were compared. Industrial hardwood kraft pulp (HWD) with a kappa of 17.1, a viscosity of 43.4 mPa · s and an ISO brightness of 36.8%; Industrial softwood kraft pulp (SWD) with a kappa of 32.2, a viscosity of 42.7 mPa · s and an ISO brightness of 26.4%; Industrial recycled fiber samples (MOW) produced from de-inked lower mixed office waste of kappa of 14.4, viscosity of 11.9 mPa · s and ISO brightness of 55.1%; An industrial recycled fiber sample (RCM) produced from a deinked cupside material of kappa of 69.8 and 42.5% of ISO brightness. Immersion was carried out under fixed conditions as described above. After soaking, the pulp was washed thoroughly with distilled water and the kappa number, viscosity and brightness were measured. The results presented in Table 4 indicate that the performance of the alkali soaking operation depends substantially on the type of lignocellulosic material. The best steep drop was achieved in hardwood kraft pulp, indicating that this material contains the highest content of filterable / hydrolysable lignin promoted by alkali. In addition, the viscosity of the hardwood pulp did not substantially change during the soaking treatment. Despite the higher lignin content, both softwood kraft and RCM pulp were not so easy to soak. This pulp resulted in a lower kappa drop across the immersion compared to the HWD sample. In addition, SWD experienced greater viscosity loss than its HWD counterpart. The RCM and MOW samples lost brightness across the immersion, which means the development of alkali-promoted darkening reactions. In the case of MOW samples, the effect of soaking on kappa drop was very small; The colored material present in the MOW sample is mostly non-ligninous and likely to interfere with alkaline hydrolysis / filtration.

하기 실시예는 중간 세척 유무의 후속하는 산소 표백 단계의 전체적인 성능에 대한 펄프 알칼리 침지 (S)의 효과를 나타낸다.The following examples show the effect of pulp alkali immersion (S) on the overall performance of the subsequent oxygen bleaching step with or without intermediate washing.

실시예 5: 경질목재 크라프트 펄프의 다양한 유형의 산소 탈리그닌화의 전체적인 성능에 대한 펄프 침지의 효과Example 5 Effect of Pulp Soaking on the Overall Performance of Various Types of Oxygen Deligninization of Hardwood Kraft Pulp

본 실시예에서 사용한 경질목재 크라프트 샘플은 실시예 1에서 기술된 것과 동일하였다. 침지는 상기 단락에서 기술된 바와 같이 고정된 조건에서 수행하였다. 후속하는 산소 탈리그닌화 처리는 상기한 바와 같이, 하기 조건 하에서 수행하였다: O: 10% 콘시스턴시, 95℃, 60분, 600kPa 과압, 1.5% NaOH, 1.5% O2, 0.03% Mg; (EO): 10% 콘시스턴시, 85℃, 60분, 200kPa 압력, 1.5% NaOH, 0.8% O2, (0.03 Mg); O/O: 10% 콘시스턴시, (85/95℃), (30/60분), 200kPa 과압, (1.5/0% NaOH), (1.5/0.5% O2), (0.03/0% Mg); OO: 10% 콘시스턴시, (85/95℃), (30/60분), 600kPa 압력, (1.5/1.0% NaOH), (1.5/0.5% O2) 및 (0.02/0.02% Mg).The hardwood kraft sample used in this example was the same as that described in Example 1. Immersion was performed under fixed conditions as described in the paragraph above. Subsequent oxygen delignification treatment was performed under the following conditions, as described above: O: 10% consistency, 95 ° C., 60 minutes, 600 kPa overpressure, 1.5% NaOH, 1.5% O 2 , 0.03% Mg; (EO): 10% consistency, 85 ° C., 60 minutes, 200 kPa pressure, 1.5% NaOH, 0.8% O 2 , (0.03 Mg); O / O: 10% consistency, (85/95 ° C.), (30/60 minutes), 200 kPa overpressure, (1.5 / 0% NaOH), (1.5 / 0.5% O 2 ), (0.03 / 0% Mg ); OO: 10% consistency, (85/95 ° C.), (30/60 minutes), 600 kPa pressure, (1.5 / 1.0% NaOH), (1.5 / 0.5% O 2 ) and (0.02 / 0.02% Mg).

