NO162776B - Fremgangsmaate for fremstilling av kjemisk masse. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av kjemisk papirmasse der delignifiseringen av treflisen utføres i to trinn.

Som allerede kjent består den konvensjonelle alkaliske prossess for fremstilling av kjemiske masser hovedsakelig av: blanding av treflis med en alkalisk væske inneholdende en

svovelforbindelse,

progressivt å oppvarme denne blanding til en temperatur

mellom 150 og 180°C,

koking av denne blanding i et tidssrom tilstrekkellig til å nå flisens oppmalingspunkt der denne koketid avhenger av det opprinnelige treslags art.

Således nås oppmalingspunkt når restlign-nivået tilsvarer en Kappaindeks på 30-35 forbartrær og 15 - 25 for løvtrær.

Disse konvensjonelle prosessser som er meget hyppig brukt har to hovedmangler.

For det første forurenser disse prosesser atmosfæren i en betydelig grad idet de avgir illeluktende svovelforbindelser slik som merkaptaner, S02 og H2S. Når det gjelder blekede masser blir også klorforbindelser sluppet ut i blekeavløpet. Dette problem kan delvis løses, men kun ved å benytte rensesystemer som, som vel kjent, dessverre er meget kostbare.

For det andre, og det er mere vesentlig, er masseutbyttet fra disse konvensjonelle prosesser meget lavt og ligger på ca. 40 % for eksempel for bartrær. Med andre ord oppnås kun ca. 40 kg tørket masse fra 100 kg tørrflis. I kraftprosessen har det vært antydet at utbyttet kunne forbedres ved å gjennom-trenge flisen, spesielt med H2S eller O2, før koking, for å stabilisere karbohydratene. Uheldigvis er disse preliminære behandlinger meget komplekse og krever spesialutstyr og er ikke brukt i vesentlig grad.

Kokeoperasjoner for kraftraasse er også foreslått der for eksempel svovel tilføres i kokevæsken for å danne polysul-fider "in situ" som, ved oksydasjon, stabiliserer karbohydratene for å beskytte dem fra alkalisk nedbrytning. Utbyttet blir virkelig forbedret, med den økende svovel-tilsetning gjør den atmosfæriske forurensning værre, og som et resultat har heller ikke denne prosess funnet anvendelse i vesentlig grad.

I FR-PS 2373637, ble det også foreslått at meget små mengder antrakinon (mindre enn 0,1 vekt-# beregnet på vekten av tørt tre) skulle tilsettes til kokevæsken). I motsetning til det som er vist av resultater i tabellen i dette patent har imidlertid industrielle prøver vist at forbedringen av utbyttet kun er liten og ofte ledsages av en betydelig forringelse av noen av de mekaniske egenskaper i den oppnådde masse (jfr. spesielt "Anthraquinone in kraft pulping" av K.Goel, A.M. Ayroud og B. Branch i Pulping Conference Proceedings, 24-26. september 1979, Seattle, USA, side 213 og følgende).

Kort sagt har de forbedringer som til nå er foreslått for å øke utbyttet av de konvensjonelle alkaliske prosesser for fremstilling av kjemisk masse enten ført til en forringelse av de mekaniske egenskaper i massene eller en økning av den atmosfæriske forurensning. På tross av de forskjellige forsøk som er foretatt, har dette dilemma bestandig vært tilstede mens beskyttelsen av omgivelsene er viktigere enn noen gang og markedet krever ennå sterkere masser.

Foreliggende oppfinnelse angår derfor en økonomisk fremgangsmåte utført i konvensjonelle apparaturer som ikke bare forbedrer utbyttet vesentlig, men som også er ikke-for-urensede og som fører til en økning i enkelte av de mekaniske egenskaper i disse masser.

