NO130325B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av cellulosemasse.

Foreliggende oppfinnelse angår en ny fremgangsmåte til fremstilling av cellulose ved oksydering av celluloseråstoffer og oksydering og tilbakeføring av avløpsvann derfra.

Den mest benyttede metode som brukes i den kjemiske masseindustri er kraftmetoden som benytter seg av natriumhydroksyd og svovelforbindelser for å fjerne lignin og andre urenheter fra tremateriale ved fremstilling av cellulosemasse. Kraftmetoden har fordelen av at vannforurensningen er minimal sammenlignet med de eldre sulfittmetoder, fordi spillvæske fra kraftmetoden brennes og mesteparten av kjemikaliene brukt ved massekokingen gjenvinnes. Imidlertid er kraft-massemøller store kilder for luftforurensning fordi det slipper ut flyktige svovelforbindelser som har en ekstremt ubehagelig lukt. Kjemiske metoder til massekoking med sulfitter av forskjellige alkalimetaller, jordalkali-metaller og ammoniakk under sure til middels alkaliske betingelser er også utstrakt brukt. Imidlertid er det ikke utviklet noen helt tilfredsstillende gjenvinningssystem for kjemikalier ved disse prosesser. Gjenvinningssystemene er plaget av slike mangler som luftforurensning, dannelse av forstyrrende kjemikalier slik som tiosulfater og urimelige omkostninger. Manglende tilfredsstillende gjenvinningssystemer resulterer i store vannforurensningsproblemer. Massekoking ved oksydering i alkalisk medium er kjent (US-patenter nr. 2.673-148 og 2.926.114). Imidlertid blir avløpet fra den oksyderende massekoking enten kassert, og bidrar derved til vannforurensning, eller det underkastes omstendelige behandlinger for å fjerne de organiske substanser, hovedsakelig organiske syrer. Eventuelt kan de organiske stoffer ødelegges ved vanlig fordampning og brenning i en smelteovn eller en annen type forbrenningsovn. Imidlertid frembringer denne fremgangsmåten luftforurensninger og store mengder vann må fordampes for å gjøre væsken brennbar. Dette gjør metoden økonomisk ugunstig.

Ved fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse, underkastes avløpet fra den oksyderende massekokningsprosess en oksydasjon med en oksygenholdig gass ved en i det vesentlige høyere temperatur enn den som brukes i massekokingsprosessen, hvorved de organiske stoffer oksyderes i en slik grad at den alkaliske bufferoppløsning (dvs. alkalimetallbikarbonater) i det vesentlige regenereres til tilbakeføring og bruk om igjen i det oksyderende massekokingstrinn.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt en fremgangsmåte til fremstilling av cellulosemasse fra celluloserå-stof f er ved behandling med.en oksygenholdig gass under milde alkaliske betingelser, hvor avløpsvæsken buffres til en pH-verdi på omtrent 7 til 9, og behandling av nevnte avløp for å fjerne organiske stoffer fra dette, og denne fremgangsmåte er kjenne-tegnet ved at sistnevnte behandling omfatter oksydering av nevnte avløp med en oksygenholdig gass i en reaktor ved en temperatur på mellom 200 og 375°C, fortrinnsvis mellom 300 og 320°C og ved et totaltrykk tilstrekkelig til å holde mesteparten av vannet i flytende

fase for på denne måte i det vesentlige å oksydere organisk stoff

i nevnte avløp, og bruk av nevnte avløp til behandling av ytterligere celluloseråstoff om igjen.

Fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse har følgende fordeler overfor tidligere fremgangsmåter på dette området. 1) Det fremtrer ingen merkbar luft eller vannforurensning ved fremgangsmåten. Det eneste gassformig avfall er karbondioksyd når f.eks. rent oksygen tilføres prosessen, eller karbondioksyd og nitrogen når f.eks. luft tilføres prosessen. I begge tilfelle kan karbondioksyd gjøres flytende og gjenvinnes. Eventuelt kan det gassformige avfall føres til energigjenvinningssystemer som produserer damp eller elektrisk kraft eller begge deler samtidig med at karbondioksydet gjenvinnes. Det er ingen spillvæske fordi oksyderingen av avløpsvannet fra massekokningsreaksjonen regenererer buffer-oppløsningen som deretter føres tilbake til massekokningsreaktoren. 2) Overskytende oksygen som ikke er brukt i oksyderingen av celluloseråstoffet og som trer ut av massekokningsreaktoren,