표 5의 결과는 침지에 기인한 리그닌 제거량은 고려중인 산소 적용 모드와 관계없이 후속하는 산소 처리에서 수득된 것과 상가적인 것이 아님을 나타낸다. 그러나, 1/2을 초과하는 침지 잇점이 후속하는 산소 탈리그닌화 단계로 이전된다.예컨대, 침지 그 자체는 8.9%, 종래의 O-단계는 37.5%의 카파 드롭을 결과로서 가져온다. 잇점이 상가적인 경우에, S/O 처리 후에, 46.4%의 탈리그닌화가 예측된다. 대신, 43.7%의 수치를 실험적으로 얻었다. 이러한 아주 동일한 추세가 S/(EO), S/(OO), S/O/O 및 S/OO 처리에서도 나타났다. 이 차이는 초기에는 침지 및 다양한 산소 처리 사이의 세척 단계의 부재에 기인하였다. 그러나, 이 처리 사이에 세척 단계의 삽입은 처리의 잇점을 상가적으로 하기에 여전히 충분치 않았다. 유사하게, 침지 처리는 후속하는 산소 처리에서 달리 제거될 리그닌 분획을 제거한다. 상가적인 잇점이 기대되지 않을 지라도, 전체적인 탈리그닌화는 이 기술을 사용하여 여전히 7.4%까지는 증가될 수 있기 때문에, 침지를 적용할 잇점은 여전히 존재한다.The results in Table 5 show that the amount of lignin removal due to soaking is not additive to that obtained in subsequent oxygen treatments regardless of the mode of oxygen application under consideration. However, more than half of the soaking benefits are transferred to the subsequent oxygen delignification step. For example, the soaking itself results in a kappa drop of 8.9% and the conventional O-step 37.5%. If the benefit is additive, 46.4% delignification is expected after S / O treatment. Instead, values of 43.7% were obtained experimentally. This very same trend is seen in S / (EO), S / (OO), S / O / O and S / OO processing. This difference was initially due to the absence of a washing step between dipping and various oxygen treatments. However, the insertion of a washing step between these treatments was still not enough to add to the benefits of the treatment. Similarly, the soaking treatment removes the lignin fraction that would otherwise be removed in the subsequent oxygen treatment. Although no additional benefits are expected, the overall delignification can still be increased by 7.4% using this technique, so there is still an advantage to applying immersion.

단일 O-단계, S/O 및 SO와 함께 한 침지는 펄프 점도에 대한 어떤 현저한 페널티 및 브라이트니스 증가 없이, 이중 단계 산소 탈리그닌화, O/O 및 OO를 사용하여 얻은 탈리그닌화율과 유사한 결과를 가져왔다. 단일 O-단계와 함께 한 침지는 이중 단계 산소 탈리그닌화 방법 보다 훨씬 적은 설치 자본을 필요로 한다는 점은 주목할 만하다.Immersion with a single O-stage, S / O and SO results similar to the delignification rate obtained using dual stage oxygen delignification, O / O and OO, without any significant penalty and brightness increase in pulp viscosity Brought it. It is noteworthy that one immersion with a single O-stage requires much less installation capital than the dual stage oxygen delignification method.

