NO164310B

NO164310B - PROCEDURE FOR THE TREATMENT OF A MECHANICAL MASS WITH HYDROSULPHITE-BLEACH CHEMICALS.

Info

Publication number: NO164310B
Application number: NO850720A
Authority: NO
Inventors: Louis Otto Torregrossa
Original assignee: Kamyr Inc
Priority date: 1984-03-05
Filing date: 1985-02-22
Publication date: 1990-06-11
Also published as: FI77905C; FI77905B; FI850854A0; ATE38258T1; JPS60209088A; BR8500938A; FI850854L; NO164310C; EP0155928B1; DE3565870D1; EP0155928A1; NO850720L

Abstract

A medium consistency mechanical pulp (e.g. RMP, CMP, TMP, CTMP or stone groundwood) is treated to effect efficient reductive bleaching. The pulp, at about 8-15% consistency is simultaneously pumped and degassed utilizing a fluidizing pump (13), and by controlling the pump head to maximize deaeration. The pulp may be immediately passed -- without air introduction -- to a fluidizing mixer (28), where it is mixed with hydrosulfite (dithionite) bleaching chemical. Alternatively, the hydrosulfite may be added directly to the discharge (25) or suction (14) of the pump, and the mixer eliminated. After chemical addition, the pulp is retained at predetermined pH and temperature conditions for a predetermined period of time to effect the desired bleaching, as in an upflow tower (31).

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for behandling av mekanisk masse med hydrosulfitt-blekekjemikalier. The present invention relates to a method for treating mechanical pulp with hydrosulphite bleaching chemicals.

På grunn av knapphet på råmaterialer for fremstilling av papirmasser har mekaniske massefremstillingsprosesser blitt omfattet med økende interesse. Mekaniske massefremstillingsprosesser gir generelt høyere utbytter enn kjemiske massefremstillingsprosesser. Fordi det meste av ligninet og polysakkaridene ved mekaniske massefremstillingsprosesser (innbefattet raffinørmekanisk massefremstilling) (RMP), kjemimekanisk massefremstilling (CMP), termomekånisk massefremstilling (TMP), og kjemitermomekanisk massefremstilling (CTMP)), blir værende i massen, isteden for å oppløses og modifiseres som ved kjemisk massefremstilling, må bleking utføres ved avfarging isteden for ved oppløsning som ved kjemisk massefremstilling. Due to the scarcity of raw materials for the production of paper pulp, mechanical pulp production processes have been covered with increasing interest. Mechanical pulping processes generally give higher yields than chemical pulping processes. Because most of the lignin and polysaccharides in mechanical pulping processes (including refiner mechanical pulping (RMP), chemimechanical pulping (CMP), thermomechanical pulping (TMP), and chemithermomechanical pulping (CTMP)) remain in the pulp, rather than being dissolved and modified as in chemical pulping, bleaching must be carried out by decolorization instead of by dissolution as in chemical pulping.