kan samles og føres til reaktoren for oksydering av avløpsvæske. På grunn av dette utnyttes de kjemiske reagenser som brukes i prosessen, dvs. oksygen og natriumbikarbonat, med maksimum effektivi-tet, fordi intet oksygen går til spille og fordi natriumbikarbonatet hovedsakelig gjenvinnes til bruk om igjen.

Det henvises til den ledsagende tegning av et skjematisk flytdiagram som viser et eksempel på et massekokningssystem for utføring av fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse.

Barket og flisskåret tremateriale eller andre cellulose-holdige råstoffer, f.eks. landbruksavfall, mates til en masse-kokningsreaktor A som inneholder en vandig bufferoppløsning, f.eks. natriumbikarbonat med en pH på mellom 7 og 9, og holdes på en temperatur på mellom 120° og l80°C. En oksygenholdig gass føres inn i massekokningsreaktoren med et oksygenpartialtrykk på omtrent 3,5 til 70 kg/cm'' manometertrykk eller større. Fra tid til annen, etter hvert som oksyderingen av celluloseråstoffet skrider frem, fjernes masse fra reaktoren A. Nytt bikarbonat kan tilsettes direkte til reaktoren når som helst for å opprettholde den ønskede pH. Vaskevann kan også tilsettes reaktoren direkte for å avkjøle . innholdet etter hvert som det trenges og også for å bevirke diffu-sjonsvasking av reaksjonsproduktene fra cellulosen.

Bufferoppløsningen trekkes ut fra et aller flere punkter

av reaktoren ved hjelp av en returpumpe 1, føres gjennom en varmer eller kjøler 2 og føres tilbake igjen til reaktoren i et eller flere punkter. Flere pumper og varmere eller kjølere kan brukes hvis det er ønskelig. På denne måte kan temperaturen i reaktoren reguleres, og forskjellige deler av reaktoren kan holdes på forskjellige temperaturer hvis det er ønsket.

Spillvæske trekkes mest hensiktsmessig ut fra en eller flere returkretsløp og føres til gjenvinningsreaktoren gjennom pumpe 3- Eventuelt kan spillvæske trekkes direkte ut fra reaktoren på et hvilket som helst ønsket punkt.

Den'oksygenhoIdige gass som ikke forbrukes i massekokningsreaktoren A trer ut av reaktoren og føres til gjenvinningsreaktoren B. Hvis trykket i reaktoren B er noe mindre enn det i reaktoren

A, kan den uttredende oksygenhoIdige gass føres'direkte fra reaktoren A til reaktoren B; ellers føres den oksygenhoIdige gass som trer ut av reaktoren A ora nødvendig gjennom en kjøler 4, og en kompressor drevet av motoren 5, for å bringe gassen til det trykk som kreves i reaktoren B. En uavhengig kilde av oksygenholdig gass, f.eks. rent oksygen, for reaktoren B kan tilføres hvis nødvendig som supplement for oksygenet som trer ut av reaktoren A. Væskeavløpet og den oksygenholdige gass i gjenvinningsreaktoren B oppvarmes til en temperatur på mellom 200° og .'.'°C,

og ved et totalt trykk tilstrekkelig til å holde mesteparten av vannet i den flytende fase. Et foretrukket temperaturområde er som nevnt 300 til 320°C.

Oksygenet i reaktoren B forbrukes så og si totalt, og de organiske stoffer, hovedsakelig salter eller organiske syrer, som var i væskeavløpet og som fremkom ved oksydering av cellulose-råstof f et, oksyderes i det vesentlige til karbondioksyd og vann. Deler av karbondioksydet forbinder seg med den alkaliske andel

av avløpet og regenererer bikarbonat, og resten trer ut av reaktoren B og gjenvinnes som sådant eller ledes til energigjenvinningssystemer som produserer damp eller elektrisk kraft. Det oksyderte avløp som vesentlig inneholder en vandig bufferoppløsning, dvs. natriumbikarbonat, føres fra reaktoren B gjennom en kjøler 6 og returneres til massekokningsreaktoren A for å fullføre kretsløpet.