표 5에 나타난 또다른 흥미로운 점은 저압 (미니-O) 산소 탈리그닌화와 함께 한 침지인 S/(EO) 및 S/(EO) 방법에 관한 것이다. 침지 처리는 (EO) 단계에 추가적인 5 내지 7%의 카파 감소를 더한다. EO(산소 추출) 작업이 종래의 O-단계 보다 낮은 탈리그닌화 수준을 달성하도록 고안된다는 사실이 주어진다면 이 잇점은 상당히 의미가 있다. 20 내지 25%의 탈리그닌화율을 제공하는 (EO) 단계에서 5% 개선은 35 내지 40%의 탈리그닌화율을 제공하는 O-단계에서의 8% 개선보다 더 현저하다. 이러한 잇점은 펄프 품질에 어떠한 페널티도 없이 매우 낮은 자본 투자로 얻어진다는 것에 주의하라.Another interesting point shown in Table 5 relates to the S / (EO) and S / (EO) methods, one immersion with low pressure (mini-O) oxygen delignification. Immersion treatment adds an additional 5-7% kappa reduction to the (EO) step. This advantage is significant given the fact that EO (oxygen extraction) operations are designed to achieve lower delignification levels than conventional O-stages. The 5% improvement in the (EO) step, which provides 20-25% delignification, is more pronounced than the 8% improvement in the O-step, which provides 35-40% delignification. Note that this benefit is obtained with a very low capital investment without any penalty for pulp quality.

실시예 6: 연질목재 크라프트 펄프의 다양한 유형의 산소 탈리그닌화의 전체적인 성능에 대한 펄프 침지의 효과Example 6 Effect of Pulp Soaking on the Overall Performance of Various Types of Oxygen Deligninization of Softwood Kraft Pulp

본 실시예에서 사용한 연질 크라프트 펄프는 Western North American 펄프 밀로부터 수득하였고, Spruce로부터 제조하였다. 펄핑 후에, 브라운 펄프는 32.2의 카파 수, 42.7mPa.s의 점도 및 26.4%의 ISO 브라이트니스를 가졌다. 침지는 상기 단락에서 기술된 바와 같은 고정된 조건에서 수행하였다. 후속하는 산소 탈리그닌화 처리는 하기 조건 하에서 수행하였다: O: 10% 콘시스턴시, 95℃, 60분, 600kPa 압력, 2.0% NaOH, 2.0% O2, 0.03% Mg; (EO): 10% 콘시스턴시, 85℃, 60분, 200kPa 압력, 2.0% NaOH, 1.0% O2, 0.03% Mg; O/O: 10% 콘시스턴시, (85/95℃), (30/60분), 600kPa 압력, (2.0/0% NaOH), (1.5/0.5% O2), (0.03/0% Mg); OO: 10% 콘시스턴시, (85/95℃), (30/60분), 600kPa 압력, (1.5/0% NaOH), (1.5/0.5% O2) 및 (0.02/0.02% Mg).The soft kraft pulp used in this example was obtained from Western North American pulp mill and made from Spruce. After pulping, the brown pulp had a kappa number of 32.2, a viscosity of 42.7 mPa · s and an ISO brightness of 26.4%. Immersion was performed at fixed conditions as described in the paragraph above. Subsequent oxygen delignification treatment was performed under the following conditions: O: 10% consistency, 95 ° C., 60 minutes, 600 kPa pressure, 2.0% NaOH, 2.0% O 2 , 0.03% Mg; (EO): 10% consistency, 85 ° C., 60 minutes, 200 kPa pressure, 2.0% NaOH, 1.0% O 2 , 0.03% Mg; O / O: 10% consistency, (85/95 ° C.), (30/60 minutes), 600 kPa pressure, (2.0 / 0% NaOH), (1.5 / 0.5% O 2 ), (0.03 / 0% Mg ); OO: 10% consistency, (85/95 ° C.), (30/60 minutes), 600 kPa pressure, (1.5 / 0% NaOH), (1.5 / 0.5% O 2 ) and (0.02 / 0.02% Mg).