I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for fremstilling av kjemiske masser der treflis kokes i en alkalisk væske inneholdende en svovelforbindelse og en forbindelse valgt blant antrakinon, hydrogenerte eller ikke-hydrogenerte derivater av antrakinon eller antracendiol idet kokingen stoppes når flisen har et restligning-nivå tilsvarende en Kappaindeks mellom:

45 og 100 for bartraer; eller

- 30 til 50 for løvtrær;

hvoretter flisen som er behandlet på denne måte, oppmales mekanisk, og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at den oppmalte flis deretter kokes i en alkalisk oppløsning inneholdende fra 0,1 - 1,5 vekt-# peroksyd, beregnet på tørrvekt av oppmalt materiale

Med andre ord består oppfinnelsen i å stoppe kokingen av flisen før man når de vanlige Kappaindekser for ublekede kjemiske masser og deretter mekanisk å male den således behandlede flis på i og for seg kjent måte før man gjør ferdig kokingen ved hjelp av en alkalisk oppløsning inneholdende peroksyd.

Det er funnet at de beste resultater oppnås hvis:

det første trinn av koking ved en temperatur stoppes når restlignnivået tilsvarer en Kappaindeks (målt i henhold

til AFNOR standard T 12 018) på mellom:

45 og 60 for bartrær når det gjelder masser for bleking; - 80 - 100 for bartrær når det gjelder masser for "liner";

og

30-40 for løvtrær (masser for bleking);

ikke mer enn 0,05 % > (på vektbasis, basert på flisens tørre vekt) av antrakinon eller hydrogenerte eller ikke-hydrogenerte derivater av antrakinon som er beskrevet i BE-PS 877.401 og de derivater som er gjenstand for FR-PS 2.435.457 blir innarbeidet i væsken i det første koketrinn;

oppmalingen gjennomføres mekanisk (skivemaler eller

lignende);

væsken fra det andre koketrinn i tillegg til peroksyd inneholder 1 - 5 og fortrinnsvis 2 - 4 %, soda,

beregnet på det oppmalte materialets tørre vekt;

arbeidet i det andre koketrinn gjennomføres ved en temperatur mellom 20 og 120°C, fortrinnsvis mellom 70 og 100°C og i 30 - 180 minutter, fortrinnsvis ca. 120

minutter;

peroksydbehandlingen gjennomføres i nærvær av additiver som enten reduserer dekomponeringsreaksjonene som er velkjente i peroksyder eller begrenser nedbrytningen av cellulose; additivene kan for eksempel være magnesiumsulfat, natriumkarbonat, natriumfosfater eller organiske forbindelser.

Når det gjelder peroksydet benyttes kjente forbindelser med den generelle formel R-O-O-X, der R angir en rest og X er et metallion eller hydrogen. Eksempler er hydrogenperoksyd som foretrekkes rent økonomisk, natrium-, kalium- eller kalsium-peroksyd, -perborater og -persulfater.

Etter det andre koketrinn blir den oppnådde masse vasket med vann på kjent måte. Den kan deretter eventuelt blekes ved konvensjonelle blekemetoder.

Den måte på hvilken oppfinnelsen kan gjennomføres og de fordeler som oppnås ved den vil bli tydeligere fra de følgende eksempler som gis som retningslinjer. For hensikts-messighetens skyld er de forskjellige data fra disse eksempler og de oppnådde resultater samlet i de nedenfor angitte tabeller.

I disse tabeller og i denne rekkefølge er:

aktivt alkali gitt i prosent beregnet på vekten av tørt utgangsmateriale; sulfiditeten gitt i prosent basert på aktivt alkali; sulfittnivået gitt i prosent i forhold til tørrvekten av utgangsmaterialet; tiden gitt i minutter; vekten antrakinon gitt i prosent bergnet på tørrvekt av utgangsmateriale; - Kappaindeksen målt i henhold til AFNOR-standard T 12 018; utbyttet av det første koketrinn gitt i prosent i forhold til tørrvekten av utgangsmaterialet; mengden av hydrogenperoksyd, soda og magnesiumsulfat i det andre koketrinn gitt i prosent i forhold til tørrvekten av utgangsmaterialet; sluttutbyttet uttrykt i prosent beregnet på tørrvekten av utgangsmaterialet; de mekaniske egenskaper målt ved 40°SR i henhold til de respektuve AFNOR-standarder: 0 03 004 for bruddlengden i meter;

Q 03 014 for bruddindeksen;

Q 01 011 for rivindeksen.