En hovedprosess for bleking av mekaniske masser er en reduserende blekeprosess hvor det benyttes hydrosulfitt, som f.eks. natriumhydrosulfitt eller sinkhydrosulfitt. Selv om man ved hydrosulfitt-bleking kan oppnå den ønskede avfarg-ingen av den mekaniske massen er fremgangsmåten forbundet med en del ulemper. Hydrosulfitt oksyderes uhyre raskt i luft, derfor kan tilstedeværelse av luft i massen påvirke bleke-virkningen av hydrosulfitt i negativ retning. Dette gjør det upraktisk å benytte hydrosulfitt for mekaniske masser som har en konsistens som I betydelig grad overskrider 4* siden økende konsistens øker massens tendens til å inneholde luft. Det er imidlertid ønskelig å bevirke bleking ved samme konsistens som for andre massebearbeidingsprosesser (f.eks. 5-25*, fortrinnsvis 8-15*), selv om suksessive fortynnings-og fortykningstrinn bør unngås p.g.a. de apparaturkostnader og det energiforbruk som er forbundet med dette. A main process for bleaching mechanical pulps is a reducing bleaching process where hydrosulphite is used, such as sodium hydrosulfite or zinc hydrosulfite. Although hydrosulphite bleaching can achieve the desired decolorization of the mechanical mass, the method is associated with a number of disadvantages. Hydrosulphite oxidizes extremely quickly in air, therefore the presence of air in the mass can affect the bleaching effect of hydrosulphite in a negative direction. This makes it impractical to use hydrosulphite for mechanical masses that have a consistency that significantly exceeds 4* since increasing consistency increases the mass's tendency to contain air. However, it is desirable to effect bleaching at the same consistency as for other pulp processing processes (e.g. 5-25*, preferably 8-15*), although successive thinning and thickening steps should be avoided due to the equipment costs and the energy consumption associated with this.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en fremgangsmåte for behandling av mekanisk masse som tillater reduksjonsbleking av massen på en effektiv måte ved masse- konsistenser på 8-15* i løpet av hele behandl ingsfremgangs-måten. According to the present invention, a method for treating mechanical pulp has been provided which allows reduction bleaching of the pulp in an efficient manner at pulp consistencies of 8-15* during the entire treatment procedure.

Nærmere bestemt tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for behandling åv en mekanisk masse med hydrosulfitt-blekekjemikalier som er kjennetegnet ved at den innbefatter følgende rekkefølge av reaksjonstrinn: (a) samtidig pumping av avgassing av den mekaniske massen ved en konsistens på 8-15*; (bj blanding, uten vesentlig luftinnføring, av den mekaniske massen med konsistens 8-15* og en effektiv mengde hydro-sulf Itt-blekekjemikalier; og (c) massen holdes ved en forhåndsbestemt pH og temperatur i et på forhånd fastsatt tidsrom, slik at den ønskede blekingen oppnås. More specifically, the present invention provides a method for treating a mechanical pulp with hydrosulphite bleach chemicals which is characterized in that it includes the following sequence of reaction steps: (a) simultaneous pumping of degassing of the mechanical pulp at a consistency of 8-15*; (bj mixing, without significant air entrainment, the mechanical pulp of consistency 8-15* and an effective amount of hydro-sulph Itt bleaching chemicals; and (c) the pulp is maintained at a predetermined pH and temperature for a predetermined period of time such that the desired bleaching is achieved.

Blandingen i trinn (b) kan foregå i en fluidiserende blander, og hydrosulfitt-blekekjemikaliene innbefatter buffer-, gelatinerings-, og utskillingsmidler. En typisk tilsatsmengde er 0,5-1,5* hydrosulfitt. The mixing in step (b) may take place in a fluidizing mixer, and the hydrosulphite bleaching chemicals include buffering, gelatinizing and separating agents. A typical additive amount is 0.5-1.5* hydrosulphite.

Ved utførelsen av oppfinnelsen unngås oksydasjon av det reduserende blekemidlet, det benyttes en minimal mengde apparatur, og bearbeidelsen kan utføres i det ønskede konsistensområdet på 8-15*. When carrying out the invention, oxidation of the reducing bleach is avoided, a minimal amount of equipment is used, and the processing can be carried out in the desired consistency range of 8-15*.

Alternativt kan blanderen elimineres og hydrosulfitten tilsettes direkte til den fluidiserende pumpen. For eksempel kan kjemikaliene tilsettes til utløpet, eller innsugingen, av pumpen. Alternatively, the mixer can be eliminated and the hydrosulfite added directly to the fluidizing pump. For example, the chemicals can be added to the outlet, or suction, of the pump.

Hovedhensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte for behandling av en mekanisk masse slik at det tilveiebringes effektiv reduserende bleking av massen. Dette og andre formål ved oppfinnelsen vil tre tydelig frem ved den detaljerte beskrivelsen av oppfinnelsen og de vedlagte krav. Fig. 1 er en skisse som viser et eksempel på apparatur benyttet ved utførelse av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse; Fig. 2 er et skjematisk detaljert tverrsnitt av den The main purpose of the present invention is to provide a method for treating a mechanical pulp so that effective reducing bleaching of the pulp is provided. This and other purposes of the invention will become clear from the detailed description of the invention and the attached claims. Fig. 1 is a sketch showing an example of apparatus used in carrying out the method according to the present invention; Fig. 2 is a schematic detailed cross-section of it

fluidiserende sentrifugalpumpen vist i fig. 1; og the fluidizing centrifugal pump shown in fig. 1; and

Fig. 3 og 4 er skisser av to forskjellige alternative utfør-elser av apparatur for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Fig. 3 and 4 are sketches of two different alternative embodiments of apparatus for carrying out the method according to the invention.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan anvendes på mekaniske masser. Denne betegnelsen, som er vanlig brukt i industrien og som benyttes I foreliggende beskrivelse og krav, Innbefatter raffinørmekaniske masser (RMP), kjemlme-kaniske masser (CMP), termomekaniske masser (TMP), kjemiter-momekaniske masser (CTMP), og steinslipemasser. The method according to the present invention can be applied to mechanical masses. This designation, which is commonly used in the industry and which is used in the present description and requirements, includes refiner mechanical pulps (RMP), kmelmechanic pulps (CMP), thermomechanical pulps (TMP), chemical-momechanical pulps (CTMP), and stone grinding pulps.

Den mekaniske massen fremstilles typisk ved å benytte en hvilken som helst ønsket konvensjonell teknikk og føres deretter i røret 11 til et lagringstårn 12 eller lignende. Ifølge foreliggende oppfinnelse er det foretrukket å montere en fluidiserende sentrifugalpumpe 13 ved bunnen av lagrings-tårnet 12, slik at den mekaniske massen trekkes nedover derfra. The mechanical mass is typically produced by using any desired conventional technique and is then conveyed in the pipe 11 to a storage tower 12 or the like. According to the present invention, it is preferred to mount a fluidizing centrifugal pump 13 at the bottom of the storage tower 12, so that the mechanical mass is drawn downwards from there.

Den fluidiserende sentrifugalpumpen 13, og en apparatur og The fluidizing centrifugal pump 13, and an apparatus and

fremgangsmåte for å kontrollere hodet av denne er illustrert og beskrevet i US-patent nr. 4,435,193. Pumpen 13, vist i fig. 2, kan innbefatte en innløpskanal 14, en rotor 15 som innbefatter et større antall blad 16 med aksial utstrekning som har en indre åpning 17, og blad 18. Bladene 18 roterer i method for controlling the head thereof is illustrated and described in US Patent No. 4,435,193. The pump 13, shown in fig. 2, may include an inlet channel 14, a rotor 15 which includes a larger number of blades 16 of axial extent having an internal opening 17, and blades 18. The blades 18 rotate in

en spiralformet beholderdel 19, og gass kan passerecgjennom åpningene 21, 22 fra beholderdelen 19 til et gasskammer 20, gasskammeret 20 er forbundet med et gassutløpsrør 23?. a spiral-shaped container part 19, and gas can pass through the openings 21, 22 from the container part 19 to a gas chamber 20, the gas chamber 20 is connected to a gas outlet pipe 23?.