연질목재 펄프 샘플에 대한 다양한 산소 탈리그닌화에서 얻은 결과는 경질목재 처리에 대하여 관찰된 동일한 추세를 따랐다. 그러나, 침지 잇점은 표 6에서 예증된 바와 같이, 연질목재 샘플에 대해서는 덜 나타났다. 침지에 기인한 잇점은 저압 산소 단계인 S/(EO) 및 S(EO)방법에 앞서 시행될 때, 특히 불충분하였다. 침지의 잇점이 경질목재 샘플에 비하여 연질목재 샘플에서 보다 더 낮을 지라도, 산소 탈리그닌화 단계의 성능은 연질목재 샘플에 대해서 훨씬 더 높았다. 그러나, 이러한 사실은 문헌 및 전세계적인 밀 스케일 작업에서 매우 잘 증명된다.The results from various oxygen delignifications on softwood pulp samples followed the same trends observed for hardwood treatment. Immersion benefits, however, were less for softwood samples, as exemplified in Table 6. The advantages due to immersion were particularly insufficient when implemented prior to the low pressure oxygen stages S / (EO) and S (EO) methods. Although the benefits of soaking were lower than in softwood samples compared to hardwood samples, the performance of the oxygen delignification step was much higher for softwood samples. However, this is very well documented in literature and worldwide mill scale work.

실시예 7: D(EOP)D 순서에 있어서 전체적인 펄프 표백성에 대한 침지의 효과Example 7 Effect of Soaking on Overall Pulp Bleaching in the D (EOP) D Sequence

실시예 5 및 6에서 각각 기술된 산소 처리한 경질목재 및 연질목재 펄프 샘플을 D(EOP)D 순서를 사용하여 ECF (염소 원소 무함유) 표백 공정에 의해 추가로 표백하였다. 브라이트니스 목표는 HWD 샘플에 대해서는 90%이었고, SWD 샘플에 대해서는 89%이었다. "권장되는 펄프 표백 단계 지정 방법"이라는 제목의 Tappi 간행물 TIS 0606-21에 기술된 바와 같은 Technical Association of Pulp and Paper Industry (Tappi)의 권장에 따라, D(EOP)D 지정은 첫 번째 D-단계, (EOP) 단계 및 그 다음에 또다른 D-단계로서, 단계간에 세척 또는 압착 단계를 갖는 3개의 별개 단계를 포함하는 순서를 나타낸다. (EOP) 단계에서는, 알칼리, 산소 및 과산화수소를 동일한 단계에서 서로 몇 분 간격으로 주입하였다. 다양한 표백 단계에서 사용한 조건은 하기와 같았다: 첫 번째 D-단계: 10% 콘시스턴시, 75℃, 60분, 3.0의 최종 pH 및 0.24의 카파 계수; (EOP): 10% 콘시스턴시, 85℃, (15/75)분, 200kPa 압력, 10.5 최종 pH, 1.4% NaOH, 0.5% O2, 0.5% H2O2, 0.03% Mg; 두 번째 D-단계: 10% 콘시스턴시, 75℃, 240분, 3.8 최종 pH 및 펄프 전처리 및 유형에 따른 ClO2의 가변량. 첫 번째 및 두 번째의 D-단계에서 pH의 조절은 필요에 따라 그 단계에서 NaOH 또는 H2SO4의 소량 첨가를 통하여 달성하였다.Oxygenated hardwood and softwood pulp samples described in Examples 5 and 6, respectively, were further bleached by an ECF (chlorine free) bleaching process using the D (EOP) D sequence. Brightness targets were 90% for HWD samples and 89% for SWD samples. As recommended by the Technical Association of Pulp and Paper Industry (Tappi) as described in the Tappi publication TIS 0606-21 entitled "Recommended Method for Specifying Pulp Bleaching Steps", the designation of D (EOP) D is the first D-step. , An (EOP) step and then another D-step, followed by a sequence comprising three separate steps with a washing or pressing step between the steps. In the (EOP) step, alkali, oxygen and hydrogen peroxide were injected at several minute intervals from each other in the same step. The conditions used in the various bleaching steps were as follows: First D-step: 10% consistency, 75 ° C., 60 minutes, final pH of 3.0 and kappa coefficient of 0.24; (EOP): 10% consistency, 85 ° C., (15/75) min, 200 kPa pressure, 10.5 final pH, 1.4% NaOH, 0.5% O 2 , 0.5% H 2 O 2 , 0.03% Mg; Second D-step: 10% consistency, 75 ° C., 240 minutes, 3.8 final pH and variable amount of ClO 2 depending on pulp pretreatment and type. Control of pH in the first and second D-steps was achieved through small additions of NaOH or H 2 SO 4 at that stage as needed.