I eksemplene i tabell 1 ble rødfuruflis benyttet som råmateriale.

I eksemplene II og IV mellom (sic) og det andre trinn ble en mekanisk oppmaling av flisen fra det første koketrinn gjennomført ved bruk av en skivemølle.

Eksempel I beskriver den konvensjonelle prosess for fremstilling av kraftmasse.

Eksempel II beskriver en første utførelsesform av oppfinnelsen når det første koketrinn er stoppet etter 45 minutter istedenfor 60 for etter det andre koketrinn å oppnå en Kappaindeks av samme størrelssorden som i eksempel I, det vil si 36,0 mot 37,0.

Eksempel III beskriver en utførelsesform fra den kjente teknikk der antrakinon er tilsatt til kokevæsken i en mengde på 0,05 % ; her igjen for å gjøre sammenligningen lettere er det gjort et forsøk på å oppnå en Kappaindeks identisk med den i eksempel I (37,0).

Eksempel IV beskriver en forbedret utførelsesform av oppfinnelsen der antrakinon tilsettes til væsken fra det første koketrinn, men i en mengde omtrent halvparten av den i eksempel III.

Ved å sammenligne de forskjellige eksempler finner man at: mellom eksemplene I og II for samme Kappaindeks går utbyttet fra 43,5 1» til 45,8 % (grovt regnet en 5 ^ økning av mengden oppnådd masse), noe som representerer en vesentlig forbedring uttrykt ved vanlige produksjons-kapasiteter (som en rettesnor er en vanlig produksjons-enhet i størrelsesorden 500 - 600 tonn pr.dag). Videre er dette økende utbytte ledsaget av en stabilitet i riv- og bruddindeksene, men fremfor alt en vesentlig forbedring i bruddlengden, noe som var totalt uventet og motsatt

konvensjonell lære;

hvis resultatene i prøvene II og IV sammenlignes med de fra prøve I, finnes det at tilsetning av antrakinon til den første kokevæske fører til en ytterligere økning av sluttutbyttet (46,5 istedet for 45,8 #), mens man samtidig oppnår en forbedring av bruddlengden fra 13 % for eksempel II til 34 1o for eksempel IV. I den kjente teknikk (eksempel III) ga tilsetningen av antrakinon I seg selv en forbedring på kun ca. 6 io selv om mengden av antrakinon var omtrent det dobbelte av det som ble benyttet ifølge oppf innelsen.

Videre gir ikke noen utførelsesform ifølge oppfinnelsen (eksemplene II og IV) større mengder forurensning av noen type enn den kjente teknikk (eksemplene I og III).

I eksemplene i tabell 2 ble betingelsene ifølge tabell 1 brukt tilpasset på i og for seg kjent måte til behandling av flis fra løv- eller bredbladede trær (bjerk).

Eksempel V beskriver den konvensjonelle prosess for fremstilling av kraftmasse.

Eksempel VI beskriver en første utførelsesform av oppfinnelsen der det første koketrinn gjennomføres med en redusert mengde aktivt alkali (18 £ Istedenfor 19,5 % >) for etter det andre koketrinn å oppnå en Kappaindeks av samme størrelses-orden som i eksempel V, det vil si 20 i stedet for 21,2.

Eksempel VII beskriver en utførelsesform kjent fra teknikken der antrakinon tilsettes til kokevæsken i en mengde på 0,05

*<.>

Eksempel VIII beskriver en forbedret utførelsesform av oppfinnelsen med tilsetning av 0,03 % antrakinon til væsken fra det første koketrinn.

En sammenligning av disse forskjellige eksempler bringer frem de samme fordeler (øket utbytte og samtidig forbedring i noen av de fysikalske egenskaper) som når det gjelder bartrær som angitt i tabell 1.

I eksemplene I tabell 3 ble en annen metode for fremstilling av kjemisk masse ved bruk av en alkalisk væske inneholdende en svovelforbindelse anvendt på flis av løvtre (bøk).