Masse passerer fra pumpen 13 inn i utløpsrøret 255, hvor det er plassert en spjeldventil 26. Hodet av pumpen 133kontrolleres ved å tilpasse speldventilen 26 på en måite. som er beskrevet i den tidligere nevnte US-patent nr. 4*; 435,193, slik at det kan oppnås et antall hoder innen et stort område. Ventilen 26 kontrolleres fortrinnsvis slik at pumpehodet maksimaliseres, slik at avgassningsvirkningen av pumpen blir størst mulig (dvs. maksimalisering av den luftmengden som trekkes gjennom røret 23). Mass passes from the pump 13 into the outlet pipe 255, where a butterfly valve 26 is placed. The head of the pump 133 is controlled by adjusting the butterfly valve 26 to a certain extent. which is described in the previously mentioned US Patent No. 4*; 435,193, so that a number of heads can be obtained within a large area. The valve 26 is preferably controlled so that the pump head is maximized, so that the degassing effect of the pump is the greatest possible (ie maximization of the amount of air drawn through the pipe 23).

Etter samtidig pumping og avgassing av den mekaniske massen I pumpen 13, føres massen straks til en blander 28%, Massen må føres til blanderen 28 på en slik måte at i det vesentlige ingen luft innføres, og blanderen 28 må bevirke blanding uten at det innføres luft. Ved blanderen tilsettes hydrosulfitt-blekekjemikalier fra røret 29 til blanderen, og blandes omhyggelig med massen. For utførelsen av foreliggende oppfinnelse er blanderen 28 fortrinnsvis en fluidiserende blander, f.eks. som beskrevet i US-patent nr. 4,093,506 og 4 ,339,206. After simultaneous pumping and degassing of the mechanical mass in the pump 13, the mass is immediately fed to a mixer 28%, The mass must be fed to the mixer 28 in such a way that essentially no air is introduced, and the mixer 28 must effect mixing without it being introduced air. At the mixer, hydrosulphite bleaching chemicals are added from pipe 29 to the mixer, and mixed carefully with the mass. For the implementation of the present invention, the mixer 28 is preferably a fluidizing mixer, e.g. as described in US Patent Nos. 4,093,506 and 4,339,206.

Mengden av hydrosulfitt-blekekjemikalier som tilsettes for å tilveiebringe en effektiv mengde vil variere avhengig av egenskapene for den mekaniske massen, omfanget av blekingen som ønskes, etc. Imidlertid tilsettes natriumhydrosulfitt eller sinkhydrosulfitt vanligvis slik at den totale mengden er 0,5-1,5*. Buffer-, utskillings-, og/eller gelaterings-midler, som f.eks. natriumtripolyfosfat og natriumdietylen-triaminpentaacetat tilsettes fortrinnsvis med hydro-sulf itten. The amount of hydrosulfite bleaching chemicals added to provide an effective amount will vary depending on the properties of the mechanical pulp, the extent of bleaching desired, etc. However, sodium hydrosulfite or zinc hydrosulfite is usually added so that the total amount is 0.5-1.5 *. Buffer, separation and/or gelation agents, such as e.g. sodium tripolyphosphate and sodium diethylene triamine pentaacetate are preferably added with the hydrosulphite.

Etter at hydrosulfltt-blekekjemikaliene er blandet inn I massen ved hjelp av blanderen 28, holdes massen, som fremdeles har den samme konsistensen (dvs. 5-25*), ved en på forhånd valgt pH og temperatur i et på forhånd bestemt tidsrom, slik at den ønskede blekingen bevirkes. Dette oppholdet kan ganske enkelt være i rørene som fører massen til et videre bearbeidingstrinn, eller kan være i en beholder som spesielt er utformet for dette formål, som f.eks. et konvensjonelt bleketårn 31 med oppadgående strøm. Typiske, men ikke begrensede, betingelser er: pH, 4,5-6,5; temperatur 35-80-C; holdetid 0,25-2 timer. After the hydrosulfite bleaching chemicals are mixed into the pulp by means of the mixer 28, the pulp, which is still of the same consistency (ie 5-25*), is held at a pre-selected pH and temperature for a pre-determined period of time, as that the desired bleaching is effected. This stay can simply be in the pipes that lead the mass to a further processing step, or can be in a container that is specially designed for this purpose, such as e.g. a conventional upflow bleaching tower 31. Typical, but not limiting, conditions are: pH, 4.5-6.5; temperature 35-80-C; holding time 0.25-2 hours.