경질목재 펄프에 대하여 표 7에 제시된 결과는 침지 및 종래의 산소 탈리그닌화의 조합인 S/O 또는 SO 공정이 이중 단계 산소 탈리그닌화인 O/O 또는 SO 공정과 동일한 양의 이산화염소를 절약(음영표시된 줄)하는 결과를 가져오는 것을 나타낸다. ClO2절약량은 특정한 처리군 및 대조간의 차이로 계산한다. 단일 O-단계와 비교할 경우, S/O 및 SO 공정은 1.1 내지 1.3kg의 ClO2/펄프 odt를 절약하였다. 한편, 저압 산소 탈리그닌화인 (EO)와 비교할 경우, S(EO) 및 S(EO) 공정은 약 1.2 내지 1.4kg의 ClO2/펄프 odt의 이산화염소를 절약하는 결과도 가져왔다. 연질목재 펄프 샘플(표 7)에 대하여, 유사한 추세를 관찰하였으나, 이산화염소 절약량의 절대치는 동일하지 않았다.The results presented in Table 7 for hardwood pulp show that the S / O or SO process, which is a combination of dipping and conventional oxygen delignification, saves the same amount of chlorine dioxide as the O / O or SO process, which is a dual stage oxygen delignification Shaded lines). ClO 2 savings are calculated as the difference between the specific treatment group and the control. Compared to a single O-step, the S / O and SO processes saved 1.1 to 1.3 kg ClO 2 / pulp odt. On the other hand, when compared to low pressure oxygen delignification (EO), the S (EO) and S (EO) processes also resulted in saving about 1.2 to 1.4 kg of chlorine dioxide in ClO 2 / pulp odt. For softwood pulp samples (Table 7), a similar trend was observed, but the absolute value of chlorine dioxide savings was not the same.

상기 문제를 고려하면, 종래의 산소 탈리그닌화와 함께 한 침지는 이중 단계 산소 탈리그닌화와 유사한 결과를 내는 것으로 결론지을 수 있다. 한편, S/O, SO, S/(EO) 또는 S(EO) 공정에서와 같이, 종래의 또는 저압 산소 탈리그닌화 이전에 적용될 경우, 침지는 완전히 표백된 펄프의 과건조 톤(over dried ton) 당 약 1 내지 1.5kg의 ClO2의 이산화염소를 절약하도록 한다. 침지 및 고압 또는 저압 산소 단계 사이의 세척 단계는 잇점을 나타내지만; 이러한 잇점은 고가의 세척 시스템의 설치를 정당화하기에는 불충분하다. 세척 설비가 이미 존재하는 경우에는, 단계간의 세척이 권장된다.In view of the above problem, it can be concluded that immersion with conventional oxygen delignification yields similar results to double stage oxygen delignification. On the other hand, when applied prior to conventional or low pressure oxygen delignification, such as in S / O, SO, S / (EO) or S (EO) processes, immersion is over dried ton of fully bleached pulp. To save about 1 to 1.5 kg of chlorine dioxide per ClO 2 ). The washing step between dipping and high or low pressure oxygen steps has advantages; This advantage is insufficient to justify the installation of expensive cleaning systems. If a cleaning installation already exists, cleaning between stages is recommended.