Eksempel IX beskriver den konvensjonelle prosess for fremstilling av sulfittmasse.

Eksempel X beskriver en utførelsesform av oppfinnelsen der det første koketrinn ble stoppet etter 90 minutter for etter det andre koketrinn å oppnå en Kappaindeks av samme størrel-sesorden som i eksempel IX (28 istedenfor 27).

En sammenligning av resultatene fra disse to tabeller viser de samme fordeler med den samme økning i utbytte og en forbedring i de mekaniske egenskaper.

I FR-PS 2.298.839 og i tillegget FR-PS 2.430.475 er det beskrevet en fremgangsmåte for fremstilling av kjemisk masse der lignocellulosematerialet behandles i to koketrinn, først ved hjelp av en natriumhydroksydoppløsning og deretter, etter mellomliggende oppmaling, i et andre koketrinn med en alkalisk peroksydoppløsning. Det ble på denne måte oppnådd masse som minnet om kraftmasse med henblikk på ytelse, mens man i det vesentlige reduserte forurensningen.

På samme tid var det som allerede påpekt kjent at alle forsøk på å øke utbyttet av kraftmasser enten først til en forver-ring av de mekaniske egenskaper i massene eller til en vesentlig økning av forurensningen. Det kunne derfor ikke forutsis at den spesielle tilpasning av kokebehandlingen i to trinn der den andre koking gjennomføres i en alkalisk peroksydoppløsning ved lave konsentrasjoner under de spesielle betingelser for den første koking, ville gi slike resultater som var helt motsatt den kjente teknikks lære. Således øker fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utbyttet vesentlig uten å øke forurensningen mens man samtidig opprettholder eller sogar forbedrer noen av de mekaniske egenskaper (spesielt bruddlengden) for den oppnådde masse.

De ublekede kjemiske masser som fremstilles på denne måte har en identisk Kappaindeks med de konvensjonelle ublekede kjemiske masser. De kan derfor blekes ved bruk av konvensjonelle blekemetoder.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av kjemiske masser der treflis kokes i en alkalisk væske inneholdende en svovelforbindelse og en forbindelse valgt blant antrakinon, hydrogenerte eller ikke-hydrogenerte derivater av antrakinon eller antracendiol idet kokingen stoppes når flisen har et restlignin-nivå tilsvarende en Kappaindeks mellom: 45 og 100 for bartrær; eller 30 til 50 for løvtrær; hvoretter flisen som er behandlet på denne måte, oppmales mekani sk; karakterisert ved at den oppmalte flis deretter kokes i en alkalisk oppløsning inneholdende fra 0,1 til 1,5 vekt-# peroksyd, beregnet på tørrvekt av oppmalt materiale.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det første koketrinn når det gjelder barved, for masser som skal blekes, stoppes når restlignin-nivået tilsvarer en Kappaindeks på mellom 45 og 60.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det første koketrinn når det gjelder bartrær, for masse som skal anvendes til dekkpapir, stoppes når restlignin-nivået tilsvarer en Kappaindeks på mellom 80 og 100.

4 . Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det første koketrinn når det gjelder løvtrær, stoppes når restlignin-nivået tilsvarer en Kappaindeks på mellom 30 og 40.

5 . Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-4, karakterisert ved at væsken fra det andre koketrinn også inneholder et peroksydstabiliseringsmiddel.

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-5, karakterisert ved at ikke mer enn 0,05 vekt-#, beregnet på flisens tørrvekt, av antrakinon-forbindelsen innarbeides i den alkaliske væske i det første koketrinn.

7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-6, karakterisert ved at væsken i det andre koketrinn inneholder fra 1-5, fortrinnsvis 2-4, vekt-& soda, beregnet på tørrvekten av det oppmalte materiale.

8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-7, karakterisert ved at det andre koketrinn gjennomføres ved en temperatur mellom 20 og 120°C og fortrinnsvis mellom 70 og 100° C i 30 - 80 minutter og fortrinnsvis i ca. 120 minutter.