Konsentrasjonen av faststoffer, dvs. bufferkjemikalier og

organiske forbindelser i bufferoppløsningen, kan reguleres ved:

(a) Å variere mengden av spillvann som fjernes, noe som igjen varierer mengden av gjenvunnet væske som returneres til masse-kokingsreaktoren; (b) å variere mengden og kvaliteten på vaske-

vannet som føres inn i massekokeren; og (c) å variere konsentra-

sjonen i oppløsningen av nye bufferkjemikalier som tilsettes for å erstatte kjemikalietap. En hvilken som helst av de foregående metoder kan brukes hver for seg eller i en hvilken som helst kombinasjon, og ligger innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse.

Trykket i massekokeren A kan reguleres ved å regulere strømningshastigheten på den oksygenholdige gass som trer ut av reaktoren A.

Gassen som trer ut .av gjenvinningsreaktoren B kan lett

avkjøles og karbondioksydet kan derved gjøres flytende, noe som gjøres lett ved at karbondioksydet allerede er under høyt trykk. På denne måte er fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse en kilde til karbondioksyd som kan utnyttes kommersielt.

Foreliggende oppfinnelse kan også benyttes i det tilfelle

hvor kokeren A erstattes av en eller flere satsvise kokere av den type som vanligvis brukes i mange papirfabrikker.

Eksempel

Gassformig oksygen (19»6 liter ved normal temperatur og

trykk) ble tilført til en blanding av 70 gram treflis av aspetre i 320 ml av en oppløsning av 53,6 gram natriumbikarbonat pr. liter i en massekoker, og blandingen ble oppvarmet til 140°C ved et totalt trykk på omtrent 84 kg/cm 2 manometertrykk. Det gjennomsnittlige

2

oksygenpartialtrykk var omtrent 70 kg/cm manometertrykk.

Det kokte stoff ble filtrert og vasket med fire porsjoner

vann på 80 ml. Filtratet og vaskevannet ble slått sammen og oksydert med oksygen i en gjenvinningsreaktor ved 320°C og et totalt trykk på fra 182 til 199,5 kg/cm o manometertrykk. Den oksyderte væske ble så ved fordampning justert til en konsentrasjon på 25,6 gram pr. liter natrium totalt, målt som natriumhydroksyd. Væskens pH ble deretter justert til 8,2 med gassformig karbondioksyd.

Den ovenfor nevnte fremgangsmåte ble deretter gjentatt

ved bruk av den ovenfor gjenvunnede væske med nytt tremateriale og oksygen. Resultatene av tre slike gjentagelser er som følger:

Masse av god kvalitet ble fremstilt hver gang og de angitte data viser at det ikke var noen forringelse i utbytte og kvaliteten av produktet■ved bruk av regenerert bikarbonatoppløsning.

Analysene av den oksyderte væske viser at det ikke var noen oppbygning av organiske stoffer i den gjenvunnede væske.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av cellulosemasse fra celluloseråstoffer ved behandling med en oksygenholdig gass under milde alkaliske betingelser, hvor avløpsvæsken buffres til en pH på omtrent 7 til 9, og behandling av nevnte avløp for å fjerne organiske stoffer fra dette, karakterisert ved at sistnevnte behandling omfatter oksydering av nevnte avløp med en oksygenholdig gass i en reaktor ved en temperatur på mellom 200° og 375°C, fortrinnsvis mellom 300 og 320°C, og ved et totaltrykk tilstrekkelig til å holde mesteparten av vannet i flytende fase for på denne måte i det vesentlige å oksydere organisk stoff i nevnte avløp, og bruk av nevnte avløp til behandling av ytterligere celluloseråstoff om igjen.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at det behandlede avløps pH justeres til omkring 7 til 9 før det føres tilbake til oksydasjonstrinnet for råstoffet.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved at overskytende oksygen som ikke er brukt i oksyderingen av råstoffet, samles og tilføres reaktoren for avløpsoksydering.