실시예 8: 표백된 펄프의 강도 성질에 대한 펄프 침지의 영향Example 8 Effect of Pulp Soaking on the Strength Properties of Bleached Pulp

점도 및 브라이트니스 역전에 의해 측정된 바와 같이, 표 7에서는 펄프 품질에 대한 침지의 어떤 현저한 영향도 관찰되지 않는다. 이를 좀더 확인하기 위하여, 실시예 5에서와 같이 기술 및 처리되고, 실시예 7에서 기술된 바와 같이 표백된 경질목재 샘플에 대하여, 비이터빌리티(beatability) 및 강도 성질 시험을 실시하였다. 비이팅 곡선을 0, 1500, 3000, 4500 회전수로 PFI밀을 사용한 전혀 건조되지 않은 펄프에 대하여 나타내었다. 표백된 펄프의 강도 성질은 Tappi 표준 방법을 사용하여 측정하였다. 표 8에서 보고된 수치는 40。SR에서 수치이다.As measured by viscosity and brightness reversal, no significant effect of immersion on pulp quality is observed in Table 7. To further confirm this, beatability and strength property tests were performed on hardwood samples described and treated as in Example 5 and bleached as described in Example 7. The beating curves are shown for no dry pulp using a PFI mill at 0, 1500, 3000, 4500 revolutions. The strength properties of the bleached pulp were measured using the Tappi standard method. The values reported in Table 8 are at 40 ° SR.

알칼리 침지는 고온에서 알칼리성 조건 하에서 수행하기 때문에, 펄프 강도 성질은 약간 손상될 것으로 추측할 수 있었다. 그러나, 표 8의 결과는 강도 성질이나 펄프 비이터빌리티가 침지 처리에 의하여 변화하지 않는 것으로 나타난다. 또한, 산소 처리가 단독 또는 침지와 함께 수행될 때에는 펄프 강도 성질 및 비이터빌리티에 대하여 부정적인 효과는 없었다. 따라서, 침지가 잘 최적화된 조건 하에서 수행될 때에는 펄프 강도에 부정적인 영향을 끼치지 않는다는 결론이 된다.Since alkaline immersion is performed under alkaline conditions at high temperatures, it could be assumed that the pulp strength properties will be slightly compromised. However, the results in Table 8 show that the strength properties and the pulp viability do not change by immersion treatment. In addition, there was no negative effect on pulp strength properties and viability when oxygen treatment was performed alone or with immersion. Thus, it is concluded that immersion does not negatively affect pulp strength when performed under well optimized conditions.

상기 설명은 본 발명을 예시하는 것일 뿐이라고 해석하여야 한다. 당업자에 의해 본 발명에서 벗어나지 않는 다양한 대안 및 변형이 발명될 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범주내에 있는 이러한 모든 대안, 변형 및 변이를 포함하는 것으로 생각된다.It is to be understood that the above description is only illustrative of the present invention. Various alternatives and modifications may be invented by those skilled in the art without departing from the invention. Accordingly, the invention is intended to embrace all such alternatives, modifications and variations that fall within the scope of the appended claims.

본 발명의 중요한 특징은 산소 탈리그닌화에 앞서, 펄프를 알칼리로 처리하는 것이다. 펄프 섬유의 알칼리 침지는 쉽게 이용가능한 착색 물질의 알칼리 가수분해/여과 및 후속하는 산소 탈리그닌화 단계에서 착색 물질의 제거를 촉진시키는 펄프 섬유의 팽창이라는 결과를 가져온다. 결과적으로, 종래의 산소 탈리그닌화 방법에 비교하여, 착색 물질의 제거율에 있어서 5 내지 10% 개선이 달성된다. 본 발명은 훨씬 더 많은 자본 투자가 요구되는 종래기술 이중 단계 산소 탈리그닌화 방법과 동일한 탈리그닌화율의 달성을 허용한다.An important feature of the present invention is the treatment of the pulp with alkali prior to oxygen delignification. Alkali dipping of the pulp fibers results in alkali hydrolysis / filtration of the readily available colored material and expansion of the pulp fiber which promotes removal of the colored material in the subsequent oxygen delignification step. As a result, a 5 to 10% improvement in the removal rate of the colored material is achieved compared to the conventional oxygen delignification method. The present invention allows achieving the same delignification rate as the prior art dual stage oxygen delignification process requiring much more capital investment.