Siden massen i det vesentlige er fullstendig avgasset før den blandes med hydrosulfitt-blekekjemikaliene, kan blekevirk-ningen effektivt kontrolleres og den ønskede mengde blekekjemikalier kan tilsettes for å bevirke den ønskede blekingen. Avgassingen foregår, ifølge foreliggende oppfinnelse, på en enkel og effektiv måte, og med en minimal mengde utstyr. Massen, som har en konsistens på 8-15*, trekkes fra lagrlngstårnet 12, pumpes og avgasses samtidig ved hjelp av den fluidiserende sentrifugalpumpen 13, hvis hode kontrolleres ved hjelp av ventil 26 for å maksimalisere avgass-ingsvirkningen, føres straks til fluidiseringsblanderen 28 hvor hydrosulfitt-blekekjemikaliene tilsettes via rør 29, og føres deretter til et konvensjonelt lagringstårn 31, eller lignende, hvor den holdes ved en på forhånd bestemt pH og temperatur i et på forhånd fastsatt tidsrom for å oppnå den ønskede blekingen. Since the pulp is essentially completely degassed before it is mixed with the hydrosulphite bleaching chemicals, the bleaching effect can be effectively controlled and the desired amount of bleaching chemicals can be added to effect the desired bleaching. The degassing takes place, according to the present invention, in a simple and efficient way, and with a minimal amount of equipment. The mass, which has a consistency of 8-15*, is drawn from the storage tower 12, pumped and simultaneously degassed by means of the fluidizing centrifugal pump 13, the head of which is controlled by means of valve 26 to maximize the degassing effect, is immediately conveyed to the fluidizing mixer 28 where the hydrosulphite bleaching chemicals are added via pipe 29, and then conveyed to a conventional storage tower 31, or similar, where it is held at a predetermined pH and temperature for a predetermined period of time to achieve the desired bleaching.

I utførelseseksemplene av foreliggende oppfinnelse, vist skjematisk i fig. 3 og 4, er blanderen 28 eliminert, isteden tilsettes hydrosulfitten direkte til massen inne i pumpen 13. I utførelsene ifølge fig. 3 og 4 er kontrollmekanismene for pumpen 13 ikke vist, for at illustrasjonen skal bli tyde-ligere . In the embodiments of the present invention, shown schematically in fig. 3 and 4, the mixer 28 is eliminated, instead the hydrosulphite is added directly to the mass inside the pump 13. In the embodiments according to fig. 3 and 4, the control mechanisms for the pump 13 are not shown, in order to make the illustration clearer.

I utførelsen i fig. 3 tilsettes hydrosulfitt-blekekjemikaliene via røret 33 direkte til utløpet av pumpen 13. Ved utløpet av pumpen 13 er massen effektivt avgasset, og når blekekjemikaliene tilsettes via en dyse, eller en tilsvarende innføringsdel vil de blandes med massen på grunn* av-massens turbulens ved dette punktet, og effektiv blekinga vil finne sted. In the embodiment in fig. 3, the hydrosulphite bleaching chemicals are added via the pipe 33 directly to the outlet of the pump 13. At the outlet of the pump 13, the mass is effectively degassed, and when the bleaching chemicals are added via a nozzle, or a similar introduction part, they will be mixed with the mass due to* the turbulence of the mass at this point, and effective bleaching will take place.

I utførelsen som er illustert i fig. 4 er pumpen 13 vist med rotorens rotasjonsakse horisontalt plassert. Dette illu-strerer at foreliggende oppfinnelse kan utføres uavhengig av pumperotorens orientering (dvs. horisontal eller vertikal). In the embodiment illustrated in fig. 4, the pump 13 is shown with the axis of rotation of the rotor positioned horizontally. This illustrates that the present invention can be carried out independently of the orientation of the pump rotor (ie horizontal or vertical).