또한, 본 발명의 방법은 통상 보다 높은 리그닌 함량을 포함한 리그노셀룰로오스성 물질을 탈리그닌화하는데 특히 효율적이다. 예를 들면, 하기 카파 수를 가지는 펄프는 본 발명의 방법에 따르는 것이 바람직하다. 즉: 연질목재 크라프트 펄프에 대해서 30 내지 40, 경질목재 크라프트 펄프에 대해서 17 내지 25 및 재생 섬유에 대해서 15 내지 30.In addition, the process of the present invention is particularly efficient for delignifying lignocellulosic material, which typically contains higher lignin content. For example, the pulp having the following kappa number is preferably in accordance with the method of the present invention. Namely: 30 to 40 for softwood kraft pulp, 17 to 25 for hardwood kraft pulp and 15 to 30 for recycled fiber.

도 3 내지 7에 관하여 기술된 기술의 주된 장점은: (1) 이들이 하나 적은 펄프 세척기, 고 전단 믹서 및 가압된 반응기를 필요로 하기 때문에 이중 단계 방법 보다는 덜 자본 집약적인 반면, 펄프 품질 및 공정 효율은 유지되고; (2) 이들은 많은 투자 없이 탈리그닌화 성능을 5 내지 10%로 증가시키는 장점을 갖도록 단일 단계 산소 탈리그닌화 설비를 개장하는 것이 용이하며; (3) 이들은 최소 자본 투자로 탈리그닌화율을 마찬가지로 5 내지 10% 증가시키는 미니-O 방법(저압 산소 탈리그닌화)에 적용될 수도 있다.The main advantages of the technique described with respect to FIGS. 3 to 7 are: (1) Pulp quality and process efficiency, while they are less capital intensive than the dual stage method because they require one less pulp cleaner, a high shear mixer and a pressurized reactor. Is maintained; (2) they are easy to retrofit single stage oxygen delignification plants to have the advantage of increasing delignification performance by 5-10% without much investment; (3) They may also be applied to the mini-O method (low pressure oxygen delignification), which likewise increases the delignification rate by 5-10% with minimal capital investment.

따라서, 종래 기술과 관련하여 본 발명의 방법간의 차이는 이중 단계 산소 탈리그닌화 방법에 비하여 전체적인 자본 비용 투자의 감소이다. 또한, 이들은 종래의 단일 단계 방법 및 미니-O 산소 탈리그닌화 방법 모두와 관련하여 적용될 때 탈리그닌화를 5 내지 10% 증가시킬 수 있다. 요약하면, 본 발명은 대기압 조건에서 리그노셀룰로오스성 펄프를 알칼리로 처리한 후, 가압된 용기에서 펄프를 산소에 고압 또는 저압 노출시킨다. 본 발명은 크라프트, 소다, 설파이트, 마그네파이트, 냉 소다, NSSC 등과 같은 방법으로 제조된 펄프를 포함하여 모든 종류의 섬유성 원료에 적용가능하다. 이러한 섬유는 경질목재, 연질목재, 죽재, 버개스 (bagasse), 스트로(straw) 및 기타 비목재성 섬유 공급물로부터 수득될 수 있다. 본 방법은 탈-잉킹된 재생 섬유 및 특정 등급의 브라운 재생 섬유에도 적용될 수 있다.Thus, the difference between the methods of the present invention with respect to the prior art is a reduction in the overall capital cost investment compared to the dual stage oxygen delignification process. In addition, they can increase delignification by 5-10% when applied in connection with both conventional single step processes and mini-O oxygen delignification methods. In summary, the present invention treats lignocellulosic pulp with alkali at atmospheric pressure, followed by high or low pressure exposure of the pulp to oxygen in a pressurized vessel. The present invention is applicable to all kinds of fibrous raw materials, including pulp produced by methods such as kraft, soda, sulfite, magnesite, cold soda, NSSC and the like. Such fibers can be obtained from hardwood, softwood, bamboo, bagasse, straw and other non-wood fiber feeds. The method can also be applied to de-inked recycled fibers and certain grades of brown recycled fibers.

Claims (10)

하기 단계를 포함하는 리그노셀룰로오스성 펄프를 처리하는 방법:A process for treating lignocellulosic pulp comprising the following steps: a) 펄프 침지 단계에서, 셀룰로오스 섬유에 결합된 리그닌을 포함하는 상기 리그노셀룰로오스성 펄프를 알칼리와 함께 혼합하여 혼합물을 만들고, 그 혼합물로부터 착색 물질의 알칼리 가수분해 여과 및 펄프 섬유의 팽창을 가능하게 하기 위하여 지정된 기간 동안 상기 혼합물을 거기에 체류시키는 단계;a) in the pulp dipping step, the lignocellulosic pulp comprising lignin bound to the cellulose fibers is mixed with an alkali to form a mixture, from which the alkali hydrolysis filtration of the colored material and the expansion of the pulp fibers are possible. Maintaining the mixture therein for a designated period of time in order to; b) 상기 펄프 침지 단계로부터 상기 혼합물의 공급물을 산소 및 스팀 모두와 혼합하여 조합된 스트림을 형성하는 단계;b) mixing the feed of the mixture from both the pulp dipping step with both oxygen and steam to form a combined stream; c) 상기 산소 및 상기 리그노셀룰로오스성 펄프의 리그닌간의 반응을 가능하게 하기 위하여 상기 조합된 스트림을 가압된 산소 탈리그닌화 단계에 공급하고, 상기 팽창된 섬유가 상기 산소 및 상기 리그노셀룰로오스성 펄프간의 상기 반응 및 상기 리그노셀룰로오스 펄프로부터 착색 물질의 추가적인 제거를 촉진하는 단계.c) feeding the combined stream to a pressurized oxygen delignification step to enable a reaction between the oxygen and the lignin of the lignocellulosic pulp, wherein the expanded fiber is subjected to the oxygen and the lignocellulosic pulp Promoting said reaction of the liver and further removal of colored material from said lignocellulosic pulp. 제 1항에 있어서, 펄프 침지 단계가 11 이상의 pH에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the pulp soaking step is performed at a pH of 11 or greater. 제 1항에 있어서, 펄프 침지 단계에 첨가된 알칼리가 NaOH, 산화된 백색 액체 및 비산화된 백색 액체 중의 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the alkali added to the pulp dipping step is at least one of NaOH, oxidized white liquid and non-oxidized white liquid. 제 1항에 있어서, 펄프 침지 단계가 약 40 내지 95℃의 온도 범위 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the pulp soaking step is performed within a temperature range of about 40-95 ° C. 제 1항에 있어서, 펄프 침지 단계가 약 6 내지 14 중량%의 펄프 콘시스턴시로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the pulp soaking step is performed with about 6 to 14 weight percent pulp consistency. 제 1항에 있어서, 펄프 침지 단계가 약 15 내지 240분의 유지 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the pulp soaking step is performed for a holding time of about 15 to 240 minutes. 제 1항에 있어서, 단계 b)가 펄프 침지 단계의 산출물을 세척하는 작업을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein step b) further comprises the step of washing the output of the pulp dipping step. 제 1항에 있어서, 단계 a)가 알칼리에 앞서 황산 마그네슘을 첨가하는 작업을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The process of claim 1, wherein step a) further comprises adding magnesium sulfate prior to alkali. 제 8항에 있어서, 황산 마그네슘이 혼합물에서 펄프 건조 중량을 기준으로 마그네슘으로서 약 0.01 내지 0.1 중량% 범위의 용량으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 8, wherein magnesium sulfate is added in the mixture as a magnesium based on the dry weight of the pulp at a dose ranging from about 0.01 to 0.1 wt%. 제 9항에 있어서, 침지가 70 내지 95℃의 온도에서 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.10. The method of claim 9, wherein the dipping occurs at a temperature of 70 to 95 ° C.
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