I utførelsen vist i fig. 4 tilsettes hydrosulfitt-blekekjemikaliene via rør 35 ved innsugningen av pumpenil3. Igjen kan innføringen oppnås ved å anvende en egnet dyse eller lignende. Selv om massen ikke er fullstendig avgasset ved denne posisjonen, vil tilsats av blekekjemikaliene ved innsugningen tilveiebringe fullstendig blanding av blekekjemikaliene med massen når den pumpes av pumpen 13, og tiden som medgår fra kjemlkalietilsetningen ved Innsugningssiden av pumpen til effektiv avgassing bevirkes av pumpen, er i de fleste tilfeller kort nok til at medført luft ikke vil ha betydelige negative effekter på hydrosulfittens bleke-virkning. Dersom medført luft imidlertid har negative virkninger for en spesiell masse, benyttes utførelsene i fig. In the embodiment shown in fig. 4, the hydrosulphite bleaching chemicals are added via pipe 35 during the suction of pump nil3. Again, the introduction can be achieved by using a suitable nozzle or the like. Even if the pulp is not completely degassed at this position, addition of the bleaching chemicals at the suction will provide complete mixing of the bleaching chemicals with the pulp when it is pumped by the pump 13, and the time that elapses from the addition of potash at the suction side of the pump until effective degassing is effected by the pump is in in most cases short enough that entrained air will not have significant negative effects on the bleaching effect of the hydrosulphite. If, however, entrained air has negative effects for a particular mass, the designs in fig.

1 og 3 istedenfor utførelsen i fig. 4. 1 and 3 instead of the embodiment in fig. 4.

Claims

1. Process for treating a mechanical pulp with hydrosulphite bleach chemicals, characterized in that it includes the following sequence of reaction steps: (a) simultaneous pumping of degassing of mechanical pulp at a consistency of 8-15*; (b) mixing, without significant air introduction, the mechanical pulp of consistency 8-15* and an effective amount of hydrosulfite bleaching chemicals; and (c) maintaining the mass at a predetermined pH and temperature for a predetermined period of time so that the desired bleaching is achieved.

2. Method according to claim 1, characterized in that the hydrosulfite bleaching chemicals added in step (b) include buffering, gelating and separating agents, and step (b) is carried out by adding a sufficient portion of hydrosulfite bleaching chemicals so that the hydrosulfite bleaching chemicals constitute 0.5-1.5*.

3. Method according to claim 2, characterized in that step (c) is carried out by keeping the pH at 4.5-6.5 and keeping the temperature at 35-80°C, and where the predetermined time period is 0.25-2 hours.

4. Method according to claim 1, characterized in that step (a) is carried out by using a fluidizing pump, and by controlling the head of the pump by throttling the outlet from the pump, so that essentially complete degassing of the mass takes place.

5. Method according to claim 1, characterized in that step (b) is carried out immediately after step (a); and step (a) is performed using a fluidizing pump, and step (b) is performed using a fluidizing mixer distinctly separate from the pump.

6. Method according to claim 5, characterized in that step (c) is carried out by feeding the mass to a bleaching tower with an upward flow after passage through the fluidizing mixer.

7. Method according to claim 1, characterized in that steps (a) and (b) are carried out by using a fluidizing pump, and the chemicals are added to the outlet of the pump.

8. Method according to claim 1, characterized in that steps (a) and (b) are carried out by using a fluidizing pump, and the chemicals are added to the suction of the pump.

9. Method according to claim 1, characterized in that the mechanical mass that is treated is selected from the group consisting of CTMP, TMP, CMP, and stone grinding mass.

10. Method according to claim 5, characterized in that the hydrosulfite bleaching chemicals added in step (b) include buffering, gelating and separating agents, and step (b) is carried out by adding a sufficient portion of hydrosulfite bleaching chemicals so that the hydrosulfite bleaching chemicals constitute 0.5-1.5*.